## Pengaruh Jumlah dan Rasio Sudut Lengkung Sudu Terhadap Unjuk Kerja Turbin Angin Savonius Heliks
1) Ahmad Lazim Rosyid, 2) Ikhwanul Qiram, 3) Dewi Sartika
1) Alumni Prodi Teknik Mesin Universitas PGRI Banyuwangi
2, 3) Prodi Teknik Mesin Universitas PGRI Banyuwangi, Jl. Ikan Tongkol 22 Banyuwangi
Email: ikhwanul@unibabwi.ac.id

## Abstract
The  helical  Savonius  is  a  vertical  wind  turbine  that  can  utilize  wind  energy  to  become  a renewable  energy  source.  This  study  aims  to  determine  the  effect  of  the  number  of  blades  and  the ratio  of  blade  bends  on  the  performance  of  the  Savonius  helical  wind  turbine.  The  research  was conducted  through  experimentation  using  variations  in  the  number  of  blades  2  and  3  blades. Variation of blade bending ratio H / L = 6/10, 7/10 and 8/10 and variations in wind speed (4.0), (5.2), (6.4) and (7.4) m / s. The turbine performance analysis is reviewed based on the shaft rotation (RPM) of the turbine and the output voltage (volts) generated by the generator connected to the turbine shaft. The  results  showed that  the  wind speed,  the  number of  blades,  and the  blending  ratio  of  the  blades affect the performance of the Savonius helical wind turbine. The results of the maximum wind turbine performance test at a variation of 3 blades, a ratio of 6/10, and a wind speed of 7.4 m / s, produce a shaft rotation value of 472.9 rpm and a generator output voltage value of 5.51 volts.
Keywords : Helical Savonius, number and ratio blade bend, wind speed, performance.

## I. PENDAHULUAN
Energi fosil merupakan salah satu energi tak terbarukan ( non renewable energy sources ) yang sampai sekarang menjadi tren penggunaan  kebutuhan  energi  di  era  modern [1]. Ketergantungan akan energi fosil (minyak bumi,  gas  bumi,  dan  batu  bara)  menjadi permasalahan  tersendiri  bagi  Indonesia.  Pada tahun  2013  kebutuhan  akan  energi  fosil mencapai  94,3%  dari  keseluruhan  kebutuhan nasional sebesar  1.357 juta  SBM  (setara  barel minyak),  dan  sisanya  sebesar  5,7%  yang dipenuhi oleh energi baru dan terbarukan [2].
Energi  terbarukan  merupakan  energi yang  dapat  dengan  cepat  dipulihkan  kembali secara  alami  dan  prosesnya  berkelanjutan. Ketersediaan  sumber  energi  terbarukan  juga sangat  melimpah  di  alam.  Penggunaan  energi terbarukan  lebih  ramah  lingkungan  karena penggunaan energi terbarukan tidak
menghasilkan  limbah  seperti  energi  fosil  [3]. Salah  satu  sumber  energi  listrik  terbarukan yang  sangat  potensial  di  Indonesia  adalah pembangkit  listrik  tenaga  angin  [4].  Potensi angin tersedia hampir sepanjang tahun dengan kecepatan  antara  3  m/s  –  5  m/s.  Potensi tersebut  bisa  digunakan  sebagai  sistem pembangkit listrik berskala kecil [5].
Terdapat  dua  macam  turbin  angin  yaitu turbin  horisontal  atau horizontal  axis  wind turbine (HAWT)  dan  turbin  vertikal  atau vertical axis wind turbine (VAWT). Perbedaaan kedua jenis turbin ini terletak pada poros  turbinnya.  Turbin  angin  vertikal  adalah turbin  angin  sumbu  tegak  yang  gerakan  poros dan  rotornya  sejajar  dengan  arah  angin, sehingga rotor dapat berputar pada semua arah angin  [6].  Savonius  tipe  heliks  adalah  salah satu turbin angin vertikal yang bisa memanfaatkan  energi  angin  menjadi  sumber

## Jurnal V-Mac, Vol.5 No.2:17.-20., 2020, ISSN 2528-0112 (online)
energi  baru  dan  terbarukan.  Turbin  angin Savonius  jenis  heliks  mampu  berputar  pada kecepatan  angin  rendah  dan  dapat  menerima angin  dari  segala  arah.  Kelebihan  lain Savonius tipe heliks dari Savonius
konvensional  adalah  tingkat  torsi  fluktuasi yang  rendah  dengan  efisiensi  lebih  kurang 40% (6) , mempunyai estetis yang tinggi karena rancangannya  menarik,  getaran  yang  halus karena  variasi  torsinya  relatif  merata  untuk setiap bucket ,  dan  juga  memiliki  torsi  yang baik [7].
Berdasarkan  uraian  di  atas,  perlu dilakukan  penelitian  tentang  pengaruh  jumlah sudu  dan  rasio  lengkung  sudu  terhadap  unjuk kerja  turbin  angin  Savonius  jenis  heliks. Diharapkan hasil penelitian ini menjadi energi alternatif  yang  lebih  murah  dan  ramah lingkungan.

## II. METODOLOGI PENELITIAN

## Gambar 1. Kerangka pikir penelitian
Penelitian  menggunakan  turbin  angin dari  berbahan  pipa  PVC.  Poros  turbin menggunakan pipa PVC dengan diameter 2 cm dan  sudu  turbin  berdiameter  11  cm.  Variasi rasio lengkung sudu H/L (H = tinggi lengkung sudu  dan  L  =  lebar  sudu)  meliputi  6/10,  7/10 dan 8/10. Jumlah sudu yang digunakan yaitu 2 sudu dan 3 sudu. Sedangkan variasi kecepatan anginnya (4,0), (5,2), (6,4) dan (7,4) m/s.
Variable  terikat  dalam  penelitian  ini adalah  performa  turbin  berdasarkan  nilai putaran  poros  turbin  (rpm)  dan  tegangan output (volt)  yang  dihasilkan  oleh  generator yang dihubungkan dengan poros turbin.

## III. HASIL PENELITIAN
Putaran Poros Turbin
Gambar 2. Grafik putaran poros turbin
Berdasarkan gambar 2. Dapat di ketahui bahwa  perbandingan  pada  variasi  kecepatan angin,  rasio  lengkung  sudu  dan  jumlah  sudu. Diketahui  putaran  poros  maksimum  pada turbin  angin  variasi  3  sudu,  rasio  lengkung sudu  6/10,  dengan  kecepatan  angin  7,4  m/s nilainya  472,9  rpm.  Dan  putaran  poros minimum  pada  variasi  2  sudu,  rasio  lengkung sudu  7/10,  kecepatan  angin  4,0  m/s  nilainya 101,6 rpm.
Tegangan output Turbin
Gambar 3. Grafik tegangan output turbin
Berdasarkan gambar 3. Dapat di ketahui bahwa  perbandingan  pada  variasi  kecepatan angin,  rasio  lengkung  sudu  dan  jumlah  sudu. Diketahui  tegangan output maksimum  pada turbin  angin  variasi  3  sudu,  rasio  lengkung sudu  6/10,  kecepatan  angin  7,4  m/s  nilainya 5,51 volt. Dan tegangan output minimum pada variasi  2  sudu,  rasio  lengkung  sudu  7/10, kecepatan angin 4,0 m/s nilainya 1,24 volt.

## IV. PEMBAHASAN
Variasi  kecepatan  angin  yang  diperolah dari blower dengan  kontrol  bukaan  katup ( valve ).    Kecepatan  angin  yang  dihasilkan

## Jurnal V-Mac, Vol.5 No.2:17.-20., 2020, ISSN 2528-0112 (online)
mempengaruhi  performa.  Energi  angin  yang mengalir melewati tubin akan tertampung oleh sudu  turbin  sehinga  memberikan  tumbukan terhadap  sudu  turbin  yang  mengakibatkan turbin dapat berputar. Semakin besar kecepatan  angin  maka  daya  output  yang dihasilkan  juga  semakin  besar.  Besarnya kecepatan  angin  akan  mempengaruhi  putaran poros  turbin  yang  semakin  cepat,  putaran poros  turbin  akan  diteruskan  kegenerator sehingga  generator  menghasilkan  tegangan output yang besar. Hal ini sesuai dengan teori yang  diteliti  oleh  [8],  menyatakan  bahwa putaran  poros  mengalami  perubahan  akibat rasio  lengkung  sudu  pada  turbin Savonius heliks .  Semakin  besar  kecepatan  angin  maka putaran  poros  yang  didapatkan  juga  semakin besar.  Semakin  besar  kecepatan  angin  daya tumbuk  angin  terhadap  turbin  juga  semakin besar,  sehingga  mempengaruhi  putaran  poros turbin yang semakin cepat.
Jumlah  sudu  merupakan  parameter penting  yang  mempengaruhi  kinerja  turbin angin Savonius  heliks .  pada  penelitian  ini variasi  jumlah  sudu  yang  digunakan  2  dan  3 yang  dipasang  pada  poros  vertikal  sehingga sudu  berbentuk  “S”.  Pada  setiap  jumlah  sudu menghasilkan  putaran  poros  yang  berbeda- beda,  putaran  poros  terbesar  dihasilkan  oleh turbin  3  sudu.  Hal  ini  disebabkan  turbin dengan 3 sudu lebih optimal dalam menkonversi  energi  angin.  Jarak  antara  sudu satu dengan  yang  lain  memiliki  kerenggangan yang  baik  sehingga  distribusi  angin  antara sudu  cepat.  Hal  ini  sesuai  dengan  teori  yang diteliti oleh [6].
Dilihat  dari  gambar  grafik  2.    Dari bentuk sudu dengan variasi 6/10 mendapatkan daya  tumbukan  energi  angin  yang  lebih  besar dari pada berat turbin itu sendiri, dibandingkan dengan  variasi  rasio  lengkung  sudu  yang  lain dengan jumlah sudu 2 atau 3 variasi rasio 6/10 adalah  yang  paling  ringan  dan  jumlah  sudu terbaik yang mampu menampung energi angin yaitu turbin angin dengan 3 sudu.
Rasio  lengkung  pada  sudu  turbin  akan mempengaruhi pola aliran fluida yang diterima
sudu.  Perbedaan  daerah  kontak  antara  sudut datang  angin  dan  permukaan  sudu  memicu kecepatan putaran yang dihasilkan tubin cukup beragam.  Daerah  kontak  yang  menghasilkan energi  yang  mampu  dikonversi  menjadi putaran  optimum  terjadi  pada  titik  pusat  yang berada di tengah sudu. Energi yang dikonversi menjadi  putaran  akan  semakin  melemah seiring  menjauhnya  bidang  kontak  dari  titik pusat sudu.
Gambar  4.  Grafik  efek  putaran  terhadap bidang kontak sudu turbin
Pada  area  titik  tumbukan  angin  yang lebih  dekat  dengan  poros  turbin  (1  cm)  akan menumbuk  sudu  turbin  dan  bagian  belakang sudu  turbin  yang  lain  sehingga  menyebabkan hambatan  pada  putaran  poros  turbin  sesuai penelitian [9]. Pergerakan angin yang menumbuk  sudu  terjadi  turbulensi  angin dibagian  belakang  sudu.  Sedangkan  pada  area titik tumbukan (10 cm) angin menumbuk pada sisi  samping  sudu  dan  ada  sebagian  energi angin  yang  terlepas  keluar  sudu,  sehingga tumbukan energi angin tidak optimal.
Gambar  5.  Ilustrasi  area  bidang  kontak terhadap  perubahan  kecepatan  pada  sudu savonius heliks
V. KESIMPULAN
Variasi  kecepatan  angin  dan  jumlah sudu  mempengaruhi  unjuk  kerja  turbin Savonius  heliks .  Semakin  besar  kecepatan
1 2 4,5 7 10 0 cm = 360 – 377,7 Rpm = 472,9 Rpm = 360 – 77 Rpm
angin  dan  semakin  banyak  jumlah  sudu  maka putaran  poros  turbin  akan  semakin  cepat.  dan rasio lengkung sudu H/L berpengaruh terhadap banyaknya energi angin yang dapat ditampung oleh  sudu  turbin  dan  juga  mempengaruhi massa  dari  turbin  angin Savonius  heliks .
Variasi  rasio  lengkung  sudu  yang  paling optimal pada penelitian ini terdapat pada rasio 6/10,  karena  perbandingan  daya  angin  lebih besar dari pada massa turbin.
Selain  itu  semakin  besar  kecepatan angin maka putaran poros akan semakin cepat begitupun  dengan  tegangan output yang dihasilkan  oleh  generator  juga  akan  semakin besar. Bidang kontak maksimum terdapat pada titik tengah sudu turbin, disebabkan keseluruhan energi angin akan ditampung oleh sudu  sehingga  energi  angin  akan  menumbuk sudu  dan  menghasilkan  putaran  yang  lebih optimal.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. Imam  K,  2015.  Pemanfaatan  Energi Alternatif  Sebagai  Energi  Terbarukan Untuk  Mendukung  Subtitusi  Bbm.  Jurnal Iptek. Vol.19 No. 2.
[2]. DEN.  (2014).  Laporan  Dewan  Energi Nasional. Jakarta: Den.
[3]. Eddy, W., Budi, H., Rendy, R & Ade, S,. Kevin,  S,.  2018.  Pengujian  Sistem Konversi  Energi  Suara  Menjadi  Energi Listrik Menggunakan Piezoelektrik. Techne Jurnal Ilmiah Elektroteknika. Vol. 17. Hal 59 – 67.
[4]. Ramadoni, S., Imam, R & Mochamad, A., 2017.  Model  DFIG  Pembangkit  Listrik Tenaga  Angin  Sebagai  Suatu  Unit Pembangkit  Tersebar.  Jurnal  Penelitian Ilmu  Teknik  Dan  Terapan.  Vol.  8  No.  2.
Issn Cetak: 2087-4286.
[5]. Yusuf, I. N.  & Chorul, S. 2015. Rancang Bangun Kincir Angin Pembangkit Tenaga Listrik Sumbu Vertikal Savonius Portabel Menggunakan Generator Magnet
Permanen.  Industri  Inovatif.  Vol.  5,  No. 2, Hal: 19 – 24.
[6]. J.  Victor,  T.,  Ikbal,  A  &  T.  Putu,  M.  S., 2019.  Analisis  Dan  Pengujian  Kinerja Turbin  Angin  Savonius  4  Sudu.  Jurnal Teknik Mesin. Iti Vol. 3. No. 2.
[7]. Hasibuan.  &  Ali,  S.  2016.  Kajian Lintasan  Orbit  Pada  Turbin  Angin Savanius  Tipe  Rotor  Helix  Dengan
Menggunakan  Software  Matlab  2014. Skripsi. Dipublikasikan. Medan:
Universitas Sumatera Utara.
[8]. Yuli,  P.  &  Teuku,  M.  2019.  Analisa Perbedaan  Kinerja  Turbin  Angin  Tipe Savonius Dengan Savonius Helius. Jurnal Geuthee. Vol. 02. No. 02.
[9]. Martinus, M. Dyan. Susila, dan Martinus. Budiyono,  2011.  Analisis  Fenomena Penampang  Alir Vertical  Axis  Wind Turbine (VAWT)  Tipe  Heliks  Terhadap Kecepatan  Angin  Sebagai  Pembangkit
Listrik Alternatif Berskala Rumah Tangga.  Jurnal  Mechanical,  Volume  2, Nomor 2.