## ANALISA PERFORMA TURBIN ANGIN SUMBU HORISONTAL BERSUDU AIRFOIL MELALUI VARIASI JUMLAH SUDU
Jhon A. Wabang 1 , Jufra D.J Abanat 1 , Edwin Hattu 1
1 Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negri Kupang, Jln. Adisucipto Penfui Kupang 85001
Email: *jhonarwabang@ymail.com

## ABSTRACT
Indonesia is an area that has the potential for sufficient wind resources to be utilized for kinetic energy into other energy such as mechanical energy and electrical energy through its  generators  (generators).  The  way  to  utilize  wind  kinetic  energy  into  other  energy  is through  a  device  called  a  wind  turbine.  Wind  turbines  have  been  around  since  ancient times,  and  are  called  airfoil  angled  wind  turbines.  This  airfoil  wind  turbine  is  designed only for areas with average wind speeds above 6m / s. While in Indonesia not all regions have  the  same  wind  speed.  In  certain  seasons,  the  average  wind  speed  is  below 6  m  /  s. This has become a major problem in regions that have average wind speeds below 6 m / s. Seeing  this  condition,  there  is  a  need for  scientific  research  to  obtain  wind  turbines  that can be used in areas with average wind speeds below 5m / s. For this reason, the research I  want  to  do  is  get  a  wind  turbine  that  can  be  used  as  a  power  plant  in  areas  that  have wind  speeds  below  6m  /  s.  This  research  was  conducted  on  the  basis  of  scientific  theory theory  in  fluid  mechanics  regarding  the  sweeping  area  of  wind  turbines  and  the performance of variations in the number of blades in the wind. In addition, the research in several scientific journals was used as the basis of this research This research method is an experimental method, in the form of testing a wind turbine axis prototype  horizontal  and  airfoil  axis.  The  details  of  the  research  activity  are  the  design and  manufacture  of  laboratory  scale  scale  horizontal  airfoil  axis  turbines.  Next,  testing with a fan as a source of wind. The fan used has three variations of speed, all of which are used  to  determine  the  lowest  average  wind  speed  that  can  be  applied.  The  results  of  the research are where wind turbines with the greatest torque and power and the Coefficient of  Performance  (CP)  with  the  highest  value  will  be  used  as  a  result  to  be  applied  to  the community. Based on experimental data, it can be concluded that the greatest torque and power occur in turbines with 4 blades with details at speed 1, the largest torque and power are 0.201 Nm and 4.5 W; at speed 2, the biggest torque and power are 0.25 Nm and 7.21 W; at speed 3, the biggest torque and power are 0.28 Nm and 8.35 W
Keywords: wind turbine, airfoil, nozzle, diffuser

## PENDAHULUAN
Indonesia merupakan daerah yang memiliki potensi sumber energi angin yang cukup untuk  dimanfaatkan  atau  diubah  menjadi  energi lain  seperti  energi  mekanik  untuk  kebutuhan pengairan  dan  energi  listrik  melalui  generator dengan  memanfaatkan  energi  kinetiknya.  Cara yang biasa digunakan adalah dengan memanfaatkan  turbin  angin  sebagai  alat  untuk mengubah  energi  kinetik  angin  menjadi  energi mekanik dan energi listrik.
Turbin  angin  yang  sudah  diciptakan  dan dikomersialkan  saat  ini  adalah  turbin  angin
bersudu  airfoil  yang  biasa  diterapkan  pada  angin berkecepatan rata rata di atas 7m/s. Produk seperti ini  menjadi  permasalahan  jika  diterapkan  pada daerah yang memiliki kecepatan angin rata rata di bawah  6m/s.  Solusi  yang  mungkin  dapat dilakukan  dalam  penanganan  masalah  ini  adalah mendapatkan unjuk kerja yang efektif dari sebuah turbin    angin  sumbu  horizontal  bersudu airfoil melalui jumlah sudu yang ideal.
Penelitian  ini  akan  sangat  membantu dalam mengetahui tingkat Coefficient of Performance (CP) turbin angin sumbu horizontal bersudu airfoil , sehingga dengan adanya
peningkatan  efisiensi  ini,dapat  menjadi  nilai output  yang  bermanfaat untuk diaplikasikan pada daerah yang berkecepatan angin di bawah 6m/s.
Penelitian  ini  masih  terbatas  pada  skala laboratorium  sehingga  selain  untuk  mendapatkan tingkat Coefficient  of  Performance  (CP) turbin angin sumbu horizontal bersudu airfoil , diperoleh juga daya mekanikal
Dari  uraian  di  atas,  maka  pada  penelitian ini,  dilakukan  ekperimen  turbin  angin  sumbu horizontal  bersudu airfoil dengan  memvariasikan jumlah  sudu  yang  ideal  dengan  tujuan  untuk mendapatkan  nilai Coefficient  of  Performance (CP ),  daya  mekanikal  output  dan  torsi  terbaik yang direkomendasikan untuk dapat
diaplikasikan.

## METODOLOGI PENELITIAN Metode dan Peralatan
Pada  penelitian  ini  dilakukan  masih  pada skala laboratorium dengan tujuan untuk mengetahui  variasi  unjuk  kerja  turbin  angin bersudu air  foil untuk  tiga  sudu  dan  4  sudu. Pengujian turbin angin bersudu air foil dilakukan pada  tiga  kecepatan  berbeda  sebagaimana kecepatan yang terdapat pada kipas angin yang di sediakan sebagai  sumber penggerak turbin angin. Berikut  set  up  pengujian  turbin  angin  seperti gambar barikut :
Gambar 2.1. Set up pengujian turbin angin sumbu harisontal bersudu airfoil untuk 3 dan 4 blade

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian  ini  dilakukan  dengan  terlebih dahulu  melakukan  pengukuran  kecepatan  angin yang dituanglkan seperti  alat seperti tabel berikut :
Tabel 3.1. Tabel kec. angin Kecepatan Angin (m/s) Kec. angin depan kipas (m/s) Kec. angin depan sudu (m/s) Kec. angin belakang sudu (m/s) Kec. 1 5.465 5.47 3.22
Kec. 2 6.5925 6.59 3.32 Kec. 3 7.22 7.22 3.35
Data  pada  tabel  kecepatan  di  atas, digunakan untuk pengukuran turbin 3 sudu dan 4 sudu  dan  masing  masing  sudu  diuji  untuk  tiga kecepatan yang berbeda. Kedua bentuk ekperimen  ini  terlebih  dahulu  dicari torsi  losses untuk mempermudah mendapatkan torsi total dan daya dari turbin bersudu air foil ini. Metode yang digunakan  untuk  mencari torsi  losses adalah melalui Deceleration Test.

## Deceleration Test
Deceleration  test merupakan  salah  satu langkah  penting  dalam  menentukan  besarnya daya turbin angin yang dihasilkan, baik itu turbin angin bersudu air foil mapun turbin angin bentuk sudu  lainnya.  Berdasarkan  hasil  pengujian,  di dapat  kerugian  torsi (Torsi  Loss) akibat  gesekan antara  poros  turbin  dengan  bantalan  seperti ditunjukkan pada gambar berikut :
Gambar 3.1. Grafik hubungan torsi loss (Nm) dan
putaran (rpm)
Dari grafik pada gambar 3.1 di atas, dapat dijelaskan  bahwa  dengan  semakin  bertambahnya atau  meningkat  putaran  turbin  angin  bersudu air foil , Torsi  Loss makin  besar  pula,  demikian  pula sebalaiknya,  putaran  makin  lambat, Torsi  Loss makin kecil. Terjadinya Torsi Loss , akibat adanya gesekan  antara  poros  turbin  dengan  bantalan sebagai tempat dudukan poros turbin  bersudu air foil .
Setelah  diperoleh  torsi  losses  dari  hasil pegujian,  selanjutnya  diperoleh  daya  tubin  angin seperti dalam grafik pada gambar berikut :
Tl = 0.0012N 2 - 0.0236N + 0.0093 R² = 1 -0.12 -0.1 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 0 30 78 150 210 320 425 530 650 760 To rs i L o ss (N m ) Putaran (rpm) 0 2 4 6 8 0 200 400 600 800 D ay a T u rb in ( W) Putaran (rpm) Kecepatan 1 Kecepatan 2 Kecepatan 3
Gambar 3.2. Grafik hubungan antara putaran (rpm) dan daya (W) untuk turbin 3 sudu.
Gambar 3.3. Grafik hubungan antara putaran (rpm) dan daya (W) untuk turbin angin 4 sudu.
Perhitungan daya turbin angin  bersudu air foil ini  di  uji  pada  tiga  kecepatan  angin  yang berbeda,  yaitu  kecepatan  1,  kecepatan  2  dan kecepatan  3.  Dari  hasil  eksperimen,  untuk  turbin 3 sudu,  pada kecepatan 1, torsi dan daya terbesar terjadi pada turbin yaitu 0.1017 Nm dan 4.126 W, pada  kecepatan  2,  torsi  dan  daya  terbesar  yaitu 0.1195  Nm  dan  6.88  W  dan  pada  kecepatan  3, torsi  dan  daya  terbesar  yaitu  0.1166  Nm  dan 7.935 W. Pada pengujian 4 sudu, untuk kecepatan 1  diperoleh  torsi  dan  daya  terbesar  adalah  0.201
Nm  dan  4.5  W;  kecepatan  2,  torsi  dan  daya terbesar  yaitu  0.25  Nm  dan  7.21  W;  dan  pada kecepatan  3,  torsi  dan  daya  terbesar  yaitu  0.28 Nm dan 8.35 W

## KESIMPULAN
Berdasarkan  data  hasil  penelitian  di  atas, dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Turbin  angin  sumbu  horizontal  bersudu air foil untuk  3  sudu  dan  4  sudu  menghasilkan kecepatan  putar  tubin  dan  daya  turbin  yang berbeda,  dimana  untuk  kecepatan  yang sama,  daya  turbin  4  sudu  lebih  besar  dari daya turbin 4 sudu.
2. Torsi  dan  daya  terbesar  pada  pengujian  4 sudu,  untuk  kecepatan  1  diperoleh  torsi  dan daya  terbesar  adalah  0.201  Nm  dan  4.5  W; kecepatan  2,  torsi  dan  daya  terbesar  yaitu 0.25 Nm dan 7.21 W; dan pada kecepatan 3, torsi  dan  daya  terbesar  yaitu  0.28  Nm  dan 8.35 W

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Parker.D, 2009, Microgeneration, Low Energy  Strategies  for  Larger  Buildings,  First edition, Architectural Press, Singapore.
[2] A.  Akhari,  2007, Experimental  Investigation of  the  Performance  of  diffuser  Augmented Vertical Axis Wind Turbie , Disertasi University of Teheran.
[3] L.  Nugroho,  2012,  Studi  Eksperimental Pengaruh  Penambahan Diffuser terhadap Unjuk Kerja Turbin Angin Bersudu
Loopwing  dengan  Variasi  Rasio  Luas Diffuser, Tugas  Akhir  Teknik  Mesin  dan Industri , UGM, Yogyakarta.
[4] Y.  Ohya  Karasudani,  T.,  2010,  A  shrouded Wind  Turbine  Generating  High  Output Power  With  Wind-Lens  Technology  , Energies , Vol.3, pp634649.
[5] A.K. Seppa, 2011,
Principles of Turbomachinery ,  First  edition.,  Hoboken,
New Jersey. 0 2 4 6 8 0 200 400 600 800 D ay a tu rb in ( W) Putaran (rpm) Kecepatan 1 Kecepatan 2 Kecepatan 3