Laporan analisis

1. HASIL ANALISIS TURBIN ANGIN HORIZONTAL
Desain sebuah turbin angin pembangkit listrik yang baik memerlukan daya
yang besar, torsi yang rendah, dan kecepatan putaran rotor turbin yang tinggi,
sehingga diperoleh putaran rotor yang tinggi didalam generator.
1. Tower
Tower merupakan kerangka yang digunakan untuk meletakkan
turbin angin, pada turbin angin yang dianalisis tower yang digunakan
adalah tower yang horizontal, dimana turbin angin bersumbu
horizontal.
2. Blade (baling-baling)
Blade adalah bagian turbin angin yang digunakan untuk
menangkap kecepatan angin, kecepatan angin yang mengenai blade
turbin akan memutar rotor, blade berfungsi untuk mengkonversi energi
angin. Pada bagian pertama yang dianalisis adalah jenis turbin angin
sumbu horizontal arah angin yang mengenai turbin horizontal dan
putaran turbin vertical.
Material blade
Blade yang digunakan pada prototype yang diamati berbahan kayu,
karena kayu memiliki beban yang ringan sehingga dapat meningkatkan
efisiensi kecepatan angin. Material blade yang digunakan dapat diganti
dengan logam yang ringan yang kuat dengan alasan apabila blade
dengan material kayu maka keawetannya tidak akan bertahan lama
karena turbin angin berada di lingkungan luar dimana mengalami
perubahan cuaca misalnya terkena air ketika hujan dan kepanasan pada
siang hari, hal tersebut bisa mengakibatkan blade menjadi rapuh dan
mudah patah.
Jumlah blade
Jumlah blade memiliki pengaruh terhadap putaran rotor yang
dihasilkan dari kecepatan angin yang dapat ditangkap. Berdasarkan
pengamatan jumlah blade terbagi menjadi 3 yaitu dua blade dan tiga

2. blade, dimana semakin banyak jumlah blade semakin tinggi torsi yang
dihasilkan.
Desain blade
Desain blade disini meliputi bentuk blade yang di gunakan, pada
turbin yang diamati bentuk blade yang di pakai mirip dengan sayap
pada pesawat. Kemiringan blade juga di perhitungkan karena hal
tersebut juga mempengaruhi daya angin yang di tangakap.
Lensa
Lensa adalah peralatan yang sengaja dibuat guna mengarahkan atau
memfokuskan arah angin agar kecepatan angin ridak menyebar. Lensa
akan mempengaruhi kecepatan rotor dan daya listrik pada kecepatan
angin yang rendah. Berdasarkan hasil pengamatan lensa yang
digunakan terbuat dari besi yang bentuknya menyerupai nozel dalam
ukuran besar dan memiliki kerangka sehingga letaknya sejajar dan
tepat berada di depan blade. Pada prototype dijumpai kerangka lensa
yang tidak rapat yang mengakibatkan terdapat lubang-lubang kecil
yang bisa menyebabkan tujuan dari lensa belum tercapaisecara
maksimum karena angin yang ditangkap akan keluar melalui lubang
kecil-kecil pada lensa. Hal tersebut dapat diatasi dengan menambahkan
dempul pada bagian yang berlubang.
Analisis Perhitungan
Daya (P) yang dimiliki angin sebelum dikonversi oleh turbin angin :
𝑃 =
1
2
( 𝜌𝐴𝑣) 𝑣1
=
1
2
𝜌𝐴𝑣2
Dari total daya yang dimiliki, tidak semua dapat dikonversi
menjadi energi mekanik. Aliran udara sebelum melewati rotor turbin
lebih kecil luasnya daripada setelah melewati rotor.
Daya angin yang dapat diubah turbin diperoleh dari selisih luas
penampang dan kecepatan aliran angin didepan rotor dengan luas
penampang dan kecepatan angin dibelakang rotor. Dengan v₁ =

3. kecepatan angin depan rotor, v = kecepatan angin saat melewati rotor,
dan v₂ = kecepatan angin dibelakang rotor.
Angka diasumsikan
Koefisien da
ya coefficient power (Cp) digunakan untuk mengetahui berapa
besar energi angin yang dapat dikonversi dari energi kinetik angin yang
melalui penampang rotor. konstruksi turbin angin dan prinsip konversi
energinya sangat berpengaruh terhadap Cp.
Cp merupakan perbandingan antara daya keluaran motor terhadap daya
mekanik angin yang melewati rotor :
𝐶𝑝 =
𝑃
𝑃₀
=
1
4
𝜌𝐴( 𝑣₁−𝑣₂)(𝑣₁²−𝑣₂²)
1
2
𝜌𝐴𝑣₁³
dimana: Cp = koefisien daya
P = daya mekanik rotor (watt)
P₀ = daya mekanik total yang terkandung dalam angin sebelum
melalui rotor (watt)
Tip speed ratio adalah rasio kecepatan ujung rotor terhadap
kecepatan angin. tip speed ratio akan berpengaruh pada kecepatan putar
rotor. Daya yang dihasilkan oleh rotor dengan kecepatan angin yang ada
sangat bergantung terhadap pemilihan tip speed ratio
𝜆 =
𝜋𝐷𝑛
60𝑣
dengan: λ = tip speed ratio
D = diameter rotor (m)
n = putaran rotor (rpm)
v = kecepatan angin (m/s)

4. Tabel 1. Hasil Pengukuran Daya Listrik dan Kecepatan Putaran Rotor pada Turbin
Angin dengan Jumlah Blade 2
Lensa
Kecepatan Angin
(m/s)
Daya Listik
(Watt)
Kecepatan
Putaran (RPM)
Tanpa 2,5 0 159
3,5 0,0668333 1186
4,5 0,068333 853
A 2,5 0 265
3,5 0,066863 1267
4,5 0,07069 882
B 2,5 0 329
3,5 0,068947 929
4,5 0,0724 1037
C 2,5 0 381
3,5 0,086 936
4,5 0,074815 1051

5. Tabel 2. Hasil Pengukuran Daya Listrik dan Kecepatan Putaran Rotor pada Turbin
Angin dengan Jumlah Blade 3
Lensa
Kecepatan Angin
(m/s)
Daya Listrik
(Watt)
Kecepatan
Putaran (RPM)
Tanpa 2,5 0,062222 1028
3,5 0,065778 1186
4,5 0,068205 1363
A 2,5 0,066154 1321
3,5 0,0705 1481
4,5 0,071628 1410
B 2,5 0,067 1487
3,5 0,072766 1528
4,5 0,080732 1602
C 2,5 0,075882 1681
3,5 0,105814 1835
4,5 0,082041 1788

6. Tabel 3. Hasil Pengukuran Daya Listrik dan Kecepatan Putaran Rotor pada Turbin
Angin dengan Jumlah Blade 4
Lensa
Kecepatan Angin
(m/s)
Daya Listrik
(Watt)
Kecepatan
Putaran (RPM)
Tanpa 2,5 0,061852 1485
3,5 0,066227 1675
4,5 0,062791 2062
A 2,5 0,066875 1677
3,5 0,06778 1987
4,5 0,068871 2143
B 2,5 0,069333 1784
3,5 0,078409 2146
4,5 0,0714 2280
C 2,5 0,073636 1743
3,5 0,091667 2234
4,5 0,072264 2215
Dari data yang diperoleh dari pengukuran daya listrik turbin angin dan
kecepatan putaran rotor dengan variasi jumlah blade dan variasi jenis lensa, maka
dapat digambarkan pada diagram sebagai berikut:

7. Grafik 1. Pengaruh Penambahan Lensa Terhadap Daya Listrik pada Turbin Angin
2Blade
Grafik 2. Pengaruh Penambahan Lensa Terhadap Daya Listrik pada Turbin Angin
3Blade
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
2.5 3.5 4.5
dayalistrik(watt)
Kecepatan angin (m/s)
Grafik Pengaruh Penambahan Lensa
Terhadap Daya Listrik pada Turbin Angin 3
Blade
Tanpa A B C
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
2.5 3.5 4.5
AxisTitle
Kecepatan angin (m/s)
Grafik Pengaruh Penambahan Lensa
Terhadap Daya Listrik pada Turbin Angin
3 Blade
Tanpa A B C

8. Grafik 3. Pengaruh Penambahan Lensa Terhadap Daya Listrik pada Turbin Angin
4 Blade
Berdasarkan data yang didapatkan, diketahui bahwa daya listrik yang
dihasilkan memiliki nilai yang berbeda satu sama lain pada masing-masing
kriteria yang digunakan seperti jumlah blade dan penambahan lensa. Penambahan
lensa dan jumlah blade memberikan pengaruh terhadap kecepatan putaran rotor
dan daya listrik turbin angin.
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
2.5 3.5 4.5
DayaListrik(Watt)
Kecepatan Angin (m/s)
Grafik Pengaruh Penambahan Lensa
Terhadap Daya Listrik pada Turbin Angin
4 Blade
Tanpa A B C