unjuk kerja kincir angin petani garam demak ...repository.usd.ac.id/35130/2/155214104_full.pdfgambar...

i

UNJUK KERJA KINCIR ANGIN PETANI GARAM DEMAK DENGAN

VARIASI DUA SUDU DAN EMPAT SUDU

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1

Program Studi Teknik Mesin

Oleh:

DIMAS PRIBADI UTOMO

NIM: 155214104

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2019

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

THE PERFORMANCE OF DEMAK SALT FARMER WINDMILL WITH

VARIATIONS OF TWO BLADES AND FOUR BLADES

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree in

Mechanical Engineering

By

DIMAS PRIBADI UTOMO

Student Number: 155214104

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2019


iii


iv

UNJUK KERJA KINCIR ANGIN PETANI GARAM DEMAK DENGAN

VARIASI DUA SUDU DAN EMPAT SUDU

Dipersiapkan dan disusun oleh:

Nama : DIMAS PRIBADI UTOMO

NIM : 155214104

Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji

Pada tanggal 16 Juli 2019

Dan dinyatakan telah memenuhi syarat

Susunan Dewan Penguji

Nama Lengkap

Tanda Tangan

Ketua

: Ir. Rines, M.T. …………………………

Sekretaris

: Doddy Purwadianto, S.T, M.T. …………………………

Anggota

: Dr. YB. Lukiyanto …………………………

Tugas Akhir ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan

untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Yogyakarta, 24 Juli 2019

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

Sudi Mungkasi,S.Si.,M.Math.Sc.,Ph.D.


v


vi


vii

INTISARI

Konsumsi energi berbahan bakar fosil berupa minyak bumi, batu bara, dan

lain-lain merupakan tulang punggung penggerak ekonomi Indonesia yang

ketersediaannya semakin menipis. Ketergantungan terhadap energi berbahan bakar

fosil juga memiliki dampak yang buruk bagi lingkungan. Gas buang hasil

penggunaan energi berbahan bakar fosil meningkatkan CO2 di atmosfer. CO2

menyebabkan efek gas rumah kaca yang dapat meningkatkan suhu permukaan

bumi. Energi alternatif, baru dan terbarukan dapat didefinisikan sebagai energi yang

dapat digunakan sebagai pengganti energi yang berasal dari bahan bakar

konvensional yang didapat dari proses alam yang berkelanjutan serta tersedia di

alam sehingga jumlahnya tidak menghawatirkan. Salah satu energi berbahan bakar

alternatif yang tersedia di bumi dan memiliki potensi yang sangat besar adalah

energi angin.

Pada penelitian ini, kincir angin petani garam Demak memiliki dua variasi

sudu yaitu dua sudu dan empat sudu. Setiap sudu terbuat dari material yang sama

yaitu kayu. Diameter dari sudu adalah 1,992 m. Penelitian ini bertujuan untuk

mencari unjuk kerja dan membandingkan kedua variasi untuk mengetahui pada

variasi jumlah sudu mana yang menghasilkan koefisien daya terbaik. Penelitian

dilakukan di pantai Kwaru, Kabupaten Bantul, Daerah Istimewa Yogyakarta.

Hasil penelitian menunjukan bahwa kincir angin dengan variasi dua sudu

menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 0,08 pada tip speed ratio optimal

2,97. Kincir angin dengan variasi empat sudu menghasilkan koefisien daya masimal

sebesar 0,10 pada tip speed ratio optimal 2,72. Dengan demikian dapat disimpulkan

bahwa kincir angin petani garam Demak dengan variasi empat sudu menghasilkan

unjuk kerja terbaik dibandingkan variasi dua sudu.

Kata kunci: petani garam, jumlah sudu, koefisien daya, tip speed ratio.


viii

ABSTRACT

The consumption of fossil fuel energy of petroleum, coal, etc. is essential to

Indonesian economic drive, which has a depletion of its availability. Dependence

on fossil-fueled energy also has a bad impact on the environment. Exhaust Gas

results in the use of fossil fuel energy to increase CO2 in the atmosphere. CO2 causes

the effect of greenhouse effect which can increase the surface temperature of the

Earth. Alternative, new and renewable energies can be defined as energy that can

be used in alternative of energy derived from conventional fuels gained from

sustainable natural processes and is available in nature so that the amount is not

Worry. One of the energy alternatives available on Earth and has enormous

potential is wind energy.

In this research, the windmill of Demak salt farmers had two variations of

blade, two-blade and four-blade. Each blade is made of the same material that is

wood. The diameter of the blade is 1,992 m. The research aims to find a

performance and compare the two variations to find out which variant of the blade

number produces the best power coefficient. The research is conducted on the

beach, Bantul Regency, Special Region of Yogyakarta.

The results showed that windmill with a variation of two blades resulted in

a maximum power coefficient of 0,08 at an optimal tip speed ratio of 2.97. The

windmills with a variation of four blades produce a maximum power coefficient of

0,10 at the optimal tip speed ratio of 2.72. Thus, it can be concluded that Demak's

salt windmills with a variation of four blades produced the best performance

compared to the two-rotor variation.

Keywords: salt farmer, number of blades, power coefficient, tip speed ratio


ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa atas berkat dan

rahmat-Nya sehingga penyusunan Skripsi yang merupakan salah satu syarat untuk

mendapatkan gelar sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta ini dapat terselesaikan dengan

baik dan lancar.

Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian penelitian dan penysunan

skripsi berjudul ini melibatkan banyak pihak, oleh sebab itu penulis ingin

mengucapkan terimakasih kepada:

1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Dr. Yohanes Baptista Lukiyanto, selaku Dosen Pembimbing Akademik dan

Dosen Pembimbing Tugas Akhir.

4. Seluruh staf dan pengajar Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah mendidik dan

memberikan berbagai ilmu pengetahuan yang sangat membantu dalam

penyusunan skipsi ini.

5. Joko Santoso dan Dwi Riandari selaku kedua orangtua yang telah memberikan

dukungan dan motivasi kepada penulis, baik secara materi maupun spiritual.

6. Deasy Kartika Prasetyaningrum selaku kakak yang telah memberikan

dukungan dan semangat.

7. Slamet Saroso Kartodipoero (alm) selaku eyang kakung, yang telah membantu

secara finansial dan memberikan motivasi.

8. Sri Palupi Sastrowardoyo (alm) selaku eyang putri, yang telah memberikan

motivasi.

9. Samuel Malvin Selu, Hadrianus Sangian Kaparang, dan Trisna Supriadi selaku

sahabat semasa SMA, yang telah membantu dalam penyusunan skripsi ini.


x

10. Bramantyo Yudha, Bernardus Anggi, Eduardus Lejar, Yohanes Danu,

Muhammad Tatak, Whandi Bagus, Reynaldo Oktavano, Andika Permana,

Cristovel Nainggolan, Maulana Yusuf, Wisnu Adi, dan Damar Dwi selaku

sahabat semasa kuliah, yang telah memberikan semangat dan motivasi.

11. Cristovel, Andre, Michael, Pasha, Handa, Aldo, Fardhan, Kiki, Jeremy dan

Delvin selaku teman kos haremi 23, yang telah memberikan warna dalam hidup

perkuliahan.

12. Teman-teman mahasiswa Jurusan Teknik Mesin yang telah membantu dalam

penyusunan skripsi ini.

13. Catharina Dian Alverina selaku kekasih yang telah menemani dan memberikan

semangat dalam penyusunan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan penyusunan skripsi ini

masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki. Untuk itu penulis mengharapkan

masukan, kritik, dan saran dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya.

Semoga skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.

Terimakasih.

Yogyakarta, 16 Juli 2019

Penulis


xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

TITEL PAGE ........................................................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iv

HALAMAN PERNYATAAN ................................................................................ v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI................................. vi

INTISARI .............................................................................................................. vii

ABSTRACT ........................................................................................................... viii

KATA PENGANTAR ........................................................................................... ix

DAFTAR ISI .......................................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiv

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xv

BAB I

PENDAHULUAN .................................................................................................. 1

1.1 Latar Belakang ............................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .......................................................................................... 3

1.3 Tujuan Penelitian ........................................................................................... 3

1.4 Batasan Masalah ............................................................................................ 3

1.5 Manfaat .......................................................................................................... 4

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA..................................................... 5

2.1 Proses Terjadinya Angin................................................................................ 5

2.2 Potensi Energi Angin di Indonesia ................................................................ 7

2.3 Kincir Angin .................................................................................................. 8

2.3.1 Kincir Angin Sumbu Vertikal ............................................................ 10

2.3.2 Kincir Angin Sumbu Horizontal ........................................................ 12

2.4 Konstruksi Kincir Angin.............................................................................. 14

2.5 Persamaan-persamaan yang digunakan ....................................................... 15


xii

2.5.1 Daya Angin ........................................................................................ 15

2.5.2 Torsi ................................................................................................... 16

2.5.3 Daya Kincir Angin ............................................................................. 17

2.5.4 Tip Speed Ratio (TSR) ....................................................................... 18

2.5.5 Koefisien Daya Kincir Angin ............................................................. 19

2.6 Tinjauan Pustaka .......................................................................................... 20

BAB III

METODE PENELITIAN ...................................................................................... 20

3.1 Diagram Alur Penelitian .............................................................................. 20

3.2 Konstruksi Kincir dan Komponen Penunjang Penelitian ............................ 22

3.2.1 Konstruksi Kincir Angin .................................................................... 22

3.2.2 Komponen Penunjang Penelitian ....................................................... 24

3.2 Skema Pengambilan Data ............................................................................ 26

3.3 Langkah Penelitian ...................................................................................... 28

BAB IV

HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ...................... 28

4.1 Data Hasil Penelitian ................................................................................... 28

4.2 Pengolahan dan Perhitungan Data ............................................................... 33

4.2.1 Perhitungan Daya Angin .................................................................... 33

4.2.2 Perhitungan Torsi ............................................................................... 34

4.2.3 Perhitungan Daya Kincir Angin ......................................................... 34

4.2.4 Perhitungan Tip Speed Ratio (TSR) ................................................... 35

4.2.5 Perhitungan Koefisien Daya (Cp) ...................................................... 35

4.3 Hasil Perhitungan......................................................................................... 36

4.4 Grafik Hasil Perhitungan dan Pembahasan ................................................. 39

4.4.1 Grafik Hasil Perhitungan dan Pembahasan Kincir Angin Petani Garam

Demak Dengan Variasi Dua Sudu ..................................................... 39


Demak Dengan Variasi Empat Sudu .................................................. 42

4.5 Grafik Perbandingan Dua Variasi Jumlah Sudu Pada Kincir Angin Petani

Garam Demak .............................................................................................. 44


xiii

4.5.1 Grafik Perbandingan Hubungan Torsi Dengan Kecepatan Putar Poros

Kincir Pada Kincir Angin Petani Garam Demak Dengan Dua Variasi

Jumlah Sudu ....................................................................................... 45

4.5.2 Grafik Perbandingan Hubungan Tip Speed Ratio Dengan Koefisien

Daya Pada Kincir Angin Petani Garam Demak Dengan Dua Variasi

Jumlah Sudu ....................................................................................... 46

4.6 Perbandingan Hasil Penelitian dengan Tinjauan Pustaka ............................ 47

4.6.1 Perbandingan Koefisien Daya Hasil Penelitian dengan Koefisien Daya

Tinjauan Pustaka ................................................................................ 47

4.6.2 Faktor-faktor yang Menyebabkan Perbedaan Nilai Unjuk Kerja....... 48

BAB V

PENUTUP ............................................................................................................. 49

5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 49

5.2 Saran ............................................................................................................ 50

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 51


xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Lokasi potensi energi angin Indonesia .................................................... 8

Tabel 4.1 Data hasil penelitian kincir angin petani garam Demak

variasi dua sudu .................................................................................... 30

Tabel 4.2 Data hasil penelitian kincir angin petani garam Demak

variasi empat sudu ................................................................................ 31

Tabel 4.3 Data hasil perhitungan kincir angin petani garam Demak dengan variasi

dua sudu ................................................................................................ 36


empat sudu ............................................................................................ 38


xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sirkulasi angin laut dan angin darat .................................................... 6

Gambar 2.2 Kincir angin Persia .............................................................................. 9

Gambar 2.3 Kincir angin Eropa .............................................................................. 9

Gambar 2.4 Kincir angin Darrieus ....................................................................... 11

Gambar 2.5 Kincir angin Savonius ....................................................................... 12

Gambar 2.6 Kincir angin sumbu horizontal jenis upwind .................................... 13

Gambar 2.7 Kincir angin sumbu horizontal jenis downwind ................................ 13

Gambar 2.8 Konstruksi kincir angin ..................................................................... 14

Gambar 2.9 Grafik hubungan Cp dan tsr .............................................................. 16

Gambar 3.1 Diagram alur penelitian ..................................................................... 21

Gambar 3.2 Konstruksi Kincir Angin ................................................................... 22

Gambar 3.3 (a) dua sudu (b) empat sudu .............................................................. 23

Gambar 3.4 Menara kincir angin .......................................................................... 24

Gambar 3.5 Tachometer ........................................................................................ 25

Gambar 3.6 Anemometer ....................................................................................... 25

Gambar 3.7 Timbangan gantung digital ............................................................... 26

Gambar 3.8 Skematik pengujian kincir angin tampak samping ........................... 26

Gambar 3.9 Skematik pengujian kincir angin tampak belakang ........................... 27

Gambar 4.1 Grafik hubungan kecepatan putar turbin dengan torsi pada kincir angin

petani garam Demak dengan variasi dua sudu ...................................................... 40

Gambar 4.2 Grafik hubungan tip speed ratio dengan koefisien daya kincir angin

petani garam Demak dengan variasi dua sudu ...................................................... 41

Gambar 4.3 Grafik hubungan kecepatan putar turbin dengan torsi pada kincir angin

petani garam Demak dengan variasi empat sudu .................................................. 42

Gambar 4.4 Grafik hubungan tip speed ratio dengan koefisien daya pada kincir

angin petani garam Demak dengan variasi empat sudu ........................................ 43


xvi

Gambar 4.5 Grafik hubungan torsi dengan keceptan putar kincir pada kincir angin

petani garam Demak dengan variasi jumlah sudu................................................. 45

Gambar 4.6 Grafik perbandingan hubungan tip speed ratio dengan koefisien daya

pada kincir angin petani garam Demak dengan variasi jumlah sudu .................... 46


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sampai hari ini sumber utama energi dunia berasal dari energi fosil yang

berupa minyak bumi, batu bara, dan masih banyak lagi. Energi tersebut tidak dapat

diperbarui. Di Indonesia sendiri menurut data Kementrian Energi dan Sumber Daya

Mineral Republik Indonesia (ESDM RI), konsumsi energi berbahan bakar fosil

mencapai 95%. Lebih dari 50% dari total tersebut berasal dari minyak bumi yang

penggunaannya banyak di bidang transportasi. Ketergantungan terhadap energi

berbahan bakar fosil juga memiliki dampak yang buruk bagi lingkungan. Gas buang

hasil penggunaan energi berbahan bakar fosil meningkatkan CO2 di atmosfer. CO2

menyebabkan efek gas rumah kaca yang dapat meningkatkan suhu permukaan

bumi.

Dengan menipisnya ketersediaan energi berbahan bakar fosil di dunia dan

khususnya di Indonesia yang menjadi tulang punggung penggerak ekonomi, sudah

saatnya masyarakat Indonesia beralih menggunakan energi berbahan bakar

alternatif, baru dan terbarukan yang dapat memenuhi kebutuhan energi nasional dan

dunia.

Energi alternatif, baru dan terbarukan dapat didefinisikan sebagai energi

yang dapat digunakan sebagai pengganti energi yang berasal dari bahan bakar

konvensional yang didapat dari proses alam yang berkelanjutan serta tersedia di

alam sehingga jumlahnya tidak menghawatirkan (UU no.30 tahun 2007 tentang

Energi, 2007)


2

Energi alternatif yang disediakan alam meliputi energi surya, energi panas

bumi, energi air, energi ombak, dan energi angin. Salah satu energi berbahan bakar

alternatif yang tersedia di bumi dan memiliki potensi yang sangat besar adalah

energi angin. Tidak hanya ketersediaannya yang tidak terbatas, energi angin juga

memiliki kelebihan yang tidak dimiliki energi berbahan bakar fosil, yaitu ramah

lingkungan. Namun bukan berarti energi angin tidak memiliki kekurangan, energi

angin memiliki kekurangan yaitu energi yang dihasilkan dalam penerapannya

sebagai pebangkit listrik tidak dapat konstan seperti yang dihasilkan pembangkit

listrik berbahan bakar fosil.

Energi angin merupakan satu dari sekian banyak energi alternatif yang

tersedia di alam yang pemanfaatannya sebagai energi alternatif sudah dimulai sejak

jaman dahulu. Pada jaman dahulu manusia sudah memanfaatkan angin sebagai

penggerak mekanik seperti penggerak perahu layar, penggerak pompa dan masih

banyak lagi (Rachman, 2012). Seiring dengan berkembangnya teknologi, saat ini

energi angin dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik dengan menggunakan

kincir angin.

Kincir angin, sebagai alat pengolah energi angin menjadi energi listrik yang

lazim digunakan, dapat menjadi pilihan dalam menjawab masalah krisis energi.

Kincir angin skala kecil untuk area pemukiman dapat diciptakan untuk mengatasi

masalah krisis energi, terutama pada sektor perumahan yang tidak populer di

kalangan masyarakat. Tujuannya adalah untuk memenuhi kebutuhan listrik sehari-

hari serta mengurangi efek pemanasan global.


3

Di Indonesia, khususnya di daerah pesisir pantai utara pulau Jawa,

Kabupaten Demak, Jawa Tengah, kincir angin banyak dimanfaatkan petani garam

untuk mempermudah kerja mereka. Kincir angin tersebut digunakan untuk

memompa air yang berasal dari laut menuju ladang garam di daratan. Kincir angin

petani garam dibuat oleh pengerajin kincir angin di Demak dengan bentuk dan

ukuran pada setiap hasil produk sama.

1.2 Rumusan Masalah

Perumusan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Unjuk kerja kincir angin petani garam Demak belum diketahui.

b. Diperlukan unjuk kerja kincir angin untuk petani garam Demak untuk

mengetahui efisiensi kerja kincir angin tersebut.

1.3 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui unjuk kerja dari kincir angin

sumbu horizontal menggunakan dua sudu yang digunakan oleh petani garam di

Demak, Jawa Tengah.

a. Mengetahui hubungan torsi dengan kecepatan putar kincir angin.

b. Mengetahui hubungan koefisien daya dengan tip speed ratio kincir

angin.

1.4 Batasan Masalah

Penelitian ini memperhatikan batasan-batasan masalah sebagai berikut:


4

a. Kincir angin merupakan kincir angin yang digunakan petani garam di

Demak, Jawa Tengah dengan sumbu horizontal.

b. Kincir angin memiliki variasi empat sudu dan dua sudu

c. Kincir angin berbahan kayu.

d. Penelitian dilakukan di pesisir pantai Kwaru, Bantul, Daerah Istimewa

Yogyakarta.

1.5 Manfaat

Manfaat yang didapat dari penelitian ini adalah:

a. Dapat dipergunakan sebagai sumber informasi bagi pengerajin kincir

angin Demak maupun untuk masyarakat luas agar bisa dikembangkan.

b. Memberikan data untuk perkembangan ilmu pengetahuan.

c. Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi pada

pengembangan penelitian.


5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Proses Terjadinya Angin

Angin adalah udara yang bergerak akibat adanya perbedaan tekanan udara di

tempat bertekanan tinggi menuju ke tempat bertekanan rendah. Sinar matahari

memiliki peranan penting dalam proses pembentukan angin. Daerah yang terkena

paparan sinar matahari lebih intens memiliki suhu yang tinggi sehingga tekanan

udara di daerah tersebut menjadi lebih rendah dibandingkan daerah yang tidak

terpapar sinar matahari yang intens sehingga menyebabkan terjadinya aliran udara.

Meskipun angin jumlahnya sangat melimpah di alam, tetapi tidak semua angin

dapat dikonversi menjadi pembangkit energi. Kecepatan angin dipengaruhi oleh

tiga hal, yaitu topografi, letak geografis, dan faktor penghambat. Jika ditinjau

berdasarkan topografinya, maka angin yang berada pada daerah berupa gunung

akan cenderung bergerak naik. Begitu juga dengan sebaliknya, pada daerah daratan

datar maka angin akan bergerak lurus. Jika ditinjau dari letak geografisnya, daerah

tropis, sub tropis, dan kutub akan memiliki potensi angin yang berbeda-beda. Faktor

penghambat yang dapat mempengaruhi kecepatan angin salah satunya adalah

pepohonan atau bangunan. Aliran angin yang melewati pepohonan atau bangunan

mengalami turbulensi dan menghambat laju angin (Anzhar dan Yarianto, 2000).

2.1.1 Angin Laut dan Angin Darat

Perbedaan pemanasan pada permukaan daratan dan lautan oleh radiasi

matahari merupakan pernyebab terjadinya fenomena angin laut dan angin darat.

Pada siang hari, permukaan daerah daratan menjadi lebih cepat panas daripada


6

daerah permukaan laut sehingga udara diatas daerah permukaan daratan menjadi

ringan dan panas kemudian bergerak ke lapisan yang lebih atas. Kekosongan udara

diatas daerah permukaan laut diisi oleh penurunan udara dari lapisan atmosfer yang

lebih tinggi. Pada lapisan atmosfer yang lebih tinggi (beberapa ratus meter) terjadi

pergerakan udara dari laut ke daratan, sehingga terbentuklah sirkulasi angin laut

seperti ditunjukan pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Sirkulasi angin laut dan angin darat

(sumber: http://www.mist amajahp.com/angin-darat-dan-angin-laut/)

Berbeda dengan angin laut, angin darat terjadi pada malam hari, namun

dengan kecepatan angin tidak terlalu besar. Pada malam hari, terjadi proses

pendinginan yang diakibatkan oleh adanya pemancaran radiasi gelombang panjang

yang berasal dari daerah permukaan daran dan daerah permukaan lautan.

Permukaan daratan lebih cepat menjadi dingin daripada permukaan lautan yang

mempengaruhi udara di atas keduanya, sehingga udara di atas permukaan lautan

lebih panas daripada udara di atas permukaan daratan. Udara di atas permukaan

lautan cenderung bergerak naik dan kekosongan ini diisi oleh udara dari permukaan


7

daratan dan dikenal sebagai angin darat. Udara diatas daratan pada lapisan lebih

tinggi turun ke permukan dan pada lapisan atosfer yang lebih tinggi terjadi aliran

udara dari lautan ke daratan sehingga terbentuk sirkulasi angin darat (Anzhar dan

Yarianto, 2000).

2.2 Potensi Energi Angin di Indonesia

Secara alamiah potensi energi angin di Indonesia relatif kecil karena

Indonesia terletak di daerah khatulistiwa. Namun demikian, terdapat daerah-daerah

yang secara geografi merupakan daerah yang memiliki potensi energi angin yang

besar karena merupakan wilayah nozzle effect atau penyempitan antara dua pulau

atau daerah lereng gunung antara dua gunung yang berdekatan (Jurnal Energi,

2016).

Menurut hasil penelitian Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional

(LAPAN), dari 166 lokasi yang diteliti, terdapat 35 lokasi yang mempunyai potensi

angin yang bagus dengan kecepatan angin diatas 5 meter perdetik pada ketinggian

50 meter. Daerah yang mempunyai kecepatan angin bagus tersebut, diantaranya

Nusa Tenggara Barat (NTB), Nusa Tenggara Timur (NTT), pantai selatan Jawa dan

pantai selatan Sulawesi. Disamping itu, LAPAN juga menemukan 34 lokasi yang

kecepatan anginnya mencukupi dengan kecepatan 4 sampai 5 meter perdetik.

Rencana Umum Energi Nasional (RUEN) mencatat angka 60.647,0 MW

untuk kecepatan angin 4 meter perdetik atau lebih (Rahmat, July 18, 2017). Lokasi

potensi angin di Indonesia tercantum pada Tabel 2.1.


8

Tabel 2.1 Lokasi potensi energi angin Indonesia

(sumber: Lampiran Peraturan Presiden Nomor 22 Tahun 2017)

2.3 Kincir Angin

Kincir angin merupakan sebuah alat untuk mengubah energi kinetik yang

terdapat pada angin menjadi energi mekanik. Energi mekanik yang dihasilkan oleh

kincir angin dapat dimanfaatkan untuk berbagai hal yang pada dasarnya membantu

pekerjaan manusia.

Menurut catatan sejarah, kincir angin pertama kali dibuat dan digunakan pada

tahun 200 sebelum Masehi oleh bangsa Persia. Pada desain awal kincir angin

menggunakan sumbu vertikal seperti ditunjukan pada Gambar 2.2 (Manwell, 2009).


9

Gambar 2.2 Kincir angin Persia

(sumber: Manwell, James, 2009)

Kemudian pada abad pertengahan, kincir angin muncul di benua Eropa

dengan desain sumbu horizontal yang pada umumnya memiliki empat sudu seperti

ditunjukan pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Kincir angin Eropa

(sumber: Manwell, James, 2009)

Kincir angin pertama yang menghasilkan energi listrik dibangun pada bulan

juli 1887 oleh James Blyth dari Skotlandia, kemudian diikuti oleh Charles Bush

pada tahu 1888 dari Amerika Serikat, dan kemudian oleh Marcellus Jacobs

(Rachman, 2012).


10

Ada berbagai macam jenis kincir angin yang dapat dibedakan menurut posisi

sumbunya sebagai berikut:

2.3.1 Kincir Angin Sumbu Vertikal

Kincir angin sumbu vertika atau Vertical Axis Wind Turbine (VAWT)

merupakan kincir angin yang letak porosnya tegak lurus dengan arah datangnya

angin. Kelebihan kincir angin sumbu vertikal adalah:

1. Mudah dalam pemeliharaan karena letaknya dekat dengan permukaan

tanah

2. Memiliki kecepatan awalan angin yang rendah jika dibandingkan

dengan kincir angin sumbu horizontal.

3. Kincir angin ini dapat menerima hembusan angin dari segala arah.

Beberapa jenis kincir angin sumbu vertikal adalah sebagai berikut:

a. Kincir Angin Darrieus

Pada tahun 1931 George Darrieus mematenkan kincir angin sumbu vertikal

berbasis lift yang kemudian dinamakan kincir angin Darrieus, dengan

menggunakan dua atau tiga bilah melengkung atau lurus bergabung bersama di

bagian atas dan bawah dan membungkuk ke luar di tengah troposkein. Tipe ini

memerlukan kecepatan angin yang lebih tinggi dari tipe lain untuk awalan. Hal

tersebut membuat kincir angin Darrieus membutuhkan suatu penggerak awal untuk

keperluan putaran awal (Darling, David. 2018). Kincir angin Darrieus ditunjukan

pada Gambar 2.4.


11

Gambar 2.4 Kincir angin Darrieus

(sumber: https://en.wind-turbine-models.com)

b. Kincir Angin Savonius

Pada tahun 1922 telah dipatenkan kincir angin savonius yang ditemukan oleh

Sigurd Savonius yang berasal dari Finlandia. Karakteristik yang dimiliki kincir

angin ini adalah desain dari bilah rotor yang memiliki bentuk S, dan memiliki 2-3

atau lebih cekungan rotor untuk menangkap angin. Kelebihan dari kincir angin ini

adalah sumbu vertikal yang dapat bekerja secara efektif dalam kondisi angin yang

berubah. Selain itu kincir angin ini dapat bekerja dengan baik dalam keadaan

kecepatan angin yang rendah sehingga tidak diperlukan ditempatkan di lokasi yang

tinggi. Sedangkan kerugian dari kincir angin ini adalah energi yang dihasilkan lebih

sedikit dibandingkan sudu rotor konvensional, ini disebabkan oleh sistem cekungan

yang tidak efisien (Darling, David. 2018). Kincir angin Savonius ditunjukan pada

Gambar 2.5.


12

Gambar 2.5 Kincir angin Savonius

(sumber: https://www.spectrum-scientifics.com)

2.3.2 Kincir Angin Sumbu Horizontal

Kincir angin sumbu horizontal atau Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT)

adalah kincir angin yang memiliki poros sejajar dengan arah datangnya angin.

Kincir ini tersusun atas menara sebagai penopang kincir yang terletak pada puncak

menara. Jenis kincir angin ini memiliki efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan

dengan jenis lain sehingga paling banyak digunakan. Kincir angin sumbu horizontal

terdiri dari dua jenis yaitu:

a. Upwind

Jenis upwind seperti ditunjukan pada Gambar 2.6 memiliki rotor yang

langsung menghadap ke arah datangnya angin. Kelebihan dari jenis ini adalah

desain dari rotor yang tidak terkena wind shade dari bagian belakang menara,

sedangkan kerugiannya adalah rotor perlu menjadi lebih tidak fleksibel dan

diletakkan dengan jarak tertentu dari puncak menara. Desain jenis ini juga


https://www.spectrum-scientifics.com/

13

memerlukan mekanisme yaw agar rotor terus bergerak menghadap arah angin

(Rachman, 2012).

Gambar 2.6 Kincir angin sumbu horizontal jenis upwind

(sumber: http://mstudioblackboard.tudelft.nl)

b. Downwind

Berbeda dengan jenis upwind, jenis downwind seperti ditunjukan pada

Gambar 2.7bmemiliki rotor yang tidak menghadap arah angin. Kelebihan yang

dimiliki jenis ini adalah desain tidak memerlukan mekanisme yaw. Rotor juga dapat

dibuat fleksibel sehingga secara keseluruhan beratnya menjadi lebih ringan.

Sedangkan kerugiannya adalah fluktuasi dari energi angin yang terjadi dapat

memberikan beban lebih pada menara (Rachman, 2012).


14

Gambar 2.7 Kincir angin sumbu horizontal jenis downwind

(sumber: http://mstudioblackboard.tudelft.nl)

2.4 Konstruksi Kincir Angin

Kincir angin didesain untuk mengumpulkan dan mengeksploitasi energi

angin yang mengalir melalui turbin. Maka dari itu diperlukan model sudu yang

aerodinamis, menentukan tinggi menara yang optimal, menentukan sistem kontrol,

jumlah dan bentuk dari sudu turbin, serta bentuk secara keseluruhan.

Sebuah kincir angin dengan sumbu horizontal pada umumnya terbagi menjadi

tiga komponen utama, yaitu:

a. Komponen rotor.

b. Komponen generator.

c. Komponen struktural.


http://mstudioblackboard.tudelft.nl/

15

Gambar 2.8. Konstruksi turbin angin

(sumber: http://www.daviddarling.info)

2.5 Persamaan-persamaan yang digunakan

Berikut dibawah ini adalah persamaan-persamaan yang digunakan dalam

penelitian untuk mencari unjuk kerja kincir angin.

2.5.1 Daya Angin

Energi yang terdapat pada energi angin merupakan energi kinetik, sehingga

daya angin dapat dirumuskan sebagai berikut:

Ek = 1

2mV2 (1)

dengan:

Ek : Energi kinetik (joule)

m : Massa udara (kg)

𝑉 : Kecepatan angin (m/s)

Daya adalah energi per satuan waktu, sehingga dapat dituliskan sebagai

berikut:


http://www.daviddarling.info/

16

Pin = 0,5 m V2 (2)

dengan:

Pin : Daya angin (watt)

m : Massa udara per satuan waktu (kg/s)

m = ρAV (3)

dengan:

ρ : Massa jenis udara (kg/m3)

A : Luas penampang yang membentuk sebuah lingkaran (m2)

Dengan menggunakan ketiga persamaan diatas, sehingga daya angin (𝑃𝑖𝑛)

dapat dihitung menggunakan rumusan sebagai berikut:

Pin = 0,5 ρAV3 (4)

2.5.2 Torsi

Torsi adalah momen puntir yang terdapat pada poros yang dihasilkan oleh

gaya dorong yangterdapat pada poros, dimana gaya dorong ini memiliki jarak

terhadap sumbu putar, sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut:

T = F.l (5)

dengan:

T : Torsi dinamis yang dihasilkan dari putaran poros (Nm)

F : Gaya pada poros akibat puntiran (N)

l : Jarak lengan torsi dari poros (m)


17

2.5.3 Daya Kincir Angin

Daya kincir angin adalah daya yang dihasilkan oleh poros kincir angin akibat

daya angin yang melintasi sudu-sudu pada turbin angin. Berdasakan penelitian yang

dilakukan pada tahun 1919 oleh seorang fisikawan asal jerman, Albert Betz,

menyimpulkan dari semua jenis turbin angin efisiensi maksimum yang dihasilkan

adalah 59,3% dan penemuan ini dinamakan Betz limit.

Gambar 2.9. Grafik hubungan Cp dan tsr

(Sumber: http://slideplayer.com/slide/10169610/)

Perhitungan daya kincir yang dihasilkan dari poros turbin angin akibat daya

angin yang menghantam sudu-sudu pada turbin angin sehingga sudu turbin angin

bergerak melingkar. Daya yang dihasilkan oleh sudu turbin angin yang berputar

adalah:

Pout = 2πnT

60 (6)

dengan:


18

Pout : Daya yang dihasilkan oleh turbin angin (watt)

T : Torsi (Nm)

n : Kecepatan poros kincir angin (rpm)

2.5.4 Tip Speed Ratio (TSR)

Tip Speed Ratio adalah perbandingan antara kecepatan pada ujung sudu turbin

angin dengan kecepatan angin. Kecepatan ujung sudu dapat dirumuskan sebagai

berikut:

Vt = ω r (7)

dengan:

Vt : Kecepatan ujung sudu

ω : Kecepatan sudut (rad/detik)

r : Jari-jari kincir angin (m)

Kecepatan sudut adalah perubahan posisi sudut benda yang bergerak

melingkar tiap satu satuan waktu. Arah kecepatan sudut mengikuti arah gerak benda

yang melingkar atau sama dengan posisi arah sudut. Kecepatan sudut kincir angin

dapat dihitung sebagai berikut:

ω = nputaran

menit

= n2π rad

60 detik

=nπ

30 detikrad/s


19

Dengan begitu tip speed ratio dapat dirumuskan sebagai berikut:

λ = πrn

30V (8)

dengan:

λ : tip speed ratio

r : Jari-jari kincir angin (m)

n : Kecepatan putaran poros (rpm)

V : Kecepatan angin (m/s)

2.5.5 Koefisien Daya Kincir Angin

Koefisien daya (Cp) adalah perbandingan antara daya yang dihasilkan turbin

angin (𝑃𝑜𝑢𝑡) dengan daya yang dihasilkan oleh angin (𝑃𝑖𝑛). Sehingga dapat di

rumuskan sebagai berikut:

Cp = Pout

Pin (9)

dengan:

𝐶𝑝 : Koefisien daya

𝑃𝑜𝑢𝑡 : Daya yang dihasilkan turbin angin (watt)

𝑃𝑖𝑛 : Daya yang dihasilkan angin (watt)


20

2.6 Tinjauan Pustaka

Pada tahun 2018, Filifius Arken Siregar melakukan penelitian dengan judul

“Unjuk Kerja Model Kincir Angin Petani Garam Sumenep Dengan Tiga Variasi

Jumlah Sudu” (4 sudu, 3 sudu, dan 2 sudu). Penelitian itu bertujuan untuk mencari

unjuk kerja terbaik dari ketiga variasi sudu dengan membandingkan tiga variasi

sudu tersebut. Dalam Penelitian tersebut dihasilkan nilai koefisien daya (Cp)

maksimal sebesar 0,20 untuk variasi 4 sudu pada tip speed ratio optimal sebesar

3.31. Untuk variasi 3 sudu menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 0,19

pada tip speed ratio optimal sebesar 3,7932 sedangkan variasi 2 sudu menghasilkan

koefisien daya maksimal sebesar 0,16 pada tip speed ratio optimal 4,25. Dengan

demikian dapat disimpulkan bahwa model kincir angin petani garam sumenep

dengan variasi 4 sudu menghasilkan unjuk kerja terbaik diantara ketiga variasi.

Penelitian yang dilakukan oleh Andreas Yoga Agung Sugiarta pada tahun

2018 menggunakan kincir angin petani garam di Rembang dengan tiga variasi

jumlah sudu yaitu 2, 3, dan 4. Diameter sudu berukuran 1 m, sudut tangkapan angin

160o. Penelitian dilakukan dengan kecepatan angin rata-rata 7 m/s. Hasil penelitian

menunjukan bahwa kincir angin 2 sudu menghasilkan koefisien daya maksimal

sebesar 14,91% pada tip speed ratio optimal 2.98. Variasi 3 sudu menghasilkan

koefisien daya maksimal 0,15 pada tip speed ratio optimal 2.46. Sedangkan variasi

4 sudu menghasilkan koefisien daya maksmal sebesar 0,15 dengan tip speed ratio

optimal 1.94.


21

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alur Penelitian

Langkah kerja penelitian ini digambarkan dalam diagram alir penelitian

sebagai berikut:

Gambar 3.1 Diagram alur penelitian

Pembuatan pemodelan kincir angin dengan perangkat lunak

SolidWorks dan AutoCad

Pengambilan data kecepatan angin, putaran poros kincir dan

gaya pembebanan

Pengolahan data, menghitung torsi, kecepatan sudut, daya

angin, daya kincir, koefisien daya (Cp), tip speed ratio (tsr).

Kemudian membuat grafik hubungan antara torsi dengan

putaran poros dan hubungan koefisien daya (Cp) dengan tip

speed ratio (tsr).

Analisis dan pembahasan data

Selesai

Mulai

Tidak

baik


22

3.2 Konstruksi Kincir dan Komponen Penunjang Penelitian

Dalam penelitian ini terdapat dua komponen penting yaitu, konstruksi kincir

sebagai komponen utama penelitian dan komponen yang menunjang keberhasilan

penelitian. Komponen-komponen tersebut yaitu:

3.2.1 Konstruksi Kincir Angin

Kincir angin berbahan dasar kayu dan memiliki konstruksi berdiameter 1,992

m seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.2

Gambar 3.2 Konstruksi Kincir Angin

Kincir angin ini memiliki beberapa bagian penting yaitu:

1. Sudu Kincir

Sudu kincir angin berfungsi untuk memberikan gerak rotasi dari angin yang

bertiup/mengalir melalui sudu. Sudu kincir terbuat dari material kayu berukuran

panjang 1992 mm dan memiliki ketebalan 5 mm. Satu bilah sudu sama dengan dua


23

jumlah sudu. Sehingga dua bilah sudu sama dengan empat sudu seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 3.3 dibawah ini:

(a) (b)

Gambar 3.3 (a) dua sudu (b) empat sudu

2. Tower (Menara) Kincir Angin

Menara seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.4 berfungsi sebagai

penunjang konstruksi kincir angin. Fungsi lain dari tiang penyangga adalah sebagai

tempat diletakkannya sudu. Menara terbuat dari bahan kayu dan terdapat pipa pvc

berdiameter 3 in. Pada menara terdapat bearing (bantalan) ABB seri F204 yang

berukuran diameter dalam 50 mm. Pada menara juga terdapat poros kincir angin

yang berukuran diameter 50 mm.


24

Gambar 3.4 Menara kincir angin

3.2.2 Komponen Penunjang Penelitian

Dalam penelitian ini diperlukan komponen penunjang agar penelitian dapat

berjalan dengan baik. Komponen penunjang penelitian adalah sebagai berikut:

1. Tachometer

Tachometer merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengukur suatu

putaran/rotasi dari sebuah objek yang berputar. Dalam penelitian ini tachometer

digunakan untuk mengukur putaran poros kincir angin sebagai data yang

dibutuhkan. Jenis tachometer yang digunakan adalah jenis digital light tachometer

dapat dilihat pada Gambar 3.5.


25

Gambar 3.5 Tachometer

(sumber: www.semiki.com)

2. Anemometer (Pengukur kecepatan udara)

Anemometer seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.6 merupakan sebuah

alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin. Dalam penelitian ini

anemometer digunakan untuk mengukur kecepatan angin di daerah tangkapan

kincir.

Gambar 3.6 Anemometer

(sumber: www.roadtechmarine.com.au)

3. Neraca Pegas Digital

Neraca pegas digital seperti ditunjukkan pada Gambar 3.7 merupakan

sebuah alat yang digunakan untuk mengukur gaya atau mengukur berat benda.


26

Dalam penelitian ini timbangan gantung digital digunakan untuk mengukur

pengimbang torsi kincir angin saat kincir berputar.

Gambar 3.7 Neraca pegas digital

(sumberhttps://jualbeli.mysenaraiharga.org/)

3.2 Skema Pengambilan Data

Untuk mempermudah memahami proses pengambilan data, disajikan

skematis peletakkan alat ukur saat pengambilan data seperti Gambar 3.8.

Gambar 3.8 Skematik pengujian kincir angin tampak samping


27

Gambar 3.9 Skematik pengujian kincir angin tampak belakang

Keterangan pada gambar 3.8

a. Generator

Generator terpasang fix dengan poros kincir. Ketika poros kincir berputar

maka generator juga ikut berputar.

b. Base Plate

Berfungsi sebagai tempat berdirinya kincir angin. Jarak dari bibir pantai ke

base plate sekitar empat sampai lima meter

c. Lengan Torsi

Lengan torsi terpasang tidak fix pada generator. Ketika generator berputar

maka lengan torsi tidak ikut berputar.

d. Anemometer


28

Pengambilan data kecepatan angin menggunakan anemometer yang dipegang

oleh tim pengambil data kemudian diarahkan tepat ke arah datangnya angin.

Posisi tim pengambil data yang memegang anemometer berada di sebelah

kincir angin.

e. Timbangan

Timbangan diletakkan pada lengan torsi.

f. Alat pengatur beban.

Alat pengatur beban berfungsi untuk mengatur besaran beban yang diberikan

ke generator.

.

3.3 Langkah Penelitian

Sebelum melakukan pengambilan data, harus ada persiapan yang harus

dilakukan. Persiapan yang dilakukan adalah membuat pemodelan alat di perangkat

lunak SolidWorks dan AutoCad. Selain persiapan teknis, diperlukan persiapan

administratif yaitu surat perijinan penggunaan pantai untuk keperluan penelitian.

Setelah tahap persiapan selesai, selanjutnya adalah pengambilan data. Langkah

pengambilan data adalah sebagai berikut:

1. Mempersiapkan semua komponen kincir angin dan alat penunjang

pengambilan data.

2. Merakit komponen kincir angin yaitu sudu dan menara.

3. Memposisikan kincir angin menghadap arah datangnya angin sejauh 4-

5 meter dari bibir pantai.

4. Memasang anemometer menghadap arah datangnya angin.


29

5. Memasang tibambangan gantung digital.

6. Memasang pembebanan lampu.

7. Jika proses 1-5 sudah dilakukan, maka pengambilan data pertama dapat

dilakukan.

8. Mencatat nilai pembebanan dan kecepatan putaran kincir angin.

9. Untuk data kedua dan selanjutnya, naikkan nilai beban di sistem

pembebanan untuk variasi nilai pembebanan hingga kincir angin

berhenti.


30

BAB IV

HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Penelitian

Data yang diperoleh dari hasil penelitian kincir angin adalah: kecepatan angin

(m/s), putaran poros (rpm), dan beban (kg), dapat dilihat pada Tabel 4.1 dan Tabel

4.2. Pengambilan data dilakukan dengan menggunakan dua variasi sudu yaitu, dua

sudu dan empat sudu.

Tabel 4.1 Data hasil penelitian kincir angin petani garam Demak variasi dua sudu.

Data

ke-

Kecepatan

Udara

Putaran

Kincir Beban

Gaya

Pengimbang

m/s rpm kg N

1 4,2 204,5 0 0

2 4,0 196,9 0 0

3 4,1 179,2 0 0

4 4,4 230,7 0 0

5 4,6 259,5 0 0

6 4,2 224,2 0,02 0,196

7 3,9 211,2 0,04 0,392

8 4,0 210,1 0,06 0,589

9 4,1 209,7 0,08 0,785

10 4,0 203,7 0,10 0,981

11 4,1 198,7 0,12 1,177

12 4,1 187,4 0,14 1,373

13 4,0 183,6 0,16 1,570

14 4,0 180,0 0,18 1,766

15 3,7 150,8 0,20 1,962

16 4,2 185,2 0,22 2,158

17 4,1 176,0 0,24 2,354

18 4,2 179,0 0,26 2,551

19 4,0 159,1 0,28 2,747

20 4,0 150,0 0,30 2,943

21 4,4 179,6 0,32 3,139

22 4,1 140,9 0,34 3,335

23 4,1 134,7 0,36 3,532

24 3,8 98,3 0,38 3,728

25 4,0 110,7 0,40 3,924

26 4,1 125,6 0,42 4,120


31

Tabel 4.1 Data hasil penelitian kincir angin petani garam Demak variasi dua sudu.

(Lanjutan)

No.

Kecepatan

Udara

Putaran

Kincir Beban

Gaya

Pengimbang

m/s rpm kg N

27 4,3 132,4 0,44 4,316

28 4,5 135,0 0,46 4,513

29 4,0 90,0 0,48 4,709

30 4,1 95,5 0,50 4,905

31 4,4 120,0 0,52 5,101

32 4,2 90,0 0,54 5,297

33 4,2 85,3 0,56 5,494

34 4,1 70,2 0,58 5,690

35 4,5 71,5 0,60 5,886

36 4,0 60,1 0,62 6,082

37 4,2 62,3 0,64 6,278

38 4,3 75,1 0,66 6,475

39 4,1 65,5 0,68 6,671

40 4,2 32,4 0,70 6,867

41 4,6 50,3 0,72 7,063

42 4,7 80,5 0,74 7,259

43 4,4 31,9 0,76 7,456

44 4,8 75,3 0,78 7,652

45 4,7 56,0 0,80 7,848

46 4,6 60,4 0,82 8,044

47 4,0 20,5 0,84 8,240

48 4,3 40,3 0,86 8,437

49 4,3 20,6 0,88 8,633

50 3,9 5,6 0,90 8,829

Tabel 4.2 Data penelitian kincir angin petani garam Demak variasi empat sudu.

Data

ke-

Kecepatan

Udara

Kecepatan

Kincir Beban

Gaya

Pengimbang

m/s rpm kg N

1 5,0 238,2 0 0

2 4,1 208,5 0 0

3 4,1 194,0 0 0

4 4,4 220,4 0 0

5 4,4 228,8 0 0

6 3,4 160,0 0,02 0,196

7 4,0 198,7 0,04 0,392

8 4,0 195,2 0,06 0,589

9 4,0 192,4 0,08 0,785


32


(Lanjutan)

No.

Kecepatan

Udara

Kecepatan

Kincir Beban

Gaya

Pengimbang

m/s rpm kg N

10 4,5 219,2 0,10 0,98

11 3,8 175,5 0,12 1,18

12 4,0 182,4 0,14 1,37

13 4,0 181,6 0,16 1,57

14 4,3 194,6 0,18 1,77

15 4,3 193,0 0,20 1,96

16 4,2 183,0 0,22 2,16

17 4,2 180,9 0,24 2,35

18 3,4 125,7 0,26 2,55

19 4,2 175,8 0,28 2,75

20 4,4 180,5 0,30 2,94

21 4,4 183,5 0,32 3,14

22 4,5 183,8 0,34 3,34

23 3,9 141,5 0,36 3,53

24 3,8 129,3 0,38 3,73

25 4,0 135,6 0,40 3,92

26 4,0 134,2 0,42 4,12

27 4,0 128,4 0,44 4,32

28 4,0 123,4 0,46 4,51

29 4,1 128,2 0,48 4,71

30 4,8 173,4 0,50 4,91

31 4,5 150,3 0,52 5,10

32 4,1 116,2 0,54 5,30

33 4,1 112,4 0,56 5,49

34 4,3 122,4 0,58 5,69

35 4,0 91,4 0,60 5,89

36 4,0 90,0 0,62 6,08

37 4,4 101,4 0,64 6,28

38 4,3 102,1 0,66 6,47

39 3,9 70,0 0,65 6,38

40 4,1 80,0 0,65 6,38

41 4,3 99,0 0,72 7,06

42 4,2 84,5 0,74 7,26

43 4,4 92,0 0,76 7,46

44 4,6 100,8 0,78 7,65

45 4,4 98,3 0,73 7,16

46 4,3 80,9 0,82 8,04

47 4,3 64,2 0,84 8,24

48 4,7 78,4 0,91 8,93


33


(Lanjutan)

No.

Kecepatan

Udara

Kecepatan

Kincir Beban

Gaya

Pengimbang

m/s rpm kg N

49 4,2 70,0 0,80 7,85

50 4,3 75,2 0,90 8,83

51 4,2 61,3 0,80 7,85

52 4,4 62,0 0,94 9,22

53 4,5 60,1 0,96 9,42

54 4,0 30,2 0,85 8,34

55 3,7 20,4 0,82 8,04

56 3,5 16,7 0,84 8,24

57 3,5 15,3 0,86 8,44

58 3,6 14,5 0,88 8,63

59 3,7 10,2 0,91 8,93

60 3,8 4,1 1,00 9,81

4.2 Pengolahan dan Perhitungan Data

Dalam pengolahan data dapat diasumsikan beberapa hal untuk

mempermudah dalam proses perhitungan, antara lain sebagai berikut:

1. Diameter sudu kincir angin : 1,992 m

2. Densitas udara : 1,18 kg/m3.

3. Panjang lengan torsi : 0,2 m

4. Luas tangkapan angin : 3,114 m2

Perhitungan data meliputi daya angin, torsi, daya kincir angin, tip speed ratio,

dan koefisien daya.

4.2.1 Perhitungan Daya Angin

Untuk menghitung daya angin, dapat diambil salah satu data dari dua tabel

diatas sebagai contoh. Untuk perhitungan daya angin, digunakan data Tabel 4.1 data

ke-28 dengan variasi dua sudu. Diketahui luas tangkapan angin sebesar 3,114 m2,


34

kecepatan angin 4.5 m/s, dn massa jenis udara 1.18 kg/m3. Kemudian dapat dihitung

dengan Persamaan (4) sebagai berikut:

𝑃𝑖𝑛 = 0,5 ρAV3

= (0,5) . (1,18 kg/m 3) .(3,114 m2) . (4,5

m

s)3

= 167,42 watt

Maka daya angin yang dihasilkan sebesar 167,42 watt.

4.2.2 Perhitungan Torsi

Untuk menghitung torsi, diambil data pada Tabel 4.1 data ke-28 dengan

variasi dua sudu. Diketahui gaya pengimbang (F) sebesar 4,513 N dan panjang

lengan torsi (l) sebesar 0,2 m. Kemudian dapat dihitung dengan Persamaan (5)

sebagai berikut:

T = F.l

= (4,513 N).(0.2 m)

= 0,902 N.m

Maka torsi yang dihasilkan sebesar 0,902 N.m

4.2.3 Perhitungan Daya Kincir Angin

Untuk menghitung daya kincir angin, diambil data pada Tabel 4.1 data ke-28

dengan variasi dua sudu. Diketahui kecepatan putar poros kincir (n) sebesar 135

rpm. Kemudian dapat dihitung dengan Persamaan (6).

Pout =2πnT

60

Pout =2.π.(135 rpm).(0,902 Nm)

60


35

= 12,75 watt

Maka daya kincir angin yang dihasilkan sebesar 12,75 watt

4.2.4 Perhitungan Tip Speed Ratio (TSR)

Untuk menghitung Tip Speed Ratio, diambil data pada Tabel 4.1 data ke-28

dengan variasi dua sudu. Diketahui jari-jari kincir angin (r) sebesar 0,996 m

kecepatan putar poros kincir (n) sebesar 135 rpm, dan kecepatan angin (V) sebesar

3,8 m/s. Kemudian dapat dihitung dengan Persamaan (10) sebagai berikut:

λ = πrn

30V

= π.(0,996 m).(135 rpm)

30 . (3,8ms

)

= 3,1

Maka TSR yang dihasilkan sebesar 3,1.

4.2.5 Perhitungan Koefisien Daya (Cp)

Untuk menghitung koefisien daya, diambil data pada Tabel 4.1 data ke-28

dengan variasi dua sudu. Diketahui nilai daya angin (Pin) sebesar 107,10watt dan

daya kincir angin (Pout) sebesar 12,76 watt. Kemudian dapat dihitung

menggunakan Persamaan (11) sebagai berikut:

Cp = Pout

Pin

= (12,76 watt)

(167,42 watt)

= 0,07

Maka koefisien daya yang dihasilkan sebesar 0,07.


36

4.3 Hasil Perhitungan


dua sudu.

Data

ke-

Gaya

pengimbang

(𝐹)

Putaran

kincir

(𝑛)

Kecepatan

sudut

(𝜔)

Torsi

(𝑇)

Daya

output

(𝑃𝑜𝑢𝑡)

Tip

Speed

ratio

(𝜆)

Koefisien

Daya

(𝐶𝑝)

N rpm rad/s N.m watt

1 0 204,5 21,41 0 0 5,1 0,00

2 0 196,9 20,62 0 0 5,1 0,00

3 0 179,2 18,77 0 0 4,5 0,00

4 0 230,7 24,16 0 0 5,4 0,00

5 0 259,5 27,17 0 0 5,9 0,00

6 0,196 224,2 23,48 0,04 0,92 5,5 0,01

7 0,392 211,2 22,12 0,08 1,74 5,6 0,02

8 0,589 210,1 22,00 0,12 2,59 5,5 0,02

9 0,785 209,7 21,96 0,16 3,45 5,3 0,03

10 0,981 203,7 21,33 0,20 4,19 5,3 0,04

11 1,177 198,7 20,81 0,24 4,90 5,0 0,04

12 1,373 187,4 19,62 0,27 5,39 4,7 0,04

13 1,570 183,6 19,23 0,31 6,04 4,8 0,05

14 1,766 180,0 18,85 0,35 6,66 4,7 0,06

15 1,962 150,8 15,79 0,39 6,20 4,2 0,07

16 2,158 185,2 19,39 0,43 8,37 4,6 0,06

17 2,354 176,0 18,43 0,47 8,68 4,5 0,07

18 2,551 179,0 18,74 0,51 9,56 4,4 0,07

19 2,747 159,1 16,66 0,55 9,15 4,1 0,08

20 2,943 150,0 15,71 0,59 9,25 3,9 0,08

21 3,139 179,6 18,81 0,63 11,81 4,2 0,08

22 3,335 140,9 14,75 0,67 9,84 3,6 0,08

23 3,532 134,7 14,11 0,71 9,96 3,4 0,08

24 3,728 98,3 10,29 0,75 7,67 2,7 0,08

25 3,924 110,7 11,59 0,78 9,10 2,9 0,08

26 4,120 125,6 13,15 0,82 10,84 3,2 0,09

27 4,316 132,4 13,86 0,86 11,97 3,2 0,08

28 4,513 135,0 14,14 0,90 12,76 3,1 0,08

29 4,709 90,0 9,42 0,94 8,88 2,3 0,08

30 4,905 95,5 10,00 0,98 9,81 2,4 0,08

31 5,101 120,0 12,57 1,02 12,82 2,8 0,08

32 5,297 90,0 9,42 1,06 9,99 2,2 0,07

33 5,494 85,3 8,93 1,10 9,81 2,1 0,07

34 5,690 70,2 7,35 1,14 8,37 1,8 0,07

35 5,886 71,5 7,49 1,18 8,81 1,6 0,05

36 6,082 60,1 6,29 1,22 7,66 1,6 0,07


37


dua sudu. (Lanjutan)

Data

ke-

Gaya

pengimbang

(𝐹)

Putaran

kincir

(𝑛)

Kecepatan

sudut

(𝜔)

Torsi

(𝑇)

Daya

output

(𝑃𝑜𝑢𝑡)

Tip

Speed

ratio

(𝜆)

Koefisien

Daya

(𝐶𝑝)

N Rpm rad/s N.m watt

37 6,278 62,3 6,52 1,26 8,19 1,5 0,06

38 6,475 75,1 7,86 1,29 10,18 1,8 0,07

39 6,671 65,5 6,86 1,33 9,15 1,7 0,07

40 6,867 32,4 3,39 1,37 4,66 0,8 0,03

41 7,063 50,3 5,27 1,41 7,44 1,1 0,04

42 7,259 80,5 8,43 1,45 12,24 1,8 0,06

43 7,456 31,9 3,34 1,49 4,98 0,8 0,03

44 7,652 75,3 7,89 1,53 12,07 1,6 0,06

45 7,848 56,0 5,86 1,57 9,20 1,2 0,05

46 8,044 60,4 6,32 1,61 10,18 1,4 0,06

47 8,240 20,5 2,15 1,65 3,54 0,5 0,03

48 8,437 40,3 4,22 1,69 7,12 1,0 0,05

49 8,633 20,6 2,16 1,73 3,72 0,5 0,03

50 8,829 5,6 0,59 1,77 1,04 0,1 0,01


empat sudu.

Data

ke-

Gaya

pengimbang

(𝐹)

Putaran

kincir

(𝑛)

Kecepatan

sudut

(𝜔)

Torsi

(𝑇)

Daya

output

(𝑃𝑜𝑢𝑡)

Tip

Speed

ratio

(𝜆)

Koefisien

Daya

(𝐶𝑝)

N rpm rad/s N.m watt %

1 0 238,2 24,94 0,00 0,00 4,9 0,00

2 0 208,5 21,83 0,00 0,00 5,3 0,00

3 0 194,0 20,32 0,00 0,00 4,9 0,00

4 0 220,4 23,08 0,00 0,00 5,2 0,00

5 0 228,8 23,96 0,00 0,00 5,4 0,00

6 0,20 160,0 16,75 0,04 0,66 4,9 0,01

7 0,39 198,7 20,81 0,08 1,63 5,2 0,01

8 0,59 195,2 20,44 0,12 2,41 5,1 0,02

9 0,78 192,4 20,15 0,16 3,16 5,0 0,03

10 0,98 219,2 22,95 0,20 4,50 5,1 0,03

11 1,18 175,5 18,38 0,24 4,33 4,8 0,04

12 1,37 182,4 19,10 0,27 5,25 4,7 0,04

13 1,57 181,6 19,02 0,31 5,97 4,7 0,05

14 1,77 194,6 20,38 0,35 7,20 4,7 0,05

15 1,96 193,0 20,21 0,39 7,93 4,7 0,05


38


4 sudu. (Lanjutan)

Data

ke-

Gaya

pengimbang

(𝐹)

Putaran

kincir

(𝑛)

Kecepatan

sudut

(𝜔)

Torsi

(𝑇)

Daya

output

(𝑃𝑜𝑢𝑡)

Tip

Speed

ratio

(𝜆)

Koefisien

Daya

(𝐶𝑝)


16 2,16 183,0 19,16 0,43 8,27 4,5 0,06

17 2,35 180,9 18,94 0,47 8,92 4,5 0,07

18 2,55 125,7 13,16 0,51 6,71 3,8 0,09

19 2,75 175,8 18,41 0,55 10,11 4,3 0,07

20 2,94 180,5 18,90 0,59 11,13 4,3 0,07

21 3,14 183,5 19,22 0,63 12,06 4,3 0,08

22 3,34 183,8 19,25 0,67 12,84 4,2 0,08

23 3,53 141,5 14,82 0,71 10,47 3,8 0,10

24 3,73 129,3 13,54 0,75 10,09 3,5 0,10

25 3,92 135,6 14,20 0,78 11,14 3,5 0,09

26 4,12 134,2 14,05 0,82 11,58 3,5 0,10

27 4,32 128,4 13,45 0,86 11,61 3,3 0,10

28 4,51 123,4 12,92 0,90 11,66 3,2 0,10

29 4,71 128,2 13,42 0,94 12,64 3,2 0,10

30 4,91 173,4 18,16 0,98 17,81 3,8 0,09

31 5,10 150,3 15,74 1,02 16,06 3,5 0,10

32 5,30 116,2 12,17 1,06 12,89 2,9 0,10

33 5,49 112,4 11,77 1,10 12,93 2,8 0,10

34 5,69 122,4 12,82 1,14 14,59 3,0 0,10

35 5,89 91,4 9,57 1,18 11,27 2,4 0,10

36 6,08 90,0 9,42 1,22 11,46 2,3 0,10

37 6,28 101,4 10,62 1,26 13,33 2,4 0,09

38 6,47 102,1 10,69 1,29 13,84 2,5 0,09

39 6,38 70,0 7,33 1,28 9,35 1,9 0,09

40 6,38 80,0 8,38 1,28 10,68 2,0 0,08

41 7,06 99,0 10,37 1,41 14,64 2,4 0,10

42 7,26 84,5 8,85 1,45 12,85 2,1 0,09

43 7,46 92,0 9,63 1,49 14,37 2,2 0,09

44 7,65 100,8 10,56 1,53 16,15 2,3 0,09

45 7,16 98,3 10,29 1,43 14,74 2,3 0,09

46 8,04 80,9 8,47 1,61 13,63 2,0 0,09

47 8,24 64,2 6,72 1,65 11,08 1,6 0,08

48 8,93 78,4 8,21 1,79 14,66 1,7 0,08

49 7,85 70,0 7,33 1,57 11,51 1,7 0,08

50 8,83 75,2 7,87 1,77 13,91 1,8 0,10

51 7,85 61,3 6,42 1,57 10,08 1,5 0,07

52 9,22 62,0 6,49 1,84 11,97 1,5 0,08

53 9,42 60,1 6,29 1,88 11,85 1,4 0,07


39


4 sudu. (Lanjutan)

Data

ke-

Gaya

pengimbang

(𝐹)

Putaran

kincir

(𝑛)

Kecepatan

sudut

(𝜔)

Torsi

(𝑇)

Daya

output

(𝑃𝑜𝑢𝑡)

Tip

Speed

ratio

(𝜆)

Koefisien

Daya

(𝐶𝑝)


54 8,34 30,2 3,16 1,67 5,27 0,8 0,04

55 8,04 20,4 2,14 1,61 3,44 0,6 0,04

56 8,24 16,7 1,75 1,65 2,88 0,5 0,04

57 8,44 15,3 1,60 1,69 2,70 0,5 0,03

58 8,63 14,5 1,52 1,73 2,62 0,4 0,03

59 8,93 10,2 1,07 1,79 1,91 0,3 0,02

60 9,81 4,1 0,43 1,96 0,84 0,1 0,01

4.4 Grafik Hasil Perhitungan dan Pembahasan

Setelah semua data yang dibutuhkan sudah diperoleh maka selanjutnya data

tersebut dapat diolah kedalam bentuk grafik untuk mengetahui hubungan antara

kecepatan putar kincir angin dengan torsi dan hubungan antara koefisien daya

dengan tip speed ratio.


Demak Dengan Variasi Dua Sudu

a. Grafik hubungan torsi dengan kecepatan putar poros kincir.

Grafik hasil perhitungan kincir angin petani garam Demak dengan variasi dua

sudu ditunjukkan pada Gambar 4.1.


40

Gambar 4.1 Grafik hubungan kecepatan putar turbin dengan torsi pada kincir

angin petani garam Demak dengan variasi dua sudu

Pada Gambar 4.1 dapat disimpulkan bahwa semakin besar gaya beban yang

diberikan kepada kincir angin maka torsi yang dihasilkan semakin besar, sedangkan

kecepatan putar turbin angin berkurang seiring dengan bertambahnya beban. Pada

penelitian kincir angin petani garam Demak dengan variasi 2 sudu yang dilakukan

pada kecepatan angin maksimal 4,6 m/s menghasilkan kecepatan putar kincir

maksmimal sebesar 259,5 rpm pada kondisi tanpa pembebanan.

b. Grafik hubungan tip speed ratio dengan koefisien daya kincir.

Grafik hasil perhitungan kincir angin petani garam Demak dengan variasi 2

sudu ditunjukkan pada Gambar 4.2.


41

Gambar 4.2 Grafik hubungan tip speed ratio dengan koefisien daya kincir

angin petani garam Demak dengan variasi dua sudu

Pada Gambar 4.2 grafik hubungan tip speed ratio (𝜆) pada saat koefisien daya

(Cp) diperoleh persamaan Cp = -0,0096λ2 + 0,0572λ – 0,0039. Dari persamaan

tersebut dapat digunakan untuk mengetahui nilai tip speed ratio pada saat koefisien

daya maksimal dengan perhitungan sebagai berikut:

Cp = −0,0096λ2 + 0,0572λ – 0,0039

dCp

dλ= 2(−0,0096λ) + 0,0572

0 = −0,0192λ + 0,0572

0,0192λ = 0,0572

λ = 0,0572

0,0192

= 2,97


42

Setelah diketahui nilai tip speed ratio sebesar 2,986 maka dapat disubstitusikan ke

dalam persamaan Cp = -0,9577λ2 + 5,7212λ – 0,392 untuk mengetahui koefisien

daya maksimal.

𝐶𝑝 = −0,0096λ2 + 0,0572λ – 0,0039

= −0,0096(2,97)2 + 0,0572 (2,97) − 0,0039

= −0,084 + 0,169 − 0,0039

= 0,081

Dari perhitungan tersebut diperoleh koefisien daya maksimal sebesar 0,081 pada

saat nilai tip speed ratio optimal sebesar 2,97.


Demak Dengan Variasi Empat Sudu

a. Grafik hubungan torsi dengan kecepatan putar poros kincir.

Gambar 4.3 Grafik hubungan kecepatan putar turbin dengan torsi pada kincir

angin petani garam Demak dengan variasi empat sudu.


43

Pada Gambar 4.3 dapat disimpulkan bahwa semakin besar gaya beban yang

diberikan kepada kincir angin maka torsi yang dihasilkan semakin besar, sedangkan

kecepatan putar turbin angin berkurang seiring dengan bertambahnya beban. Pada

penelitian kincir angin petani garam Demak dengan variasi empat sudu yang

dilakukan pada kecepatan angin 4,4 m/s menghasilkan kecepatan putar kincir

maksmimal sebesar 228,8 rpm pada kondisi tanpa pembebanan.

b. Grafik hubungan tip speed ratio dengan koefisien daya kincir angin

Gambar 4.4 Grafik hubungan tip speed ratio dengan koefisien daya pada

kincir angin petani garam Demak dengan variasi empat sudu

Pada Gambar 4.4 grafik hubungan tip speed ratio (𝜆) pada saat koefisien daya

(Cp) diperoleh persamaan Cp = -0,0138λ2+0,0757λ-0,0034. Dari persamaan

tersebut dapat digunakan untuk mengetahui nilai tip speed ratio pada saat koefisien

daya maksimal dengan perhitungan sebagai berikut:

Cp = −0,0138λ2 + 0,0757λ − 0,0034


44

dCp

dλ= 2(−0,0138λ) + 0,0757

0 = −0,0276λ + 0,0757

0,0276λ = 0,0757

λ = 0,0757

0,0276

= 2,74

Setelah diketahui nilai tip speed ratio sebesar 2,74 maka dapat disubstitusikan ke

dalam persamaan Cp = −0,0138λ2 + 0,0757λ − 0,0034 untuk mengetahui koefisien

daya maksimal.

Cp = −0,0138λ2 + 0,0757λ − 0,0034

= −0,0138(2,74)2 + 0,0757(2,74) − 0,0034

= −0,103 + 0,207 − 0,0034

= 0,10

Dari perhitungan tersebut diperoleh koefisien daya maksimal sebesar 0,10 pada saat

nilai tip speed ratio optimal sebesar 2,74.

4.5 Grafik Perbandingan Dua Variasi Jumlah Sudu Pada Kincir Angin

Petani Garam Demak

Berikut ini merupakan grafik perbandingan antara kecepatan putar poros

kincir angin (n) dengan beban torsi (T) dan mengetahui hubungan antara koefisien


45

daya (Cp) dengan tip speed ratio (λ). Dengan membandingkan dua variasi jumlah

sudu.

4.5.1 Grafik Perbandingan Hubungan Torsi Dengan Kecepatan Putar Poros

Kincir Pada Kincir Angin Petani Garam Demak Dengan Dua Variasi

Jumlah Sudu

Gambar 4.5 dibawa ini menyajikan grafik hubungan antara kecepatan kincir

angin (n) terhadap torsi (T).

Gambar 4.5 Grafik hubungan torsi dengan keceptan putar kincir pada kincir angin

petani garam Demak dengan variasi jumlah sudu.

Pada Gambar 4.5 memperlihatkan perbandingan hubungan antara kecepatan

putar kincir terhadap torsi variasi dua sudu dan empat sudu. Dengan kecepatan

angin 4,6 m/s pada pengujian variasi dua sudu dan dengan kecepatan angin 4,4 m/s

pada variasi empat sudu, kecepatan putar kincir maksimal terjadi pada kincir angin


46

yang memiliki dua sudu dengan diameter sudu 1,992 meter dan dengan kondisi

tanpa pembebanan yaitu 259,5 rpm.

4.5.2 Grafik Perbandingan Hubungan Tip Speed Ratio Dengan Koefisien Daya

Pada Kincir Angin Petani Garam Demak Dengan Dua Variasi Jumlah

Sudu

Gambar 4.6 Grafik perbandingan hubungan tip speed ratio dengan koefisien daya

pada kincir angin petani garam Demak dengan variasi jumlah sudu

Pada Gambar 4.6 memperlihatkan grafik perbandingan hubungan antara tip

speed ratio terhadap koefisien daya (Cp), koefisien daya maksimal yang dihasilkan

oleh kincir angin petani garam Demak variasi dua sudu adalah sebesar 0,08 pada

tip speed ratio (λ) optimal sebesar 2,97, sedangkan koefisien daya maksimal yang

dihasilkan oleh kincir angin petani garam Demak variasi empat sudu adalah 0,10


47

pada tip speed ratio (λ) optimal sebesar 2,74. Kincir angin petani garam Demak

dengan variasi empat sudu memiliki koefisien daya terbesar dibandingkan dengan

variasi dua sudu.

4.6 Perbandingan Hasil Penelitian dengan Tinjauan Pustaka

4.6.1 Perbandingan Koefisien Daya Hasil Penelitian dengan Koefisien Daya

Tinjauan Pustaka

a. Variasi empat sudu

Perbandingan nilai unjuk kerja penelitian ini dengan tinjauan pustaka Siregar,

Filifius Arken (2018) pada variasi empat sudu lebih rendah dengan nilai koefisien

daya maksimal sebesar 0,20 pada tip speed ratio optimal sebesar 3,31 dibandingkan

dengan nilai koefisien daya maksimal sebesar 0,10 pada tip speed ratio optimal

sebesar 2,74.

Perbandingan nilai unjuk kerja penelitian ini dengan tinjauan pustaka

Sugiarta, Andreas Yoga Agung (2018) pada variasi empat sudu lebih rendah dengan

nilai koefisien daya maksimal sebesar 0,15 pada tip speed ratio optimal sebesar

1,94 dibandingkan dengan nilai koefisien daya maksimal sebesar 0,10 pada tip

speed ratio optimal sebesar 2,74.

b. Variasi dua sudu

Pada perbandingan nilai unjuk kerja penelitian ini dengan tinjauan pustaka

Siregar, Filifius Arken (2018) pada variasi dua sudu menghasilkan nilai unjuk kerja

lebih rendah yaitu nilai koefisien daya maksimal sebesar 0,16 pada tip speed ratio

4,25 dibandingkan dengan nilai koefisien daya maksimal sebesar 0,08 pada tip

speed ratio optimal sebesar 2,97.


48

Pada perbandingan nilai unjuk kerja penelitian ini dengan tinjauan pustaka

Sugiarta, Andreas Yoga Agung (2018) pada variasi dua sudu menghasilkan nilai

unjuk kerja lebih rendah yaitu nilai koefisien daya maksimal sebesar 0,14 pada tip

speed ratio optimal sebesar 2,98 dibandingkan dengan nilai koefisien daya

maksimal sebesar 0,08 pada tip speed ratio optimal sebesar 2,97.

4.6.2 Faktor-faktor yang Menyebabkan Perbedaan Nilai Unjuk Kerja

Faktor-faktor yang menyebabkan perbedaan nilai unjuk kerja pada penelitian

ini dibandingkan dengan tinjauan pustaka adalah sebagai berikut:

a. Bentuk dari sudu yang berbeda.

b. Proses pembuatan sudu yang yang berbeda. Pembuatan sudu pada

penelitian ini dikerjakan oleh pengerajin kincir angin petani garam yang

dibuat tidak secara teliti, sedangkan proses pembuatan kincir angin

tinjauan pustaka dibuat secara teliti.

c. Tujuan akhir dari pembuatan kincir angin yang berbeda. Tujuan akhir dari

pembuatan kincir angin petani garam adalah hanya untuk membantu

pekerjaan petani garam, sedangkan tujuan akhir kincir angin tinjauan

pustaka adalah sebagai model yang diperuntukkan untuk penelitian.


49

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian kincir angin petani garam Demak dengan variasi jumlah sudu

dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut:

a. Hasil penelitian menunjukan bahwa, pada kincir angin petani garam Demak

dengan variasi dua sudu menghasilkan kecepatan putar maksimal tertinggi

yaitu 259,5 rpm pada kecepatan angin sebesar 4,6 m/s dengan kondisi tanpa

pembebanan. Sedangkan variasi empat sudu menghasilkan kecepatan putar

sebesar 228,8 rpm pada kecepatan angin sebesar 4,4 m/s dengan kondisi tanpa

pembebanan.

b. Hasil penelitian menunjukan bahwa kincir angin petani garam Demak dengan

variasi empat sudu menghasilkan unjuk kerja terbaik dengan koefisien daya

maksimal sebesar 0,10 pada tip speed ratio optimal sebesar 2,74. Sedangkan

pada variasi dua sudu menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 0,08

pada tip speed ratio optimal sebesar 2,97.

5.2 Saran

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, ada beberapa saran dari penulis

antara lain sebagai berikut:

a. Rancang skema pembebanan sebaik mungkin agar pembacaan pembebanan

baik dan benar.

b. Persiapkan semua alat-alat dengan baik dan benar sebelum pengambilan data


50

c. Perhatikan semua kondisi alat sebelum pengambilan data.

d. Lakukan survey lapangan sebelum pengambilan data untuk mengetahui

kondisi sebenarnya.

e. Konsultasikan cara pengambilan data dengan dosen pembimbing skripsi

secara terperinci sebelum pengambilan data.

f. Fokus kerjakan skrispi.


51

DAFTAR PUSTAKA

Anzhar, K., SBSS, Yarianto. (2000). Pola angin laut dan angin darat di daerah

Ujung Lemahabang, Semenanjung Muria. Jurnal Pengembangan Energi

Nuklir, 2(4), 199-206.

Cengel, Yunus A, Boles, Michael A. (2006). Thermodynamics an engineering

aproach fifth edition in SI units, New York: McGraw-Hill Education

Darling, David. 2018. www.daviddarling.info. Diakses pada tanggal 20 Februari

2019

Jain, Pramod. (2011). Wind energy engineering, New York: McGraw-Hill

Manwell, J.F., McGowan, J.G., Rogers, A.L. (2002). Wind energy explained theory,

design, and application. West Sussex: John Wiley & Sons Ltd.

Media Komunikasi Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral. (2016). Energi

baru, terbarukan, dan konservasi energi. Jurnal Energi, 2(1), 21-22.

Rachman, Akbar. (2018). Analisis dan Pemetaan Potensi Energi Angin di

Indonesia, Universitas Indonesia, Jawa Barat.

Rahmat, M.H. (2017). Potensi Pengembangan PLTB di Indonesia. Diunduh dari

https://setkab.go.id/potensi-pengembangan-pltb-di-indonesia/, pada 20

Februari 2019, pada pukul 00.39 WIB.

Siregar, Filifius Arken. (2018). Unjuk Kerja Model Kincir Angin Petani Garam

Sumenep Dengan Tiga Variasi Jumlah Sudu, Universitas Sanata Dharma,

Yogyakarta

Sugiarta, Andreas Yoga Agung. (2018). Unjuk Kerja Kincir Angin Sumbu

Horisontal Tipe Petani Garam Rembang Dengan Tiga Variasi Jumlah Sudu.

Universitas Sanata Dharma. Yogyakarta


http://www.daviddarling.info/

https://setkab.go.id/potensi-pengembangan-pltb-di-indonesia/

140

95

20 20

20 20

20 20

20 20

140

89

644

R20

51

54

170

9

24

153

644

114

7

84

126

241

100

40

20

R60

407 524

352

A A

B B

C C

D D

E E

F F

8

8

7

7

6

6

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

DRAWN

CHK'D

APPV'D

MFG

Q.A

UNLESS OTHERWISE SPECIFIED:DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERSSURFACE FINISH:TOLERANCES: LINEAR: ANGULAR:

FINISH: DEBURR AND BREAK SHARP EDGES

NAME SIGNATURE DATE

MATERIAL:

DO NOT SCALE DRAWING REVISION

TITLE:

DWG NO.

SCALE:1:12 SHEET 1 OF 1

A3

WEIGHT:

DIMAS UTOMO

Y.B. LUKIYANTO

Y.B. LUKIYANTO

7/3/2019

Univ. Sanata Dharma

L.01

MENARA


14

14

804

804

214

92

160

140°

214

199

2

20

24

24

20

128 17°

A A

B B

C C

D D

E E

F F

8

8

7

7

6

6

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

DRAWN

CHK'D

APPV'D

MFG

Q.A



NAME SIGNATURE DATE

MATERIAL:


TITLE:

DWG NO.


A3Kayu

WEIGHT:

Dimas Utomo

Dr. Lukiyanto

Dr. Lukiyanto

7/6/2019

Univ. Sanata Dharma

L.02

Sudu


950

950

1992

1992

A A

B B

C C

D D

E E

F F

8

8

7

7

6

6

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

DRAWN

CHK'D

APPV'D

MFG

Q.A



NAME SIGNATURE DATE

MATERIAL:


TITLE:

DWG NO.


A3

WEIGHT:

Dimas Utomo

Dr. YB Lukiyanto

Dr. YB Lukiyanto

7/24/2019

Univ. Sanata Dharma

L.03

Empat Sudu


unjuk kerja kincir angin petani garam demak ...repository.usd.ac.id/35130/2/155214104_full.pdfgambar...

Documents