unjuk kerja kincir angin poros vertikal model · unjuk kerja kincir angin poros vertikal model...

i

UNJUK KERJA KINCIR ANGIN POROS VERTIKAL MODEL

WePOWER DENGAN JUMLAH SUDU 6, BERBAHAN PIPA PVC 8 INCI,

LUAS FRONTAL (60 x 45) cm²

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Jurusan Teknik Mesin

Disusun Oleh :

ANDREAS PAULUS

NIM : 105214005

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2016

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

DEMONSTRATION OF WePOWER WIND TURBINE WITH

6 ANGLE VERTICAL SHAFT MADE BY 8 INCH PVC AND

60 x 45 CM2

FRONTAL AREA

FINAL PROJECT

Submitted In Partial Fulfillment Of

The Requirements To Achieve

Undergraduate Engineering Degree

Mechanical Engineering

By :

ANDREAS PAULUS

Student Number : 105214005

MECHANICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2016


vii

INTISARI

Krisis energi kini telah menjadi suatu masalah yang paling hangat

diperbincangkan oleh masyarakat dunia termasuk Indonesia, kondisi ini sangat

mengkhawatirkan kelangsungan kehidupan manusia, menggingat energi yang

tidak diperbarui seperti energi fosil khususnya bahan bakar minyak akan segera

habis. Tentunya jika tidak ada persiapan untuk menghadapi krisis ini, bukan tidak

mungkin masyarakat Indonesia akan mendapatkan krisis energi kedepannya, salah

satu alat yang bisa memanfaatkan energi angin adalah kincir angin. Pada

penelitian ini akan membahas unjuk kerja kincir angin poros vertikal model

Wepower dengan jumlah sudu 6, berbahan pipa PVC 8 inci, luas frontal (60 x 45)

cm² kemiringan sudut 25°, 30°, 35°, menggunakan lebar sudu 14 cm, 17 cm, 19

cm dan kecepatan angin 7 m/s, 5 n/s, 4 m/s.

Metode yang digunakan dalam penelitian ini, menggunakan blower yang

ada di Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Kincir angin diletakkan di depan blower kemudian kincir angin memutar sehingga

menghasilkan energi listrik. Dalam pengujiannya kincir angin diuji untuk

mengetahui ampere, volt, putaran poros, kecepatan angin, , , Koefisien

Daya, tip speed ratio.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa kincir angin dengan kemiringan

sudut 25° menggunakan lebar sudu 14 cm, kecepatan angin 4 m/s menghasilkan

Koefisien Daya ( ) maksimal sebesar 15,4 %, tip speed ratio (tsr) 0,55. Dari

ketiga jenis variasi yang digunakan yaitu, kemiringan sudut 25°, 30°, 35°,

menggunakan lebar sudu 14 cm, 17 cm, 19 cm dan kecepatan angin 7 m/s, 5 m/s,

4 m/s. Ternyata kincir angin menggunakan lebar sudu 14 cm, kemiringan sudut

25°, dan kecepatan angin 4 m/s yang terbaik.

Kata kunci : kincir angin poros vertikal model WePower, daya listrik, koefisien

daya, tip sped ratio.


viii

ABSTRACT

The energy crisis has been becoming the most discussed in the world

society included Indonesia, this condition is crucial for human life due to the non-

renewable energy such as fossil fuels is running out. If there is no preparation to

face the energy crisis, Indonesia will be suffered it. The research is to analyze the

performance of WePower wind turbine with vertical shaft which has 6 angle made

from 8 inch PVC with the turbine frontal area is (60 x 45) cm2. The degree of

slope angle of WePower wind turbine is varied by 25°, 30° and 35° and the angle

wide is 14 cm, 17 cm, and 19 cm.

The method had been using in this research was using a blower at Energy

Convertion Laboratory of Sanatha Dharma University Yogyakarta. The wind

turbine was placed in front of the blower so the wind turbine could spin and

generated electrical energy. The wind turbine was examined to find out ampere

and volt, the shaft rotation, wind velocity, and , coefficient of power

( ), tip speed rotation (tsr).

The research shows the maximal coefficient of power wind turbine from

25° angle with wide angle 14 cm, wind velocity at 4 m/s is 15,4 % and the tip

speed ration (tsr) is 0,55. From the three of variations which was used the slope of

angle of WePower turbine of 25°, 30° and 35° and the angle wide is 14 cm, 17

cm, and 19 cm and the wind velocity 7 m/s, 5 m/s, 4 m/s proves that WePower

wind turbine which has 14 cm of angle wide, 25° of slope of angle at 4 m/s wind

velocity works the best.

Keywords : WePower wind turbine with vertical shaft, electrical power, tip

speed ratio, coefficient of power.


ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat

rahmat dan karuniaNya penulis bisa menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul,

”Unjuk Kerja Kincir Angin Poros Vertikal Model WePower Dengan Jumlah

Sudu 6, Berbahan Pipa PVC 8 Inci, Luas Frontal (60 x 45) cm²” dengan baik.

Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan wajib untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik Mesin, Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Tugas Akhir ini tidak dapat terselesaikan tampa bantuan, dukungan, dan

nasehat dari berbagai pihak, maka dari itu pada kesempatan ini penulis

mengucapkan terima kasih kepada :

1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir. PK. Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Prasetyadi, M.Si., selaku dosen pembimbing akademik.

4. Doddy Purwadianto, S.T.,M.T., selaku dosen pembimbing Tugas Akhir

sekaligus Kepala Laboratorium energi Teknik Mesin Universitas Sanata

Dharma Yogyakarta .

5. Seluruh staf Laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta .

6. Seluruh dosen beserta staf tata usaha Universitas Santa Dharma.


xi

DAFTAR SIMBOL

SIMBOL KETERANGAN

= Energy kinetik (juole)

m = Massa udara (kg)

v = Kecepatan angin (m/s)

= Daya angin (watt)

= Daya listrik (watt)

= Daya mekanis

ṁ = Massa udara per satuan waktu (kg/s)

ρ = Massa jenis udara (kg/m³)

A = Luas penampang (m²)

= Daya listrik (watt)

I = Arus listrik (ampere)

V = Tegangan (volt)

= Kecepatan ujung sudu

ω = Kecepatan sudut (rad/s)

r = Jari-jari kincir (m)

n = Putaran kincir (rpm)

μ = Efisiensi generator

= Koefisien daya (%)


xii

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ........................................................................................ ........i

TITLE PAGE ................................................................................................... .......ii

HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... ......iii

DAFTAR DAWAN PENGUJI ........................................................................ ......iv

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR .............................................. .......v

LEMBAR PERNYATAAN PUBLIKASI ....................................................... ......vi

INTISARI ......................................................................................................... .....vii

ABSTRAK ....................................................................................................... ....viii

KATA PENGANTAR ..................................................................................... ......ix

DAFTAR SIMBOL .......................................................................................... ......xi

DAFTAR ISI .................................................................................................... .....xii

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... .....xv

DAFTAR TABEL ............................................................................................ ....xvi

DAFTAR LAMPIRAN I ................................................................................. .....xx

DAFTAR LAMPIRAN II ................................................................................ ...xxii

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ .......1

1.1 Latar Belakang ............................................................................... .......1

1.2 Rumusan Masalah .......................................................................... .......6

1.3 Tujuan Penelitian ........................................................................... .......6

1.4 Batasan Masalah............................................................................. .......7

1.5 Manfaat Penelitian ......................................................................... .......8

BAB II DASAR TEORI .................................................................................. .......9

2.1 Kincir Angin ................................................................................ .......9

2.1.1 Kincir Angin Poros Vertikal .............................................. .....10

2.1.2 Kincir Angin Poros Horisontal .......................................... .....14

2.2 Konsep Dasar Angin .................................................................... .....17

2.2.1 Sifat Angin ..............................................................................17

2.2.2 Terjadinya Angin ............................................................... .....17

2.2.3 Jenis-jenis Angin ................................................................ .....18


xiii

2.3 Energi Angin ................................................................................ .....24

2.4 Grafik Hubungan Antara Terhadap tsr ................................... .....26

2.5 Rumus-rumus Perhitungan ........................................................... .....26

2.5.1 Energi dan Daya Angin ...................................................... .....27

2.5.2 Daya Mekanik dan Daya Listrik Kincir yang Dihasilkan .. .....28

2.5.3 Tip Speed Ratio (tsr) .......................................................... .....29

2.5.4 Koefisien daya ( ) ............................................................ .....29

BAB III METODOLOGI PENELITIAN......................................................... .....30

3.1 Metode Penelitian ...................................................................... .....30

3.2 Diagram Alir Penelitian ............................................................. .....31

3.3 Objek Penelitian ......................................................................... .....32

3.4 Waktu dan Tempat Penelitian ................................................... .....32

3.5 Peralatan dan Bahan ................................................................... .....32

3.5.1 Peralatan ........................................................................... .....32

3.5.2 Bahan ............................................................................... .....38

3.6 Variabel Penelitian ..................................................................... .....40

3.7 Variabel yang Ukur .................................................................... .....40

3.8 Variabel yang Hihitung .............................................................. .....40

3.9 Langkah-langkah Percobaan ...................................................... .....41

3.10 Langkah Pengolahan Data........................................................ .....47

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ......................................... .....48

4.1 Data Hasil Perhitungan .............................................................. .....48

4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan ............................................. .....58

4.2.1 Perhitungan Daya Angin .................................................. .....58

4.2.2 Daya Mekanik dan Daya Listrik yang Dihasilkan Kincir .....59

4.2.3 Perhitungan tip speed ratio (tsr) ....................................... .....60

4.2.4 Perhitungan Koefisien Daya ( .................................... .....61

4.3 Data Hasil Perhitungan ............................................................. .....61

4.4 Grafik Hasil Perhitungan .......................................................... .....71

4.4.1 Grafik kincir dengan jumlah sudu, variasi kemiringan

sudut 25°, lebar sudu 14 cm, kecepatan angin 7 m/s,


xiv

5 m/s dan 4 m/s. .............................................................. .....71

4.4.2 Grafik kincir dengan jumlah sudu 6, variasi kemiringan


5 m/s, dan 4 m/s .............................................................. .....73



5 m/s dan 4 m/s ............................................................... .....75



5 m/s dan 4 m/s ............................................................... .....77



5 m/s dan 4 m/s ............................................................... .....79


sudut 35°, lebar sudu 17 cm, kecepatan angin 7m/s,

5 m/s dan 4 m/s ............................................................... .....81



5 m/s dan 4 m/s ............................................................... .....83



5 m/s dan 4 m/s ............................................................... .....85


sudut 35°, lebar sudu 19, kecepatan angin 7 m/s,

5 m/s dan 4 m/s ............................................................... .....87

4.5 Pembahasan ............................................................................... .....90

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... .....92

5.1 Kesimpulan .................................................................................. .....92

5.2 Saran ............................................................................................. .....93

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... .....94

LAMPIRAN ..................................................................................................... .....95


xv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Kincir angin WePower ............................................................... .....11

Gambar 2.2. Kincir angin savonius ................................................................. .....12

Gambar 2.3. Kincir angin darrius ..................................................................... .....14

Gambar 2.4. Kincir angin American Multi-Blade ........................................... .....15

Gambar 2.5. Gradien barometris ..................................................................... .....17

Gambar 2.6. Angin munson ............................................................................ .....21

Gambar 2.7. Angin munson barat ................................................................... .....22

Gambar 2.8. Angin munson timur .................................................................. .....23

Gambar 2.9. Skema prinsip terjadinya angin .................................................. .....24

Gambar 2.10. Tingkat kecepatan angin........................................................... .....25

Gambar 2.11. Grafik hubungan antara terhadap tsr ................................... .....26

Gambar 3.1. Diagram alir penelitian yang digunakan ................................... .....31

Gambar 3.2. Fan blower .................................................................................. .....33

Gambar 3.3. Tachometer ................................................................................. .....34

Gambar 3.4. Anemometer ............................................................................... .....34

Gambar 3.5. Multimeter .................................................................................. .....35

Gambar 3.6. Kabel multimeter ........................................................................ .....36

Gambar 3.7. Lampu pembebanan ................................................................... .....36

Gambar 3.8. Generator .................................................................................... .....37

Gambar 3.9. Plat pengencang triplek .............................................................. .....37

Gambar 3.10. Sudu kincir yang digunakan ..................................................... .....38

Gambar 3.11. Pembatas sudu berbentuk lingkaran ......................................... .....39

Gambar 3.12. Posisi kincir di depan blower ................................................... .....42

Gambar 3.13. Memasang Anemometer di depan kincir ................................. .....43

Gambar 3.14. Lampu pembebanan ................................................................. .....43

Gambar 3.15. Multimeter yang digunakan ..................................................... .....44

Gambar 3.16. Motor dan Fan blower ............................................................. .....44

Gambar 3.17. Menggukur putaran poros menggunakan Tachometer ............. .....45

Gambar 3.18. Menggukur kecepatan angin menggunakan Anemometer ....... .....46


xvi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 4.1. Data percobaan pertama kincir angin lebar sudu 14 cm,

kemiringan sudut 25°, kecepatan angin 7 m/s ................................ .....49

Tabel 4.2. Data percobaan kedua kincir angin lebar sudu 14 cm,


Tabel 4.3. Data percobaan ketiga kincir angin lebar sudu 14 cm,






Tabel 4.6. Data percobaan ketiga kincir angin lebar sudu 14cm,









kemiringan sudut 25°, kecepatan angin 7 m/s .............................. .....52


kemiringan sudut 25°, kecepatana angin 5 m/s ............................ .....52








xvii


kemiringa sudut 30°, kecepatan angin 4 m/s ................................ .....53




















kemiringan sudut sudu 35°, kecepatan angin 7 m/s ..................... .....57





Tabel 4.28. Data hasil perhitungan kincir angin lebar sudu 14 cm,






xviii






Tabel 4.33. Data hasil perhitungan kincir angin lebar sudu 100°,



























xix









Tabel 4.50. Data hasilperhitungan kincir angin lebar sudu 19 cm,











xx

DAFTAR LAMPIRAN I

Grafik

Halaman

Lamp I. Grafik kincir dengan jumlah sudu 6 kemiringan sudut 25°,

lebar sudu 14 cm, kecepatan angin 7 m/s, 5 m/s dan 4 m/s.................96

A. Grafik hubungan daya listrik ( ) dan putaran poros (rpm).......98

B. Grafik hubungan antara dan tsr.................................................97

Lamp II. Grafik kincir dengan jumlah sudu 6 kemiringan sudut 30°,

lebar sudu 14 cm, kecepatan angin 7 m/s, 5 m/s dan 4 m/s.................99

A. Grafik hubungan antara ) dan putaran poros (rpm).............99

B. Grafik hubungan antara dan tsr...............................................100

Lamp III. Grafik kincir dengan jumlah sudu 6 kemiringan sudut 35°,

lebar sudu 14 cm, kecepatan angin 7 m/s, 5 m/s dan 4 m/s...............102

A. Grafik hubungan antara ( ) dan putaran poros (rpm)............102


Lamp IV. Grafik kincir dengan jumlah sudu 6 kemiringan sudut 25°,




Lamp V. Grafik kincir dengan jumlah sudu 6 kemiringan sudut 30°,




Lamp VI. Grafik kincir dengan jumlah sudu 6 kemiringan sudut 35°,

lebar sudu 17 cm, kecepatan angin 7m/s, 5 m/s dan 4 m/s................111


B. Grafik hubungan antara dan tsr..............................................112

Lamp VII. Grafik kincir dengan jumlah sudu 6 kemiringan sudut 25°,



xxi



Lamp VIII.Grafik kincir dengan jumlah sudu 6 kemiringan sudut 30°,

lebar sudu 165°, kecepatan angin 7 m/s, 5 m/s dan 4 m/s..................117

A. Grafik hubungan antara ) dan putaran poros (rpm)...........117


Lamp IX. Grafik kincir dengan jumlah sudu 6 kemiringan sudut 35°,





xxii

DAFTAR LAMPIRAN II

Gambar

Halaman

Lamp 1. Sudu kincir yang digunakan ukuran 19 cm, 7 cm dan 14 cm................123

Lamp 2. Sudu yang sudah dipasang.....................................................................123

Lamp 3. Posisi sudu kincir...................................................................................124

Lamp 4. Kincir yang sudah jadi dengan luas frontal (60 x 45) cm².....................124

Lamp 5. Kincir angin yang sudah jadi dipasangkan persis di depan fan

blower....................................................................................................125

Lamp 6. Kincir angin yang sudah dihubungkan kelampu pembebanan..............125

Lamp 7. Penyangga pembatas kincir angin.........................................................126

Lamp 8. Tipe motor fan blower yang digunakan.................................................126

Lamp 9. Tipe fan blower yang digunakan...........................................................126


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Negara-negara maju tidak akan mungkin mencapai tingkat kemajuannya

jika tidak menggunakan energi secara luas (Prof. Ir. H. Abdul Kadir, hal-5). Di

Indonesia terkenal sebagai negara yang kaya dengan potensi sumberdaya alamnya

terutama energi, baik yang berasal dari tambang, air dan udara. Berdasarkan

jenisnya energi dapat digolongkan menjadi dua, yaitu energi terbarukan

(renewable energy) dan energi tidak terbarukan (non-renewable energy). Sumber

energi yang dapat diperbarukan misalnya energi angin, air, tenaga surya,

biomassa, biogas dan energi kayu. Sedangkan sumber energi seperti minyak

bumi, batu-bara dan gas alam adalah sumber energi yang bersifat tidak dapat

diperbaru atau dapat habis.

Perkembangan di sektor ilmu dan teknologi sangatlah perlu, mengigat

krisis energi kini telah menjadi suatu masalah yang paling hangat diperbincangkan

oleh masyarakat dunia, termasuk Indonesia bagaimana tidak, jika menurut sebuah

penelitian, Idonesia bangsa yang termasuk dalam anggota OPEC, organisasi

pengekspor minyak dunia. Sumber energi yang tidak diperbarui (non-renewable

energy) seperti energi fosil khususnya bahan bakar minyak akan segera habis,

paling lambat akhir abad XXI. Gas alam diprediksi para ahli akan habis kurang

lebih 100 tahun lagi, sedangkan batu-bara akan habis lebih kurang 300 tahun yang

akan datang. Kondisi ini sangat mengkhawatirkan terutama bagi kelangsungan


2

kehidupan manusia (Putjanarsa dan Nursuhud, 2008). Tentunya jika tidak ada

“persiapan” untuk menghadapi krisis ini, bukan tidak mungkin masyarakat dunia,

trutama Indonesia yang negaranya sampai saat ini belum melakukan tindak nyata

dalam mempersiapkan krisis energi, akan menjadi masyarakat yang terisolasi,

mempunyai uang untuk membeli energi, tetapi tidak ada energi yang “dapat” di

beli.

Sebelumnya para Ilmuan di Indonesia telah menemukan berbagai macam

solusi yang dapat diaplikasikan di Indonesia. Namun, sampai saat ini, belum ada

atau masih sangat sedikit yang telah bener-benar diaplikasikan. Salah satu solusi

yang dibicarakan adalah dengan menggunakan batu-bara. Di China, batu-bara

telah memenuh hingga 70% dari total konsumsi energi nasional. Dan Afrika telah

mengkonsumsi 90% kebutuhan energi lewat penggunaan batu-bara. Hal serupa

juga dilakukan oleh India, yang menggunakan energi lewat penggunaan batu-bara

sebesar 60% sampai 70%.

Di Indonesia cadangan batu-bara melimpah ruah. Sumber daya energi

batu-bara diperkirakan sebesar 36.5 milyar ton, dengan sekitar 5.1 milyar ton

dikatagorikan sebagai cadangan terukur. Sumber daya ini sebagian besar berada di

Kalimantan yaitu sebesar 61% di Sumatra sebesar 38% dan sisanya tersebar di

wilayah lain. Menurut jenisnya dapat dibagikan menjadi Lignite sebesar 58.6%,

Sub-bituminous sebesar 26.6%, Bituminous sebesar 14.4% dan sisanya sebesar

0.4% adalah Anthracite. Namun, sayangnya, penggunaan batu-bara sebagai energi

alternatif dapat menghasilkan gas pollutan, yang merupakan penyebab utama

pemanasan global.


3

Solusi lain yang ditawarkan adalah dengan mendrikan Pembangkit Listrik

Tenga Nuklir (PLTN) di Indonesia. PLTN adalah sebuah system pembangkit

listrik yang memanfaatkan energi inti atom yang luar biasa besarnya. Untuk

mendapatkan energi inti atom tersebut, diperlukan proses pembakaran bahan

nuklir yang berbeda dengan pembakaran kimia pada umumnya. Reaksi nuklir

yang terjadi ini menghasikan panas yang luar biasa besar dan memiliki daya rusak

yang maksimal. Pada PLTN diperlukan sebuah reaktor nuklir yang berfungsi

sebagai tempat reaksi nuklir berantai terkendali dilangsungkan.

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) sebenarnya telah banyak di

aplikasikan oleh negara-negara maju di dunia, seperti di Amerika Serikat, Jerman,

Inggris, Prancis, Rusia, Korea Utara dan Iran. Namun, untuk diaplikasikan di

Indonesia, masih banyak pihak yang menyatakan ketidak setujuannya.

Penyebabnya adalah kekhawatiran jika terjadi kebocoran reator nuklir. Dalam

sejarah PLTN, pernah terjadi kebocoran reaktor nuklir di Chernobyl dan Three

Mile Island. Pada saat peristiwa Chernobyl (1986), reaktor nomor empat

pembangkit listrik tersebut meledak. Selain masalah kebocoran reaktor nuklir,

dikhawatirkan juga masalah kurangnya penguasaan teknologi dan kultur budaya

bangsa Indonesia yang korup dan kurang berdisiplin. Dalam pembangunan reaktor

nuklir, dikhawatirkan terjadi korupsi dan ketidak disiplin yang makin membuat

rentan terjadinya kebocoran reaktor.

Salah satu solusi pembangkit listrik jenis “green energi” yang paling

memungkinkan untuk diterapkan saat ini di Indonesia adalah Pembangkit Listrik

Tenaga Angin (PLT Angin). PLT Angin ini perinsipnya memanfaatkan angin


4

yang tersedia di alam. PLT Angin mengkonversikan energi angin menjadi energi

listrik dengan menggunakan turbin angin atau kincir angin. Energi angin yang

memutar turbin angin, diteruskan untuk memutar rotor pada generator dibagian

belakang atau bawah turbin angin, sehingga akan menghasikan energi listrik.

Energi listrik ini akan disimpan kedalam baterai sebelum dapat dimanfaatkan.

Ini dilakukan untuk menstabilkan keadaan listrik yang terpengaruh saat

kecepatan angin yang berubah-ubah. Negara Indonesia adalah negara kepulauan

yang 2/3 wilayahnya adalah lautan dan mempunyai garis pantai terpanjang di

dunia yaitu ± 80.791,42 Km merupakan wilayah potensial untuk pengembangan

pembnagkit listrik tenaga angin. PLT Angin dapat dimaksimalkan

pemberdayaannya disekitar pantai di Indonesia. Namun, tidak semua pantai dan

daerah dapat dijadikan PLT Angin, karena perlu dipilih daerah yang memiliki

tapografi dan keadaan angin yang stabil. Sampai saat ini, kapasitas total yang

terpasang diseluruh Indonesia kurang dari 800 kilowatt. Terdapat lima unit kincir

angin pembangkit listrik berkapasitas 80 kilowatt yang sudah dibangun. Pada

tahun 2007 yang lalu, telah ditambah tujuh unit kincir pembangkit listrik

berkapasitas sama di empat lokasi, yaitu Pulau Selayar, Sulawesi Utara, Nusa

Penida, Bali, serta Bangka Belitung.

Selain digunakan di daerah pesisir pantai, PLT Angin juga dapat

digunakan di daerah pegunungan dan daratan. Saat ini kapasitas total pembangkit

listrik yang berasal dari tenaga angin untuk Indonesia dengan estimasi kecepatan

angin rata-rata sekitar 3 m/s, 12 m/s, 6.7 m/s turbin skala kecil lebih cocok

digunakan, di daerah pesisir, pegunungan dan daratan.


5

Pemanfaatan energi angin merupakan pemanfaatan energi yang paling

berkembang saat ini. Berdasarkan data dari (World Wind Energy Association),

sampai dengan tahun 2007 perkiraan energi listrik yang dihasilkan oleh turbin

angin mencapai 93.85 GigaWatt, menghasilkan lebih dari 1% dari total kelistrikan

secara global.

Saat ini Amerika, Spanyol dan China merupakan negra terdepan dalam

pemanfaatan energi angin. Diharapkan pada tahun 2020 total kapasitas

pembangkit listrik tenaga angin secara global mencapai 270 GigaWatt. Meskipun

energi yang dihasikan turbin angin tidak tidak sebesar energi yang berasal dari

batu-bara ataupun nuklir, tetapi PLT Angin merupakan solusi yang paling murah

dan rendah resiko untuk di terapkan di Indonesia. Diharapkan dengan

diberdayakannya PLT Angin di Indonesia, akan menjadi salah satu sumber energi

alternatif dalam “menyambut” datangnya masa krisis energi yang sebenarnya.


6

1.2 Rumusan Masalah

Permasalahan dalam penelitian ini antara lain :

1. Indonesia merupakan Negara yang beriklim tropis, memiliki potensi

energi yang melimpah salah satunya energi angin, namun energi angin

belum dimanfaatkan secara optimal oleh masyarakat indonesia.

2. Angin merupakan energi yang berlimpah, digunakan secara cuma

cuma, kekal, dan tidak menimbulkan dampak negatif terhadap

lingkungan dan manusia.

3. Membuat dan menguji kemampuan kincir angin poros vertikal model

Wepower untuk mengetahui unjuk kerja alat ini, agar dapat mengetahui

kekurangan dalam kinerjanya

4. Dibutuhkan disain kincir angin yang terbaik agar mampu mengubah

energi kenitik menjadi energi listrik melalui generator guna

memperoleh efisiensi yang tinggi.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Membuat kincir angin poros vertikal model WePower menggunakan

bagian pipa PVC 8 inci, luas frontal (60 x 45) cm².

2. Mengetahui unjuk kerja kincir angin poros vertikal model WePower

yang terbaik dari tiga jenis lebar sudu 14 cm, 17 cm, 19 cm,

kemiringan sudut 25°, 30°, 35°, kecepatan angin 7 m/s, 5 m/s dan 4

m/s.


7

3. Mengetahui koefisien daya maksimal kincir angin poros vertikal

model WePower menggunakan bagian pipa PVC 8 inci, luas frontal

(60 x 45) cm². Variasi lebar sudu 14 cm, 17 cm, 19 cm, kemiringan

sudut 25°, 30°, 35°, kecepatan angin 7 m/s, 5 m/s dan 4 m/s.

1.4 Batasan Masalah

Pada tugas akhir ini akan diteliti kincir angin poros vertikal model

WePower dengan jumlah sudu 6 dan menggunakan 3 jenis kemiringan sudut yang

berbeda, dipilihnya kincir angin poros vertikal model WePower ini dikarenakan

penulis ingin mengetahui daya output maksimal dari model ini, dengan

menggunakan pembebanan 7 lampu 10 watt.

Permasalahan dalam penelitian ini pada :

1. Sudu kincir angin ini terbuat dari bagian belahan pipa PVC 8 inci.

2. Model kincir angin yang digunakan adalah kincir angin poros vertikal

model WePower.

3. Lebar sudu yang digunakan 14 cm, 17 cm dan 19 cm.

4. Luas frontal kincir (60 x 45) cm², dengan jumlah sudu masing-masing

6 buah.

5. Variasi kemiringan sudu kincir yang digunakan 25°, 30° dan 35°.

6. Data yang diambil pada saat penelitian ini adalah kecepatan angin,

putaran poros kincir, dan beban lampu yang digunakan.


8

7. Hasil penelitian adalah koefisien daya dan tip speed ratio untuk

masing-masing variasi sudu kincir angin.

8. Penelitian dilakukan dengan mengoperasikan kincir angin terhadap

variasi kecepatan angin yang diberikan sebuah blower yang tersedia di

laboratorium energi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Memberi sumber informasi mengenai unjuk kerja kincir angin poros

vertikal model WePower menggunakan bagian pipa PVC 8 inci,

menggunakan kemiringan sudut 25°, 30°, 35° dan lebar sudu 14 cm,

17 cm, 19 cm dan kecepatan angin 7 m/s, 5 m/s dan 4 m/s.

2. Memberikan suatu ilmu baru bagi masyarakat umum dan masyarakat

daerah khususnya daerah dengan potensi energi angin yang besar agar

dapat mengkonveksi energi angin menjadi energi listrik.

3. Memberi tambahan refrensi baru bagi perkembangan ilmu dan

teknologi energi terbarukan, khususnya energi angin.

4. Memberikan informasi proses perancangan kincir angin poros vertikal

model WePower dengan enam sudu yang terbuat dari bagian pipa

PVC 8 inci.

5. Mencari alternatif pengganti bahan bakar fosil dengan memanfaatkan

kincir angin.


9

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Kincir Angin

Kincir angin adalah sebuah alat yang mampu mengkonversi energi

potensial dari angin menjadi energi kinetik yang bisa dimanfaatkan untuk

berbagai tujuan dan kebutuhan manusia. Kincir angin juga biasa disebut sebagai

turbin angin, kincir angin ditemukan di Persia pada abad ke-7 dan digunakan

sebagai alat untuk menggiling tepung. Kincir angin di Persia itu merupakan asal

muasal kipas angin Eropa, sampai sekarang kincir angin di Negeri Belanda yang

dipakai untuk menggerakkan pompa irigasi dan digunakan untuk menggiling

tepung hingga kini masih tersohor, walaupun pada saat ini hanya sebagai objek

pariwisata. Akan tetapi, dalam mencari bentuk-bentuk sumber energi yang bersih

dan terbarukan kembali energi angin mendapat perhatian yang besar. Dewasa ini

energi fosil semakin hari semakin menipis, negara-negara maju saat ini sudah

mengembangkan energi terbarukan dalam volume yang cukup besar contohnya

kincir angin dimanfaatkan sebagai pembangkin listrik.

Berdasarkan posisi porosnya, kincir angin dapat dibedakan menjadi dua

jenis, yaitu : kincir angin poros vertikal dan kincir angin poros horisontal.


10

2.1.1 Kincir Angin Poros Vertikal

Kincir angin poros vertikal ini memiliki poros atau sumbu rotor utama

yang disusun tegak lurus dengan arah datangnya angin sehingga kincir jenis ini

dapat mengkonversi tenaga angin dari segala arah. Dengan sumbu yang vertikal,

gearbox serta generator bisa ditempatkan di dekat tanah jadi tidak perlu penambah

menara dan lebih mudah untuk diakses serta memudahkan peroses perawatan.

Ada beberapa jenis kincir angin poros vertikal yang sering digunakan

antara lain :

1. Kincir angin WePower

Kincir angin Wepower adalah salah satu dari tujuh kincir angin terbaik

dunia. Kincir angin ini merupakan perkembangan dari teknologi paling

baru di abad ini. Kincir angin WePower ini mampu bekerja dengan baik

pada kecepatan angin rendah, menggunakan sistem yang minim polusi,

penyeimbang energi yang sangat baik, tidak menimbulkan suara bising,

ramah lingkungan, pemasangannya yang mudah, tidak membutuhkan

perawatan khusus, dapat dilihat oleh burung, sehingga tidak menggangu

kinerja dari kincir angin ini dan mampu bekerja dengan baik pada

kecepatan angin yang rendah. Pembuatnya mengklim WePower akan

sangat efektif bila diletakkan di lahan pertanian, perumahan, dan

gedung-gedung.


11

Gambar : 2.1 Kincir angin WePower

Sumber : https://www.google.co.id/search?q

Diakses 13 November 2015

2. Kincir angin Quiet Revolution qr5

Kincir angin qr5 didesain untuk digunakan pada daerah perkotaan yang

memiliki kecepatan angin rendah. Jika kincir angin konvensional

berputar mengikuti arah angin tidak demikian halnya dengan qr5, kincir

ini mampu menangkap angin dari seluruh arah dan ini membuatnya

hemat tempat.

3. Kincir angin Windspire

Windspire adalah kincir angin vertikal yang hampir sama dengan Quiet

Revolution qr5. Dengan tinggi 30 meter, turbinnya menghasilkan 2000

kilowatt per jam dan mampu menerima terjangan angin sampai dengan

105 mph.


https://www.google.co.id/search?q

12

4. Kincir angin Savonius

Kincir angin Savonius merupakan jenis turbin angin yang paling

sederhana dan menjadi versi besar dari anemometer. Kincir savonius

dapat berputar karena adanya gaya dorong dari angin, sehingga putaran

rotorpun tidak akan melebihi kecepatan angin dan efisiensi yang bisa

dicapai kincir jenis ini sekitar 30% sampai 40%, menurut banyak

peneliti untuk jenis Savonius biasanya tidak lebih dari 25%. Jenis kincir

ini cocok untuk aplikasi daya yang rendah dan biasanya digunakan pada

kecepatan angin yang berbeda.

Gambar : 2.2 Kincir angin Savonius

Sumber:http://termodinamikarini.b

logspot.co.id/2015/05

Diakses 13 November 2015

5. Kincir angin Darrieus

Turbin angin Darrieus mempunyai bilah sudu yang disusun dalam

posisi simetri dengan sudu bilah diatur relatif terhadap poros.

Pengaturan ini cukup efektif untuk menangkap angin dari berbagai


http://termodinamikarini.blogspot.co.id/2015/05

http://termodinamikarini.blogspot.co.id/2015/05

13

arah. Berbeda dengan Savonius, Darrieus memanfaatkan gaya angkat

yang terjadi ketika angin bertiup. Bilah sudu turbin Darrieus bergerak

berputar mengelilingi sumbu.

Setiap jenis kincir angin pasti memiliki kelebihan dan kekurangannya,

Kelebihan dan Kekurangan kincir angin vertikal sebagai berikut :

1. Kelebihan :

a. Dapat menerima angin dari barbagai arah.

b. Memiliki torsi yang cukup besar walaupun putaran poros

rendah.

c. Mampu bekerja pada putaran rendah.

d. Tidak membutuhkan struktur menara yang besar.

e. Kincir ini bisa diletakkan lebih dekat dari tanah, membuat

peroses pemeliharaan lebih mudah.

2. Kekurangan :

a. Bekerja pada kecepatan angin rendah, sehingga energi yang

dihasilkan sangat rendah.

b. Pemasangan kincir angin poros vertikal yang rendah membuat

resiko kecelakaan yang besar bagi manusia.

c. Dari desainnya berat poros dan sudu yang bertumpu pada

bantalan (bearing) menjadi suatu beban tambahan dari

beberapa desain kincir angin poros vertikal yang ada.

d. Kebanyakan kincir ini mempunyai torsi awal yang rendah dan

membutuhkan energi yang cukup besar untuk mulai berputar.


14

Gambar : 2.3 Kincir angin Darrius

http://www.google.co.id

Diakses : 14 Juni 2016

2.1.2 Kincir Angin Poros Horisontal

Kincir angin poros horisontal adalah Kincir angin yang terdiri dari sebuah

menara sedangkan puncaknya terdapat sebuah baling-baling yang berfungsi

sebagai rotor dan memiliki poros utama sejajar dengan tanah serta arah poros

utama sesuai dengan arah angin. Kebanyakan kincir angin jenis ini yang dibuat

sekarang mempunyai dua atau tiga bilah baling-baling namum ada juga kincir

angin jenis ini bilah baling-balingnya yang banyak. Poros kincir angin horisontal

ini dapat berputar 360° terhadap sumbu vertikal untuk menyesuikan arah angin.

Kincir angin jenis ini kincir yang paling banyak digunakan saat sekarang.

Ada beberapa jenis kincir angin yang sudah umum dan yang sering

digunakan antara lain :

1. Kincir angin American Multi-Blade


http://www.google.co.id/

15

Gambar : 2.4 Kincir angin American Multi-Blade

http://mit.ilearning.me/wp

content/uploads/sites/853/2014/10/turbin.gif

Diakses : 27 Januari 2016

Kincir angin American Multi-Blade adalah salah satu kincir angin yang

memiliki jumlah sudu yang banyak, biasa kincir angin ini memiliki

jumlah sudu yang banyak atau lebih dari tiga bilah. Sesuai dengan

namanya kincir angin ini banyak ditemukan di Negara Amerika Serikat,

bisa digunakan untuk menggerakkan pengaliran air, penggilingan biji-

bijian dan sebagai alternatif pengganti energi listrik.

2. Kincir angin Dutch four arm

Kincir angin Dutch four arm atau lebih dikenal dengan sebutan kincir

angin Belanda adalah kincir angin yang memiliki empat bilah lengan

sudu, kincir angin ini biasa digunakan oleh Negara Belanda untuk

menggerakkan pompa untuk mengiringkan lahan dengan cara air tanah

di pompa keluar, lahan ini biasa dinamakan polder.

Sejak berabad-abad Negara Belanda menggunakan kincir angin ini

secara massive (besar-besaran) baik digunakan untuk menggiling


http://mit.ilearning.me/wp%20content/uploads/sites/853/2014/10/turbin.gif

http://mit.ilearning.me/wp%20content/uploads/sites/853/2014/10/turbin.gif

16

gandum dan memompa air, karena Negara Belanda posisinya lebih

rendah dari laut.

Kelebihan dan Kekurangan kincir angin horisontal :

1. Kelebihan :

a. Dasar menara yang tinggi memberikan akses ke angin yang lebih

kuat.

b. Mampu mengkonversikan energi angin pada kecepatan tinggi.

c. Memberikan kenerja yang lebih baik pada produksi energi,

dibandingkan dengan turbin angin dengan sumbu vertikal.

d. Rata-rata memiliki nilai kecepatan putar poros yang lebih tinggi.

e. Lebih aman karena penempatan kincir diatas tiga meter.

2. Kekurangan :

a. Kontruksi menara yang besar dibutuhkan penyangga yang kuat

untuk menyangga bilah-bilah yang berat, gearbox dan generator.

b. Menara yang tinggi serta bilah yang panjangnya bisa mencapai 90

meter sulit untuk dipindahkan, diperkirakan besar biaya trnportasi

bisa mencapai 20% dari seluruh biaya peralatan turbin angin itu

sendri.

c. Kincir angin yang sulit dipasang, membutuhkan tenanga yang

ekstra serta menggunakan derek yang sangat tinggi, biaya mahal

dan membutuhkan operator yang terampil dibidangnya.

d. Membutuhkan mekanisme kontrol tambahan untuk membelokkan

kincir ke arah angin.


17

2.2 Konsep Dasar Angin

Angin adalah aliran udara yang bergerak dalam jumlah yang besar

diakibatkan oleh rotasi bumi dan juga karena adanya perbedaan tekanan udara di

sekitarnya. Angin merupakan udara yang bergerak dari tempat bertekaan udara

tinggi ke bertekaan udara rendah atau suhu udara yang rendah ke suhu yang

tinggi.

2.2.1 Sifat Angin

Apabila dipanaskan, udara memuai. Udara yang telah memuai menjadi

lebih ringan sehingga naik. Apabila hal ini terjadi, tekanan udara turun karena

udaranya berkurang. Udara dingin disekitarnya mengalir ke tempat yang

bertekanan rendah tadi. Udara menyusut menjadi lebih berat dan turun ke tanah.

Diatas tanah udara menjadi panas lagi dan naik kembali. Aliran naiknya udara

panas dan turunnya udara dingin ini dinamakan konveksi.

2.2.2 Terjadinya Angin

1. Gradien barometris

Gambar : 2.5 Gradien barometris


18

Bilangan yang menunjukkan perbedaan tekanan udara dari 2 isobar

yang jaraknya 111 km. Makin besar gradien barometrisnya, makin

cepat tiupan angin.

2. Letak tempat

Kecepatan angin di dekat khatulistiwa lebih cepat dari yang jauh dari

garis Khatulistiwa.

3. Tinggi tempat

Semakin tinggi tempat, semakin kencang pula angin yang bertiup, hal

ini disebabkan oleh pengaruhnya gaya gesekan yang menghambat laju

udara. Di permukaan bumi, gunung, pohon, dan topografi yang tidak

rata lainnya memberikan gaya gesekan yang besar. Semakin tinggi

suatu tempat, gaya gesekan semakin kecil.

4. Waktu

Di siang hari angin bergerak lebih cepat dari pada di malam hari.

2.2.3 Jenis–jenis Angin

Berdasarkan arah bertiupnya, kecepatan atau kekuatannya, waktu

bertiupnya, sifat dan dampaknya. Angin dibedakan menjadi delapan jenis yaitu :

1. Angin laut

Angin laut (sea breeze) adalah angin yang bertiup dari arah laut ke arah

darat, yang umumnya terjadi pada siang hari dari pukul 09.00 sampai

dengan pukul 16.00 di daerah pesisir pantai. Angin ini biasa

dimanfaatkan para nelayan untuk pulang dari menangkap ikan di laut.


19

Angin laut ini terjadi pada siang hari. Karena air mempunyai kapasitas

panas yang lebih besar daripada daratan, sinar mata hari memanasi laut

lebih lambat daripada daratan. Ketika suhu permukaan daratan

meningkat pada siang hari, udara di atas permukaan darat meningkat

pula akibat konduksi. Tekanan udara di atas daratan menjadi lebih

rendah karena panas, sedangkan tekanan udara di lautan cenderung

masih lebih tinggi karena lebih dingin. Akibatnya terjadi gradien

tekanan dari laut yang lebih tinggi ke daratan yang lebih rendah,

sehingga menyebabkan terjadinya angin laut.

2. Angin darat

Angin darat (land breeze) adalah anin yang tertiup dari arah darat ke

arah laut yang umumnya terjadi pada saat malam hari dari jam 20.00

sampai dengan jam 06.00 di daerah persisir pantai. Angin jenis ini

bermanfaat bagi para nelayan untuk berangkat mencari ikan dengan

perahu bertenaga angin sederhana. Pada malam hari daratan menjadi

dingin lebih cepat daripada lautan, karena kapasitas panas tanah lebih

rendah daripada air. Akibatnya perbedaan suhu yang menyebabkan

terjadinya angin laut lambat laun hilang dan sebaliknya muncul

perbedaan tekanan yang berlawanan karena tekanan udara di atas lautan

yang lebih panas itu menjadi lebih rendah daripada daratan, sehingga

terjadilah angin darat.


20

3. Angin lembah

Angin lembah adalah angin yang bertiup dari arah lembah gunung ke

puncak gunung yang terjadi pada siang hari.

4. Angin gunung

Angin gunung adalah angin yang bertiup dari puncak gunung ke

lembah gunung yang terjadi pada malam hari.

5. Angin Fohn

Angin fohn/angin jatuh adalah angin yang terjadi seusai hujan

orografis. Angin yang bertiup pada suatu wilayah dengan temperatur

dan kelengasan yang berbeda. Angin fohn terjadi karena ada gerakan

massa udara yang naik pegunungan yang tingginya lebih dari 200

meter di satu sisi lalu turun di sisi lain. Angin fohn yang jatuh dari

puncak gunung bersifat panas dan kering, karena uap air sudah dibuang

pada saat hujan orografis. Biasanya angin ini bersifat panas merusak

dan dapat menimbulkan korban. Tanaman yang terkena angin ini bisa

mati dan manusia yang terkena angin ini bisa turun daya tahan

tubuhnya terhadap serangan penyakit.


21

6. Angin Munson

Gambar : 2.6 Angin Munson

http://1.bp.blogspot.com/qvMtGmhQwn0/UDe7s3WRnUI

/AAAAAAAADM0/TmpKudiA5as/s1600/monsoon.gif


Angin Munson adalah angin yang berhembus secara periodik (minimal

3 bulan) dan antara periode yang satu dengan yang polanya akan

berlawanan setiap setengah tahun. Biasanya pada setengah tahun

pertama bertiup angin darat yang kering dan setengah tahun berikutnya

bertiup angin laut yang basah. Angin Munson dibagi menjadi 2, yaitu

Munson Barat atau dikenal dengan Angin Musim Barat dan Munson

Timur atau dikenal dengan Angin Musim Timur.


http://1.bp.blogspot.com/qvMtGmhQwn0/UDe7s3WRnUI/AAAAAAAADM0/TmpKudiA5as/s1600/monsoon.gif

http://1.bp.blogspot.com/qvMtGmhQwn0/UDe7s3WRnUI/AAAAAAAADM0/TmpKudiA5as/s1600/monsoon.gif

22

7. Angin Muson Barat

Gambar : 2.7 Angin Munson Barat

https://joshuajollysc.files.wordpress.com/2012/04/angin-

muson-barat-daya.jpg


Angin Musim Barat adalah angin yang berhembus dari Benua Asia

(musim dingin) ke Benua Australia (musim panas) dan mengundang

curah hujan yang banyak di indonesia bagian Barat, hal ini disebabkan

karena angin melewati tempat yang luas, seperti perairan dan samudra.

Contoh peraliran dan samudra yang dilewati adalah Laut China Selatan

dan Samudra Hindia. Angin munson Barat menyebabkan Indonesia

mengalami musim hujan.


https://joshuajollysc.files.wordpress.com/2012/04/angin-muson-barat-daya.jpg

https://joshuajollysc.files.wordpress.com/2012/04/angin-muson-barat-daya.jpg

23

8. Angin Muson Timur

Gambar : 2.8 Angin Munson Timur

https://nasriaika1125.files.wordpress.com/2013/08/muso

n-timur.jpg


Angin Musim Timur adalah angin yang mengalir dari Benua Australia

(musim dingin) ke Benua Asia (musim panas) sedikit curah hujan

(kemarau) di Indonesia bagian timur karena angin melewati celah–celah

sempit dan berbagai gurun (Gabson, Australia, dan Victoria). Ini yang

menyebabkan Indonesia mengalami musim kemarau. Terjadi pada

bulan Juni, Juli, Agustus, dan maksimal pada bulan Juli.


https://nasriaika1125.files.wordpress.com/2013/08/muson-timur.jpg

https://nasriaika1125.files.wordpress.com/2013/08/muson-timur.jpg

24

2.3 Energi Angin

Energi angin telah lama dikenal dan dimanfaatkan oleh manusia.

Sebagaimana diketahui, pada asasnya angin terjadi karena ada perbedaan suhu

antara udara panas dan udara dingin. Di daerah Khatulistiwa yang panas, udaranya

menjadi panas, mengembang dan menjadi ringan, naik ke atas dan bergerak ke

daerah yang lebih dingin misalnya daerah kutub. Sebaliknya di daerah kutub yang

dingin, udaranya menjadi dingin dan turun kebawah. Dengan demikian terjadi

suatu perputaran udara, berupa perpindahan udara dari Kutub Utara ke Garis

Khatulistiwa menyusuri permukaan bumi, dan sebaliknya, suatu perpindahan

udara dari Garis Khatulistiwa kembali ke Kutub Utara, melalui lapisan udara yang

lebih tinggi. Perpindahan udara seperti ini dikenal sebagai angin pasat.

Gambar di bawah ini mencoba melukiskan terjadinya angin pasat sacara

skematik. Dengan sendirinya hal yang serupa terjadi pula antara wilayah

Khatulistiwa dan Kutub Selatan. Selain angin pasat terdapat pula angin-angin lain,

misalnya angin musim (angin munson), angin pantai dan angin lokal lainnya.

Prinsipnya adalah bahwa angin terjadi karena adanya perbedaan suhu udara di

beberapa tempat di muka bumi.

Gambar : 2.9 Skema prinsip terjadinya Angin

Sumber : Energi angin, hal. 241, November 2015


25

Syarat-syarat dan kondisi angin yang dapat digunakan untuk menghasilkan

energi listrik, dapat dilihat dalam tabel di bawah ini.

Gambar : 2.10 Tingkat kecepatan angin

http://jalaluddin-rumi-p.blog.ugm.ac.id/files/2012/11/Tingkat-

kecepatan-angin-10-meter-diatas-permukaan-tanah.jpg


http://jalaluddin-rumi-p.blog.ugm.ac.id/files/2012/11/Tingkat-kecepatan-angin-10-meter-diatas-permukaan-tanah.jpg

http://jalaluddin-rumi-p.blog.ugm.ac.id/files/2012/11/Tingkat-kecepatan-angin-10-meter-diatas-permukaan-tanah.jpg

26

2.4 Grafik Hubungan Antara Terhadap tsr

Menurut Albelt Betz Ilmuan Jerman bahwa koefisien daya maksimal dari

kincir angin yaitu sebesar 59 %, batas maksimal tersebut dengan Betz limit. Untuk

lebih jelas bisa dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar : 2.11 Grafik hubungan antara terhadap tsr

http://www.windturbine-

performance.com/www/images/pngmixcp.gif

Diakses: 27 Januai 2016

2.5 Rumus Perhitungan

Ada beberapa rumus yang digunakan dalam proses analisis data. Berikut

ini adalah rumus yang digunakan untuk melakukan perhitungan dan analisis kerja

kincir angin yang diteliti seperti, Daya Angin, Daya Listrik Kincir, Tip Speed

Ratio (tsr) dan Koefisien Daya ( ).


http://www.windturbine-performance.com/www/images/pngmixcp.gif

http://www.windturbine-performance.com/www/images/pngmixcp.gif

27

2.5.1 Energi dan Daya angin

Sebagaimana diketahui angin adalah udara yang bergerak sehingga

memiliki energi kinetik, maka dari itu dapat dirumuskan sebagai berikut :

Ek = 0,5 . m . v² (1)

Dengan :

Ek = energi kinetik (joule)

m = massa udara (kg)

v = kecepatan angin (m/s)

Dari persamaan (1) di atas, didapat daya yang dihasilkan angin adalah per

satuan waktu sehingga dapat ditulis menjadi :

= 0,5 . ṁ . v² (2)

Dengan :

= daya yang dihasilkan angin, J/s (watt)

ṁ = massa yang mengalir per satuan waktu, (kg/s)

v = kecepatan angin, (m/s)

Massa udara yang mengalir per satuan waktu adalah :

ṁ = ρ . A .v (3)

Dengan :

ρ = massa jenis udara = 1,2 (kg/m³)

A = luas penampang yang membentuk sebuah lingkaran (m²)


Dengan menggunakan persamaan (3), maka daya angin dapat dirumuskan menjadi

:


28

= 0,5 . (ρ . A .v) .v² (4)

Bila diasumsikan besarnya massa jenis udara () adalah 1,2 kg/m³, maka

persamaan (4) dapat disederhanakan menjadi :

= 0,6 . A .v³ (watt) (5)

2.5.2 Daya Mekanik dan Daya listrik Kincir yang Dihasilkan

Diasumsikan (μ) efisiensi generator adalah 0,8 sebagaimana telah

disepakati, besarnya daya listrik yang dihasilkan generator dapat dinyatakan

Dengan :

= . μ

Dengan :

Daya listrik

Daya mekanis

Maka daya listrik dapat dicari menggunakan rumus:

= I.V (6)

Dengan :

: Daya listrik yang dihasilkan generator (watt)

I : Arus listrik (ampere)

V : Tegangan (volt)


29

2.5.3 Tip Speed Ratio (tsr)

Tip Speed Ratio (tsr) adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu

kincir angin yang berputar dengan kecepatan angin.

Besarnya (tsr) dapat dirumuskan sebagai berikut :

tsr =

(7)

Dengan :

r = jari-jari kincir (m)

n = putaran poros kincir (rpm)


2.5.4 Koefisien daya (Cp)

Koefisien daya Power Coefficient ( ) adalah perbandingan antara daya

yang dihasilkan oleh generator (PLout) dengan daya yang disediakan oleh angin

( ). Pada kenyataannya tidak dari 100% energi dapat diubah oleh sudu-sudu

kincir menjadi gerak putar poros, sehingga perbandingan tersebut dinyatakan

dengan persamaan sebagai berikut :

=

100% (8)

Dengan :

= koefisien daya (%)

= daya listrik yang dihasilkan oleh generator (watt)

= daya yang dihasilkan oleh angin (watt)


30

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Metode Penelitian

Dalam penelitian ini data yang diperlukan dapat diperoleh melalui

beberapa metode yaitu :

1. Metode kuantatatif

Merupakan salah satu jenis penelitian yang spesifikasinya adalah

sistematis, terencana, dan tertruktur dengan jelas sejak awal hingga

pembuatan desain penelitiannya.

2. Studi Kepustakaan

Studi Kepustakaan yaitu penelitian yang dilakukan untuk

mendapatkan landasan teori yang berkaitan dengan Tugas Akhir yang

ingin dibuat dengan cara membaca literatur-literatur yang

berhubungan dengan topik pengujian serta dapat

dipertanggungjawabkan atas data penelitian ataupun untuk

mempublikasikan hasil penelitian.

3. Pembuatan alat

Sebelum melakukan penelitian maka terlebih dahu dilakukan

pembuatan alat uji yaitu kincir angin poros vertikalmodel WePower.

4. Pengamatan secara langsung atau observasi


31

Dengan menggunakan metode observasi yaitu pengamatan secara

langsung terhadap objek yang diteliti, dalam hal ini meneliti kincir

angin poros vertikal model WePower.

Setelah melakukan empat hal yang di atas maka kita bisa melakukan hal-

hal yang berikutnya.

3.2 Diagram Alir Penelitian

Sebelum melakukan penelitian kita menyiapkan langkah-langkah, ada pun

alir kerja dalam penelitian ini melalui beberapa langkah antara lain :

Konsultasi

↓

Studi pustaka

↓

Mulai

↓

Perancangan kincir angin

↓

Pembuatan kincir angin

↓

Percobaan kincir angin

↓

Pengambilan data

↓

Pengolahan data dan pembahasan data

↓

Pelaporan

↓

Selesai

Gambar : 3.1 Diagram alir penelitian yang digunakan


32

3.3 Objek Penelitian

Objek yang digunakan dalam penelitian ini adalah kincir angin poros

vertikal model WePower, dengan variasi kemiringan sudut 25°, 30° dan 35°.

Menggunakan bagian pipa PVC 8 inci, dipotong dengan lebar sudu 14 cm, 17 cm

dan 19 cm, sudu yang digunakan sebanyak 6 buah.

3.4 Waktu dan Tempat Penelitian

Proses pembuatan, penelitian kincir angin dan pengambilan data dilakukan

pada 19 Oktober 2015 sampai dengan 11 November 2015, bertempat di

Laboratorium Konveksi Energi Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta.

3.5 Peralatan dan Bahan

Peralatan dan bahan yang digunakan dalam penelitian kincir angin poros

vertikal model WePower ini sebagai berikut:

3.5.1 Peralatan :

1. Bor listrik

Bor listrik ini digunakan untuk membuat lobang pada sudu kincir, dan

lobang penyangga kincir pada poros kincir.

2. Baut dan mur

Baut dan mur ini berfungsi sebagai pengikat untuk menahan sudu

kincir terhadap triplek pembatas sudu.


33

3. Kunci pas dan ring 1 set

Kunci pas dan ring ini berfungsi untuk menyetel baut pengikat pada

komponen baut yang ingin kita kencangkan pada kincir.

4. Tang jepit

Tang jepit berfungsi untuk memegang benda atau komponen pada saat

proses perakitan dan perbaikkan.

5. Obeng plus

Obeng plus berfungsi melepas atau mengencangkan skrup dan baut

dengan kepala +.

6. Fan blower

Gambar 3.2 Fan blower

Fan blower adalah alat yang dapat menghembuskan angin dengan

kecepatan tertentu, fan blower ini digerakan oleh motor listrik.


34

7. Tachometer

Gambar : 3.3 Tachometer

Tachometer adalah sebuah alat penguji yang dirancang untuk

mengukur kecepatan rotasi atau putaran poros kincir.

8. Anemometer

Gambar : 3.4 Anemometer

Anemometer adalah sebuah alah alat pengukur kecepatan angin


35

9. Multimeter

Gambar : 3.5 Multimeter

http://multimeter-test.com/wp-content/uploads/2013/09/575px-

Multimeter.png


Multimeter berfungsi sebagai alat ukur, Voltmeter dan Ampermeter

atau untuk mengecek tegangan AC dan DC.


http://multimeter-test.com/wp-content/uploads/2013/09/575px-Multimeter.png

http://multimeter-test.com/wp-content/uploads/2013/09/575px-Multimeter.png

36

10. Kabel Multimeter

Gambar : 3.6 Kabel multimeter

Sumber :

https://wwww.google.co.id/search?q=kabel+multimeter

Diakses : 26 N0vember 2015

Kabel merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mentransmisikan

sinyal atau arus listrik dari satu tempat ke tempat lain.

11. Lampu pembebanan

Gambar : 3.7 Lampu pembebanan

Lampu pembebanan digunakan untuk memberi variasi pembebanan,

kemudia hubungkan kabel dari generator ke lampu pembebanan.

Lampu disusun secara paralel dan berjumlah 21 lampu.


https://wwww.google.co.id/search?q=kabel+multimeter

37

12. Generator

Gambar : 3.8 Generator

Generator adalah alat yang digunakan untuk merubah energi mekanik

putaran poros menjadi energi listrik, dari poros kincir angin

ditransmisikan ke generator, kemudian memvariasi lampu

pembebanan maka kita dapat mengetahui koefisien daya maksimal

dari kincir angin tersebut.

13. Gergaji pemotong pipa PVC

Gergaji berfungsi untuk memotong dan membantu pekerjaan menjadi

relarif lebih mudah dan rapi.

14. Plat pengencang triplek

Gambar : 3.9 Plat pengencang triplek


38

Plat pengencang ini berfungsi untuk menahan pembatas sudu kincir

sehingga sudu kincir tidak bergeser sekaligus sebagai alat penyangga

kincir.

3.5.2 Bahan :

1. Sudu kincir

Gambar : 3.10 Sudu kincir yang digunakan

Sudu kincir angin pada umumnya berfungsi untuk menangkap angin

yang datang melintasi sudu kincir tersebut. Material yang digunakan

yaitu bagian pipa PVC berukuran 8 inci dipotong kemudian dibelah

dengan ukuran 14 cm, 17 cm dan 19 cm. Ketebalan sudu kincir 8 inci

dan sudu kincir memiliki ketinggian 60 cm. Pada bagian atas dan

bawah sudu dipasangkan plat kecil dan baut serta dibuatkan lobang

yaitu berfungsi untuk menahan posisi sudu supaya tidak bergeser

karena mendapat tiupan dari angin. Ujung sudu atas dan bawah

dipasang palat penyangga.


39

2. Pembatas sudu

Gambar 3.11 Pembatas sudu berbentuk lingkaran

Pembatas sudu ini berfungsi untuk meletakkan sudu yang akan

dipasang pada posisi yang sudah ditentukan. Untuk mengguatkan

penempelan plat pembatas dengan sudu harus dijepit menggunakan

baut sesuai kebutuhan sudu, plat dudukkan ini berjumlah dua buah,

yaitu atas dan bawah. Bahan plat ini terbuat dari triplek dengan

ketebalan 6 mm dan memiliki diameter 45 cm.

3. Poros kincir

Poros adalah suatu bagian stasioner yang berputar berfungsi untuk

meneruskan tenaga kincir bersama-sama dengan putaran kincir angin.

Material yang digunakan adalah pipa PVC berukuran 1 inci, pada

penelitian ini penulis menggunakan panjang poros 103 cm sesuai

kebutuhan kincir yang diteliti.


40

3.6 Variabel Penelitian

Variabel penelitian yang harus ditentukan terlebih dahulu sebelum

melakukan penelitian adalah sebagai berikut :

1. Variasi kemiringan sudut : 25°, 30° dan 35°.

2. Variasi lebar sudu : 14 cm, 17 cm dan 19 cm.

3. Variasi kecepatan angin : 7 m/s, 5 m/s dan 4 m/s.

4. Variasi pembebanan : dengan menyalakan lampu pembebanan secara

bertahap, menyalakan lampu 1-7 sampai selesai, lampu 10 Watt.

3.7 Variabel yang Diukur

Variabel data yang diukur antara lain sebagai berikut :

1. Beban lampu (watt)

2. Putaran poros kincir, n (rpm)

3. Kecepatan angin, v (m/s)

3.8 Variabel yang Hihitung

Parameter yang dihitung untuk mengetahui krakter kincir angin sebagai

berikut :

1. Daya angin, (watt)

2. Daya kincir, (watt)

3. Tip Speed Ratio (tsr)

4. Koefisien daya (Cp)


41

3.9 Langkah-langkah Percobaan

Langkah–langkah yang dilakakan untuk pengambilan data penelitian ini

seperti data kecepatan angin, putaran poros kincir angin dilakukan secara

berurutan. Penelitian ini menggunakan blower tipe RT1200-Belt Drive, Power 15

HP, Volum 2250 m³/m, Speed 1450 RPM, Phase 3/60 Hz, STP 30 mmA, Volt 380

dan IP 55 dan motor yang digunakan motor 3 Phase dengan tipe 160M, Power 15

HP, Voltage 380 Vac | 60 Hz, Speed 1450 Rpm | 4 Pole, Class F/IP 55/S1 |

CONN. Δ/Y.

Selanjutnya langkah yang harus dilakukan pada saat pengambilan data

sebagai berikut :

1. Siapkan terlebih dahulu alat dan bahan yang diperlukan saat

pengambilan data.

2. Memasang kincir angin yang sudah dimodifikasi tepat didepan blower

dan dihubungkan dengan mekanisme generator yang sudah ada,

seperti gambar di bawah ini.


42

Gambar :3.12 Posisi kincir di depan blower

3. Memasang Anemometer di depan kincir angin untuk mengukur

kecepatan angin yang melintasi permukaan kincir, terlihat pada sudut

atas sebelah kiri, seperti gambar di bawah ini.


43

Gambar : 3.13 Memasang Anemometer di

depan kincir

4. Memasang pembebanan menggunakan lampu seperti di bawah ini.

Gambar : 3.14 Lampu pembebanan


44

5. Memasang Multimeter untuk menghitung ampere dan volt.

Gambar : 3.15 Multimeter yang digunakan

6. Jika sudah siap, hidupkan motor dan fan blower sehingga fan blower

menghembuskan angin pada permukaan kincir yang sudah dipasang

kemudian tunggu untuk beberapa menit sampai putaran fan blower

stabil.

Gambar : 3.16 motor dan Fan blower


45

7. Setelah mendapatkan kecepatan angin yang sesuai diinginkan, maka

lakukan pengukuran kecepatan putaran poros, pengukuran kecepatan

angin, dan pengukuran pembebanan.

8. Mengukur putaran poros menggunakan Tachometer untuk putaran

awal dan seterusnya sampai selesai.

Gambar : 3.17 Mengukur putaran poros

menggunakan Tachometer


46

9. Mengukur kecepatan angin menggunakan Anemometer.

Gambar : 3.18 Mengukur kecepatan angin

menggunakan Anemometer

10. Data diambil sebanyak 27 kali dengan beban yang sama dengan cara

mengeserkan kincir menggunakan jarak yang berbeda, posisi pertama

kincir terhadap blower 180 cm, jarak kedua kincir terhadap blower

240 cm dan kemudia jarak yang ketiga 300 cm kincir terhadap blower

dengan memberi tanda disetiap posisi yang sudah ditentukan guna

untuk mempermudah pengeseran yang selanjutnya.

11. Pada percobaan pertama mengunakan kemiringan sudut sudu kincir

25°, lebar sudu 14 cm dengan jumlah sudu 6 buah dilakukan selama 3

kali percobaan dengan posisi jarak yang sudah ditentukan.


47

12. Lakukan hal yang sama dengan No. 11, kemiringan sudut 25 °, 30°

dan 35° untuk masing-masing lebar sudu 14 cm, 17 cm, 19 cm,

kecepatan angin 7 m/s, 5 m/s dan 4 m/s sampai selesai.

13. Catat semua hasil pengukuran yang sudah diperoleh selama penelitian.

14. Setelah selesai lakukan pengolahan data.

3.10 Langkah Pengolahan Data

Apabila data-data yang diperoleh dari hasil pengukuran sudah lengkap

kemudian lakukan langkah-langkah pengolahan data, langkah-langkah

pengolahan data sebagai berikut :

1. Dari data kecepatan angin dan luasan kincir angin kemudian

didapatkan daya angin ( ) dengan menggunakan persamaan (5).

2. Data yang diperoleh dari pembebanan lampu dapat digunakan untuk

mencari daya listrik ( dengan menggunakan persamaan (6).

3. Untuk mencari tip speed ratio (tsr) dengan cara membandingkan

kecepatan keliling di ujung sudu kincir angin dan kecepatan angin,

maka tsr dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan (7).

4. Dari data daya angin dan daya kincir maka kefisien daya kincir angin

(Cp) dapat dicari dengan menggunakan persamaan (8).


48

BAB IV

PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Penelitian

Hasil pengambilan data dengan memvariasikan kemiringan sudut 25°, 30°

dan 35°, dengan variasi lebar sudu 14 cm, 17 cm dan 19 cm. Untuk setiap variasi

kemiringan sudut dilakukan tiga kali variasi kecepatan angin, dengan jarak awal

kincir terhadap blower 180 cm, kecepatan angin 7 m/s, kemudian kincir digeser

lagi dengan jarak 60 cm, kecepatan angin 5 m/s, dan yang terakhir kincir angin ini

digeser menggunakan jarak yang sama dengan kecepatan angin 4 m/s, untuk

setiap variasi kemiringan sudut, lebar sudu, dan kecepatan angin. Data dianggap

selesai apabila putaran poros sudah tidak konstan serta pembebanan tidak

mengalami perubahan.

Hasil pengujian kincir angin poros vertikal model WePower kali ini yang

diteliti meliputi : kecepatan angin, putaran poros, dan pembebanan. Kincir angin

mempunyai 6 buah sudu.

Dari hasil percobaan didapatkan data seperti yang ditunjukan pada tabel

4.1 sampai tabel 4.27 dibawah ini.


49

Tabel 4.1. Data perhitungan pertama kincir angin lebar sudu 14 cm, kemiringan

sudut 25°, kecepatan angin 7 m/s.

No Pembebanan

Putaran poros (rpm) Lampu I (Ampere) V (Volt)

1 0 7.75 182.3 0

2 0.12 6.52 170.4 1

3 0.23 5.61 155.4 2

4 0.35 5.27 143.6 3

5 0.42 4.65 140.7 4

6 0.50 4.45 130.8 5

7 0.58 3.95 122.4 6

8 0.6 3.64 106.1 7

Tabel 4.2. Data percobaan ke dua kincir angin lebar sudu 14 cm, kemiringan


No Pembebanan


1 0 7.04 158.6 0

2 0.11 5.68 144.4 1

3 0.22 4.85 139.1 2

4 0.31 4.42 126.9 3

5 0.46 3.72 116.9 4

6 0.50 3.12 103.5 5

7 0.60 2.85 99.6 6

8 0.62 2.40 96.28 7

Tabel 4.3. Data percobaan ke tiga kincir angin lebar sudu 14 cm, kemiringan


No Pembebanan


1 0 6.21 137.0 0

2 0.11 4.58 127.5 1

3 0.20 4.48 113.1 2

4 0.25 3.38 107.7 3

5 0.34 3.46 109.2 4

6 0.40 3.21 95.06 5

7 0.43 2.82 93.04 6

8 0.50 2.33 86.54 7


50

Tabel 4.4. Data percobaan pertama kincir angin lebar sudu 14 cm, kemiringan


No Pembebanan

Putaran poros (rpm) Lampu

I (Ampere) V (Volt)

1 0 7.49 170.0 0

2 0.12 6.18 160.3 1

3 0.23 5.76 152.4 2

4 0.33 5.12 141.4 3

5 0.42 4..65 133.2 4

6 0.50 4.15 128.1 5

7 0.57 3.94 124.1 6

8 0.61 3.49 110.6 7



No Pembebanan Putaran poros (rpm) Lampu

I (Ampere) V (Volt)

1 0 6.67 155.0 0

2 0.11 5.75 148.0 1

3 0.22 5.15 146.5 2

4 0.31 4.49 129.8 3

5 0.38 3.94 120.4 4

6 0.44 3.51 111.0 5

7 0.51 3.22 105.6 6

8 0.57 3.07 102.8 7

Tabel 4.6. Data percobaan ke tiga kincir angin luas sudu 14 cm, kemiringan sudut

30°, kecepatan angin 4 m/s.


I (Ampere) V (Volt)

1 0 5.85 147.0 0

2 0.10 4.92 133.2 1

3 0.26 3.83 123.5 2

4 0.28 3.68 115.4 3

5 0.36 3.27 104.1 4

6 0.41 3.08 99.54 5

7 0.48 2.48 95.21 6

8 0.53 2.40 88.50 7


51

Tabel 4.7. Data percobaan pertama kincir angin luas sudu 14 cm, kemiringan



I (Ampere) V (Volt)

1 0 7.04 165.6 0

2 0.12 5.79 157.5 1

3 0.22 5.36 141.3 2

4 0.31 4.76 138.9 3

5 0.40 4.45 126.4 4

6 0.40 4.08 119.6 5

7 0.5 3.68 115.3 6

8 0.51 3.36 106.1 7




I (Ampere) V (Volt)

1 0 6.39 152.5 0

2 0.11 5.37 143.8 1

3 0.20 4.75 138.8 2

4 0.30 4.39 120.1 3

5 0.36 3.75 118.5 4

6 0.43 3.42 112.1 5

7 0.45 3.27 106.1 6

8 0.47 2.75 98.61 7




I (Ampere) V (Volt)

1 0 5.75 134.2 0

2 0.10 4.65 126.7 1

3 0.17 3.86 116.3 2

4 0.25 3.67 101.0 3

5 0.31 3.33 99.93 4

6 0.38 2.87 87.93 5

7 0.40 2.36 82.07 6

8 0.51 2.03 73.73 7


52




I (Ampere) V (Volt)

1 0 7.56 168.8 0

2 0.12 6.87 156.9 1

3 0.22 5.26 144.9 2

4 0.32 4.82 139.0 3

5 0.39 4.35 121.4 4

6 0.46 3.96 116.9 5

7 0.52 3.37 112.6 6

8 0.55 2.95 104.9 7



No Pembebanan


1 0 7.28 170.5 0

2 0.12 5.59 156.4 1

3 0.22 4.75 139.0 2

4 0.31 4.45 127.3 3

5 0.37 3.96 112.9 4

6 0.43 3.60 107.3 5

7 0.45 3.16 102.8 6

8 0.51 2.77 92.49 7

Tabel 4.12. Data percobaan ke tiga kincir angin lebar sudu 17, kemiringan sudut

25°, kecepatan angin 4 m/s.

No Pembebanan


1 0 6.54 153.9 0

2 0.10 4.95 131.8 1

3 0.21 4.73 125.8 2

4 0.28 3.66 113.4 3

5 0.34 3.33 102.4 4

6 0.39 3.04 97.32 5

7 0.44 2.58 84.72 6

8 0.50 2.17 77.67 7


53



No Pembebanan


1 0 7.10 163.2 0

2 0.11 5.84 152.5 1

3 0.22 5.25 143.1 2

4 0.31 4.67 131.9 3

5 0.39 4.22 121.9 4

6 0.46 3.73 119.4 5

7 0.51 3.53 105.6 6

8 0.55 2.93 97.67 7



No Pembebanan


1 0 6.66 153.0 0

2 0.11 5.15 144.3 1

3 0.21 4.78 130.8 2

4 0.29 4.16 121.0 3

5 0.36 3.69 113.9 4

6 0.44 3.36 107.2 5

7 0.46 2.95 94.14 6

8 0.54 2.63 91.24 7



No Pembebanan


1 0 6.11 136.6 0

2 0.10 5.87 124.7 1

3 0.19 4.23 116.9 2

4 0.27 3.75 106.9 3

5 0.32 3.34 103.4 4

6 0.39 2.83 96.89 5

7 0.44 2.58 89.15 6

8 0.52 2.02 75.55 7


54



No Pembebanan


1 0 6.17 143.4 0

2 0.11 5.04 134.1 1

3 0.21 4.75 129.4 2

4 0.29 4.18 123.3 3

5 0.37 3.97 114.3 4

6 0.43 3.47 104.4 5

7 0.48 2.98 93.85 6

8 0.57 2.73 90.09 7



No Pembebanan


1 0 6.27 144.3 0

2 0.10 5.03 135.6 1

3 0.20 4.39 121.0 2

4 0.28 4.84 114.5 3

5 0.35 3.54 111.5 4

6 0.41 3.21 98.92 5

7 0.47 2.82 92.33 6

8 0.55 2.47 87.10 7



No Pembebanan


1 0 5.77 137.2 0

2 0.10 4.53 121.6 1

3 0.18 3.73 112.8 2

4 0.24 3.25 109.2 3

5 0.33 3.03 96.85 4

6 0.38 2.73 92.41 5

7 0.4 2.37 88.39 6

8 0.41 2.33 81.32 7


55



No Pembebanan


1 0 4.95 118.5 0

2 0.10 4.06 107.7 1

3 0.18 3.56 104.5 2

4 0.25 3.14 96.60 3

5 0.31 2.81 88.45 4

6 0.35 2.39 85.40 5

7 0.40 2.29 79.77 6

8 0.47 1.79 69.91 7



No Pembebanan


1 0 4.73 115.3 0

2 0.19 3.58 101.3 1

3 0.17 3.20 99.58 2

4 0.24 2.82 92.81 3

5 0.28 2.42 81.31 4

6 0.33 2.16 77.95 5

7 0.36 1.19 71.81 6

8 0.41 1.56 69.72 7



No Pembebanan


1 0 4.55 104.4 0

2 0.08 3.28 97.36 1

3 0.16 3.98 92.88 2

4 0.22 2.66 86.93 3

5 0.28 2.28 78.49 4

6 0.32 2.10 69.66 5

7 0.34 1.71 68.62 6

8 0.39 1.35 64.31 7


56



No Pembebanan


1 0 4.44 100.4 0

2 0.08 3.30 96.64 1

3 0.15 2.67 86.91 2

4 0.21 2.45 75.52 3

5 0.26 2.19 74.32 4

6 0.30 1.91 70.40 5

7 0.34 1.69 67.55 6

8 0.38 1.47 62.17 7



No Pembebanan


1 0 4.35 99.45 0

2 0.08 3.30 96.49 1

3 0.15 2.52 84.57 2

4 0.20 2.19 76.69 3

5 0.24 1.81 69.76 4

6 0.28 1.68 66.39 5

7 0.31 1.48 61.32 6

8 0.36 1.25 57.45 7



No Pembebanan


1 0 3.49 85.50 0

2 0.07 2.47 79.66 1

3 0.14 2.27 73.95 2

4 0.18 1.88 67.80 3

5 0.22 1.69 64.75 4

6 0.27 1.55 63.00 5

7 0.29 1.43 61.49 6

8 0.33 0.99 55.28 7


57



No Pembebanan


1 0 2.31 51.26 0

2 0.05 1.37 50.28 1

3 0.09 1.10 48.16 2

4 0.11 0.92 46.14 3

5 0.13 0.78 44.99 4

6 0.14 0.75 43.06 5

7 0.15 0.52 40.62 6

8 0.16 0.47 41.46 7



No Pembebanan


1 0 2.14 54.11 0

2 0.4 1.12 50.35 1

3 0.7 0.84 43.03 2

4 0.10 0.78 42.51 3

5 0.11 0.58 40.47 4

6 0.12 0.52 38.75 5

7 0.13 0.49 38.00 6

8 0.14 0.47 37.60 7



No Pembebanan


1 0 1.98 52.55 0

2 0.04 0.96 47.09 1

3 0.07 0.81 46.12 2

4 0.08 0.61 43.28 3

5 0.09 0.57 41.82 4

6 0.10 0.52 37.58 5

7 0.12 0.45 35.19 6

8 0.13 0.36 34.10 7


58

4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan

Contoh perhitungan pengolahan data yang disajikan diambil dari tabel

4.28. menggunakan variasi lebar sudu 14 cm, kemiringan sudut 25° pada baris ke

4 saat lampu sudah menyala dengan beban 0,35 (ampere) dan 5,27 (volt), putaran

poros 143,6 (rpm) serta kecepatan angin 7 (m/s).

4.2.1 Perhitungan Daya Angin

Kincir angin yang diuji memiliki luasan frontal (60 x 45) cm², untuk

mengetahui daya yang dihasilkan oleh angin dapat dicari dengan menggunakan

persamaan pada sub bab 2.5.1 yaitu :

A = W.H

A = 0,45 (m) . 0,6 (m)

A = 0,27

Kecepatan angin yang terjadi pada kondisi ini 7 (m/s), maka dengan persamaan

(5) daya yang tersedia pada angin dapat ditentukan.

= 0,6 . A .

= 0,6 . 0,27 . 343

= 55,56 (watt)

jadi didapatkan daya angin ( ) sebesar 55,56 (watt)


59

4.2.2 Daya Mekanik dan Daya Listrik yang Dihasilkan Kincir

Perhitungan daya mekanik dan daya listrik kincir mengacu pada sub Bab

2.5.2, dimana kecepatan angin yang terjadi pada kondisi ini adalah 7 (m/s), maka

dengan persamaan (6) daya listrik yang dihasilkan dapat dicari.

= I.V

Dengan :

: Daya listrik yang dihasilkan generator (watt)

I : Arus listrik (ampere)

V : Tegangan (volt)

Berdasarkan data yang diperoleh, nilai (I) sebesar 0,35 (ampere) dan nilai

tegangan (V) sebesar 5,27 (volt). Maka besar nilai ( ) daya listrik :

= I.V

= 0,35 . 5,27 / 0,8

= 2,30 (watt)


60

4.2.3 Perhitungan tip speed ratio (tsr)

Untuk mengetahui besarnya perbandingan kecepatan ujung kincir dengan

kecepatan angin atau tip speed ratio (tsr) dapat dicari dengan persamaan (7) pada

sub Bab 2.5.3 yaitu :

tsr =

Dengan :

r : jari-jari kincir, (m)

n : putaran poros, (rpm)

v : kecepatan angin, (m/s)

maka dengan jari-jari kincir 0,225 (m), putaran poros 143,6 (rpm) dan kecepatan

angin 7 (m/s) besarnya tip speed ratio (tsr) adalah :

tsr =

tsr = ( (

(

tsr = 0,48

Sehingga didapatkan (tsr) sebesar : 0,48


61

4.2.4 Perhitungan Keofisien Daya ( )

Untuk mengetahui perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh

generator ( ) dengan daya yang dihasilkan oleh angin ( ), dapat dicari

dengan persamaan (8) pada sub Bab 2.5.4 yaitu :

=

.100 %

Dengan :

: daya yang dihasilkan generator (watt)

: daya yang dihasilkan angin (watt)

Maka dengan daya kincir 2,3056 (watt) dan daya angin 55,566 (watt) besarnya

koefisien daya adalah :

=

.100%

=

.100%

= 4,14 %

Sehingga didapatkan nilai ( sebesar : 4,14 %.

4.3 Data Hasil Perhitungan

Dengan menggunakan langkah perhitungan seperti sub Bab 2.5, maka

untuk hasil pengolahan dan perhitungan data disajikan dalam Tabel 4.28 sampai

dengan Tabel 4.54 terlihat seperti dibawah ini.


62

Tabel 4.28 Data hasil perhitungan kincir angin lebar sudu 14 cm, kemiringan


No

Pembebanan Putaran poros

(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 7,75 0 182,3 55,566 0 0,613309

2 0,12 6,52 0,978 170,4 55,566 1,7601 0,573274

3 0,23 5,61 1,613 155,4 55,566 2,9026 0,52281

4 0,35 5,27 2,306 143,6 55,566 4,1493 0,483111

5 0,42 4,65 2,441 140,7 55,566 4,3934 0,473355

6 0,5 4,45 2,781 130,8 55,566 5,0053 0,440049

7 0,58 3,95 2,864 122,4 55,566 5,1538 0,411789

8 0,6 3,64 2,73 106,1 55,566 4,9131 0,356951



No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 7,04 0 158,6 20,25 0 0,747006

2 0,11 5,68 0,781 144,4 20,25 3,8568 0,680124

3 0,22 4,85 1,334 139,1 20,25 6,5864 0,655161

4 0,31 4,42 1,713 126,9 20,25 8,458 0,597699

5 0,46 3,72 2,139 116,9 20,25 10,563 0,550599

6 0,5 3,12 1,95 103,5 20,25 9,6296 0,487485

7 0,6 2,85 2,138 99,6 20,25 10,556 0,469116

8 0,62 2,4 1,86 96,28 20,25 9,1852 0,453479



No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 6,21 0 137 10,368 0 0,806588

2 0,11 4,58 0,63 127,5 10,368 6,074 0,750656

3 0,2 4,48 1,12 113,1 10,368 10,802 0,665876

4 0,25 3,38 1,056 107,7 10,368 10,188 0,634084

5 0,34 3,46 1,471 109,2 10,368 14,183 0,642915

6 0,4 3,21 1,605 95,06 10,368 15,48 0,559666

7 0,43 2,82 1,516 93,04 10,368 14,62 0,547773

8 0,5 2,33 1,456 86,54 10,368 14,046 0,509504


63



No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 7,49 0 170 55,566 0 0,571929

2 0,12 6,18 0,927 160,3 55,566 1,6683 0,539295

3 0,23 5,76 1,656 152,4 55,566 2,9802 0,512717

4 0,33 5,12 2,112 141,4 55,566 3,8009 0,47571

5 0,42 4,65 2,441 133,2 55,566 4,3934 0,448123

6 0,5 4,15 2,594 128,1 55,566 4,6679 0,430965

7 0,57 3,94 2,807 124,1 55,566 5,0521 0,417508

8 0,61 3,49 2,661 110,6 55,566 4,7891 0,37209



No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 6,67 0 155 20,25 0 0,73005

2 0,11 5,75 0,791 148 20,25 3,9043 0,69708

3 0,22 5,15 1,416 146,5 20,25 6,9938 0,690015

4 0,31 4,49 1,74 129,8 20,25 8,592 0,611358

5 0,38 3,94 1,872 120,4 20,25 9,242 0,567084

6 0,44 3,51 1,931 111 20,25 9,5333 0,52281

7 0,51 3,22 2,053 105,6 20,25 10,137 0,497376

8 0,57 3,07 2,187 102,8 20,25 10,802 0,484188



No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 5,85 0 147 10,368 0 0,865463

2 0,1 4,92 0,615 133,2 10,368 5,9317 0,784215

3 0,26 3,83 1,245 123,5 10,368 12,006 0,727106

4 0,28 3,68 1,288 115,4 10,368 12,423 0,679418

5 0,36 3,27 1,472 104,1 10,368 14,193 0,612889

6 0,41 3,08 1,579 99,54 10,368 15,225 0,586042

7 0,48 2,48 1,488 95,21 10,368 14,352 0,560549

8 0,53 2,4 1,59 88,5 10,368 15,336 0,521044


64



No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 7,04 0 165,6 55,566 0 0,557126

2 0,12 5,79 0,869 157,5 55,566 1,563 0,529875

3 0,22 5,36 1,474 141,3 55,566 2,6527 0,475374

4 0,31 4,76 1,845 138,9 55,566 3,3195 0,467299

5 0,4 4,45 2,225 126,4 55,566 4,0042 0,425246

6 0,4 4,08 2,04 119,6 55,566 3,6713 0,402369

7 0,5 3,68 2,3 115,3 55,566 4,1392 0,387902

8 0,51 3,36 2,142 106,1 55,566 3,8549 0,356951



No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 6,39 0 152,5 20,25 0 0,718275

2 0,11 5,37 0,738 143,8 20,25 3,6463 0,677298

3 0,2 4,75 1,188 138,8 20,25 5,8642 0,653748

4 0,3 4,39 1,646 120,1 20,25 8,1296 0,565671

5 0,36 3,75 1,688 118,5 20,25 8,3333 0,558135

6 0,43 3,42 1,838 112,1 20,25 9,0778 0,527991

7 0,45 3,27 1,839 106,1 20,25 9,0833 0,499731

8 0,47 2,75 1,616 98,61 20,25 7,9784 0,464453



No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 5,75 0 134,2 10,368 0 0,790103

2 0,1 4,65 0,581 126,7 10,368 5,6062 0,745946

3 0,17 3,86 0,82 116,3 10,368 7,9114 0,684716

4 0,25 3,67 1,147 101 10,368 11,062 0,594638

5 0,31 3,33 1,29 99,93 10,368 12,446 0,588338

6 0,38 2,87 1,363 87,93 10,368 13,149 0,517688

7 0,4 2,36 1,18 82,07 10,368 11,381 0,483187

8 0,51 2,03 1,294 73,73 10,368 12,482 0,434085


65



No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 7,56 0 168,8 55,566 0 0,5679

2 0,12 6,87 1,0305 156,9 55,566 1,8546 0,5279

3 0,22 5,26 1,4465 144,9 55,566 2,6032 0,4875

4 0,32 4,82 1,928 139 55,566 3,4697 0,4676

5 0,39 4,35 2,1206 121,4 55,566 3,8164 0,4084

6 0,46 3,96 2,277 116,9 55,566 4,0978 0,3933

7 0,52 3,37 2,1905 112,6 55,566 3,9422 0,3788

8 0,55 2,95 2,0281 104,9 55,566 3,6499 0,3529

Tabel 4.38 Data hasilperhitungan kincir angin lebar sudu 17 cm, kemiringan


No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 7,28 0 170,5 20,25 0 0,8031

2 0,12 5,59 0,8385 156,4 20,25 4,1407 0,7366

3 0,22 4,75 1,3063 139 20,25 6,4506 0,6547

4 0,31 4,45 1,7244 127,3 20,25 8,5154 0,5996

5 0,37 3,96 1,8315 112,9 20,25 9,0444 0,5318

6 0,43 3,6 1,935 107,3 20,25 9,5556 0,5054

7 0,45 3,16 1,7775 102,8 20,25 8,7778 0,4842

8 0,51 2,77 1,7659 92,49 20,25 8,7204 0,4356



No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 6,54 0 153,9 10,368 0 0,9061

2 0,1 4,95 0,6188 131,8 10,368 5,9679 0,776

3 0,21 4,73 1,2416 125,8 10,368 11,976 0,7406

4 0,28 3,66 1,281 113,4 10,368 12,355 0,6676

5 0,34 3,33 1,4153 102,4 10,368 13,65 0,6029

6 0,39 3,04 1,482 97,32 10,368 14,294 0,573

7 0,44 2,58 1,419 84,72 10,368 13,686 0,4988

8 0,5 2,17 1,3563 77,67 10,368 13,081 0,4573


66



No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 7,1 0 163,2 55,566 0 0,5491

2 0,11 5,84 0,803 152,5 55,566 1,4451 0,5131

3 0,22 5,25 1,4438 143,1 55,566 2,5983 0,4814

4 0,31 4,67 1,8096 131,9 55,566 3,2567 0,4437

5 0,39 4,22 2,0573 121,9 55,566 3,7024 0,4101

6 0,46 3,73 2,1448 119,4 55,566 3,8598 0,4017

7 0,51 3,53 2,2504 105,6 55,566 4,0499 0,3553

8 0,55 2,93 2,0144 97,67 55,566 3,6252 0,3286

Tabel 4.41 Data hasil perhitungan kincir anginlebar sudu 17 cm, kemiringan


No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 6,66 0 153 20,25 0 0,7206

2 0,11 5,15 0,7081 144,3 20,25 3,4969 0,6797

3 0,21 4,78 1,2548 130,8 20,25 6,1963 0,6161

4 0,29 4,16 1,508 121 20,25 7,4469 0,5699

5 0,36 3,69 1,6605 113,9 20,25 8,2 0,5365

6 0,44 3,36 1,848 107,2 20,25 9,1259 0,5049

7 0,46 2,95 1,6963 94,14 20,25 8,3765 0,4434

8 0,54 2,63 1,7753 91,24 20,25 8,7667 0,4297



No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 6,11 0 136,6 10,368 0 0,8042

2 0,1 5,87 0,7338 124,7 10,368 7,0771 0,7342

3 0,19 4,23 1,0046 116,9 10,368 9,6897 0,6882

4 0,27 3,75 1,2656 106,9 10,368 12,207 0,6294

5 0,32 3,34 1,336 103,4 10,368 12,886 0,6088

6 0,39 2,83 1,3796 96,89 10,368 13,307 0,5704

7 0,44 2,58 1,419 89,15 10,368 13,686 0,5249

8 0,52 2,02 1,313 75,55 10,368 12,664 0,4448


67



No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 6,17 0 143,4 55,566 0 0,4824

2 0,11 5,04 0,693 134,1 55,566 1,2472 0,4512

3 0,21 4,75 1,2469 129,4 55,566 2,244 0,4353

4 0,29 4,18 1,5153 123,3 55,566 2,7269 0,4148

5 0,37 3,97 1,8361 114,3 55,566 3,3044 0,3845

6 0,43 3,47 1,8651 104,4 55,566 3,3566 0,3512

7 0,48 2,98 1,788 93,85 55,566 3,2178 0,3157

8 0,57 2,73 1,9451 90,09 55,566 3,5006 0,3031



No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 6,27 0 144,3 20,25 0 0,6797

2 0,1 5,03 0,6288 135,6 20,25 3,1049 0,6387

3 0,2 4,39 1,0975 121 20,25 5,4198 0,5699

4 0,28 4,84 1,694 114,5 20,25 8,3654 0,5393

5 0,35 3,54 1,5488 111,5 20,25 7,6481 0,5252

6 0,41 3,21 1,6451 98,92 20,25 8,1241 0,4659

7 0,47 2,82 1,6568 92,33 20,25 8,1815 0,4349

8 0,55 2,47 1,6981 87,1 20,25 8,3858 0,4102



No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 5,77 0 137,2 10,368 0 0,8078

2 0,1 4,53 0,5663 121,6 10,368 5,4615 0,7159

3 0,18 3,73 0,8393 112,8 10,368 8,0946 0,6641

4 0,24 3,25 0,975 109,2 10,368 9,4039 0,6429

5 0,33 3,03 1,2499 96,85 10,368 12,055 0,5702

6 0,38 2,73 1,2968 92,41 10,368 12,507 0,5441

7 0,4 2,37 1,185 88,39 10,368 11,429 0,5204

8 0,41 2,33 1,1941 81,32 10,368 11,517 0,4788


68



No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 4,95 0 118,5 55,566 0 0,398668

2 0,1 4,06 0,508 107,7 55,566 0,9133 0,362334

3 0,18 3,56 0,801 104,5 55,566 1,4415 0,351568

4 0,25 3,14 0,981 96,6 55,566 1,7659 0,32499

5 0,31 2,81 1,089 88,45 55,566 1,9596 0,297571

6 0,35 2,39 1,046 85,4 55,566 1,8818 0,28731

7 0,4 2,29 1,145 79,77 55,566 2,0606 0,268369

8 0,47 1,79 1,052 69,91 55,566 1,8926 0,235197



No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 4,73 0 115,3 20,25 0 0,543063

2 0,19 3,58 0,85 101,3 20,25 4,1988 0,477123

3 0,17 3,2 0,68 99,58 20,25 3,358 0,469022

4 0,24 2,82 0,846 92,81 20,25 4,1778 0,437135

5 0,28 2,42 0,847 81,31 20,25 4,1827 0,38297

6 0,33 2,16 0,891 77,95 20,25 4,4 0,367145

7 0,36 1,19 0,536 71,81 20,25 2,6444 0,338225

8 0,41 1,56 0,8 69,72 20,25 3,9481 0,328381



No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 4,55 0 104,4 10,368 0 0,614655

2 0,08 3,28 0,328 97,36 10,368 3,1636 0,573207

3 0,16 3,98 0,796 92,88 10,368 7,6775 0,546831

4 0,22 2,66 0,732 86,93 10,368 7,0554 0,5118

5 0,28 2,28 0,798 78,49 10,368 7,6968 0,46211

6 0,32 2,1 0,84 69,66 10,368 8,1019 0,410123

7 0,34 1,71 0,727 68,62 10,368 7,0095 0,404

8 0,39 1,35 0,527 64,31 10,368 5,0781 0,378625


69



No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 4,44 0 100,4 55,566 0 0,337774

2 0,08 3,3 0,33 96,64 55,566 0,5939 0,325125

3 0,15 2,67 0,501 86,91 55,566 0,901 0,29239

4 0,21 2,45 0,643 75,52 55,566 1,1574 0,254071

5 0,26 2,19 0,712 74,32 55,566 1,2809 0,250034

6 0,3 1,91 0,716 70,4 55,566 1,289 0,236846

7 0,34 1,69 0,718 67,55 55,566 1,2926 0,227258

8 0,38 1,47 0,698 62,17 55,566 1,2566 0,209158



No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 4,35 0 99,45 20,25 0 0,46841

2 0,08 3,3 0,33 96,49 20,25 1,6296 0,454468

3 0,15 2,52 0,473 84,57 20,25 2,3333 0,398325

4 0,2 2,19 0,548 76,69 20,25 2,7037 0,36121

5 0,24 1,81 0,543 69,76 20,25 2,6815 0,32857

6 0,28 1,68 0,588 66,39 20,25 2,9037 0,312697

7 0,31 1,48 0,574 61,32 20,25 2,8321 0,288817

8 0,36 1,25 0,563 57,45 20,25 2,7778 0,27059



No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 3,49 0 85,5 10,368 0 0,503381

2 0,07 2,47 0,216 79,66 10,368 2,0845 0,468998

3 0,14 2,27 0,397 73,95 10,368 3,8315 0,435381

4 0,18 1,88 0,423 67,8 10,368 4,0799 0,399173

5 0,22 1,69 0,465 64,75 10,368 4,4825 0,381216

6 0,27 1,55 0,523 63 10,368 5,0456 0,370913

7 0,29 1,43 0,518 61,49 10,368 4,9998 0,362022

8 0,33 0,99 0,408 55,28 10,368 3,9388 0,325461


70



No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 2,31 0 51,26 55,566 0 0,172453

2 0,05 1,37 0,086 50,28 55,566 0,1541 0,169156

3 0,09 1,1 0,124 48,16 55,566 0,2227 0,162024

4 0,11 0,92 0,127 46,14 55,566 0,2277 0,155228

5 0,13 0,78 0,127 44,99 55,566 0,2281 0,151359

6 0,14 0,75 0,131 43,06 55,566 0,2362 0,144866

7 0,15 0,52 0,098 40,62 55,566 0,1755 0,136657

8 0,16 0,47 0,094 41,46 55,566 0,1692 0,139483



No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

0 2,14 0 54,11 20,25 0 0,254858

2 0,4 1,12 0,56 50,35 20,25 2,7654 0,237149

3 0,7 0,84 0,735 43,03 20,25 3,6296 0,202671

4 0,1 0,78 0,098 42,51 20,25 0,4815 0,200222

5 0,11 0,58 0,08 40,47 20,25 0,3938 0,190614

6 0,12 0,52 0,078 38,75 20,25 0,3852 0,182513

7 0,13 0,49 0,08 38 20,25 0,3932 0,17898

8 0,14 0,47 0,082 37,6 20,25 0,4062 0,177096



No


(Watt)

(%) tsr I

(Ampere)

V

(Volt)

(Watt) rpm

1 0 1,98 0 52,55 10,368 0 0,309388

2 0,04 0,96 0,048 47,09 10,368 0,463 0,277242

3 0,07 0,81 0,071 46,12 10,368 0,6836 0,271532

4 0,08 0,61 0,061 43,28 10,368 0,5883 0,254811

5 0,09 0,57 0,064 41,82 10,368 0,6185 0,246215

6 0,1 0,52 0,065 37,58 10,368 0,6269 0,221252

7 0,12 0,45 0,068 35,19 10,368 0,651 0,207181

8 0,13 0,36 0,059 34,1 10,368 0,5642 0,200764


71

4.4 Grafik Hasil Perhitungan

Dari data hasil perhitungan sub Bab 4.3, maka dapat dibuat Grafik

hubungan antara daya listrik ( ) dan putaran poros (rpm), serta Tip Speed

Ratio ( tsr ) dan Koefisien daya ( ) untuk setiap variasi.

Maka untuk hasil pengolahan dan perhitungan data disajikan dalam bentuk grafik

dapat dilihat pada Gambar 4.1 - 4.18.

4.4.1 Grafik kincir dengan jumlah sudu 6, variasi kemiringan sudut 25°

lebar sudu 14 cm, kecepatan angin 7 m/s, 5 m/s dan 4 m/s.

a. Grafik hubungan daya listrik ( ) dan putaran poros (rpm)

Gambar : 4.1 Grafik hubungan antara daya ( ) dan putaran

poros (rpm), variasi kemiringan sudut 25°, menggunakan lebar

sudu 14 cm, kecepatan angin 7 m/s, 5 m/s dan 4 m/s.

2,86

2,13

1,60

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 50 100 150 200

Po

ut

(Wa

tt)

Putaran poros (rpm)

Kecepatan angin 7 m/s




72

Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.1 grafik di atas

menunjukkan hasil perhitungan pada Tabel : 4.28-4.30 menjelaskan bahwa

semakin besar putaran poros kincir angin, maka semakin besar pula

yang dihasilkan. Sebaliknya semakin kecil putaran poros kincir angin,

maka semakin kecil juga yang dihasilkan. Dapat kita lihat pada

Gambar 4.1 di atas untuk kecepatan angin 7 m/s yang dihasilkan

sebesar 2,8 watt. Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa

maksimal yang dihasilkan kincir angin kemiringan sudut 25°, lebar sudu

14 cm adalah 2,8 watt, putaran poros ideal terjadi pada 124,1 rpm.

Kecepatan angin 5 m/s menghasilkan daya listrik sebesar 2,1 watt pada

putaran poros 102,8 rpm dan kecepatan angin 4 m/s menghasilkan daya

listrik sebesar 1,6 watt, dengan kecepatan putaran poros kincir 88,5 rpm.

b. Grafik hubungan dan tsr

Gambar : 4.2 Grafik hubungan antara dan tsr, variasi

kemiringan sudut 25°, menggunakan lebar sudu 14 cm,

kecepatan angin 7 m/s, 5 m/s dan 4 m/s.

5,15

10,5

15,4

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 0,5 1

Cp

tsr





73

Berdasarkan hasil perhitungan pada Tabel : 4.28-4.30 maka dapat

dibuat grafik hubungan koefisien daya ( ) dan pada tip speed ratio (tsr)

yang dihasilkan kincir angin variasi kemiringan sudut 25° dan

menggunakan lebar sudu 14 cm, seperti yang ditunjukkan pada Gambar

4.2 memperlihatkan bahwa koefisien daya ( ) maksimal diperoleh pada

kecepatan angin 4 m/s, yaitu 15,4 %, tip speed ratio (tsr) sebesar 0,52.

Kecepatan angin 4 m/s lebih tinggi menghasilkan koefisien daya

dibandingkan dengan kecepatan angin 7 m/s dan 5 m/s. Kecepatan angin 7

m/s menghasilkan koefisien daya ( ) 5,1 %, tip speed ratio (tsr) sebesar

0,41 dan kecepatan angin 5 m/s menghasilkan koefisien daya ( ) 10,5 %

pada tip speed ratio (tsr) sebesar 0,4

4.4.2 Grafik kincir dengan jumlah sudu 6, variasi kemiringan sudut 30°,


a. Grafik hubungan antara dan putaran poros (rpm)

Gambar : 4.3 Grafik hubungan antara ( ) dan putaran poros

(rpm), variasi kemiringan sudut 30°, menggunakan lebar sudu 14

cm, kecepatan angin 7 m/s, 5 m/s dan 4 m/s.

2,80

2,18

1,59

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 50 100 150 200

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)





74









14 cm, adalah 2,8 watt, putaran poros ideal terjadi pada 124,1 rpm.



listrik sebesar 1,5 watt dengan kecepatan putaran poros kincir 88,5 rpm.

b. Grafik hubungan antara dan tsr

Gambar : 4.4 Grafik hubungan antara dan tsr, variasi

kemiringan sudut 30°, menggunakan lebar sudu 14 cm, kecepatan

angin 7 m/s, 5 m/s dan 4 m/s.

5,05

10,8

15,3

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 0,5 1

Cp

tsr





75


dibuat grafik hubungan koefisien daya ( ), tip speed ratio (tsr) yang

dihasilkan kincir angin variasi kemiringan sudut 30° menggunakan lebar

sudu 14 cm seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.4 memperlihatkan

bahwa koefisien daya ( ) maksimal diperoleh pada kecepatan angin 4

m/s, yaitu 15,3 %, tip speed ratio (tsr) sebesar 0,52. Kecepatan angin 4 m/s

lebih tinggi menghasilkan koefisien daya dibandingkan dengan kecepatan

angin 7 m/s dan 5,0 m/s. Kecepatan angin 7 m/s menghasilkan koefisien

daya ( ) 2,3 %, tip speed ratio (tsr) sebesar 0,41 dan kecepatan angin 5


0,48.







2,3

1,83

1,36

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 50 100 150 200

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)





76














Gambar : 4.6 Grafik gabungan tiga variasi dengan hubungan antara

dan tsr, kemiringan sudut 35°, dan lebar sudu 14 cm, kecepatan


4,13

9,08

13,1

0

2

4

6

8

10

12

14

0 0,5 1

Cp

tsr





77


dibuat grafik hubungan koefisien daya ( ) dan tip speed ratio (tsr) yang


sudu 14 cm, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.6 memperlihatkan




angin 7 m/s dan 5 m/s. Kecepatan angin 7 m/s menghasilkan koefisien



0,49.



a. Grafik hubungan antara ( ) dan putaran poros (rpm)




2,27

1,93

1,48

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 50 100 150 200

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)





78














Gambar : 4.8 Grafik hubungan antara ( ) dan (tsr), variasi

kemiringan sudut 25°, menggunakan lebar sudu 17 cm, dengan


4,09

9,55

14,2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 0,5 1

Cp

tsr





79








angin 7 m/s dan 5 m/s. Kecepatan angin 7 m/s menghasilkan koefisien



0,50.




Gambar : 4.9 Hubungan antara ( ) dan putaran poros (rpm),

variasi kemiringan sudut 30°, menggunakan lebar sudu 17 cm,

kecepatan angin 7 m/s, 5 m/s dan 4 m/s.

2,25

1,84

1,41

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 50 100 150 200

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)





80

















4,04

9,12

13,6

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 0,5 1

Cp

tsr





81



yang dihasilkan kincir angin variasi kemiringan sudut 30° menggunakan

lebar sudu 17 cm, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.10

memperlihatkan bahwa koefisien daya ( ) maksimal diperoleh pada




m/s menghasilkan koefisien daya ( ) 4,0 % pada tip speed ratio (tsr)

sebesar 0,35 dan kecepatan angin 5 m/s menghasilkan koefisien daya ( )

9,1 %, tip speed ratio (tsr) sebesar 0,50.







1,94

1,69

1,29

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 50 100 150 200

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)


Kecepatana angin 5m/s

Kecepatanangin 4 m/s


82














Gambar : 4.12 Grafik hubungan antara ( ) dan (tsr),variasi

kemiringan sudut 35°, menggunakan lebar Sudu 17 cm, kecepatan


3,50

8,38

12,5

0

2

4

6

8

10

12

14

0 0,5 1

Cp

tsr





83






m/s, yaitu 12,5 %, tip speed ratio (tsr) sebesar 0,54. Kecepatan angin 4

m/s lebih tinggi mengghasilkan koefisien daya dibandingkan dengan

kecepatan angin 7 m/s dan 5 m/s. Kecepatan angin 7 m/s menghasilkan

koefisien daya ( ) 3,5 %, tip speed ratio (tsr) sebesar 0,30 dan kecepatan

angin 5 m/s menghasilkan koefisien daya ( ) 8,3 %, tip speed ratio (tsr)

sebesar 0,41.






cm, kecepatan angin 7m/s, 5 m/s dan 4m/s.

1,14

0,89 0,84

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 50 100 150

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)





84

















2,06

4,4

8,10

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 0,2 0,4 0,6 0,8

Cp

tsr





85










0,26 dan kecepatan angin 5 m/s menghasilkan koefisien daya ( ) 4,4 %

pada tip speed ratio (tsr) sebesar 0,36.







0,71

0,58 0,52

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 50 100 150

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)





86






Gambar 4.15 di atas untuk kecepatan angin 7 m/s, yang dihasilkan






listrik sebesar 0,52 watt dengan kecepatan putaran poros kincir 63 rpm.


Gambar : 4.16 Grafik hubungan antara ( ) dan (tsr),variasi

kemiringan Sudut 30°, menggunakan lebar sudu 19 cm, kecepatan


1,29

2,90

5,04

0

1

2

3

4

5

6

0 0,2 0,4 0,6

Cp

%

tsr





87










0,22 dan kecepatan angin 5 m/s menghasilkan koefisien daya ( ) 2,9 %,

tip speed ratio (tsr) sebesar 0,31.





(rpm), variasi kemiringan Sudut 35°, menggunakan lebar sudu 19


0,13

0,73

0,07

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 20 40 60

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)





88











putaran poros 43,6 rpm, dan kecepatan angin 4 m/s menghasilkan daya






0,23

3,62

0,68

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 0,2 0,4

Cp

tsr





89








dibandingkan dengan kecepatan angin 7 m/s dan 4 m/s. kecepatan angin 7


0,14 dan kecepatan angin 4 m/s menghasilkan koefisien daya ( ) 0,6 %,

tip speed ratio (tsr) sebesar 0,27.


90

4.5 Pembahasan

Dalam penelitian ini telah berhasil membuat kincir angin poros vertikal

model WePower dengan jumlah enam memvariasikan kemiringan sudut 25°, 30°,

35°, menggunakan lebar sudu 14 cm, 17 cm, 19 cm, kecepatan angin 7 m/s, 5 m/s

dan 4 m/s. Dengan memvariasikan kemiringan sudut, lebar sudu dan kecepatan

angin diharapkan bisa mendapatkan puncak ideal dari unjuk kerja kincir tersebut.

Seperti yang telah diketahui bahwa kincir angin berfungsi mengkonversi energi

kinetik dari angin, sudu-sudu kincir mengubah energi tersebut menjadi energi

mekanik kemudian dihubungkan dengan generator menjadi energi listrik yang

dapat digunakan untuk berbagai keperluan manusia contohnya untuk keperluan

penerangan, kebutuhan rumah tangga, pertanian, penggilingan dan kebutuhan-

kebutuhan lainnya.

Dalam penelitian ini, kincir angin poros vertikal model WePower

diberikan pembebanan menggunakan bola lampu 10 watt dengan susunan seri

sebanyak 21 bola lampu. Pembebanan ini bertujuan untuk memperoleh data

ampere, volt dan rpm.

Kemudian untuk memperoleh nilai daya angin ( ) menggunakan

persamaan (5), untuk memperoleh nilai daya listrik ( ) menggunakan

persmaan (6), untuk memperoleh nilai tip speed ratio (tsr) menggunakan

persamaan (7) dan untuk mencari nilai koefisien daya ( ) menggunakan

Persamaan (8) yang terlihat pada sub Bab 2.5.1.

Dari hasil penelitian kincir angin poros vertikal model WePower dengan

memvariasikan tiga jenis kemiringan sudut 25°, 30°, 35°, menggunakan lebar


91

sudu 14 cm, 17 cm, 19 cm, kecepatan angin 7 m/s, 5 m/s dan 4 m/s. Dapat dilihat

pengaruh kemiringan sudut, lebar sudu dan kecepatan angin terhadap unjuk kerja

kincir angin poros vertikal model WePower yang maksimal, yaitu kincir angin

dengan kemiringan sudut 25° menggunakan lebar sudu 14 cm dengan kecepatan

angin 4 m/s memperoleh daya listrik ( ) 2,8 watt, putaran poros ideal 122,4

dan koefisien daya ( ) maksimal 15,4 %, tip speed ratio (tsr) sebesar 0,55.

Dari Grafik Betz Limit diketahui bahwa koefisien daya kincir angin jenis

poros vertikal WePower tertinggi adalah 31%, namun pada penelitian ini koefisien

daya yang diperoleh sebesar 15, 4 %, jika kita bandingkan dengan Betz Limit

koefisien daya belum cukup maksimal tetapi jika dilihat dari ketiga jenis variasi

yang digunakan yaitu kemiringan sudut 25°, 30°, 35°, menggunakan lebar sudu 14

cm, 17 cm, 19 cm, kecepatan angin 7 m/s, 5 m/s dan 4 m/s kincir angin variasi

kemiringan sudut 25°, lebar sudu 25 cm dan kecepatan angin 4 m/s yang

menghasilkan koefisien daya maksimal yaitu sebesar 15,4 %, sebenarnya

koefisien daya yang dihasilkan bisa lebih dari 15,4 % karena mempertimbangkan,

tidak 100 % sapuan angin yang bisa masuk ke permukaan kincir serta berat kincir

juga mempengaruhi putaran poros kincir yang diteliti.


92

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil pengujian terhadap kincir angin poros vertikal model WePower

yang telah dilakukan dengan menggunakan kincir angin dengan jumlah sudu 6,

variasi kemiringan sudut 25°, 30°, 35°, lebar sudu 14 cm, 17 cm, 19 cm,

kecepatan angin 7 m/s, 5 m/s dan 4 m/s. Serta perhitungan–perhitungan yang telah

diperoleh maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Telah berhasil dibuat dan digunakan dalam penelitian kincir angin

poros vertikal model WePower dengan jumlah sudu 6, berbahan

pipa PVC 8 inci, luas frontal (60 x 45) cm².

2. Dari hasil data yang diperoleh, hasil penelitian menunjukkan

bahwa kincir angin dengan kemiringan sudut 25° menggunakan

lebar sudu 14 cm, kecepatan angin 4 m/s menghasilkan Koefisien

Daya ( ) maksimal sebesar 15,4 %, tip speed ratio (tsr) sebesar

0,55.

3. Dari ketiga jenis variasi yang digunakan yaitu, kemiringan sudut

25°, 30°, 35°, menggunakan lebar sudu 14 cm, 17 cm, 19 cm,

kecepatan angin 7 m/s, 5 m/s dan 4 m/s. Ternyata kincir angin

menggunakan lebar sudu 14 cm, kemiringan sudut 25°, dan

kecepatan angin 4 m/s yang terbaik.


93

5.2 Saran

Setelah dilakukan penelitian kincir angin poros vertikal model WePower

ini, ada beberapa hal yang menjadi saran untuk penelitian selanjutnya antara lain :

1. Bisa dilakukan penelitian lebih lanjut, menggunakan bahan yang

lebih ringan dari pipa PVC.

2. Untuk penelitian lebih lanjut khusus untuk kincir angin poros

vertikal model WePower lebih memperhatikan presisi kemiringan

setiap sudu agar tetap sama kemiringannya sehingga menghasilkan

data yang akurat.

3. Untuk penelitian selanjutnya jika masih menggunakan sudu dan

kemiringan sudut yang sama bisa ditambah pengarah datangnya

angin untuk mendapat sapuan angin yang terpusat pada kincir.

4. Tidak lupa untuk penelitian selanjutnya memperhatikan bantalan

kincir jika keausan dikasi oli atau diganti dengan yang baru, jika

tidak diperhatikan bantalan bisa mempengarui lajunya putaran

kincir.

5. Untuk pembatas sudu kincir usahakan menggunakan triplek yang

rata (tidak melengkung atau cembung) untuk menggurangi angin

yang masuk ke celah sudu tidak banyak terbung percuma.

6. Dalam penelitian ini peneliti hanya sendiri, usahakan dalam

penelitian selanjutnya 2-3 orang, karena kalau sendiri peneliti

merasa cukup kerepotan dalam pengambilan data-data yang

dibutuhkan.


94

DAFTAR PUSTAKA

A. Bagus Prasetyo Nugroho. Unjuk Kerja Kincir Angin “Wepower” Sudu Pipa

PVC Dengan Variasi Kemiringan Sudu, Tugas Akhir, Program Studi Teknik

Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2013, Diakses : 1 November 2015.

Bungaran, Saragih. 200 1a. Suara Dari Bogor: Membangun Sistem Agribisnis,

Yayasan USESE. Bogor.

Dr. Steven Ackerman (1995). Sea and Land Breezes, University of Wisconsin.

Diakses tanggal 2006-10-24.

Dimas Citra Manggala Yuda. Unjuk Kerja Model Kincir Angin American Multi-

Blade Berbahan Aluminium dua belas sudu Dengan Tiga Variasi, Tugas

Akhir , Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 2013, Diakses : 13 November

2015.

JetStream: An Online School For Weather (2008). The Sea Breeze, National

Waether Service. Diakses tanggal 200610-24.

KADIR, Abdul. Energi : sumberdaya, inovasi, tenaga listrik, potensi

ekonomi/Abdul Kadir, - Cet. I, Edisi ke - tiga/Revisi – Jakarta :

Penerbit Universitas Indonesia (UI-Press), 2005. Diakses tanggal : 09

November 2015.

Nanang Okta Viyanto, S.T. http://www.alpensteel.com/article/116-103-energi-

angin--wind-turbine--wind-mill/2821--metode-dan-aplikasi-penerapan-

energi-angin.,Diakses : 30 Oktober 2015, pukul : 01.43 wib.

Pudjanarsa, Astu dan Nursuhud, Djati, 2008, Mesin Konversi energy, edisi ke – 2,

Penerbit ANDI : Yogyakarta.

Yosef Cafasso Amara Sekar Prabhadhanu, Unjuk Kerja Kincir Angin Poros

Vertikal Model WePower, Tugas Alkhir, Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta,

2016. Diakses : 14 April 2016.

Yulius Hendra Fajar Pramono. Unjuk Kerja Kincir Angin Propeler Tiga Sudu

Berbahan Dasar Kayu Berlapis Plat Seng Dengan Sudu-sudu Dari

Belahan Dinding Silinder, Tugas Akhir, Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta,

2015. Diakses : 07 November 2015.


http://www.alpensteel.com/article/116-103-energi-%09angin--wind-turbine--wind-mill/2821--metode-dan-aplikasi-penerapan-%09energi-angin.,Diakses



95

LAMPIRAN


96

LAMPIRAN I

GRAFIK

I. Grafik kincir dengan jumlah sudu 6 kemiringan sudut 25°, lebar sudu

14 cm, kecepatan angin 7 m/s, 5 m/s dan 4 m/s.

A. Grafik hubungan daya listrik ( ) dan putaran poros (rpm).

1. Grafik Hubungan antara ( dan putaran poros (rpm),

kemiringan sudut 25°, lebar sudu 14 cm, dan kecepatan angin 7

m/s.

2. Grafik hubungan antara ( ) dan putaran poros (rpm),


m/s.

2,86

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 50 100 150 200

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)

2,13

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 50 100 150 200

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)


97



m/s.

B. Grafik hubungan antara dan tsr

1. Grafik Hubungan antara ( dan putaran poros (tsr), kemiringan

sudut 25°, lebar sudu 14 cm, dan kecepatan angin 7 m/s.

1,60

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

0 50 100 150

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)

5,15

0

1

2

3

4

5

6

0 0,2 0,4 0,6 0,8

Ke

ofi

sie

n D

aya

(Cp

)%

tsr


98

2. Grafik hubungan antara ( ) dan putaran poros (tsr), kemiringan


3. Grafik hubungan antara ( ) dan putaran poros (tsr), kemiringan


10,5

0

2

4

6

8

10

12

0 0,2 0,4 0,6 0,8

Cp

tsr

15,4

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Cp

tsr


99

II. Grafik kincir dengan jumlah sudu 6 kemiringan sudut 30°, lebar


A. Grafik hubungan antara dan putaran poros (rpm)



m/s.



m/s.

2,80

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 50 100 150 200

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)

2,18

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 50 100 150 200

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)


100

3. Grafik hubungan antara ( ) terhadap putaran poros (rpm),


m/s.


1. Grafik hubungan antara dan tsr, kemiringan sudut 30°, lebar

sudu 14 cm, dan kecepatan angin 7 m/s.

0

1,59

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

0 50 100 150 200

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)

5,05

0

1

2

3

4

5

6

0 0,2 0,4 0,6 0,8

Cp

tsr


101





10,8

0

2

4

6

8

10

12

0 0,2 0,4 0,6 0,8

Cp

tsr

15,3

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Cp

tsr


102

III. Grafik kincir dengan jumlah sudu 6 kemiringan sudut 35°,lebar sudu





m/s.



m/s.

2,3

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 50 100 150 200

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)

1,83

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

0 50 100 150 200

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)


103



m/s.




1,36

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

0 50 100 150

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)

4,13

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 0,2 0,4 0,6

Cp

tsr


104





9,08

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 0,2 0,4 0,6 0,8

Cp

tsr

13,1

0

2

4

6

8

10

12

14

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Cp

tsr


105

IV. Grafik kincir dengan jumlah sudu 6 kemiringan sudut 25°, lebar sudu


A. Grafik hubungan antara ( ) dan putaran poros (rpm)



m/s.


kemiringaan sudut 25°, lebar sudu 17 cm, dan kecepatan angin 5

m/s.

2,27

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 50 100 150 200

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)

1,93

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 50 100 150 200

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)


106



m/s.




1,48

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

0 50 100 150 200

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)

4,09

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Cp

tsr


107





9,55

0

2

4

6

8

10

12

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Cp

tsr

14,2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Cp

tsr


108

V. Grafik kincir dengan jumlah sudu 6 kemiringan sudut 30°, lebar sudu

17 cm, kecepatan angin 7 m/s, 5 m/s dan 4m/s.




m/s.

2. Gambar hubungan antara ( ) dan putaran poros (rpm),


m/s.

2,25

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 50 100 150 200

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)

1,84

0

0,5

1

1,5

2

0 50 100 150 200

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)


109



m/s.




1,41

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

0 50 100 150

Po

ut

(Wat

t)

putaran poros (rpm)

4,04

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 0,2 0,4 0,6

Cp

tsr


110





9,12

0

2

4

6

8

10

0 0,2 0,4 0,6 0,8

Cp

tsr

13,6

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Cp

tsr


111

VI. Grafik kincir dengan jumlah sudu 6 kemiringan sudut 35°, lebar sudu

17 cm, kecepatan angin 7m/s, 5 m/s dan 4m/s.




m/s.



m/s.

1,94

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 50 100 150 200

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)

1,69

0

0,5

1

1,5

2

0 50 100 150 200

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)


112

3. Gambar hubungan antara ( ) dan putaran poros (rpm),


m/s.




1,29

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 50 100 150

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)

3,50

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 0,2 0,4 0,6

CP

tsr


113





8,38

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 0,2 0,4 0,6 0,8

Cp

tsr

12,5

0

2

4

6

8

10

12

14

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Cp

tsr


114

VII. Grafik kincir dengan jumlah sudu 6 kemiringan sudut 25°, lebar





m/s.



m/s.

1,14

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 50 100 150

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)

0,89

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 50 100 150

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)


115

3. Grafik hubungan antara dan putaran poros (rpm), kemiringan



1. Gambar hubungan antara dan tsr, kemiringan sudut 25°, lebar


0,84

-0,1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 50 100 150

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)

2,06

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

Cp

tsr


116





4,4

0

1

2

3

4

5

0 0,2 0,4 0,6

Cp

tsr

8,10

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 0,2 0,4 0,6 0,8

Cp

tsr


117

VIII. Grafik kincir dengan jumlah sudu 6 kemiringan sudut 30°, lebar

sudu 165°, kecepatan angin 7 m/s, 5 m/s dan 4 m/s.




m/s.



m/s.

0,71

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 50 100 150

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)

0,58

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 50 100 150

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)


118



m/s.




0,52

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 20 40 60 80 100

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)

1,29

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 0,1 0,2 0,3 0,4

Cp

tsr


119





2,90

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

Cp

tsr

5,04

0

1

2

3

4

5

6

0 0,2 0,4 0,6

Cp

tsr


120

IX. Grafik kincir dengan jumlah sudu 6 kemiringan sudut 35°, lebar





m/s.



m/s.

0,13

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0 20 40 60

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)

0,73

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 20 40 60

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (rpm)


121



m/s.




0,07

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0 20 40 60

Po

ut

(Wat

t)

Putaran poros (Watt)

0,23

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0 0,05 0,1 0,15 0,2

Cp

tsr


122





3,62

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 0,1 0,2 0,3

Cp

tsr

0,68

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 0,1 0,2 0,3 0,4

Cp

tsr


123

LAMPIRAN II

Gambar

Gambar 1. Sudu kincir yang digunakan dengan ukuran 100°, 130° dan 165°

Gambar 2. Sudu yang sudah dipasang


124

Gambar 3. Posisi sudu kincir

Gambar 4. Kincir yang sudah jadi dengan frontal

(60 x 45) cm²


125

Gambar 5. Kincir angin yang sudah jadi dipasangkan persis di depan fan blower

Gambar 6. Kincir angin yang sudah dihubungkan kelampu pembebanan


126

Gambar 7. Penyangga pembatas kincir angin

Gambar 8. Tipe motor fan blower yang digunakan

Gambar 9. Tipe fan blower yang digunakan


unjuk kerja kincir angin poros vertikal model · unjuk kerja kincir angin poros vertikal model...

Documents