Analisa Perbandingan Daya Generator Turbin Angin 6 dan 12 Sudu Dari Pengukuran dan Simulasi Matlab Simulink di Laboratorium Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya (Mutiar/Marliyus Sunarhati)

## ANALISA PERBANDINGAN DAYA GENERATOR TURBIN ANGIN 6 DAN 12 SUDU DARI PENGUKURAN DAN SIMULASI MATLAB SIMULINK DI LABORATORIUM TEKNIK LISTRIK POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
Mutiar 1 / Marliyus Sunarhati 2
Mutiar.tiar@gmail.com marliyussunarhati@unpal.ac.id
Dosen Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya 1 Dosen Tetap Yayasan Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Unuversitas Palembang 2

## ABSTRAK
Daya  generator  yang  di  hasilkan  dari  turbin  angin  dipengaruhi  daya  turbin  angin  dan  daya turbin angin dipengaruhi oleh kecepatan angin dan jumlah sudu. Dari hasil penelitian didapaat bahwa semakin besar kecepatan angin yang diberikan maka putaran turbin akan semakin tinggi sehingga daya listrik  yang  dihasilkan  oleh  generator  juga  akan  semakin  besar.  Untuk  turbin  dengan  jumlah  sudu  6 dan  12  daya  yang  dihasilkan  dari  pengukuran    1,10  Watt  dan  1,50  Watt,    1,89  Watt  dan  2,89  Watt dihasilkan dari simulasi untuk kecepatan angin 7,0 m/ s.
Kata Kunci : Turbin Angin, Pengaruh Kecepatan Angin,  Matlab Simulink.

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1. Latar Belakang
Kecepatan  angin  dapat  dikonversikan  sebagai  tenaga  atau  daya  input  bagi  pembangkit  listrik tenaga  angin.  Sedangkan  daya  output  adalah  daya  listrik  yang  dibangkitkan.  Daya  keluaran  dari generator sangat dipengaruhi oleh kecepatan angin dan jumlah  sudu turbin. Selain daya  efisiensi juga dapat  dipengaruhi  oleh  kecepatan  angin.  Untuk  membuktikan  daya  keluaran  dari  generator  turbin angin  ini  yang  dipengruhi  oleh  kecepatan  angin  dan  jumlah  suduturbin,  makandilakukan  penelitian dengan  judul  Analisa  Perbandingan  Daya  Generator  Turbin  Angin  6  Sudu  dan  12  Sudu.  Analisis  ini dilakukan dari hasil pengukuran dan Simulasi dengan aplikasi Matlab Simulink .

## 1.2. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian  ini adalah sebagai berikut :
1. Untuk  mengetahui  perbandingan  daya  keluaran  generator  dari  pengukuran  dan  simulasi  dengan variasi kecepatan angin untuk turbin 6 sudu.
2. Untuk  mengetahui  perbandingan  daya  keluaran  generator  dari  pengukuran  dan  simulasi  dengan variasi kecepatan angin untuk turbin 12 sudu
1.3. Manfaat Penelitian
Berdasarkan tujuan diatas, manfaat yang diperoleh sebagai berikut :
1. Dapat  mengetahui  perbandingan  daya  keluaran  generator  dari  pengukuran  dan  simulasi  dengan variasi kecepatan angin untuk turbin 6 sudu
2. Dapat  mengetahui  perbandingan  daya  keluaran  generator  dari  pengukuran  dan  simulasi  dengan variasi kecepatan angin untuk turbin 12 sudu
Analisa Perbandingan Daya Generator Turbin Angin 6 dan 12 Sudu Dari Pengukuran dan Simulasi Matlab Simulink di Laboratorium Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya (Mutiar/Marliyus Sunarhati)

## 1.4. Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian dilakukan dalam batasan yang berhubungan dengan hasil yang diinginkan yaitu dengan:
1. Bagaimana  mengetahui  perbandingan  daya  keluaran  generator  dari  pengukuran  dan  simulasi dengan variasi kecepatan angin untuk turbin 6 sudu.
2. Bagaimana  mengetahui  perbandingan  daya  keluaran  generator  dari  pengukuran  dan  simulasi dengan variasi kecepatan angin untuk turbin 12 sudu

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Energi Kinetik Angin [3]
Sebagaimana diketahui menurut fisika klasik energi kinetik dari sebuah benda bermassa m dan kecepatan  v  adalah  E=  0.5mv 2 .  Rumus  tersebut  berlaku  juga  untuk  angin,  yang  merupkan  udara bergerak.
E  =    . m . v 2 ..................................................................................................................................................................... (2.1) dimana : E = Energi (joule) m = Massa udara (kg) v = Kecepatan angin (m/s)
Bilamana suatu “blok” udara, yang mempunyai penampang A m 2 , dan bergerak dengan kecepatan v m/s, maka jumlah aliran massa yang melewati suatu tempat adalah:
m =  A v ................................................................................................................. (2.2)
dimana : A
= luas penampang (m 2 )
= kepadatan udara (kg/m 3 )
P angin =   . . A . v 3 ......................................................................................................................................................... (2.3) dimana : P angin = Daya Angin (W)

## 2.2. Turbin Angin [4]
Sesuai dengan ketetapan Betz, sebuah turbin angin yang ideal akan mengubah 16/27(59%) dari energi angi yang dihasilkan oleh angin. Akan tetapi dalam prakteknya daya turbin yang didapat lebih kecil karena terdapat beberapa faktor. Daya turbin angin tersebut merupakan hasil kali dari daya angin dengan coeficient performance (Cp). Adapun rumus daya turbin adalah sebagai berikut:
P turbin = A v 3 Cp( , ) ....................................................................................... (2.4) dimana : P turbin = daya turbin (watt) C p = koefisien performa = tip speed ratio = sudut sudu ( o )

## 2.3. Daya Generator Turbin [5]
Daya  dari  generator  yang  dikopel  langsung  dengan  turbin  angin  dapat  dihitung  dengan menggunakan  rumus  daya  pada  rangkaian  listrik  pada  umumnya.  Perhitungan  daya  juga  dapat dilakukan dengan menggunakan harga dari tegangan maksimum dan arus maksimum pada gelombang sinusoidal keluaran generator yang terbentuk.
P = V x I ........................................................................................................... (2.5) V = V p-p / ..................................................................................................... (2.6) V = V m / ...................................................................................................... (2.7) I = I m / ......................................................................................................... (2.8) dimana : V = Tegangan  (V) I = Arus (A) V p-p = Tegangan Phasa ke Phasa (V)
V m = Tegangan Maksimum Pada Gelombang Sinusoidal (V)
I m = Arus Maksimum Pada Gelombang Sinusoidal (I)
Torsi dari turbin dapat dihitung dengan rumus;
τ   = Pe / ω ............................................................................................................... (2.9) = 2πn/60 ………………………………………………………………….(2.10)
Dimana : Pe = Daya Listrik Pada Beban (watt) T = Torsi Generator (N.m) = omega (rad/s) n = Putaran per menit (RPM) 6]

## 2.4. Penyimpanan Energi
Penyimpanan  energi  ini  diakomodasi  dengan  menggunakan  alat  penyimpan  energi.  Contoh sederhana  yang  dapat  dijadikan  referensi  sebagai  alat  penyimpan  energi  listrik  adalah  accu  mobil. Accu  mobil  memiliki  kapasitas  penyimpanan  energi  yang  cukup  besar.  Accu  12  volt,  65  Ah  dapat dipakai untuk mencatu rumah tangga (kurang lebih) selama 0.5 jam pada daya 780 watt.

## 2.5. Rectifier dan Inverter
Rectifier  berarti  penyearah.  Rectifier  dapat  menyearahkan  gelombang  sinusodal  (AC)  yang dihasilkan oleh  generator menjadi gelombang DC. Inverter berarti pembalik. Ketika dibutuhkan daya dari  penyimpan  energi  (aki/lainnya)  maka  catu  yang  dihasilkan  oleh  aki  akan  berbentuk  gelombang DC
Gambar 1. Proses Konversi Energi Angin ke Energi Listrik
3. METODELOGI  PENELITIAN
Analisa Perbandingan Daya Generator Turbin Angin 6 dan 12 Sudu Dari Pengukuran dan Simulasi Matlab Simulink di Laboratorium Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya (Mutiar/Marliyus Sunarhati)
Metode penelitian ini dibuat untuk menjelaskan tentang penelitian yang dilakukan.
1. Penulis melakukan pengambilan data dengan melakukan pengukuran daya generator turbin angin 6 dan 12 sudu untuk kecepatan angin yang bervariasi di Laboratorium Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya.
2. Penulis melakukan pengambilan data dengan melakukan pengukuran daya generator turbin angin 6 dan 12 sudu untuk kecepatan angin yang bervariasi dengan simulasi Mat lab

## Gambar 2.  Rancangan Simulasi Sistem Turbin Angin

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 4.1. Data Hasil Pengukuran dan Simulasi
Tabel 4.1 Perbandingan Pengukuran dan Simulasi untuk 12 sudu
No Kecepatan Angin Arus ( ampere ) Daya ( watt ) Pengukuran Matlab Pengukuran Matlab 1 2.0 m/s 0,004 0,0074 0,02 0,03 2 3.0 m/s 0,0095 0,0150 0,08 0,13 3 4.0 m/s 0,0208 0,0343 0,40 0,69 4 5.0 m/s 0,0294 0,0498 0,82 1,42 5 6.0 m/s 0,0365 0,0621 1,27 2,19 6 7.0 m/s 0,0497 0,0674 1,50 2,59
Tabel 4.2 Perbandingan Pengukuran dan Simulasi untuk 6 sudu
Analisa Perbandingan Daya Generator Turbin Angin 6 dan 12 Sudu Dari Pengukuran dan Simulasi Matlab Simulink di Laboratorium Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya (Mutiar/Marliyus Sunarhati)
No Kecepatan Angin Arus ( ampere ) Daya ( watt ) Pengukuran Simulasi Pengukuran Simulasi 1 2.0 m/s 0,0006 0,0008 0,0003 0,0005 2 3.0 m/s 0,0048 0,0074 0,02 0,03 3 4.0 m/s 0,0090 0,0138 0,07 0,12 4 5.0 m/s 0,0168 0,0287 0,27 0,46 5 6.0 m/s 0,0246 0,0428 0,59 1,02 6 7.0 m/s 0,0338 0,0580 1,10 1,89 4.2 Data Hasil Grafik Simulasi A. Turbin dengan 12 Sudu
 2,0 m/s
Keterangan : I beban = 0.0074282 ampere V beban = 8.1 volt P beban = 0.034738 watt
 4.0 m/s
Analisa Perbandingan Daya Generator Turbin Angin 6 dan 12 Sudu Dari Pengukuran dan Simulasi Matlab Simulink di Laboratorium Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya (Mutiar/Marliyus Sunarhati)
Keterangan : I beban = 0.03431 ampere V beban = 35.0 volt P beban = 0.69332 watt

## B. Turbin dengan 6 Sudu
 2.0  m/s
Keterangan : I beban = 0.00080237 ampere
V beban
= 1.13 volt P beban = 0.00052347 watt
Keterangan : I beban = 0.00080237 ampere V beban = 1.13 volt
Analisa Perbandingan Daya Generator Turbin Angin 6 dan 12 Sudu Dari Pengukuran dan Simulasi Matlab Simulink di Laboratorium Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya (Mutiar/Marliyus Sunarhati)
P beban = 0.00052347 watt

##  4.0 m/s
Keterangan : I beban
= 0.013807 ampere V beban = 15.24 vol Keterangan : I beban = 0.013807 ampere V beban = 15.24 volt P beban = 0.12149 wat

## 4.3 Analisa Pengukuran Percobaan dan Simulasi
Hasil dari pengukuran percobaan dan hasil simulasi terlihat bahwa daya yang dihasilkan oleh generator meningkat dengan kecepatan angin yang meningkat baik untuk jumlah  sudu turbin angin 6 maupun  12.  Peningkatan  daya    generator  sebandingn  dengan  jumlah  sudu  turbin,  dimana  semakin banyak jumlah sudu maka tegangan generator akan semakin besar hal ini disebabkan oleh peningkatan daya turbin. Perbandingan daya dari hasil pengukuran dengan simulasi didapatkan bahwa hasil dengan simulasi  lebih  besar  hal  ini  disebabkan  penggunaan  generator  pada  simulasi  adalah  jenis  generator magnet permanen.

## 5. PENUTUP
Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Kecepatan  angin  yang  semakin  besar  akan  menyebabkan  putaran  turbin  semakin  besar, sehingga daya generator akan semakin besar
2. Daya  yang  dibangkitkan  oleh  generator  turbin  akan  besar  dengan  peningkatan  jumlah  susu turbin.
3. Perbandingan  daya  generator  yang  dihasilkan  dari  simulasi  dengan  pengukuran  terjadi perbedaan yang disebabkan penggunaan jenis generatornya tidak sama.

## DAFTAR PUSTAKA
Analisa Perbandingan Daya Generator Turbin Angin 6 dan 12 Sudu Dari Pengukuran dan Simulasi Matlab Simulink di Laboratorium Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya (Mutiar/Marliyus Sunarhati)
Bastomi,  Akhwan.,  2010, Simulasi  Konversi  Energy  Angin  Menjadi  Energi  Listrik  Pada  Turbin Angin Sumbu Horizontal . Malang : Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim. Ikhwanul  Ikhsan.  2011. Analisa  Pengaruh  Pembebanan  Terhadap  Kinerja  Kincir  Angin  Tipe Propeller Pada Wind Tunnel Sederhana . http://repository.unhas.ac.id/
Nursuhud, Djati dan Astu Pudjanarsa., 2008. Mesin Konversi Energi . Yogyakarta: Penerbit Andi. Suryatmo, F. 2014. Dasar-Dasar Teknik Listrik . Jakarta : Rineka Cipta