Analisis pengaruh tinggi bilah terhadap performa dengan airfoil NACA 0012 pada turbin angin sumbu vertikal tipe darrieus-H di Jawa Barat

## Raditya Elfa Pratama, Marno, Aripin
Fakultas Teknik, Universitas Singaperbangsa Karawang Jl. HS. Ronggo Waluyo, Telukjambe Timur, Karawang 41361 Email korespondensi: 1810631150114@student.unsika.ac.id

## Abstrak
Turbin angin yang memiliki performa terbaik untuk daerah perkotaan dengan perawatan yang mudah yaitu Turbin Angin Sumbu Vertikal (TASV) Darrieus-H. Tujuan dari kajian ini yaitu untuk mengetahui karakteristik airfoil  NACA 0012,  mengetahui pengaruh tinggi bilah terhadap performa  TASV dan mendapatkan rancangan desain bilah yang optimum. Metode yang digunakan dalam kajian ini yaitu metode simulasi dan analisis. Simulasi dan analisis yang dilakukan menggunakan perangkat lunak Microsoft Excel untuk mengolah data, Rotor DMS Simulation pada  Qblade  untuk  mengetahui  karakteristik  airfoil  dan  menganalisis  performa  turbin  angin  serta Ansys FLUENT untuk mengetahui aliran fluida yang terjadi pada bilah. Pada kajian ini dengan kondisi daerah di Jawa  Barat memiliki kecepatan angin rata-rata 6,83 m/s dan kecepatan angin maksimal 10 m/s, dilakukan simulasi  dan  analisis  dengan  beberapa  variasi  tinggi  mendapatkan  hasil  bahwa  bilah  Turbin  Angin  Sumbu Vertikal (TASV) Darrieus-H memiliki Coefficient Power (Cp) maksimum yang sama yaitu sebesar 73% pada TSR 4,5. Dalam kajian juga digunakan generator 300 W, didapatkan tinggi bilah yang optimum dengan desain 0,7 – 1,1 meter, dengan daya yang dihasilkan sebesar 99,8 – 492 W, torsi sebesar 1,72 – 5,80 Nm pada kecepatan putar rotor sebesar 55,05 – 85 rad/s.
Kata kunci: turbin angin sumbu vertikal, darrieus-H, bilah, airfoil, NACA 0012.

## Abstract
The wind  turbine that has the best performance for urban  areas  with easy maintenance is the Darrieus-H Vertical Axis Wind Turbine (TASV). The purpose of this study was to determine the characteristics of the NACA 0012 airfoil, to determine the effect of blade height on TASV performance, and to obtain the optimum blade design. The method used in this research is the simulation and analysis method. Wind turbine simulations and analysis were carried out using Microsoft Excel software to process data, Rotor DMS Simulation on Qblade to determine airfoil characteristics and analyze wind turbine performance, and Ansys FLUENT to determine fluid flow that occurs in the blades. In this study, with regional conditions in West Java having an average wind speed of 6.83 m/s and a maximum wind speed of 10 m/s, simulations and analysis with several variations in height obtained the results that the Darrieus Vertical Axis Wind Turbine (TASV) blade H has the same maximum Coefficient Power (Cp), which is 73% at a TSR of 4.5. In the study, also with a 300 W generator, the optimum blade height was obtained, which has a design of 0.7–1.1 meters with a power generated of 99.8–492 W with a torque of 1.72–5.80 Nm at a rotor rotational speed of 55.05–85 rad/s.
Keywords: vertical axis wind turbine, darrieus-H, blade, airfoil, NACA 0012.

## 1. Pendahuluan
Listrik merupakan salah satu kebutuhan di kehidupan pada  masa  kini.  Seiring  berjalannya  waktu, permintaan akan energi listrik dari masyarakat selalu meningkat dibandingkan dengan jenis energi lainnya. Pada  tahun  2021,  konsumsi  listrik  di  Indonesia semakin  meningkat  sejak  tahun  2015  dan  menurut Kementerian  Energi  dan  Sumber  Daya  Mineral (KESDM) pada kuartal III 2021 mencapai 1.109 kWh per kapita [1],[2].
Pertumbuhan  listrik  dipastikan  akan  naik  setiap tahunnya.  Sesuai  dengan  PP  No.  79  Tahun  2014 tentang  Kebijakan  Energi  Nasional  Pemerintah memiliki target bauran energi baru terbarukan (EBT) mencapai 23% pada tahun 2025 dan 31% pada 2050. Menteri  ESDM  mengutarakan  hingga  akhir  2021
bauran energi terbarukan telah mencapai 11,7% [3]- [5].  Minimnya  pengembangan  serta  pemanfaatan EBT  masih  relatif  tinggi  dikarenakan  sulit  bersaing dengan pembangkit listrik yang berbahan bakar fosil seperti  batu  bara  dan  kurang  mendapat  dukungan industri dalam pendanaan hingga pengembangan EBT di Indonesia.
Indonesia  memiliki  potensi  yang  cukup  besar  untuk mengembangkan  teknologi  energi  baru  terbarukan. Salah  satu  EBT  yang  memiliki  potensi  yang  cukup besar dan dapat dimanfaatkan yaitu angin. Kecepatan angin  rata-rata  di  Indonesia  pada  daerah onshore sebesar 6-8 m/s dan offshore >8 m/s [6]. Pada tahun 2021, potensi energi angin pada siku-siku atap gedung tinggi  memiliki  potensi  yang  cukup  besar  [7]-[10]. Kecepatan  rata-rata  angin  pada  tempat  tersebut sebesar  2,5  m/s  dengan  kecepatan  maksimal  angin
sebesar  4,7  m/s.  Potensi  energi  angin  di  Indonesia dapat  dimaksimalkan  untuk  mencapai  bauran  EBT yang ditetapkan oleh pemerintah.
Turbin  angin  adalah  alat  yang  dapat  dimanfaatkan untuk  menghasilkan  listrik  dengan  memanfaatkan energi angin. Karakteristik angin dapat mempengaruhi  performa  dari  turbin  salah  satunya pada  komponen  bilah  turbin  itu  sendiri.  Bilah merupakan salah satu komponen terpenting dalam hal melakukan perancangan turbin angin. Bilah berfungsi untuk  menangkap  energi  angin  dan  mengubahnya menjadi  energi  mekanik  berupa  putaran  poros  lalu disalurkan  menuju  generator  yang  kemudian  di konversi menjadi energi listrik.
Pada tahun 2019 dengan melakukan rancang bangun turbin  angin  tipe darrieus dengan  menggunakan airfoil NACA  0006  dan  NACA  0018  [11].  Desain turbin  angin  yang  digunakan  yaitu  dengan  diameter rotor berukuran 0,5 m dan tinggi bilah 0,7 m. Hasil pengujian yang didapatkan yaitu bahwa dengan tiga sudut  tunggal  menggunakan airfoil NACA  0018, didapatkan  efisiensi  sistem  sebesar  0,1548  atau 15,48% pada kecepatan angin maksimal 12 m/s. Pada turbin angin tipe darrieus dengan tiga sudu rangkap, tiga  menggunakan airfoil NACA  0006,  didapatkan efisiensi  sistem  sebesar  0,0476  atau  4,76%  pada kecepatan angin maksimal 12 m/s. Kajian pada turbin angin  tipe darrieus-H menggunakan airfoil NACA 3412 dengan diameter rotor 40 mm, panjang chord 70 mm, dan tinggi bilah 500 mm didapatkan sebesar 3,62 W pada kecepatan angin maksimal 5 m/s [12]. Kajian yang bertujuan untuk mengimplementasi daya listrik yang  dihasilkan  oleh  turbin  angin  tipe darrieus-H dengan airfoil NACA  4412  [13].  Pada  kajian  yang dilakukan menggunakan desain  turbin angin dengan diameter rotor sebesar 350 mm, dan ketinggian rotor 1.050 mm pada kecepatan angin rata-rata sebesar 2,1 m/s.  Daya  lsitrik  yang  dihasilkan  sebesar 1.908  Wh mampu untuk bertahan 12 jam di dalam akumulator sebesar 24 V/50 Ah dan menyalakan dua buah lampu LED 40 W/8-24 VDC dan pemakaian beban sebesar 1.104 Wh [14]-[17].
Berdasarkan hal itu, pada perancangan bilah terdapat kesalahan  dalam  pemilihan  dimensi  bilah,  sehingga mempengaruhi  performa  turbin  angin,  sehingga kajian untuk mengetahui pengaruh tinggi bilah pada turbin  angin  sumbu  vertikal  tipe darrieus-H menggunakan  software  Microsoft  Excel  untuk pengolahan data, Q-Blade untuk analisis karakteristik airfoil dan  performa  turbin  angin  dilakukan. Kemudian menggunakan SolidWorks untuk mendapatkan gambar teknik dalam bentuk 2D dan 3D dan Ansys FLUENT untuk analisis aliran fluida [18]- [20].

## 2. Metode
Metode yang digunakan pada kajian ini yaitu metode simulasi dan analisis dengan bantuan perangkat lunak.
Perangkat  lunak  yang  digunakan  adalah  Microsoft Excel , Q-Blade,  Ansys  dan  SolidWorks . Adapun diagram alir tersaji pada Gambar 1 berikut.
Gambar 1 . Diagram alir.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Pada  kajian  ini,  data  kecepatan  angin  yang  diambil yaitu  di  daerah  Jawa  Barat  pada  Tahun  2021.  Data kecepatan  angin  diambil  sesuai  dengan  pengukuran yang  dilakukan  oleh  BMKG  pada  4  stasiun  yaitu Stasiun  Klimatologi  Bogor,  Stasiun  Geofisika Bandung,  Stasiun  Meteorologi  Citeko,  dan  Stasiun Meteorologi  Kertajati  [20].  Kecepatan  angin maksimal dan kecepatan angin rata-rata setiap stasiun ditunjukkan pada Tabel 1-Tabel 4 berikut ini.
Tabel 1. Data kecepatan angin di stasiun geofisika bandung tahun 2021.
Tabel 2. Data kecepatan angin di stasiun klimatologi bogor tahun 2021.
Tabel 3. Data kecepatan angin di stasiun meteorologi citeko tahun 2021.
Tabel  4. Data  kecepatan  angin  di  stasiun  meteorologi kertajati tahun 2021.
Dari data hasil pengukuran kecepatan pada keempat stasiun  BMKG  yang  berada  di  Jawa  Barat  mulai Bulan  Januari  hingga  Bulan  Desember,  maka didapatkan  hasil  rekapitulasi  rata-rata  kecepatan angin  maksimal  dan  kecepatan  angin  rata-rata  pada Tahun 2021 tersaji pada Tabel 5 berikut.
Tabel  5. Rekaptulasi  kecepatan  angin  di  jawa  barat  pada tahun 2021.
No Nama Stasiun Kec. Angin Maksimal ( m/s ) Kec. Angin Rata-rata ( m/s ) 1 Stasiun Klimatologi Bogor 10,00 2 2 Stasiun Geofisika Bandung 6,42 5 3 Stasiun Meteorologi Citeko 5,92 2 4 Stasiun Meteorologi Kertajati 5,00 2 Rata-rata 6,83 2,75 Tertinggi 10,00 5,00 Terendah 5,00 2,00
Pada  perancangan  suatu  bilah  turbin  angin  sumbu vertikal,  langkah  awalnya  yaitu  berupa  pemilihan airfoil .  Pada  kajian  ini,  tipe airfoil yang  digunakan yaitu  NACA  0012  (Gambar  2).  Pada  tahapan  ini dilakukan analisis karakteristik airfoil menggunakan software Q-Blade  [21]-[23].  Karakteristik  yang dianalisis  dari airfoil yaitu  grafik  perbandingan coefficient lift dan coefficient drag terhadap angle of attack ( Cl / Cd – α ) serta grafik coefficient lift terhadap angle of attack ( Cl – α ). Tujuan pada tahapan ini yaitu untuk menganalisis kecenderungan yang terjadi pada airfoil ketika  adanya  gaya  angkat  dan  hambat  dari angin.
Gambar 2. Geometri airfioil NACA 0012.
Analisis  karakteristik airfoil menggunakan software Q-Blade  dengan  metode XFOIL  Direct  Analysis .
Tahapan  sebelum  dilakukan  analisis airfoil yaitu melakukan  perhitungan  bilangan  Reynolds  pada setiap  kecepatan  angin  yang  ada.  Perhitungan bilangan Reynolds mulai dari kecepatan angin 1 m/s sampai  10  m/s.  dengan  panjang chord 0,2  m  dan viskositas  kinematik  sebesar  1,47923  x  10 -5 m 2 /s, maka  dilakukan  perhitungan dengan  Persamaan  (1), di mana hasil dari perhitungan tersaji pada Tabel 6.
𝑅𝑒 =
(1)
Tabel 6. Hasil perhitungan bilangan reynolds NACA 0012 .
Kec.
Angin ( m/s ) Panjang Chord ( m ) Viskositas Kinematik ( m 2 /s ) Bilangan Reynolds 1,00 0,20 1,47923E-05 13520,55 2,00 0,20 1,47923E-05 27041,10 2,75 0,20 1,47923E-05 37181,51 3,00 0,20 1,47923E-05 40561,64 4,00 0,20 1,47923E-05 54082,19 5,00 0,20 1,47923E-05 67602,74 5,92 0,20 1,47923E-05 80041,64 6,00 0,20 1,47923E-05 81123,29 6,42 0,20 1,47923E-05 86801,92 6,83 0,20 1,47923E-05 92345,34 7,00 0,20 1,47923E-05 94643,83 8,00 0,20 1,47923E-05 108164,38 9,00 0,20 1,47923E-05 121684,93 10,00 0,20 1,47923E-05 135205,48 11,00 0,20 1,47923E-05 148726,03 12,00 0,20 1,47923E-05 162246,57 18,00 0,20 1,47923E-05 243369,86
Setelah  dilakukan  perhitungan  bilangan  Reynolds pada  setiap  kecepatan  udara,  selanjutnya  dilakukan analisis karakteristik airfoil NACA 0012. Hasil  dari analisis  akan  menunjukkan  nilai Coefficient lift/Coefficient  drag  (Cl/Cd ), Coefficient  lift  (Cl), Coefficient  drag  (Cd) dan Angle  of  Attack ( α )  dari mulai  kecepatan  angin  1-18  m/s.  Hasil  dari  analisis yang dilakukan dapat dilihat pada Gambar 3, Gambar 4, dan Gambar 5
Gambar 3. Grafik Cl-α.
Dari grafik Cl - α di atas, dapat dilihat bahwa nilai Cl akan semakin meningkat seiring dengan bertambahnya  nilai  dari  sudut  serang  tersebut.  Pada airfoil NACA  0012  memiliki  nilai  sudut  serang maksimum yaitu 10°, karena pada saat melebihi nilai tersebut akan terjadi stall, sehingga nilai Cl tidak akan bertambah.
Gambar 4. Grafik Cd-α.
Dari grafik Cd - α di atas, dapat dilihat bahwa nilai Cd akan meningkat jikalau nilai sudut serang meningkat. Nilai Cd tidak akan  bernilai  0 sekalipun pada sudut serang 0°, dikarenakan hambatan akan terus bekerja pada airfoil .
Gambar 5. Grafik Cl/Cd-α.
Dari  grafik Cl / Cd - α di  atas,  dapat  dilihat  bahwa ketika  nilai  sudut  serang  ( α )  memiliki  nilai  negatif, maka  nilai Cl / Cd pun  akan  rendah.  Hal  itu dikarenakan  pada  sudut  serang  bernilai  negatif memiliki  nilai Cd yang  bekerja  pada airfoil lebih besar  dibandingkan  nilai Cl ,  serta  sudut  serang optimum  yang  dimiliki  oleh airfoil NACA  0012 berkisar 5-6,5°.
Adapun kesimpulan hasil analisis karakteristik airfoil dari grafik pada Gambar 3, Gambar 4, dan Gambar 5 tersaji pada Tabel 7 berikut.
Tabel 7. Hasil analisis karakteristik airfoil NACA 0012.
Kec.
Angin ( m/s ) Bilangan Reynolds α Cl Cd Cl / Cd 1,00 13521 6,5 0,198  0,0649 3,15 2,00 27041 6 0,665  0,0459 14,47 2,75 37182 5,5 0,654  0,0316 20,71 3,00 40562 5,5 0,657  0,0295 22,33 4,00 54082 5,25  0,637  0,0237 26,95 5,00 67603 5 0,616  0,0202 30,47 5,92 80042 5 0,615  0,0185 33,15 6,00 81123 5 0,615  0,0184 33,36 6,42 86802 5 0,615  0,0179 34,42 6,83 92345 5 0,614  0,0174 35,41 7,00 94644 5 0,614  0,0171 35.78 8,00 108164 5 0,614  0,0162 37,92 9,00 121685 5 0,615  0,0155 39,77 10,00 135205 5 0,615  0,0148 41,40
11,00 148726 5 0,616  0,0144 42,87 12,00 162247 5 0,617  0,0140 44,22 18,00 243370 5 0,623  0,0124 50,32
Dapat  diketahui  dari  Tabel  7  di  atas,  bahwa karakteristik airfoil NACA  0012  yakni  nilai Coefficient  lift  (Cl) akan  semakin  meningkat, sedangkan Coefficient drag (Cd) semakin berkurang ketika  kecepatan  angin  bertambah  mulai  dari kecepatan  1  m/s  hingga  18  m/s,  sehingga  semakin tinggi  kecepatan  angin,  maka  semakin  tinggi  juga nilai  dari Coefficient  lift/  Coefficient  drag  (Cl/Cd) . Pada airfoil NACA 0012 yang memiliki nilai Cl/Cd sebesar  50,32,  nilai Cl sebesar 0,623, serta nilai Cd sebesar 0,0124 dengan sudut serang optimum yaitu 5 o pada kecepatan angin maksimal 18 m/s.
Paramater awal yang ditentukan yaitu besar kapasitas daya listrik yang dibutuhkan. Kapasitas daya listrik ini ditentukan oleh generator, sehingga dapat mempengaruhi  terhadap  ukuran  dan  dimensi  bilah. Dalam kajian ini, digunakan daya listrik minimal yang dihasilkan  adalah  sebesar  300  W  dengan  kecepatan angin  rata-rata  6,83  m/s  sebagai  batas  bawah  dan kecepatan angin maksimal 10 m/s sebagai batas atas. Pada  kajian  ini  untuk  mengetahui  pengaruh  tinggi bilah terhadap performa turbin angin, maka dilakukan variasi tinggi bilah turbin angin mulai dari 0,3-1,5 m dengan diameter rotor turbin angin berukuran 1 meter. Perhitungan  luas  sapuan  dan  daya  angin  dengan Persamaan (2) sebagai berikut.
𝐴 = 𝐷 × ℎ
(2)
Persamaan  (2)  menunjukkan  bahwa D merupakan diameter rotor dan h adalah tinggi bilah.
Selanjutnya dilakukan perhitungan daya angin dengan Persamaan (3) berikut.
𝑃 = 1 2 𝜌𝐴𝑣 3 (3)
Parameter  awal  bilah  dengan  lengkap  tersaji  pada Tabel 8 dan Tabel 9 sebagai berikut.
Tabel 8. Parameter awal bilah (v = 6,83 m/s).
Tabel 9. Parameter awal bilah (v = 10 m/s).
Pada  tahap  ini  akan  memuat  gambar  teknik menggunakan  perangkat  lunak  SolidWorks,  setelah didapatkan  data  hasil  perhitungan  geometri  bilah. Data  koordinat airfoil NACA  0012  diolah menggunakan Microsoft Excel,
kemudian dimasukkan  ke  perangkat  lunak  SolidWorks serta parameter lainnya sesuai dengan parameter awal yang telah  ditentukan.  Hasil  input  ditunjukkan  pada Gambar 6 berikut. Sketsa dalam 2D ditunjukkan pada Gambar  7,  kemudian  Gambar  8  menujukkan  desain 3D turbin angin yang digunakan dalam kajian ini.
Gambar 6. Hasil input data koordinat airfoil ke solidworks.
Gambar 7. Sketsa 2D TASV darrieus-H .
(a) (b)
(c) (d) (e) (f)
(g)
Gambar 8. Desain 3D TASV darrieus-H dengan variasi tinggi bilah (a) 0,3 m, (b) 0,5 m, (c) 0,7 m, (d) 0,9 m, (e) 1,1 m, (f) 1,3 m, dan (g) 1,5 m.
Pada tahapan ini, akan dilakukan simulasi dan analisis untuk  mengetahui  pengaruh  tinggi  bilah  terhadap performa dari TASV darrieus-H . Simulasi dilakukan menggunakan  perangkat  lunak  Q-Blade  dengan metode rotor DMS simulation (Gambar 9). Tahapan ini  dilakukan  guna  memperoleh Coefficient  Power (Cp) ,  daya  maksimal  yang  dihasilkan  oleh  turbin angin,  serta kondisi minimal yang terjadi  agar bilah memperoleh daya 300 W. Simulasi dan analisis yang akan dilakukan dengan 2 kecepatan angin yaitu 6,83 m/s  sebagai  kecepatan  minimum  untuk  mengetahui daya  minimum  yang  dapat  diperoleh  dan  10  m/s sebagai kecepatan maksimum untuk mengetahui daya maksimum yang dihasilkan oleh bilah.
Pada simulasi pertama menggunakan kecepatan angin 6,83  m/s.  Langkah  pertama  sebelum  melakukan simulasi  yaitu  input  data  parameter  awal  sesuai dengan Tabel 8.
Gambar 9. Tampilan rotor DMS simulation pada Q-Blade (v=6,83 m/s).
Hasil  simulasi  yang  dilakukan  terhadap  TASV darrieus-H didapatkan  nilai Coefficient  Power  (Cp) sebesar 73% pada TSR 4,25, ditunjukkan oleh grafik Coefficient  Power dengan  TSR  ( Cp -TSR)  pada Gambar 10, serta hasil simulasi pengaruh tinggi bilah
terhadap  performa  didefinisikan  oleh  grafik  daya dengan kecepatan putar dilihat pada Gambar 11 dan grafik torsi dengan kecepatan putar pada Gambar 12.
Gambar 10. Grafik Cp–TSR (v=6,83 m/s).
Gambar 11. Grafik P-n (v=6,83 m/s).
Pada  grafik P - n di  atas,  dapat  dilihat  bahwa  pada putaran awal memiliki nilai daya yang rendah. Pada kecepatan  putar  maksimal  554,38  rpm  dapat menghasilkan  daya  optimum  dari  masing-masing bilah tersebut.
Gambar 12. Grafik T-n (v=6,83 m/s).
Pada  grafik T - n di  atas,  dapat  dilihat  bahwa  pada putaran awal memiliki nilai torsi yang rendah. Nilai torsi  maksimum  yang  bekerja  pada  masing-masing bilah  bekerja  pada  mulai  kecepatan  358,22-554,38 rpm.
Rekapitulasi hasil simulasi pertama performa TASV darrieus-H dengan variasi tinggi bilah pada kecepatan angin rata-rata 6,83 m/s tersaji pada Tabel 10 berikut.
Tabel 10. Daya dan torsi yang dihasilkan (v = 6,83 m/s).
Tahapan selanjutnya yakni melakukan simulasi yang kedua menggunakan kecepatan angin 10 m/s, langkah yang  dilakukan  sama  dengan  yang  dilakukan  pada tahapan pertama. Hasil simulasi yang kedua terhadap TASV darrieus-H, didapatkan  nilai Coefficient Power (Cp) sebesar 73% pada TSR 4,25, dapat dilihat pada Gambar 13. Jika dibandingkan antara grafik Cp - TSR  pada  kecepatan  angin 6,83  m/s  dengan  10  m/s tidak  ada  bedanya,  sehingga  nilai Cp tidak dipengaruhi  tinggi  bilah  maupun  kecepatan  angin. Hasil  simulasi  pengaruh  tinggi  bilah  terhadap performa  dengan  kecepatan  angin  10  m/s didefinisikan oleh grafik daya dengan kecepatan putar dilihat  pada  Gambar  14  dan  grafik  torsi  dengan kecepatan putar pada Gambar 15.
Gambar 13. Grafik Cp–TSR.
Gambar 14. Grafik P–n (v=10 m/s).
Pada  grafik P - n di  atas,  dapat  dilihat  bahwa  pada putaran awal memiliki nilai daya yang rendah. Pada kecepatan  putar  maksimal  811,69  rpm  dapat menghasilkan  daya  optimum  dari  masing-masing bilah tersebut.
Gambar 15. Grafik T-n (v=10 m/s).
Pada  grafik T - n di  atas,  dapat  dilihat  bahwa  pada putaran awal memiliki nilai torsi yang rendah. Nilai torsi  maksimum  yang  bekerja  pada  masing-masing bilah  bekerja  pada  mulai  kecepatan  putar  525,21  – 811,69 rpm.
Rekapitulasi hasil simulasi pertama performa TASV darrieus-H dengan variasi tinggi bilah pada kecepatan angin maksimal 10 m/s tersaji pada Tabel 11 berikut.
Tabel 11. Daya dan torsi yang dihasilkan (v = 10 m/s).
Setelah  dilakukan  simulasi  dan  analisis  untuk mengetahui  performa  turbin  angin  tersebut menggunakan  perangkat  lunak  Q-Blade,  tahapan selanjutnya  yaitu  melakukan  simulasi  dan  analisis dengan menggunakan perangkat lunak Ansys.
Simulasi dan analisis menggunakan perangkat lunak Ansys dilakukan untuk mengetahui aliran fluida saat mengenai sudu turbin. Langkah pertama yakni input data  geometri  TASV darrieus-H dan  membuat geometri  area  berputar  turbin  berbentuk  lingkaran dengan diameter 1250 mm dan wind tunnel berbentuk persegi dengan panjang sisi 3750 mm. Hasil simulasi akan  ditunjukkan  dengan  kontur  berupa  warna  dan angka.  Kontur  warna  berfungsi  untuk  menampilkan pola aliran udara dari inlet melewati bilah turbin dan menuju outlet ,  sedangkan  angka  berfungsi  untuk menunjukkan  nilai  maksimum  dan  minimum  dari kontur  yang  dihasilkan  dari  simulasi.  Adapun  hasil simulasi  berupa  pola  aliran  udara  ditunjukkan  pada Gambar 16.
Tinggi Bilah ( m ) Torsi ( Nm ) Kec. Sudut ( rad/s ) Daya ( W ) 0,3 0,74 58, 05 42,9 0,5 1,23 58, 05 71,4 0,7 1,72 58, 05 99,8 0,9 2,22 58, 05 128,8 1,1 2,71 58, 05 157,23 1,3 3,20 58, 05 185,7 1,5 3,69 58, 05 214,2
Tinggi Bilah ( m )  Torsi ( Nm )  Kec. Sudut ( rad/s )  Daya ( W ) 0,3 1,58 85 134,3 0,5 2,64 85 224,4 0,7 3,70 85 314,5 0,9 4,75 85 403,75 1,1 5,79 85 492,1 1,3 6,86 85 583,1 1,5 7,92 85 673,2
Gambar 16. Hasil simulasi dan analisis bilah menggunakan software Ansys.
Dari hasil analisis yang ditunjukkan pada Gambar 16, dapat dilihat bahwa terjadinya perbedaan pola aliran fluida antara bilah satu dengan yang lain ketika angin bergerak  dari inlet menuju outlet .  Perbedaan  pola aliran  udara  secara detail pada  masing-masing  bilah ditunjukkan  pada  Gambar  17,  Gambar  18,  dan Gambar 19 berikut.
Gambar 17. Pola aliran udara pada bilah sudut 0°.
Gambar 18. Pola aliran udara pada bilah sudut 120°.
Gambar 19. Pola aliran udara pada bilah sudut 240°.
Hasil  analisis  yang  ditunjukkan  pada  Gambar  17, Gambar  18,  dan  Gambar  19  bahwa  ketika  bilah mendekati  datangnya  arah  angin,  maka  akan mengalami peningkatan kecepatan, hal itu ditunjukkan  oleh  kontur  berwarna  merah.  Seiring dengan  berputarnya  rotor  turbin,  maka  bilah  akan menjauhi  arah  angin  datang  dan  mengalami hambatan,  sehingga  menyebabkan  bilah  mengalami penurunan  kecepatan,  kejadian  ini  ditunjukkan  oleh kontur yang berubah warna menjadi biru.

## 4. Kesimpulan
Pada kajian ini dengan kondisi daerah di Jawa Barat memiliki kecepatan 6,83 m/s dan 10 m/s, dilakukan simulasi dan  analisis dengan beberapa variasi tinggi mendapatkan hasil bahwa bilah Turbin Angin Sumbu Vertikal  (TASV) darrieus-H memiliki Coefficient Power ( Cp ) maksimum yang sama yaitu sebesar 73% pada  TSR  4,5.  Dalam  kajian  juga  dengan  generator 300  W  didapatkan  tinggi  bilah  yang  optimum  yang memiliki  desain  0,7–1,1  meter  dengan  daya  yang dihasilkan sebesar 99,8–492 W dengan torsi sebesar 1,72–5,80  Nm  pada  kecepatan  putar  rotor  sebesar 58,05–85 rad/s.
Sehingga  dapat  disimpulkan  bahwa  dimensi  tinggi bilah  dapat  berpengaruh  terhadap  performa  TASV darrieus-H dari daya angin yang dikonversi dan daya listrik  yang  dihasilkan,  maka  semakin  tinggi  suatu bilah  maka  semakin  besar  daya  angin  yang  dapat dikonversi, sehingga daya listrik yang dihasilkan pun ikut  meningkat.  Namun  tinggi  bilah  tidak mempengaruhi nilai Cp yang dihasilkan.

## Ucapan Terima Kasih
Terima  kasih  kepada  Universitas  Singaperbangsa Karawang  dan  BMKG  untuk  data  yang  telah diberikan, serta pihak lainnya yang membantu dalam kajian ini.

## Daftar Pustaka
[1] Dihni  VA.  Konsumsi  Listrik  Per  Kapita Indonesia  Capai  1.109  kWH  pada  Kuartal  III 2021.  DataboksID  [Internet].  2021;  Available from:
https://databoks.katadata.co.id/datapublish/2021 /12/10/konsumsi-listrik-per-kapita-indonesia- capai-1109-kwh-pada-kuartal-iii-2021
[2] Ully  YA.  Potensi  Energi  Terbarukan  di Indonesia  Besar,  tapi  Baru  Dipakai  0,3  Persen. Kompas.com  [Internet].  2022  [cited  2022  Mar 12]; Available from: https://money.kompas.com/read/2022/02/09/16 4618126/potensi-energi-terbarukan-di- indonesia-besar-tapi-baru-dipakai-03- persen?page=all
[3] Sugeng  Dwi  Mulyo,  Subuh  Isnur  Haryudo. DESAIN  PROTOTIPE  TURBIN  DARRIEUS TIPE  H  SEBAGAI  ALAT  CHARGING BATERAI UNTUK MEMENUHI
KEBUTUHAN BEBAN

## PENERANGAN
Sugeng Dwi Mulyo Subuh Isnur Haryudo. J Tek Elektro. 2016;09(03):633–40.
[4] Aryabathi  W,  Erwin  E,  Wiyono  S.  Potensi Energi  Angin  pada  Sisi  Siku  Atap  Gedung Tinggi. J  Asiimetrik J  Ilm Rekayasa Dan Inov. 2021;3(2):205–14.
[5] Fadila  A,  Zakaria  I,  Fauzan  M.  RANCANG BANGUN TURBIN ANGIN TIPE DARRIEUS TIGA  SUDU  RANGKAP  TIGA  DENGAN PROFIL  NACA  0006.  Eksergi  J  Tek  Energi. 2019;15(3):102–14.
[6] Andika F, Astuti F, Fachrudin AR, Malang PN, Malang PN. Optimasi Daya Turbin Angin Tipe
Darrieus-H  Naca  3412.  Conf  Innov  Appl  Sci Technol (CIASTECH 2020). 2020;(Ciastech):863–8.
[7] Ismail, Pane E, Triyanti. Optimasi Perancangan Turbin  Angin  Vertikal  Tipe  Darrieus  Untuk Penerangan Di Jalan Tol. Semin Nas Sains dan Teknol. 2017;1(November):12.
[8] Crowe  CT,  Elger  DF,  Williams  BC,  Roberson JA. Engineering Fluid Mechanics. 9th ed. Welter J, Dumas S, Sapira L, Owens M, editors. United States  of  America:  John  Wiley  &  Sons,  Inc; 2009.
[9] Letcher TM. Wind Energy Engineering. London: Elsevier Inc; 2017.
[10] Lentera Angin Nusantara. Pengenalan Pemanfaatan Energi Angin. Tasikmalaya; 2014.
[11] Nongdhar D, Goswami B. Design of Micro Wind Turbine for Low Wind Speed Areas: A Review. ADBU  J  Electr  Electron  Eng  [Internet].
2018;2(2):39–47. Available from: www.tinyurl.com/ajeee-adbu
[12] Mahyuddin  &  Usman.  Perancangan  dan  Uji
Kincir Angin Vertikal Darrieus Tipe-H Dengan Daya 0,31 HP. J Ristech (Jurnal Riset, Sains dan Teknol  [Internet].  2019;1(1):27–37.  Available from: http://jurnal.abulyatama.ac.id/eristechISSN0000 -0000 [13] Taufiqurrahman  R,  Suphandani  V.  Studi Numerik Turbin Angin Darrieus dengan Variasi Jumlah Sudu dan Kecepatan Angin. J Tek ITS. 2017;6(1).
[14] Hunt A, Stringer C, Polagye B. Effect of aspect ratio  on  cross-flow  turbine  performance.  J Renew  Sustain  Energy  [Internet].  2020 Sep;12(5):054501.
Available
from: http://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0016753
[15] Alqurashi F. Aerodynamic Forces Affecting the H-Rotor  Darrieus.  Hindawi  Model  Simul  Eng. 2020;2020.
[16] Messina SBRLM. Design of a vertical-axis wind turbine : how the aspect ratio affects the turbine ’  s  performance  National  Advisory  Committee for  Aeronautics.  Int  J  Energy  Env  Eng.
2014;333–40.
[17] Cai X, Zhang Y, Ding W, Bian S. Environmental Effects The aerodynamic performance of H-type darrieus  VAWT  rotor  with  and  without winglets :  CFD  simulations.  Energy  Sources, Part  A  Recover  Util  Environ  Eff  [Internet].
2019;00(00):1–12. Available from: https://doi.org/10.1080/15567036.2019.169128 6
[18] Li Q, Takao M, Kamada Y, Shimizu K. Effect of rotor  aspect  ratio  and  solidity  on  a  straight- bladed  vertical  axis  wind  turbine  in  three- dimensional  analysis  by  the  panel  method. Energy. 2016;
[19] Castelli  MR,  Betta  S  De,  Benini  E.  Effect  of Blade  Number  on  a  Straight-Bladed  Vertical- Axis Darreius Wind Turbine. Int J Aerosp Mech Eng. 2012;6(1):68–74.
[20] Ikbal Pandu Prakoso, Dr. Ir. Priyagung Hartono, M.,  Ir.  Hj.  Unung  Lesmanah  M.  Perencanaan Turbin Angin Sumbu Vertikal Tipe Darrieus-H. Univ Islam Malang. 2016;
[21] Pratama  RE,  Suhendra  B.  Analisis  performa bilah taper dengan airfoil GOE 796 pada turbin angin sumbu horizontal TSD-500 di PT Lentera Bumi  Nusantara.  J  Tek  Mesin  Indonesia. 2022;17(2):7–11.
[22] Ivan  M,  Hendrawan  F,  Danardono  D,  Hadi  S. Studi  simulasi  penggunaan  airfoil  naca  6412 sebagai sudu pada turbin angin crossflow melalui pemodelan  CFD  2  dimensi.  J  Tek  Mesin Indonesia. 2018;13(1):28–31.
[23] Prasetiyo  DA,  Tejasyahputra  TB,  Santoso  B. Design  and  manufacture  of  the  axial  wind turbine integrated with condenser. J Tek Mesin Indonesia. 2020;15(1):2–7.