Tugas Akhir Sisflu

7/27/2019 Tugas Akhir Sisflu

http://slidepdf.com/reader/full/tugas-akhir-sisflu 1/6

SAVONIUS WIND TURBIN

Dadit Damar R. (1106139140), Joko Setiawan (1106139430),

Jona Tegar Saputra (1106139443), Trisno Mandraguna (1106139872)

Departemen Teknik Mesin Universitas Indonesia

Abstrak Penerangan lampu sangat dibutuhkan bagi setiap rumah yang belum tersentuh aliran listrik pemerintah,

yang akan sangat membantu dalam melakukan kegiatan pada malam hari khususnya didaerah dengan rata-

rata kecepatan angin cukup tinggi. Untuk itu dibuat penghasil listrik yang pembuatannya tidak memerlukan

biaya tinggi dan dapat menghasilkan daya bagi lampu yaitu turbin angin savonius. Savonius dapat

memanfaatkan hembusan angin yang beubah-ubah. Angin menggerakkan savonius dengan mendorong 2

bilah yang berbentuk U secara langsung, sehingga savonius dapat berputar. Saat savonius berputar angin

mendorong tiap bilah bergantian sehingga savonius akan berputar simultan. Agar dapat menghasilkan

listrik savonius harus dihubungkan kegenerator dan dapat mengahasilkan listrik.

Keyword : Penerangan Lampu, Savonius, Turbin Angin

I. Pendahuluan

Angin merupakan sumber energy alternatif yang bersih dan ramah lingkungan. Konversi energy

angin kepada energy listrik melalui dua tahapan, yaitu kincir angin untuk mengkonversi energy angin

menjadi energi kinetik (rotasi), rotasi yang dihasilkan dipakai untuk memutar generator listrik untuk

mengkonversi energi kinetic menjadi energi ilistrik. Kincir angin dikenal ada dua kategori yaitu turbin

angin aksis horisontal (HAWT) dan turbin angin aksis vertikal (VAWT). Banyak kelebihan-kelebihan

VAWT dibanding HAWT namun ada juga kekurangan atau kendala yaitu effisiensi lebih rendah.

Perancangan Turbin Angin Aksis Vertikal Model Baru ini difokuskan pada peningkatan efisiensi, dengan

model yang dapat menurunkan energi drag penghambat dan memperluas kolektor energi drag (pendorong)

sehingga akan meningkatkan efisiensi dan menurunkan kecepatan angin minimum yang dapat memutar

turbin. Turbin angin dirancang dengan sudu bersirip, sudu ini bila berlawanan dengan arah angin dan

putaran rotor maka sirip-sirip akan terbuka sehingga akan menurunkan energi drag (penghambat).

Sebaliknya bila posisi searah dengan arah angin dan putaran rotor sirip-sirip akan menutup karena

dorongan angin itu sendiri sehingga meningkatkan daya dorong. Model matematik dengan metoda

kelompok bilangan tak berdimensi didapat persamaan kecepatan rotor, dan energy putaran rotor. Konstanta

pada persamaan tersebut akan diperoleh dengan pembandingan data hitungan dan data eksperimen. Dengan

rancangan baru ini dapat meningkatkan efisiensi konversi energy dan menurunkan kecepatan angin

minimum untuk memutar turbin, sehingga turbin ini dapat diterapkan di semua lokasi yang memiliki

kecepatan dan arah angin yang berubah-ubah. II. Kategoridan Type Kincir Angin Savonius

Ada berbagai type VAWT yang sering digunakan diantara nya adalah Tipe Savonius, Savonius

sendiri pun terbagi atas 2 jenis yaitu savonius U dan savonius L, tipe Savonius VAWT diciptakan oleh

seorang insinyur Finlandia SJ Savonius pada tahun 1929.



Gambar 1.

Kincir VAWT ini merupakan jenis yang paling sederhana ditambah dengan kinerja putarnya yang

tidak terpengaruh oleh arah mata angin. Kincir Savonius dapat berputar karena adanya gaya dorong dari

angin, sehingga putaran rotor pun tidak aka nmelebihi kecepatan angin. Meskipun daya koefisien untuk

jenis turbin angin bervariasi antara 30% sampai 45%, menurut banyak peneliti untuk jenis Savonius

biasanya tidak lebih dari 25%. Jenis turbin ini cocok untuk aplikasi daya yang rendah dan biasanya

digunakan pada kecepatan angin yang berbeda.

Gambar 2. Tipe U

Gambar 3. Tipe L

Dari gambar ini jelas terlihat bahwa pada bentuk rotor Savonius setengah lingkaran

(Savonius U), aliran udara di kedua sisi bilah sama besar, sementara pada rancangan kedua(Savonius L) aliran udara pada sisi bilah yang lurus lebih besar dibandingkan pada sisi bilahlengkung seperempat lingkaran.

III. Teori dan model matematik Tenaga mekanik ialah tenaga yang terkait dengan gerak sesuatu benda, yaitu tenaga yang d imiliki

oleh suatu benda yang disebabkan oleh pergerakannya disebut tenaga kinetik. Tenaga ini sesuai dengan

kerja yang diperlukan untuk menghentikan yang sedang bergerak. Bermassa m yang bergerak dengan

kecepatan v mempunyai tenaga :

Angin adalah fluida yang bergerak sehingga mempunyai energy kinetic sebagai energy potensial.



Energi potensial angin yang bergerak dengan kecepatan V, dan dinyatakan sebagai densitas energi adalah

(Allaire, et al, 1982) sebagai berikut:

Dimana :P = energi angin (Watt)

A = luas normal kecepatan angin (m2)

ρ = densitas udara (sekitar 0.07654 lbm/ft3atau 1.23 kg/m3)

V = kecepatan angin (m/s)

Setelah didapatkan nilai energi dari angin dan telah diketahui, maka dicari nilai dari kecepatan putar dari

savonius :

Dimana :

n = putaran turbin (rpm)

λ = tip-speed Ratio

v = kecepatan angin (m/s)

d = diameter sudu (m)

Apabila rotasi rotor diketahui Maka dapat dihitung besar Torsi dari turbin angin :

Dimana :

T = torsi (N.mm)P = energy angin (Watt)

ω = putaran Turbin (rad/s)

IV. Perhitungan

Gambar 4. Grafik Turbin Angin



Gambar 5. Angin terhadap Sudu

⁄

⁄ Jumlah sudu = 2 buah

Dari grafik diatas dapat diambil beberapa konstanta yaitu cpr max 0.15; tip speed ratio 0.8 dan perhitungan

torsi turbin adalah sebagai berikut ;

Luas sudu-sudu

Jumlah Sudu = 2

Besaran putaran pada turbin :

⁄



Maka power yang dihasilkan sebesar :

⁄

Sehingga besar torsi yang dihasilkan :

V. Pembahasan Energi angin yang diterima tergantung dari luas kolektor angin atau bilah dari kincir, pada model-

model VAWT sebelumnya dikatakan efisiensi rendah karena perbandingan daya dorong dan penghambat

relatifkecil, type pada rancangan ini membuat perbandingan daya dorong jauh besar dari daya hambat

sehingga efisiensi menjadi naik, dan pada luas kolektor angin yang sama bentuk kincir ini relative lebih

kecil. Kincir ini lebih mudah berputar ata ukecepatan angin minimum untuk memutar turbin mudah dapat

diturunkan dibanding type yang sudah ada, sehingga turbin ini dapat diterapkan di semu alokasi yang

memiliki kecepatan dan arah angin yang berberubah-ubah.

Gambar. 3 Savonius



Power atau rotasi rotor dipengaruhi oleh berat bilah kincir, luas bilah, perbandingan luas sirip dan

luas bilah (jumlahsirip/bilah) serta jari-jari girasi (jarak bilah kesumbu rotor) serta kecepatan angin.

Pengaruh yang dominan pada type rancangan ini a kan dilihat pada perbandingan pangkat dari pada

kelompok bilangan-bilangan tak berdimensi pada model ini, yang peroleh dari perbandingan data

eksperimen dan data terhitung. Kelengkapa nkonstanta-konstant apa dapersamaan matamatik tersebuat

akan mempermudah perancangan atau scale up dari turbin untuk kapasitas yang lebihbesar.

Turbin angin rancangan ini dapat diaplikasikan di lokasi mana pun yang mempunyai kecepatan

dan araha ngin yang berfluktuasi, sehingga dapat membantu program pemerintah untuk pemerataan listrik

dan membantu meningkatkan kesejahteraan masyarakat. Teknologi ini adalah teknologi bersih, yang

memanfaatkan sumber tenaga alami dan berwawasan lingkungan. VI. Summary

1. Turbin angin aksis vertical rancangan ini lebih efisien dan lebih mudah berputar dibanding dengan

tipe-tipe yang sudah ada sehingga dapat diterapkan di semua lokasi yang memiliki kecepatan dan arah

angin yang berubah-ubah. Rancangan ini mudah dibuat dengan bahan-bahan yang mudah didapatkan

dan relative murah sehingga dapat terjangkau oleh masyarakat menengah kebawah yang umumnya

belum menikmati jaringan listrik.

2. Rencana yang akan dilakukan adalah membuat model kincir dan mengkajinya pada lorong angin.

Perbandingan data hasil perhitungan persamaan model matematik dan data-data eksperimen untuk

mendapatkan konstanta-konstanta yang sesuai, akan mempermudah scale.

3. Teknologi ini adalah teknologi bersih yang berwawasan lingkungan dan memanfaatkan sumber tenaga

alami yang gratis.

4. Manfaat dari rancangan ini adalah untuk pengembangan teknologi dan ilmu pengetahuan, membantu

program pemerintah untuk pemerataan listrik dan dapat meningkatkan kesejahteraan masyarakat

Documents

Tugas Akhir Sisflu