PEMBUATAN TURBIN ANGIN SAVONIUS

 PEMBUATAN TURBIN ANGIN SAVONIUS
DENGAN SUDUT PUTAR SUDU 450
CONSTRUCTION OF TWISTED SAVONIUS WIND TURBINE
WITH 450 TWIST
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan Pendidikan
Diploma III di Jurusan Teknik Konversi Energi
Oleh:
Fikri Noor Fauzan
091711046
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2012
DATA DIRI PENULIS
Nama Lengkap
: Fikri Noor Fauzan
NIM
: 091711046
Tempat, Tanggal Lahir
: Garut, 9 Februari 1991
Alamat
: Perum Graha Mutiara Indah Jl. Zamrud Blok E.5. Kecamatan
Tarogong Kaler, Kabupaten Garut, 44151
Jenis Kelamin
: Laki- Laki
Agama
: Islam
Tinggi/ Berat Badan
: 174 cm/ 64 kg
Telepon
: 085221688801
Email
: [email protected]
Latar Belakang Pendidikan
:
Jenis Pendidikan
Nama Sekolah
Jurusan
Perguruan Tinggi
Politeknik Negeri Bandung
Teknik Konversi Energi 2009 – 2012
SMA
SMAN 1 Malang
IPA
2006 – 2009
-
2003 – 2006
-
1997 – 2003
SLTP
SD
Pesantren Persatuan Islam 76
Garut
SDN Gentra Masekdas Garut
Tahun
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji syukur penulis sampaikan ke hadirat Allah swt, shalawat serta salam selalu
disampaikan kepada Nabi Muhammad SAW, ucapan terimakasih juga disampaikan kepada
orang- orang yang telah banyak membantu diataranya:
1. Kedua orang tua yang senantiasa memberikan dukungan moril dan materil.
2. Bapak Ali Mashar selaku pembimbing utama yang dengan sabar memberikan
bimbingan, arahan dan bantuan.
3. Bapak Rusmana
selaku pembimbing 2 yang membantu dalam pembuatan turbin dari
awal hingga selesai.
4. Bapak Sri Paryanto Mursid dan Bapak Ign. Riyadi Mardiyanto yang bersedia
meluangkan waktunya untuk menjadi penguji ketika sidang tugas akhir.
5. Teknisi seluruh laboratorium di Jurusan Teknik Konversi Energi terutana Bapak
Warsono, Bapak Agus Salim, Bapak Jenal Mustopa dan Bapak Taali yang membatu
dalam pembuatan turbin maupun pada saat pengujian.
6. Ketua Jurusan Teknik Konversi Energi, Bapak Aceng Daud.
7. Tim unit karate ITB yang membantu memberikan dorongan moral dan menenangkan
pikiran.
8. Tim karate Polban yang membantu mengurangi beban tugas akhir.
9. Kang Arif selaku pelatih karate yang ikut memberikan support.
10. Kang Opik dengan setiap latihan pengendalian emosi dan kesabaran.
11. Keluarga yang membantu secara langsung maupun tidak langsung.
12. Teman – teman Teknik Energi 2009.
13. Rekan – rekan HMTE yang sudah menjadi alumni maupun yang masih ada di kampus.
iv
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmanirrahim,
Puji syukur
penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat
dan hidayah-Nya, serta berkat ridho-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan
Tugas Akhir dengan judul “PEMBUATAN TURBIN ANGIN SAVONIUS DENGAN
SUDUT PUTAR SUDU 450”. Laporan ini diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan
kelulusan
program pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Konversi Energi, Politeknik
Negeri Bandung.
Tugas akhir ini merupakan pembuatan turbin angin savonius dengan sudut putar sudu
0. Turbin yang dibuat memiliki diameter 1,1 m dan tinggi 0,7 m. Pengujian dari turbin ini
45
dilakukan di pantai Cilauteren Kabupaten Garut. Pembuatan ini bertujuan untuk mengetahui
performa dari turbin angin tersebut.
Penulis menyadari bahwa laporan ini memiliki banyak kekurangan. Penulis berharap
semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi seluruh pihak, khususnya bagi penulis sendiri.
Bandung, Januari 2012
Penulis
v
ABSTRAK
Turbin savonius merupakan turbin angin vertikal yang banyak dikembangkan. Salah satu
pengembangan dari turbin ini adalah adanya sudut putar pada sudu yang dalam kenyataannya
sangat berpengaruh
pada nilai coefficient of power (Cp) dari turbin. Pada tugas akhir ini
dilakukan pembuatan
dan pengujian turbin angin savoinus dengan sudut putar sudu 45°.
Turbin
yang dibuat memiliki diameter 1,1 m dan tinggi 0,7 m. Putaran sudu dari turbin dibuat
dengan menggunakan software geometry expression dan menggunakan hukum trigonometri
sebagai dasar perhitugannya. Bahan yang digunakan untuk membuat turbin adalah plat
aluminium dengan ketebalan setebal 0,5 mm. Berdasarkan hasil percobaan, turbin ini dapat
daya poros sebesar 3,88 W pada putaran 48 rpm dan kecepatan angin 4 m/s
menghasilkan
yang
jauh lebih rendah dari daya teoritisnya (Secara teori turbin mampu menghasilkan daya
poros sebesar 15,16 W pada kecepatan angin 4 m/s).
Kata kunci : Sudut Putar, Cp, Trigonometri, Daya Poros
vi
ABSTRACT
Savonius turbine is vertical axis wind turbine that developed a lot. One of the development of
this turbine is twisted in blade which is in reality it give big effect in it coefficient of power
project purpose is to study about how to construct and test it performance for
(Cp). This final
twisted savonius
wind turbine with 450twist. Constructed turbine have 1,1 m of diameter and
0,7
m high. Twisted blade of this turbine is designed by geometric expression software and
used trigonometry as it basic calculation. Material that is used to construct this turbine is
aluminum sheet with 0,5 mm thickness. This turbine can give 3,88 W output shaft power at 48
rpm and at 4 m/s wind velocity which is far lower than theoretical calculation (Theoretically,
this turbine is capable of producing a maximum shaft power of 15,61 W at 4 m/s wind
velocity).
Keyword : Twisted Angle, Cp, Trigonometry, Shaft Power
vii
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
DATA
DIRI PENULIS
iii
UCAPAN TERIMAKASIH
iv
KATA PENGANTAR
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR
ISI
v
viii
DAFTAR GAMBAR
x
DAFTAR TABEL
xi
BAB I
ii
vi
vii
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang ................................................................................................................ 1
1.2
Tujuan ............................................................................................................................ 3
1.3
Rumusan Masalah .......................................................................................................... 3
1.4
Batasan Masalah............................................................................................................. 4
1.5
Metodologi Pembahasan ................................................................................................ 4
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1
Pengertian Angin ............................................................................................................ 6
2.2
Turbin Angin ................................................................................................................... 6
2.3
Teori "Momentum" Betz ................................................................................................. 8
2.4
Turbin Savonius ............................................................................................................ 11
2.5
Daya Angin ................................................................................................................... 13
BAB III
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN TURBIN SAVONIUS
3.1
Perencanaan Ukuran .................................................................................................... 16
3.2
Bahan dan Desain Turbin .............................................................................................. 17
3.3
Kriteria Perhitungan...................................................................................................... 18
3.4
Metode Penelitian ........................................................................................................ 21
3.6
Alat dan Bahan ............................................................................................................. 23
3.7
Konstruksi Turbin Angin Savonius ................................................................................. 23
3.8
Proses Pembuatan Turbin ............................................................................................. 26
viii
BAB IV
4.1
4.2
4.3
BAB V
PENGUJIAN
DATA DAN PEMBAHASAN
Pengujian
Turbin Angin ................................................................................................. 29
Data Pengujian dan Pengolahan Data ........................................................................... 31
Grafik dan Pembahasan ................................................................................................ 33
PENUTUP
5.1
Simpulan ...................................................................................................................... 42
5.2
Saran ............................................................................................................................ 42
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
ix
Gambar 1.1 10 Negara dengan total kapasitas daya terpasang energi angin terbesar
Desember
2011 ........................................................................................................ 2
Gambar 2.1 Turbin angin poros vertikal dan horizontal .......................................................... 7
Gambar 2.2 Asumsi teori Betz (Wikipedia) ............................................................................ 8
Gambar 2.3 Grafik penentuan nilai Cp maksimum (sumbu x=
𝑣2
𝑣1
dan y= Cp)........................ 11
Gambar 2.4 Turbin savonius dan arah aliran angin turbin savonius....................................... 12
Gambar
2.5 Turbin savonius berbahan logam ....................................................................... 12
Gambar
2.6 Turbin savonius berbahan serat karbon dengan sudu yang diputar ..................... 13
Gambar 3.1 Desain turbin dari berbagai sisi ......................................................................... 18
Gambar 3.2 Pola dasar turbin savonius dengan sudut putar sudu 450 .................................... 18
Gambar 3.3 Turbin savonius yang dibuat ............................................................................. 24
Gambar 3.4 Besi penghubung............................................................................................... 25
Gambar 3.6 Dudukan turbin ................................................................................................. 25
Gambar 3.5 Roller bearing (kiri), trust bearing (kanan) dan dudukan bearing ...................... 26
Gambar 3.7 Lasan penghubung ............................................................................................ 27
Gambar 3.8 Posisi kawat sling pada turbin ........................................................................... 28
Gambar 4.1 Skematik perhitungan torsi ................................................................................ 30
Gambar 4.2 Grafik karakteristik Cp terhadap torsi................................................................ 34
Gambar 4.2 Grafik karakteristik Cp terhadap putaran ........................................................... 34
Gambar 4.3 Grafik karakteristik torsi terhadap putaran ......................................................... 35
Gambar 4.4 Grafik karakteristik daya poros terhadap torsi ................................................... 36
Gambar 4.5 Grafik karakteristik daya poros terhadap putaran ............................................... 37
Gambar 4.6 Grafik perbandingan daya poros dan daya maksimum ....................................... 37
Gambar 4.7 Grafik Cp terhadap kecepatan angin .................................................................. 38
DAFTAR TABEL
x
Tabel 1.1 Perkiraan
penyedian energi listrik di Indonesia ....................................................... 1
Tabel 1.2 10 Negara dengan total kapasitas daya terpasang energi angin terbesar
Desember 2011 ........................................................................................................ 2
Tabel 1.3 Tabel efisiensi turbin savonius dengan sudu diputar ................................................ 3
Tabel 3.1 Densitas dan berat spesifik udara dalam satuan SI ................................................. 19
Tabel 4.1 Perlengkapan
pengujian ........................................................................................ 29
Tabel
4.2 Data pengujian...................................................................................................... 31
Tabel 4.3 Data hasil perhitungan .......................................................................................... 33
Tabel 4.4 Hasil perhitungan dengan asumsi D = 1,1 m dan H = 0,7 m .................................. 39
Tabel 4.5 Hasil perhitungan dengan asumsi D = 0,7 m dan H = 1,1 m .................................. 40
perhitungan dengan asumsi D = 0,7 m dan H = 0,7 m .................................. 41
Tabel 4.6 Hasil
xi
LAPORAN
TUGAS AKHIR
DAFTAR PUSTAKA
Cahya, Yayas. (2008). Pembuatan dan Pengujian Prototype Turbin Angin Tipe Helix 3
Blade,
Jurusan Teknik Konversi Energi, Politeknik Negeri Bandung.
ehow (diakses
tgl. 15 Februari 2012). "How To Caculate Tip Speed Ratio of VAWT".
http://www.ehow.com/how_11386228_calculate-tip-speed-ratio-vawt.html
Hasyim.
(diakses tgl. 9 Februari 2012). "Design Turbin Angin".
http://www. http://hasyimibrahim.wordpress.com/2009/08/05/design-turbin-angin/.
Hasley, Nick. (Februari 2011). "Modeling the Twisted Savonius Wind Turbine Geometrically
and Simplifying
its Construction", Oregon Episcopal School.
Hau, Erich. (2005).
Wind Turbines, Munich, Springer.
Hussain, M., Mehdi, S. N., & Reddy, P. R. (Januari 2008). "CFD analysis of low speed
vertical axis wind turbine with twisted blades". International Journal of Applied Engineering
Research, Vol.3, Halaman 149-159.
Komara, Dede Bayu. (2008). Pembuatan dan Pengujian Turbin Angin Tipe Helix Vertikal
dengan Diameter 0,5 m dan Tinggi 1,1 m, Jurusan Teknik Konversi Energi, Politeknik Negeri
Bandung.
Wikipedia (diakses tgl. 22 Februari 2012). "Betz's Law".
http://en.wikipedia.org/wiki/Betz'_law
Wikipedia (diakses tgl. 22 Februari 2012). "Mass Flow Rate".
http://en.wikipedia.org/wiki/Mass_flow_rate
Wikipedia (diakses tgl. 09 Februari 2012). "Savonius Wind Turbine".
http://en.wikipedia.org/wiki/Savonius_wind_turbine
43
LAPORAN TUGAS AKHIR
Teknik Konversi Energi