Jurnal Flywheel Februari 2025 - Vol.
16 No.
1, hal.
e-ISSN: 2745-7435 p-ISSN: 1979-5858 Pengaruh Variasi Sudut Blade pada Vertical Wind Turbine Darrieus Tipe H terhadap Kinerja Wind Turbine Rosiawan Baihaqi1, *.
Dadang Hermawan1.
Gatot Soebiyakto1.
Nova Risdiyanto Ismail1
1 Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Widyagama Malang
Kata kunci
ABSTRAK
Wind Turbine Darrieus Daya Output Seiring dengan meningkatnya populasi manusia menyebabkan penggunaan energi fossil seperti minyak bumi juga ikut meningkat.
Sedangkan energi fossil merupakan salah satu penyumbang terbesar emisi karbon yang dapat menyebabkan perubahan iklim dan suatu saat bisa akan habis.
Hal yang dapat dilakukan untuk mengendalikan perubahan iklim tersebut adalah dengan beralih kepada penggunaan energi terbarukan.
Dalam penelitian ini yaitu dengan pembuatan wind turbine jenis darrieus tipe H dengan memvariasikan sudut pada blade dan variasi kecepatan angin dengan jumlah sudu sebanyak 3 buah.
Proses pengujian dilakukan dengan variasi jumlah sudut 5o, 15o, 25o dengan kecepatan angin 4,8 m/s 5,3 m/s dan 6,8 m/s pada masing-masing turbin yang telah dibuat.
Sebagai pengarah angin, peneliti menggunakan wind yang di gerakkan melalui mesin diesel dan pengaturan kecepatan angin di atur menggunakan karbulator.
Adapun hasil dari penelitian ini yaitu daya output tertinggi dicapai oleh sudut blade 25o dengan kecepatan angin 6,8 m/s yang di dapat daya output sebesar 5,016 Watt.
Sedangkan daya output terendah berada pada sudut turbin 5o dengan kecepatan angin 4,8 m/s dengan daya output sebesar 3,436 Watt.
Corresponding author:
Rosiawan Baihaqi .
mail: rosiawanbaihaqi2000@gmail.
Diterima: 10 Maret 2024 Disetujui: 26 Februari 2025 Dipublikasikan: 28 Februari 2025 Pendahuluan Energi merupakan bagian penting dalam kehidupan manusia .
pada saat ini, manusia banyak menggunakan berbagai sumber daya alam tak terbarukan untuk aktivitas sehari Ae hari .
contoh sumber energi tidak dapat diperbarui .
on renewable energ.
seperti fosil khususnya seperti bahan bakar minyak yang selama ini menjadi sumber energi utama, ketersediannya sangat terbatas dan terus mengalami penipisan .
Di Indonesia salah satu potensi energi terbarukan yang tersedia melimpah dan selalu ada yaitu energi angin, karena energi angin memberikan kontribusi yang signifikan terhadap kebutuhan energi listrik domestik, khusunya wilayah terpencil .
Potensi energi angin di Indonesia berdasarkan BMKG yaitu rata Ae rata berkecepatan sekitar 10,28 m/s (Sumber: w.
pada dasarnya energi angin belum bisa langsung dipergunakan untuk diubah menjadi energi listrik, karena itu diperlukan mesin yang dapat mengubah energi kinetic angin menjeadi energi angin sehingga dapat diteruskan menjadi energi listrik .
Sehingga untuk memanfaatkan energi angin tersebut maka digunakan kincir angin .
ind turbin.
yang saat ini banyak digunakan untuk memperoleh energi listrik .
Salah satu jenis kincir angin yang dibahas pada penelitian ini adalah kincir angin sumbu vertical (Vertical Axis Wind Turbin.
yaitu memiliki poros atau sumbu rotor utama disusun tegak lurus .
wind turbine ini memiliki kelebihan antara lain dapat melakukan self starting sehingga memanfaatkan angin dari berbagai arah, sehingga hanya membutuhkan angin dengan kecepatan rendah untuk memutar rotor pada turbin angin.
Turbin angin Darrieus tipe H merupakan pengembangan lanjutan dari turbin angin tipe darrieus, turbin angin jenis ini memiliki torsi awal yang rendah namun dari segi pabrikasinya lebih mudah bila dibandingkan dengan turbin angin darrieus.
Gaya yang memutar blade turbin angin merupakan gaya aerodinamika yang terjadi karena angin mengalir melalui blade turbin angin yang berpenampang .
, sehingga posisi blade terhadap bidang putaran rotor beroperasi pada putaran konstan, meskipun kecepatan angin berubah atau berhenti pada Journal homepage: https://ejournal.
id/index.
php/flywheel/ Rosiawan Baihaqi.
Dadang Hermawan.
Gatot Soebiyakto.
Nova Risdiyanto Ismail kecepatan angin yang tinggi .
ieanto arismunandar 2.
Pada.
Pada sebuah blade ada gaya angkat .
dan gaya dorong .
, untuk tipe turbin angin yang vertikal (VAWT) harus dibuat agar gaya lift lebih besar dari gaya drag.
Gaya inilah yang menyebabkan proses perputaran turbin .
Selanjutnya, pada penelitian ini peneliti memfokuskan dalam membahas tentang variasi sudut blade pada wind turbine jenis vertikal dengan variasi sudut 5o, 15o, 25o yang bertujuan untuk mengetahui mana kinerja sudut blade yang paling efisien dengan kecepetan angin tertentu dan mengetahui sudut mana yang paling efektif dan paling cocok untuk mendapatkan output listrik yang akan dihasilkan.
Metode Penelitian Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini bersifat eksperimental, yaitu Analisa pengaruh perbandingan variasi jumlah sudut pada blade 5o, 15o dan 25o terhadap kinerja turbin angin sumbu vertikal darrieus tipe- H dan menggunakan varisi kecepatan angin yang di uji kinerjanya di Laboratorium Universitas Widya Gama Malang.
Selanjutnya bahan penelitian dibuat dengan ukuran yang sesuai pada turbin yang akan diamati.
Metode ini dilakukan dengan cara melakukan pengujian turbin angin untuk mengetahui jumlah sudu terbaik dari turbin.
angin sumbu vertikal tipe darrieus-H terhadap daya yang dihasilkan.
Penelitian ini dilaksanakan selama 3 bulan, dimulai pada bulan Desember 2023 sampai dengan 2024 dan dengan pengambilan data sebanyak 5 kali tiap pervariasi.
Bahan dan Alat Adapun bahan - bahan yang digunakan dalam penelitian ini untuk pembuatan wind turbine jenis darrieus tipe H adalah :
Tabel 1 Bahan Pembuatan Wind Turbine Bahan PVC Foam Board Alumunium Poros Besi Kotak Bearing Pulley V Belt Spesifikasi Ketebalan 1 mm Ketebalan 2 mm Pipa Holo 1 m 1,5 x 1,5 2 Buah 2 Inch dan 4 Inch 1 Buah Adapun Alat - alat yang digunakan dalam penelitian ini untuk pembuatan wind turbine jenis darrieus tipe H adalah :
Tabel 2 Alat Pembuatan Dan Pengujian Wind Turbine Alat Gerinda Tangan Mesin Las Anemometer Tachometer Multitester Gambar 1 Wind Turbine Jenis Darrieus Tipe H Jurnal Flywheel: Februari 2025 Persamaan Secara matematis untuk menghitung energi angin dapat menggunakan persamaan .
Di mana :
= Daya energi angin (Wat.
= Kerapatan udara .
g/m.
= Luasan penampang angin .
= Kecepatan angin .
Kemudian untuk menghitung energi kinetik digunakan persamaan :
Di mana :
= Daya energi kinetik .
= Massa benda .
= Kecepatan angin .
Dan untuk menghitung torsi.
Torsi adalah perkalian vektor antara jarak sumbu putar dengan gaya yang bekerja pada titik yang berjarak dari sumbu pusat .
dengan persamaan:
Dimana = Torsi (N.
= Jarak jari Ae jari lengan ke poros .
= Gaya pada poros akibat puntiran (N) Daya yang dihasilkan kincir (Pou.
adalah daya dihasilkan kincir akibat adanya angin yang melintasi sudu/bilah kincir.
Sehingga daya kincir yang dapat dirumuskan .
sebagai berikut :
Dimana :
= Daya kincir (Wat.
= Torsi (N.
= Kecepatan Sudut .
Efisiensi kinerja turbin angin adalah perbandingan antara daya yang di serap turbin angin terhadap daya angin yang tersedia .
Berikut persamaan efisiensi :
Di mana :
Pout Pin = Efisiensi Generator (%) = Daya Output (Wat.
= Daya Input (Wat.
Adapun persiapan-persiapan yang dilakukan sebelum pengujian turbin angin yaitu:
Persiapan Alat dan Bahan yang akan digunakan dalam perakitan dan pengujian VAWT Darrieus H Ae Assembly variasi blade pada turbine sesuai dengan urutannya masing -masing yaitu 5o, 15o, 25o.
Rosiawan Baihaqi.
Dadang Hermawan.
Gatot Soebiyakto.
Nova Risdiyanto Ismail Melakukan inspeksi pada objek penelitian dan alat pengujian, apakah alat dapat berfungsi sesuai dengan Menjalankan blower untuk menentukan titik dimana kecepatan angin sesuai dengan data kecepatan angin untuk pengujian.
Setting kecepatan blower yang ingin di tentukan.
Menempatkan turbin angin pada titik dimana kecepatan angin sesuai dengan rencana dan diposisikan sejajar dengan fan.
Melihat kondisi lingkungan apakah kondisi pengujian dapat dilakukan untuk mendapatkan hasil yang Setelah poin tahap persiapan di atas terpenuhi, pengujian dan pengambilan data dapat langsung Tahap Ae tahap pengujian dan pengambilan data meliputi :
Turbin angin dengan tiga sudu yang siap uji ditempatkan pada titik angin yang telah ditentukan Disiapkan blower ditempat dudukannya .
ase fa.
dan dipastikan aman.
Fan dijalankan untuk menghasilkan angin dengan kecepatan tertentu sesuai kecepatan angin pengujian.
Setelah putaran rotor turbin kelihatan stabil, pengambilan data dapat dilakukan yaitu membaca angka nominal yang tertera pada alat ukur.
Adapun data yang diambil meliputi tegangan yang dihasilkan generator, putaran poros rotor turbin/putaran poros generator.
Setelah pengambilan data dilakukan semua alat di off-kan untuk menghindari hal Ae hal tidak diinginkan, seperti motor listrik terbakar karena Kemudian pada kondisi turbin yang sama, pengujian dilakukan dengan variasi sudut blade yang lain.
Pada saat pengujian dengan variasi sudut dicatat arus listrik dan tegangan listrik yang terbaca pada alat Pada saat pencatatan pada setiap alat ukur, dilakukan pembacaan nilai pada alat ukur sebanyak beberapa kali untuk mendapatkan data pengujian yang lebih maksimal dan diambil rata Ae rata karena fluktuasi yang terjadi pada saat pembacaan pengukuran.
Hasil dan Pembahasan Data awal hasil pengambilan data dari pengujian kerja wind turbine jenis darrieus tipe H dengan memvariasikan angle of attack atau sudut pada blade yang meliputi kecepatan angin, rpm, tegangan (V), ampere (I) di tunjukkan pada table di bawah ini :
Tabel 3 Data hasil pengambilan data dengan sudut 5o Kecepatan Angin Kecepatan Putaran (Rp.
Tegangan (Vol.
Arus (Amper.
Tabel 4 Data hasil pengambilan data dengan sudut 15o Kecepatan Angin Kecepatan Putaran (Rp.
Tegangan (Vol.
Arus (Amper.
Tabel 5 Data hasil pengambilan data dengan sudut 35o Kecepatan Angin Kecepatan Putaran (Rp.
Tegangan (Vol.
Arus (Amper.
Jurnal Flywheel: Februari 2025 Kemudian data hasil pengambilan data di olah dengan persamaan Ae persamaan yang dibutuhkan dan di dapat gambar grafik sebagai berikut :
Gambar 2 .
Hubungan antara kecepatan angin dengan putaran(Rp.
Hubungan antara kecepatan angin dengan daya output (Wat.
Gambar 3 .
Hubungan antara kecepatan angin dengan nilai torsi (N.
Hubungan antara kecepatan angin dengan kecepatan sudut .
Gambar 3 .
Hubungan antara kecepatan angin dengan putaran (Rp.
Hubungan antara kecepatan angin dengan Efisiensi (%) Kesimpulan Dari grafik di atas dapat ditarik kesimpulan untuk performa kinerja wind turbine jenis darrieus tipe H dengan variasi kecepatan angin dan variasi sudut pada blade dapat dilihat bahwa pada sudut 25o dan kecepatan angin 6,8 m/s yaitu dengan nilai output sebesar 5,016 Watt dan daya input, nilai, kecepatan sudut, dan efisiensi akan meningkat namun nilai torsi akan menurun, pada variasi kecepatan angin tersebut akan memiliki nilai yang besar sedangkan pada variasi sudut blade 5o dengan kecepatan angin 4,8 m/s memiliki nilai output 3,436 Watt dan memiliki daya input, kecepatan sudut, dan efisiensi yang rendah pada variasi kecepatan angin tersebut tetapi nilai torsi yang dihasilkan akan meningkat, dan di tengah Ae tengah dari kinerja pada wind turbine jenis darrieus tipe H yang meliputi antara nilai daya input, output, kecepatan sudut, torsi, dan efisiensi berada di sudut blade 15o.
Jika semakin tinggi putaran pada Rpm maka nilai torsi yang dihasilkan akan menjadi rendah dan apabila semakin tinggi nilai torsi yang dihasilkan maka kecepatan putaran Rpm akan menurun.
Sehingga semakin tinggi jumlah sudut yang diberikan pada blade wind turbine dan kecepatan angin yang tinggi maka kinerja yang dihasilkan akan semakin meningkat, dan apabila jika sudut blade semakin rendah dan kecepatan angin rendah maka kinerha yang dihasilkan akan semakin menurun.
Faktor yang mempengaruhi dari luaran daya output dan torsi yang berbeda saat dihasilkan yaitu terdapat pada kecepatan angin .
, tegangan (V), arus (A), dan kecepatan putaran Rpm.
Rosiawan Baihaqi.
Dadang Hermawan.
Gatot Soebiyakto.
Nova Risdiyanto Ismail
Referensi