Barometer.
Volume 7 No.
Juli 2022, 95-106
PENGARUH JUMLAH SUDU TURBIN ANGIN HORISONTAL TERHADAP
KINERJA DALAM PEMBANGKIT LISTRIK SKALA MIKRO
THE EFFECT OF THE NUMBER OF HORIZONTAL WIND TURBINE ON
PERFORMANCE IN MICRO-SCALE POWER PLANT
Ismail Kholid*, 2Mohammad Alexin Putra
1, 2
Program Studi Magister Teknik Mesin.
Fakultas Teknik Industri.
Institut Teknologi Nasional Bandung ismailkholid25@gmail.
com, 2putra@itenas.
INFO ARTIKEL
Diterima : 14 Juni 2022 Direvisi : 06 Juli 2022 Disetujui : 09 Juli 2022 Kata Kunci :
Angin.
Horisontal.
Kinerja.
Sudu
ABSTRAK
Pembangkit tenaga angin adalah pembangkit listrik yang menggunakan energi terbarukan yaitu energi angin, dengan memanfaatkan energi terbarukan diharapkan mampu menggantikan energi yang bersumber dari fosil yang jumlahnya terbatas.
Penelitian ini melakukan pengujian pembangkit tenaga angin skala mikro dengan menggunakan turbin angin tipe horizontal berdiameter satu meter dengan variasi jumlah sudu yaitu 16 sudu, 14 sudu, 12 sudu dan 10 sudu pada kecepatan angin 4,7 m/s, 4,1 m/s, 3,6 m/s dan 3 m/s.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh jumlah sudu turbin angin horisontal terhadap putaran turbin dengan beban dan daya listrik yang dihasilkan.
Penelitian ini menggunakan metode eksperimental dan dibagi dengan 3 tahapan, tahapan pertama adalah perancangan alat dan komponen penelitian, tahapan kedua melakukan pembuatan alat dan komponen penelitian, tahapan ketiga melakukan pengujian.
Berdasarkan hasil pengujian menggunakan beban, turbin angin dengan 16 sudu menghasilkan putaran turbin paling tinggi yaitu sebesar 47 rpm pada kecepatan angin 4,7 m/s dan menghasilkan daya listrik paling tinggi yaitu sebesar 0,12 W pada kecepatan angin 4,7 m/s.
ABSTRACT
Keywords :
Blade.
Horizontal.
Performance.
Wind Wind power plant is a power plant that uses renewable energy, namely wind energy.
This study tested micro-scale wind power plants using a horizontal type wind turbine with a diameter of one meter with variations in the number of blades, namely 16 blades, 14 blades, 12 blades and 10 blades at wind speeds of 4.
7 m/s, 4.
1 m/s.
, 3.
6 m/s and 3 m/s.
The purpose of this study was to determine the effect of the number of horizontal wind turbine blades on the turbine rotation with the load and electrical power generated.
This research uses an experimental method and is divided into 3 stages, the first stage is the design of research tools and components, the second stage is making research tools and components, the third stage is testing.
Based on the results of testing using a load, a wind turbine with 16 blades produces the highest turbine rotation, which is 47 rpm at a wind speed of 4.
7 m/s and produces the highest electrical power, which is 0.
12 W at a wind speed of 4.
7 m/s.
*Corresponding author: ismailkholid25@gmail.
PENDAHULUAN
Bertambahnya jumlah penduduk dan semakin bertumbuhnya ekonomi di Indonesia menyebabkan semakin meningkatnya kebutuhan kepada energi listrik .
Energi terbarukan merupakan solusi dari terbatasnya sumber energi yang berasal dari fosil serta lebih ramah terhadap lingkungan .
, pada masa sekarang ini kebutuhan akan energi listrik masih ditopang oleh energi yang berasal dari fosil .
, energi terbarukan memiliki kelebihan diantaranya jumlahnya tidak terbatas dan juga bisa diperbaharui .
DOI: https://doi.
org/10.
35261/barometer.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
Pemanfaatan bersumber dari energi matahari, energi angin, ataupun energi air .
Indonesia merupakan negara kepulauan dengan kecepatan angin berkisar antara 3-8 m/s, kondisi ini sangat mendukung untuk dikembangkannya pembangkit listrik tenaga angin/bayu (PLTB) .
Komponen utama pembangkit listrik tenaga angin adalah turbin angin, turbin angin terdiri dari dua jenis yaitu turbin angin horizontal dan turbin angin vertikal, bagian terpenting dari turbin angin adalah sudu turbin.
Turbin angin horisontal memiliki kelebihan yaitu konstruksi menara yang tinggi sehingga mampu memanfaatkan kecepatan angin yang tinggi, karena semakin mendekati ANALISIS PENGARUH JUMLAH SUDU TURBIN ANGIN HORISONTAL TERHADAP KINERJA DALAM PEMBANGKIT LISTRIK SKALA MIKRO atmosfer maka kecepatan angin semakin tinggi .
Putaran turbin horisontal yang digerakan oleh tenaga angin kemudian diteruskan ke generator listrik dan dari generator listrik menghasilkan energi listrik .
Banyak penelitian baik dari kalangan akademisi ataupun kalangan profesional terhadap turbin angin horisontal untuk mengetahui kinerja dari turbin horisontal, diantaranya penelitian yang dilakukan oleh Rusuminto dkk.
Tentang turbin angin horisontal, panjang sudu 160 cm, lebar sudu 20 cm, dari pengujian didapatkan hasil putaran terbesar 171 rpm .
Najma dkk.
merancang dan membuat turbin angin horisontal skala laboratorium, dari penelitiannya didapatkan putaran turbin berbanding lurus terhadap tegangan listrik dan arus listrik .
, ukuran diameter turbin mempengaruhi kinerja turbin.
Taufan dkk.
Melakukan penelitian turbin angin horisontal tiga sudu, diameter turbin empat meter, pada penelitiannya dalam kecepatan angin 4,5 m/s, daya listrik yang dihasilkan senilai 652 watt .
Panjang Jari-jari turbin sangat berpengaruh terhadap kinerja turbin seperti penelitian yang dilakukan oleh Edwin dkk.
dalam pengujian turbin angin horisontal, jari-jari turbin 1,3 meter, dalam kecepatan angin 2,92 m/s didapatkan daya listrik senilai 0, 49 watt .
Model sudu juga berpengaruh terhadap performa turbin, seperti penelitian yang dilakukan oleh Fajar dan Deri menggunakan software Q-Blade, dalam penelitiannya model airfoil NACA 4415 menunjukan performa lebih baik dibanding NACA 6412 dan NACA 6415 .
Dari beberapa penelitian diatas maka penting untuk dilakukan penelitian tentang pengaruh jumlah sudu terhadap kinerja Turbin angin tipe horisontal dipilih dalam penelitian ini karena turbin angin tipe horisontal umum di gunakan dan digunakan secara komersial.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh jumlah sudu turbin angin horisontal terhadap kinerja turbin dengan melihat nilai putaran turbin tanpa beban, nilai putaran turbin dengan beban, arus listrik, tegangan listrik dan daya listrik yang dihasilkan oleh generator.
II.
METODE PENELITIAN
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental.
Adapun tahapan dalam metode ini antara lain: Tahap I adalah perancangan sudu turbin angin horisontal, perancangan alat-alat turbin angin horisontal, perancangan rangkaian arduino alat pengukur tegangan listrik, arus listrik, daya listrik dan alat pengukur kecepatan putaran turbin.
Tahap II adalah pembuatan sudu turbin angin horisontal, pembuatan alat-alat turbin angin horisontal, pembuatan rangkaian arduino alat pengukur tegangan listrik, arus listrik, daya listrik dan alat pengukur kecepatan putaran turbin.
Tahap i adalah pengujian turbin angin, pengujian dilakukan dengan cara menghembuskan angin ke arah turbin menggunakan kipas angin berdaya 40 DOI: https://doi.
org/10.
35261/barometer.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
Proses pengambilan data pengujian turbin angin diperoleh dari serial monitor arduino berupa data nilai tegangan listrik, arus listrik, daya listrik dan kecepatan putaran turbin.
Setelah didapatkan nilai tegangan listrik, arus listrik, daya listrik dan kecepatan putaran turbin maka dilakukan analisis terhadap kinerja turbin angin.
Alur Penelitian Alur penelitian seperti yang diperlihatkan pada Gambar 1 adalah tentang alur proses dan metodologi Gambar 1 Alur proses dan metodologi penelitian Proses penelitian diawali dari kajian literatur terhadap beberapa penelitian sebelumnya, kemudian melakukan desain alat penelitian, pembuatan alat penelitian, pengujian alat, pengambilan data, analisis dan selanjutnya diambil Perancangan alat penelitian Komponen alat penelitian seperti pada Gambar 2 antara lain kipas angin berdaya 40 watt, turbin angin Pulley ratio turbin, generator DC, tali kipas/belt, charger controller.
IR speed sensor, sensor INA219, arduino UNO, baterai, lampu DC, laptop, dudukan turbin.
setelah dilakukan perancangan maka langkah yang penting adalah menyiapkan bahan-bahan yang diperlukan karena dapat menunjang kelancaran dalam proses penelitian.
Barometer.
Volume 7 No.
Juli 2022, 95-106 Pulley terdiri dari dua jenis, pulley berukuran besar dipasangkan di turbin, sedangkan pulley berukuran kecil dipasangkan di generator Generator DC Generator DC berfungsi untuk menghasilkan listrik.
Putaran turbin dikonversi oleh generator DC menjadi listrik DC.
Tali kipas/belt Tali kipas/belt berfungsi untuk penghubung antara pulley turbin dan pulley generator sekaligus meneruskan putaran dari turbin ke generator.
IR speed sensor IR speed sensor berfungsi untuk mengukur kecepatan putaran turbin angin.
IR speed sensor merupakan komponen mikrokontoler yang di kontrol mengunakan Gambar 2 Perancangan alat penelitian Adapun komponen utama dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
Kipas angin Kipas angin berfungsi menghembuskan angin kearah turbin, kipas angin yang digunakan dalam penelitian ini adalah kipas angin berdaya 40 W, dengan kapasitas tersebut diharapkan mampu untuk memutarkan turbin.
Sudu turbin Komponen utama dari turbin angin adalah sudu turbin, jumlah sudu yang diteliti adalah berjumlah 16 sudu, 14 sudu, 12 sudu dan 10 sudu.
Dudukan turbin Dudukan turbin berfungsi untuk penempatan turbin angin dalam proses pengujian, dudukan turbin harus kokoh sehingga tidak goyang ketika dilakukan pengujian turbin.
Pulley ratio turbin Pulley ratio turbin berfungsi untuk mengkonversi putaran dari turbin ke generator, sehingga didapatkan putaran generator lebih tinggi daripada putaran tubin.
DOI: https://doi.
org/10.
35261/barometer.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
Sensor INA219 Sensor INA219 merupakan komponen mikrokontroler yang berfungsi untuk mengukur arus listrik, tegangan listrik dan daya listrik, sensor INA219 dikontrol menggunakan arduino.
Arduino UNO Arduino UNO berfungsi sebagai pengendali dari komponen mikrokontroler seperti sensor INA219.
IR speed sensor.
LCD.
Sensor suhu dan lain-lain.
Charger controller Charger controller beerfungsi untuk mencharge baterai, sekaligus pengontrol proses Charging sehingga tidak terjadi over charging yang berakibat merusak baterai.
Baterai Baterai berfungsi sebagai sumber listrik untuk menyalakan lampu DC.
Lampu DC Lampu DC berfungsi sebagai beban, sehingga arus listrik dapat mengalir, sehingga dapat dilakukan pengambilan data.
LCD 16x2 dengan i2C LCD 16x2 dengan i2C berfungsi menampilkan data penelitian.
LCD 16x2 dengan i2C dipilih karena tidak ANALISIS PENGARUH JUMLAH SUDU TURBIN ANGIN HORISONTAL TERHADAP KINERJA DALAM PEMBANGKIT LISTRIK SKALA MIKRO membutuhkan rangkaian kabel yang banyak dan terbukti cukup efektif dan efisien untuk menampilkan data Laptop berfungsi untuk membuat program arduino untuk mengendalikan komponen mikrokontroler, sekaligus sebagai alat untuk menampilkan tampilan serial monitor arduino dan pengolah data.
Perancangan sudu turbin angin horizontal Dimensi sudu turbin ! .
&' .
(,(* ,
(, -,
Menghitung laju aliran massa untuk luas penampang sudu 0,0375 m2, kecepatan angin 4,7 m/s, massa jenis udara 1,29 kg/m3:
A=A.
= 0,0375 .
4,7 .
1,29
= 0,23 kg/s Dalam perancangan sudu turbin angin horizontal digunakan persamaan .
S= %
= 0,76
Laptop ! .
S= %
Untuk jumlah sudu : 16 sudu, 14 sudu, 12 sudu dan 10 sudu pada kecepatan angin 4,7 m/s, 4,1 m/s, 3,6 m/s dan 3 m/s nilai solidity dan nilai laju aliran massa dapat di lihat pada Tabel I.
TABEL 1
PARAMETER PERANCANGAN SUDU TURBIN
Keterangan:
S = Solidity B = Jumlah sudu = Luas sudu A = Luas tangkapan angin A=A.
Keterangan :
A = Laju aliran massa .
A = Luas penampang sudu .
A = Massa jenis udara .
g/m.
Perancangan sudu turbin untuk panjang sudu 50 cm, lebar bagian bawah 10 cm, lebar bagian atas 5 cm seperti di tunjukan pada Gambar 3 seperti di bawah ini:
Luas sudu turbin dapat dihitung:
= A x .
x t = A x .
,1 m 0,05 .
x 0,5 m = 0,0375 m2 Luas tangkapan angin dapat dihitung:
A = A x r2 = 3,14 x 0,52 = 0,785 m2 Solidity untuk jumlah sudu 16 dapat dihitung:
DOI: https://doi.
org/10.
35261/barometer.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
Jumlah Solidity Laju aliran massa .
0,76 0,23 0,66 0,19 0,57 0,17 0,47 0,14 Menurut Rusuminto Syahyuniar untuk nilai solidity diatas 0,1 maka sudu turbin dapat berfungsi dengan baik .
Berdasarkan tabel 1 nilai solidity untuk jumlah sudu:
16 sudu, 14 sudu, 12 sudu dan 10 sudu pada kecepatan angin 4,7 m/s, 4,1 m/s, 3,6 m/s dan 3 m/s lebih dari 0,1 maka dapat disimpulkan sudu turbin berfungsi dengan baik,dan nilai laju aliran massanya cukup untuk memutarkan sudu turbin, maka perancangan sudu turbin layak untuk dilakukan pembuatan sudu tubin.
Gambar 3 Perancangan blade turbin horizontal Kec.
Bahan sudu turbin Bahan sudu turbin terbuat dari pipa PVC, karena pipa PVC memiliki keunggulan yaitu ringan, kontur kuat dan kokoh, mudah dipotong, tidak korosi, tahan lama dan sudah umum digunakan dalam pembuatan sudu turbin skala Perancangan rangkaian komponen arduino alat pengukur tegangan, arus, daya listrik dan kecepatan putaran turbin angin.
Gambar 4 merupakan gambar perancangan rangkaian komponen arduino alat pengukur tegangan, arus, daya listrik dan kecepatan putaran turbin angin.
Barometer.
Volume 7 No.
Juli 2022, 95-106 Keterangan :
I = Arus listrik, satuan ampere (A) V = Tegangan listrik, satuan volt (V) R = Hambatan, satuan ohm () P = Daya listrik , satuan watt (W) Daya listrik Daya listrik (P) adalah laju energi listrik atau kerja yang dilakukan per satuan waktu.
Dalam menghitung daya listrik digunakan persamaan sebagai berikut .
Gambar 4 perancangan rangkaian arduino sensor ina219.
IR speed sensor dan LCd 16x2 Gambar 4 menunjukan rancangan rangkaian arduino sensor INA 219.
IR speed sensor dan LCD 16 x2 yang digunakan untuk alat pengukur tegangan listrik, arus listrik, daya listrik dan kecepatan putaran turbin angin.
Perhitungan arus listrik, tegangan listrik, dan daya Arus listrik (I) yaitu muatan listrik yang dialirkan setiap satuan waktu.
Persamaan untuk menghitung arus listrik adalah sebagai berikut .
I=/
I=0
I = -0
I= 2
Keterangan :
I = Arus listrik .
V = Tegangan listrik .
R = Tahanan .
P = Power /daya .
Q = Muatan listrik (Coulom.
T = waktu .
P=VxI .
P = I2 x R Keterangan :
P = Daya atau power .
I = Arus .
R = Hambatan .
V = Tegangan/beda potensial (Volt Gaya Lift dan gaya Drag Gaya Lift Gaya lift adalah gaya keatas yang terjadi pada airfoil karena perbedaan tekanan pada permukaan airfoil, tekanan dibawah airfoil lebih besar dibandingkan tekanan diatas airfoil sehingga air foil terangkat ke atas.
Adapun hal yang mempengaruhi gaya lift adalah tekanan udara dan kecepatan udara .
Persamaan untuk menghitung koefisien gaya lift adalah sebagai berikut .
CL = "
6! .
Keterangan :
L = Gaya Lift (N) CL = Koefisien gaya Lift A = Massa jenis fluida .
g/m.
A = Luasan acuan .
v = Kecepatan fluida relatif terhadap objek .
Tegangan listrik Tegangan listrik (V) adalah beda potensial dalam rangkaian listrik, beda potensial menyebabkan listrik Persamaan untuk menghitung tegangan listrik adalah sebagai berikut .
V=IxR .
V= 3 DOI: https://doi.
org/10.
35261/barometer.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
Gambar 5 gaya lift pada airfoil .
ANALISIS PENGARUH JUMLAH SUDU TURBIN ANGIN HORISONTAL TERHADAP KINERJA DALAM PEMBANGKIT LISTRIK SKALA MIKRO Gambar 5 menunjukan gaya lift yang terjadi pada sebuah airfoil.
Gaya Drag Gaya Drag adalah gaya negatif yang menghambat laju benda saat melewati aliran fluida .
Gambar 7 adalah hasil pembuatan sudu turbin ukuran panjang 50 cm, bagian bawah 10 cm, lebar bagian atas 5 Pembuatan turbin 10 sudu Persamaan untuk menghitung koefisien gaya Drag adalah sebagai berikut .
CD = "
6! .
Keterangan:
D = Gaya Lift (N) CD = Koefisien gaya Drag A = Massa jenis fluida .
g/m.
A = Luasan acuan .
v = Kecepatan fluida relatif terhadap objek .
Gambar 8 Pembuatan turbin 10 sudu Gambar 6 Resultan gaya pada airfoil .
Seperti yang ditunjukan pada Gambar 6 resultan gaya arah sejajar terhadap kecepatan hulu disebut gaya drag (D), dan resultan gaya yang tegak lurus terhadap arah kecepatan hulu disebut sebagai gaya lift (L) .
Pembuatan Pembuatan sudu turbin Gambar 8 adalah hasil pembuatan turbin angin 10 sudu dengan diameter satu meter.
Pembuatan turbin 12 sudu komponen-komponen Pada penelitian ini sudu yang digunakan adalah berbahan pipa PVC dengan ukuran 3 inch seperti yang ditunjukan pada Gambar 7.
Gambar 7 Oembuatan sudu turbin DOI: https://doi.
org/10.
35261/barometer.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
Gambar 9 Hasil pembuatan turbin 12 sudu Barometer.
Volume 7 No.
Juli 2022, 95-106 Gambar 9 adalah hasil pembuatan turbin angin 12 sudu dengan diameter satu meter.
Gambar 11 adalah hasil pembuatan turbin angin 16 sudu dengan diameter satu meter.
Pembuatan turbin 14 sudu Gambar 10 Hasil pembuatan turbin 14 sudu Gambar 10 adalah hasil pembuatan turbin angin 14 sudu dengan diameter satu meter.
Pembuatan turbin 16 sudu Pembuatan pulley ratio turbin Gambar 12 Pulley ratio turbin Gambar 12 menunjukan pulley besar berdiameter 220 mm yang terhubung dengan pulley ukuran kecil yang berdiameter 25 mm, pulley besar dan pulley kecil dihubungkan menggunakan belt, adapun fungsi pulley ratio adalah mengkonversi putaran turbin sehingga didapatkan putaran yang lebih tinggi pada generator dengan perbandingan putaran 1:9.
Pembuatan rangkaian arduino Gambar 13 Hasil pembuatan rangkaian alat rangkaian arduino sensor ina219.
IR speed sensor dan LCd 16x2 Gambar 11 pembuatan turbin 16 sudu DOI: https://doi.
org/10.
35261/barometer.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
Hasil pembuatan rangkaian arduino seperti yang ditunjukan pada Gambar 13 merupakan rangkaian alat yang ANALISIS PENGARUH JUMLAH SUDU TURBIN ANGIN HORISONTAL TERHADAP KINERJA DALAM PEMBANGKIT LISTRIK SKALA MIKRO terdiri atas alat pengukur tegangan listrik, arus listrik dan daya listrik menggunakan sensor INA219, dan alat pengukur kecepatan putaran generator menggunakan IR speed sensor, dan rangkaian LCD 16 x 2 yang digunakan untuk memonitor data hasil pengujian turbin angin.
Hasil pembuatan komponen penelitian Proses pengujian turbin angin seperti yang ditunjukan pada Gambar 15 terdiri atas kipas angin berdaya 40 watt yang berfungsi untuk menghembuskan angin, hembusan angin yang dihasilkan digunakan untuk menggerakan atau memutarkan turbin angin.
Turbin kemudian dihubungkan dengan generator DC dengan daya 40 watt.
Listrik yang dihasilkan generator dan kecepatan putaran turbin dimonitor menggunakan laptop yang terhubung dengan rangkaian arduino yang telah dibuat.
Serial monitor arduino Gambar 16 Tampilan serial monitor nilai tegangan, arus, daya dan kecepatan putaran turbin Gambar 14 Hasil pembuatan komponen penelitian Gambar 14 adalah gambar pembuatan peralatan penelitian secara keseluruhan seperti perancangan alat penelitian yang ditunjukan pada Gambar 2, setelah berhasil dilakukan pembuatan alat penelitian maka langkah selanjutnya adalah dilakukan pengujian terhadap peralatan yang sudah dibuat.
Gambar proses pengujian turbin angin Gambar 15 Proses pengujan turbin DOI: https://doi.
org/10.
35261/barometer.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
Gambar 16 menunjukan tampilan dari serial monitor arduino yang terdiri dari data tegangan, arus, daya listrik dan kecpatan putaran turbin.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Data pengujian turbin Data pengujian turbin angin horisontal adalah data digital yang ditampilkan di serial monitor arduino, kemudian data dari serial monitor arduino dipindahkan dan diolah menggunakan excel.
Data setiap penelitian antara lain data kecepatan putaran turbin, tegangan, arus, dan daya listrik diambil 100 data, setiap 100 detik dari serial monitor arduino kemudian diambil nilai rata-ratanya menggunakan excel, data kemudian ditampilkan dalam bentuk grafik.
Barometer.
Volume 7 No.
Juli 2022, 95-106 Gambar 17 menunjukan grafik hasil putaran turbin dengan beban atau terhubung ke generator.
Kec.
dengan Putaran .
Putaran .
disebabkan gaya lift dari sudu turbin mempengaruhi torsi dari turbin angin tersebut sehingga turbin angin dengan 16 sudu lebih kuat dalam memutarkan generator, hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Mutiar dan R.
Ahmad Yani .
Mutiar dan R.
Ahmad Yani melakukan pengujian variasi jumlah sudu turbin angin horizontal yaitu 12 sudu dan 6 sudu, dari hasil pengujian kecepatan putaran turbin dengan beban menunjukan kecepatan putaran turbin angin dengan 12 sudu menghasilkan putaran tertinggi yaitu 460 rpm pada kecepatan angin 7,0 m/s, sedangkan untuk turbin angin dengan 6 sudu menghasilkan putaran tertinggi yaitu 430 rpm pada kecepatan angin 7,0 m/s .
Gambar 18 menunjukan grafik tegangan listrik ratarata yang dihasilkan oleh generator.
Kec.
Angin .
dengan Tegangan (V) 10 Sudu Kecepatan angin .
12 Sudu 14 Sudu 16 Sudu Gambar 17 Grafik putaran turbin dengan beban Gambar 17 adalah gambar grafik putaran turbin dengan beban atau terhubung ke generator listrik, dari grafik tersebut menunjukan bahwa semakin tinggi kecepatan angin maka semakin tinggi pula putaran turbin yang dihasilkan, dari grafik tersebut menunjukan nilai putaran rata-rata tertinggi turbin angin dengan 16 sudu terjadi pada kecepatan angin 4,7 m/s yaitu sebesar 47 rpm, nilai putaran rata-rata terendah terjadi pada kecepatan angin 3 m/s yaitu sebesar 28 rpm.
Nilai putaran rata-rata tertinggi turbin angin dengan 14 sudu terjadi pada kecepatan angin 4,7 m/s yaitu sebesar 45 rpm, nilai putaran rata-rata terendah terjadi pada kecepatan angin 3 m/s yaitu sebesar 21 rpm.
Nilai putaran rata-rata tertinggi turbin angin dengan 12 sudu terjadi pada kecepatan angin 4,7 m/s yaitu sebesar 44 rpm, nilai putaran rata-rata terendah terjadi pada kecepatan angin 3 m/s yaitu sebesar 18 rpm.
Nilai putaran rata-rata tertinggi turbin angin dengan 10 sudu terjadi pada kecepatan angin 4,7 m/s yaitu sebesar 38 rpm, nilai putaran rata-rata terendah terjadi pada kecepatan angin 3 m/s yaitu sebesar 16 rpm.
Dari grafik tersebut pula menunjukan bahwa turbin angin dengan 16 sudu menghasilkan putaran turbin paling tinggi pada kecepatan angin 4,7 m/s, 4,1 m/s, 3,6 m/s dan 3,0 m/s apabila dibandingkan dengan putaran turbin dengan 14 sudu, 12 sudu dan 10 sudu.
Turbin dengan 10 sudu menghasilkan putaran turbin paling rendah pada kecepatan angin 4,7 m/s, 4,1 m/s, 3,6 m/s dan 3,0 m/s.
Putaran turbin dengan beban yang dihasilkan oleh turbin dengan 16 sudu menghasilkan putaran turbin paling tinggi hal ini kemungkinan DOI: https://doi.
org/10.
35261/barometer.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
Tegangan 10 Sudu Kecepatan Angin .
12 Sudu 14 Sudu 16 Sudu Gambar 18 Grafik tegangan listrik Gambar 18 adalah gambar grafik tegangan listrik dari grafik tersebut menunjukan bahwa semakin bertambahnya kecepatan angin maka bertambah pula tegangan listrik yang dihasilkan.
dari grafik tersebut menunjukan nilai tegangan listrik rata-rata tertinggi turbin angin dengan 16 sudu terjadi pada kecepatan angin 4,7 m/s yaitu sebesar 8,52 V, nilai tegangan listrik rata-rata terendah terjadi pada kecepatan angin 3 m/s yaitu sebesar 8,31 V.
Nilai tegangan listrik rata-rata tertinggi turbin angin dengan 14 sudu terjadi pada kecepatan angin 4,7 m/s yaitu sebesar 8,40 V, nilai tegangan listrik rata-rata terendah terjadi pada kecepatan angin 3 m/s yaitu sebesar 8,20 V.
Nilai tegangan listrik rata-rata tertinggi turbin angin dengan 12 sudu terjadi pada kecepatan angin 4,7 m/s yaitu sebesar 8,65 V, nilai tegangan listrik rata-rata terendah terjadi pada ANALISIS PENGARUH JUMLAH SUDU TURBIN ANGIN HORISONTAL TERHADAP KINERJA DALAM PEMBANGKIT LISTRIK SKALA MIKRO kecepatan angin 3 m/s yaitu sebesar 8,14 V.
Nilai tegangan listrik rata-rata tertinggi turbin angin dengan 10 sudu terjadi pada kecepatan angin 4,7 m/s yaitu sebesar 8,65 V, nilai tegangan listrik rata-rata terendah terjadi pada kecepatan angin 3 m/s yaitu sebesar 8,13 V.
Mutiar dan R.
Ahmad Yani .
melakukan pengujian variasi jumlah sudu turbin angin horizontal yaitu 12 sudu dan 6 sudu, dari hasil pengujian menunjukan nilai tegangan listrik tertinggi dihasilkan oleh turbin angin dengan 12 sudu adalah sebesar 66,40 V pada kecepatan angin 7,0 m/s, nilai tegangan listrik terendah sebesar 8,00 mA pada kecepatan angin 2,0 m/s, sedangkan nilai tegangan listrik tertinggi yang dihasilkan oleh turbin angin dengan 6 sudu adalah sebesar 56,70 V pada kecepatan angin 7,0 m/s, nilai tegangan listrik terendah sebesar 1,11 V pada kecepatan angin 2,0 m/s .
Gambar 19 menunjukan grafik arus listrik rata-rata yang dihasilkan oleh generator.
Kec.
Angin .
dengan Arus .
A) Arus .
A) terjadi pada kecepatan angin 3 m/s yaitu sebesar 5,08 mA.
Nilai arus listrik rata-rata tertinggi turbin angin dengan 10 sudu terjadi pada kecepatan angin 4,7 m/s yaitu sebesar 11,18, nilai arus listrik rata-rata terendah terjadi pada kecepatan angin 3 m/s yaitu sebesar 4,60 mA.
Arus listrik yang dihasilkan oleh turbin angin dengan 16 sudu menunjukan arus listrik rata-rata paling tinggi pada kecepatan angin 4,7 m/s, 4,1 m/s 3,6 m/s dan 3,0 m/s diikuti oleh turbin angin dengan 14 sudu, 12 sudu dan 10 sudu, turbin angin dengan 10 sudu menghasilkan arus listrik rata-rata yang paling rendah.
Dengan demikian maka semakin bertambahnya jumlah sudu turbin, arus listrik rataratanya semakin tinggi, semakin berkurangnya jumlah sudu turbin, arus listrik rata-ratanya semakin rendah, hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Mutiar dan Ahmad Yani .
Mutiar dan R.
Ahmad Yani melakukan pengujian variasi jumlah sudu turbin angin horizontal yaitu 12 sudu dan 6 sudu, dari hasil pengujian menunjukan nilai arus listrik tertinggi dihasilkan oleh turbin angin dengan 12 sudu adalah sebesar 108,00 mA pada kecepatan angin 7,0 m/s, nilai arus listrik terendah sebesar 46,00 mA pada kecepatan angin 2,0 m/s, sedangkan nilai arus listrik tertinggi yang dihasilkan oleh turbin angin dengan 6 sudu adalah sebesar 103,70 mA pada kecepatan angin 7,0 m/s, nilai arus listrik terendah sebesar 16,00 mA pada kecepatan angin 2,0 m/s .
Gambar 20 menunjukan grafik daya listrik rata-rata yang dihasilkan oleh generator.
0,14
Kec.
Angin .
dengan Daya .
0,12 10 Sudu Kecepatan Angin .
12 Sudu 14 Sudu 16 Sudu Gambar 19 Grafik arus listrik rata-rata Gambar 19 adalah gambar grafik arus listrik, dari grafik tersebut menunjukan bahwa semakin bertambahnya kecepatan angin maka bertambah pula arus listrik yang dari grafik tersebut menunjukan nilai arus listrik rata-rata tertinggi turbin angin dengan 16 sudu terjadi pada kecepatan angin 4,7 m/s yaitu sebesar 13,93 mA, nilai arus listrik rata-rata terendah terjadi pada kecepatan angin 3 m/s yaitu sebesar 9,74 mA.
Nilai arus listrik rata-rata tertinggi turbin angin dengan 14 sudu terjadi pada kecepatan angin 4,7 m/s yaitu sebesar 12,29 mA, nilai arus listrik rata-rata terendah terjadi pada kecepatan angin 3 m/s yaitu sebesar 7,52 mA.
Nilai arus listrik rata-rata tertinggi turbin angin dengan 12 sudu terjadi pada kecepatan angin 4,7 m/s yaitu sebesar 11,91 mA, nilai arus listrik rata-rata terendah DOI: https://doi.
org/10.
35261/barometer.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
Daya (Wat.
0,08 0,06 0,04 0,02 10 Sudu Kecepatan Angin .
12 Sudu 14 Sudu Gambar 20 Grafik daya listrik rata-rata 16 Sudu Barometer.
Volume 7 No.
Juli 2022, 95-106 Gambar 20 adalah gambar grafik daya listrik, dari grafik tersebut menunjukan bahwa semakin bertambahnya kecepatan angin maka akan bertambah pula daya listrik rata-rata yang dihasilkan, dari grafik tersebut menunjukan nilai daya listrik rata-rata tertinggi turbin angin dengan 16 sudu terjadi pada kecepatan angin 4,7 m/s yaitu sebesar 0,12 W, nilai daya listrik rata-rata terendah terjadi pada kecepatan angin 3 m/s yaitu sebesar 0,08 W.
Nilai daya listrik rata-rata tertinggi turbin angin dengan 14 sudu terjadi pada kecepatan angin 4,7 m/s yaitu sebesar 0,10 W, nilai daya listrik rata-rata terendah terjadi pada kecepatan angin 3 m/s yaitu sebesar 0,06 W.
Nilai daya listrik ratarata tertinggi turbin angin dengan 12 sudu terjadi pada kecepatan angin 4,7 m/s yaitu sebesar 0,10 W, nilai daya listrik rata-rata terendah terjadi pada kecepatan angin 3 m/s yaitu sebesar 0,04 W.
Nilai daya listrik rata-rata tertinggi turbin angin dengan 10 sudu terjadi pada kecepatan angin 4,7 m/s yaitu sebesar 0,10 W, nilai daya listrik rata-rata terendah terjadi pada kecepatan angin 3 m/s yaitu sebesar 0,04 W.
Daya listrik rata-rata yang dihasilkan oleh turbin dengan 16 sudu menghasilkan daya listrik rata-rata paling besar di kecepatan angin 4,7 m/s, 4,1 m/s, 3,6 m/s dan 3,0 m/s diikuti oleh turbin dengan 14 sudu, 12 sudu dan 10 Daya listrik rata-rata yang dihasilkan oleh turbin dengan 10 sudu menghasilkan daya listrik rata-rata paling Daya listrik rata-rata yang dihasilkan oleh turbin dengan 16 sudu menghasilkan daya listrik rata-rata paling besar hal ini kemungkinan disebabkan gaya lift dari sudu turbin mempengaruhi torsi dari turbin angin tersebut sehingga turbin angin dengan 16 sudu lebih kuat dalam memutarkan generator sehingga menghasilkan daya listrik rata-rata paling besar.
Dengan demikian maka semakin bertambahnya jumlah sudu turbin angin, daya listrik rataratanya semakin besar dan semakin berkurangnya jumlah sudu turbin, daya listrik rata-ratanya semakin kecil, hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Ahmad yani .
yaitu penelitian variasi jumlah sudu turbin angin horisontal dengan kecepatan angin di Bontang, jumlah sudu yang diteliti yaitu 4 sudu, 3 sudu dan 2 sudu, dari hasil penelitiannya menunjukan daya listrik tertinggi yang diperoleh dari turbin angin dengan empat sudu sebesar 0,18 W, nilai daya listrik terendah sebesar 0,04 W, nilai daya listrik tertinggi yang diperoleh dari turbin angin dengan tiga sudu sebesar 0,07 W, nilai daya listrik terendah sebesar 0,02 W, nilai daya listrik tertinggi yang diperoleh dari turbin angin dengan dua sudu yaitu sebesar 0,05 W, nilai daya listrik terendah yang diperoleh yaitu sebesar 0,01 W, berdasarkan dari hasil penelitian tersebut, nilai daya listrik tertinggi diperoleh oleh turbin angin dengan empat sudu diikuti oleh turbin dengan tiga sudu dan kemudian turbin dengan dua sudu .
Mutiar dan R.
Ahmad Yani melakukan pengujian variasi jumlah sudu turbin angin horizontal yaitu 12 sudu dan 6 sudu, dari hasil pengujian menunjukan nilai daya listrik tertinggi dihasilkan oleh turbin angin dengan 12 sudu adalah sebesar 1,50 W pada kecepatan angin 7,0 m/s, nilai daya listrik terendah sebesar 0,02 W pada kecepatan angin 2,0 m/s, sedangkan nilai daya DOI: https://doi.
org/10.
35261/barometer.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.
listrik tertinggi yang dihasilkan oleh turbin angin dengan 6 sudu adalah sebesar 1,10 W pada kecepatan angin 7,0 m/s, nilai daya listrik terendah sebesar 0,0003 W pada kecepatan angin 2,0 m/s .
IV.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengujian, jumlah sudu turbin angin horisontal sangat mempengaruhi kinerjanya, dalam pengujian menggunakan beban turbin angin dengan 16 sudu menghasilkan putaran turbin paling tinggi yaitu sebesar 47 rpm pada kecepatan angin 4,7 m/s dan menghasilkan daya listrik paling tinggi yaitu sebesar 0,12 W pada kecepatan angin 4,7 m/s, hal ini disebabkan karena turbin angin dengan 16 sudu mempunyai jumlah sudu paling banyak sehingga gaya lift yang bekerja pada sudu turbin lebih besar di bandingkan dengan turbin dengan 14 sudu, 12 sudu dan 10 sudu, sehingga meningkatkan gaya momen untuk memutarkan turbin dan memutarkan generator listrik.
DAFTAR RUJUKAN
Sarjono and M.
Wahyudi.
AuUnjuk Kerja Model Turbin Angin Poros Horisontal dengan Variasi Bentuk Blade,Ay SIMETRIS, vol.
13, pp.
1Ae4, 2019.
Li.
Wu.
Dai, and C.
Wang.
AuMulti-criteria optimization of a biomass gasificationbased combined cooling, heating, and power system integrated with an organic Rankine cycle in different climate zones in China,Ay Energy Convers.
Manag.
243, 2021, doi: 10.
1016/j.
Wiratama.
Mara, and L.
Prina.
AuPengaruh Jumlah Blade dan Variasi Panjang Chord Terhadap Performansi Turbin Angin Sumbu Horisontal (TASH),Ay Din.
Tek.
Mesin, vol.
4 No.
2 Ju, 1Ae7, 2014.
Rahmat Nanang and E.
Sarwono.
AuStudi Eksperimental Berbagai Macam Jenis Sudu Turbin Angin horisontal Skala Laboratorium,Ay J.
UMP, pp.
1Ae11, 2020.
Algieri and J.
AuEnergetic Investigation of Organic Rankine Cycles (ORC.
for the Exploitation of Low-Temperature Geothermal Sources - A possible application in Slovakia,Ay Procedia Comput.
Sci.
, vol.
109, pp.
833Ae840, 2017, doi:
1016/j.
Ismail.
Suyitno, and R.
Anshari.
AuStudi Eksperimental Model Turbin Angin Sumbu Horisontal 3 Sudu,Ay J.
Tek.
FTUP, vol.
31, pp.
1Ae6, .
Nishizawa.
AuAn Experimental Study on Performance of Curved-Plate Blade Rotor,Ay Renew.
Energy, vol.
49, pp.
6Ae9, 2013.
and Tiwari.
AuComparison of Various Wind Turbine Generators,Ay Multidiscip.
Res.
Eng.
Technol.
, vol.
1, pp.
129Ae135, 2014.
ANALISIS PENGARUH JUMLAH SUDU TURBIN ANGIN HORISONTAL TERHADAP KINERJA DALAM
PEMBANGKIT LISTRIK SKALA MIKRO
Syahyuniar.
Ningsih, and Herianto.
AuRancang Bangun Blade turbin Angin Tipe Horisontal,Ay J.
Elem.
, vol.
5, pp.
1Ae7, 2018.
Najah.
Muliawan, and F.
Anita.
AuPerancangan Prototipe Turbin Angin Sumbu Horisontal Skala Laboratorium dengan Inverter,Ay J.
Tek.
JAGO, vol.
1, 2021.
Adlie.
Rizal, and Arjuanda.
AuSudu.
Perancangan Turbin Angin Sumbu Horisontal 3 Sudu dengan Daya Output 1 KW,Ay J.
Ilm.
JURUTERA, vol.
2, pp.
1Ae7, 2015.
Reinaldy Sibuea.
Martin, and D.
Agustina.
AuUji Kinerja Turbin Angin Sumbu Horisontal dengan Tipe Bilah Inverse Taper dengan Jari-jari 1,3 Meter Pada Kecepatan Angin Di Pekanbaru,Ay JOM FTEKNIK, 7, pp.
1Ae5, 2020.
Hidayatullah and D.
Santoso.
AuAnalisis 4 Airfoil Bilah Taperless Terhadap Performa Turbin Angin Sumbu Horisontal Menggunakan Software Q-Blade,Ay Barometer, vol.
7, no.
1, pp.
422Ae429, 2021.
Noor and N.
Saputera.
AuEfisiensi Pemakaian Daya Listrik Menggunakan Kapasitor Bank,Ay J.
Poros Tek.
6, 2014.
Asmoro.
AuAnalisa Pengaruh Variasi Sudut dan Luas Penampang Winglet terhadap Sayap NACA Airfoil 2412 Pada Pengujian Low Subsonic Wind Tunnel,Ay SENASTINDO AAU, vol.
1 no.
1, 2019.
Mutiar and R.
Yani.
AuAnalisa Efisiensi Turbin Angin Berdasarkan Variasi Jumlah Sudu di Laboratorium Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya,Ay J.
Tek.
Elektro, vol.
10 no.
1, 2020.
Yani.
AuStudi Eksperimental Pengaruh Jumlah Sudu Turbin Angin Tipe Propeller Terhadap Daya Output Pada Pembangkit Listrik Tenaga Angin (Sebagai Alternatif Pembangkit Listrik Daerah Pesisir Panta.
,Ay JAGO, vol.
1 no.
2, 2021.
DOI: https://doi.
org/10.
35261/barometer.
ISSN: 1979-889X .
ISSN: 2549-9041 .
http://w.