Jurnal Teknik Kimia
DOI: https://doi.org/10.36706/jtk.v28i1.975
Online at http://ejournal.ft.unsri.ac.id/index.php/jtk

## Studi eksperimental turbin angin kombinasi sumbu vertikal darrieus- savonius dengan poros kembar

## Experimental study of combined savonius-darrieus wind turbine with dual shaft
Muhammad I. Riady 1* , Dyos Santoso 1 , Bazlina D. Afrah 2 , Juliet P. Arsadha 2 , R. Rupinder 1 , Miftahurrizka Afrah 3
1 Teknik Mesin, Universitas Sriwijaya, Palembang – Indonesia
2 Teknik Kimia, Universitas Sriwijaya, Palembang – Indonesia
3 Teknik Pertambangan dan Perminyakan, Institut Teknologi Bandung, Bandung - Indonesia
* Email: mihsanriady@ft.usnri.ac.id

## Abstrak
Energi angin merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang melimpah di Indonesia. Potensi angin yang besar ini dapat dimanfaatkan dengan menggunakan turbin angin sebagai teknologi yang ramah lingkungan. Turbin angin Savonius dan turbin angin Darrieus merupakan turbin angin sumbu vertikal yang sesuai dengan karakteristik angin yang tersedia. Pada penelitian ini, turbin Darrieus dikombinasikan dengan  turbin Savonius dalam rangka memperbaiki kemampuan self-starting turbin tersebut. Untuk mendapatkan performansi turbin yang lebih baik, daya  yang  dihasilkan  oleh  turbin  Savonius  juga  dimanfaatkan  sehingga  tidak  semata-mata  berfungsi  sebagai perangkat starting saja.  Untuk  tujuan  itu,  rotor  Savonius  dipasang  pada  poros  dengan  menggunakan one  way bearing sehingga  masing-masing  rotor  dapat  beroperasi  secara  terpisah  dan  memiliki  kecepatan  putaran  yang berbeda. Profil sudu yang digunakan dalam penelitian ini adalah airfoil NACA 0018 untuk rotor Darrieus dan modifikasi airfoil  e377-il  untuk rotor  Savonius. Tujuan  utama  penelitian  ini adalah mengevaluasi  peningkatan performansi yang diperoleh pada kombinasi turbin  Darrieus-Savonius poros kembar bila dibandingkan dengan kombinasi  poros  tunggal.  Pada  kombinasi  poros  tunggal,  rotor  Savonius  terpasang  tetap  pada  poros  turbin Darrieus dan hanya digunakan sebagai starting , sedangkan pada kombinasi poros kembar, daya yang dihasilkan oleh  kedua  rotor  dimanfaatkan.  Hasil  dari  pengujian  ini  memperlihatkan  bahwa  daya  yang  dibangkitkan  oleh kombinasi poros kembar mengalami peningkatan yang signifikan dibandingkan dengan kombinasi poros tunggal yaitu sebesar 28.54% (0.528 W) pada kecepatan angin 4.38 m/s.
Kata Kunci: kombinasi poros kembar, kombinasi poros tunggal, turbin darrieus, turbin savonius.

## Abstract
Wind  energy is one  of  the  abundant  renewable energy  sources  in  Indonesia.  This large  wind  potential  can be utilized  by  using  wind  turbines  as  an  environmentally  friendly  technology.  The  Savonius  and  Darrieus  wind turbine are vertical axis wind turbines that are suitable for the available wind characteristics. In this study, the Darrieus turbine was combined with the Savonius turbine to improve the  self-starting ability of the turbine. To get better turbine performance, the power generated by the Savonius turbine is also utilized so that it does not only function as a starting device. For this purpose, the Savonius rotor is mounted on the shaft using one-way bearings so that each rotor can operate separately and have a different rotation speed. The blade profile used in this study is the NACA 0018 airfoil for the Darrieus rotor and the modified e377-il airfoil for the Savonius rotor. The main objective of this study was to evaluate the performance improvement obtained in the twin shaft Darrieus- Savonius turbine combination when compared to the single shaft combination. In a single shaft combination, the Savonius  rotor  is  fixed  to  the  Darrieus  turbine  shaft  and  is  only  used  for  starting,  while  in  a  twin-shaft combination, the power generated by both rotors is utilized. The results of this test show that the power generated by  the  twin  shaft  combination  has  a  significant  increase  compared  to  the  single  shaft  combination,  which  is 28.54% (0.528 W) at a wind speed of 4.38 m/s.
Key Words: darrieus turbine, savonius turbine, single shaft combination, twin shaft combination.

## 1.   PENDAHULUAN
Indonesia  memiliki  jumlah  penduduk  sekitar 270,20  juta  jiwa  pada  tahun  2020  ([BPS]  Badan Pusat Statistik 2019). Konsekuensinya, energi yang diperlukan  juga  meningkat  seiring  dengan  jumlah penduduk.  Berdasarkan  data  yang  dikeluarkan Kementerian  Energi  dan  Sumber  Daya  Mineral (KESDM,  Pada  tahun  2018,  total  produksi  energi primer  yang  terdiri  dari  minyak  bumi,  gas  bumi, batubara,  dan  energi  terbarukan  mencapai  411.6 MTOE.  Sebesar  64%  atau  261.4  MTOE  dari  total produksi  tersebut  diekspor  terutama  batubara  dan LNG  (Jonan  2018).  Selain  itu,  Indonesia  juga melakukan  impor  energi  terutama  minyak  mentah dan  produk  BBM  sebesar  43,2  MTOE  serta sejumlah  kecil  batubara  kalori  tinggi  yang diperlukan  untuk    memenuhi  kebutuhan  sektor industry  (Tim  Sekretaris  Jenderal  Dewan  Energi Nasional  2019).  Energi  fosil  sendiri  memiliki dampak  yang  buruk,  yaitu  dari  hasil  pembakaran energi fossil menghasilkan gas-gas yang berbahaya seperti  karbon  monoksida  (CO),  nitrogen  oksida (NOx),  sulfur  dioksida  (SO 2 ),  hidrokarbon  (HC), karbon  dioksida  (CO 2 ),  dan  timah  hitam  (Pb) (Sugiarti 2015). Menurut data yang dikeluarkan oleh World  Health  Organization (WHO)  Indonesia  di kategorikan  pada  Interim  Target  3  dengan  annual mean  PM 2.5 concentration  sebesar  15  µg/m 3 , sedangkan  menurut  standar annual  mean PM 2.5 concentration yang  diizinkan  adalah  sebesar  10 µg/m 3 (McDuffie et al. 2021). Sehingga dibutuhkan suatu  alternatif  energi  yang  dapat  mensuplai kebutuhan  energi  yaitu  energi  baru  terbarukan (EBT). Energi baru terbarukan (EBT) adalah energi yang  berasal  dari  sumber  daya  terbarukan  dan merupakan  energy  yang  ramah  lingkungan.  Jenis- jenis EBT sendiri antara lain; panas bumi, angin, air, surya  (matahari),  dan  biomassa.  Energi  angin merupakan energi terbarukan yang cukup berkembang  pemanfaatannya  saat  ini.  Sebab  angin adalah salah satu bentuk energi yang tersedia secara melimpah  di  alam  ini.  Angin  adalah  udara  yang bergerak  akibat  adanya  perbedaan  tekanan  udara dengan arah aliran angin dari tempat yang memiliki tekanan  tinggi  ke  tempat  yang  bertekanan  rendah, atau  dari  daerah  yang  memiliki  suhu/temperatur rendah  ke  wilayah  bersuhu tinggi.  (Wagner  2017). Wilayah  Indonesia  memiliki  potensi  energi  angin yang    diperkirakan  mencapai  60  GW  dengan  rata- rata  kecepatan  angin  sekitar  2  m/s  sampai  6  m/s (Didik Notosudjono 2018)(Mustika 2020).
Sedangkan,  alat  yang  memanfaatkan  energi  angin dan mengkonversikan menjadi energi kinetik adalah turbin  angin.  Turbin  angin  sumbu  vertikal  yang digunakan  adalah  turbin  Savonius  dan  Darrieus. Salah  satu keunggulan  dari  turbin  Savonius adalah turbin  tersebut  dapat  dioperasikan  pada  daerah dengan kecepetan angin yang relatif rendah (Sahim, Santoso, and Puspitasari 2018)(Zemamou, Aggour, and  Toumi  2017)(Wenehenubun,  Saputra,  and
Sutanto  2015)  yaitu  pada  saat  nilai  TSR  turbin diantara  0.5  sampai  1.5, akan  tetapi nilai koefisien daya  yang  dihasilkan  oleh  turbin  savonius  relative rendah  dengan  nilai  maksimum  rata-rata  hanya mencapai 20%.
Selain  itu,  beberapa  penelitian  menunjukkan bahwa  modifikasi  parameter  sudu  seperti overlap ratio , aspect  ratio ,  bentuk  sudu  dan  sebagainya dapat memengaruhi performa turbin (Wenehenubun,  Saputra,  and  Sutanto  2015).  Salah satunya  penelitian  yang  dilakukan  oleh  Soelaiman, dkk  yang  membandingkan  bentuk  sudu  Savonius tipe  U  dan  tipe  L  menunjukkan  bahwa  sudu Savonius tipe L menghasilkan torsi yang paling baik dibandingkan  dengan  sudu  Savonius  tipe  U. Modifikasi  parameter  sudu  juga  dilakukan  oleh Nadhief dkk pada proses perancangan dan pengujian terhadap sebuah prototipe rotor turbin tipe L dengan 3 variasi sudut blade arc dimana hasil yang didapat menunjukan pengaruh besar dari variasi sudut blade arc pada turbin Savonius (Nadhief, Hadi, and Prija Tjahjana  2019).  Sebagian  besar  peneliti  mencoba untuk mengoptimalkan koefisien daya turbin angin Savonius  dengan  memodifikasi  bentuk  dan  jumlah sudu serta menambahkan dinding deflektor di depan turbin untuk meningkatkan  kecepatan angin seperti yang  dilakukan  oleh  Hassan  Saeed  dkk  yang mencoba membandingkan antara data dari simulasi CFD  dua  dimensi  dengan  data  eksperimen menggunakan  empat  model  turbulensi  untuk menentukan model yang sesuai. hasil efisiensi daya menunjukkan  bahwa  model  turbulensi  k-Ɛ  dapat direalisasikan lebih akurat jika dibandingkan dengan model  lainnya.  Desain  sudu  baru  menunjukkan kinerja yang lebih baik bentuk daripada modifikasi bekas lainnya (Hassan Saeed, Nagib Elmekawy, and Kassab 2019)(Hadi Ali 2013).
Menurut  Mahmoud  dkk,  (Mahmoud  et  al. 2012)  peningkatan  rasio  aspek  meningkatkan kinerja Savonius. Aspek rasio sebesar 0.7 memiliki koefisien daya maksimum. Zero overlap pada turbin dengan  tiga  sudu memiliki kinerja  yang lebih  baik dibandingkan dengan turbin tiga sudu yang memiliki overlap (Morshed et al. 2019). Koefisien daya sudu ( ARC-Blade ) mengalami peningkatan hingga mencapai nilai maksimum sedangkan koefisien daya maksimum  dari  rotor  tipe  Savonius  konvensional dan rotor tipe Bach masing-masing sebesar 18,90% dan 26,35% (Kacprzak and Sobczak 2014).
Pada  tahun  2020,  Santoso  dkk  (Santoso  et  al. 2020) melakukan penelitian dengan mengkombinasikan  turbin  Savonius  dan  turbin Darrieus  sehingga  terbentuk  suatu  instalasi  turbin baru  dimana  rotor  Savonius  berfungsi  sebagai penggerak  utama  dan  rotor  Darrieus  sebagai penggerak  tambahan.  Kombinasi  kedua  turbin tersebut  menggunakan  masing-masing  2  sudu Turbin Savonius menggunakan profil airfoil E-378 il  yang  telah  dimodifikasi,  dengan  diameter  20cm dan  tinggi  sudu  24cm.  Sementara  pada  turbin
Darrieus profil yang digunakan adalah NACA 0018 dengan diameter 50 cm dan tinggi 40 cm. Kombinasi turbin Savonius-Darrieus ini terbukti dapat meningkatkan self-starting sebesar 60%. Hanya saja daya yang dihasilkan oleh turbin kombinasi tersebut mengalami  penurunan  bila  dibandingkan  dengan daya  yang  dihasilkan  oleh  turbin  Darrieus stand- alone, dimana  daya  yang  dihasilkan  oleh  turbin kombinasi  Savonius-Darrieus  adalah  sebebsar 2,375W sementara daya yang dihasilkan oleh turbin Darrieus stand alone mencapai 3,136 W. Penurunan daya  tersebut  terjadi  dikarenakan  daya  yang dihasilkan  oleh  turbin  Darrieus  pada  saat  turbin mencapai  putaran  tinggi  ditransmisikan  ke  turbin Savonius. Pada tahun 2021 Gatlewar dkk melakukan simulasi untuk melihat pengaruh dari material sudu dengan menggunakan program Pro-e ANSYS. Hasil penelitian  menunjukkan  bahwa  model  yang menggunakan  baja  struktural  ditemukan lebih  baik untuk desain akhir bila dibandingkan dengan model yang  menggunakan  alimunium  dan polythene (Gatlewar et al. 2021).
Berdasarkan  latar  belakang  diatas  kombinasi turbin  Savonius-Darrieus  mempunyai  keuntungan pada self-starting ,  namun  memberikan  dampak negatif  terhadap  daya  keseluruhan  turbin  pada putaran tinggi . Oleh karena itu, tujuan penelitian ini adalah untuk mengkaji akibat dari pemanfaatan daya yang  dibangkitkan  oleh  turbin  Savonius  pada  saat turbin  Savonius  dan  Darrieus  berputar  dengan kecepatan  berbeda-beda  dengan  menggunakan poros kembar.

## 2.   METODOLOGI PENELITIAN
Pengujian dilakukan  pada  3  variasi  kecepatan angin yaitu 2.95 m/s, 3.71 m/s, dan 4.38 m/s dengan temperatur  dan  tekanan  lingkungan.  Variasi kecepatan  angin  tersebut  ditentukan  berdasarkan rata-rata  kecepatan  angin  yang  terdapat  di  wiayah Indonesia (2 m/s sampai 6 m/s (Didik Notosudjono 2018)(Mustika 2020)). Torsi turbin didapat dengan melakukan  pembebanan  mekanis  pada  saat  sistem beroperasi.  Untuk  perancangan  awal  turbin menggunakan  aplikasi Autodesk  Fusion  360 dan CURA untuk selanjutnya dicetak menggunakan 3D printer .
Profil  sudu  Darrieus  menggunakan  profil NACA  0018,  sedangkan  sudu  turbin  Savonius menggunakan  profil  e377-il  seperti  yang  terlihat pada gambar dibawah:
Gambar 1. Profil NACA 0018
Gambar 2. Profil Airfoil Eppler377-il
Tinggi  sudu  turbin  Darrieus  adalah  45  cm dengan diameter (dH) 50 cm sementara sudu turbin Savonius memiliki tinggi 20 cm dan diameter (dS) 33.6  cm. Overlap (e)  turbin  Savonius  yang digunakan  sebesar  3  cm  (rasio  dS/e  adalah  11.2). One-way  bearing (OWB)  terletak  diantara  rotor turbin Darrieus  dan turbin Savonius, dimana OWB dihubungkan  ke hub rotor  turbin  Savonius  dan poros. Hal itu dilakukan agar pada saat self-starting turbin Savonius menarik turbin Darriues (Santoso et al.  2020).  Beberapa  saat  setelah  turbin  Darrieus mencapai kecepatan putaran yang lebih tinggi, maka gaya yang dihasilkan oleh turbin Darrieus akan lebih besar  dari  gaya  yang  dihasilkan  pada  OWB, sehingga  putaran  maksimum  yang  dihasilkan  oleh turbin Darriues lebih tinggi dari putaran maksimum yang dihasilkan oleh turbin Savonius. Bearing yang digunakan sebagai penahan poros bagian atas adalah thrust ball bearing dengan tipe double row angular contact .  Material  sudu  turbin  Savonius  dan  turbin Darriues  menggunakan polylactic  acid (PLA)  dan dicetak  menggunakan  mesin  3D  printer  sehingga dapat  menghasilkan  geometri  sudu  yang  lebih akurat.  Secara  keseluruhan,  turbin  kombinasi Savonius-Darrieus  dapat  dilihat  pada  gambar  3  di bawah ini.
Pada  penelitian ini  dilakukan  sebanyak  4  kali pengujian  dimana  pengujian  pertama  dilakukan pada turbin Savonius stand alone , selanjutnya pada pengujian kedua untuk turbin Darriues stand alone , Pengujian ketiga adalah pengujian kombinasi turbin Savonius-Darrieus  dengan  poros  tunggal  dan  yang terakhir  adalah  pengujian  kombinasi  turbin Savonius-Darrieus  poros  kembar  dimana  turbin Savonius  dan  Darrieus  dihubungkan  ke  porors dengan  menggunakan One  Way  Bearing sehingga kedua turbin akan menghasilkan  kecepatan putaran yang berbeda.
Adapun prosedur untuk masing-masing pengujian dijelaskan sebagai berikut:
(a) Set  up turbin  seperti  Gambar  3  (konfigurasi disesuaikan untuk masing-masing pengujian).
(b) Fan/blower dinyalakan pada kecepatan 1 (2.95 m/s)  untuk  memutar  turbin  hingga  mencapai kecepatan putaran maksimum.
(c) Pembebanan  dilakukan  hingga  rotor  turbin berhenti berputar.
(d) Untuk variasi kecepatan 2 dan 3 (3.71 m/s, dan 4.38 m/s), kembali lang-kah 1-2.
Alat  ukur  yang  digunakan  pada  penelitian ini adalah tachometer, anemometer , dan neraca pegas.
Tachometer  digunakan  untuk  mengukur  kecepatan
putaran  rotor  turbin  (N).  Tachometer  yang digunakan  adalah  tipe  DT-2234  C  dengan  akurasi ±0.05%  dimana  batas  pengujian  antara  2,5  rpm hingga  99.999  rpm.  Kemudian  anemometer digunakan  untuk  mengukur  kecepatan  angin  yang tersedia (VA). Anemometer yang digunakan adalah tipe  ZC24000  dengan  akurasi  sebebsar  ±  5%  , dimana  batas  pengujian  diantara  0  m/s  sampai  30 m/s.  Untuk  pembacaan  yang  lebih  akurat  maka digunakan  neraca  pegas  dengan  skala  yang  lebih kecil  dimana  neraca  pegas  3  Newton  digunakan untuk turbin Savonius, dan neraca pegas 5 Newton digunakan  untuk  turbin  Darrieus  (Santoso  et  al. 2020).
Gambar 3. Turbin Angin Kombinasi Savonius- Darrieus

## 3.   HASIL DAN PEMBAHASAN
Berikut  ini  adalah  data  hasil  pengujian  yang diperoleh  untuk  setiap  konfigurasi  dan  kecepatan angin.
Tabel 1. Hasil Pengujian Turbin Angin Savonius Stand Alone pada Va= 2.95 m/s No. N FR T TSR P T C p 1 138 0.000  0.000  0.823  0.000  0.000
2
124 0.071  0.003  0.740  0.037  0.037
3 90 0.183  0.007  0.537  0.069  0.069 4 50 0.274  0.011  0.298  0.057  0.058 5 0 0.325  0.013  0.000  0.000  0.000 Dimana: N : Putaran (rpm) FR  : Gaya resultan (N) T : Torsi (Nm)
TSR : Tip speed ratio P T : Daya turbin (W) C P : Koefisien daya
Tabel 2. Hasil Pengujian Turbin Angin Savonius Stand Alone pada Va= 4.38 m/s
No. N (rpm) FR (N) T (N.m) TSR P T (W) C p 1 192 0.000  0.000  0.911  0.000  0.000 2 176 0.111  0.004  0.835  0.082  0.042 3 168 0.163  0.007  0.797  0.115  0.058 4 134 0.334  0.013  0.636  0.188  0.095 5 90 0.525  0.021  0.427  0.198  0.100 6 58 0.657  0.026  0.275  0.160  0.081 7 0 0.828  0.033  0.000  0.000  0.000 Tabel 3. Hasil Pengujian Turbin Angin Savonius Stand Alone pada Va= 4.38 m/s No. N (rpm) FR (N) T (N.m) TSR P T (W) C p 1 260 0.000  0.000  1.045  0.000  0.000 2 248 0.151  0.006  0.997  0.157  0.048 3 230 0.273  0.011  0.924  0.263  0.081 4 201 0.414  0.017  0.808  0.349  0.107 5 178 0.505  0.020  0.715  0.377  0.116 6 145 0.637  0.025  0.583  0.387  0.119 7 115 0.708  0.028  0.462  0.341  0.105 8 100 0.799  0.032  0.402  0.335  0.103 9 64 0.911  0.036  0.257  0.244  0.075 10 35 0.942  0.038  0.141  0.138  0.043 11 0 1.013  0.041  0.000  0.000  0.000
Pada  turbin  Savonius stand  alone ,  pengujian dilakukan  dengan  menggunakan  turbin  Savonius dengan  variasi  kecepatan  angin  yang  telah ditentukan.  Dari  hasil  pengujian  turbin  savonius stand  alone pada  tabel  di  atas,  efisiensi  tertinggi yang  diperoleh  adalah  sebesar  11.9%  dengan  daya sebesar  0.587  Watt pada  putaran (N)  145 rpm  dan kecepatan  angin  4.38  m/s.  Daya  yang  dihasilkan oleh  turbin  akan  meningkat  seiring  dengan pembebanan  yang  dilakukan  sampai  batas  dimana nilai  kerugian  akibat  faktor  gesekan  dan  lain-lain akan  menyebabkan  turbin  berhenti  berputar.  Hasil tersebut  tidak  berbeda  jauh  dengan  hasil  yang didapatkan  pada  pengujian  yang  dilakukan  oleh  S. Meri dkk pada tahun 2019 (Salih Meri AR, Hamidon Bin  Salleh  B,  Mohammed  Najeh  Nemah,  Balasem A. Al-Quraishi 2019).
Gambar 4. Hubungan P T dengan Pembebanan (F) pada Savonius Stand Alone
Gambar 5. Hubungan Cp dengan TSR pada Savonius Stand Alone
Selanjutnya,  untuk  pengujian  turbin  Darrieus stand alone efisiensi tertinggi yang diperoleh adalah sebesar 14.4% dengan daya sebesar 1.568 Watt pada putaran  342  rpm  dan  kecepatan  angin  4.38  m/s (Sahim,  Santoso,  and  Puspitasari  2018)(Santoso  et al.  2020).  Pada  gambar  6  terlihat  kecenderungan yang positif dimana semakin besar kecepatan angin, maka  daya  yang  dihasilkan  oleh  kedua  jenis  sudu akan  lebih  besar  pula.  Gambar  7  menunjukan pengaruh  TSR  pada  daya  yang  dihasilkan  oleh turbin  dimana  jika  rotor  turbin  berputar  perlahan maka sebagian besar angin akan lewat melalui celah di  antara  sudu  dan  tidak  menghasilkan  daya. Sedangkan  jika  rotor  berputar  terlalu  cepat,  maka
sudu  akan  bertindak  seperti  dinding  yang  kokoh sehingga angin tidak dapat lewat melalui celah sudu. Selain itu, hal ini juga dapat menimbulkan turbulensi sehingga  daya  yang  dihasilkan  menurun.  Oleh karena  itu,  Turbin  angin  harus  dirancang  dengan TSR  yang  optimal  untuk  mendapatkan  daya maksimum dari angin.
Tabel 4. Hasil Pengujian Turbin Angin Darrieus Stand Alone pada Va= 2.95 m/s
No. N (rpm) FR (N) T (N.m) TSR P T (W) C p 1 295 0.000  0.000  2.619  0.000  0.000 2 282 0.046  0.005  2.504  0.104  0.031 3 265 0.091  0.008  2.353  0.195  0.059 4 246 0.147  0.011  2.184  0.292  0.088 5 212 0.203  0.016  1.882  0.347  0.104 6 158 0.308  0.024  1.403  0.393  0.118 7 102 0.394  0.030  0.906  0.324  0.097 8 55 0.460  0.035  0.488  0.204  0.061 9 0 0.525  0.040  0.000  0.000  0.000 Tabel 5. Hasil Pengujian Turbin Angin Darrieus Stand Alone pada Va= 3.71 m/s No. N (rpm) FR (N) T (N.m) TSR P T (W) C p 1 408 0.000  0.000  2.880  0.000  0.000 2 380 0.126  0.010  2.683  0.385  0.058 3 340 0.231  0.018  2.400  0.634  0.096 4 305 0.317  0.024  2.153  0.780  0.118 5 275 0.363  0.028  1.941  0.805  0.122 6 250 0.428  0.033  1.765  0.864  0.131 7 200 0.494  0.038  1.412  0.797  0.121 8 148 0.580  0.045  1.045  0.692  0.105 9 90 0.665  0.051  0.635  0.483  0.073 10 0 0.771  0.059  0.000  0.000  0.000
Tabel 6. Hasil Pengujian Turbin Angin Darrieus Stand Alone pada Va= 4.38 m/s No. N (rpm) FR (N) T (N.m) TSR P T (W) C p 1 520 0.000  0.000  3.109  0.000  0.000 2 480 0.266  0.020  2.870  1.029  0.095 3 436 0.371  0.029  2.607  1.306  0.120 4 410 0.427  0.033  2.452  1.412  0.130 5 380 0.483  0.037  2.272  1.480  0.136 6 342 0.568  0.044  2.045  1.568  0.144 7 305 0.634  0.049  1.824  1.560  0.143 8 242 0.740  0.057  1.447  1.444  0.133 9 190 0.805  0.062  1.136  1.234  0.113 10 115 0.891  0.069  0.688  0.827  0.076 11 0 0.977  0.075  0.000  0.000  0.000
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 O u tp u t P o wer , P T (W ) Loads, F (N) SSA-Va=2.95m/s SSA-Va=3.71m/s SSA-Va=4.38m/s 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.00 0.50 1.00 1.50 C P (- ) TSR SSA-Va=2.95m/s SSA-V=3.71m/s SSA-Va=4.38m/s
Gambar 6. Hubungan P T dengan Pembebanan (F) pada Darrieus Stand Alone
Gambar 7. Hubungan Cp dengan Pembebanan (F) pada Darrieus Stand Alone
Selanjutnya, untuk pengujian kombinasi turbin Savonius-Darrieus  poros  tunggal.  Masing-masing rotor  beroperasi  menggunakan  poros  tunggal sehingga  kombinasi turbin  ini hanya memiliki  satu kecepetan  putaran.  Putaran  yang  dihasilkan  oleh turbin  kombinasi  ini  lebih  besar  dibandingkan putaran yang dihasilkan oleh turbin Savonius stand alone hanya  saja masih dibawah dari  putaran  yang dihasilkan turbin Darrieus stand alone . Hal tersebut terjadi  dikarenakan  daya  yang  dihasilkan  oleh putaran  Turbin  Darrieus  ditransmisikan  ke  Turbin Savonius  pada  saat  turbin  terebut  telah  mencapai putaran  maksimumnya.  Turbin  tipe  kombinasi  ini membangkitkan  daya  sebesar  1.469  Watt  dengan
nilai TSR 2.169 dan efisiensi sebesar 0.108 (10.8%) pada kecepatan angin 4.38 m/s.
Tabel 7. Hasil Pengujian Turbin Savonius-Darrieus dengan Poros Tunggal dengan Va=3.71 m/s
No. N (rpm) FR (N) T (N.m) TSR P T (W) C p 1 178 0.000  0.000  2.642  0.000  0.000 2 162 0.066  0.005  2.405  0.086  0.021 3 146 0.171  0.013  2.167  0.202  0.049 4 125 0.357  0.027  1.856  0.360  0.087 5 102 0.393  0.030  1.514  0.323  0.078 6 76 0.518  0.040  1.128  0.318  0.077 7 50 0.554  0.043  0.742  0.223  0.054 8 0 0.700  0.054  0.000  0.000  0.000
Tabel 8. Hasil Pengujian Turbin Savonius-Darrieus dengan Poros Tunggal dengan Va=4,38 m/s
No. N (rpm) FR (N) T (N.m) TSR P T (W) C p 1 258 0.000  0.000  3.045  0.000  0.000 2 238 0.126  0.010  2.809  0.241  0.029 3 221 0.231  0.018  2.609  0.412  0.050 4 206 0.337  0.026  2.431  0.560  0.068 5 192 0.463  0.036  2.266  0.717  0.087 6 170 0.568  0.044  2.007  0.779  0.095 7 138 0.614  0.047  1.629  0.683  0.083 8 112 0.720  0.055  1.322  0.650  0.079 9 94 0.765  0.059  1.110  0.580  0.070 10 54 0.871  0.067  0.637  0.379  0.046 11 0 0.957  0.074  0.000  0.000  0.000 Tabel 9. Hasil Pengujian Turbin Savonius-Darrieus dengan Poros Tunggal dengan Va=4,38 m/s No. N (rpm) FR (N) T (N.m) TSR P T (W) C p 1 346 0.000  0.000  3.458  0.000  0.000 2 328 0.206  0.016  3.278  0.544  0.040 3 321 0.291  0.022  3.208  0.754  0.056 4 314 0.437  0.034  3.138  1.106  0.082 5 285 0.563  0.043  2.848  1.293  0.095 6 262 0.628  0.048  2.618  1.327  0.098 7 234 0.754  0.058  2.339  1.423  0.105 8 217 0.840  0.065  2.169  1.469  0.108 9 182 0.875  0.067  1.819  1.285  0.095 10 128 1.111  0.086  1.279  1.147  0.085 11 98 1.197  0.092  0.979  0.946  0.070 12 0 1.342  0.103  0.000  0.000  0.000
Terakhir  adalah  pengujian  kombinasi  turbin angin  dengan  poros  kembar.  Pada  pengujian  ini, dengan  menggunakan One  Way  Bearing  (OWB) membuat  masing-masing  rotor  turbin  berputar dengan  kecepatan  putaran  yang  berbeda  dengan kecepatan  putaran  maksimum  yang  dihasilkan turbin darrieus lebih tinggi dibandingkan kecepatan putaran  maksimum  yang  dihasilkan  oleh  turbin savonius.
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 O u tp u t P o wer , P T (W ) Loads, F (N) DSA-Va=4.38 m/s DSA-Va=3.71 m/s DSA-Va=2.95 m/s 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 C p (- ) TSR Va=2.95m/s Va=3.71m/s Va=4.38m/s
Tabel 10. Hasil Pengujian Turbin Savonius-
Darrieus Poros Kembar pada Va= 2.95 m/s No Ns (rpm) FRs (N) Nd (rpm) FRd (N) Pt total Cp total 1 178 0.000 234 0.000  0.000  0.000 2 168 0.026 210 0.106  0.197  0.048 3 155 0.071 186 0.191  0.333  0.081 4 125 0.137 152 0.337  0.436  0.105 5 92 0.203 104 0.463  0.424  0.103 6 50 0.268 54 0.528  0.286  0.069 7 0 0.444 0 0.594  0.000  0.000
Dimana: Ns  : Putaran sudu Savonius (rpm)
Nd  : Putaran sudu Darrieus (rpm) FRs  : Gaya resultan sudu Savonius (N) FRd : Gaya resultan sudu Darrieus (N) P T : Daya turbin (W)
C P : Koefisien daya
Tabel 11. Hasil Pengujian Turbin Savonius- Darrieus dengan Poros Kembar pada Va= 3.71 m/s
No Ns (rpm) FRs (N) Nd (rpm) FRd (N) Pt total Cp total 1 234 0.000 350 0.000  0.000  0.000 2 224 0.066 348 0.126  0.382  0.046 3 187 0.197 252 0.317  0.840  0.102 4 172 0.263 203 0.423  0.943  0.115 5 122 0.408 127 0.448  0.795  0.097 6 90 0.514 98 0.654  0.827  0.100 7 51 0.620 56 0.730  0.627  0.076 8 0 0.735 0 0.855  0.000  0.000
Tabel 12. Hasil Pengujian Turbin Savonius- Darrieus dengan Poros Kembar pada Va= 4,38 m/s
No Ns (rpm) FRs (N) Nd (rpm) FRd (N) Pt total Cp total 1 290 0.000 435 0.000  0.000  0.000 2 274 0.086 415 0.126  0.519  0.038 3 260 0.231 395 0.211  0.925  0.068 4 242 0.347 360 0.377  1.447  0.107 5 220 0.443 310 0.503  1.665  0.123 6 193 0.548 250 0.658  1.771  0.131 7 152 0.674 192 0.894  1.814  0.134 8 115 0.760 150 1.010  1.588  0.117 9 90 0.845 110 1.125  1.317  0.097 10 44 0.901 60 1.191  0.743  0.055 11 0 0.957 0
1.257  0.000  0.000
Gambar 8. Hubungan P T dengan Pembebanan (F) pada Poros Kembar pada Va 2.95 m/s
Gambar 9. Hubungan P T dengan Pembebanan (F) pada Poros Kembar pada Va 3.71 m/s
Gambar 10. Hubungan P T dengan Pembebanan pada Poros Kembar pada Va 4.38 m/s
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 O u tp u t P o wer , P T (W ) Loads, F (N) S-Ds D-Ds CDS-Ds 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 0.00 0.50 1.00 1.50 O u tp u t P o wer , P T (W ) Loads, F (N) D-Ds S-Ds CDS-Ds
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 0.00 0.50 1.00 1.50 O u tp u t P o we r, P T (W ) Loads, F (N) D-Ds S-Ds CDS-Ds
Jurnal Teknik Kimia, Vol. 28, No. 1, 2022
Daya  yang  dibangkitkan  pada  pengujian  kali ini  merupakan  penjumlahan  dari  daya  yang dihasilkan  turbin  kombinasi  Darrieus-Savonius dengan poros kembar. Pada saat pertama kali turbin berputar,  kedua  turbin  memiliki  kecepatan  putar yang  sama.  Setelah  mencapai  suatu  titik  dimana kecepatan turbin Darrieus telah melebihi kecepatan turbin Savonius sehingga gaya yang dihasilkan lebih besar  daripada  gaya  gesekan  di one  way  bearing membuat putaran yang turbin Darrieus  lebih tinggi dari turbin Savonius. Pembebanan dilakukan setelah masing-masing rotor mencapai kecepatan maksimum.  Pada  saat  pengoperasian,  kinerja  dari masing-masing  rotor  tersebut  juga  mengalami penurunan  dikarenakan  adanya  indikasi  turbulensi akibat dari adanya beberapa bagian dari sudu turbin Darrieus  yang  bersinggungan  langsung  dengan turbin  Savonius.  Secara  jelas,  perbandingan  daya yang  dihasilkan  pada  poros  kembar  dan  poros tunggal dapat dilihat pada gambar 11.
Gambar 11. Hubungan P T Poros Kembar dan Poros Tunggal
Pada  gambar  11,  dapat  dilihat  bahwa pemanfaatan daya dari turbin angin savonius dengan menggunakan one-way bearing berhasil meningkatkan  daya  turbin  angin  keseluruhan dimana daya yang dihasilkan mengalami peningkatan sebesar 0,110 W (24.444%) , 0.250 W (26.88%), dan 0.528 W (28.54%) dengan kecepatan angin 2.95 m/s, 3,71 m/s, 4,38 m/s.

## 4.   KESIMPULAN
Pada  penelitian  ini  tahap  pengujian dilakukan sebanyak 4 kali pada 3 variasi kecepatan angin yaitu 2.95 m/s, 3.71 m/s, dan 4.38 m/s dengan temperature dan  tekanan  lingkungan.  Dari  data  hasil  pengujian yang  telah  dilakukan,  penggabungan  Turbin  angin Darrieus  dan  Turbin  angin  Savonius  dengan menggunakan  poros  kembar  memberikan  dampak yang baik dalam  penambahan daya yang dibangkitkan  oleh  kedua  turbin  tersebut.  Hal tersebut didukung oleh penggunaan one way bearing yang  mengakibatkan  turbin  Savonius  dan  turbin Darrieus beroperasi dengan kecepatan putaran yang berbeda. Akan tetapi, konfigurasi ini ternyata masih memiliki  beberapa  kekurangan  dimana  salah satunya adalah terdapat beberapa bagian dari turbin angin  Darrieus  yang  bersinggungan  langsung dengan turbin angin Savonius yang dapat membuat kinerja  dari  kedua  turbin  tersebut  terganggu dikarenakan  adanya  indikasi  turbulensi  yang  dapat menghambat  putaran  turbin.  Sebaiknya  penelitian mengenai turbin angin ini dilakukan dalam saluran angin tertutup dan menggunakan sudu pengarah agar hasil  yang  dihasilkan  jauh  lebih  akurat.  Secara keseluruhan,  kenaikan  daya  yang  yang  terbesar dihasilkan  oleh  turbin  angin  dengan  poros  kembar pada kecepatan angin 4.38 m/s yaitu sebesar 28.54% (0.528 W).

## DAFTAR PUSTAKA
[BPS]  Badan  Pusat  Statistik.  2019.  “Berita  Resmi
Statistik.” Bps.Go.Id (27): 1–52. https://papua.bps.go.id/pressrelease/2018/05/ 07/336/indeks-pembangunan-manusia- provinsi-papua-tahun-2017.html.
Didik  Notosudjono.  2018. Teknologi  Energi Terbarukan  /  Didik  Notosudjono,  Fikri Adzikri .  1st  Editio.  Bogor:  Bogor :  Unpak Press, 2018 ©2018.
Gatlewar,  Abhishekh  R.,  Nitin  K.  Mandavgade,
Mahesh T. Kanojiya, and Vijay N. Kalbande. 2021. “Material Selection for Rotor Blade of Vertical  Axis  Wind  Turbine.” Materials Today:  Proceedings 46(xxxx):  8489–93. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.03.505.
Hadi  Ali,  Mohammed.  2013.  “Experimental Comparison Study for Savonius Wind Turbine of  Two  &amp;  Three  Blades  At  Low  Wind Speed.” International  Journal  of  Modern Engineering Research (IJMER) www.ijmer.com 3(5): 2978–86.
Hassan  Saeed,  Hassan  A.,  Ahmed  M.  Nagib Elmekawy,  and  Sadek  Z.  Kassab.  2019. “Numerical  Study  of  Improving  Savonius Turbine  Power  Coefficient  by  Various  Blade Shapes.” Alexandria  Engineering  Journal 58(2):
429–41. https://doi.org/10.1016/j.aej.2019.03.005. Jonan, Ignasius. 2018. “Laporan Kinerja
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 O u tp u t P o wer , P T (W ) Loads, F (N) CDS-Ss-V=2,95 CDS-Ss-Va=3,71 CDS-SsVa=4,38
CDS-Ds-V=2,95 CDS-Ds-V=3,71 CDS-Ds-V=4,38
Kementerian  Energi  Dan  Sumber  Daya Mineral Tahun 2018.” : 40. https://www.google.com/url?sa=t&source=w eb&rct=j&url=https://www.esdm.go.id/assets /media/content/content-laporan-kinerja- kementerian-esdm-tahun- 2018.pdf&ved=2ahUKEwii2Kbj3sLnAhUFO
SsKHcBPBZ0QFjAAegQIBBAB&usg=AOv Vaw2teXH9HvKLqJP2l950b5rv.
Kacprzak,  K.,  and  K.  Sobczak.  2014.  “Numerical
Analysis  of  the  Flow  around  the  Bach-Type Savonius Wind Turbine.” Journal of Physics: Conference Series 530(1).
Mahmoud, N. H., A. A. El-Haroun, E. Wahba, and M. H. Nasef. 2012. “An Experimental Study on Improvement of Savonius Rotor Performance.” Alexandria Engineering Journal 51(1): 19–25. http://dx.doi.org/10.1016/j.aej.2012.07.003.
McDuffie, Erin E. et al. 2021. “Source Sector and
Fuel  Contributions  to  Ambient  PM2.5  and Attributable Mortality across Multiple Spatial Scales.” Nature Communications 12(1): 1–12.
Morshed,  Khandakar  Niaz,  Mosfequr  Rahman, Gustavo  Molina, and  Mahbub  Ahmed. 2019. “Aerodynamic  Analysis  of  a  Three-Bladed Pivoted Savonius Wind Turbine: Wind Tunnel Testing  and  Numerical  Simulation.” Journal of Applied Fluid Mechanics 12(3): 819–29. Mustika,  Lisa.  2020.  “Pengembangan  Media Konversi  Energi  Angin  Menjadi  Energi Listrik.” Jurnal  Pendidikan  Fisika  dan  Sains 3(2):
20.
https://ejurnalunsam.id/index.php/JPFS.
Nadhief,  Muhammad  Ilham,  Syamsul  Hadi,  and
Dominicus  Danardono  Prija  Tjahjana.  2019. “Studi Eksperimental Pengaruh Variasi Sudut
Blade  Arc  Terhadap  Performa  Savonius Horizontal  Axis  Water  Turbine  Tipe  L  Pada Aliran  Dalam  Pipa.” Mekanika:  Majalah Ilmiah Mekanika 18(2): 35–38. Sahim,  Kaprawi,  Dyos  Santoso,  and  Dewi
Puspitasari.  2018.  “Investigations  on  the
Effect of Radius Rotor in Combined Darrieus-
Savonius  Wind  Turbine.” International Journal of Rotating Machinery 2018.
Salih Meri AR, Hamidon Bin Salleh B, Mohammed Najeh  Nemah,  Balasem  A.  Al-Quraishi,  Nor Zelawati.  2019.  “Performance  Evaluation  of Savonius  Wind.” International  Journal  of Mechanical  Engineering  and  Technology (IJMET) 10(01): 837–46.
Santoso,  D.  et  al.  2020.  “Effect  of  the  Utilizing
Savonius  Machine  as  Auxiliary  Starting Device  on  the  Performance  of  Darrieus Machine.” Journal  of  Physics:  Conference Series 1500(1).
Sugiarti.  2015.  “Gas  Pencemar  Udara  Dan Pengaruhnya  Bagi  Kesehatan  Manusia.”
Jurnal Chemical : 50–58.
Tim  Sekretaris  Jenderal  Dewan  Energi  Nasional. 2019.  “Indonesia  Energy  Out  Look  2019.” Journal  of  Chemical  Information  and Modeling 53(9): 1689–99.
Wagner, H. J. 2017. “Introduction to Wind Energy Systems.” EPJ  Web  of  Conferences 148:  1– 16.
Wenehenubun, Frederikus, Andy Saputra, and Hadi Sutanto. 2015. “An Experimental Study on the Performance  of  Savonius  Wind  Turbines Related with the Number of Blades.” Energy Procedia 68: 297–304. http://dx.doi.org/10.1016/j.egypro.2015.03.25 9. Zemamou,  M.,  M.  Aggour,  and  A.  Toumi.  2017.
“Review  of  Savonius  Wind  Turbine  Design and Performance.” Energy Procedia 141(August 2018): 383–88.