## UJI COBA PERFORMA BENTUK AIRFOIL MENGGUNAKAN SOFTWARE Q BLADE

## TERHADAP TURBIN ANGIN TIPE SUMBU HORIZONTAL
AGUNG DWI SAPTO 1) , HINGGIL PANDU RUMAKSO 2)
Jurusan Teknik Mesin, Universitas Gunadarma Email: adwisapto98@gmail.com 1)
Abstrak -  Konsumsi  energi  yang  begitu  besar  diikuti  dengan  berkurangnya  ketersediaan minyak bumi di alam. Salah satu contoh pemanfaatan energi angin adalah dengan turbin angin atau  yang  lebih  kita  kenal  dengan  sebutan  kincir  angin.  Energi  angin  dapat  diubah  menjadi energi  listrik  melalui  gerak  mekanik  dari  turbin  angin.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk mengetahui performa horizontal axis wind turbine  dengan tipe bilah taper menggunakan  airfoil Custom Airfoil, NACA 4412, NACA 65(4)-421, FX 66-S-196 V1, dan NREL's S814 dengan input kecepatan angin maksimal 15 m/s menggunakan software Qblade, dan mengetahui karakterisik airfoil  sekaligus  mengetahui  hasil  coefficient  power.  Penelitian  dilakukan  menggunakan permodelan  dilakukan  pada  software  Qblade  dengan  membagi  bilah  dengan  10  elemen  pada bilah dan mengoptimasi bilah pada software Qblade. Percobaan diawali dengan simulasi airfoil untuk  mendapatkan  nilai –nilai  airfoil  dan  karakteristik  airfoil  tersebut  lalu  perhitungan perancangan  geometri  bilah  dan  optimasi  menggunakan  nilai  CL/CD –  α  (Alpha)  dengan memasukan  sudut  Alpha  pada  optimasi.  Simulasi  permodelan  bilah  dilakukan  pada  TSR  7. Hasil simulasi geometri bilah dengan mendapatkan nilai kecepatan putar, torsi, dan Thrust yang dapat  diolah  menjadi  daya  turbin.  Pada  turbin  angin  sumbu  horizontal  dengan  tipe  bilah  taper didapat  hasil  simulasi  bahwa  nilai  kecepatan  putar  tertinggi  sebesar  525,457  rpm,  nilai  daya tertinggi pada custom  airfoil yang memiliki nilai maksimum  28045,6 watt,  nilai Cp tertinggi  dari variasi  airfoil  tersebut  adalah  pada  Custom  Airfoil  yang  memiliki  nilai  maksimum  0,581. Sedangkan  nilai  Cp  terendah  dari  airfoil  tersebut  adalah  pada  FX  66-S-196  V1  yang  memiliki nilai maksimum 0,162.
Kata Kunci : Airfoil , Optimasi bilah, Performa, Q blade , Taper, Turbin Angin Sumbu Horizontal
Abstract - The huge energy consumption is followed by the reduced availability of petroleum in nature.  One  example  of  utilizing  wind  energy  is  wind  turbines  or  what  we  are  better  known  as windmills. Wind energy can be converted  into electrical energy through the mechanical motion of a wind turbine. The purpose of this study was to determine the performance of the horizontal axis wind turbine with a taper blade type using Custom Airfoil, NACA 4412, NACA 65 (4) -421, FX 66-S-196 V1, and NREL's S814  airfoils with a  maximum wind speed input of 15  m/s using Qblade  software,  and  knowing  airfoil  characteristics  as  well  as  knowing  the  power  coefficient results. The research was conducted using modeling carried out in qblade software by dividing the  blade  by  10  elements  on  the  blade  and  optimizing  the  blade  in  the  qblade  software.  The experiment begins with an airfoil simulation to obtain the airfoil values and airfoil characteristics, then calculating the blade geometry design and optimization using the CL / CD - α (Alpha) value by entering the Alpha angle in the optimization. Blade modeling simulation is performed on TSR 7.  The  simulation  results  of  blade  geometry  are  obtained  by  obtaining  the  values  of  rotational speed, torque and Thrust which can be processed into turbine power. In the horizontal axis wind turbine with taper blade type, the simulation results show that the highest rotational speed value is 525,457 rpm, the highest power value is in the custom airfoil which has a maximum value of 28045.6  watts,  the  highest  Cp  value  of  the  airfoil  variation  is  the  Custom  Airfoil  which  has  a value maximum 0.581. While the lowest Cp value of the airfoil is on the FX 66-S-196 V1 which has a maximum value of 0.162.
Keywords : Airfoil,Horizontal Axis Wind Turbine,Optimazing blade,Perfomance, Qblade, Taper.

## 1. PENDAHULUAN
Saat  ini  penggunanaan  bahan  bakar yang  berasal  dari  minyak  bumi  semakin mengalami peningkatan yang sangat pesat. Hal  tersebut  diakibatkan  oleh  kebutuhan manusia  dalam  kehidupan  sehari-hari. Konsumsi  energi  yang  begitu  besar  diikuti dengan  berkurangnya  ketersediaan  minyak
bumi  di  alam.  Bahan  bakar  fosil  yang berada  di  alam  merupakan  bahan  bakar yang  tidak  dapat  diperbaharui.  Salah  satu bentuk  pemanfaatan  energi  terbarukan yang  banyak  dimanfaatkan  oleh  manusia adalah  energi  angin,  dimana  penggunaan energi  angin  yang  ketersediaannya  sangat berlimpah dan dapat dimanfaatkan
khususnya di  Indonesia. Salah satu contoh pemanfaatan  energi  angin  adalah  dengan turbin  angin  atau  yang  lebih  kita  kenal dengan  sebutan  kincir  angin.  Energi  angin dapat  diubah  menjadi  energi  listrik  melalui gerak mekanik dari turbin angin.
Ironisnya,  kondisi  listrik  di  Indonesia sangat  mengkhawatirkan,  masih  banyak masyarakat  yang  belum  tersuplai  listrik terutama di daerah Indonesia bagian timur. Sebagaian  besar  dari  mereka  hanya menggunakan  listrik  yang  dihasilkan  dari diesel. Total Kapasitas pembangkit nasional  pada  tahun  2018  sebesar  64,92 GW  dengan  persentase  masing-masing pembangkit  yaitu  PLTU  sebesar  42,34%, PLTU  MT  sebesar  3,14%,  PLTU-M/G sebesar  3,17%,  PLTG  sebesar  8,24%, PLTGU  sebesar  17,28%,  PLTMG  sebesar 3,63%,  PLTD  sebesar  7,13%,  PLTA sebesar  8,27%,  PLTM  sebesar  0,41%,
PLTMH sebesar 0,16%, Kapasitas
pembangkit nasional PLTB sebesar 0,22%, PLTBg  sebesar  0,17%,  PLTBm  sebesar 2,71%,  PLTP  sebesar  3,00%,  PLTS sebesar 0,09%, PLTSa sebesar 0,02% dan PLT Hybrid sebesar 0,01%[1].
PLTB  hanya  sebesar  0,22%  turbin angin  memiliki  efektifitas  kerja  sebesar 20%-30%  yang  dipengaruhi  oleh  banyak faktor  seperti  jenis airfoil yang  digunakan, kecepatan angin yang didapat, jumlah sudu yang  digunakan  sampai  variasi  sudut serang  dari airfoil .  Berdasarkan  persoalan tersebut maka penulisan ini dilakukan untuk membandingkan  hasil  kinerja  dari  turbin angin  sumbu  horizontal.  Dengan  bantuan software Q blade , lalu dilakukan analisa dari pemodelan turbin angin yang dilakukan dan didapat nilai efisiensi tertinggi
Pada  penelitian  ini  dilakukan  studi analisa
numerik untuk mengetahui perbedaan  tingkat Coefficient  Power  (Cp) serta  performansi  output  daya  turbin  yang semua  didapat  dari  hasil  simulasi software Q blade ,  dari  masing-masing  pemodelan turbin  angin  sumbu  horizontal  dengan variasi  perbedaan airfoil .  Sehingga  akan didapat  desain  turbin  angin  yang  akan memiliki nilai yang lebih baik.
2. LANDASAN TEORI
2.1   Energi Angin Angin  merupakan  udara  bergerak yang  disebabkan  oleh  adanya  perbedaan tekanan.  Udara  mengalir  dari  daerah bertekanan  tinggi  ke  daerah  bertekanan rendah.  Perbedaan  tekanan  udara  sendiri dipengaruhi  oleh  sinar  matahari,  daerah yang mendapat banyak sinar matahari akan
memiliki temperatur udara yang lebih tinggi daripada  daerah  yang  mendapat  sedikit sinar  matahari.  Menurut  hukum  gas  ideal, temperatur  berbanding  terbalik  dengan tekanan,  di  mana  temperatur  yang  tinggi akan  memiliki  tekanan  yang  rendah,  dan sebaliknya [3] .
Udara  yang  memiliki  massa  m  dan kecepatan  v  akan  menghasilkan  energi kinetik  seperti  yang  ditunjukkan  pada Persamaan 2.1 [2] .
2
2 1 mv E  ………………………………(2.1)
Volume udara per satuan waktu (debit) yang  bergerak  dengan  kecepatan  v  dan melewati  daerah  seluas  A,  seperti  yang ditunjukkan pada Persamaan 2.2 [2] . vA V  ………………………………….(2.2) Massa  udara  yang  bergerak  dalam satuan waktu  dengan  kerapatan  ρ,  atau yang  dikenal  dengan  laju  aliran  massa seperti  yang  ditunjukkan  pada  Persamaan 2.3 [2] .
vA V m     ………………………..(2.3) Sehingga  energi  kinetik  angin  yang berhembus  per  satuan  waktu  (daya  angin) seperti  yang  ditunjukkan  pada  Persamaan 2.4 [2] .
3 Av P a   ……………………………... (2.4)

## 2.2  Perhitungan Perancangan Bilah
Dalam merancang sebuah turbin angin hal  yang  paling  pertama  dilakukan  adalah survei  tempat  atau  lokasi  yang  ingin  di bangun kicir angin, data yang harus diambil dari  survei  lapangan  tersebut  adalah  data kecepatan  angin  rata-rata  di  daerah tersebut serta kebutuhan energi  listrik. Dari hasil  survei  tersebut  maka  akan  di simpulkan  jenis  desain  bilah  seperti  apa yang  akan  dibuat,  mempunyai  jari-jari berapa, memiliki  sudut  puntir  berapa,  lebar chord yang  diharuskan  berapa,  serta jumlah  bilah  yang  diizinkan  dan  jumlah turbin angin yang harus dibangun.
1. Daya Angin
2. Energi  listrik  (We)  maksimal  yang dibutuhkan kincir angin.
3. Efisiensi sistem
Efisiensi  sistem  yang  merupakan perkalian  antara  efisiensi  bilah,  efisiensi transmisi,  efisiensi  generator,  dan  efisiensi kontroler.
Controller η Generator η Transmisi η Bilah η K     ……… (2.5)
Dimana :
1.  Daya  angin  yang  dibutuhkan  diketahui dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
K e W a W 
………………………(2.6) Dimana: 𝑊 𝑎 : Daya angin yang dibutuhkan (W) 𝑊 𝑒 : Daya listrik yang dihasilkan (W) 𝐾 : Efisiensi Sistem
4.  Menentukan nilai kecepatan angin maksimum  Vmax  (m/s).  Penentuan  ini akan  berguna  untuk  sistem  kontroler kincir  angin,  dimana  ketika  kecepatan angin maksimal kontroler akan memutus suplai listrik dari generator.
5.  Menentukan  luas  sapuan  bilah  dapat ditemukan  menggunakan  persamaan sebagai berikut:
3 max ρν a 2W A 
…………………..(2.7)
Dimana: 𝑊 𝑎 : Daya angin yang dibutuhkan (W) A  : Luas sapuan (m2) 𝜌 : Densitas  udara (1.225 kg/m3)
6. Jari-jari bilah ditentukan menggunakan persamaan:
π A R  ……………………………….(2.8)
Dimana: R
: Jari-jari bilah (m)
A
: Luas sapuan (m2)
Menentukan  nilai  TSR,  pada  tahap  ini penentuan  nilai  TSR  hanyalah  estimasi yang  menurut  literatur  bahwa  nilai  TSR turbin  angin  dengan  3  bilah  adalah  5-7, namun  pada  akhir  simulasi  di  Q- blade nanti nilai TSR dapat berubah.
7.  Menentukan elemen bilah
Dalam  mendisain  sudu  maka  harus ditentukan banyaknya elemen yang berguna untuk memberi keakuratan
perancangan dan
memberikan kemudahan pada saat proses pembuatan, pada  umumnya  banyaknya  elemen  untuk sudu  dengan airfoil adalah  10  sampai  20 elemen.  Nilai  elemen  didapat  dari  hasil bagi  antara  jari-jari  (R)  sudu  dengan banyaknya elemen (n) [6] . 8.  Menentukan jari-jari parsial
elemen] ) n 0.25 R [( 0.25 r     …(2.9)
Dimana: r  : Jari-jari parsial (m) n  : Banyak elemen R  : Jari-jari bilah (m) 2.3 Gaya Angkat dan Gaya Hambat Ketika sebuah benda apapun bergerak  melalui  sebuah  fluida,  suatu interaksi  antara  benda  dengan  fuida terjadi.  Gaya  resultan  dengan  arah  yang sama  (sejajar)  kecepatan  hulu  disebut sebagai  gaya  hambat  ( drag ),  D,  dan  gaya resultan  yang  tegak  lurus  terhadap  arah kecepatan  hulu  disebut  sebagai  gaya angkat  ( lift ),  L.  Untuk  turbin  angin  bertipe horizontal  membutuhkan  gaya  angkat ( lift ) yang  besar  dan  sebisa  mungkin membuat gaya  hambat  ( drag )  kecil.  Sedangkan untuk turbin angin bertipe vertikal dilakukan hal sebaliknya [7] . Hambatan  atau drag bisa  terjadi karena  geseran viskos yakni  hambatan gesekan  kulit  pada airfoil atau  bilah  sudu akibat  tekanan  (aliran  normal  terhadap permukaan  rata),  akibat  efek  gravitasi, atau  akibat  efek  kompresibilitas.  Jika kecepatan  angin  menerpa airfoil dengan
luas bidang bagian bawah A mengakibatkan adanya perbedaan
tekanan  dan  hambatan viskos pada  ujung bagian  belakang,  maka  perbandingan gaya  hambatan  terhadap  terhadap  energi kinetik  angin  disebut  sebagai  koefisien hambatan [7] . Koefisien gaya hambat adalah:
A V D C D 2 2 1   ……………………...(2.10)
Dan koefisien gaya angkat adalah:
A V L C L 2 2 1   ……………………..(2.11)
Dimana : CD = koefisien gaya hambat ( drag ) CL = koefisien gaya angkat ( lift ) ρ = densitas fluida (kg/m3) A = luasan acuan (m2) c = panjang chord (m)
V = kecepatan fluida relatif terhadap obyek (m/s)
2.4 Tip Speed Ratio (TSR) Tip  speed  ratio adalah  perbandingan antara  kecepatan  ujung blade dengan kecepatan  angin  yang  melaluinya.  Bila
TSR>1  artinya  lebih  banyak  bagian blade yang mengalami gaya angkat.
Apabila  TSR<1  artinya  lebih  banyak bagian blade yang  mengalami  gaya hambat.  Sebisa  mungkin  kita  mendesain blade dengan TSR>1 guna mendapat gaya angkat lebih banyak. [7] TSR dapat ditulis dalam persamaan;
w v R .    ……………………………….(2.12)
Dengan : λ = Tip speed ratio ω = kecepatan sudut turbin (rad/s) R = jari-jari turbin (m) v = kecepatan angin (m/s) Dibawah  ini  diperlihatkan  hubungan antara  TSR  dengan  jumlah  bilah  atau sudu :
Tabel 1. Hubungan TSR dan B [7]
2.5 Software Q blade Q blade adalah perangkat lunak perhitungan  turbin  angin open  source . Integrasi fungsi XFOIL/XFLR5 memungkinkan  pengguna  untuk  dengan cepat mendesain airfoil custom dan menghitung polar kinerja airfoil dan langsung  mengintegrasikannya  ke  dalam desain  dan  simulasi  rotor  turbin  angin. Perangkat  lunak  ini  memadai  karena  ia menyediakan  desain  dan  kemampuan simulasi  untuk  desain  rotor  HAWT  dan VAWT.  Menunjukkan  semua  hubungan mendasar  konsep  desain,  kinerja  turbin dengan cara yang mudah dan intuitif. [8] Q blade juga mencakup fungsi pemrosesan  pasca  luas  untuk  simulasi rotor dan turbin, dan memberikan wawasan mendalam  ke  semua  variabel blade dan rotor  yang  relevan.  Dalam  sub-modul desain  dan  optimisasi blade ,  pengguna dapat  membuat  rotor blade . Blade terdiri dari  sejumlah  bagian  yang  berubah-ubah. Setiap  Bagian  didefinisikan  oleh  posisi, chord ,  twist, airfoil dan  360°  polar  terkait. Blade baru  hanya  dapat  dibuat  ketika  ada setidaknya  satu  objek  360°  polar  hadir dalam  database  runtime  dan  hanya  bisa disimpan  ketika airfoil dan  kutub  dipilih  di setiap  elemen.  Jumlah  bilah  rotor  harus ditentukan  untuk  setiap  bilah  rotor.  Jari-jari hub  harus  ditentukan,  yaitu  posisi  di  mana pangkal  bilah  terhubung  ke  hub  turbin. Radial  posisi  sudu  dapat  didefinisikan dalam  koordinat  sudu  tempat  kedudukan
adalah  jarak  dari  rotor blade ,  atau  dalam koordinat  absolut  tempat  posisi  adalah jarak total dari pusat hub turbin. Bilah nada opsi  menambahkan  diimbangi  dengan putaran rotor blade s di setiap bagian blade . Ketika  desain  pisau  selesai  pengguna dapat  mengekspor  geometri blade baik sebagai cloud  of  points atau  dalam  format file .stl. [8]
2.6   Optimizing Blade Turbin Saat blade diedit  atau  dibuat  dan setiap  bagian  didefinisikan  sepenuhnya, pengguna  dapat  mengoptimalkan  geometri blade dalam  dialog  optimisasi blade .[8] Pengguna  harus  memilih  TSR  λ0  untuk dioptimalkan,  dan  bagian  (posisi)  yang akan  dioptimalkan.  Dari  rasio  TSR,  aliran masuk  yang  diasumsikan  sudut  dihitung untuk setiap bagian:
) 3 2 1 ( tan , 0 1 loc loc     ……………….. (2.13)
Dimana :
loc  = Optimasi pada lokasi twist
loc , 0  = Input optimasi pada TSR Optimalkan  untuk lift / drag untuk mengatur  sudut  putaran,  pada  λ0,loc  yang ditentukan,  temukan  section blade bagian beroperasi,  ke  AoA  yang  menghasilkan rasio  aerodinamik  tertinggi.  Pilihan  untuk mengurangi  atau  menambah  sudut  ini  ada untuk  kasus  dimana  AoA  menghasilkan rasio  aerodinamik  tertinggi  dekat  dengan stall  point.  Jika  pengguna  mengoptimalkan untuk  titil  stall,  putarannya  adalah  diatur sedemikian  rupa  sehingga  semua  section, pada  saat  yang  sama,  mengalami  stall  di nilai  λ0 yang  dipilih.  Opsi  ketiga memungkinkan  untuk  mengatur twist  linier . Distribusi chord dapat  dioptimalkan  sesuai dengan persamaan Betz. [9]
9 4 ) ( 1 9 16 ) ( 2 0 0   R r BC R r c L    ….(2.14) Atau persamaan Schmitz )) ( tan 3 1 ( sin 16 ) ( 0 1 2 r R BC r r c L     ……(2.15)
Dimana : C(r) = Chord Optimasi B = Banyak bilah CL = Koefisien lift airfoil R = Jari – jari bilah (m)
0  = TSR λ 1 2 3 4 5-8  8-15
B  6-20  4-12  3-6  2-4  2-3 1-2
3. METODOLOGI PERANCANGAN 3.1  Metologi Penelitian Kegiatan yang dilakukan dalam penelitian  ini  adalah  mendesain airfoil dan membandingkan  nilai –  nilai  pada airfoil tersebut  sampai  terbentuk  geometri  bilah turbin  HAWT.  Pengujian  dilakukan  dengan menggunakan software Q blade dan analisis data. Pengujian dilakukan
untuk mendapatkan nilai koefisien power maksimal  dengan  menghasilkan  geometri turbin  angin  HAWT.  Variabel  bebas  yang dimaksud  adalah  variabel  yang  tidak dipengaruhi  oleh  variabel  lain  yaitu  variasi pemilihan airfoil . Sedangkan yang dimaksud  variable  terikat  adalah  variable yang  dipengaruhi  oleh variable  bebas  yaitu yaitu  koefisien power yang  dihasilkan  oleh turbin angin HAWT.
Tahap  pertama  adalah  penentuan airfoil dan  pembuatan airfoil yang  dipakai pada turbin HAWT. Model airfoil diinput dari file  data  yang  diimport  pada software Q blade file  tersebut  terdiri  dari  koordinat untuk  mendapatkan  bentuk airfoil yang ingin digunakan.
Gambar 1. Airfoil Pada Software Q blade
Untuk pembuatan airfoil pada software Q blade dengan
menentukan dan menggerakan titik – titik pada bentuk airfoil sesuai dengan kemauan kita. Titik tersebut dapat  bergerak  dengan  bebas  sesuai dengan arahan kursor kita.
Gambar 2. Pembentukan Airfoil
Tahap  kedua  adalah  mengidentifikasi nilai – nilai dan karakteristik airfoil tersebut. Pada  tampilan  Q blade didapatkan  grafik – grafik  nilai airfoil yang  sudah  kita  input sebelumnya.  Dengan  memasukkan range angle  of  attack terlebih  dahulu  dan running untuk mendapatkan nilai tersebut.
Gambar 3.Tampilan Grafik Nilai Airfoil
Tahap ketiga adalah permodelan bilah. Sebelum  memasuki  tahap  ini,  perhitungan jari – jari dan pos / elemen dilakukan pada Microsoft  excel.  Dikarenakan  permodelan pada software Q blade dibutuhkan nilai pos / elemen untuk inputan tersebut.

## Gambar 4. Permodelan Bilah
Tahap  keempat  adalah  optimasi  bilah. Optimasi  bilah  dilakukan  pada software Q blade ,  optimasi twist dilakukan  dengan input  melihat  nilai  CL/CD  maksimal  dan merujuk  pada  nilai  sudut.  Optimasi chord dilakukan dengan menggunakan persamaan betz pada setiap elemen.

## Gambar 5.Optimasi Bilah
Tahap kelima adalah setup parameter. Setelah  mendapatkan  geometri  bilah  lalu Langkah  selanjutnya  mensimulasikan  bilah tersebut  untuk  mendapatkan  nilai  koefisien power dari geometri tersebut.
Gambar 6. Setup Parameter
Tahap  keenam  adalah  running  untuk mendapatkan  nilai  koefisien power , power dan  TSR.  Disajikan  beberapa  grafik  hasil dari  permodelan  bilah  yang  sebelumnya sudah  kita  buat  sebelumnya,  inputan  pada tahap ini adalah range TSR dan maksimum kecepatan angin.

## Gambar 7. Grafik Nilai Permodelan Turbin Angin
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1  Data Hasil Simulasi Airfoil
Berikut  ini  ditampilkan  data  hasil pengujian  menggunakan software Q blade , dimana didapat data berupa model geometri airfoil ,  nilai  CL/CD –  α  ( Alpha ), nilai CL – α ( Alpha ) dan nilai CD – α ( Alpha ) pada airfoil yang disimulasikan.
4.1.1 Geometri Airfoil
Pada  gambar  8  memperlihatkan masing  -    masing  geometri airfoil yang digunakan  untuk  simulasi  yang  dipakai adalah  Custom Airfoil ,  NACA  4412,  NACA 65(4)-421,  FX  66-S-196  V1,  dan  NREL's S814. Pada Tabel 4.1 diperlihatkan geometri airfoil yang  terdiri  dari  titik koordinat  yang  terhubung  menjadi airfoil .
Koordinat  tersebut  didapatkan  dari  export geometri  yang  dilakukan  pada software
Q blade lalu  mendapatkan  titik –  titik koordinat tersebut.
Tabel 2. Koordinat Custom Airfoil
Gambar 8. Geometri Airfoil Simulasi 4.1.2 Nilai Karakteristik Airfoil Berikut  ini  ditampilkan  data  hasil pengujian  menggunakan software Q blade , dimana didapat data berupa nilai CL/CD – α ( Alpha ), Nilai CL - α ( Alpha ), dan Nilai CD - α ( Alpha ) yang disajikan dalam data grafik.
Tabel 3. Nilai CL/CD – α ( Alpha ) Airfoil Nilai Maksimum CL/CD Alpha Custom airfoil 146,574 4,5 FX 66-S-196 V1 137,721 8,5 NACA 4412 133,639 6 NACA 65(4)-421 116,636 6,5 NREL's S814 107,039 7
Tabel 4. Nilai CL - α ( Alpha ) Airfoil Maksimu m CL Alpha Custom Airfoil 1,34602 13,5 FX 66-S-196 V1 1,43726 9 NACA 4412 1,62756 15 NACA 65(4)-421 0,991053 6,5 NREL's S814 1,50691 16,5 Tabel 5. Nilai CD - α ( Alpha ) Airfoil Maksimum CD Alpha Custom Airfoil 0,141028 20 FX 66-S-196 V1 0,122816 20 NACA 4412 0,121745 20 NACA 65(4)-421 0,101277 20 NREL's S814 0,131157 20

## 4.2  Permodelan Bilah
Optimasi  twist  pada  permodelan  bilah dilakukan  dengan  melihat  pada  tabel  4.2 menggunakan  nilai  optimal  CL/CD –  α ( Alpha )  dan  memasukkan  nilai  α  ( Alpha ) pada  kolom  sebelahnya.  Untuk  optimasi pada chord dilakukan dengan menggunakan persamaan betz.
Gambar  9. Hasil Sebelum Optimasi

## Gambar 10. Sesudah Optimasi

## 4.3  Data Hasil Simulasi Bilah
Berikut  ini  ditampilkan  data  hasil pengujian  menggunakan software Q blade , dimana  didapat  data  berupa  nilai  -  nilai kecepatan  sudut  (Rad/s),  kecepatan  putar (rpm), torsi (N), Thrust (Nm), dan daya (watt) pada  HAWT  pada  variasi airfoil yang disimulasikan.
1.  Nilai Kecepatan Putar (Rpm)
Diketahui : 39,731  
Maka n adalah :
60 . 2 n      2 60 .  n  2 60 . 731 , 39  n 379,593  n
Tabel 6. Nilai Kecepatan RPM Airfoil Rotational Speed (RPM) Kecepatan Sudut (Rad/s) Wind speed (m/s) Custom Airfoil 379,593 39,731 15 FX 66-S- 196 V1 369,478 38,672 15 Naca 4412 344,336 36,041 15 NACA 65(4)-421 315,815 33,055 15 NREL's S814 359,692 37,648 15 Tabel 7. Nilai Torsi (Nm) Airfoil Torsi (Nm)  TSR Custom Airfoil 728,118 7 FX 66-S-196 V1 203,173 7 NACA 4412 572,344 7 NACA 65(4)-421 380,188 7 NREL's S814 494,551 7
Tabel 8. Nilai Thrust (N) Airfoil Thrust (N)  TSR Custom Airfoil 2816,26 7 FX 66-S-196 V1 2228,27 7 NACA 4412 2784,64 7 NACA 65(4)-421 2801,59 7 NREL's S814 2816,58 7 2.  Nilai Daya (Watt) Diketahui : Nm 730,507   Rad/s 39,731   Maka,   .  P s Rad Nm P 731 , 39 507 , 730   watt 29023,6 
P Tabel 9. Nilai Daya Airfoil Nilai Daya (watt) TSR Custom Airfoil 28045,6 7 FX 66-S-196 V1 7825,83 7 NACA 4412 22045,5 7 NACA 65(4)-421 14644,1 7 NREL's S814 19049,1 7 Tabel 10. Nilai Koefisien Power Airfoil Nilai C P TSR Custom Airfoil 0,581144 7 FX 66-S-196 V1  0,162162 7 NACA 4412 0,456813 7 NACA 65(4)-421  0,303445 7 NREL's S814 0,394724 7

## 5. KESIMPULAN
1.  Dalam  simulasi airfoil didapatkan  nilai CL/CD tertinggi dari variasi airfoil tersebut adalah pada Custom Airfoil yang memiliki nilai  maksimum  1 46,574  dengan  α ( Alpha )  sebesar  4.5°.  Nilai  CL  tertinggi dari  variasi airfoil tersebut  adalah  pada
NACA 4412 yang memiliki nilai maksimum  1,62756  dengan  α  ( Alpha ) sebesar 15°. Nilai CD tertinggi dari variasi airfoil tersebut  adalah  pada  Custom Airfoil yang  memiliki  nilai  maksimum 0,141028 dengan α ( Alpha )  sebesar  20°.
Pada  permodelan  bilah  optimasi  bilah sangat  berpengaruh,  optimasi  tersebut menggunakan input sudut α ( Alpha ) pada masing – masing nilai maksimum CL/CD dengan  memanfaatkan  optimasi  tersebut permodelan  bilah  mendapatkan chord
dan twist  yang sesuai agar mendapatkan nilai Cp yang maksimal.
2.  Pada  simulasi  permodelan  didapatkan nilai  kecepatan  putar  (rpm)  dari  variasi airfoil tersebut  adalah  525,457  rpm  pada kecepatan  angin  sebesar  15  m/s.  Nilai torsi  (Nm) –  TSR  tertinggi  dari  variasi airfoil tersebut  adalah  pada  Custom Airfoil yang  memiliki  nilai  maksimum 728,118 Nm pada TSR 7. Nilai Thrust (N) – TSR tertinggi dari variasi airfoil tersebut adalah pada Custom Airfoil yang memiliki nilai maksimum 728,118 Nm pada TSR 7 dan  nilai  daya  (watt) – TSR tertinggi dari variasi airfoil tersebut  adalah  pada Custom Airfoil yang memiliki nilai maksimum 28045,6 watt pada TSR 7.
3.  Nilai  Cp  tertinggi  dari  variasi airfoil tersebut adalah pada Custom Airfoil yang memiliki nilai maksimum 0,581 pada TSR 7.  Hal  ini  dikarenakan  karakteristik airfoil dan  proses  optimasi  pada chord dan twist.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Kementrian  Energi  Dan  Sumber  Daya Mineral, 2019. Statistic Ketenagalistrikan 2019, Sekretariat Jenderal Ketenagalistrikan.
[2] M.  L.  Dewi,  2010.  “Analisis  Kinerja Turbin  Angin  Poros  Vertikal  Dengan Modifikasi Rotor Untuk Optimasi Kinerja Turbin,”Universitas Sebelas Maret
[3] Rahmat  Taufiqurrahman,  2016.  “Studi
Numerik Turbin Angin Darrieus Dengan Variasi  Jumlah  Sudu  dan  Kecepatan Angin”,  Jurusan  Teknik  Mesin,  Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya
[4]  Sugiya nto.  2013.  “Potensi  Pembangkit
Listrik  Hybrid  menggunakan  Vertical Axis  Wind  Turbine  Tipe  Savonius  dan Panel Sel Surya”. Jurnal Teknologi Vol. 6,  No.  2.  Universitas  Gajah  Mada.
Yogyakarta.
[5]  Heffley, D. (2007). Aerodynamic Characteristics  of  a  NACA  4412 Airfoil . Baylor university.
[6]  Lentera Angin Nusantara. (2014). Pengenalan  Teknologi  Pemanfaatan
Energi Angin. [7]  M.  Naufal  Afiif,  2017.  Perancangan Turbin Angin Sumbu Horizontal Dengan Swept Area 1m2, Universitas
Muhammadiyah Malang.
[8]  David,  Marten  dan  Juliane,  Wendler, 2013. Q Blade Guidelines, TU Berlin.
[9]  Gasch, R dan Twele, J. 2007. Windkraftanlagen  Grundlagen,  Entwurf, Planung und Betrieb, Teubner, Wiesbaden.