PENGARUH VARIASI SUDUT SERANG SUDU PADA
PRESTASI TURBIN ANGIN
Sullstyo Atmadi*', Ahmad Jamaludln Fltroh">, Firman Hartono")
•ipeneliti Pusat Teknologi Dirgantara Terapan, LAPAN
"iPenelitlTeknik Penerbangan ITB

ABSTRACT
Research on variations of angle of attack turbine blade h a s been conducted to
investigate their correlation with windturbine performances, and for these purposes,
AEROFOIL LS (1)-0417 MOD h a s been selected with 4 angle variations.The first
variation is selected with constant slipstream, t h e second with Clmax of 0.3, while the
third a n d fouth variations with Cl max of 0.5 a n d 0.7 respectively. Based on blade
element a n d m o m e n t u m theory for obtaining efficiency, t h e following results for all t h e
four variations are 18,15 %, 16,46%, 16,15 % a n d 16,26 %. Hence, it can be concluded
that, a highest efficincey is obtained with a c o n s t a n t slipstream as in case 1. In
practice, to achieve such configuration, a more accurate blade fabrication process is
required to obtain t h e highest efficiency.

Telah dilakukan penelitian pengaruh variasi s u d u t s e r a n g s u d u p a d a turbin
angin. Dipilih aerofoil AEROFOIL LS (1J-0417 MOD dengan e m p a t variasi s u d u t serang,
s u d u p e r t a m a dengan variasi s u d u t serang dengan slip stream konstan, s u d u kedua
dengan clmaka p a d a 0,3 d a n s u d u ketiga d a n k e e m p a t d e n g a n clmaks m a s i n g m a s i n g
b e r t u r u t - t u r u t 0,5 d a n 0,7. Dengan menggunakan metoda Blade Element d a n
Momentum Theory, diperoleh efisiensi berturut t u r u t u n t u k s u d u 1,2,3 d a n 4 adalah
18,15 %, 16,46%, 16,15 % dan 16,26 %. Dengan demikian diperoleh kesimpulan
bahwa dengan m e m b u a t slip stream konstan seperti p a d a s u d u 1, m a k a diperoleh
efisiensi yang paling tinggi, n a m u n demikian dalam p e l a k s a n a a n p e m b u a t a n sudu
diperlukan ketelitian yang lebih tinggi u n t u k memperoleh hasil yang diinginkan.
Kata k u n c i : Sudu, Sudut serang

1

PENDAHULUAN

Sudu merupakan komponen turbin
angin yang paling penting, k a r e n a
fungsinya sebagai p e n g u b a h energi
angin menjadi energi mekanik yang
memutar generator u n t u k dijadikan
listrik, a t a u keperluan lainnya seperti
pemompaan air.
Dengan demikian m a k a konflgurasi/prestasi s u d u yang optimal merup a k a n kriteria y a n g h a r u s dipenuhi
dalam merancang turbin angin, tentunya
dengan mengoptimalkan j u g a proses
pembuatan yang m e m u n g k i n k a n u n t u k
b e n t u k s u d u yang diperoleh dari r a n cangan.
62

Dalam rancangan ini dibandingkan s u d u dengan slip stream konstan
dengan s u d u yang tidak konstan, terh a d a p beberapa variasi clmoksS u d u dengan slip stream konstan
dalam proses pembuatannya memerlukan
ketelitian yang tinggi, m a k a diperlukan
penelitian seberapa b e s a r pengaruhnya
terhadap prestasi turbin angin tersebut,
yang a k a n mempengaruhi pengambilan
k e p u t u s a n b e n t u k s u d u yang bagaimana
y a n g a k a n dibuat.
2

TEORI

Teori yang digunakan u n t u k merancang s u d u d a n kemudian memban-

dingkannya adalah Blade Element Theory
dan Momentum Theory, yaitu dengan
menerapkan h u k u m kekekalan m a s s a
dan momentum.
2.1

Blade Element

2.2

Momentum

Theory

Persamaan
untuk
Momentum
Theory didasarkan p a d a volume atur
seperti terlihat p a d a Gambar 2-2 :

Theory

Persamaan-persamaan pada Blade
Element Theory, didasarkan pada a r a h
dan gaya yang terjadi p a d a s u d u seperti
terlihat p a d a Gambar 2 - 1 .

Efisiensi s e b u a h turbin angin
dapat diformulasikan sebagai perbandingan a n t a r a power yang dapat diserap
oleh turbin angin terhadap power yang
dibawa oleh angin, a t a u secara matematik dapat dituliskan sebagai berikut:

63

Aerofoil yang dipilih : AEROFOIL
LS (1J-0417 MOD dengan 4 variasi
distribusi s u d u t serang sebagai berikut:
• S u d u dengan slip stream konstan.
• S u d u dengan cl/cd diusahakan konstan
p a d a 0,3.
• Sudu dengan cl/cd diusahakan konstan
p a d a 0,5.
• Sudu dengan cl/cd diusahakan konstan
p a d a 0,7.
Panjang s u d u 5 m.
S u d u di uji pada kecepatan angin 5 m/det.

Gambar 3 - 1 : Aerofoil LS (1)-0417
Tabel 3- 1: DISTRIBUSI CHORD SUDU (M)
Posisi
(m)

Tipe I

Tipe
II

Tipe
III

Tipe
IV

0.350
0.815
1.280
1.745
2.210
2.675
3.140
3.605
4.070
4.535
5.000

0.300
0.285
0.270
0.255
0.240
0.225
0.210
0.195
0.180
0.165
0.150

0.300
0.285
0.270
0.255
0.240
0.225
0.210
0.195
0.180
0.165
0.150

0.300
0.285
0.270
0.255
0.240
0.225
0.210
0.195
0.180
0.165
0.150

0.300
0.285
0.270
0.255
0.240
0.225
0.210
0.195
0.180
0.165
0.150

64

Tabel 3-2: DISTRIBUSI SUDUT SERANG
(DERAJAT)
Posisi
(m)

Tipe I

Tipe
II

Tipe
III

Tipe

0.350

5.94

-1.32

0.56

2.55

0.815

1.63

-1.35

0.56

2.51

1.280

-0.11

-1.31

0.55

1.20

1.745

-0.96

-1.29

0.04

0.04

2.210

-1.44

-1.31

-0.61

-0.61

2.675

-1.73

-1.35

-1.01

-1.01

3.140

-1.93

-1.34

-1.27

-1.28

3.605

-2.05

-1.48

-1.44

-1.44

4.070

-2.13

-1.57

-1.54

-1.54

4.535

-2.16

-1.63

-1.59

-1.60

5.000

-2.17

-1.63

-1.60

-1.60

Distribusi Sudut Serang

rv

4

ANALISA DAN HASIL

Dari analisa
sebagai berikut :
Kecepatan angin, V
Diameter h u b , Dhub
Kondisi operasional
J u m l a h sudu, B
Sudu

dengan

kondisi

= 5 m/s
= 0.7 m
= sea level
=3
= AEROFOIL LS (1)0417 MOD

Diperoleh hasil penelitian sebagai
berikut :
Tabel 4-l:DISTRIBUSI SLIPSTREAM

Gambar 3-5: Posisi penampang aerofoil
pada
pangkal
(aerofoil
besar) dan aerofoil pada
ujung (aerofoil kecil).

Posisi
(m)

Tipe
I

Tipe
II

Tipe
III

Tipe
IV

0.350

0.300

0.058

0.103

0.156

0.815

0.300

0.104

0.194

0.322

1.280

0.300

0.160

0.330

0.490

1.745

0.300

0.220

0.490

0.480

2.210

0.300

0.280

0.480

0.480

2.675

0.300

0.340

0.490

0.480

3.140

0.300

0.440

0.480

0.470

3.605

0.300

0.460

0.470

0.480

4.070

0.300

0.480

0.480

0.480

4.535

0.300

0.460

0.480

0.460

5.000

0.300

0.470

0.470

0.470

65

Gambar 4-l:Grafik Distribusi slip stream
Tabel 4-2: DISTRIBUSI CI
Posisi
(m)

Tipe
I

Tipe
II

Tipe
III

Tipe
IV

0.350
0.815
1.280
1.745
2.210
2.675
3.140
3.605
4.070
4.535
5.000

1.02
0.61
0.43
0.34
0.29
0.26
0.23
0.22
0.21
0.21
0.21

0.30
0.30
0.30
0.30
0.30
0.30
0.30
0.28
0.27
0.27
0.27

0.50
0.50
0.50
0.45
0.38
0.34
0.31
0.29
0.28
0.27
0.27

0.70
0.70
0.57
0.45
0.38
0.34
0.31
0.29
0.28
0.27
0.27

Distribusi CI

Gambar 4-2:Grafik distribusi CI
Tabel 4-3: DISTRIBUSI Cd

66

Gambar 4-4: Grafik distribusi Cl/Cd
Tabel 4-5: Distribusi

beban

tangensial

• Aerofoil yang dipilih sebagai penampang
s u d u adalah AEROFOIL LS (1)-0417
dengan modifikasi.
• Dari keempat konfigurasi s u d u , ternyata s u d u dengan slip stream konstan
mempunyai prestasi yang paling baik,
yaitu efisiensi 18,15 %, ini sesuai
dengan kondisi Betz.
• Untuk p e m b u a t a n s u d u dengan slip
stream konstan diperlukan ketelitian
yangtinggi.
DAFTAR RUJUKAN

Tipe
Bilah
I
11
III
IV

5

Diameter
(m)
10
10
10
10

RPM
160.1
154.4
153.3
153.7

Torsi
(Nm)
65.05
61.18
60.46
60.72

Daya
(Watt)
1091
989
971
978

Efisiens
i (%)
18.15%
16.46%
16.15%
16.26%

V««

(Ws)
2.93
2.97
3.24
3.33

KESIMPULAN

Dari analisis d a n penelitian tersebut di a t a s , dapat dibuat beberapa
kesimpulan sebagai berikut.

Abbot, Ira H; Von Doenhoff, Albert E,
1959. Theory of wing section, Dover
Publications, inc, New York.
Anderson, J o h n D., J r , 1985. Fundamentals
of
Aerodynamics,
Mc
Grawhill company, Singapore.
Kuethe, Arnold M; Chow, Chuen yen,
Foundations of Aerodynamics: Bases
of Aerodynamic Design, J o h n Wiley
& Sons,Inc, New York.

67