Abstrak—Energi  memiliki  peranan  penting  pada  kehidupan manusia.  Ketersediaan  energi  konvensional  yang  semakin berkurang akan menjadi tantangan. Dengan mengintegrasikan turbin angin Savonius pada gedung tinggi dapat menjadi solusi dalam pemanfaatan energi baru terbarukan sebagai penghasil energi  listrik.  Pada  penelitian  ini  digunakan  turbin  angin Savonius dua sudu dengan diameter sudu (D) 165,2 mm, tinggi turbin (H) 303,4 mm, diameter poros (b) 19 mm, dan diameter endplate  (D o )  321  mm.  Turbin  diletakkan  di  samping  model bangunan  pada  sisi  advancing-nya  dengan  rasio  jarak  pusat turbin ke dinding terhadap diameter sudu turbin (G/D) sebesar 1,82. Variasi kecepatan angin yang digunakan adalah 4 hingga 9 m/s. Hasil penelitian yang diperoleh adalah kecepatan angin 8 m/s  merupakan  kecepatan  optimum  untuk  meningkatkan peforma  turbin  angin  Savonius,  dibuktikan  oleh  peningkatan nilai  Coefficient  of  Power  (CoP max )  sebesar  14,7%  dan peningkatan  Coefficient  of  Moment  (CoM max )  sebesar  15,9%. Pemasangan  dinding  disebelah  di  sudu  advancing  juga  dapat meningkatkan kemampuan  self-starting  turbin angin Savonius pada  seluruh  variasi  kecepatan  angin,  dengan  peningkatan tertinggi yaitu pada kecepatan 9 m/s sebesar 79,9%.
Kata  Kunci—Coefficient  of  Moment,  Coefficient  of  Power, Kecepatan Angin, dan Turbin Angin Savonius.

## I. PENDAHULUAN
NDONESIA  saat  ini  berada  pada  posisi  keempat  dengan laju  pertumbuhan  tertinggi  dengan  jumlah  penduduk Indonesia tahun 2020 adalah 270.2 juta jiwa dan diperkirakan pertumbuhan  penduduk  Indonesia  hingga  tahun  2035 menjadi 305.7 juta jiwa [1]. Hal ini menyebabkan kenaikan konsumsi  energi  listrik  sebesar  1.084,36  kWh/kapita  pada bulan  Juni  2020.  Indonesia  masih  dominan  menggunakan bahan  bakar  fosil  seperti  batubara  66%,  gas  13%,  minyak bumi  5%  sebagai  pembangkit  listrik  yang  ketersediannya selalu  berkurang  setiap  tahunnya.  Berangkat  dari  masalah tersebut, Indonesia harus mempertimbangkan energi baru dan terbarukan  untuk  mengambil  peran  yang  lebih  besar  dalam produksi  listrik  nasional,  salah  satunya  energi  angin  yang pemanfaatannya  baru  sekitar  0,002%  dari  total  potensinya atau  sekitar  135  MW  saja.  Turbin  angin  Savonius  adalah salah satu turbin angin penghasil energi listrik yang mampu memutar rotor walaupun pada kecepatan angin rendah, hal ini sesuai  dengan  kondisi  kecepatan  angin  Indonesia. Pemasangan turbin angin Savonius di gedung pencakar langit menjadi  lebih  ideal  karena  angin  dapat  terhindar  dari hambatan/penghalang sehingga dapat memperoleh kecepatan yang  ideal  sehingga  menghasilkan  efisiensi  yang  optimal, juga  pada  gedung  tinggi  tidak  membutuhkan  konstruksi penyangga  karena  turbin  dapat  dipasang  pada rooftop ataupun dinding gedung.
Beberapa  peneliti  melakukan  riset  terhadap  peningkatan
performa  turbin  angin  Savonius  diantaranya  adalah  N.H Mahmoud et al yaitu percobaan peningkatan performa turbin angin  Savonius  dengan  melakukan  variasi  geometri  turbin angin Savonius [2]. Variasi geometri yang digunakan dalam eksperimen ini adalah pada jumlah sudunya, yaitu dua sudu (2b), tiga sudu (3b), dan 4 sudu (4b); jumlah stage turbin yaitu single stage (1st) dan double stages (2st); overlap ratio (β) sebesar 0, 0.2, 0.25, 0.3 dan 0.35; aspect ratio (α) sebesar 0.5, 1, 2, 4 dan 5; dan keberadaan end plate . Pada eksperimen ini rentang kecepatan angin yang keluar dari wind tunnel adalah 0-13 m/s. Dari eksperimen  tersebut didapatkan hasil bahwa angin  dengan  jumlah  sudu  2  lebih  efisien  dibandingkan dengan sudu 3 atau 4. Kemudian turbin angin dengan double stages lebih  efisien  dibandingkan single  stage .  Dan,  turbin angin  lebih  efisien  dengan  menggunakan end  plates dibandingkan tanpa end plates .
Pemanfaatan  sistem Building-Integrated  Wind  Turbine (BIWT) pada kulit bangunan telah dilakukan oleh Park et al [3].  Penelitian  ini  mengusulkan  sebuah  inovasi  Building- integrated wind turbine (BIWT) dengan memanfaatkan kulit bangunan  secara  langsung.  Sistem  yang  diusulkan  adalah

## Studi Eksperimen Kinerja Turbin Angin Savonius yang Terintegrasi dengan Gedung pada Jarak G/D = 1,82 dari Dinding
Andreas Augustinus Manurung dan Tri Yogi Yuwono Departemen Teknik Mesin, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : triyogi@me.its.ac.id
I
Gambar 1 Skema dan parameter penelitian.
Keterangan: U : Kecepatan angin (m/s) H Dinding : Lebar dinding bangunan (m) L dinding : Panjang dinding bangunan (m)
D
: Diameter sudu turbin (m)
D o : Diameter end plate (m) L : Panjang karakteristik turbin (m) S : Jarak pusat turbin ke ujung depan dinding (m)
G : Jarak pusat turbin ke dinding (m)
dengan  menggabungkan guide vane dan  rotor  yang disesuaikan  peletakannya  pada  kulit  bangunan.  Metode analisis penelitian ini adalah dengan simulasi software CFD untuk  mendapatkan  desain  akhir  dari guide  vane dan  rotor serta eksperimen dengan membuat prototipe yang diuji pada wind tunnel . Kesimpulan yang didapatkan pada penelitian ini adalah desain guide vane yang diusulkan adalah tipe 2 karena memiliki  ruang  di  belakang guide  vane yang  lebih  lebar, diameter  rotor  turbin  sebesar  30  cm  karena  memiliki peformansi  optimum,  dan  tipe  sudu  F8  karena  menunukan peforma yang baik.
Penelitian  yang  dilakukan  oleh  Casini,  yaitu  analisis deksriptif  mengenai  perbedaan  tipe vertical  wind  turbines yang tersedia dalam pasaran, termasuk meneliti produk dan menggambarkan  bagaimana  memasangnya  di  gedung ( Building  Augmented  Wind  Turbines )  serta  keuntungannya [4]. Pada penelitian ini dijelaskan bahwa turbin angin dibagi menjadi dua kelompok utama yaitu turbin angin Savonius dan Darrieus, dimana turbin Savonius memiliki kehandalan yang tinggi  dan  dapat  dipakai  pada  kecepatan  rendah, kekurangannya  hanya  pada  efisiensi  yang  lebih  kecil dibandingkan  turbin  angin  Darrieus.  Kemudian,  terdapat beberapa pemasangan turbin angin pada gedung atau BAWT, yaitu  BAWT  yang  diletakkan  dekat  dengan  bangunan, BAWT yang diletakkan di antara gedung, dan BAWT yang diletakkan  pada  aliran  udara  di  dalam  gedung.  Dan, keuntungan  turbin  angin  Savonius  di  gedung  adalah  dapat menggantikan sistem fotovoltaik karena daya yang dihasilkan lebih tinggi.
Penelitian yang dilakukan oleh Mao et al, dengan meneliti performa turbin  angin  Savonius  yang  dipasang  pada  tepi gedung  bertingkat  menggunakan  metode  Computational Fluid  Dynamics  (CFD)  transien  [5].  Penelitian  ini menggunakan tiga variasi yaitu gap turbin, sudut arah angin, dan pengaruh turbin  lainnya. Hasil  penelitian  pertama yang didapat  yaitu  hasil  dengan  menggunakan  gap  turbin  yang kecil  maka  semakin  besar  nilai coefficient  of  performance (Cp).  Hasil  kedua,  sudut  arah  angin yang baik  untuk  turbin angin  Savonius  sebesar  292.5°  dengan  nilai  Cp  adalah 1.2903.  Hasil  ketiga,  turbin  angin  Savonius  bekerja  lebih efektif jika tidak dipengaruhi oleh turbin lainnya.
Peneltian  yang  dilakukan  oleh  Choi  et  al  melakukan eksperimen  untuk  mengetahui  interaksi  antara  silinder berbentuk  elips  dan  sirkular  dengan  sebuah  plat  datar  yang diletakkan  saling  berdekatan  [6].  Silinder  elips  yang digunakan dalam eksperimen memiliki axis ratio (AR = A/B) bernilai 2. Eksperimen ini menggunakan gap ratio atau rasio celah  sebagai  parameter.  Eksperimen  dilakukan  dengan
menggunakan kecepatan angin yang konstan sebesar 10 m/s. Hasil  yang  didapatkan  yaitu  pada  silinder  sirkular menghasilkan  nilai  Strodhal  Number  yang  besarnya  identi dengan  perlahan  naik  seiring  dengan  peningkatan  gap  ratio sedangkan  pada  silinder  elips  memiliki  selisih  yang  cukup kecil pada gap ratio yang rendah dan semakin tinggi gap ratio maka  selisih  yang  dihasilkan  akan  semakin  kecil.  Hal  ini menunjukkan bahwa efek dari ground terhadap silinder elips lebih  besar  dibandingkan  terhadap  silinder  sirkular.  Selain itu,  didapatkan  bahwa  koefisien  drag  yang  dihasilkan semakin  naik  seiring  dengan  peningkatan  gap  ratio.  Untuk G/B<0,5  memiliki  nilai  koefisien  drag  silinder  elips  yang semakin  meningkat  seiring  dengan  peningkatan  gap  ratio. Koefisien  drag  yang  dihasilkan  oleh  silinder  sirkular  juga meningkat secara drastis.  Seiring dengan meningkatnya G/B akan menyebabkan nilai koefisien  lift yang dihasilkan  akan semakin  turun  dan  konvergen  menuju  nole.  Hasil  ini menunjukkan  bahwa  distibusi  tekanan  pada  bagian permukaan  menjadi  simetrik  seiring  dengan  peningkatan G/B.
Dari  penjelasan  penelitian  terdahulu  dapat  disimpulkan bahwa  penelitian  turbin  angin  Savonius  terhadap  bangunan masih  dapat  dikembangkan.  Sehingga  pada  penelitian  ini dilakukan  eksperimen  turbin  angin  Savonius  dengan menempatkan dinding bangunan yang terbuat dari multiplex disebelah advancing  blade .  Jarak  yang  diteliti  dari  turbin angin  Savonius  ke  dinding  bangunan  (G)  sebesar  175  mm, dan akan memvariasikan kecepatan dari 4 hingga 9 m/s untuk mengetahui kecepatan yang paling efektif untuk menghasilkan  kinerja  turbin  yang  optimum  pada  jarak tersebut. Penelitian ini akan memberikan kontribusi terhadap pengembangan  teknologi  BAWT  serta  dapat  menjadi referensi dalam pemanfaatan potensi energi terbarukan.
Gambar 2. Skema instalasi peralatan. 1 2 3 4 5 6 7 Gambar 3. Skema Brake Dynamometer. Keterangan: 1. Pulley
2. Benang nilon
3. Anak timbangan
4. Neraca pegas
5. Turbin angin Savonius
6. Poros turbin angin Savonius
7. Penyangga turbin angin Savonius

## II. METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dengan melaksanakan eksperimen di mana performa turbin angin Savonius dengan penempatan model  dinding  dibandingkan  dengan  turbin  angin  Savonius tanpa  penempatan  model  dinding.  Parameter  yang mempengaruhi penelitian ini adalah kecepatan fluida berasal dari axial fan (U), jarak antara dinding samping bangunan ke turbin (G), diameter endplate (Do), panjang  turbin (L), dan diameter sudu turbin (D). Pada Gambar 1 ditunjukkan skema penelitian  dan  beberapa  parameter  yang  digunakan  pada eksperimen.

## A. Skema Eksperimen
Skema  instalasi  peralatan  yang  digunakan  selama eksperimen ditampilkan pada Gambar 2.
Axial  fan berfungsi  untuk  menciptakan  aliran  udara, dihubungkan dengan voltage regulator yang dapat mengatur besar tegangan output sehingga kecepatan aliran udara yang keluar  dari axial  fan dapat  diubah  sesuai  keperluan eksperimen.  Jarak  antara axial  fan ke  pusat  turbin  angin Savonius diatur sebesar 3200 mm. Honeycomb diletakkan di depan axial  fan pada  jarak  800  mm  dengan  tujuan  untuk membuat aliran udara yang menuju turbin menjadi uniform. Turbin angin Savonius diletakkan pada kerangka penyangga di  depan honeycomb. Dinding  bangunan  diletakkan  di sebelah advancing blade dengan rasio dari pusat poros turbin dengan  dinding  terhadap  diameter  turbin  (G/D)  =  1,82 dimana  dinding  bangunan  dan  turbin  angin  Savonius diletakkan  pada  penyangga  turbin.  Di  depan  turbin  angin Savonius  dipasang anemometer yang  digunakan  untuk mengukur  kecepatan  angin  yang  keluar  dari axial  fan. Di bagian  poros  atas  turbin  angin  Savonius,  dipasang torque meter yang digunakan untuk mengukur torsi statis turbin.
B. Benda Uji
1. Spesifikasi  turbin  angin  Savonius  yang  digunakan  pada eksperimen ini adalah sebagai berikut:
a. Diameter sudu (D)       : 165,2 mm
b. Tinggi (H)             : 303,4 mm
c. Diameter turbin (L)      : 303,4 mm
d. Diameter poros (b)       : 19 mm
e. Diameter end plate (D o )   : 321 mm f. Tebal end plate : 1 mm
g. Tebal sudu (x)          : 4 mm
h. Material sudu           : Pipa PVC
i. Material end plate : Aluminium
Cladding
2024
2. Spesifikasi model dinding bangunan yang digunakan pada eksperimen ini adalah sebagai berikut:
a. Panjang                : 1550 mm
b. Lebar                 : 450 mm
c. Tinggi                : 705 mm
d. Tebal                  : 12 mm
e. Material               : Multiplex Wood
C. Alat Ukur
1) Tachometer
Tachometer adalah  alat yang digunakan  untuk  mengukur kecepatan  putar  poros  turbin. Tachometer yang  digunakan pada  penelitian  ini  adalah tachometer merek  OMEGA  tipe HHT12  dengan  resolusi  0,001  hingga  1,0  rpm  dan  akurasi 0,01%.

## 2) Anemometer
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin yang keluar dari axial fan. Anemometer yang digunakan  pada  penelitian  ini  adalah anemometer merek OMEGA  tipe  HHF92A  dengan  resolusi  0,01  m/s.  Selain untuk  mengukur  kecepatan  angin, anemometer pada penelitian  ini  juga  digunakan  untuk  mengukur  temperatur udara.

## 3) Torque meter
Torqume  meter adalah  alat  yang  digunakan  untuk mengukur  torsi  statis  yang  dihasilkan  poros  turbin. Torque meter yang digunakan pada penelitian ini adalah torque meter merek LUTRON tipe TQ-8800 dengan resolusi 1 N-cm.
4) Brake Dynamometer
Brake dynamometer digunakan untuk mengukur nilai torsi dinamis  turbin.  Nilai  torsi  dinamis  didapatkan  dengan menghitung selisih berat beban pemberat dengan nilai yang terbaca  pada  neraca  pegas.  Skema  instalasi brake dynamometer yang digunakan pada penelitian ini ditunjukkan oleh Gambar 3.

## D. Data Reduction
Eksperimen  penelitian  turbin  angin  Savonius  ini diinvestigasi  dengan  menggunakan  kecepatan  angin  yang
Gambar 4. Grafik CoP 0 terhadap Tip Speed Ratio turbin angin Savonius tanpa dinding.
Gambar 5.  Grafik CoP terhadap Tip Speed Ratio turbin angin Savonius dengan dinding pada G/D 1,82.
berasal dari axial fan (U) sebesar 4, 5, 6, 7, 8 dan 9, dengan bilangan  Reynolds berturut-turut  sebesar 7,72 x 10 4 ,  9,65 x 10 4 , 11,57 x 10 4 , 13,50 x 10 4 , 15,43 x 10 4 , dan 17,36 x 10 4 . Bilangan Reynolds dihitung berdasarkan panjang karakteristik turbin (L) dan kecepatan angin yang keluar dari axial  fan (U),  sebagaimana  ditunjukkan  pada  persamaan berikut:
𝑅𝑒 𝐿 = 𝜌 𝑈 𝐿 𝜇 (1)
di  mana  ρ  adalah  massa  jenis  udara  sebesar  1,17  kg/m 3 ,  U adalah kecepatan angin yang keluar dari axial fan sebesar 4, 5,  6,  7,  8,  dan  9  m/s,  L  adalah  panjang  karakteristik  turbin (𝐿 = 2𝐷– 𝑏– 2𝑥) sebesar 0,3034 m, dan μ adalah viskositas udara sebesar 1,84 x 10 -5 N.s/m 2 .
Tip  Speed  Ratio (λ)  dapat  dihitung  menggunakan persamaan sebagai berikut:
λ = 𝜔 𝑅 𝑈 (2)
Di mana R adalah jari-jari turbin (𝑅 = 𝐿 2 ) sebesar 0,1517 m, U adalah kecepatan angin yang keluar dari axial fan sebesar 4–9  m/s,  dan  ω  adalah  kecepatan  sudut  turbin  (rad/s)  yang dihitung dengan persamaan sebagai berikut, di mana n adalah jumlah putaran poros (rpm) yang diukur dengan tachometer :
ω = 2 𝜋 𝑛 60 (3)
Coefficient  of  Power (CoP)  dapat  dihitung  menggunakan persamaan sebagai berikut:
𝐶𝑜𝑃 = 2|𝑚  −  𝑠|. 𝑔. 𝑟. 𝜔 𝜌 𝐴 𝑈 3 (4)
Di mana m adalah massa pemberat pada brake dynamometer, s  adalah  massa  yang  terbaca  pada  neraca  pegas  pada brake dynamometer, g  adalah  percepatan  gravitasi  sebesar  9,81 m/s 2 ,  r  adalah  jari-jari  poros  yang  menerima  beban brake dynamometer sebesar  0,0125  m,  ω  adalah  kecepatan  sudut turbin (rad/s), ρ adalah massa jenis udara sebesar 1,17 kg/m 3 , A adalah luas penampang turbin angin Savonius yang terkena angin (𝐴 = 𝐿. 𝐻) sebesar 0,0921 m 2 , dan U adalah kecepatan angin yang keluar dari axial fan sebesar 4–9 m/s.
Coefficient of Moment (C M ) dapat dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut:
𝐶 𝑀 = 𝐶𝑜𝑃 𝜆 (5)
Di mana CoP adalah nilai Coefficient of Power yang dihitung dengan persamaan 4, dan λ adalah nilai Tip Speed Ratio yang dihitung dengan persamaan 2.
Koefisien Torsi Statis (CTs) dapat dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut:
𝐶𝑇𝑠  = 𝑇𝑠 1 2 𝜌𝐴𝑅𝑈 2 (6)
Di  mana  Ts  adalah  torsi  statis  turbin,  ρ  adalah  massa  jenis udara  sebesar  1,17  kg/m 3 ,  A  adalah  luas  penampang  turbin angin  Savonius  yang  terkena  angin (𝐴 = 𝐿. 𝐻) sebesar 0,0921 m 2 , R adalah jari-jari turbin (𝑅 = 𝐿 2 ) sebesar 0,1517 m, dan U adalah kecepatan angin yang keluar dari axial fan sebesar 4–9 m/s.
Data  yang  didapatkan  dari  eksperimen  akan  diolah
untuk  mendapatkan  grafik Coefficient  of  Power (CoP) terhadap Tip  Speed  Ratio (λ), grafik Coefficient  of  Moment (C M ) terhadap Tip Speed Ratio (λ), dan grafik Koefisien Torsi Statis (CTs) terhadap sudut sudu turbin (θ).

## III. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
A. Analisis Coefficient of Power (CoP)
Nilai Coefficient  of  Power (CoP)  yang  didapatkan  dari eksperimen  dianalisis  dan  ditampilkan  dalam  bentuk  grafik sebagaimana  ditunjukkan  pada  Gambar  4  dan  Gambar  5. Gambar  4  merupakan  grafik Coefficient  of  Power (CoP 0 ) terhadap Tip  Speed  Ratio (λ)  turbin  angin  Savonius  tanpa dinding  untuk  kecepatan  angin  4,  5,  6,  7,  8,  dan  9  m/s. Sedangkan, Gambar 5 merupakan grafik Coefficient of Power (CoP)  terhadap Tip  Speed  Ratio (λ)  turbin  angin  Savonius dengan  penempatan  dinding  pada  jarak  G/D  =  1,82  untuk kecepatan angin 4, 5, 6, 7, 8, dan 9 m/s.
Nilai Coefficient  of  Power (CoP)  didapatkan  dari perbandingan  daya  yang  dihasilkan  turbin  dengan  daya teoritis  yang  diberikan  aliran  angin.  Besar  daya  yang dihasilkan  turbin  merupakan  hasil  perkalian  antara  torsi dinamis  dengan  kecepatan  sudut  turbin.  Nilai  torsi  dinamis didapatkan  melalui  pengukuran  menggunakan brake dynamometer, sedangkan  kecepatan  sudut  turbin  diketahui dengan  mengukur  kecepatan  putar  turbin  menggunakan tachometer.
Dari  grafik  pada  Gambar  4,  dapat  diamati  bahwa  nilai Coefficient  of  Power maksimum  turbin  tanpa  dinding (CoP 0max ) dicapai pada kecepatan angin 5 m/s, yaitu sebesar 0,0865 dengan λ = 0,717. Pada kecepatan angin 4 m/s, nilai CoP 0max meningkat  hingga  kecepatan  5  m/s,  kemudian menurun  hingga  kecepatan  9  m/s.  Hal  ini  menunjukkan bahwa  peningkatan  CoP  tidak  berbanding  lurus  dengan peningkatan  kecepatan  angin.  Apabila  kecepatan  angin terlalu  rendah, kecepatan  putar  turbin juga rendah  sehingga menghasilkan  nilai  CoP  yang  rendah.  Namun,  apabila kecepatan  angin  terlalu  tinggi,  akan  terjadi  fenomena solid wall di mana turbin berputar dengan cepat dan seakan-akan membentuk silinder pejal, sehingga aliran angin tidak dapat melewati  sudu  turbin  dengan  sempurna.  Selain  itu,  seiring dengan putaran turbin yang semakin tinggi, kerugian mekanis yang terjadi pada turbin juga semakin besar. Kedua fenomena ini menyebabkan daya teoritis atau input yang diberikan oleh aliran angin tidak dapat sepenuhnya dimanfaatkan oleh turbin (terjadi losses ), sehingga menyebabkan CoP bernilai rendah. Pada Gambar 5, dapat diamati bahwa nilai Coefficient  of Power maksimum  turbin  dengan  dinding  (CoP max )  dicapai pada kecepatan angin 5 m/s, yaitu sebesar 0,0743 dengan λ = 0,711. Namun nilai ini mengalami penurunan sebesar 16,4% dari  pada  nilai  CoP 0max turbin  tanpa  dinding.  Hal  ini disebabkan pada kecepatan angin 5 m/s, turbin sudah berada pada daerah low velocity sehingga angin cenderung mengenai sisi returning blade turbin, sehingga daya dan nilai CoP yang dihasilkan  turbin  juga  mengalami  penurunan . Nilai  CoP max terbaik terdapat pada kecepatan 8 m/s sebesar 0,0655 dengan rentang tip  speed  ratio terbaik  pada  0,6  –  0,8  dengan peningkatan sebesar 14,5%. Hal ini disebabkan karena turbin angin Savonius berada pada low velocity yang terkena aliran vortex yang  arahnya  searah  putaran  turbin  sehingga  angin menyebabkan gaya drag pada sudu advancing meningkat dan
menaikkan performa turbin angin Savonius.
Pada  Gambar  4  dan  Gambar  5,  kurva  untuk  setiap  nilai kecepatan angin memiliki trendline berbentuk parabolik. Hal ini  disebabkan  oleh  adanya  pengaruh  penambahan  beban pada brake  dynamometer. Pada  saat  kondisi  tanpa  beban, putaran turbin akan maksimum dan nilai Tip Speed Ratio juga maksimum.  Ketika  beban  ditambah,  putaran  turbin  akan berkurang dan nilai Tip Speed Ratio juga berkurang. Di sisi lain,  penambahan  beban  menyebabkan  peningkatan  pada torsi  dinamis  turbin,  sehingga  nilai  CoP  akan  meningkat hingga  mencapai  suatu  titik  optimum.  Pada  titik  optimum, daya yang dihasilkan turbin, yang merupakan hasil perkalian torsi dinamis dengan kecepatan sudut turbin, mencapai nilai maksimum. Selanjutnya, ketika beban kembali ditambahkan, torsi dinamis akan terus meningkat, namun kecepatan putar turbin  akan  menurun  sehingga  daya  yang  dihasilkan  turbin menurun dan nilai CoP juga akan menurun.
B. Analisis Coefficient of Moment (C M ) Nilai Coefficient  of  Moment (C M )  yang  didapatkan  dari eksperimen  dianalisis  dan  ditampilkan  dalam  bentuk  grafik sebagaimana  ditunjukkan  pada  Gambar  6  dan  Gambar  7. Gambar  6  merupakan  grafik Coefficient  of  Moment (CM 0 ) terhadap Tip  Speed  Ratio (λ)  turbin  angin  Savonius  tanpa dinding  untuk  kecepatan  angin  4,  5,  6,  7,  8,  dan  9  m/s. Sedangkan,  Gambar  7  merupakan  grafik Coefficient  of Moment (CM)  terhadap Tip  Speed  Ratio (λ)  turbin  angin Savonius dengan penempatan dinding pada jarak G/D = 1,82 untuk kecepatan angin 4, 5, 6, 7, 8, dan 9 m/s.
Nilai Coefficient  of  Moment (C M )  didapatkan  dari perbandingan torsi dinamis turbin dengan torsi teoritis yang dihasilkan  oleh  aliran  angin.  Nilai  torsi  dinamis  didapatkan melalui pengukuran menggunakan brake dynamometer.
Dari  grafik  pada  Gambar  6,  dapat  diamati  bahwa  nilai Coefficient  of  Moment maksimum  turbin  tanpa  dinding (C M0max )  dicapai  pada  kecepatan  angin  5  m/s,  yaitu  sebesar 0,2011. Pada kecepatan angin 4 m/s, nilai CM 0max meningkat hingga  kecepatan  5  m/s,  kemudian  menurun  hingga kecepatan  9  m/s.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  peningkatan CM  tidak  berbanding  lurus  dengan  peningkatan  kecepatan angin.  Apabila  kecepatan  angin  terlalu  rendah,  kecepatan putar  turbin  juga  rendah  sehingga  menghasilkan  nilai  torsi dinamis dan C M yang rendah pula. Namun, apabila kecepatan terlalu tinggi, akan timbul fenomena solid wall di mana turbin berputar dengan cepat dan seakan-akan membentuk silinder
pejal, sehingga aliran angin tidak dapat melewati sudu turbin dengan  sempurna.  Selain  itu,  seiring  dengan  putaran  turbin yang  semakin  tinggi,  kerugian  mekanis  yang  terjadi  pada turbin juga semakin besar. Kedua fenomena ini menyebabkan torsi teoritis atau input yang diberikan oleh aliran angin tidak dapat  sepenuhnya dimanfaatkan oleh  turbin  (terjadi losses ), sehingga rasio torsi dinamis terhadap torsi teoritis (CM) akan bernilai rendah.
Dari  grafik  pada  Gambar  7,  dapat  diamati  bahwa  nilai Coefficient  of  Moment maksimum  turbin  dengan  dinding (CM max )  dicapai  pada  kecepatan  angin  5  m/s,  yaitu  sebesar 0,1705. Namun nilai ini mengalami penurunan sebesar 15,2% dari  pada  nilai  CM 0max turbin  tanpa  dinding.  Hal  ini disebabkan pada kecepatan angin 5 m/s, turbin sudah berada pada daerah low velocity sehingga angin cenderung mengenai sisi returning  blade turbin,  sehingga  gaya  drag  pada  sisi returning  akan  meningkat  dan  pembebanan  yang  dilakukan semakin kecil dibandingkan tanpa dinding sehingga nilai CM yang  dihasilkan  mengalami  penurunan.  Nilai  CM  terbaik pada kecepatan 8 m/s, yaitu sebesar 0,1691. Nilai ini 15,9% lebih tinggi dari pada nilai CM 0max turbin tanpa dinding. Hal ini  disebabkan  pada  kecepatan  angin  8  m/s,  turbin  berada pada low  velocity yang  terkena  aliran vortex yang  arahnya searah putaran turbin. Akibatnya putaran turbin akan semakin besar dan membutuhkan pembebanan yang lebih besar untuk dapat mendiamkan turbin.

## C. Analisis Koefisien Torsi Statis (CT S )
Nilai  Koefisien  Torsi  Statis  (CTs)  didapatkan  dari perbandingan  torsi  statis  turbin  dengan  torsi  teoritis  yang dihasilkan  oleh  aliran  angin.  Nilai  torsi  statis  didapatkan melalui  pengukuran  menggunakan torque  meter .  Data  torsi statis  diambil  untuk  posisi  sudut  sudu  turbin  (θ)  0 o hingga 180 o dengan kenaikan setiap 10 o .
Dari grafik pada Gambar 8, dapat diamati bahwa nilai CTs 0 maksimum  (CTs 0max )  berada  pada  θ  =  30 o untuk  seluruh variasi  kecepatan  angin.  Sedangkan,  nilai  CTs 0 minimum (CTs 0min )  berada  pada  θ  =  140 o untuk  seluruh  variasi kecepatan angin. Nilai CTs 0max terbesar sebesar 1,65 dan nilai CTs 0min terkecil  sebesar  -1,38  pada  kecepatan  angin  4  m/s. Sedangkan, nilai Nilai CTs 0max terkecil sebesar 0,64 dan nilai CTs 0min terbesar sebesar -0,54 pada kecepatan angin 9 m/s. Kurva  untuk  setiap  nilai  kecepatan  angin  memiliki trendline berbentuk sinusoidal. Nilai CTs 0 meningkat seiring dengan  peningkatan  sudut  sudu  turbin  (θ),  pada  sudut  0 o
Gambar 6. Grafik CM 0 terhadap Tip Speed Ratio turbin angin Savonius tanpa dinding.
Gambar 7.  Grafik CM terhadap Tip Speed Ratio turbin angin Savonius dengan dinding pada G/D 1,82.
hingga  30 o serta  pada  sudut  140 o hingga  180 o .  Hal  ini menunjukkan  adanya  peningkatan  torsi  statis  pada  rentang sudut tersebut. Pada rentang sudut 0 o hingga 30 o , peningkatan torsi statis disebabkan oleh gaya drag pada advancing blade yang  meningkat  akibat  bertambahnya  luas  penampang advancing blade yang terkena angin. Sedangkan pada rentang sudu  140 o hingga  180 o ,  peningkatan  torsi  statis  disebabkan oleh  gaya drag pada returning  blade yang  menurun  akibat berkurangnya luas penampang returning blade yang terkena angin. Selain itu, dari grafik juga dapat diamati bahwa nilai CTs 0 menurun  pada  sudut  sudu  turbin  (θ)  30 o hingga  140 o . Penurunan nilai CTs 0 menunjukkan  adanya penurunan  torsi statis  pada  rentang  sudut  tersebut.  Penurunan  torsi  statis disebabkan oleh penurunan gaya drag pada advancing blade serta  peningkatan  gaya drag pada returning  blade. Hal  ini disebabkan  oleh advancing  blade yang menjauhi  arah datangnya  angin  dan returning  blade yang  mendekati  arah datangnya angin.
Grafik pada Gambar 8 juga menunjukkan adanya rentang sudut  sudu  turbin  (θ)  di  mana  CTs 0 bernilai  negatif,  yaitu pada sudut 100 o hingga 170 o untuk seluruh variasi kecepatan angin. CTs 0 bernilai negatif karena torsi statis yang bernilai negatif. Torsi statis yang bernilai negatif menunjukkan bahwa turbin angin Savonius tidak mampu melakukan self-starting pada rentang sudut tersebut dan membutuhkan gaya dari luar agar dapat berputar. Di sisi lain, CTs 0 positif mengindikasikan kemampuan self-starting turbin yang baik. Berdasarkan  grafik  pada  Gambar  8,  turbin  angin  Savonius memiliki kemampuan self-starting paling baik pada sudut 30 o untuk seluruh variasi kecepatan angin. Selain itu, juga dapat diamati  bahwa  terjadi  peningkatan  nilai  CTs 0min dari kecepatan  4  m/s  hingga  9  m/s,  yang  menunjukkan  bahwa kemampuan self-starting turbin  meningkat  seiring  dengan peningkatan  kecepatan  angin.  Peningkatan  nilai  CTs 0min dikarenakan  pada  kecepatan  angin  yang  semakin  tinggi, selisih  torsi  antara advancing  blade dan returning  blade turbin semakin meningkat.
Gambar 9 menunjukkan grafik Coefficient of Static Torque (CTs)  dengan fungsi sudut sudu turbin angin Savonius pada turbin dengan dinding  dengan  kecepatan  angin 4, 5, 6, 7, 8 dan  9  m/s.  Pada  kecepatan  4  m/s  memiliki  nilai  CTs maksimum  sebesar  1,65  pada  sudut  30°  dan  CTs  minimum sebesar -1,35 pada sudut 140°, pada kecepatan 5 m/s memiliki nilai CTs maksimum sebesar 1,209 pada sudut 30° dan CTs
minimum sebesar -1,009 pada sudut 140°, pada kecepatan 6 m/s memiliki nilai CTs maksimum sebesar 1,002 pada sudut 30°  dan  CTs minimum  sebesar  -0,75  pada  sudut  140°, kecepatan 7 m/s memiliki nilai CTs maksimum sebesar 0,84 pada sudut 30° dan CTs minimum sebesar -0,66 pada sudut 140°, kecepatan 8 m/s memiliki nilai CTs maksimum sebesar 0,71 pada  sudut  30° dan  CTs  minimum sebesar  –0,58 pada sudut  140°,  dan  pada  kecepatan  9  m/s  memiliki  nilai  CTs maksimum  sebesar  0,63  pada  sudut  30°  dan  CTs  minimum sebesar  -0,54  pada  sudut  140°.  Berdasarkan  grafik  pada Gambar  9  dapat  dilihat  bahwa  kecepatan  9  m/s  memiliki kemampuan self  starting yang  paling  baik  karena  memiliki nilai Coefficient of Static Torque negatif yang paling rendah. Grafik  pada  Gambar  8  dan  Gambar  9  memiliki  trendline dimana  nilai Coefficient  of  Static  Torque akan  meningkat seiring  bertambahnya  besar  sudut  sudu  turbin  hingga mencapai  sudut  sudu  turbin  tertentu  yang  kemudian  akan dilanjutkan  dengan  penurunan Coefficient  of  Static  Torque sampai  pada  sudut  tertentu  lalu  akan  dilanjutkan  dengan kenaikan Coefficient  of  Static  Torque lagi.  Besarnya  nilai Coefficient  of  Static  Torque yang  dihasilkan  berbanding dengan  kecepatan  angin  yang  digunakan  dimana  nilai Coefficient  of  Static  Torque negatif  akan  semakin  rendah seiring  dengan  peningkatan  kecepatan  angin  yang menyebabkan  semakin  besar  kecepatan  angin  akan menyebabkan  kemampuan self  starting akan  semakin  baik. Apabila  kecepatan  angin  yang  digunakan  semakin  rendah maka energy kinetik yang digunakan untuk memutar turbin angin Savonius akan semakin kecil sehingga semakin rendah kecepatan  angin  yang  digunakan  akan  menyebabkan  turbin memiliki kemampuan self starting yang semakin buruk.

## IV. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil eksperimen untuk mengetahui performa turbin  angin  Savonius  dengan  memasang  dinding  disebelah sudu advancing dengan G/D 1,82, S/D 4,91, T/D 1,16, K/D 1,31 serta aspect ratio sebesar 1 pada variasi kecepatan 4, 5, 6, 7, 8 dan 9 m/s. Didapatkan beberapa kesimpulan sebagai berikut:  (1)  Pemasangan  dinding  bangunan  disebelah  sudu advancing turbin  angin  Savonius  dengan  G/D  1,82  pada kecepatan  8  m/s  efektif  untuk  diterapkan.  Ditunjukan  oleh peningkatan nilai Coefficient of Power (CoP) sebesar 14,7% dari  turbin  angin  Savonius  tanpa  dinding.  (2)  Pemasangan
Gambar 8.  Grafik CTs 0 terhadap Tip Speed Ratio turbin angin Savonius tanpa dinding.
Gambar 9.  Grafik CTs terhadap Tip Speed Ratio turbin angin Savonius tanpa dinding.
dinding  bangunan  disebelah  sudu advancing turbin  angin Savonius  dengan  G/D  1,82  pada  kecepatan  8  m/s  efektif untuk  diterapkan.  Ditunjukan  oleh  peningkatan  nilai Coefficient of Moment (CM) sebesar 15,9% dari turbin angin Savonius  tanpa  dinding.  (3)  Pemasangan  dinding  bangunan disebelah sudu advancing turbin angin Savonius dengan G/D 1,82 efektif untuk meningkatkan self starting pada kecepatan 4, 5, 6, 7, 8, dan 9 m/s. Ditunjukan dengan peningkatan nilai CTs negatif.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  B. P. Statistik, “Berita Resmi Statistik: Hasil Sensus Penduduk 2020.”
Badan Pusat Statistik, Jakarta, 2021.
[2]  N. H. Mahmoud, A. A. El-Haroun, E. Wahba, and M. H. Nasef, “An experimental study on improvement of Savonius rotor performance,” Alexandria  Eng.  J. ,  vol.  51,  no.  1,  pp.  19–25,  2012,  doi: 10.1016/j.aej.2012.07.003.
[3]  M. Casini, “Small vertical axis wind turbines for energy efficiency of buildings,” J. Clean Energy Technol. , vol. 4, no. 1, pp. 56–65, 2016.
[4]  Z. Mao, G. Yang, T. Zhang, and W. Tian, “Aerodynamic performance analysis of a building-integrated savonius turbine,” J. Energies , vol. 13, no. 10, p. 2636, 2020.
[5]  J. Park, H.-J. Jung, S.-W. Lee, and J. Park, “A new building-integrated wind turbine system utilizing the building,” Energies ,  vol.  8,  no.  10, pp. 11846–11870, 2015.
[6]  J.-H.  Choi  and  S.-J.  Lee,  “Ground  effect  of  flow  around  an  elliptic cylinder in a turbulent boundary layer,” J. Fluids Struct. , vol. 14, no. 5, pp. 697–709, 2000.