28
ANALISIS 4 AIRFOIL BILAH TAPERLESS TERHADAP PERFORMA TURBIN ANGIN
SUMBU HORIZONTAL MENGGUNAKAN SOFTWARE Q-BLADE
ANALISIS 4 AIRFOIL BILAH TAPERLESS TERHADAP PERFORMA TURBIN
ANGIN SUMBU HORIZONTAL MENGGUNAKAN SOFTWARE Q-BLADE
Fajar Hidayatullah, 2Deri Teguh Santoso
1, 2
Program Studi Teknik Mesin.
Fakultas Teknik.
Universitas Singaperbangsa Karawang 1710631150078@student.
id, 2deri.
teguh@ft.
INFO ARTIKEL
Diterima : 31 Agustus 2021 Direvisi : 10 Oktober 2021 Disetujui : 21 Oktober 2021 Kata Kunci :
Airfoil, energi, turbin angin, koefisien daya (C.
NACA.
Qblade
ABSTRAK
Energi angin menjadi salah satu energi baru terbarukan yang berkembang pesat di dunia saat Indonesia memiliki potensi angin yang cocok digunakan untuk pembangkit listrik dengan daya keluaran antara 100-500 watt.
Turbin angin mengalami kemajuan yang sangat baik sebagai sumber energi yang lebih handal dan ramah lingkungan.
Untuk mengoptimalkan energi angin diperlukan rancangan bilah dan pemilihan airfoil yang dapat menghasilkan performa turbin angin yang baik.
Metode penelitian yang digunakan adalah metode simulasi menggunakan Qblade dan Microsoft Excel.
Adapun metode ini dibagi dalam 3 tahap yaitu tahap pertama adalah tahap perancangan untuk menentukan jari-jari bilah dan nilai twist yang digunakan dengan jenis bilah taperless.
Tahap kedua melakukan simulasi dan analisis hasil rancangan menggunakan Qblade.
Tahap ketiga validasi rancangan untuk mengetahui coefficient performance (C.
, daya, dan torsi masing-masing bilah.
Berdasarkan hasil perancangan bilah jenis taperless memiliki panjang jari-jari 0,8 m dan nilai twist optimasi yang digunakan setiap bilah NACA 4412.
6415 pada elemen 0 yaitu 12,67A.
11,07A.
13,24A.
12,98A hingga elemen 10 yaitu 6,50A.
7,20A.
9,17A.
9,21A
dengan coefficient power (C.
sebesar 53% pada TSR 4,5-5.
Dari keempat airfoil yang digunakan daya tertinggi dihasikan diantara 1130,91-1141,22 watt pada kecepatan putar 600650 rpm dan torsi 16-17 Nm.
Untuk pemilihan Airfoil bilah turbin angin NACA 4412 dan NACA 4415 memiliki hasil performa lebih baik daripada NACA 6412 dan NACA 6415.
PENDAHULUAN
Permintaan energi nasional terus meningkat seiring dengan pertumbuhan ekonomi dan meningkatnya populasi manusia sedangkan di Indonesia penyedian energi masih di dominasi oleh energi fosil .
Mengingat inovasi teknologi berbasis listrik terus berkembang di berbagai sektor dan pengembangan kendaraan listrik semakin pesat, akan tetapi energi listrik indonesia masih terbatas.
Keterbatasan energi listrik dan tingginya ketergantungan terhadap bahan bakar fosil.
Meskipun sumber bahan bakar fosil sangat besar, penggunaan bahan bakar fosil menyebabkan efek besar pada iklim dan lingkungan.
sudah waktunya untuk mencari energi yang ramah lingkungan dan pemanfaatan energi baru dan terbarukan (EBT) .
Untuk memenuhi kebutuhan energi faktor ramah lingkungan dan ketersedian sumber energi yang berkelanjutan perlu diperhatikan .
Energi baru terbarukan merupakan energi yang dihasilkan dari sumber alami dan dapat diperbarui yang dapat memenuhi kebutuhan energi masa depan.
Beberapa negara dapat mamanfaatkan dan mengimplementasikan energi tersebut salah satunya Indonesia.
Salah satu energi terbarukan yang berkembang pesat didunia saat ini adalah energi angin .
Selama satu dekade terakhir, teknologi yang terkait dengan penggunaan angin telah meningkat secara signifikan.
Berdasarkan data Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral .
, kecepatan angin di Indonesia berkisar antara 3m/s-6m/s yang banyak di temukan pada pesisir selatan jawa, sumatera, dan pulau-pulau di Indonesia bagian timur.
Energi ini dianggap berlimpah lestari dan ramah lingkungan dan ketersediannya juga menjangkau ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
segala penjuru kawasan di permukaan bumi agar kelak menjada andalan pasokan energi nasional.
Menurut kecepatan dan kapasitas pembangkit listrik, turbin angin dibagi menjadi dua tipe yaitu turbin angin skala kecil dengan kapasitas daya dibawah 100 kW dan turbin skala besar dengan kapasitas daya di atas 100 kW.
Kapasitas ini yang membedakan kebutuhan kecepatan minimal awal .
ut-in wind spee.
yang diperlukan.
Untuk skala besar beroperasi pada cut-in wind speed 5m/s sedangkan skala kecil hanya membutuhkan cut-in wind speed 3 m/s, maka dari itu Indonesia berpotensi untuk memanfaatkan turbin angin skala kecil .
Turbin angin merupakan alat konversi energi angin menjadi energi mekanik.
Industri turbin angin memiliki kemajuan yang sangat baik di seluruh dunia yang menominasikan angin sebagai sumber energi yang lebih handal dan lebih murah dalam waktu dekat.
Pemerintah menargetkan penggunanaan energi baru terbarukan (EBT) sebesar 23% hingga tahun 2025 sedangkan penggunaan PLTB masih 9,7% .
Salah satu daerah yang telah menggunakan turbin angin dengan skala mikro berada di Desa Ciheras yang dikembangkan oleh PT.
Lentera Bumi Nusantara.
Turbin angin yang dikembangkan didesain untuk TSR 7 dengan kecepatan angin mencapai 12m/s .
Potensi angin dipantai ciheras memiliki potensi yang cukup baik dimana kecepatan angin yaitu berkisar diantara 3 Ae 12 m/s .
Turbin angin skala mikro memiliki kelebihan dari pada turbin angin skala besar yaitu harga dan operasional rendah, proses pemasangan dan perawatan yang lebih mudah, mudah diterima di lingkungan masyarakat, dampak dan beban terhadap lingkungan kecil .
Barometer.
Volume 7 No.
Januari 2022, 28-35 Bilah merupakan bagian komponen yang berinteraksi langsung dengan angin yang menjadi elemen penting pada suatu sistem turbin angin.
Seperti angin, bilah memiliki pengaruh yang signifikan terhadap daya luaran turbin angin, beberapa penelitian telah dilakukan tentang optimasi bilah turbin angin.
Oleh karena itu, untuk mengoptimalkan energi angin yang bisa di ekstrak oleh bilah diperlukan bentuk desain bilah yang optimal.
Berdasarkan jenisnya bilah terbagi menjadi tiga yaitu taper, dimana panjang chord mengecil dari pangkal ke ujung.
taperless, dimana panjang chord dari pangkal sampai ujung sama dan inverstaper adalah kebalikan dari bilah taper.
Keunikan dari bilah jenis taperless ialah memiliki memiliki efisiensi yang lebih baik pada kecepatan angin sedang.
Beberapa teori telah banyak dikembangkan untuk merancang bilah turbin angin sumbu horizontal dan memprediksi performa bilah yang dikenal sebagai blade element theory, momentum theory dan Blade Element Momentum (BEM).
Teori ini adalah cara cepat untuk menyelesaikan masalah analisis dan memberikan hasil yang akurat dalam kondisi stabil .
Untuk memprediksi efisiensi dari sebuah turbin angin menggunakan metode pendekatan Blade Element Momentum (BEM) yang digunakan pada Qblade.
Simulasi pada Qblade menggunakan pendekatan iterasi dan verifikasi simulasi BEM seperti terowongan angin dan menganalisa bilah dari sudut pandang dua dimensi.
Oleh karena itu, baling-baling HAWT modern didesain menggunakan metode ini .
Beberapa penelitian terdahulu telah banyak dilakukan di antaranya Nuraini, dkk .
dalam penelitiannya membandingkan bilah jenis taper dan taperless dengan airfoil NACA 4412.
Hasil dari penelitian mendapatkan bahwa bilah jenis taperless lebih optimal dari bilah jenis taper .
Adapun penelitian yang dilakukan Nishizawa .
menyatakan bahwa implementasi turbin angin yang cocok di daerah perkotaan yang kecepatan anginnya berkisar di antara 3-7 m/s adalah turbin angin skala mikro, dikarenakan turbin angin ini memiliki tip speed ratio (TSR) yang kecil sehingga ketika turbin angin bekerja tidak terlalu menimbulkan kebisingan .
Kemudian penelitan yang dilakukan Sari .
mengenai desain bilah taperless dilaporkan bahwa penerapan bilah taperless untuk kecepatan angin di Tasikmalaya yang berkisar antara 7-12 m/s sangat cocok digunakan pada turbin angin dengan nilai Cp 5 .
Berdasarkan penelitian yang dilakukan Augustiantyo .
bahwa Twist dan Chord pada bilah sangat mempengaruhi desain dan performa turbin angin itu sendiri .
Bilah sumbu horizontal dipertimbangkan karena jenis turbin angin ini digunakan secara komersial di seluruh dunia dan jenis turbin angin lainnya seperti turbin angin sumbu vertikel belum terlalu umum.
Tujuan penelitian bermaksud untuk mendesain bilah jenis taperless dengan variasi 4 airfoil dengan menggunakan perangkat lunak Microsoft Excel sebagai pengolahan data dan di Analisa menggunakan Qblade untuk mengetahui performa bilah yang terjadi pada turbin angin kapasitas 500 watt.
II.
METODE PENELITIAN
Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode simulasi dengan bantuan perangkat lunak Microsoft ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
Excel dan Qblade.
Adapun metode ini dibagi menjadi beberapa tahap, antara lain: Tahap I Perancangan geometri bilah untuk mencari jari-jari bilah dan nilai Twist dengan Microsoft Excel dalam bentuk tabel.
Tahap II adalah tahap simulasi dan analisis hasil perancangan menggunakan Qblade, pada tahap ini diharapkan diperoleh hasil coefficient performance dan tip speed ratio (TSR) dalam bentuk grafik.
Tahap i adalah validasi rancangan untuk mengetahui daya dan torsi yang dihasilkan terhadap kecepatan putar bilah untuk mengetahui performa dari masing-masing bilah.
1 Studi Literatur Studi literatur dilakukan untuk memahami mekanisme kerja dan konsep Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB) dan menentukan metode yang tepat dalam merancang, memprediksi performa turbin angin.
Studi literatur dilakukan melalui ebook, paper penelitian, artikel di internet, dan modul perancangan bilah.
2 Perancangan Geometri Bilah Efisiensi sistem menjadi parameter awal untuk perancangan bilah.
Dengan asumsi bilah dan komponennya dengan mengalikan efisiensi sistem maka persamaan untuk efisiensi sistem turbin angin adalah:
ya = yuC! ycu yuC" ycu yuC# ycu yuC$ .
Dimana:
ya = Efisiensi sistem yuC! = Efisiensi bilah yuC" = Efisiensi transmisi yuC# = Efisiensi generator yuC$ = Efisiensi kontroler Selanjutnya menentukan daya angin yang dibutuhkan dengan kapasitas daya listrik yang diinginkan sebesar 500W menyesuaikan dengan generator yang di gunakan.
Setelah didapatkan nilai efisiensi turbin angin maka dapat diketahui daya angin yang dibutuhkan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
ycE&' ycE% = .
ya Dimana:
ycE&' = Kapasitas daya generator (W) ycE% = Daya angin yang dibutuhkan (W) ya = Efisiensi sistem Setelah mendapatkan nilai daya angin yang dibutuhkan maka kita dapat menentukan panjang jari-jari bilah yang akan digunakan.
Sebelum menentukan jari-jari bilah terlebih dahulu mencari luas sapuan bilah.
Luas sapuan adalah area yang dilewati angin dan mendorong bilah.
Luas sapuan dapat dicari menggunakan persamaan 3 setelah luas sapuan diketahui maka jari-jari bilah dapat di tentukan menggunakan persamaan 4.
ycE% ya= .
yuUyc(%) ! ya ycI=1 yuU Dimana:
ya = luas sapuan bilah .
= jari-jari bilah .
Vmax = kecepatan angin maksimal .
ANALISIS 4 AIRFOIL BILAH TAPERLESS TERHADAP PERFORMA TURBIN ANGIN
SUMBU HORIZONTAL MENGGUNAKAN SOFTWARE Q-BLADE
Setelah jari-jari bilah didapatkan selanjutnya menentukan jari-jari parsial dengan membagi bilah menjadi 10 elemen yang bertujuan untuk menghitng keakuratan dalam perancangan.
Untuk menghitung jari-jari parsial dapat menggunakan persamaan sebagai berikut:
yc = 0,17 9:
ycI Oe 0,17 = ycu.
A ycu = jari-jari parsial .
= jari-jari yang digunakan .
= jumlah elemen Setelah membagi bilah menjadi 10 elemen selanjutnya menetukan nilai tip speed ratio (TSR) yang digunakan.
TSR
merupakan angka perbandingan antara kecepatan di ujung bilah dengan kecepatan angin.
Nilai TSR akan berpengaruh terhadap performa turbin angin, pada tabel I dapat dilihat perbandingan nilai tip speed ratio terhadap jumlah bilah, dan fungsi penggeraknya yang dipaparkan oleh Piggot H.
buku nya AuWindpower WorkshopAy pada tahun 1997.
TABEL I
NILAI TIP SPEED RATIO TERHADAP PENGGERAK .
Tip speed ratio Jumlah Bilah Penggerak 6 - 20 Slow pumps 4 Ae 12 Faster pumps 3Ae6 Dutch 4-bladed 2Ae4 Slow generators 2Ae3 Generators 8 - 15 Fastest possible TSR parsial merupakan perbandingan kecepatan angin di setiap elemen bilah yang berbeda-beda terhadap kecepatan Persamaan untuk TSR parsial adalah:
yc yuI* = .
ycI Dimana:
yuI* = TSR parsial yc = jari-jari parsial = jari-jari yang digunakan yuI = tip speed ratio yang di gunakan yaitu 7 Selanjutnya menetukan nilai dari coefficient lift yang nanti digunakan untuk mencari nlai alpha pada tiap elemen Dengan persamaan 7 kita dapat menetukan berapa nilai coefficient lift untuk tiap elemen bilah.
ycI 16yuU.
F yc G ya' = .
9yuI .
ya* Dimana:
ya' = coefficient lift yaA= jumlah bilah ya* = lebar bilah Setelah nilai Cl didapatkam selanjutnya kita menentukan nilai sudut aliran udara yang diguanakan ntuk mendapatkan ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
sudut puntir pada tiap jari-jari bilah.
Menentukan sudut alir pada setiap elemen bilah dengan persamaan sebagai berikut:
OI = tan,.
yuI* Dimana:
OI= sudut alir yuI* = TSR parsial Setalah sudut alir ditentukan, sudut puntir untuk semua variasi jari-jari bilah dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:
yu =OIOeyu Dimana:
yu= sudut puntir/twist .
Setelah geometri bilah didapat, selanjutnya dilakukan proses optimasi bilah dengan cara linearisasi sudut puntir dari setiap elemen bilah menggunakan Microsoft Excel.
Nilai puntiran tersebut sangat mempengaruhi dalam perancangan bilah karena hingga tahap ini akan mendapatkan puntiran yang sangat ekstrim.
Hasil linearisasi sudut puntir dapat mempengaruhi nilai Cp dan TSR bilah Bilah perlu dilakukan linearisai karena dapat memudahkan proses manufaktur bilah.
dan Simulasi rancangan Bilah di Qblade 3 Simulasi pada Qblade Pada tahap ini dilakukan simulasi menggunakan perangkat lunak Qblade terhadap hasil perancangan untuk mengetahui karakteristik setiap bilah terhadap performa turbin angin.
Data yang disajikan yaitu coefficient performance (C.
Torsi (T), dan Daya (P) dalam bentuk Gambar 1 merupakan model airfoil dari NACA yang akan digunakan.
Gambar 1 Model airfoil semua variasi: a.
NACA 4412, b NACA 4415, c.
NACA 6412, d.
NACA 6415
Barometer.
Volume 7 No.
Januari 2022, 28-35 Dari gambar 2 memperlihatkan grafik perbandingan coefficient lift (C.
terhadap sudut alpha .
semua variasi Grafik Cl vs alpha didapat dari simulasi karakteristik airfoil pada Qblade.
Setiap kenaikan nilai alpha, nilai Cl akan naik mencapai titik optimum.
Dengan mengetahui nilai besar sudut alpha .
dan (C.
menjadi parameter awal dalam perancangan geometri bilah.
-0 , 5
Pada penelitian ini turbin angin yang digunakan yaitu TSD 500W dengan kapasitas daya 500W.
pada tahap perancangan bilah, kapasitas generator berpengaruh terhadap ukuran dan dimensi bilah.
Tabel II memperlihatkan parameter awal perancangan bilah untuk mencari jari-jari yang digunakan.
Dari hasil perhitungan menggunakan persamaan 4 kita dapat menentukan panjang jari-jari bilah yang digunakan yaitu 0.
8m pada kecepatan maksimum 12m/s dengan jenis bilah taperless.
NACA 4415
NACA 6412
NACA 6415
NACA 4412
HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 2 Kurva karakteristik Cl vs alpha semua variasi
TABEL II
PARAMETER AWAL PERANCANGAN BILAH
Kapasitas daya Efisiensi Bilah Transmisi Generator Controller Selanjutnya membagi bilah menjadi 10 elemen untuk mempermudah dalam proses pembuatan.
Data geometri awal semua bilah dapat dilihat pada bagian lampiran.
Kemudian dilakukan linearisasi 75% pada titik ke 7 atau ke 8.
Tujuan dari linearisasi dilakukan untuk mempermudah proses pembuatan dan dapat mempengaruhi performa dari bilah.
Hasil dari linearisasi setiap bilah dapat dilihat pada tabel iVI yang mana pada bagian twist semua bilah airfoil NACA cukup ekstrim.
Metode linearisasi dilakukan dengan Microsoft Excel, karena yang akan digunakan adalah persamaan yang dikeluarkan oleh trendline grafik tersebut.
TABEL i Sistem
Daya
Angin
V max
Luas Sapuan Jari - jari
(R)
Jari-jari yang TABEL IV
LINEARISASI SUDUT PUNTIR NACA 4415
Elemen Jari-jari parsial .
Twist (A) Twist Optimasi (A) LINEARISASI SUDUT PUNTIR NACA 4412 Elemen Jari-jari parsial .
Twist (A) Twist Optimasi (A) ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
Berdasarkan Tabel i.
IV.
VI didapatkan nilai sudut puntir hasil linearisasi pada NACA 4412.
pada elemen 0 yaitu 12,67A.
11,07A.
13,24A.
12,98A hingga elemen 10 yaitu 6,50A.
7,20A.
9,17A.
9,21A.
Setelah dilakukan linearisasi pada sudut puntir selanjutnya dianalisa menggunakan perangkat lunak Qblade untuk mengetahui hasil simulasi Cp terhadap TSR tersebut.
ANALISIS 4 AIRFOIL BILAH TAPERLESS TERHADAP PERFORMA TURBIN ANGIN
SUMBU HORIZONTAL MENGGUNAKAN SOFTWARE Q-BLADE
TABEL V
LINEARISASI SUDUT PUNTIR NACA 6412
Elemen Jari-jari parsial .
Twist (A) Twist Optimasi (A) TABEL VI
LINEARISASI SUDUT PUNTIR NACA 6415
TABEL VII
PARAMETER SIMULASI Q-BLADE
Variabel-Variabel Nilai Iterasi Densitas Udara 1225 Kg/m3 Viskositas Dinamik 1,64x105 Ns/m2 Elemen Jari-jari parsial .
Twist (A) Twist Optimasi (A) 0,60 0,50 Simulasi dan analisis performa setiap bilah.
0,40
0,30
0,00
0,00
NACA 4415
NACA 6415
0,10
NACA 4412
NACA 6412
0,20
Cl/Cd Semua percobaan simulasi BEM dilakukan pada kecepatan angin 12m/s.
Perbedaan TSR dipengaruhi oleh kecepatan putar turbin angin.
Berdasarkan hasil simulasi bahwa seluruh variasi airfoil bilah memiliki Cp 53,% pada TSR 4,5-5.
Gambar 4 menunjukan hasil distribusi performa bilah pada TSR Berbeda.
Dari kurva Cl/Cd terhadap alpha pada gambar 3 kita dapat menentukan nilai coefficient lift (C.
Nilai didapatkan dari hasil simulasi menggunakan QBlade v0.
sebuah airfoil memiliki fenomena stall ketika aliran pada sudut alpha yang tinggi, biasanya lebih besar dari 15A .
Setelah perancangan geometri semua variasi airfoil bilah selesai selanjutnya dilakukan simulasi rotor menggunakan QBlade dengan metode Blade Element Momentum (BEM).
Dalam penelitian ini jenis airfoil, sudut serang, dan chord adalah variabel optimasi sedangkan kecepatan angin, jumlah bilah, dan jari-jari bilah dianggap sebagai konstanta.
Parameter yang digunakan saat simulasi di perlihatkan pada Tabel VII.
5,00
10,00
15,00
TSR
NACA 4415
NACA 6412
NACA 6415
NACA 4412
Gambar 3 Kurva karakteristik Cl/Cd vs alpha semua variasi ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
Gambar 4 Grafik Cp vs TSR semua variasi Dalam pengaplikasiannya menurut buku AuWindpower WorkshopAy yang di tulis oleh Piggot H.
pada tahun 1997 bahwa bilah tidak dapat mengekstrak energi yang terkandung pada massa udara yang melewati rotor lebih dari 59,3%.
Atau yang dikenal dengan koefisien betz.
Bahkan bilah airfoil yang dirancang terbaik akan kehilangan 10% atau lebih dari energi angin yang bisa di konversi menjadi energi kinetik.
Karena mengalami rugi-rugi yang berasal dari Barometer.
Volume 7 No.
Januari 2022, 28-35 sistem seperti loss dari generator, loss kontroler serta komponen lainnya .
Dalam pemilihan tipe bilah yang perlu diperhatikan adalah Cp dan tip speed ratio (TSR).
Cp merupakan tingkat efisiensi dari bilah, semakin besar efisiensinya maka semakin besar juga kemampuan suatu turbin untuk mengkonversi energi.
TSR adalah perbandingan kecepatan ujung bilah terhadap angin, maka semakin besar TSR akan semakin besar putarannya .
Nilai torsi sebanding dengan nilai TSR, apabila TSR yang dimiliki rendah maka nilai torsi juga rendah.
Jika kecepatan putar lebih kecil dibandingakan kecepatan angin, maka bilah akan mengalami fenomena stall dan performa akan turun drastis.
Torque [N.
25,00 Gambar 6 merupakan hasil simulasi daya terhadap kecepatan putar.
Berdasarkan grafik di atas, pada kecepatan angin 12m/s daya tertinggi yang dihasilkan 4 variasi airfoil bilah diantara 1130,91 watt Ae 1141,22 watt pada kecepatan putar 600-650 rpm dan Torsi yang dihasilkan 16-17 Nm.
Secara keseluruhan hasil simulasi semua airfoil bilah membutuhkan kecepatan awal yang kecil untuk berputar yaitu 3-4m/s pada kecepatan putar 150-200rpm dengan torsi 2-2,5 Nm.
Bilah dengan jenis taperless memiliki karakteristik lebih efektif digunakan ketika kecepatan angin rendah dan Daya yang dihasilkan dipengaruhi oleh luas sapuan udara dimana karakterisitk bilah taperless memiliki panjang chord bernilai sama dari pangkal hingga ujung, sehingga energi angin yang di ekstrak dan di konversi menjadi energi kinetik lebih besar.
Perbandingan hasil simulasi airfoil
20,00
15,00
10,00
5,00
0,00
0,00
500,00 1000,00 1500,00 2000,00
Rot .
Naca 4412 Naca 6412 Naca 4415 Naca 6415 Gambar 5 Grafik torsi vs rpm Gambar 5 memperlihatkan hasil Torsi dari kecepatan maksimal setiap variasi terhadap kecepatan putar.
Torsi tertinggi berada pada bilah dengan airfoil NACA 6412 dan torsi terkecil berada pada bilah dengan airfoil NACA Power [W] Cl/Cd Daya Maks .
Torsi Maks (N.
TABEL Vi
PERBANDINGAN HASIL SIMULASI AIRFOIL
NACA
NACA
NACA
NACA
Pada Tabel Vi dapat kita ketahui perbandingan setiap bilah, perbandingan ini untuk melihat pengaruh nilai Cl/Cd dengan torsi yang bekerja pada bilah.
Pada bilah skala kecil performa yang dihasilkan dengan jenis bilah yang sama tidak berpengaruh secara signifikan.
Nilai Cl/Cd tertinggi yaitu NACA 6412.
Semakin tinggi nilai Cl/Cd memiliki gaya dorong yang tinggi terhadap angin relatif.
Tebalnya bilah dan besarnya chamber menjadi faktor yang mempengaruhi nilai Cl/Cd, dengan chamber yang besar dan ketebalan yang kecil maka nilai Cl/Cd terhadap alpha akan tinggi, untuk nilai daya setiap airfoil relatif sama, daya maksimal belum tentu berada pada torsi maksimal.
Nilai torsi berbanding terbalik dengan nilai Cl/Cd, semakin besar chamber, torsi yang dibutuhkan juga besar.
Dari hasil simulasi didapatkan bahwa pemilihan airfoil bilah turbin angin NACA 4412 dan NACA 4415 memiliki performa yang lebih baik dari NACA 6412 dan NACA 6415.
IV.
Rot .
Naca 4412 Naca 4415 Naca 6412 Naca 6415 Gambar 6.
Grafik power vs rpm semua variasi ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
KESIMPULAN
Berikut dapat diambil kesimpulan pada penelitian yang telah dilakukan, adalah hasil perancangan bilah Taperless memiliki panjang jari-jari 0,8 m, dan nilai Twist optimasi yang digunakan setiap bilah yaitu NACA 4412, 4415, 6412, 6415 pada elemen 0 yaitu 12,67A.
11,07A.
13,24A.
12,98A
hingga elemen 10 yaitu 6,50A.
7,20A.
9,17A.
9,21A.
Kemudian hasil simulasi Qblade didapatkan nilai coefficient performance (C.
yaitu 53% pada TSR 4,5-5 untuk 4 variasi airfoil bilah.
Dari hasil simulasi daya dan torsi terhadap rpm pada kecepatan angin 12 m/s daya tertinggi dihasilkan di antara 1130,91-1141,22 watt pada kecepatan putar 600-650 rpm dengan torsi 16-17Nm.
Hasil simulasi dan analisis ANALISIS 4 AIRFOIL BILAH TAPERLESS TERHADAP PERFORMA TURBIN ANGIN
SUMBU HORIZONTAL MENGGUNAKAN SOFTWARE Q-BLADE
performa 4 variasi airfoil bilah didapatkan airfoil NACA 4412 dan NACA 4415 yang menghasilkan performa lebih baik dari NACA 6412 dan NACA 6415.
Dari perbandingan 4 arfoil dengan jenis bilah sama tidak memiliki pengaruh yang signifikan.
UCAPAN TERIMA KASIH