Pengaruh beban lampu terhadap tegangan, arus, dan rpm pada turbin angin savonius 2 sudu
Ahmadi 1* , Mochamad Arif Irfa`i², Basuki ³
Prodi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Hasyim Asy’ari 1,2,3
Jl. Irian Jaya 55 Tebuireng Tromol Pos IX Jombang Jatim Telp. (0321) 861719 (Hunting), 864206, 851396, 874685 Fax. 874684
Corresponding author : Ahmadi.kepung1996@gmail.com

## Abstract
Nowadays using electrical energy in society is increasing. This is the cause for doing the  work,  people  using  tools  machine  that  required  a  voltage  source  as  a  driver.  The explanation  to  be  basic  for  research  about  the conversion of wind energy to electrical with  making  vertical axis  wind  turbines. This research aims to figure out the effect of lamp load to voltage, current, and RPM on the 2 blades savonius wind turbine. This is experiment research. This research  using  quantitative descriptive analysis, with independent variables, are lamp loads 0, 3, 6, 9 Watts and the dependent variables are voltage, current, and RPM. Results obtained from testing then analysis and conclusion attract. Results research indicates the highest performance of savonius 2 blades wind turbine on 0 Watt lamp load it producing, 11.68  Volts,  0  Amperes,  and  334.2  RPM.  Lowest  performance  of  2  blades  savonius  wind turbine on 9 Watt lamp load producing, 7.68 Volts, 0.13 Amperes, and 272.9 RPM. Based on results on the test can conclude that the more lamp loads activated, voltage and RPM values decrease while, current value increases. This is because the number of lamp loads increases then, the amount of electric charge moving per unit of time also increases.
Keywords : wind turbine, voltage, current, and RPM.

## Abstrak
Penggunaan  energi  listrik  di  masyarakat  sekarang  semakin  meningkat.  Hal  ini dikarenakan  dalam  menjalankan  pekerjaan,  manusia  menggunakan  alat  bantu  mesin  yang memerlukan  tegangan  listrik  sebagai  penggeraknya.  Penjelasan  tersebut  menjadi  dasar melakukan  penelitian  tentang  konversi  energi  angin  menjadi  listrik  dengan  membuat  turbin angin vertical  axis  savonius .  Tujuannya  untuk  mengetahui  pengaruh  beban  lampu  terhadap tegangan, arus, dan RPM poros pada turbin angin savonius 2 sudu. Jenis penelitian ini adalah experiment .  Penelitian  ini  menggunakan  analisis  deskriptif  kuantitatif  dengan  variabel bebasnya  adalah  beban  lampu  0,  3,  6,  dan  9  Watt  dan  variabel  terikatnya  adalah  tegangan, arus,  dan  RPM.  Hasil  yang  diperoleh  dari  pengujian  kemudian  dianalisis  dan  ditarik kesimpulan. Hasil penelitian menunjukkan unjuk kerja tertinggi turbin angin savonius 2 sudu pada  beban  lampu  0  Watt  menghasilkan  tegangan  11,68  Volt,  arus  0  Ampere,  dan  334,2 RPM.  Unjuk  kerja  terendah  turbin  angin savonius 2  sudu  pada  beban  lampu  9  Watt menghasilkan  tegangan  7,68  Volt,  arus  0,13  Ampere,  dan  272,9  RPM.  Berdasarkan  hasil pengujian  dapat  disimpulkan  bahwa,  semakin  banyak  beban  lampu  yang  diaktifkan  maka nilai tegangan dan RPM mengalami penurunan sedangkan, arus mengalami peningkatan. Hal ini disebabkan karena jumlah beban lampu yang meningkat maka, jumlah muatan listrik yang bergerak per satuan waktu juga meningkat.
Kata kunci: turbin angin, tegangan, arus, dan RPM.

## Pendahuluan
Bertambahnya  jumlah  penduduk  di desa maupun kota mengakibatkan penggunaan energi listrik semakin meningkat. Meningkatnya penggunaan energi  listrik  tersebut  disebabkan  karena manusia  menggunakan  alat  bantu  mesin dalam  melakukan  aktifitas  bekerja.  Alat bantu  mesin  memerlukan  sumber  tegangan listrik  sebagai  penggeraknnya.  Sumber tegangan  listrik  yang  digunakan  oleh manusia  masih  berasal  dari  energi  yang tidak  terbarukan  seperti  minyak  bumi  dan batubara.  Hal  tersebut  yang  menjadi  dasar untuk  melakukan  pengembangan  energi yang  tersedia  di  alam  sebagai  energi alternatif  terbarukan  sehingga,  menekan jumlah  pemakaian  sumber  daya  alam  yang berasal dari bahan fosil yang sifatnya tidak terbarukan.  Angin  menjadi  salah  satu pilihan energi yang tepat untuk dikembangkan,  diantara  berbagai  jenis sumber  energi  terbarukan  lainnya  karena sifat  angin  yang  terbarukan  dan  ramah lingkungan [1,2].
Indonesia  sangat  kaya  dengan  energi alternatif  terbarukan  dan  dapat  digunakan untuk  menghasilkan  energi  listrik  contoh salah  satu  energi  tersebut  adalah  energi angin.  Angin  di  Indonesia  masuk  kategori kecepatan  angin  rendah,  yaitu  bernilai antara  2  m/detik  sampai  6  m/detik. Kecepatan angin yang rendah sulit dikonversi  menjadi  energi  listrik  dalam jumlah yang besar. Meski seperti itu, energi angin  di  Indonesia  hampir  ada  sepanjang tahunnya  maka,  memungkinkan  dibangun pembangkit  listrik  tenaga  angin  skala  kecil sampai dengan menengah [3,4].
Alat  yang  dirancang  dan  digunakan untuk mengubah bentuk dari energi kinetik angin  menjadi  energi  mekanik  pada  poros, dan  diubah  menjadi  energi  listrik  tersebut adalah  turbin  angin.  Turbin  angin  terdapat beberapa  macam  model.  Berdasarkan model  poros,  turbin  angin  terbagi  atas  dua model  yaitu horizontal  axis  wind  turbine dan vertical  axis  wind  turbine .  Turbin Angin vertical axis dibagi menjadi tiga tipe yaitu  turbin  angin darrieus ,  turbin  H,  dan
turbin  angin savonius .  Turbin  angin savonius memiliki  keunggulan  yaitu cut  in speed yang  rendah,  bentuk  desain  yang lebih  sederhana,  dapat  berputar  dengan menerima  angin  dari  segala  arah  mata angin,  dan generator terletak  di  bawah sehingga, mempermudah perawatan [5,6].
Maka  penulis  tertarik  mengerjakan penelitian  mengenai  turbin  angin vertical axis  savonius ,  dengan  demikian  penulis mengambil  judul  “Pengaruh  beban  lampu terhadap  tegangan,  arus,  dan  rpm  pada turbin  angin Vertical  Axis  Savonius 2 sudu”. Diharapkan  ke  depanya  ada penelitian  untuk  skala  menengah  sehingga, mampu  membantu  menutupi  kebutuhan listrik  masyarakat  yang  terus  mengalami peningkatan.

## Tinjauan Pustaka
Angin  adalah  udara  yang  bergerak dari  udara  bertekanan  tinggi  ke  udara bertekanan rendah atau dari suhu rendah ke wilayah  bersuhu  tinggi  karena  pengaruh panas  matahari  yang  tidak  merata  angin mengandung  energi  kinetik  sebab  udara mempunyai massa dan berkecepatan [7].
Turbin  angin  adalah  serangkaian perangkat yang di fungsikan untuk merubah  bentuk  energi  kinetik  angin menjadi  energi  mekanik  pada  poros,  poros tersebut  dirangkai  dengan gear  box untuk memutar generator sehingga generator dapat menghasilkan tegangan listrik [2].
Gambar  1  menunjukkan  sistem konversi energi angin.
S u d u 1 S u d u 2
Roda Gigi Generator Konverter Daya Baterai 12 Volt Kabel + Kabel - Poros Utama
Gambar 1. Sistem Konversi Energi Angin
Turbin  angin  adalah  serangkaian alat  yang  dapat  mengubah  energi  kinetik angin  menjadi  energi  mekanik  pada  poros sudu  kemudian  disambungkan  dengan poros generator yang  dihubungkan  sebuah gear  box ,  putarannya gear  box diteruskan untuk memutar generator sehingga generator menghasilkan energi listrik. Jenis model  poros  turbin  angin  terbagi  menjadi dua  yaitu horizontal  axis  wind  turbine dan vertical axis wind turbine [6].
Turbin  angin vertical  axis adalah turbin  angin  dengan  poros  utama  berdiri tegak  terhadap  permukaan  tanah  dan memiliki  struktur  yang  lebih  sederhana, dapat  berputar  dari  segala  arah  angin  serta memiliki self  starting yang  bagus.  Turbin angin vertical axis memiliki beberapa jenis variasi  yaitu savonius,  darrieus dan  turbin H,  turbin  angin savonius memanfaatkan gaya  hambat  sedangkan, darrieus dan  H memanfaatkan gaya angkat [5].
Turbin angin horizontal axis merupakan  turbin  yang  posisi  poros utamanya  sejajar  dengan  tanah  dan  posisi generator diatas tower .  Turbin  tipe  ini mempunyai sudu berbentuk airfoil sebagaimana model sayap pesawat terbang. Secara  universal  makin  banyak  jumlah sudu, makin tinggi juga RPM turbin.
Untuk mendapatkan hembusan angin  yang  maksimal  pada  turbin  angin ukuran kecil cukup ditambahkan ekor yang menghadap searah dengan datangnya angin,  sedangkan  untuk  turbin  skala  besar diperlukan sebuah sistem sensor angin yang digerakkan motor. Gaya yang bekerja pada unjuk  kerja  turbin  ini  adalah  gaya  angkat untuk pengelompokan turbin angin horizontal  axis terbagi  menjadi  dua  yaitu berdasarkan  letak  poros  dan  berdasarkan jumlah sudu [8].
Prinsip  kerja  turbin  angin  adalah mengkonversi energi kinetik angin menjadi energi  mekanik  poros  kemudian  dirubah menjadi  energi  listrik  oleh generator . Turbin  angin savonius ini  tipe  turbin  yang memanfaatkan  gaya  hambat  angin  yang terdapat  disudu-sudunya  untuk  memutar poros,  sedangkan  penjelasan  dari  gaya
hambat adalah gaya  yang bekerja berlawan arah dengan datangnya angin [2].

## Metode Penelitian
Jenis penelitian ini adalah exsperimen.  Penelitian  ini  menggunakan analisis deskriptif kuantitatif dengan variabel  bebasnya  adalah  beban  lampu  dan variabel  terikatnya  tegangan,  arus,  dan RPM  yang  dihasilkan  turbin  angin vertical axis  savonius 2 sudu. Hasil  yang diperoleh dari  pengujian  kemudian  dianalisis  dan ditarik kesimpulan.
Mulai Menentukan Desain Persiapan Alat dan Bahan Pembuatan Kerangka Mesin: 1. Pembuatan Kerangka Wind Tunnel 2. Pembuatan Dudukan Kipas Penggerak 3. Pembuatan Ducting 4. Pembuatan Dudukan Poros Sudu 5. Pembuatan Poros Sudu 6. Pembuatan Variasi 2 Sudu 7. Pembuatan Variasi 3 Sudu 8. Pembuatan Variasi 4 Sudu Perakitan Turbin Dengan Rangkaian Pendukung Pengujian: 1. Rpm 2. Kecepatan Angin 3. Pengaruh Kinerja Generator Terhadap Tegangan,  Arus dan Daya Listrik Variasi Jumlah SuduTurbin Angin Savonius :
Turbin Angin Savonius 2 Sudu Variasi Beban Lampu: 1 Beban Lampu 0 Watt 2 Beban Lampu 3 Watt 3 Beban Lampu 6 Watt 4 Beban Lampu 9 Watt Hasil Analisis Data Kesimpulan Selesai Tidak Iya Studi Literatur Keterangan Diterima Ditolak Gambar 2. Flow Chart Penelitian.
Variabel  yang  digunakan  dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Variabel  bebas  adalah  variabel  yang mempengaruhi  perubahanya  variabel terikat  atau independent  variable .  Pada penelitian  ini  varibel  bebasnya  adalah beban  lampu  0  Watt,  3  Watt,  6  Watt, dan 9 Watt.
2. Variabel  terikat  adalah  variabel  hasil variabel bebas atau dependent variable .
Pada  penelitian  ini  variabel  terikatnya adalah  tegangan,  arus,  dan  RPM  yang
dihasilkan  turbin  angin vertical  axis savonius 2 sudu.
3. Variabel  kontrol  adalah  variabel  yang di  atur  dan  dikendalikan  sehingga, pengambilan datanya dapat valid hasilnya sesuai rencana penelitian. Pada penelitian ini variabel kontrolnya adalah  turbin  angin  jenis vertical  axis savonius 2  sudu  dengan  panjang  sudu 40  cm,  diameter  sudu  18  cm,  alat  ukur yang  digunakan  dalam  pengambilan data  tidak  diganti,  dan  sudah  di set  up sebelumnya.
Gambar  3  menunjukkan  desain turbin angin vertical axis savonius 2 sudu.
Gambar 3. Turbin Angin Vertical Axis Savonius 2 Sudu.
Penulis  mengumpulkan  data  secara langsung  dari  referensi  buku,  jurnal  dan lain  sebagainya  yang  berkaitan  dengan pengaruh  beban  lampu  terhadap  tegangan, arus,  dan  RPM  yang  dihasilkan  turbin angin vertical  axis  savonius 2  sudu, dilanjutkan  menetukan  desain  alat  penulis meminta  saran  dan  masukan  kepada Bapak/Ibu dosen tentang gambar desainnya sehingga,  hasil  akhir  perakitan  dapat diperkirakan, dilanjutkan persiapan perkakas  dan  bahan  yang  akan  dipakai dalam  penelitian,  dilanjutkan  membuat kerangka mesin  yang meliputi: (pembuatan kerangka wind  tunnel ,  pembuatan  dudukan kipas  penggerak  atau blower  ventilator , pembuatan ducting ,  pembuatan  dudukan poros  sudu,  penyenaian  poros  sudu,
pembuatan  2  sudu,  dilanjutkan  perakitan keseluruhan part ),  dilanjutkan  pengujian turbin  angin savonius yang  telah  dibuat diantaranya  meliputi  pengujian  kecepatan angin  dengan  menggunakan anemometer , setelah  itu  kecepatan  putar  turbin  diukur dengan  menggunakan tachometer ,  serta pengukuran  tegangan  dan  arus  listrik generator dengan AVOmeter ,  dengan pengujian  beban  lampu  0,  3,  6,  9  Watt, pencatatan  hasil  yang  didapat  dalam penelitian, kemudian data yang didapat dari penelitian dianalisa dan disebutkan kesimpulannya sesuai dengan hasil yang di dapat saat penelitan.
Pada  penelitian  ini  pengumpulan
data  dikerjakan  dengan  pengujian  turbin angin vertical  axis  savonius 2  sudu  dan empat  variasi  beban  lampu  yaitu  0,  3,  6,  9
Watt .
Dalam  penelitian  ini  analisis  data yang  digunakan  adalah  analisis  deskriptif kuantitatif.  Data  tersebut  didapatkan  dari nilai kecepatan angin, tegangan, arus listrik, dan RPM.

## Hasil dan Pembahasan
Hasil nilai kesemuanya dari
pengujian  turbin  angin vertical  axis savonius 2 sudu tertulis di Tabel 1.
Tabel 1. Nilai Tegangan, Arus, dan Putaran
Poros Pada Turbin Angin Savonius 2 Sudu. No. Beban Lampu (Watt ) Tegangan (Volt) Arus (Ampere) Putaran Poros (RPM) 1 0 11,68 0 334,2 2 3 9,24 0,07 303,3 3 6 8,20 0,12 278,6 4 9 7,68 0,13 272,9 Berdasarkan Tabel 1, hasil
pengujian  turbin  angin savonius 2  sudu pada beban lampu 0 Watt atau  tanpa beban lampu  menghasilkan  nilai  tegangan  11,68 Volt , arus yang dihasilkan adalah 0 Ampere karena tanpa ada beban lampu, dan putaran poros  yang  dihasilkan  adalah  334,2  RPM. Pada saat pengujian dengan beban lampu 3
Watt  turbin  angin savonius 2  sudu menghasilkan  nilai  tegangan  9,24  Volt, arus  yang  dihasilkan  adalah  0,07  Ampere, dan  putaran  poros  yang  dihasilkan  adalah 303,3  RPM.  Pada  saat  pengujian  dengan beban  lampu  6  Watt  turbin  angin savonius 2  sudu  menghasilkan  nilai  tegangan  8,20 Volt,  arus  yang  dihasilkan  adalah  0,12 Ampere,  putaran  poros  yang  dihasilkan adalah  278,6  RPM.  Pada  saat  pengujian dengan  beban  lampu  9  Watt  turbin  angin savonius 2  sudu  menghasilkan  nilai tegangan  7,68  Volt,  arus  yang  dihasilkan adalah  0,13  Ampere,  putaran  poros  yang dihasilkan adalah 272,9 RPM. Berdasarkan keterangan di atas yang menunjukkan hasil pengujian  turbin  angin vertical  axis savonius 2  sudu  dengan  beban  lampu  0,  3, 6,  dan  9  Watt  dapat  disimpulkan  bahwa, semakin  banyak  beban  lampu yang diaktifkan  maka,  nilai  tegangan  dan  RPM mengalami penurunan sedangkan, nilai arus mengalami peningkatan. Hal ini disebabkan karena jumlah beban lampu yang meningkat  maka,  jumlah  muatan  listrik yang  bergerak  per  satuan  waktu  juga menaik.
Hubungan beban lampu 0, 3, 6, dan 9  Watt  terhadap  tegangan  listrik  yang dihasilkan generator.
Gambar 4. Hubungan Beban Lampu
Terhadap Tegangan Listrik Berdasarkan Gambar 4
menunjukkan  bahwa  turbin  angin savonius 2 sudu saat pengujian dengan beban 0 Watt
atau  tanpa  beban  menghasilkan  tegangan yang paling tinggi dengan nilai 11,68 Volt, pada  saat  pengujian  beban  lampu  3  Watt menghasilkan  tegangan  9,24  Volt,  pada saat  pengujian  beban  lampu  6  Watt menghasilkan  tegangan  8,20  Volt,  dan tegangan  terendah  dihasilkan  pada  beban lampu  9  Watt  sebesar    7,68  Volt.  Semakin banyak beban lampu  yang diaktifkan maka nilai tegangan mengalami penurunan.
Hubungan beban lampu 0, 3, 6, dan 9 Watt terhadap arus listrik.
Gambar 5. Hubungan Beban Terhadap Arus Listrik. Berdasarkan Gambar 5 menunjukkan bahwa, turbin angin savonius
2 sudu pada pengujian beban lampu 0 Watt atau  tanpa  beban  lampu  nilai  arusnya adalah  0  Ampere,  pada  pengujian  beban lampu  3  Watt  nilai  arusnya  adalah  0,07 Ampere,  pada  pengujian  beban  lampu  6 Watt nilai arusnya adalah 0,12 Ampere, dan pada  beban  lampu  9  Watt  nilai  arusnya adalah  0,13  Ampere . Semakin  banyak beban lampu yang diaktifkan maka arusnya mengalami peningkatan.
Hubungan  Beban  Lampu  0,  3,  6, dan  9  Watt  terhadap  RPM  yang  dihasilkan poros dapat dilihat pada Gambar 6.
7 8 9 10 11 12 0 3 6 9 T egan gan L istr ik ( V olt ) Beban Lampu ( Watt ) 0 0,04 0,08 0,12 0,16 0 3 6 9 Ar u s L istr ik ( A m pe re ) Beban Lampu ( Watt )

## Gambar 6. Hubungan Beban Lampu
Terhadap RPM Berdasarkan Gambar 6 menunjukkan bahwa, turbin angin savonius 2 sudu pada pengujian beban lampu 0 Watt atau  tanpa  beban  lampu  nilai  tertinggi putaran  porosnya  adalah  334,2  RPM,  pada pengujian  beban  lampu  3  Watt  putaran porosnya adalah 303,3 RPM. pada pengujian  beban  lampu  6  Watt  putaran porosnya  adalah  278,6  RPM,  dan  nilai terendah putaran porosnya 272,9 RPM pada beban  lampu  9  Watt . Semakin  banyak beban  lampu  yang  diaktifkan  maka  RPM mengalami penurunan.

## Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  pengujian  dapat disimpulkan bahwa:
1. Unjuk  kerja  tertinggi  turbin  angin savonius 2  sudu  pada  beban  lampu  0 Watt  menghasilkan  tegangan  11,68 Volt , arus 0 Ampere, dan 334,2 RPM.
2. Unjuk  kerja  terendah  turbin  angin savonius 2  sudu  pada  beban  lampu  9
Watt menghasilkan tegangan 7,68 Volt, arus 0,13 Ampere, dan 272,9 RPM.

## Referensi
[1].  Napitupulu,  Farel  H  dan  Siregar, Surya.  2013.  “Perancangan  Turbin Vertikal Axis Savonius Dengan
Menggunakan 8 Buah Sudu
Lengkung”.  Jurnal  Dinamis.  Vol.  1 (13): hal. 24-36.
[2].  Ruzita Sumiati, Khairul Amri, Hanif. 2014.  “Rancang  Bangun  Micro Turbin  Angin  Pembangkit  Listrik
Untuk  Rumah  Tinggal  di  Daerah
Kecepatan Angin Rendah”. Prosiding
Seminar Nasional Sains dan Teknologi. Vol. 1 (1): hal. 1-5.
[3].  Sumiati,  Ruzita  dan  Zamri,  Aidil. 2013.  “Rancang  Bangun  Miniatur Turbin  Angin  Pembangkit  Listrik Untuk  Media  Pembelajaran”.  Jurnal Teknik Mesin. Vol. 3 (2): hal. 1-8.
[4].  Rachman,  Akbar.  2012.  Analisis  dan Pemetaan  Potensi  Energi  Angin  di Indonesia.  Skripsi  tidak  diterbitkan. Depok:  Program  Sarjana  Universitas Indonesia.
[5].   Nakhoda,Yusuf  Ismail  dan  Saleh, Chorul.  2015.  “Rancang  Bangun Kincir Angin Sumbu Vertikal Pembangkit Tenaga Listrik Portabel”. Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan III. hal 59-68.
[6].  Wachid,  Abdurrohman  dan  Siregar, Indra  Herlamba.  2018.  “ Study Experimental Turbin  Angin Savonius 2  tingkat  Dengan  Penambahan Drag Reducing Pada Returning  Blade
(Studi Kasus Pada 2 Blade Pertingkat)”. Jurnal Pendidikan
Teknik Mesin. Vol. 7 (1): hal. 78-82. [7].  Pangestu,  Rangga.  dan  Andriani, Sandri Ayu. 2017 https://www.researchgate.net/publicat ion/317529723_Turbin_Angin_Verti kal_Savonius_Bertingkat_Membentu k_Helix, Online , diakses 25 Desember 2019.
[8].  Sahid dan Priyoatmojo, Slamet. 2019. “Rancang  Bangun  Turbin  Angin Poros  Horizontal  Tiga  Sudu  Flat
270 280 290 300 310 320 330 340 0 3 6 9 P u tar an P or os (R P M ) Beban Lampu ( Watt )
Berlapis  Tiga  dengan  Variasi  Sudut dan  Posisi  Sudu”.  Jurnal  Teknik Energi. Vol 15 (1): hal. 14-19.