BAB III PELAKSANAAN PENELITIAN 3.1 Tempat Penelitian Penelitian dilakukan di Laboratorium Perpindahan Panas Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat a. Model turbin angin vertikal axis savonius tipe U Membuat model turbin angin dengan spesifikasi sebagai berikut: Tinggi poros : 180 mm Diameter turbin : 200 mm Offset : 0 mm dan 10 mm Jumlah sudu : 2, 3, dan 4 sudu Material sudu : plat aluminium Gambar 3.1 Turbin angin vertikal axis savonius tipe U ( 2 sudu dan offset 0 mm) 24
25 20 105 Gambar 3.2 Turbin angin vertikal axis savonius tipe U ( 2 sudu dan offset 10 mm) Gambar 3.3 Turbin angin vertikal axis savonius tipe U ( 3 sudu dan offset 0 mm)
26 20 105 Gambar 3.4 Turbin angin vertikal axis savonius tipe U ( 3 sudu dan offset 10 mm) Gambar 3.5 Turbin angin vertikal axis savonius tipe U ( 4 sudu dan offset 0 mm)
27 20 105 Gambar 3.6 Turbin angin vertikal axis savonius tipe U ( 4 sudu dan offset 10 mm) b. Model turbin angin vertikal axis savonius tipe L Membuat model turbin angin dengan spesifikasi sebagai berikut: Tinggi poros : 180 mm Diameter turbin : 200 mm Offset : 0 mm dan 10 mm Jumlah sudu : 2, 3, dan 4 sudu Material sudu : plat aluminium
28 Gambar 3.7 Turbin angin vertikal axis savonius tipe L ( 2 sudu dan offset 0 mm) 55.38 Gambar 3.8 Turbin angin vertikal axis savonius tipe L ( 2 sudu dan offset 10 mm)
29 Gambar 3.9 Turbin angin vertikal axis savonius tipe L ( 3 sudu dan offset 0 mm) Gambar 3.10 Turbin angin vertikal axis savonius tipe L ( 3 sudu dan offset 10 mm)
30 Gambar 3.11 Turbin angin vertikal axis savonius tipe L ( 4 sudu dan offset 0 mm) Gambar 3.12 Turbin angin vertikal axis savonius tipe L (4 sudu dan offset 10 mm)
31 c. Wind tunnel Wind tunnel digunakan sebagai sumber angin bagi turbin angin. Variasi kecepatan angin yang akan digunakan dalam pengambilan data adalah 5.08 m/s, 7.86 m/s, 10.22 m/s, 12.67 m/s, 15.44 m/s, dan 17.37 m/s. Gambar 3.13 Wind Tunnel Laboratorium Perpindahan Panas UNS Gambar 3.14 Seksi Uji pada Wind Tunnel d. Generator Generator digunakan untuk mengkonversi energi kinetik dari turbin menjadi energi listrik. Generator yang digunakan adalah jenis Permanent magnet generator (PMG) DC berkapasitas 200 watt yang dikonversi menjadi tegangan DC.
32 Gambar 3.15 Generator AC e. Multimeter Multimeter digunakan untuk mengambil data tegangan dan kuat arus pada generator. Gambar 3.16 Multimeter Digital f. Pitot Tube Anemometer Pitot tube digunakan untuk mengukur kecepatan angin di tiga titik yang berbeda di depan turbin. Gambar 3.17 Pitot Tube Anemometer Digital
33 g. Tachometer Tachometer digunakan untuk mengukur kecepatan putaran (RPM) dari poros turbin angin. Gambar 3.18 Tachometer Digital 3.2.2 Bahan Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah angin. 3.3 Prosedur Penelitian 3.3.1 Tahap persiapan 1. Membuat model turbin angin sesuai dengan desain. 2. Mempersiapkan dan memasang seluruh alat yang akan digunakan sesuai dengan skema. 2 3 Arah angin 1 6 4 7 Gambar 3.19 Skema pengambilan data percobaan Keterangan gambar: 1. Blower 2. Wind tunnel 3. Turbin Angin 5
34 4. Poros turbin angin 5. Pitot Tube Anemometer 6. Tachometer 7. Generator 3.3.2 Tahap pengambilan data Pengambilan data pada model turbin angin vertikal savonius tipe U 1. Mengatur turbin angin savonius U dua sudu pada wind tunnel. 2. Menyalakan kipas pada wind tunnel pada kecepatan 2.34 m/s dan menunggu selama 3 menit supaya dicapai keadaan tunak. 3. Mengukur kecepatan angin di bagian depan dari turbin angin dengan menggunakan pitot tube. 4. Mengukur kecepatan putar (RPM) pada poros model turbin angin savonius U dengan tachometer. 5. Mengukur tegangan dan kuat arus pada generator dengan menggunakan multimeter. 6. Mengulangi langkah 2 sampai 5 pada interval satu menit sebanyak dua kali. 7. Mengambil rata-rata dari tiga data diatas kemudian dicatat sebagai data pada kecepatan angin tersebut. 8. Mengulangi langkah 1 sampai 7 dengan memodifikasi kecepatan angin pada 5.08 m/s, 7.86 m/s, 10.22 m/s, 12.67 m/s, 15.44 m/s, dan 17.37 m/s. 9. Mengulangi langkah 1 sampai 8 untuk turbin angin savonius U dengan tiga dan empat sudu. 10. Mengulangi langkah 1 sampai 9 untuk turbin angina savonius U dengan offset 10 mm Pengambilan data pada model turbin angin vertikal savonius tipe L 1. Mengatur turbin angina savonius L dua sudu pada wind tunnel.
35 2. Menyalakan kipas pada wind tunnel pada kecepatan 2.34 m/s dan menunggu selama 3 menit supaya dicapai keadaan tunak. 3. Mengukur kecepatan angin di bagian depan dari turbin angin dengan menggunakan pitot tube. 4. Mengukur kecepatan putar (RPM) pada poros model turbin angin savonius L dengan tachometer. 5. Mengukur tegangan dan kuat arus pada generator dengan menggunakan multimeter. 6. Mengulangi langkah 3 sampai 5 pada interval satu menit sebanyak dua kali. 7. Mengambil rata-rata dari tiga data diatas kemudian dicatat sebagai data pada kondisi sudu pengarah dan kecepatan angin tersebut. 8. Mengulangi langkah 1 sampai 7 dengan memodifikasi kecepatan angin pada 5.08 m/s, 7.86 m/s, 10.22 m/s, 12.67 m/s, 15.44 m/s, dan 17.37 m/s. 9. Mengulangi langkah 1 sampai 8 untuk turbin angin savonius U dengan tiga dan empat sudu. 10. Mengulangi langkah 1 sampai 9 untuk turbin angina savonius L dengan offset 10 mm 3.3.3 Tahap analisis data Dari data yang diperoleh, yaitu berupa kecepatan angin dan kecepatan putar poros pada berbagai variasi sudu pengarah, selanjutnya dapat dilakukan analisis data yaitu dengan: 1. Menghitung daya rotor (watt) 2. Menghitung tip speed ratio 3. Menghitung koefisien daya (cp) Dari perhitungan tersebut dapat dibuat grafik hubungan kecepatan angin terhadap kecepatan putaran rotor (RPM), grafik hubungan kecepatan angin terhadap tip speed rasio dan grafik hubungan koefisien daya terhadap kecepatan angin pada tiap variasi profil dan jumlah sudu turbin vertikal axis savonius.
36 3.3.4 Diagram alur penelitian Mulai Model turbin angin skala kecil pada kecepatan rendah Turbin Savonius tipe U Turbin Savonius tipe L Variasi: * Kecepatan angin 5.08 m/s, 7.86 m/s, 10.22 m/s, 12.67 m/s, 15.44 m/s, dan 17.37 m/s. * Jumlah Sudu 2, 3, dan 4 * Offset 0 mm dan 10 mm Variasi: * Kecepatan angin 5.08 m/s, 7.86 m/s, 10.22 m/s, 12.67 m/s, 15.44 m/s, dan 17.37 m/s. * Jumlah Sudu 2, 3, dan 4 * Offset 0 mm dan 10 mm Pengambilan data: Kecepatan angin yang melewati turbin Kecepatan putar poros turbin Tegangan dan kuat arus yang dihasilkan turbin Analisis data: 1. Menghitung daya rotor (watt) 2. Menghitung tip speed ratio 3. Menghitung koefisien daya (c p) Kesimpulan Selesai Gambar 3.20 Diagram Alir Eksperimen