Pengaruh Penambahan Diffuser terhadap Performa 3D Print Turbin Hidrokinetik Helilcal Savonius ( Twist Angle 45 o )
Intan Hardiatama 1 , Muhammad Trifiananto 2
1 Jurusan Teknik Mesin Universitas Jember
2 Program Studi Teknik Operasi Mesin Akademi Komunitas Semen Indonesia Gresik E-mail: intan.hardiatama@unej.ac.id
Abstrak --Energi potensial dan energi kinetik air merupakan salah satu bentuk energi terbarukan yang sangat potensial dan terus dikembangkan di Indonesia. Tenaga hidro (hydropower) adalah energi yang diperoleh  dari  air  yang  mengalir.  Potensi  energi  yang  dimiliki  air  dapat  dimanfaatkan  dan  diubah  ke dalam wujud energi lain seperti energi mekanis dan energi listrik menggunakan alat pengkonversi, yaitu turbin air. Turbin jenis Savonius dipilih karena beberapa kelebihan, antara lain biaya manufaktur rendah, mampu berputar  pada  kecepatan air yang rendah,  mampu menerima aliran air dari segala arah dan memiliki starting awal yang mudah. Untuk peningkatan performa turbin Savonius dipilih profil sudu yang tepat dan penambahan diffuser. Dalam penelitian ini dipilih profil sudu tipe helical savonius. Kelebihan turbin jenis helical savonius rotor ini memiliki nilai positif pada nilai koefisien torsi statis, sedangkan pada jenis  turbin  savonius  biasa  memiliki  nilai  koefisien  torsi  statis  negatif  pada  135 0 -165 0 dan  315 0 -345 0 dalam satu siklus 360 0 . Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui performa turbin angin helical savonius pada sudut puntir 45 0 jika diterapkan menjadi turbin hidrokinetik. Selain itu penelitian ini juga dilakukan dengan menambahkan diffuser pada sisi inlet yang bertujuan untuk lebih meningkatkan efisiensi turbin bila dibandingkan dengan tanpa penambahan  diffuser.  Penelitian dilakukan secara  eksperimen,  diuji pada beberapa variasi angka Reynold antara lain 1,2× 〖 10 〗 ^5 (V = 0,6 m/s); 1,5× 〖 10 〗 ^5  (V= 0,75
m/s)  dan  1,8× 〖 10 〗 ^5  (V=  0,9  m/s).  Peneliti  menguji  pada  kecepatan  air  rendah  agar  dapat diaplikasikan di sungai maupun saluran irigasi.
Kata Kunci : turbin hidrokinetik, helical savonius, diffuser,
Abstract-- Potential  energy  and  water  kinetic  energy  is  one  form  of  potential  renewable  energy  and continues  to  be  developed  in  Indonesia.  Hydropower  is  the  energy  obtained  from  running  water. Potential energy possessed by water can be utilized and transformed into other energy form such as mechanical energy and electrical energy using energy conversion tools, hydro turbine. Savonius type turbines are selected for several advantages, including low manufacturing costs, capable of rotating at low water speeds, capable of receiving water flow from all directions and having an easy starting starting but having low aerodynamic sides. To improve the performance of the turbine Savonius selected the right blade profile and the addition of diffuser. In this study selected helical savonius blade profile profile. Excess turbine of this type of helical savonius rotor has a positive value on the value of static torque coefficient, whereas in the usual savonius turbine type has a negative static torque coefficient value at 135 0 -165 0 and 315 0 -345 0 in one 360 0 cycle. This  study  aims  to  determine  the  performance  of  wind turbine helical savonius at 45 0 angle if applied to a hydrokinetic turbine. This experimental research, test at  Reynold reynold number  1,2× 〖 10 〗 ^5 (V = 0,6 m/s); 1,5× 〖 10 〗 ^5  (V= 0,75 m/s) and 1,8× 〖 10 〗 ^5 (V= 0,9 m/s).  Researchers tested at low water velocities to be applied in rivers and irrigation canals.
Keywords: Hydrokinetic Turbine, Helical Savonius, Diffuser

## 1.  PENDAHULUAN

## 1.1  Latar Belakang
Turbin  hidrokinetik  adalah  salah  satu  mesin konversi  energi  yang  merubah  energi  kinetik  air menjadi  energi  mekanik  berupa  putaran  poros. Energi  rotari  dari  poros  ditransmisikan  dengan generator untuk menghasilkan energi listrik. Salah satu jenis turbin air adalah turbin air terapung, yang cocok  digunakan  untuk  daerah  pedesaan,  irigasi, maupun sungai sungai besar [1].
Turbin hidrokinetik yang telah banyak diterapkan  merupakan  jenis  rotor  savonius  biasa dengan  jumlah  sudu  (blade)  yang  berbeda.
Kelemahan  dari  turbin  hidrokinetik  yang  memiliki rotor  savonius  biasa  hanya  bisa  digunakan  pada kecepatan  aliran  fluida  yang  tinggi,  sedangkan pada turbin hidrokinetik savonius rotor helix dapat diaplikasikan pada aliran fluida kecepatan rendah [2].
Zhao [2] melakukan penelitian secara numerik turbin  hidrokinetik  rotor  helical  savonius  dengan aspek  rasio  yang  lebih  tinggi  menunjukkan performa  yang  lebih  tinggi  dibandingkan  rotor dengan  aspek  rasio  yang  rendah.  Turbin  helical savonius  dengan  aspek  rasio  rotor  dibawah  0,88 memiliki  performa  yang  lebih  baik  daripada  rotor hasil  penelitian  kamoji  [3]  dengan  aspek  rasio  di
atas 0,88.
Diffuser  merupakan  peralatan  aerodinamika dengan  dimensi  inlet  lebih  kecil  daripada penampang outlet seperti. Diffuser yang ditambahkan  pada  turbin  air/turbin  angin  dengan maksud untuk meningkatkan performa (Cp). Selain itu  dengan  penambahandiffuser  pada  sisi  inlet, aliran fluida yang akan melewati turbin lebih terarah [4].
Penelitian  rujukan  sebelumnya  telah  meneliti pengaruh  sudut  puntir  (twist  angle)  terhadap performa  turbin  angin  Savonius  (tanpa  diffuser). Parameter pada penelitian tersebut adalah variasi sudut puntir pada nilai angka Reynold tertentu. Dari penelitian  tersebut  disimpulkan  bahwa  performa terbaik  dari  turbin  angin  Savonius  terjadi  pada sudut  puntir  45 0 .  Kelemahan  dari  penelitian sebelumnya  adalah  belum  ditambahkan  dengan diffuser  pada  sisi  inlet  dari  turbin  sehingga  aliran fluida  yang  memasuki  turbin  menghasilkan koefisien  performa  (Power  coeffisien  dan  coef  of torque)  kurang  maksimal.  Bertitik  tolak  pada penelitian  rujukan,  penelitian  ini  terfokus  pada desain  turbin  hidrokinetik  yang  berbentuk  helical savonius  dengan  sudut  puntir  (twist  angle)  45 0 . Pada  pengembangan  penelitian  ini  dipilih  variasi kecepatan  free  stream  pada  angka  Reynold tertentu, dilakukan dengan dan tanpa penambahan diffuser.
Penelitian sebelumnya mengkaji tanpa penambahan diffuser pada fluida udara. Penellitian ini  akan  melakukan  modifikasi  penambahan diffuser  pada  sisi  inlet  turbin  hidrokinetik  dengan fluida air.

## 1.2  Turbin Hidrokinetik
Energi  fossil  selain  tidak  dapat  diperbaharui  juga erat kaitanya dengan isu lingkungan [1] (Kumar et al, 2016).  Konsumsi  Energi  diperkirakan  terus naik  hingga 53% pada  tahun 2030.  Tenaga  hidro (Hydropower) adalah energi yang diperoleh dari air yang  mengalir.Karena  densitas  air  800  kali  lebih besar  daripada  densitas  udara  maka  hanya dengan  kecepatan  air  12  mil  per  jam  (5,36  m/s) setara  dengan  energi  yang  dibawa  angin  pada kecepatan 110 mph (49,17 m/s) [6] .
Pemanfaatan  turbin  mikrohidro  maupun  piko hidro  yang  banyak  dipakai  saat  ini  menggunakan sistem run-off-river yang  tidak  memiliki  kapasitas reservoir untuk penyimpanan air. Sehingga apabila musim kemarau maka debit air berkurang sehingga kinerja  turbin  mikrohidro  terganggu  dan  pada akhirnya  kembali  ke  energi  fossil  seperti  mesin diesel.  Energi  kinetik  air  yang  berasal  dari  arus sungai, saluran irigasi, dan lautan dikenal sebagai teknologi  hydrokinetic  yang  merupakan  jenis hydropower  baru.  Hidrokinetik  efektif  beroperasi pada  kecepatan  air  yang  rendah  bahkan  pada kecepatan  air  1m/s.    Teknologi  hydrokinetik  tidak membutuhkan bendungan yang besar atau saluran pengarah  untuk  memproduksi  listrik.  Untuk
menangkap potensi sebanyak energi air sebanyak mungkin  dengan  kecepatan  rendah,  bukaan saluran besar diperlukan dalam turbin arus bebas. Teknologi  hidrokinetik  cocok  dimanfaatkan  untuk desa-desa  terpencil  yang  biasanya  berada dipinggiran  sungai  dengan  elevasi  yang  rendah. Pemasangan  teknologi  hidrokinetik  yang  mudah yaitu  dengan  memasukan  bodi  turbin  dan  pada bagian atas diberi pengapung. Hal ini menyebabkan biaya instalasi lebih murah dibanding turbin air lain maupun sumber energi lain seperti  turbin  angin  dan  solar  panel.  Energi  dari hydrokinetik juga dapat diandalkan untuk pasokan listrik  selama  24  jam  baik  siang  maupun  malam. Rotor  yang  digunakan  pada teknologi  hidrokinetik mirip  dengan  yang  digunakan  pada  turbin  angin pada  aspek  fisik,  perangkat  listrik  dan  performa maksimal pada kecepatan angin tertentu [7].
Besarnya  energi  yang  dihasilkan  turbin  air bergantung dari besar kecilnya luas sapuan turbin dan  kecepatan  aliran  air.  Hal  ini  ditunjukkan  oleh Persamaan 1 [1].
= . . . (1)
Keterangan:
P= Daya potensial Air (watt) A= Luasan turbin air (m 2 ) U= Kecepatan Air (m/s) ρ=densitas air (kg/m 3 )
Dari  100%  potensi  energi  kinetik  air  yang ditumbukkan  sudu  turbin  hanya  beberapa  persen saja  yang  bisa  dikonversi  menjadi  energi bermanfaat. Sebagian energi yang bermanfaat itu disebut coefficient of performance (Cp).  Sehingga Daya  turbin  air  aktual  menjadi  ditunjukkan  oleh Persamaan 2 [1].
= . . . .
(2)
Nilai  dari  Cp  dipengaruhi  oleh  l  ( Tip  Speed Ratio ),  yaitu  rasio  antara  kecepatan  ujung  blade dibanding  kecepatan  air,  yang  dapat  dihitung dengan menggunakan Persamaan 3 [1].
= . = (3)
Keterangan: ω= kecepatan angular R= radius blade atau rotor U=Kecepatan air
Secara teoritis Cp maksimal bernilai 0,59 tanpa duct. Batasan ini dikenal sebagai Betz limit. Apabila menggunakan penambahan duct nilai Cp bisa lebih besar  dari  Betz  limit  [8].  Penambahan  duct menyebabkan  kecepatan  air  yang  melalui  blade semakin bertambah sehingga Cp juga meningkat. Dari grafik pada gambar 1 dibawah nampak bahwa
Cp tertinggi savonius rotor berkisar antara 0,3 pada TSR  0,7-0,8  sedangkan  darrieus  lebih  dari  0,3 pada TSR 5,5-5,8 (Kumar et al, 2016).

## Gambar 1 Betz Limit [8]
Gambar 2. Klasifikasi Turbin Hidrokinetik [1]
Hidrokinetik  merupakan  inovasi  baru  dalam tenaga hidro (hydropower). Meskipun baru namun klasifikasi  dari  turbin  hidrokinetik  mirip  dengan turbin angin, ada dua klasifikasi utama dalam turbin hidrokinetik  berdasarkan  arah  datangnya  arus  air yaitu  sumbu  vertical  (Vertical  Axis)  dan  sumbu horisontal  (Horizontal  Axis).  Tipe axial  flo w,  arah datangnya  air  sejajar  dengan  sumbu  blade  . Sedangkan Cross-flow ,  arah  datangnya  air  tegak lurus  dengan  sumbu  blade.  Dalam  prakteknya jumlah  blade  yang  digunakan  bisa  dua  ataupun lebih.  Grup vertical  axis dibagi  terdiri  dari  turbin darrieus  dan  savonius.  Turbin  tipe  darrieus mengandalkan  gaya  angkat  (lift)  sebagai  gaya utama  untuk  memutar  poros  turbin.  Sedangkan Savonius mengandalkan gaya hambat (drag) untuk memutar poros turbin. Klasifikasi turbin hidrokinetik seperti ditunjukkan pada gambar 2 [1].
Menurut  Guney  dan  Kaygusuz  [9]  yang membandingkan performa dan berbagai aspek lain antara  turbin  hidrokinetik  vertikal  dan  horisontal didapatkan  hasil  efisiensi  untuk  tipe  sumbu
horisontal  lebih  tinggi  dibandingkan  tipe  sumbu vertikal.  Tipe  sumbu  vertikal  memiliki  keuntungan dapat  menerima  aliran  air  dari  segala  arah  , sedangakan hidrokinetik sumbu horisontal membutuhkan peralatan tambahan berupa pengarah untuk menangkap aliran air.
Gambar 3 . Hidrokinetik Turbine Sumbu Horisontal [1]
Gambar 4. Hidrokinetik Turbine Sumbu Vertikal

## 1.3 Savonius Rotor
Desain    turbin  Savonius  pertama  kali  ditemukan dan dikembangkan oleh S.J. Savonius pada tahun 1920. Konsep awal turbin savonius diawali dengan membelah silinder menjadi dua belah dan disusun membentuk  huruf  S  seperti  ditunjukkan  pada Gambar  5  [3].  Banyak  peneliti  mengembangkan model  Savonius  karena  rotor  savonius  memiliki beberapa kelebihan antara lain: karakteristik biaya manufaktur  rendah,  mampu  berputar  pada kecepatan  air  yang  rendah,  mampu  menerima aliran air dari segala arah dan memiliki starting awal yag  mudah.  Namun  turbin  savonius  memiliki  sisi aerodinamika  yang  rendah  jika  dibandingkan dengan  turbin  tipe  Darrieus.  Prinsip  kerja  turbin Savonius  yaitu  pada  selisih  besaran  gaya  antara sisi cekung dan cembung sehingga akan memutar poros [3](Kamoji et al, 2008).
Gambar 5. Geometri Awal Turbin Savonius
Turbin  Savonius  hidrokinetic  memiliki  desain yang mirip dengan turbin angin Savonius. Namun karena  energi  yang  mengoperasikan  turbin  angin dan  hidrokinetik  memiliki  perbedaan  densitas hampir  sebesar  835  kali  lipatnya  maka  turbin Savonius  ampu  beroperasi  di  kecepatan  air  yang rendah. Kecepatan air berkisar antara 0,5 m/s atau lebih  sudah  cukup  untuk  memutar  turbin.  Oleh karena  itu  turbin  Savonius  Hidrokinetic  mampu dioperasikan  di  sungai,  saluran  irigasi,  maupun saluran buang [8] .
Sejumlah  peneliti  meneliti  tentang  pengaruh variasi twist  angle terhadap  performa  turbin meliputi Cp ( Coefficient of power ) dan C T ( Torque Coefficient ). Jae – Hoon Lee dkk meneliti mengenai pengaruh twist  angle terhadap  performa  turbin angin helical savonius  dengan  dua  buah  blade. Nilai Cp pada TSR yang berbeda dan nilai C T pada sudut  putar  berbeda  untuk twist  blade  angles 0 0 , 45 0 ,  90 0 dan  135 0 di  teliti  di  bawah  kondisi  area proyeksi dan aspek rasio konstan, hasilnya nilai Cp maksimum terjadi pada twist angle 45 0 Selain efek dari twist angle, jumlah sudu/rotor memiliki  peranan  yang  signifikan  dalam  performa turbin  angin  Savonius  karena  sudu  adalah pengekstrak  energi  kinetik.  Zhao  dkk.  melakukan penelitian  simulasi  dengan  CFD  menggunakan aspek rasio, twist angle dan overlap ratio sebesar 2.0,180°  and  0.0  .  Hasil  simulasi  menunjukkan bahwa  semakin  banyak  jumlah  sudu  maka performa  dari  turbin  akan  turun  karena  efek cascade.  Performa  turbin  dengan  menggunakan dua buah sudu lebih baik daripada tiga buah sudu Selain  performa  ,  torsi  yang  dihasilkan  juga  lebih tinggi. Dari simulasi yang dilakukan terlihat bahwa downwind pressure  pada  turbin  dua  blade  lebih besar  daripada  tiga  blade  pada  sudut  rotor  yang sama. Sedangkan pada tiga blade tekanan upwind lebih  besar dibandinkan dua . Kombinasi tekanan downwind yang besar surface dan upwind yang kecil menghasilkan performa yang baik.
1.4 Diffuser Diffuser merupakan peralatan aerodinamika dengan  dimensi inlet lebih  kecil  daripada penampang outlet seperti  ditunjukkan  pada gambar Diffuser yang  ditambahkan  pada turbin air/turbin angin dengan maksud untuk meningkatkan  performa  disebut  DAT  ( Diffuser Augmented Turbine ) oleh Ohya dkk. [10] .  Kosasih
[11]  melakukan penelitian pada turbin angin micro
horizontal  dan  membandingkan  Cp  antara  turbin angin  tanpa  tambahan  diffuser  ,  dengan penambahan  diffuser  dan nozzle-diffuser .  Hasil penelitian  menunjukkan    dengan  penambahan diffuser dapat meningkatkan Cp sebesar 60% dan 63 % pada penambahan Nozzle-diffuser dibandingkan  dengan  turbin  standart  seperti ditunjukkan gambar 7.
Gambar 6. Geometri Diffuser [10]
Gambar 7. Grafik Perbandingan Penambahan Diffuser Dan Nozzle - Diffuser [11]
Shahsavarifard  dkk  [12]  melakukan  pengujian turbin hydrokinetic horisontal berdiameter 198 mm tipe  blade  H0127  sebagaimana  ditunjukkan  oleh Gambar 8. Penelitian dilakukan dengan membandingkan  performa  antara  turbin  tanpa penambahan diffuser , dengan penambahan shroud (nossel diffuser), dan dengan penambahan diffuser .  Pengujian  dilakukan  pada  kecepatan  air 0,7  ;  0,9  ;  dan  1,1  m/s.  Peningkatan  performa setelah  mengunakan diffuser mencapai  91% dibandingkan tanpa diffuser .
Gambar 8 . Grafik Cp Dengan Penambahan Shroud Dan Diffuser (a) V = 0,7 m/s, (b) V = 0,9 m/s, (c) V = 1,1 m/s [12]

## 2.  METODOLOGI PENELITIAN

## 2.1 Lokasi  penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Fluida Teknik Mesin Universitas Brawijaya Malang.
Gambar 9 . Dimensi Rotor

## 2.2 Tahap Perancangan Rotor
Turbin  hydrokinetik    yang  digunakan  merupakan jenis  Helical  savonius  dengan  sudut  puntir  (twist angle)  45 0 dengan  diameter turbin (D) =  200  mm
dan  tinggi  (H)  =  175  mm.  Turbin  didesain menggunakan  poros  seperti  ditunjukkan  pada gambar  digambar  dengan  software  autodesk Inventor. Spesifikasi dari turbin tersebut berdasarkan jurnal penelitian Jae – Hoon Lee [5]. Untuk ukuran diameter dan tinggi turbin berdasarkan  skala  1:1.15  dari  penelitian  rujukan menyesuaikan  ukuran  water  channel  yang digunakan. Turbin air dicetak menggunakan printer 3D untuk mendapatkan hasil yang presisi. Desain rotor ditampilkan pada Gambar 9. 2.3 Tahap perancangan diffuser Diffuser dicetak dengan ketelitian tinggi menggunakan printer 3D dengan ketebalan 1 mm menyesuaikan  ukuran  water  channel  yang digunakan. Dimensi diffuser menggunakan  acuan rasio  dari  penelitian  yang  dilakukan  Koichi Wanatabe, dkk [4]. Dengan rasio dan dimensi yang dicantumkan pada Tabel 1.
Gambar 10 . Desain Diffuser Penelitian
Tabel 1. Dimensi diffuser
Nama Bagian Rasio Dimensi Diameter Diffuser (D) - 210 mm Panjang Diffuser (L) 1,14D 239,4 mm Sudut Kemiringan Diffuser (a) - 20 0 Tebal diffuser - 0,7mm

## 2.4 Tahap Instalasi Alat Ukur
Gambar 11 menunjukkan instalasi pengujian yang dilakukan.  Sementara  Gambar  12  menunjukkan instalasi  tanpa  menggunakan diffuser . Berikut  ini adalah keterangan Gambar 11: a.  Pompa
b.  Reservoir Air
c.  Gate Valve
d.  Turbin Hidrokinetik Savonius
e.  Dinamometer dengan mekanisme ulir
f. Tachometer
g.  Flowmeter digital
Gambar 11. Instalasi Pengujian
Gambar 12. Instalasi Tanpa Diffuser

## 2.5 Tahap Pengambilan Data
Data yang diambil pada penelitian ini berupa data gaya pengereman (N), putaran poros (rpm) pada berbagai  pembebanan  dan  kecepatan  aliran  air. Dari  masing  –  masing  data  diambil  3  kali pengambilan sampel data kemudian di rata – rata. Hasil  data  penelitian  ditampilkan  dalam  grafik excel.  Percobaan  pertama  adalah  percobaan turbin  hidrokinetik  tanpa    menggunakan  diffuser dan percobaan kedua adalah dengan menggunakan  diffuser.    Penelitian  dilakukan dengan  menurunkan  putaran  secara  bertahap setiap  10  rpm  .  Kemudian  gaya  pengereman dicatat.

## 2.6 Variabel pengambilan data
Pada  penelitian  ini  digunakan  dua  variabel sebagai  parameter  penelitian,  berupa  variabel terikat  dan  variabel  bebas.  Variabel  terikat  pada penelitian  ini  berupa  turbin  hidrokinetik  helical savonius tanpa diffuser dan dengan diffuser, serta besar  twist  angle  sebesar  45 0 .  Untuk  variabel bebas yang digunakan berupa variasi kecepatan free  stream  pada  inlet  yang  divariasikan  dari terendah  hingga  tertinggi  (disesuaikan  batas kecepatan maksimum dari alat uji/ water channel).
Kecepatan air pada penelitian ini sebesar 0,6 m/s;  0,75  m/s;  dan  0,9  m/s.  Pemberian pembebanan  pada  trurbin  dilakukan  dengan mengencangkan ulir sehingga besar pengereman
bertambah.  Pengambilan  besar  pengereman didapatkan dari dinamometer dengan menghitung selisih  diantara  keduanya.  Besar  pembebanan diukur setiap 10 rpm.

## 3 HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Cp ( Power Coefficient )
Gambar 13 Menunjukkan Perbandingan Nilai Cp Terhadap TSR Pada Berbagai Kecepatan Air
Dari  Gambar  13  terlihat  pada  turbin  dengan menggunakan  diffuser  memiliki  Cp  hingga sebesar  0,30  pada  kecepatan  0,9m/s.  Dapat terlihat gambaran bahwa nilai Cp terendah secara keseluruhan  yaitu  sebesar  0  (nol)  hal  ini  terjadi karena  pada  saat  pengujian  tidak  diberikan pembebanan.  Dan  variasi  putaran    sama  untuk semua  kecepatan  air  dan  pada  kondisi  dengan atau tanpa diffuser. Semakin tinggi kecepatan air maka  semakin  besar  pula  Cp  yang  mampu dicapai  hal  ini  terjadi  karena  semakin  besar kecepatan maka semakin besar pula energi yang diterima  oleh  sudu  turbin  dalam  merubah  energi kinetik Air menjadi energi mekanik berupa putaran poros  .  Sehingga  putaran  poros  semakin bertambah  seiring  bertambahnya  kecepatan  air. Dari  grafik  13  juga  terlihat  optimasi  penggunaan diffuser,  dimana  terjadi  peningkatan  Cp  yang signifikan dibandingkan dengan tanpa menggunakan  diffuser.  Penambahan  diffuser dapat  meningkatkan  nilai  Cp  yang  berarti  terjadi peningkatan performa dari turbin air hidrokinetik.
Penggunaan diffuser dapat meingkatkan nilai Cp dikarenakan dengan penambahan diffuser dapat meningkatkan laju aliran air sebelum menumbuk turbin sesuai dengan teori momentum van Bussel (2007)  [12].  Saat  tekanan  pada  daerah  keluar turun  dibawah  tekanan  atmosfer  mengakibatkan mass flow rate yang lebih tinggi masuk melewati diffuser seperti efek vacuum [11].

## 3.2 Ct ( Torque Coefficient )
Ct (Torque Coefficient) merupakan koeffisen yang dgunakan  untuk  menentukan  performa  suatu turbin angin dalam self starting (putaran sendiri) . Mengetahui kemampuan Self starting suatu turbin air  sangatlah  perlu,  untuk  mengetahui  apakah turbin  mudah  berputar  dalam  kondisi  kecepatan air yang rendah. Grafik 14 Menunjukkan Ct pada kecepatan air 0,6 m/s terbaik sebesar 0,35 . Hal ini  menunjukkan  bahwa  turbin  mampu  berputar dengan sendirinya pada TSR sebesar 0,53 pada turbin tanpa diffuser dan 0,74 pada turbin dengan diffuser.
Gambar 15 Menunjukkan Ct pada kecepatan air  0,75  m/s  terbaik  sebesar  0,227  .  Hal  ini menunjukkan  bahwa  turbin  mampu  berputar dengan sendirinya pada TSR sebesar 0,89 pada turbin tanpa diffuser dan 1,23 pada turbin dengan diffuser.
Gambar 16 Menunjukkan Ct pada kecepatan air  0,9  m/s  dimana  nilai  terbaik  didapatkan sebesar 0,158 . Nilai Ct ini dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 4. Hal ini menunjukkan bahwa turbin mampu berputar dengan sendirinya pada  TSR  sebesar  1,358  pada  turbin  tanpa diffuser dan 1,833 pada turbin dengan diffuser.
= . . . . . (4)
Nilai Ct semakin menurun saat kecepatan air bertambah, hal ini dikarenakan rentang pembebanan  yang  digunakan  tetap  sedangkan peningkatan kecepatan air dapat mengurangi nilai dari  Ct  sesuai  dengan  rumus  dibawah  ini.  Akan tetapi dari nilai Ct diatas dapat diambil kesimpulan bahwa  turbin  masih  mudah  berputar  dengan sendirinya  tanpa  memerlukan  bantuan  tenaga dari luar.
Gambar 14. Grafik Torque Coefficient Terhadap TSR pada v = 0,6 m/s
Gambar 15. Grafik Torque Coefficient Terhadap TSR pada v = 0,75 m/s
Gambar 16. Grafik Torque Coefficient Terhadap
TSR pada v = 0,9 m/s

## 4. KESIMPULAN
Adapun kesimpulan dari penelitian ini adalah: 1. Cp tertinggi sebesar 0,3 pada TSR 2,135 pada kecepatan  air  0,9  m/s  dengan  penambahan diffuser .
2. Ct tertinggi didapatkan pada kecepatan air 0,6 m/s 0,355 pada TSR 0,532 pada turbin tanpa penambahan diffuser . 3. Penambahan diffuser dapat meningkatkan Cp dikarenakan diffuser mampu  menciptakan tekanan  pada  daerah  keluar  turun  dibawah tekanan  atmosfer  sehingga  mengakibatkan mass  flow  rate  yang  lebih  tinggi  masuk melewati diffuser seperti efek vacuum . 4. Telah dibuat purwarupa dalam skala laboratorium,  dan  dapat  di  skala  sesuai dengan kebutuhan daya yang diinginkan.
Sementara  itu,  saran  berdasarkan  penelitian  ini adalah:
1. Agar  mengikuti  pendanaan  selanjutnya  untuk mengembangkan dan meneliti cara peningkatan  performa  turbin  air  dengan metode yang lebih baik
2. Diharapkan  dapat  menjadikan  penelitian  ini sebagai  acuan  untuk  penelitian  penelitian lainnya

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terima  kasih  kepada  Universitas  Negeri Jember yang telah memberikan pendanaan pada
Program penelitian dosen Pemula Tahun Pendanaan 2018.

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  Kumar,  Anuj  dan  Saini,  R.P.,  2016., “Performance  parameters  of  Savonius  type hydrokinetik  turbine  –  a  review”. J. Renewable and Sustainable Energy Reviews 64 (2016), 289-310.
[2].  Zhao,  Z.,  Zheng,  Xu.X.,  dan  Liu,  W.Hu.G., 2009., “Research on the improvement of the performance  of  Savonius  rotor  based  on numerical study”. Proceeding of international conference on sustainable power generation and supply (SU-PERGEN) (2009), P.1-6.
[3].  Kamoji,  M.A.,  Kedare,  S.B.,  dan  Prabhu, S.V.,  2009.,  “Performance  tests  on  helical Savonius  rotors”.  J. Renewable  Energy 34 (3)(2009), 521-9.
[4].  Watanabe  Koichi  ,  Takahashi  Shuhei  ,Yuji Ohya  2016.  Application  of  a  Diffuser Structure  to  Vertical-Axis  Wind  Turbines,    ,
Energies 2016, 9 (6), 406;
doi:10.3390/en9060406
[5].  Lee,  H.J.,  Lee,  T.Y.,  dan  Lim,  C.H.,  2015., “Effect  of  twist  angle  on  the  performance  of Savonius  wind  turbine”.  J. Renewable Energy 89 (2016) 231 – 244.
[6].  U.S.  department  of  energy  .2009.Ocean Energy  Technology  Overview.  Prepared  for
the ofﬁce of energy efﬁciency and renewable energy federal energy management program.
[7].  V.J.,  Ginter  PJK.,  2011.,  “Robust  gain scheduled  control  of a  hydrokinetic  turbine”. Control Syst Technol IEEE Trans 19 (2011), 805–17.
[8].  Khan,  M.N.I.,  Iqbal,  M.T.,  dan  Hinchey,  M. M.V., 2009., “Performance of Savonius rotor as a water current turbine”. J . Ocean Technol 4(2) (2009),71–83.
[9].  Guney,  M.S.,  K.  Kaygusuz,  K.  Hydrokinetic energy  conversion  systems:  a  technology status  review.  Renewable  and  Sustainable Energy Reviews 2010; 14:2996-3004.
[10]. Ohya,  Y.,  dan  Karasudani,  T.,  2010.,  “A Shrouded  Wind  Turbine  Generating  High Output  Power  with  Wind  Lens  Technology”. J. Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 96(3), 634-649.
[11]. Kosasih,  B.,  dan  Tondelli,  A.,  2012.” Experimental Study of Shrouded Micro-Wind Turbine”. Procedia  Engineering .  49(1),  92- 98.
[12]. Shahsavarifard, M., Bibeau, L.E., dan Vijay, C.,  2015.  “Effect  of  shroud  on  the performance  of  horizontal  axis  hydrokinetic turbines”.  J. Ocean  Engineering 96  (2015), 215–225