Abstrak—Dalam  usaha  mengurangi  ketergantungan  konsumsi bahan  bakar  fosil  sebagai  bahan  bakar  utama  pembangkit listrik, penggunaan turbin angin dapat menjadi solusi terbaik. Prinsip  kerja  turbin  angin  Savonius  adalah  memanfaatkan selisih torsi akibat gaya drag pada advancing blade dan returning blade  sehingga  turbin  dapat  berputar  menghasilkan  energi mekanis yang akan dikonversi menjadi energi listrik. Penelitian ini  dilakukan  dengan  menempatkan  advancing  blade  turbin angin  Savonius  dekat  dinding  gedung.  Turbin  angin  Savonius yang  digunakan  memiliki  2  sudu  dengan  diameter  sudu  (D) 165,2  mm,  aspect  ratio  (H/L)  =  1  dan  variasi  kecepatan  angin bernilai 4 sampai dengan10 (m/s) pada jarak celah antara model dinding  dengan  turbin  (G/D)  =  1,7.  Hasil  penelitian menunjukkan  bahwa  dengan  menempatkan  advancing  blade turbin  angin  Savonius  dekat  dinding  gedung  efektif meningkatkan performa turbin. Nilai tertinggi diperoleh pada kecepatan  angin  5  m/s  yaitu  diperoleh  coefficient  of  power maximum sebesar 0,0747 pada tip speed ratio (λ) sebesar 0,687. Sedangkan  peningkatan  nilai  coefficient  of  power  maximum tertinggi  pada  kecepatan  angin  (U)  4  m/s  yaitu  sebesar  16% dengan  nilai  0,0504  pada  tip  speed  ratio  (λ)  0,717  dan  nilai coefficient of moment maksimum pada kecepatan 4 m/s sebesar 6,07%.  Serta,  adanyan  penempatan  dinding  untuk  semua variasi  kecepatan  mampu  menyebabkan  turbin  Savonius memiliki self-starting yang lebih baikpada semua posisi angular sudu.
Kata  Kunci—Coefficient  of  Moment,  Coefficient  of  Power, Coefficient  of  Static  Torque,  Kecepatan  Angin,  dan  Turbin Angin Savonius.

## I. PENDAHULUAN
ENINGKATAN  laju  pertumbuhan  penduduk  berakibat pada  meningkatnya kebutuhan  konsumsi  listrik. Berdasarkan  statistik  Direktorat  Jenderal  Ketenagalistrikan, Kementerian  Energi  dan  Sumber  Daya  Mineral,  konsumsi tenaga  listrik  perkapita  1,08  MWh  pada  tahun  2019 meningkat 1,9% dari tahun sebelumnya. Dalam pemenuhan konsumsi listrik ini tidak terlepas dari ketergantungan bahan bakar fosil yang menjadi sumber bahan bakar utama. Seperti yang  dilaporkan  oleh  IESR  tahun  2019  dominasi  produksi energi listrik oleh input bahan bakar fosil menyumbang 88% [1]. Sehingga kondisi ini akan meningkatkan intensitas emisi Gas  Rumah  Kaca  (GRK)  yang  akan  memperburuk  kualitas lingkungan.  Pada  tahun  2013,  pembangkit  listrik  telah menghasilkan  emisi  GRK  sebesar  172,294  Gg  CO 2 e  yang meningkat  menjadi  261,427  Gg  CO 2 e  pada  tahun  2018 [2] . Untuk mengatasi ketergantungan konsumsi bahan bakar fosil dan  memangkas  emisi  karbon,  maka  perlu  pengembangan Energi  Baru  Terbarukan  (EBT)  sebagai  solusi  dari permasalahan lingkungan .
Indonesia memiliki  potensi besar  untuk  mengembangkan energi baru dan terbarukan, salah satunya adalah energi angin atau bayu dengan kecepatan aliran angin rata-rata sebesar 3- 6  m/s.  Saat  ini,  daerah  perkotaan  di  Indonesia  terdapat  105 gedung  dengan  ketinggian  melebihi  150  meter.  Banyaknya bangunan  bertingkat  tersebut  dapat  menjadi  potensi  yang sangat  besar  dalam  pengembangan  energi  angin  dengan mengintegrasikan  turbin  angin  di  dinding  gedung  (BIWT). Pemasangan  turbin  angin  di  ketinggian  gedung  tersebut menjadikan  aliran  udara  akan  mengalir  bebas  tanpa  ada gangguan dari pohon, bangunan sekitar yang lebih rendah dan lain sebagainya. Sehingga, kecepatan aliran udara akan lebih tinggi dibandingkan dengan turbin angin yang dipasang pada bangunan rendah. Dengan kondisi kecepatan angin di

## Studi Eksperimental Kinerja Turbin Angin Savonius yang Dekat dengan Dinding Gedung pada Jarak G/D=1,7
Naila Hanin Laksita dan Tri Yogi Yuwono Departemen Teknik Mesin, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : triyogi@me.its.ac.id
P
Gambar 1. Skema dan parameter ukur alat penelitian. Keterangan:
S  : Jarak antara sudut depan dinding dengan tepi pusar poros turbin L  : Panjang Karakteristik turbin
G  : Jarak antara dinding bangunan dengan pusat poros turbin (m) K  : Jarak endplate bawah terhadap plat dasar penyangga turbin (m) H  : tinggi turbin U  : kecepatan aliran udara 𝜌 : densitas udara 𝜇 : viskositas udara
Indonesia,  pemilihan  jenis  turbin  angin  yang  ideal  untuk digunakan adalah VAWT ( Vertical Axis Wind Turbine ) tipe Savonius. Turbin ini menghasilkan daya dengan memanfaatkan dari  selisih gaya drag pada a dvancing blade dan returning blade . Selisih gaya drag kedua  sudu  tersebut dikalikan dengan jari-jari sudu yang akan menghasilkan torsi turbin  angin  Savonius.  Dari  nilai  torsi  tersebut  dikalikan dengan nilai kecepatan angular dari turbin menghasilkan daya turbin.
Guna  mengetahui  pengaruh  turbin  angin  Savonius  dan pemasangannya pada bangunan, maka dibutuhkan penelitian terdahulu  sebagai  pendukung  penelitian  ini.  Salah  satu penelitian  mengenai  analisis  peningkatan  performa  turbin angin Savonius telah dilakukan oleh [3]. Pada penelitian ini, digunakan  variasi  pada  geometri . Dimana,  variasi  yang diubah  adalah  jumlah  sudu  (dua,  tiga,  dan  empat  sudu); Jumlah stages turbin (satu dan dua stage ); overlap ratio ( 𝛽 ) (0; 0,2; 0,25; 0,3; dan 0,35); aspect ratio ( 𝛼 ) untuk 0,5; 1; 2; 4;  dan  5;  serta  dengan  atau  tanpa  menggunakan end  plate . Dengan  metode  pengujian  turbin  angin  Savonius  di  depan wind  tunnel berdiameter  49  cm,  jarak  antara  keluaran wind tunnel dan turbin angin Savonius sebesar 125 cm, dan pada sisi  keluaran wind  tunnel divariasikan  kecepatan  angin sebesar 0-13 m/s. Sudu turbin terbuat dari pipa PVC dengan variasi  diameter  yaitu  0,3;  0,2;  0,1;  dan  0,08  m.  Pada end plate dibuat dari bahan kayu dengan ketebalan 2,5 mm dan diameter  10%  dari  diameter  turbin.  Dari  hasil  penelitian, didapatkan  bahwa  pada  turbin  angin  Savonius  dengan menggunakan  dua  sudu, double  stage, nilai overlap  ratio sebesar 0, nilai aspect ratio sebesar 5, dan penggunaan end plate mampu  meningkatkan  performa  dari  turbin  angin Savonius.
Penelitian  oleh  Casini  et  al.  menganalisis  tipe-tipe  dari vertical  axis  wind  turbines (VAWT)  yang  tersedia  di  pasar [4].  Analisis  yang  dilakukan  mencakup  investigasi  produk, ilustrasi  cara  yang  mungkin  dilakukan  dalam  pemasangan turbin VAWT pada bangunan, serta keuntungan yang dicapai dalam  produksi  energi  menggunakan  sistem Building Augmented  Wind  Turbines (BAWT)  dibandingkan  dengan sistem photovoltaic (sel surya). Metode dalam penelitian ini dilakukan secara deskriptif dengan mengamati dari berbagai literatur yang berhubungan dengan pokok permasalahan ini. Disimpulkan dari hasil penelitian ini adalah (i) sudah tersedia berbagai macam VAWT di pasar dengan mempertimbangkan sesuai  kebutuhan;  (ii)  terdapat  tiga  cara  pemasangan  turbin
angin  menggunakan  sistem  BAWT  guna  mendapatkan efisiensi energi turbin angin Savonius pada bangunan
Pemasangan  turbin  angin  Savonius  menggunakan  sistem BIWT  ( Building  Integrated  Wind  Turbines) di  sudut bangunan telah dilakukan penelitian oleh Mao et al. [1], [5]. Penelitian  ini  bertujuan  untuk  menginvestigasi  performa turbin  angin  Savonius  yang  dipasang  di  sudut  gedung bertingkat  dan  aliran  interaksi  antara  turbin  angin  dan bangunan  di  perkotaan.  Metode Computational  Fluid Dynamics (CFD)  digunakan  dalam  penelitian  ini.  Terdapat tiga  variasi  yang  digunakan  sebagai  faktor  utama  pada penelitian ini yaitu (i) gap antara pusat turbin dengan sudut gedung; (ii) turbin yang berdekatan ( adjacent  turbine); (iii) arah angin. Dapat disimpulkan dari hasil penelitian ini adalah peningkatan daya turbin terjadi ketika jarak antar celah turbin dengan  bangunan  semakin  dekat  dengan  bahwa  nilai coefficient  of  power (Cp)  maksimum  pada  turbin  yang diintegrasikan  dengan  bangunan  adalah  0.7390  pada l = 0.75D dan TSR = 1.2. Dengan kata lain, 234.4% lebih besar dibandingkan  turbin  Savonius  pada uniform  flows. Kesimpulan  selanjutnya  adalah  multi-turbin  menghasilkan daya yang lebih rendah dibandingkan dengan turbin tunggal. Dijelaskan  bahwa  Cp  maksimum  untuk  multi-turbin  adalah 0.4319 dan 29.2% lebih rendah dibandingkan dengan turbin tunggal  pada l  = 1.00  D  dan 𝜙 =  45.  Namun  lebih  tinggi dibandingkan  dengan  turbin  pada  aliran  angin  seragam. Kesimpulan  terakhir  pada  penelitian  ini  adalah  sudut  angin memiliki  pengaruh  yang  cukup  signifikan  terhadap  daya keluaran turbin angin Savonius. Rata-rata nilai Cp dari turbin pada sudut angin dibawah 360 o adalah 0.456, di mana 92.5%
Gambar 2. Skema Eksperimen alat penelitian. 1 2 3 4 5 6 7 Gambar 3. Skema brake dynamometer .
Keterangan: 1. Pulley 2. Benang 3. Massa pemberat 4. Neraca pegas
5. Turbin angin Savonius 6. Poros turbin angin Savonius 7. Struktur penyangga turbin angin Savonius
lebih  tinggi  daripada  turbin  yang  beroperasi  pada  aliran seragam  ( uniform) .  Maka,  dapat  disimpulkan  bahwa pemasangan  sistem  BIWT  oleh  turbin  angin  Savonius  di sudut  bangunan  memiliki  kinerja  yang  baik  jika  dilakukan pemasangan di gedung.
Penelitian  Choi  et  al.  melakukan  eksperimen  mengenai efek ground pada  aliran  di  silinder  elip  (AR  =  2)  pada boundary  layer yang  turbulen  [6].  Kemudian  performanya dibandingkan dengan penggunaan silinder sirkular (AR = 1). Kedua  silinder  tersebut  diletakkan  di  sebuah  plat  datar dengan jarak G. Kemudian diberikan variasi G/B sebesar 0; 0,2;  0,3;  0,4;  0,5;  1,0;  dan  2,0.  Didapatkan  hasil  bahwa critical  gap  ratio dimana vortex mulai  muncul  terjadi  saat G/B = 0,4 untuk silinder elip sedangkan pada silinder sirkular terjadi  saat  G/B  =  0,3.  Didapatkan  pula  hasil  bahwa  efek ground pada  bagian wake silinder  membatasi  vortex  untuk mengalir terutama pada bagian lower side . Daerah wake yang terbentuk  pada  bagian  belakang  silinder  elip  dan  intensitas turbulennya  lebih  kecil  dari  pada  yang  terjadi  di  silinder sirkular.
Peneltian terdahulu dapat dijadikan sebagai referensi pada peneliian  ini.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui kecepatan angin yang optimum sehingga mampu mendapatkan kinerja turbin angin Savonius yang maksimal. Perbedaan dari penelitian  ini dengan penelitian  sebelumnya adalah variasi dan posisi turbin angin Savonius pada dinding bangunan. Variasi yang digunakan pada penelitian ini adalah nilai kecepatan angin, yaitu 4, 5, 6, 7, 8, 9 m/s dengan rasio jarak celah antara pusat turbin dan dinding gedung G/D = 1,7. Serta posisi turbin dipasangkan secara vertikal. Oleh karena itu,  dapat  dikatakan  penelitian  ini  belum  banyak  eksplorasi dan  dapat  menjadi  inspirasi  untuk  mengembangkan  secara menyeluruh.

## II. METODE PENELITIAN
Eksperimen ini dilakukan dengan dibandingkan performa antara  turbin  angin  Savonius  tanpa  dinding  dan  dengan dinding. Gambar 1 ditunjukkan bahwa skema penelitian yang terdiri  dari  peletakkan  alat,  spesifikasi  dimensi,  dan parameter-parameter yang dipakai dalam penelitian.

## A. Skema Eksperimen
Gambar  2  ditunjukkan  skema  eksperimen  dengan
konfigurasi  dari  turbin  angin  Savonius.  Skema  eksperimen ditunjukkan bahwa sistem eskperimen yang dilakukan untuk observasi turbin angin Savonius adalah dilakukan peletakkan voltage regulator yang berfungsi untuk mengatur kecepatan angin dari axial fan (U).
Axial  fan yang diletakkan di  dekat voltage regulator dan jarak  antara axial  fan dengan  turbin  angin  Savonius  adalah 3200 mm. Honeycomb yang berfungsi untuk membuat aliran dari axial fan menjadi uniform diletakkan di dekat axial fan dengan jarak 800 mm. Dengan rasio jarak celah antara model dinding dengan turbin (G/D) sebesar 1,7. Anemometer yang berfungsi  untuk  mengukur  kecepatan  angin  yang  datang menuju  turbin  angin  Savonius  diletakkan  di  depan  turbin angin  Savonius  dengan  jarak  8D. Torquemeter yang berfungsi  untuk  mengukur  torsi  statis  diletakkan  di  bagian poros atas turbin angin Savonius. Tachometer yang berfungsi untuk  mengukur  putaran  dari  turbin  angin  Savonius diletakkan di dekat poros bawah turbin angin Savonius.

## B. Benda Uji
Spesifikasi yang dimiliki oleh turbin angin Savonius yang digunakan dalam eksperimen ini adalah:
a. Material sudu turbin        : Pipa PVC
b. Material end plate : Alumunium clad 2024 c. Diameter blade turbin (D)    : 165,2 mm d. Tinggi turbin (H)          : 294,4 mm
e. Diameter turbin (L)        : 303,4 mm
f. Diameter poros turbin (b)    : 19 mm
g. Diameter end plate (D 0 )     : 321 mm h. Tebal end plate : 1 mm i. Tebal sudu turbin (t)        : 4 mm
Spesifikasi  yang  dimiliki  oleh  dinding  bangunanyang digunakan dalam eksperimen ini adalah:
a. Panjang      : 1550 mm
b. Lebar       : 450 mm
c. Tinggi      : 705 mm
d. Tebal        : 12 mm
e. Material     : Multiplex
C. Alat Ukur
1) Tachometer
Tachometer adalah alat ukur digital yang digunakan untuk mengukur  kecepatan  rotasi  dari  sebuah  poros  turbin  angin Savonius. Tachometer yang  digunakan  dalam  penelitian  ini
Gambar 4. Grafik CoP 0 terhadap Tip Speed Ratio turbin angin Savonius tanpa dinding.
Gambar 5. Grafik CoP terhadap Tip Speed Ratio turbin angin Savonius dengan penempatan dinding pada jarak G/D = 1,7.
adalah tachometer OMEGA seri HHT12 dengan kemampuan pembacaan  0,05  m  sampai  7,6  m  seta  akurasi  pembacaan 0,01% ± 1 digit.
2) Anemometer
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan flow yang datang dari axial fan . Anemometer yang digunakan  pada  penelitian  ini  adalah anemometer model Omega HHF92A dengan high resolution 0,01 m/s.
3) Voltage regulator
Voltage  regulator digunakan  untuk  mengatur  besar keluaran  tegangan  yang  berkaitan  dengan  kecepatan  angin yang keluar dari axial fan . Kecepatan angin yang keluar dari axial  fan dapat  diperbesar  dengan  menaikkan  tegangan  dan kecepatan angin yang keluar dari axial  fan dapat  diperkecil dengan  menurunkan  tegangan. Voltage  regulator yang digunakan dalam penelitian ini adalah tipe TDGC 2J-3.
4) Torquemeter
Torquemeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur torsi  statis  dari  poros  turbin  angin  Savonius.  Torque  meter yang  digunakan  pada  penelitian  adalah Torque  meter LUTRON model TQ-8800 dengan high resolution 0,1 N.cm.
5) Brake Dynamometer
Brake  dynamometer digunakan  untuk  mengukur  torsi dinamis  dengan  timbangan  beban  sebagai spring  balance . Skema dan free body diagram dari brake dynamometer dapat dilihat pada Gambar 3.

## D. Data Reduction
Eksperimen  penelitian  turbin  angin  Savonius  ini diinvestigasi  dengan  menggunakan  kecepatan  angin  yang berasal  dari axial  fan (U)  sebesar  4,  5,  6,  7,  8  dan  9  m/s. Sehingga, bilangan Reynolds yang didapatkan sebesar 7,68 x 10 4 ,  9,57  x  10 4 ,  11,15  x  10 4 ,  13,34  x  10 4 ,  15,37  x  10 4 dan 17,25 x 10 4 . Bilangan Reynolds dikalkulasikan berdasarkan panjang karakteristik dan kecepatan angin yang berasal dari axial  fan (U)  seperti  yang  ditunjukkan  pada  persamaan berikut:
𝑅𝑒 𝐿 = 𝜌 𝑈 𝐿 𝜇 (1)
Dimana ρ adalah massa jenis udara bernilai 1,17 Kg/m 3 ,  U adalah kecepatan angin yang berasal dari axial fan bernilai 4, 5, 6, 7, 8 dan 9 m/s, L adalah panjang karakteristik dari turbin ( L=2D-b-2t )  (m),  D  adalah  diameter blade turbin  (m),  b adalah diameter poros turbin (m), t adalah tebal sudu turbin (m),  dan  μ  adalah  viskositas  udara  dengan  nilai  1,8  x  10 -5 Ns/m 2 .
Tip speed ratio (λ) dapat dikalkulasikan dengan persamaan sebagai berikut:
λ = 𝜔 𝑅 𝑈 (2)
Dimana R adalah jari-jari turbin sebesar 0,1517 m, U adalah kecepatan angin yang berasal dari axial fan sebesar 4-9 m/s, dan ω adalah kecepatan sudut turbin angin Savonius (rad/s) yang dikalkulasikan dengan persamaan berikut:
ω = 2 Π 𝑛 60 (3)
Torsi dinamis (τ) dapat dikalkulasikan dengan persamaan sebagai berikut:
𝜏 = {|𝑠 − 𝑚|. 𝑔}. 𝑟
(4)
Dimana  s  adalah  pembacaan  neraca  pegas  (Kg),  m  adalah massa  yang  ditanggung  oleh  poros  turbin  (Kg),  g  adalah percepatan gravitasi bumi dengan nilai 9,81 m/s 2 , dan r adalah jari-jari poros turbin yang menerima beban sebesar 0,0125 m. Coefficient  of  moment (C M )  dapat  dikalkulasikan  dengan persamaan sebagai berikut:
𝐶 𝑀 = 𝜏 1 2 . 𝜌 . 𝐴 . 𝑈 2 . 𝑅 (5)
Dimana τ adalah torsi dinamis (N.m), ρ adalah massa jenis udara  sebesar  1,17  Kg/m 3 ,  U  adalah  kecepatan  angin  yang berasal dari axial fan sebesar 4-9 m/s, R adalah jari-jari turbin angin  Savonius  sebesar  0,1517  m,  dan  A  adalah cross sectional area dialiri aliran angin yang berasal dari axial fan yang dapat dikalkulasikan dengan persamaan sebagai berikut:
𝐴  =  𝐿 𝐻
(6)
Dimana L adalah panjang karakteristik turbin angin Savonius dengan nilai sebesar 0,3034 m, H adalah tinggi turbin angin Savonius dengan nilai sebesar 0,2944 m.
Coefficient  of  power (C P )  dapat  dikalkulasikan  dengan persamaan sebagai berikut:
𝐶 𝑃 = {(|𝑠−𝑚|)𝑔} .𝑟 .𝜋 .𝜔 15 .𝜌 .𝐴 .𝑈 3 (7)
Dimana  s  adalah  pembacaan  neraca  pegas  (Kg),  m  adalah massa  beban  yang  ditanggung  poros  turbin  (Kg),  g  adalah percepatan gravitasi bumi sebesar 9,81 m/s 2 , r adalah jari-jari poros  turbin  yang  menerima  beban  sebesar  0,0125  m,  ω adalah  kecepatan  sudut  turbin  angin  Savonius  (rad/s),  ρ adalah massa jenis udara sebesar 1,17 Kg/m 3 , A adalah luas cross  sectional sebesar  0,092  m 2 ,  dan  U  adalah  kecepatan angin yang berasal dari axial fan sebesar 4-9 m/s.
Data  penelitian  yang  didapatkan  akan  digunakan  untuk mendapatkan grafik coefficient of moment (C M ) terhadap tip speed ratio (λ), grafik coefficient of moment (C M ) terhadap tip speed  ratio (λ),  dan  grafik  torsi  statis  (T S )  terhadap  sudut angular turbin angin Savonius (θ).

## III. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
A. Analisa Coefficient of Power (C P )
Nilai Coefficient  of  Power (C P )  yang  didapatkan  dari eksperimen  yang  dianalisis  dan  ditampilkan  dalam  bentuk grafik  seperti  pada  Gambar  4  dan  Gambar  5.  Gambar  4 menunjukan  grafik Coefficient  of  Power (C P0 )  terhadap Tip Speed  Ratio (λ)  turbin angin Savonius tanpa dinding untuk kecepatan angin 4, 5, 6, 7, 8, dan 9 m/s. Sedangkan, Gambar 5 menunjukan grafik Coefficient of Power (C P ) terhadap Tip Speed  Ratio (λ)  turbin  angin  Savonius  dengan  penempatan dinding pada jarak G/D = 1,7 untuk kecepatan angin 4, 5, 6, 7, 8, dan 9 m/s.
Nilai Coefficient  of  Power (C P )  didapatkan  dari perbandingan  daya  yang  dihasilkan  turbin  dengan  daya teoritis  oleh  aliran  angin.  Daya  yang  dihasilkan  turbin merupakan  hasil  perkalian  antara  torsi  dinamis  dengan kecepatan  sudut  turbin.  Nilai  torsi  dinamis  didapatkan melalui  pengukuran  menggunakan brake  dynamometer, sedangkan  kecepatan  sudut  turbin  diketahui  dengan mengukur kecepatan putar turbin menggunakan tachometer.
Pada  Gambar  4  dan  Gambar  5,  kurva  untuk  setiap  nilai kecepatan angin memiliki trendline berbentuk parabolik. Hal ini  disebabkan  oleh  adanya  pengaruh  penambahan  beban pada brake  dynamometer. Pada  saat  kondisi  tanpa  beban, putaran turbin akan maksimum dan nilai Tip Speed Ratio juga maksimum.  Ketika  beban  ditambah,  putaran  turbin  akan berkurang dan nilai Tip Speed Ratio juga berkurang. Di sisi lain,  penambahan  beban  menyebabkan  peningkatan  pada torsi dinamis turbin, sehingga nilai C P akan meningkat hingga mencapai suatu titik optimum. Pada titik optimum, daya yang dihasilkan  turbin,  yang  merupakan  hasil  perkalian  torsi dinamis  dengan  kecepatan  sudut  turbin,  mencapai  nilai maksimum. Selanjutnya, ketika beban kembali ditambahkan, torsi dinamis akan terus meningkat, namun kecepatan putar turbin  akan  menurun  sehingga  daya  yang  dihasilkan  turbin menurun dan nilai C P juga akan menurun.
Dari  grafik  pada  Gambar  4,  dapat  diamati  bahwa  nilai Coefficient of Power maksimum turbin tanpa dinding (C P0max ) dicapai  pada  kecepatan  angin  5  m/s,  yaitu  sebesar  0,0866 dengan λ = 0,717. Pada kecepatan angin 4 m/s, nilai C P0max meningkat  hingga  kecepatan  5  m/s,  kemudian  menurun hingga  kecepatan  9  m/s.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa peningkatan  C P tidak  berbanding  lurus  dengan  peningkatan kecepatan  angin.  Apabila  kecepatan  angin  terlalu  rendah, maka penyerapan energi oleh turbin angin Savonius menjadi kurang  efektif  dalam  meningkatkan  daya.  Namun,  apabila kecepatan  angin  terlalu  tinggi,  akan  terjadi  fenomena solid wall di mana turbin berputar dengan cepat dan seakan-akan membentuk silinder pejal, sehingga aliran angin tidak dapat melewati sudu turbin dengan sempurna. Selain itu, kerugian mekanis dapat terjadi pada kecepatan putar turbin yang tinggi sehingga  daya  turbin  yang  dihasilkan  juga  akan  semakin rendah.
Dari  grafik  pada  Gambar  5,  dapat  diamati  bahwa  nilai Coefficient  of  Power maksimum  turbin  dengan  dinding (C Pmax )  dicapai  pada  kecepatan  angin  5  m/s,  yaitu  sebesar 0,0747 dengan λ = 0,687. Namun, bila dbandingkan dengan C P0max nilai  ini  13,7%  lebih  rendah  dari  pada  nilai  C P0max turbin tanpa dinding. Sedangkan, peningkatan C P yang paling maksimum terjadi pada kecepatan 4 m/s dengan peningkatan sebesar 16%. Dimana, nilai C P pada kecepatan 4 m/s sebesar 0,0524 dengan nilai λ = 0,717
Hal  ini  disebabkan  pada  kecepatan  angin  4  m/s,  aliran
angin  yang  terdefleksi  oleh  dinding  cenderung  mengenai advancing  blade turbin,  sehingga  kerja  turbin  dipengaruhi oleh daerah high velocity yang menyebabkan kecepatan angin yang mengenai turbin meningkat, sehingga daya dan nilai C P yang  dihasilkan  turbin  juga  mengalami  peningkatan . Nilai C Pmax terus  mengalami  penurunan  nilai  C P mulai  kecepatan angin  5  m/s  hingga  mencapai  nilai  terendahnya  pada kecepatan  angin 9 m/s,  yang mana nilai Cp max lebih rendah dari  pada  nilai  C P0max turbin  tanpa  dinding.  Namun,  pada kecepatan  7  dan  8  m/s  mengalami  peningkatan  nilai  Cp terhadap  C P) yaitu  berturut-turut  sebesar  5,6%  dan  1,75%. Dimana,  peningkatan  ini  masih  belum  signifikan.  Hal  ini disebabkan pada kecepatan angin 5–9 m/s, aliran angin yang menabrak  dinding  terdefleksi  cukup  kuat  sehingga menyebabkan turbin berada dalam daerah low velocity yang menyebabkan  kecepatan  angin  yang  mengenai  turbin menurun, sehingga daya dan nilai C P yang dihasilkan turbin juga mengalami penurunan.

## B. Analisa Coefficient of Moment (C M )
Nilai Coefficient  of  Moment (C M )  yang  didapatkan  dari eksperimen, dianalisis dan ditampilkan dalam bentuk grafik seperti pada Gambar 5 dan Gambar 6. Gambar 6 menunjukan grafik Coefficient of Moment (C M0 ) terhadap Tip Speed Ratio (λ)  turbin  angin  Savonius  tanpa  dinding  untuk  kecepatan angin  4,  5,  6,  7,  8,  dan  9  m/s.  Sedangkan,  Gambar  7 menunjukan grafik Coefficient of Moment (C M ) terhadap Tip Speed  Ratio (λ)  turbin  angin  Savonius  dengan  penempatan dinding pada jarak G/D = 1,7 untuk kecepatan angin 4, 5, 6, 7, 8, dan 9 m/s.
Nilai Coefficient  of  Moment (C M )  dihasilkan  dari perbandingan  torsi  dinamis  dan  torsi  teoritis.  Dimana,  torsi teoritis  dihasilkan  dari  kecepatan  angin.  Sedangkan,  nilai torsi  dinamis  didapatkan  melalui  pengukuran  dengan menggunakan system brakedynamometer.
Dari  grafik  pada  Gambar  6,  dapat  diamati  bahwa  nilai Coefficient  of  Moment maksimum  turbin  dengan  dinding (C Mmax )  dicapai  pada  kecepatan  angin  5  m/s,  yaitu  sebesar 0,2013.  Terlihat  pula,  terjadi  peningkatan  nilai  C M0 dari kecepatan  4  m/s  hingga  5  m/s,  kemudian  menurun  hingga kecepatan 9 m/s. Hal ini serupa dengan hasil pada grafik C P0 , dimana,  hal  ini  menunjukkan  bahwa  peningkatan  C M tidak berbanding  lurus  dengan  peningkatan  kecepatan  angin.
Gambar 6. Grafik C M0 terhadap Tip Speed Ratio turbin angin Savonius tanpa dinding.
Gambar 7. Grafik C M terhadap Tip Speed Ratio turbin angin Savonius dengan penempatan dinding pada jarak G/D = 1,7.
Apabila  kecepatan  angin  terlalu  rendah,  maka  penyerapan energi  oleh  turbin  angin  Savonius  menjadi  kurang  efektif dalam  meningkatkan  daya  dan  nilai  C M0 .  Namun,  apabila kecepatan  angin  terlalu  tinggi,  akan  terjadi  fenomena solid wall di mana turbin berputar dengan cepat dan seakan-akan membentuk silinder pejal, sehingga aliran angin tidak dapat melewati sudu turbin dengan sempurna. Selain itu, kerugian mekanis dapat terjadi pada kecepatan putar turbin yang tinggi sehingga nilai C M0 turbin yang dihasilkan juga akan semakin rendah.
Dari  grafik  pada  Gambar  7,  dapat  diamati  bahwa  nilai Coefficient  of  Moment maksimum  turbin  dengan  dinding (C Pmax )  dicapai  pada  kecepatan  angin  5  m/s,  yaitu  sebesar 0,1615.  Namun,  bila  dbandingkan  dengan  C M0max nilai  ini 19,7% lebih rendah. Sedangkan, peningkatan C M yang paling maksimum terjadi pada kecepatan 4 m/s dengan peningkatan sebesar 6,07% dengan nilai C M maksimum sebesar 0,1135.
Hal  ini  disebabkan  pada  kecepatan  angin  4  m/s,  aliran angin  yang  terdefleksi  oleh  dinding  cenderung  mengenai advancing  blade turbin,  sehingga  kerja  turbin  dipengaruhi oleh daerah high velocity yang menyebabkan kecepatan angin yang mengenai turbin meningkat, sehingga daya dan nilai C M yang  dihasilkan  turbin  juga  mengalami  peningkatan . Nilai C Mmax terus mengalami penurunan nilai C M mulai kecepatan angin  5  m/s  hingga  mencapai  nilai  terendahnya  pada kecepatan  angin  9  m/s,  Hal  ini  disebabkan  pada  kecepatan angin  5–9  m/s,  aliran  angin  yang  menabrak  dinding terdefleksi cukup kuat sehingga menyebabkan turbin berada dalam  daerah low  velocity yang  menyebabkan  kecepatan angin yang mengenai turbin menurun, sehingga nilai C M yang dihasilkan turbin juga mengalami penurunan.

## C. Analisa Coefficient of Static Torque (CT S )
Hasil eksperimen yang telah dilakukan menghasilkan data koefisien  torsi  statis  saat  turbin  angin  Savonius  tanpa diberikan dinding (CT S0 ) yang ditunjukan pada Gambar 8 dan turbin  angin  Savonius  dengan  pemasangan  dinding  dekat advancing blade pada G/D = 1,7 (CT S ) yang ditunjukan pada Gambar 9. Torsi statis didapatkan dengan digunakan alat ukur torquemeter . Data torsi statis dihasilkan data yang berbeda di setiap sudut (θ).
Metode pengambilan data dimulai dengan dilakukan pada saat  turbin  dalam  kondisi  diam  yaitu  dengan  dicekam  pada bagian poros atas turbin, kemudian dialiri udara pada variasi kecepatan angin yang berasal dari axial fan (U) sebesar 4, 5, 6,  7,  8,  9,  dan  10  (m/s).  Torsi  statis  yang  diukur  pada penelitian ini yaitu torsi pada saat blade dari turbin ini berada mulai pada posisi angular sudut 0° searah dengan aliran udara sampai  dengan  posisi  angular  sudut  180°  dengan  kenaikan 10°.
Dari  grafik  yang  terlihat  pada  Gambar  8  menunjukan trendline berbentuk  sinusoidal.  Titik  torsi  statis  maksimum terjadi pada sudut sudu turbin angin (θ) sebesar 30 o dan titik torsi  dinamis  minimum  terjadi  pada  saat  sudut  sudu  turbin angin (θ) sebesar 140 o di setiap variasi kecepatan.
Didapatkan  hasil  bahwa  nilai  kecepatan  angin  4  m/s memiliki nilai coefficient of static torque maksimum sebesar 1,654 dan nilai coefficient of static torque minimum sebesar -1,380. Pada kecepatan angin 5 m/s memiliki nilai coefficient of static torque maksimum sebesar 1,209 dan nilai coefficient of  static  torque minimum  sebesar  -1,01.  Pada  kecepatan angin  6  m/s  memiliki  nilai coefficient  of  static  torque maksimum sebesar 1,003 dan nilai coefficient of static torque minimum  sebesar  -0,75.  Pada  kecepatan  angin  7  m/s memiliki nilai coefficient of static torque maksimum sebesar 0,842  dan nilai coefficient of static torque minimum sebesar -0,75. Pada kecepatan angin 8 m/s memiliki nilai coefficient of static torque maksimum sebesar 0,717 dan nilai coefficient of  static  torque minimum  sebesar  -0,49.  Pada  kecepatan angin  9  m/s  memiliki  nilai coefficient  of  static  torque maksimum sebesar 0,636 dan nilai coefficient of static torque minimum sebesar -0,46.
Pada grafik di Gambar 8 menunjukan adanya peningkatan nilai  CTs 0 pada  θ  sebesar  0 o – 30 o dan  140 o -  180 o .  Hal  ini terjadi karena adanya peningkatan nilai dari torsi statis akibat gaya drag pada advancing  blade meningkat  akibat  lebih dekat  dengan  arah  datangnya  angin  dan  gaya  drag  pada returning blade berkurang akibat menjauhi arah dating angin . Sehingga  selisih  kedua  gaya  drag  tersebut  meningkat  yang kemudian nilai torsi statis juga akan meningkat. Sedangkan penurunan nilai dari torsi statis pada sudut sebesar 40 o – 130 o
Gambar 8. Grafik CTs terhadap sudut sudu (θ) turbin angin Savonius tanpa penempatan dinding pada jarak G/D = 1,7.
Gambar  9.  Grafik  CTs  terhadap  sudut  sudu  (θ) turbin  angin  Savonius dengan penempatan dindinggambar pada jarak G/D = 1,7.
mengindikasikan  bahwa  sisi  dari  posisi advancing  blade semakin  tidak  terkena  dengan  arah  datangnya  angin. Sehingga  akan  menurunkan  nilai  gaya drag di advancing blade .  Di  sisi  lain,  arah  datang  angin  lebih  mengenai  sisi returning  blade sehingga  memiliki  nilai  gaya drag yang meningkat. Nilai torsi statis yang bernilai negatif pada sudut susu  100 o hingga  170 o menunjukan  bhawa  turbin  memiliki kemampuan yang taidak baik dalam melakukan self starting. Dapat  disimpulkan  dari  Gambar  8  bahwa  semakin  besar nilai  kecepatan,  maka  semakin  meningkatnya  nilai  torsi minimum  yang  menuju  nilai  torsi  statis  sebesar  0.  Hal  ini mengindikasikan  bahwa  nilai  torsi  minimum  yang mengalami  peningkatan  akan  memiliki  kemampuan self starting yang lebih baik. Sehingga, kecepatan 4 m/s memiliki kemampuan self starting yang paling buruk.
Trendline yang dapat dilihat pada Gambar 9 menunjukan trendline berbentuk sinusoidal. Koefisien Torsi statis turbin angin  Savonius  pada  pemasangan  dinding  (CT S )  pada kecepatan angin (U) 4 m/s memiliki nilai maksimum sebesar 1,27  pada  sudut  30°  dan  nilai  minimum  sebesar  -0,93  pada sudut 130°.  Pada kecepatan angin (U) 5 m/s memiliki nilai maksimum sebesar 0,68 pada sudut 30° dan nilai minimum sebesar -0,65 pada sudut 130°.  Pada kecepatan angin (U) 6 m/s  memiliki  nilai  maksimum  sebesar  0,63  pada  sudut  30° dan nilai minimum sebesar -0,33.cm pada sudut 140°. Pada kecepatan angin (U) 7 m/s memiliki nilai maksimum sebesar 0,62 pada sudut 30° dan nilai minimum sebesar -0,269 pada sudut 130°.  Pada kecepatan angin (U) 8 m/s memiliki nilai maksimum sebesar 0,46 pada sudut 30° dan nilai minimum sebesar -0,278 pada sudut 130°.  Pada kecepatan angin (U) 9 m/s  memiliki  nilai  maksimum  sebesar  0,38  pada  sudut  30° dan nilai minimum sebesar -0,14 pada sudut 130°.
Nilai  C TS yang  bernilai  negatif  dihindari  karena  dapat menghambat  arah  putar  turbin  angin  Savonius.  Sehingga tidak  memiliki  kemampuan  untuk self  starting .  Pada  hasil dari  grafik  pada  Gambar  9,  dapat  dilihat  bahwa  nilai  C TS minimum  yang  bernilai  negatif  paling  besar  terjadi  pada kecepatan  4  m/s.  Hal  ini  mengindikasikan  bahwa  pada kecepatan ini memiliki kemampuan self starting yang paling buruk.
Namun,  apabila  dibandingkan  dengan  CTs 0 pada  semua kecepatan, nilai torsi negative CTs dengan pemberian dinding G/D = 1,7 masih lebih rendah atau dengan kata lain menuju nilai 0. Dimana, artinya kemampuan self starting turbin angin Savnius  dengan  pemberian  dinding  masih  lebih  baik dibandingkan  tanpa  pemasangan  dinding  pada  kecepatan  4 hingga 9 m/s.

## IV. KESIMPULAN
Berdasarkan  analisis  yang  telah  dilakukan  pada  hasil penelitian mengenai pengaruh penempatan model dinding di samping advancing blade turbin  angin  Savonius pada  jarak G/D = 1.697 dengan variasi kecepatan angin sebesar 4, 5, 6, 7, 8 dan 9 m/s terhadap performa turbin, didapatkan beberapa kesimpulan  sebagai berikut: (1) Penempatan model dinding di samping advancing blade turbin angin Savonius pada jarak G/D  =  1.697  efektif  dalam  meningkatkan  peforma  turbin pada kecepatan angin 4, 7, dan 8 m/s, dengan nilai Coefficient of Power maksimum (C Pmax ) berturut –turun sebesar 0,0524; 0,0668; dan 0,0582. Nilai tersebut memberikan peningkatan berturut  –  turut  sebesar  16%;  5,6%;  dan  1,75%  dari  nilai Coefficient  of  Power maksimum  pada  turbin  tanpa  dinding (C P0max ).  Sehingga,  kecepatan  yang  paling  optimum  pada pemasangan  dinding  di  dekat advancing  blade dengan  G/D 1,7  adalah pada kecepatan 4 m/s dan rentang operaasi TSR sebesar  0,687  –  1,00.  (2)  Penempatan  model  dinding  di samping advancing blade turbin  angin  Savonius pada  jarak G/D = 1.697 efektif dalam meningkatkan nilai Coefficient of Moment turbin pada kecepatan optimum angin 4 m/s, dengan nilai Coefficient  of  Moment maksimum  (C Mmax )  sebesar 0.1135.  Nilai  tersebut  memberikan  peningkatan  sebesar 6,07%  dari  nilai Coefficient  of  Moment maksimum  pada turbin tanpa dinding (C M0max ). (3) Penempatan model dinding di samping advancing blade turbin angin Savonius pada jarak G/D  =  1.697  efektif  dalam  meningkatkan  kemampuan self- starting turbin pada kecepatan 4, 5, 6, 7, 8 dan 9, m/s yang ditunjukkan  oleh  peningkatan  Koefisien  Torsi  Statis minimum (C TSmin ) mendekati nilai 0.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  D. Arinaldo and J. C. Adiatma, “Dinamika batu bara Indonesia: menuju transisi energi yang adil,” J. Inst. Essent. Serv. Reform , 2019.
[2]  K.  L.  H.  dan  Kehutanan,  “Inventarisasi  Gas  Rumah  Kaca  dan Monitoring,  Pelaporan  Verifikasi  Tahun  2018.”  Direktorat  Jenderal Pengendalian Perubahan Iklim, Jakarta, 2018.
[3]  N. H. Mahmoud, A. A. El-Haroun, E. Wahba, and M. H. Nasef, “An experimental study on improvement of Savonius rotor performance,” Alexandria Eng. J. , vol. 51, no. 1, pp. 19–25, 2012.
[4]  M. Casini, “Small vertical axis wind turbines for energy efficiency of buildings,” J. Clean Energy Technol. , vol. 4, no. 1, pp. 56–65, 2016.
[5]  Z. Mao, G. Yang, T. Zhang, and W. Tian, “Aerodynamic performance analysis of a building-integrated savonius turbine,” J. Energies , vol. 13, no. 10, p. 2636, 2020.
[6]  J.-H.  Choi  and  S.-J.  Lee,  “Ground  effect  of  flow  around  an  elliptic cylinder in a turbulent boundary layer,” J. Fluids Struct. , vol. 14, no. 5, pp. 697–709, 2000.