## Rancang Bangun Blade Turbin Angin Jenis Taper Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Bayu Berskala Mikro
La Ode Andi Kusmayanto 1) , Ridway Balaka 2) , Al Ichlas Imran 3)
¹ ) Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Halu OLeo
2’3) Dosen Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo Jl. H.E.A. Makadompit, Kampus Hijau Bumi Tridarma Andounohu, Kendari 93232
Email: laodeandikusmayanto @gmail.com Article Info Abstrak Available online September 10, 2021 Pemanfaatan energi baru terbarukan di Indonesia terus dilakukan seiring dengan peningkatan  jumlah  permintaan  energi  listrik  serta  tuntutan  energi  yang  ramah lingkungan,  efisien  dan  juga  berkelanjutan.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk mengetahui  bentuk  geometri  bilah  yang  dirancang  dan  dibuat,  serta  performa blade.  Penelitian  ini  telah  berhasil  dirancang  dan  dibuat  serta  diuji  bilah  untuk Pembakit Listrik Tenaga Bayu Berskala Kecil. Bentuk geometri bilah yang dirancang adalah  jenis  taper,  tipe  Horizontal  Axiz  Wind  Turbin  dengan  airfoil  NACA  6412. Bilah  dirancang  dengan  software  Qblade  dan  dibuat  dengan  mesin  manual. Metode  pengambilan  data  bilah  yang  dibuat,  dipasang  pada  tower  dengan ketinggian 10 Meter selama tiga hari. Daya yang dihasilkan masing-masing, pada hari  pertama  rata-rata  45,80  Watt  dengan  kecepatan  angin  rata-rata  4,54  m/s, hari ke dua 55,11  Watt dengan kecepatan angin 5,23 m/s, dan hari ke tiga 72,27 Watt dengan kecepatan angin 5,14 m/s.
Kata kunci : Airfoil, bilah, daya, turbin angin

## Abstract
The ultization of renewable energy in Indonesian kept on doing as the increase of amount  in  energy  electricity  demand  as  well  as  environmentally  friendly  energy requerements, efficient and sustainable. This study aims to learn about the blade’s geometric  shapes  designed and  crafted,  as  well  as  the  blade’s  performance. The study has bee succesfully designed and crafted as soon as tested by the blade ’ s for a  low- scale  wind  turbine.  The  design  blade’s  geometry  is  a  type  of  taper,  is  the Horizontal of Axis Wind Turbine type with airfoil NACA 6412. The blade was design with  Qblade  software  and  built  with  a  manual  engine.  The  method  of  data collection  was  the  blade  installed  on  the  tower  at  30  meters  for  three  days.  The energy  generated  on  a  daily  basis  that  is  the  first  day,  the  energy  average production is 45,80 watts with an average wind speed of 4,54 m/s, the second day of  55,11  watts  with  and  average  wind  speed  of  5,23  m/s,  and  the  third  day  of 72,27 watts with an average wind speed 5,14 m/s.
Keywords :Airfoil, blade, energy, wind turbine

## 1. Pendahuluan
Pertumbuhan  penduduk  yang  sangat  pesat menyebabakan  permintaan  akan  energi  semakin bertambah.  Penggunaan  energi  sebagian  besar pada  sektor  industri  dan  rumah  tangga. Berdasarkan  data  kementrian  ESDM  2019 permintaan  energi  sebagian  besar  pada  sektor rumah  tangga  terutama  dipengaruhi  oleh
peningkatan jumlah rumah tangga yang mencapai 70,6  juta  pada  tahun  2025  dan  sekitar  80  juta pada  tahun  2050.  Selain  itu,  tingkat  urbanisasi juga  mendorong  naiknya  perningkatan  energi kedepannya.  Berdasarkan  proyeksi  BPS,  tingkat urbanisasi  pada  tahun  2035  akan  mencapai  67% naik  dari  tahun  2010  yang  hanya  49,8%. Permintaan  energi  disektor  rumah  tangga  pada tahun 2050  akan mencapai 120 MTOE (BaU), 109

## ENTHALPY: Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
Journal homepage: http://ojs.uho.ac.id/index.php/ENTHALPY
MTOE (PB) dan 94,7 MTOE (RK). Jenis energi yang digunakan  disektor  rumah  tangga  pada  tahun 2050 adalah listrik. Pangkas permintaan listrik naik darin  60%  pada  tahun  2018  menjadi  90%  pada tahun 2050 [1].
Kebutuhan energi listrik masyarakat indonesia  sangat  bergantung  pada  bahan  bakar fosil.  Sementara  bahan  bakar  fosil  semakin menipis  dan  akan  menyebabkan  kelangkaan dimasa  mendatang.  Selain  itu  energi  fosil  juga tidak  ramah  lingkungan.  Oleh  karena  itu dibutuhkan  solusi  untuk  menyelesaikan  masalah ini,  salah  satunya  adalah  untuk  menghasilkan energi  alternatif.  Salah  satunya  adalah  energi angin.  Untuk  memanfaatkan  sumber  daya  angin, dibutuhkan  alat  pengonversi  energi  angin sehingga  dapat  menghasilkan  listrik.  Media  yang dapat digunakan  untuk  konversi energi ini  adalah turbin angin.

## Prinsip Kerja Energi Angin
Angin  adalah  udara  yang  bergerak  dari daerah  yang  bertekanan  tinggi  kedaerah  yang bertekanan  rendah.  Penyebab  tekanan  angin dipengaruhi  beberapa  faktor  antara  lain  bentuk bangunan,  kelajuan  angin  dan  arah  serta  lokasi dan  lingkungan  [2].  Energi  mentah  dari  angin sangat bergantung pada massa jenis udara (sekitar 1,2  kg/m 3 ),  kecepatan  angin,  dan  ukuran  rotor. Angin  dengan  kecepatan  tinggi  akan  membawa massa  udara  yang  besar  pula,  dan  energi  kinetik tiap  kilogram  udara  yang  dihasilkan  tergantung pada  hasil  pangkat  tiga  dari  kecepatan  anginnya. Sehingga,  energi  angin  naik  secara  dramatis sejalan  dengan  meningkatnya  kecepatan  angin. Menurut  Willet,  yang  juga  dikutip  oleh  Putman, energi  angin  dapat  memberikan  daya  sebesar 2x10 13 watt. Bila 1% dari perkiraan daya menurut Willet  dimanfaatkan,  suatu  daya  sebesar  2x10 11 watt akan diperoleh. Angka ini merupakan 3% dari kebutuhan energi dunia tahun 1972.

## Turbin Angin
Turbin  angin  adalah  alat  konversi  energi mekanik menjadi energi  listrik.  Turbin  angin  yang paling  banyak  digunakan  saat  ini  adalah  turbin angin horizontal  axis (HAWT)  dengan  sudu sebanyak  2  atau  3  buah , sedangkan  turbin  angin vertical-axis (VAWT) memiliki 2 tipe yaitu Savonius dan Darrieus. Turbin angin horizontal axis memiliki Cp yang lebih baik dibandingkan vertical axis , yaitu sebesar  45%-50%,  sedangkan vertical  axis umumnya berada di bawah 40% [3].
Beberapa parameter dalam merancang bilah pada turbin angin adalah sebagai berikut
a. Panjang  bilah,  mempengaruhi  berapa  banyak energi angin yang dapat diperoleh berdasarkan luas area sapuan bilah b. Twist atau  sudut  puntir,  adalah  sudut  antara chord  line dengan  bidang  rotasi  rotor. Twist optimum bilah bergantung pada nilai tip speed ratio dan  nilai angle  of  attack airfoil  yang diinginkan.  Pemberian twist berguna  untuk meningkatkan  efisiensi  bilah  dan  linearisasi sudut twist umum dilakukan untuk memudahkan proses manufaktur.
c. Coefficient  performance, adalah  kemampuan bilah untuk menyerap energi angin yang diterimanya. Semakin besar nilai Cp maka semakin besar juga kemampuan suatu turbin untuk mengonversikan energi angin yang diperolehnya.  Berdasarkan  teori  Betz,  nilai maksimum coefficient performance adalah Cp= 16 27 atau sebesar 59,3% (Betz Limit). Daya angin yang  dapat  dihasilkan  oleh  turbin  angin diperoleh dengan persamaan
P = 1 2 . ρ. A. U 3 . CP                                            (1)
d. Torque coefficient, digunakan untuk menghitung besarnya torsi yang diproduksi  oleh  bilah.  Turbin  angin  yang  akan dioperasikan  pada  kondisi  rpm  rendah  seperti pada turbin pompa air, lebih baik mengoperasikan  bilah  dengan  nilai  koefisien torsi  yang  lebih  tinggi.  Turbin  pompa  air membutuhkan  torsi  tinggi  untuk  membantu berputar [4].
CM = Cp λ (2)
e. Rotor  solidity, didefinisikan  sebagai  total  area permukaan  bilah  dibagi  dengan  luas  sapuan bilah.
σ r Bc 2πr (3)
Peningkatan  jumlah  bilah  dan  nilai  soliditas akan  menyebabkan  kenaikan  nilai  Cp,  torsi shaft bilah  dan  daya  yang  dihasilkan  oleh turbin.  Namun,  kecepatan  putar  bilah  akan menurun  seiring  dengan  peningkatan  soliditas rotor.
f. Tip speed ratio, adalah perbandingan kecepatan  ujung  bilah  terhadap  angin  yang melewatinya.
λ = rω v (4)
Bilah  dengan  TSR  yang  lebih  besar  akan memiliki  kecepatan  putar  bilah  yang  lebih tinggi. Keunggulan bilah dengan nilai TSR yang lebih  tinggi  adalah  bilah  dapat  memutar generator  dengan  cepat  sehingga  diperlukan ukuran gearbox yang  lebih  kecil, thrust yang dihasilkan rendah, dan ukuran chord yang lebih kecil  sehingga  membutuhkan  material  yang lebih  sedikit.  Namun,  bilah  dengan  putaran yang cepat akan menghasilkan gangguan suara yang  lebih  kencang,  terjadi  pengikisan  pada leading  edge bilah  terjadi  vibrasi  atau ketidakstabilan  dan  terbentuk  angin  turbulen atau  dinding solid yang  akan  melawan  angin. Kekurangan kondisi kerja TSR tinggi menyebabkan  pengembangan  bilah  sekarang banyak diarahkan ke kondisi kerja TSR rendah. g. rated  speed ,  adalah  kecepatan  angin  yang diperlukan turbin untuk menghasilkan rated  power.  Cut-in  speed , adalah  kecepatan  angin  minimum  yang diperlukan  turbin  untuk  mulai  menghasilkan listrik,  sedangkan cut-out  speed, adalah kecepatan  angin  maksimum  operasi  turbin angin.

## Bilah Turbin Angin
Banyak  bilah  yang  perlu  digunakan  pada suatu turbin ditentukan oleh tujuan dirancangnya turbin  tersebut  dan  kecepatan  angin  yang diperlukannya  untuk  beroperasi.  Penelitian  ini menunjukkan bahwa kenaikan efisiensi dari desain 1  bilah  ke  2  bilah  adalah  sekitar  10%,  desain  2 bilah ke 3 bilah adalah sebesar 3-4%, dan desain 3 bilah  ke  4  bilah  adalah  sebesar  1-2%. Pertimbangan  biaya  produksi  yang  besar  untuk membuat  1  bilah  tambahan  untuk  efisiensi  yang hanya  sedikit  lebih  baik  menyebabkan  desain  3 bilah menjadi lebih banyak digunakan dibandingkan  desain  4  bilah  atau  desain  dengan bilah  yang lebih  banyak lainnya.  Desain  dengan  1 atau 2 bilah bekerja dengan kondisi TSR yang lebih tinggi  dibandingkan  desain  3  bilah,  dan menghasilkan  gangguan  suara  yang  lebih  besar. Desain  1  dan  2  bilah  juga  memiliki  kondisi  kerja aerodinamis yang  tidak asimetris sehingga  desain 3 bilah lebih banyak digunakan karena putarannya yang lebih stabil [5] .

## Airfoil
NACA  ( National  Advisory  Committee  of Aerounatics) merupakan  salah  satu  lembaga standar  dalam  perancangan  suatu  airfoil. Meskipun  dulunya  airfoil  NACA  dikembangkan untuk keperluan teknologi penerbangan, sekarang airfoil  NACA  juga  banyak  digunakan  untuk keperluan  turbin  angin.  Salah  satu  profil  airfoil yang banyak digunakan sebagai bentuk dasar bilah turbin angin adalah airfoil yang dikembangan oleh NACA dengan kode NACA 4 digit (seri NACA 44xx) dan  NACA  5  digit  (seri  NACA  63xxx).  NACA mengklasifikasikan bentuk airfoil dengan menggunakan  sistem  angka  digit  yang  memiliki artinya masing-masing, seperti halnya untuk kode 4 digit dan 5 digit [6].
Pada  airfoil  dengan  kode  4  digit,  angka pertama  menunjukkan  maksimum camber dalam seperseratus chord ,  angka  kedua  menunjukkan posisi  maksimum camber pada chord  line dalam sepersepuluh chord dari leading  edge, dan  dua angka  terakhir  menunjukkan  lebar  maksimum airfoil dalam seperseratus chord. Sedangkan pada airfoil  dengan  kode  5  digit,  angka  pertama menunjukkan  nilai  koefisien  gaya  angkat  ketika dikalikan dengan 0.15, angka kedua dan ketiga jika dibagi 2 menunjukkan letak maksimum camber di chord  line dalam  seperseratus chord diukur  dari leading edge, dan dua angka terakhir menunjukkan  lebar  maksimum  airfoil  dalam seperseratus chord [7].

## 2. Metode Penelitian
Penelitian  ini  dilakukan  di  PT.  Lentera  Bumi Nusantara, Ciheras, Tasik Malaya, Jawa Barat. Alat yang  digunakan  adalah  mesin  ketam,  mesin gerinda,  gergaji  ulir,  gergaji  potong,  mesin  bor, meteran, dan ampelas serta kayu mahoni sebagai bahan dasar pembuatan bilah.
Penelitian  dimulai  dengan  studi  literatur sesuai  dengan  topik  yang  diambil  dan  dilanjutkan dengan analisis kebutuhan, yaitu untuk pembangkit  listrik  tenaga  bayu    berskala  kecil sesuai  dengan  potensi  angin  di  Indonesia. Persyaratan desain diambil berdasarkan hasil studi awal  bentuk  geometri  bilah  yang  sesuai  dengan kebutuhan. Penelitian dilanjutkan dengan perancangan  bilah.  Jika  desain  memiliki  performa yang  baik  dan  memiliki  struktur  yang  baik,  maka bilah  akan  dilanjutkan  pembuatannya.  Bilah dibuat  secara  manual  dengan  bantuan  beberapa alat,  dan  melewati  uji  kesetimbangan  sebelum dipasang  ke tower .  Jika  alat  telah balance ,  maka
alat  sudah  bekerja  dengan  aman  dan  penelitian dilanjutkan  ke  pengambilan  data,  lalu  analisis data.  Penelitian  diakhiri  dengan  pengambilan kesimpulan dan data yang diperoleh.

## Perancangan Bilah
Untuk  menentukan  geometri  bilah  adalah mengetahui daya listrik yang dibutuhkan, efisiensi bilah,  efisiensi  transmisi,  generator  dan  kontrolel untuk  mendapatkan  efisiensi  sistem  dapat  dilihat dari persamaan berikut.
W = ηẆ tot ̇ = η 1 2g c ρAV i 3 (5)
Dimana  ƞ  bervariasi  30 -40%  untuk  turbin aktual.[8]
1. Efisiensi sistem
ditentukan dengan menyesuaikan keperluan sistem yang diinginkan. [4]
ƞ sistem =   ƞ bilah ×  X ƞ generator ×   ƞ controller (6) Berdasarkan  referensi  dari  Grant  Ingram  [9] diasusmsikan nilai efisiensi transmisi, generator dan controller sebesar 0,9.
2. Jari-jari  bilah  yang  diperlukan  ditentukan dengan  terlebih  dahulu  mencari  nilai  daya angin yang diperlukan untuk memenuhi sistem. Daya  angin  yang  diperlukan  dicari  dengan persamaan  (7),  bahwa  diperlukan  daya  angin yang lebih besar dibandingkan daya listrik yang akan  dihasilkan  dengan  memperhatikan loss pada  sistem  yang  telah  dihitung  sebelumnya, digunakan persamaan dasar energi angin.
W A = W e K (7) A  = W a × 2 ρ udara × V max 3 (8)
R =   √ A π (9)
Dimana :
Wa   = daya angin yang diperlukan (watt) We   = kapasitas daya listrik (watt)
K = efisiensi sistem (%)
A = luas sapuan bilah (m 2 ) Ρ = densitas udara (kg/m 3 ) Vmax  = kecepatan angin (m/s 2 ) maksimum R = jari-jari (m)
3. Jenis blade ditentukan  sesuai  keperluan perancangan, seperti lokasi dipasangnya turbin
angin,  potensi  kecepatan  angin  di  lokasi,  dan lainnya.
4. Airfoil ditentukan sesuai keperluan perancangan  serta  dengan  menganalisis  nilai cd/cd airfoil tersebut.
5. Blade  turbin  angin  dibagi  menjadi  beberapa elemen  untuk  memudahkan  perhitungan geometri  bilah.  Panjang  elemen  0  atau  bagian pangkal  bilah  disesuaikan  dengan  generator TSD-500, yaitu sebesar 0,17 meter. Sedangkan untuk  elemen-elemen  berikutnya  disesuaikan agar  memiliki  panjang  yang  sama  tiap elemennya  dan  total  panjang  bilah  sesuai dengan yang telah ditetapkan.
6. Tip  speed  ratio (TSR)  ditentukan dengan menyesuaikan  keperluan  perancangan  yaitu tipe  turbin  angin.  Blade  yang  akan  dirancang adalah  untuk  turbin  angin  tipe  sumbu horizontal (HAWT) dengan 3 bilah sehingga tip speed  ratio berkisar  diantara  nilai  7-9  [9] . Dalam    penelitian    ini    digunakan    nilai tip speed    ratio sebesar    7.  Berikutnya  dihitung TSR parsial bilah menggunakan persamaan 10.
λr = R r xλR                                                      (10)
7. Nilai coefficient  lift  (Cl) airfoil  optimum  dicari dengan menggunakan persamaan (11). Kemudian, melakukan simulasi terhadap airfoil yang  akan  digunakan  menggunakan software Qblade  agar  diperoleh  kurva coefficient  lift terhadap angle of attack.
Cl = 16xπx R2 r 9xλR 2 xBxCr (11)
8. Twist blade ditentukan dengan terlebih dahulu menghitung flow  angle dan angle  of  attack. Kemudian,  linearisasi twist dilakukan  untuk memudahkan proses manufaktur, dan dilakukan  pada  75%  panjang  bilah  atau  pada titik ke-7 dan ke-8. Metode linearisasi twist ini akan menghasilkan performa terbaik dibandingkan beberapa metode lainnya[10].
ϕ = 2 3 tan −1 1 λR (12)
β = ϕ − α                                                       (13)
9. Simulasi menggunakan software Qblade 10. Pembuatan  gambar  teknik  bilah  pada s oftware solidworks.

## Metode Pembuatan Bilah
1. Kayu  dipilih  dan  disiapkan.  Kayu  dikeringkan terlebih dahulu dengan cara dijemur di bawah
sinar matahari. Kemudian kayu dipotong  agar rata dan siku menjadi ukuran 120 cm x 15 cm x 3 cm.
2. Mal  dibuat  sesuai  dengan  airfoil  bilah.    Mal dibuat dengan menggunakan cetakan berskala 1:1  dari  airfoil  penampang  pada  gambar teknik bilah yang telah dirancang.
3. Posisi titik-titik ujung airfoil pada bagian ujung bilah diukur  dan  ditentukan.  Kemudian gambar  airfoil  bagian  ujung  bilah ditempel sesuai dengan posisi titik ujungnya menggunakan lem.
4. Posisi  titik-titik  ujung  airfoil  pada  bagian pangkal bilah diukur dan ditentukan. Kemudian,  menarik  garis  lurus  dari  bagian ujung  ke  pangkal  bilah  sebagai  garis  bantu pembuatan twist.
5. Garis  bantu  yang  dibuat  untuk  menandakan bagian kayu yang akan dibuang, memperpanjang  garis  tersebut  hingga  ke pangkal, kemudian dilakukan penyerutan kayu atau pemotongan kayu dengan menggunakan gergaji meja.
6. Dibuat garis-garis elemen pada kayu.
7. Bilah  dibentuk  dan  dihaluskan  menggunakan gerinda amplas sesuai dengan mal.
8. Permukaan  bilah  dihaluskan  kembali  dengan amplas
9. Dibentuk  pangkal  dan  dibuat  lubang  pada bilah  agar  dapat  dipasang  sesuai  dengan generator yang digunakan[11].

## Pengujian Balancing
Pada proses perakitan dan pemasangan bilah, bilah dipasang kegenerator untuk diuji kesetimbangan  atau balancing terlebih  dahulu. Jika blade telah balance ,  maka  dipasang  ke generator  untuk  diuji.  Langkah  perakitan  dan pengujian  kesetimbangan blade adalah  sebagai berikut.
1. Generator  dan  alat-alat  yang  digunakan disiapkan.  Pengujian  dilakukan  pada  kondisi sedikit  angin  karena  angin  yang  kencang menyulitkan proses balancing.
2. Bilah  dipasang  ke  generator  secara  satu  per satu.  Bilah  diapit  dengan  menggunakan  flang kemudian dikunci dengan baut. Baut dikencangkan  ketika  semua  bilah  sudah terpasang dengan baik.
3. Kesetimbangan  bilah  diuji  dengan  cara mengangkat bilah tegak lurus
terhadap  tiang  secara  satu  per  satu,  lalu dilepaskan  tanpa  diberikan  gaya.  Jika  bilah
tidak  bergerak  setelah  dilepaskan  maka  bilah tersebut  telah balance. Selain  itu,  jika  bilah diputar  dan  berhenti  dengan  sendirinya  atau tidak  bergerak  lagi  karena  berat  salah  satu bilah,  maka  bilah  tersebut  telah balance. Ketiga  bilah  harus balance terlebih  dahulu sebelum  bilah  dapat  dipasang  ke  generator dan  diuji  pada  kondisi  berangin.  Bilah  yang terlalu berat diamplas, sedangkan yang terlalu ringan didempul.

## Metode Pengolahan Data
Data  tegangan,  arus  dan  kecepatan  angin adalah  data  perdetik.  Efisiensi  sistem  ketika pengujian bilah dapat diketahui dengan menghitung  perbandingan  antara theoretical power atau Pangin dan daya yang dihasilkan atau P out .  Oleh  karena controller yang  digunakan memiliki  nilai cut-in  speed sebesar  3  m/s,  maka P angin hanya  akan  menjumlahkan  daya  dari  angin dengan  kecepatan  diatas  3  m/s,  sedangkan  P out menjumlahkan  semua  daya  yang  dihasilkan  oleh sistem.  Selain  itu,  data  juga  diolah  untuk mendapatkan  hubungan  antara  daya  yang dihasilkan  bilah  dengan  kecepatan  angin  yang melewatinya.  Data  dikelompokkan  berdasarkan data  kecepatan  angin  lalu  kumpulan  data  daya pada  kecepatan  angin  tersebut  akan  di  rata-rata untuk didapatkan grafik daya terhadap kecepatan angin atau grafik P-v.
3. Hasil dan Pembahasan Listrik Tenaga Bayu berskala Mi
Penentuan  Geometri  Bilah  Untuk  Pembangkit Listrik Tenaga Bayu Berskala Mikro
Dalam  penentuan  geometri  bilah  untuk pembangkit  listrik  berskala  kecil,  yaitu  PLTB berkapasitas  500  Watt  diperlukan  efisiensi sistem yang  dimana,  diasumsikan  sebesar  0.9  untuk masing-masing  efisiensi  generator,  transmisi  dan controller. Hal ini didasarkan pada sistem pasti ada loss dan tidak mungkin diperoleh efisiensi sebesar 1  [9].  Berdasarkan  (Teorema  Betz)  kemampuan bilah  untuk  menyerap  energi  angin  yang  diterima adalah  hanya  sebesar  50%  yang  dapat  diekstrak [4]. Namun  dalam  pada  penelitian  ini,  untuk  nilai efisiensi  sistem  bilah  diasumsikan  adalah  0.3 untuk  batas  bawah  dan  0.4  pada  batas  atas. Dimana  0,3  adalah  batas  terendah  energi  yang dapat  terekstrak  dan  0.4  adalah  batas  tertinggi energi  yang  dapat  terekstrak.  Sehingga  diperoleh nilai  efisiensi  sistem  untuk  batas  bawah  0.2187, dan  nilai  efisiensi  system  batas  atas  0.2916. Perhitungan  perancangan  bilah  dihitung  dengan
menggunakan 2 nilai efisiensi sistem yaitu dengan efisiensi  bilah  0,3  dan  0,4  agar  dapat  diperoleh data  jari-jari  bilah  yang  diperlukan.  Nilai  jari-jari bilah  yang  diperlukan  diperoleh  dengan  mencari nilai  luas  sapuan  terlebih  dahulu.  Sistem  PLTB dengan  kapasitas  500  Watt  yang  dirancang memerlukan  bilah  dengan  jari-jari  sebesar  0.83 meter  untuk  efisiensi  bilah  sebesar  0,3  dan  0,72 meter  untuk  efisiensi  bilah  sebesar  0,4.  Oleh karena  itu,  ditentukan  jari-jari  bilah  yang digunakan adalah sebesar 0,774 meter.

## Pengujian Balancing
Pengujian  kesetimbangan  dilakukan  dengan menyesuaikan kesetimbangan ketiga bilah dengan cara  pengikisan  menggunakan  amplas  atau dengan  pemberian  dempul  pada salah  satu  bilah. Pada  awal  tahap balancing ,  ketiga  bilah  memiliki massa  yang  tidak  jauh  beda.  Namun  pada prosesnya,  kesetimbangan  ketiga  bilah  yang dibuat  cukup  jauh,  sehingga  bilah  dikikis  agar balance. Akhirnya,  ketiga  bilah  yang  telah  dibuat berhasil balance setelah  salah  satu  bilah  diberi pemberat  berupa  dempul.  Pengujian balancing yang  telah  dilakukan  menunjukkan  bahwa  bilah dengan  massa  yang  sama  belum  tentu  memiliki kesetimbangan yang sama. Proses balancing bilah turbin angin dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 1 bilah turbin angin
Massa  jenis  kayu  masing-masing  bilah berbeda  tergantung  pada  posisi  kayu  yang digunakan  bilah  pada  batang  pohonnya.  Hal  ini sesuai  dengan  pemaparan  Piggott  bahwa  kayu dengan posisi mendekati luar pada batang pohon memiliki  kadar  air  dan  massa  jenis  yang  berbeda jika dibandingkan kayu pada bagian dalam batang pohon.  Selain  itu,  mata  kayu  juga  akan mempengaruhi  massa  dan  kesetimbangan  bilah. Sehingga  proses  pembuatan  bilah  menggunakan material dasar kayu umumnya sangat memperhatikan  segala  tahapan  dalam  proses
pembuatan,  bahkan  dari  proses  pemilihan  dan pemesanan kayu [4].

## Evaluasi Bilah Yang Telah Dibuat
Nilai daya dan kecepatan angin hari pertama dapat terlihat pada grafik berikut.
Gambar 2. Grafik kecepatan angin dan daya pada hari pertama
Daya  maksimal  yang  diperoleh  89,44  Watt, dengan rata-rata daya yaitu 45,80. Nilai kecepatan angin  maksimal  yang  diperoleh  yaitu  5,60  m/s sedangkan  nilai  kecepatan  minimum  yaitu  3,41 m/s dengan rata-rata kecepatan 4,54 m/s. Data ini menjukan  Kurva  daya  yang  diperoleh  tidak memiliki  bentuk  yang  sama  dengan  kurva kecepatan  angin  sehingga  daya  yang  diperoleh tidak  berbanding  lurus  dengan  kecepatan  angin yang  menerpanya.  Hal  ini  dikarenakan  daya  yang dihasilkan oleh generator diperoleh dari torsi pada shaft  yang  dikalikan  dengan  kecepatan  rotasinya. Nilai  daya  dan  kecepatan  angin  hari  kedua  dapat dilihat pada grafik berikut.
Gambar 3. Grafik kecepatan angin dan daya pada hari ke dua Daya maksimum yang diperoleh 129,40 Watt, dengan  rata-rata  daya  yaitu  55,11  Watt.  Nilai kecepatan  angin  maksimum  yang  diperoleh  yaitu 6,46  m/s  sedangkan  nilai  kecepatan  minimum yaitu  3,95  m/s  dengan  kecepatan  angin  rata-rata
0 1 2 3 4 5 6 0 20 40 60 80 100 1 2 :0 0 :0 1 1 5 :0 0 :0 1 1 8 :0 0 :0 1 2 1 :0 0 :0 1
0 :0 0 :0 1
3 :0 0 :0 1
6 :0 0 :0 1 9 :0 0 :0 1 Daya rata-rata V angin rata-rata Waktu (hh:mm:ss) D aya ( Wa tt ) K ec epa ta n An gi n (m/ s) 0 2 4 6 8 0 50 100 150 1 2 :0 0 :0 1
1 5 :0 0 :0 1
1 8 :0 0 :0 1
2 1 :0 0 :0 1
0 :0 0 :0 1
3: 00 :0 1 6 :0 0 :0 1 9 :0 0 :0 1 Daya rata-rata V angin rata-rata Waktu (hh:mm:ss) D aya (Wa tt ) K ec epa ta n ang in (m/ s)
5,23  m/s.  Data  ini  menjukan  Kurva  daya  yang diperoleh  tidak  memiliki  bentuk  yang  sama dengan kurva kecepatan angin sehingga daya yang diperoleh tidak berbanding lurus dengan kecepatan  angin  yang  menerpanya.  Hal  ini dikarenakan  daya  yang  dihasilkan  oleh  generator diperoleh  dari  torsi  pada  shaft  yang  dikalikan dengan  kecepatan  rotasinya.  Nilai  daya  dan kecepatan  angin  hari  ketiga  dapat  dilihat  pada grafik berikut.
Gambar 4. Grafik kecepatan angin dan daya pada hari ke tiga
Nilai  kecepatan  angin  maksimum  yang diperoleh  yaitu  6,58  m/s  sedangkan  nilai kecepatan  minimum  yaitu  3,88  m/s  dengan  rata- rata  kecepatan  5,14  m/s.  Daya  maksimal  yang diperoleh  178,48  Watt,  dengan  rata-rata  daya yaitu  72,27.  Data  ini  menjukan  Kurva  daya  yang diperoleh  tidak  memiliki  bentuk  yang  sama dengan kurva kecepatan angin sehingga daya yang diperoleh tidak berbanding lurus dengan kecepatan  angin  yang  menerpanya.  Hal  ini dikarenakan  daya  yang  dihasilkan  oleh  generator diperoleh  dari  torsi  pada  shaft  yang  dikalikan dengan kecepatan rotasinya.

## 4. Kesimpulan
Desain bentuk geometri bilah yang dirancang adalah  bilah  jenis  taper  dengan  tipe  Horizontal Axis  Wind  Turbin.  Airfoil  yang  digunakan  adalah airfoil  NACA  6412.  Bilah  dirancang  dengan menggunakan  software  Qblade. Bilah  yang dirancangan  telah  berhasil  dibuat  dari  material kayu mahoni. Metode pembuatan yang digunakan adalah  metode  manual  mesin,  dimana  bilah dibuat  secara  manual  dengan  bantuan  beberapa alat atau mesin. Bilah melewati uji kesetimbangan,  kemudian  dipasang  untuk  pada tower dengan  ketinggian  10  Meter  untuk pengambilan  data.  Hasil  pengujian  menunjukkan bahwa  bilah  yang  dibuat  dapat  bekerja  dengan
baik, dan secara berurut selama 3 hari pengujian, bilah  menghasilkan  daya  rata-rata  per  detiknya sebesar  45,80  Watt  pada  hari  ke  1,  55,11  Watt pada hari ke 2, dan 72,27 Watt pada hari ke 3.

## Daftar Pustaka
[1] Siswanto,  Indonesia  Energy  Outlook  2019, Jakarta:  Den  Secretariat  General  National Energy Council, 2019.
[2]   Daryanto,  Teknik  Konversi  Energi,  Bandung: Satu Nusa, 2010.
[3]   S.  Eriksson,  H.  Bernhoff  and  M.  Leijon, "Evaluation Of Different Turbine Concepts For Wind  Turbine," Rewenwble  and  Sustainable Energy Review, vol. 12, no. 5, pp. 1419-1434, 2008.
[4]   H.  Piggott,  Windpower  Workshop,  Powys: Centre for Alternative Technology, 1977.
[5]   E.  Hau,  Wind  Turbines  Fundamentals, Technologies, Application, Economics, Munich: Springer, 2013.
[6]   W.  A.  Timmer  and  R.  V.  Rooij,  "Summary  of the  Delft  University  Wind  Turbine  Dedicated Airfoils," Journal of Solar Energy Engineering, vol. 125, pp. 488-496, 2003.
[7]   I.  H.  Abbott,  A.  E.  V.  Doenhoff  and  L.  S. Stivers, "Report No. 824 : Summary Of Airfoil Data,"  National  Advisory  Commite  For Aeronautics, Washington, 1945.
[8]   A.  Pudjanarsa  and  D.  Nursuhud,  Mesin Konversi  Energi  Edisi  3,  Yogyakarta:  Andi, 2013.
[9]   G. Ingram, Wind Turbine Blade Analysis Using Blade  Element  Method,  Durham:  Durham University, 2011.
[10]  F.  R.  Gibran  and  M.  Safhire,  Wind  Turbine Blade And Transmission System For Indonesia Wind  Condition,  London:  15th  Indonesian Scholars International Conventional, 2015.
[11]  I.  N.  Zahra,  Dasara-Dasar  Pembuatan  Bilah, Ciheras: Lentera Bumi Nusantara, 2016.
0 1 2 3 4 5 6 7 0 50 100 150 200 1 2 :0 0 :0 1 1 5 :0 0 :0 1 1 8 :0 0 :0 1 2 1 :0 0 :0 1 0 :0 0 :0 1 3 :0 0 :0 1 6 :0 0 :0 1 9: 00 :0 1 Daya rata-rata V angin rata-rata Waktu (hh:mm:ss) Da ya (Wa tt ) K ec epa ta n An gi n (m/ s)