## Studi potensi listrik dari hembusan angin luaran air conditioner

## Gian Villany Golwa, Fajar Anggara, Imam Hidayat
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana Jl. Raya, RT.4/RW.1, Meruya Sel., Kec. Kembangan, Jakarta Barat, DKI Jakarta 11650 Email korespondensi: gianvgolwa@mercubuana.ac.id

## Abstrak
Penggunaan pendingin ruangan alias air conditioner (AC) akan mengonsumsi banyak tenaga listrik di dunia. Menurut prediksi Badan Energi Internasional alias International Energy Agency (IEA) konsumsi listrik untuk AC akan jadi pemicu utama melonjaknya permintaan listrik dunia pada 2050. Data Badan Pusat Statistik (BPS) pada Maret tahun 2017 menunjukkan 7,98% rumah tangga di Indonesia yang menggunakan AC. Kecepatan angin yang keluar dari kondesor pada AC dengan kapasitas 0,5-2 PK memiliki kecepatan rata-rata 4,83 m/s. Kajian ini akan melakukan  pengujian  potensi  listrik  yang  dapat  dihasilkan  dari  hembusan  angin  luaran  AC  dengan  2  jenis prototipe  generator.  Kedua  jenis  generator  tersebut  akan  diuji  secara  langsung  pada  unit  exhaust  AC.  Hasil pengujian menunjukkan dengan rata-rata kecepatan angin 4,83 m/s pada generator vertical blade dengan 12 sudu pada blade dapat menghasilkan hingga tegangan 7 volt, dan pada generator horizontal blade dengan 6 kumparan yang masing-masing kumparan 300 lilitan didapat tegangan listrik hingga 14,82 Volt. Kesimpulan dari kajian ini, generator horizontal blade cukup untuk menyuplai listrik ke baterai sebelum dikonsumsi.
Kata kunci : generator listrik, angin luaran AC, energi terbarukan.

## Abstract
The  utilization  of  air  conditioners  (AC)  will  consume  a  lot  of  electricity  in  the  world.  According  to  the predictions of the International Energy Agency (IEA) electricity consumption for AC will be the main trigger for soaring world electricity demand in 2050. Data from the Central Statistics Agency (BPS) in March 2017 showed 7.98 percent of households in Indonesia use AC. The wind speed coming out of the condenser in an AC with a capacity of 0.5-2 PK has an average speed of 4.83 m/s. This research will test the potential electricity that can be generated from air blowing from an AC with 2 types of generator prototypes. Both types of generators will be tested directly on the AC exhaust unit. The test results show that with an average wind speed of 4.83 m/s, the vertical blade generator with 12 blades installed can produce up to 7 volts, and on the horizontal blade generator with 6 coils, each coil has 300 turns, the voltage is up to 14.82 Volts. The conclusion from this research is that the horizontal blade generator is sufficient to supply electricity to the battery before consumption.
Keywords: wind generator, AC exhaust wind, renewable energy.

## 1. Pendahuluan
Penggunaan pendingin ruangan alias air conditioner (AC)  akan  menggunakan  banyak  tenaga  listrik  di dunia.  Menurut prediksi  Badan  Energi  Internasional alias International  Energy  Agency (IEA),  konsumsi listrik  untuk  AC  ini  akan  menjadi  pemicu  utama melonjaknya  permintaan  listrik  dunia  pada  2050 [1],[2].
Data  Badan  Pusat  Statistik  (BPS)  pada  Maret  tahun 2017 menunjukkan 7,98% rumah tangga di Indonesia yang  menggunakan  AC  [3].  Pemilik  AC  terbanyak terdapat  di  DKI  Jakarta,  30,8%  rumah  tangga menggunakan  AC.  DKI  Jakarta  berada  di  daerah pesisir dan dataran rendah yang memiliki cuaca panas. Tidak hanya rumah, alat penyejuk udara pasti terdapat di gedung perkantoran dan pusat perniagaan. Gambar 1  berikut  menunjukkan  data  kepemilikan  AC  di Indonesia pada tahun 2017 oleh BPS [4],[5].
Gambar 1. Data kepemilikan AC di Indonesia.
Unit exhau st (kondensor) inilah yang terdapat kipas untuk  mendinginkan  udara  yang  panas  tersebut. Tenaga  angin  yang  keluar  dari  kondesor  pada  AC dengan kapasitas 0,5-2 PK memiliki kecepatan rata- rata 4,83 m/s selama ini terbuang sia-sia, pada kajian
ini akan dimanfaatkan untuk membangkitkan tenaga listrik yang di rangkai sedemikan rupa [6].
Pada  kajian  terdahulu,  pemanfaatan  energi  angin luaran AC menggunakan metode analisis perhitungan teoritis  terhadap  3  desain  rotor  dengan  bentuk  dan ukuran  magnet  yang  berbeda  untuk  mengetahui besaran  fluks  maksimum  dan  perhitungan output generator  yang  dilakukan  menunjukkan  untuk memperoleh output tegangan 12 VDC pada frekuensi 20 Hz diperlukan 166 lilitan kawat [7]. Output 12,8 VDC  berhasil  dibangkitkan  setelah  generator dirangkai secara seri-paralel dengan kecepatan angin yang  masuk  ke inlet pembangkit  listrik  sebesar  5,8 m/s, kecepatan generator 1 sebesar 682 rpm, generator 2 sebesar 749 rpm, dan generator 3 sebesar 888 rpm, yang  selanjutnya  akan  digunakan  untuk  keperluan mengisi baterai 12 VDC [8].
Pendingin  udara  (AC)  merupakan  seperangkat  alat yang  mampu  mengondisikan  udara  ruangan  yang sesuai  dengan  keiginan,  terutama  mengondisikan suhu  ruangan  menjadi  lebih  rendah  dibandingkan suhu lingkungan sekitarnya. Seperangkat sistem yang berada  di  AC  diantaranya  kompresor,  kondensor, oriface tube , evaporator, dan katup ekspansi. Sistem kerja AC ditampilkan pada Gambar 2 berikut [9].
Gambar 2. Sistem kerja AC.
Kompresor  yang  terdapat  pada  sistem  pendingin digunakan  sebagai  alat  untuk  memampatkan  fluida kerja  ( refrigent ),  sehingga refrigent yang  masuk  ke dalam  kompresor  dialirkan  ke  kondensor  yang kemudian  dimampatkan  [10].  Di  bagian  kondensor ini, refrigent yang  dimampatkan  akan  berubah  fase dari refrigent fase  uap  menjadi refrigent fase  cair, maka refrigent mengeluarkan  kalor  yaitu  kalor penguapan yang terkandung di dalam refrigent .
Besarnya  kalor  yang  dilepaskan  oleh  kondensor adalah jumlah dari energi kompresor yang diperlukan dan  energi  kalor  yang  diambil  evaporator  dari substansi  yang  akan  didinginkan.  Pada  kondensor, tekanan refrigent yang  berada  dalam  pipa-pipa kondensor  relatif  jauh  lebih  tinggi  dibandingkan dengan tekanan refrigent yang berada pada pipa-pipa evaporator [11].
Setelah refrigent lewat  kondensor  dan  melepaskan kalor  penguapan  dari  fase  uap  ke  fase  cair,  maka refrigent dilewatkan  melalui  katup  ekspansi,  pada katup  ekspansi  ini refrigent tekanannya  diturunkan, sehingga refrigent berubah  kondisi  dari  fase  cair  ke fase  uap  yang  kemudian  dialirkan  ke  evaporator,  di dalam  evaporator  ini refrigent akan  berubah keadaannya dari fase cair ke fase uap, perubahan fase ini  disebabkan  karena  tekanan refrigent dibuat sedemikian rupa, sehingga refrigent setelah melewati katup  ekspansi  dan  melalui  evaporator  tekanannya menjadi sangat turun [12].
Secara  garis  besar,  komponen  pada  generator pembangkit listrik tenaga angin luaran kondensor AC terbagi  menjadi input ,  sistem,  dan output .  Laju kecepatan  angin  luaran  kondensor  AC  sangat  ideal untuk  dimanfaatkan  menjadi  pembangkit  listrik, tenaga  angin  yang  keluar  dari  kondensor  pada  AC dengan kapasitas 0,5-2 PK memiliki kecepatan rata- rata  28–31  m 2 /menit  selama  AC  dinyalakan,  maka dengan  pemilihan  jenis  turbin  yang  tepat  akan menghasilkan output yang  maksimal.  Gambar  3 berikut menunjukkan topologi desain generator listrik tenaga angin AC [13].
Gambar 3. Topologi desain generator listrik tenaga angin AC.
Dari  prinsip  kerja  AC  yang  telah  diuraikan  diatas, fungsi  kondensor  yang  akan  digunakan  untuk memanfaatkan  energi  angin  yang  telah  dikeluarkan oleh  kondensor  yang  akan  digunakan  untuk memutarkan kipas yang akan dipasang pada generator untuk menghasilkan tenaga listrik. Setelah listrik yang dihasilkan  oleh  generator,  akan  disimpan  di  baterai yang  telah  ada  dan  memenuhi  spesifikasi  yang  ada, sebelum  digunakan  pada  jaringan  kelistrikan  yang berada di rumah tangga.
Kecepatan  angin  luaran  kondensor  AC  cenderung konstan,  sehingga  sangat  layak  untuk  dimanfaatkan sebagai  sumber  energi  untuk  menggerakan  turbin, pemilihan  jenis  turbin  dan  modifikasi  jenis  turbin akan sangat berpengaruh terhadap output listrik yang akan  dihasilkan.  Semakin  besar output yang dihasilkan  selanjutnya  akan  disimpan  dalam  baterai yang  kemudian  akan  digunakan  untuk  keperluan sehari-hari. Gambar 4 berikut menunjukkan topologi desain generator listrik tenaga angin AC.
Gambar 4. Topologi desain generator listrik tenaga angin AC.

## Generator Vertical Blade
Desain pertama yang akan diuji pada hembusan angin luaran AC adalah generator vertical blade , komponen dari alat yang digunakan pada turbin angin low rpm yang akan diaplikasikan di outdoor AC rumah dengan desain sesuai dengan Gambar 5 berikut.
Gambar 5. Desain wind turbin vertical axis savonious.
Blade  Vertical  Axis  Savonious adalah  pengumpul energi  angin  yang  terbuang  dari outdoor  AC dan terfokus  satu  titik  oleh cone ,  sehingga blade dapat berputar  180°  secara  terus  menerus.  Pada  prototipe generator  ini  digunakan  12 blade vertical  yang dipasang pada dudukan, spesifikasi dari blade seperti Tabel 1 di bawah ini.
Tabel 1. Spesifikasi blade vertical.
Parameter Nilai Tinggi blade 110 mm Lebar blade 134,66 mm Ketebalan blade 1 mm

## Generator Horizontal blade
Alat  pembangkit  listrik  tenaga  angin  luaran  AC dengan horizontal  blade ini  memiliki  prinsip  kerja sebagai  berikut,  energi  angin  memutar blade yang berfungsi sebagai generator yang dapat menghasilkan energi  listrik,  dan  pada  alat  ini  terdapat  3  generator
yang di rangkai seri-parallel, sehingga hasil listriknya memiliki arus AC lalu diubah menjadi DC.
Gambar 6. Desain wind turbin horizontal blade.
Bagian  stator  atau  bagian  generator  yang  tidak bergerak terdiri atas kumparan kawat tembaga dengan ketebalan  0,7  mm  dan  karakteristik  baik.  Kawat tembaga  dililitkan,  sehingga  membentuk  6  bagian lilitan yang saling terhubung satu sama lain, dengan arah lilitan searah dengan pergerakan jarum jam dan jumlah lilitan sebanyak 300 lilitan tiap kumparan.

## 2. Metode
Gambar  7  berikut  menunjukkan  diagram  alir  yang digunakan dalam kajian ini.
Gambar 7. Diagram alir kajian.
Pengujian  dan  pengambilan  data  dimulai  dengan persiapan  generator  dengan  memulai  konsep  desain untuk mendapatkan hasil yang efektif dan efisien dari sisi perancangan dan pembuatan prototipe. Prototipe dibuat  agar  dapat  dilakukan  pengujian  secara langsung di unit outdoor AC, dan didapatkan potensi listrik yang dapat dihasilkan
Unit prototipe selanjutnya dipasang pada unit outdoor AC  di  Laboratorium  Manufaktur,  Program  Studi Teknik Mesin, Universitas Mercu Buana (Gambar 8). Selanjutnya  dilakukan  pengambilan  data  dengan anemometer, tachometer, dan voltmeter .
Gambar 8. Pemasangan prototipe generator horizontal blade.

## 3. Hasil dan Pembahasan

## Pengukuran Kecepatan Angin
Pengujian  kecepatan  angin  pada  kondensor  AC  ini dengan menggunakan perbandingan dengan pengaturan  suhu  AC  yang  diatur  di  dalam  ruangan menggunakan remote control AC.
Pengambilan  data  kecepatan  angin  ini  dilakukan secara berulang dan setelah itu dilakukan perhitungan rata-rata. Pengujian kecepatan angin ini menggunakan anemometer ,  suhu  yang  digunakan mulai  dari  16 o C  sampai  dengan  25 o C,  kemudian didapatkan  hasil  pengujian  kecepatan  angin  yang ditunjukkan  pada  Gambar 9 berikut.  Dari  data pada Gambar  9,  diketahui  nilai  rata-rata  kecepatan hembusan angin sebesar 4,83 m/s.
Gambar 9. Grafik pengukuran kecepatan hembusan Angin pada temperatur 16–25 o C.

## Pengukuran Ouput Generator Vertical Blade
Berdasarkan  data  dari  Gambar  9,  kemudian pengambilan data putaran dan output dilakukan pada suhu  20 o C,  yaitu  suhu  yang  mendekat  dengan  nilai rata-rata  kecepatan  angin  luaran  AC  yaitu  4,5  m/s, juga dengan memvariasikan jumlah sudu, mulai dari 3,  6, dan 12 sudu. Gambar 10 berikut menunjukkan grafik pengukuran kecepatan putaran pada generator vertical blade .
Gambar 10. Grafik pengukuran kecepatan putaran pada generator vertical blade.
Tahap  selanjutnya  adalah  pengukuran output listrik yang  dihasilkan  oleh generator  vertical  blade ,  dari Gambar 11 dapat kita lihat pada blade dengan 6 sudu, output maksimal  yang  dihasilkan  adalah  6  volt  dan pada blade 12 sudu, output maksimal yang dihasilkan adalah 7 volt.
Gambar 11. Grafik pengukuran output tegangan listrik (voltase) pada generator vertical blade.
Peningkatan output listrik  secara  signifikan  terjadi pada blade dengan 3 sudu dan 6 sudu, hal ini terjadi karena  pada  Gambar  10  juga  dapat  dilihat  terjadi
Suhu ( o C) K ec ep at an a ng in ( m /s ) Kecepatan angin (m/s) K ec ep at an p ut ar ( rp m )
peningkatan  yang  signifikan  pada  jumlah  putaran blade pada blade 3  sudu  dan blade 6  sudu.  Hal  ini disebabkan  permukaan  sudu  yang  terhempas  oleh hembusan  angin  lebih optimal  pada blade dengan 6 sudu,  sehingga  menghasilkan  putaran  yang  lebih optimal.
Pada blade dengan  12  sudu,  data output yang dihasilkan  cenderung  stagnan,  tidak  terjadi peningkatan  seperti blade dengan  3  sudu  ke blade dengan  6  sudu.  Hal  ini  disebabkan  pengaruh  beban yang  bertambah,  sehingga  menghambat  putaran blade.

## Pengukuran Output Generator Horizontal Blade
Gambar  12  berikut  menunjukkan  hasil  pengukuran tegangan  terendah  dan  tertinggi  hasil  pengujian terdapat pada kumparan 2 dan 6 yaitu 5,25 V – 14,82 V.  Perbedaan  antara  hasil  perhitungan  dan pengukuran  ini  dipengaruhi  oleh  faktor  akurasi perakitan, pengukuran, kondisi tidak ideal serta rugi- rugi daya.
Gambar 12. Grafik pengukuran output tegangan listrik (voltase) pada generator horizontal blade.
Tegangan  listrik  yang  dihasilkan  relatif  tinggi  yaitu 14,82  VDC,  pada  generator  dengan  6  kumparan, dengan  tegangan  sebesar  ini,  sehingga  kajian  perlu dilanjutkan  dengan  menghitung  secara  aktual  untuk waktu  yang  dibutuhkan  untuk  pengisian  daya  pada batere 12 VDC berbanding dengan konsumsi.

## 4. Kesimpulan
Dari  serangkaian  data  dan  deskripsi  di  atas, didapatkan  simpulan  bahwa  hembusan  angin  unit outdoor AC  pada generator  vertical  blade dan horizontal blade terbukti dapat menghasilkan output listrik.
Pada generator vertical blade , output yang dihasilkan belum  maksimal.  Peningkatan output terjadi  pada blade dengan  3 sudu ke blade dengan 6 sudu.  Pada blade dengan  12  sudu,  data output yang  dihasilkan cenderung  stagnan,  tidak  terjadi  peningkatan  seperti blade dengan 3 sudu ke blade dengan 6 sudu, hal ini disebabkan  pengaruh  beban  yang  bertambah, sehingga menghambat putaran blade .
Pada  generator horizontal blade ,  pada  putaran  300 rpm  dengan  300  lilitan,  tiap  1  kumparan  generator satu fasa hubung seri mampu mengeluarkan tegangan sebesar  14,82  V.  Akumulator  dengan  jumlah
kumparan 2, 4, dan 6, tegangan DC yang dihasilkan 5,52 V, 10,41 V, dan 14,82 V.
Keluaran energi listrik dari rancang bangun generator listrik tenaga hembusan angin kondensor AC tersebut dapat  digunakan  sebagai  energi  alternatif  rumahan ataupun pergedungan.

## Ucapan Terima Kasih
Tim  peneliti  mengucapkan  terima  kasih  atas  semua kritik dan saran serta dukungan dari semua pihak yang tanpa pamrih meluangkan waktunya untuk berdiskusi dan  memberikan review atas  desain  dan  prototipe yang dibuat oleh tim.
Kajian tentang generator turbin angin putaran rendah ini dapat dikembangkan lebih lanjut serta dikaji ulang agar  mendapatkan  rancangan  generator  yang  cocok dan ideal sesuai dengan kondisi sumber energi yang tersedia di wilayah tersebut. Daya yang dibangkitkan oleh  generator  bisa  ditingkatkan  sesuai  kebutuhan dengan  merubah  parameter-parameternya,  seperti jenis magnet permanen yang digunakan, besar medan magnet, jumlah kutub magnet, jumlah lilitan, jumlah kumparan,  diameter  kawat  lilitan,  celah  udara, putaran  generator,  serta  jumlah  hubung  fasa  yang digunakan.

## Daftar Pustaka
[1] Asy’ari, H., Jatmiko, & Ardiyatmoko, A. (2012). Desain  generator  magnet  permanen  kecepatan rendah  untuk  pembangkit  listrik  tenaga  angin atau bayu (PLTB). Proceeding SNATI (Seminar Nasional  Aplikasi  Teknologi Informasi),  12(1), 59–67. http://journal.uii.ac.id/index.php/Snati/article/vi ew/2963/2735
[2] Aziz,  A.,  Herisiswanto,  Hardianto,  G., Hatorangan, N., & Rahman, W. (2014). Analisis Kinerja  Air  Conditioning  Sekaligus  Sebagai
Water  Heater  (Acwh). ResearchGate,  2(2355- 925X), 146-1-146– 6. https://doi.org/10.13140/RG.2.1.2396.5840/1
[3] Energy, I. (2019). AC bakal jadi penyedot listrik terbanyak di Indonesia. 1–10.
[4] Matthew,dkk.  (2022).  Perancangan  awal  wind tunnel  untuk  pengujian  turbin  angin.  Jurnal Teknik Mesin Indonesia, Vol. 17  No. 2. Hal. 51- 58. https://doi.org/10.36289/jtmi.v17i2.350
[5] Prasetiyo,dkk.  (2020) Design  and  manufacture of  the  axial  wind  turbine  integrated  with condenser. Jurnal Teknik Mesin Indonesia, Vol. 15 No. 12020 Hal. 1-6.
[6] Fazlizan, A., Chong, W. T., Yip, S. Y., Hew, W. P., & Poh, S. C. (2015). Design and experimental analysis of an exhaust air energy recovery wind turbine  generator.  Energies ,  8(7),  6566–6584. https://doi.org/10.3390/en8076566
[7] Martinus, M. Eng, M., & Budiyono, M. (2011). Analisis  Fenomena  Penampang  Alir  Vertical Axis  Wind  Turbine  (VAWT) Tipe  Heliks
T eg an ga n (V ol t)
Terhadap Kecepatan Angin Sebagai Pembangkit Listrik Alternatif Berskala Rumah Tangga.
[8] Uddin, S. M., Hazran, N., Nik, B., Izhar, M., & Bakar, B. A. (2022). Development of Wind Mini Generator by Using Air Conditioner Air Waste.
Journal of Engineering Technology, 10(1), 1–4.
[9] Melda  L.  (2013)  Efisiensi  Prototipe  Turbin Savonius pada Kecepatan Angin Rendah
[10] Nurhalim, Ichwan. (2011). Rancang Bagun dan Pengujian Unjuk Kerja Alat Penukar Kalor Tipe Serpentine  Pada Split  Air  Conditioning  Water Heater. FT UI [11] Sumiati, R., Amri, K., & Hanif. (2014). Rancang bangun  micro  turbin  angin  pembangkit  listrik untuk rumah tinggal di  daerah kecepatan  angin rendah. Jurnal Teknik Mesin, (November), 1–5.
[12] Yusuf  I.N;  Chorul  S.  (2015).  Rancang  Bangun Kincir  Angin  Sumbu  Vertikal  Pembangkit Tenaga Listrik Portable.
[13] Yildiz, F., Dakeev, U., Baltaci, K., & Coogler, K. L.  (2015).  Energy  harvesting  from  air conditioning  condensers  with  the  use  of piezoelectric devices. ASEE Annual Conference and Exposition, Conference Proceedings, 122nd ASEE  Annual  Conference  and  Exposition: Making Value for Society (122nd ASEE Annual Conference  and  Exposition:  Making  Value  for Society). https://doi.org/10.18260/p.23937