Abstrak—Pemasangan  turbin  angin  Savonius  pada  bangunan tinggi  merupakan  salah  satu  solusi  yang  potensial  untuk memenuhi  kebutuhan  listrik  pada  kawasan  perkotaan. Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  kecepatan  angin optimum yang menghasilkan kinerja terbaik pada turbin angin Savonius  yang  terintegrasi  dengan  bangunan.  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. Sudu advancing turbin ditempatkan di samping model bangunan dengan rasio jarak  pusat  turbin  ke  dinding  terhadap  diameter  sudu  turbin (G/D) sebesar 1,0018. Variasi kecepatan angin yang digunakan adalah  4  hingga  9  m/s.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa penempatan model bangunan di samping advancing blade pada jarak  G/D  =  1,0018  efektif  dalam  meningkatkan  performa turbin  pada  kecepatan  angin  4  m/s,  dibuktikan  dengan peningkatan  Coefficient  of  Power  maksimum  (CoP max )  sebesar 55,43%  dari  Coefficient  of  Power  maksimum  turbin  tanpa dinding  (CoP 0max )  dan  peningkatan  Coefficient  of  Moment maksimum (C Mmax ) sebesar 45,51% dari Coefficient of Moment maksimum  turbin  tanpa  dinding  (C M0max ).  Penempatan  model bangunan  juga  efektif  dalam  meningkatkan  kemampuan  self- starting  turbin  pada  kecepatan  angin  5  hingga  9  m/s,  yang dibuktikan  dengan  peningkatan  Koefisien  Torsi  Statis minimum (CTs min ).
Kata  Kunci—BAWT,  Coefficient  of  Moment,  Coefficient  of Power, Kecepatan Angin, dan Turbin Angin Savonius.

## I. PENDAHULUAN
ERMINTAAN energi listrik di Indonesia diproyeksikan mencapai  2.214  TWh  pada  tahun  2050  dengan  laju pertumbuhan rata-rata per tahun sebesar 7% [1]. Dalam usaha pemenuhan listrik, Indonesia masih banyak bergantung pada bahan  bakar  fosil  yang  ketersediaannya  terbatas  dan  selalu berkurang setiap tahunnya, sebagai contoh produksi minyak bumi  yang  diperkirakan  akan  mengalami  penurunan  dari 292,4 juta barel pada tahun 2017 menjadi 53,8 juta barel pada tahun  2050  [2].  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. Dewasa ini, seiring dengan pertumbuhan kawasan urban,  turbin  angin  banyak  dimanfaatkan  untuk  memenuhi kebutuhan listrik di kawasan perkotaan dengan cara dipasang pada  bangunan  sebagai Building  Augmented  Wind  Turbine (BAWT).  Pemasangan  pada  gedung  tinggi  memungkinkan turbin  untuk  memanfaatkan  aliran  angin  yang  bebas hambatan.  Salah  satu  jenis  turbin  angin  yang  cocok  untuk diaplikasikan  sebagai  BAWT  adalah  turbin  angin  Savonius yang  hanya  menimbulkan  getaran  dan  kebisingan  relatif
rendah, sehingga tidak mengganggu penghuni bangunan.
Beberapa  penelitian  terdahulu  mengenai  peningkatan efisiensi  turbin  angin  Savonius  serta  aplikasi  turbin  angin yang  dipasang  pada  bangunan  telah  dilakukan.  Penelitian yang  dilakukan  oleh  Mahmoud  et  al.  bertujuan  untuk menentukan  parameter  operasional  yang  paling  efektif  dari turbin Savonius, di mana digunakan variasi geometri jumlah sudu (dua, tiga, dan empat sudu), jumlah stage (satu dan dua stage ), overlap ratio (0 hingga 0,35), aspect ratio (0,5; 1; 2;
4;  dan  5),  serta ada  tidaknya end plate [3] . Hasil penelitian menunjukkan  bahwa  turbin  dengan  dua  sudu  lebih  efisien daripada turbin dengan tiga dan empat sudu. Turbin dua stage memiliki  efisiensi  yang  lebih  baik  daripada  satu stage. Performa turbin dengan end plate lebih baik daripada tanpa end  plate. Turbin  tanpa overlap  ratio bekerja  lebih  baik daripada  turbin  dengan overlap. Peningkatan  pada aspect ratio menyebabkan performa turbin meningkat.

## Studi Eksperimen Kinerja Turbin Angin Savonius Dekat Dinding Gedung pada Jarak G/D=1,0018 Savonius
Naufallia Fitri Sholikhah dan Tri Yogi Yuwono Departemen Teknik Mesin, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : triyogi@me.its.ac.id
P Gambar 1. Skema dan parameter penelitian.
Keterangan:
U  : Kecepatan angin (m/s) ρ  : Massa jenis udara (kg/m 3 ) μ  : Viskositas udara (N.s/m 2 ) D  : Diameter sudu turbin (m) D o : Diameter end plate (m) L  : Panjang karakteristik turbin (m) H  : Tinggi turbin (m)
S  : Jarak pusat turbin ke ujung depan dinding (m) T  : Jarak end plate atas ke ujung atas dinding (m) G  : Jarak pusat turbin ke dinding (m) K  : Jarak end plate bawah ke plat dasar penyangga turbin (m)
Penelitian  yang  dilakukan  oleh  Casini  menunjukkan bahwa Vertical  Axis  Wind  Turbine (VAWT)  memiliki beberapa  keunggulan  dibandingkan Horizontal  Axis  Wind Turbine (HAWT),  di  antaranya  tidak  memerlukan yaw mechanism, mudah untuk dilakukan pemeliharaan, memiliki kemampuan self-starting yang  baik,  tidak  memerlukan struktur menara yang tinggi, dan dapat memanfaatkan energi angin  pada  area  seperti  atap  bangunan  [4].  Selain  itu  juga disebutkan bahwa bangunan dapat menjadi lokasi yang baik untuk  pemasangan  VAWT  ( Building  Augmented  Wind Turbine /BAWT).  Beberapa  konfigurasi  BAWT  antara  lain BAWT yang dipasang dekat bangunan seperti pada atap atau fasad, BAWT yang dipasang di antara bangunan, dan BAWT yang  dipasang  di  dalam  bangunan  pada  ventilasi/laluan udaranya.  Dari  data  yang  dihimpun  oleh  Casini  juga  dapat disimpulkan bahwa turbin angin lebih kompetitif dibandingkan  sistem photovoltaic dalam  hal  biaya  energi yang dihasilkan.
Penelitian yang dilakukan oleh Mao et al. bertujuan untuk menganalisis performa turbin angin Savonius yang dipasang pada  tepi  bangunan  dengan  kondisi  aliran  yang  bervariasi menggunakan metode Computational Fluid Dynamics (CFD) [5].  Mao  et  al.  mempelajari  pengaruh turbine  gap,  wind angle, dan adjacent turbine terhadap performa turbin. Hasil penelitian  menunjukkan  bahwa  performa  turbin  menurun dengan meningkatnya turbine gap akibat perubahan pada Jet Flow dan Recovery Flow. Nilai C p maksimum dicapai pada turbine gap l = 0,75 D dan TSR = 1,2, yakni sebesar 0,7390 tau 234,4% lebih tinggi dibandingkan turbin angin Savonius yang bekerja pada aliran uniform. Pada penggunaan adjacent turbines, nilai  C p maksimum  yang  dicapai  turbin  adalah sebesar 0,4319 atau 29,2% lebih rendah dibandingkan turbin angin Savonius tunggal dengan l = 1,00 D dan ϕ = 45 o . Walau begitu,  nilai  C p yang  dihasilkan  masih  jauh  lebih  tinggi dibandingkan  turbin  yang  beroperasi  pada  aliran uniform. Wind angle memberikan pengaruh yang signifikan terhadap daya yang dihasilkan turbin. Nilai C p tertinggi dicapai pada wind angle θ = 292,5 o yakni sebesar 1,2093 . Rata-rata nilai C p maksimum dari seluruh wind angle adalah sebesar 0,4256 atau 92,5% lebih tinggi dibandingkan turbin yang beroperasi pada  aliran uniform. Hal  ini  membuktikan  bahwa  turbin Savonius akan memberikan performa yang lebih baik ketika dipasang pada bangunan.
Penelitian yang dilakukan oleh Park et al. mengenai suatu sistem Building  Integrated  Wind  Turbine (BIWT)  yang secara  langsung  memanfaatkan  kulit/dinding  luar  bangunan [6].  Sistem  ini  mengombinasikan  rotor  dengan guide  vane
untuk  memusatkan  aliran  angin  yang  datang  serta meningkatkan  kecepatannya.  Beberapa  desain guide  vane dan  rotor  dianalisis  menggunakan  metode  CFD  untuk mengetahui desain mana yang memberikan performa terbaik. Selanjutnya,  dilakukan  pengujian  performa  terhadap prototipe  sistem.  Ditemukan  bahwa  sistem  BIWT  berhasil mempercepat  aliran  angin  sehingga power  coefficient juga meningkat.  Akhirnya,  dapat  disimpulkan  bahwa  sistem BIWT  yang  diusulkan  merupakan  sistem  produksi  energi yang ramah lingkungan untuk daerah perkotaan.
Dari  beberapa  penelitian  terdahulu,  belum  banyak  yang dilakukan  untuk  mengoptimalkan  performa  turbin  angin, khususnya  turbin  angin  Savonius,  yang  dipasang  pada dinding  luar  bangunan.  Permasalahan  tersebut  menjadikan penelitian ini menarik untuk dilakukan, di mana turbin angin Savonius  diletakkan  di  samping  model  dinding  bangunan pada jarak tertentu dengan variasi kecepatan angin sebesar 4– 9  m/s.  Performa  turbin  angin  Savonius  untuk  setiap  variasi kecepatan  angin  akan  dianalisis  untuk  mengetahui  nilai kecepatan  angin  optimum  yang  menghasilkan  efisiensi terbaik. Penelitian ini akan memberikan kontribusi terhadap pengembangan  teknologi  BAWT  serta  dapat  menjadi referensi dalam pemanfaatan potensi energi terbarukan.

## 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-parameter yang berpengaruh terhadap performa turbin angin Savonius antara lain  kecepatan  angin  (U),  massa  jenis  udara  (ρ),  viskositas udara  (μ),  diameter  sudu  turbin  (D),  tinggi  turbin  (H), diameter poros turbin (b), jarak pusat turbin ke ujung depan dinding  (S),  jarak end  plate atas  ke  ujung  atas  dinding  (T), jarak pusat turbin ke dinding (G), jarak end plate bawah ke
Gambar 2. Skema instalasi peralatan. 1 2 3 4 5 6 7 Gambar 3. Skema brake dynamometer .
plat dasar penyangga turbin (K), dan kecepatan sudut turbin (ω).  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. Model dinding ditempatkan di samping advancing  blade turbin  angin  Savonius  pada  jarak  (G/D) sebesar  1,0018.  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
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 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
Torque 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 yang dilakukan pada penelitian ini diinvestigasi  dengan  menggunakan  kecepatan  angin  yang berasal dari axial fan sebesar 4, 5, 6, 7, 8 dan 9 m/s, 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
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 penempatan dinding pada jarak G/D = 1,0018.
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 = 1,0018 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. Dari  grafik  pada  Gambar  5,  dapat  diamati  bahwa  nilai Coefficient  of  Power maksimum  turbin  dengan  dinding (CoP max ) dicapai pada kecepatan  angin 4 m/s,  yaitu  sebesar 0,0701  dengan  λ  =  0,705.  Nilai  ini  55,43%  lebih  tinggi daripada  nilai  CoP 0max turbin  tanpa  dinding.  Hal  ini disebabkan  pada  kecepatan  angin  4  m/s,  aliran  angin  yang terdefleksi  oleh  dinding  cenderung  mengenai advancing blade turbin, sehingga kerja turbin dipengaruhi oleh daerah high  velocity yang  menyebabkan  kecepatan  angin  yang mengenai  turbin  meningkat,  sehingga  daya  dan  nilai  CoP yang  dihasilkan  turbin  juga  mengalami  peningkatan . Nilai CoP max terus mengalami penurunan mulai kecepatan angin 5 m/s hingga mencapai nilai terendahnya pada kecepatan angin 9  m/s,  yang  mana  nilai  CoP max lebih  rendah  daripada  nilai CoP 0max turbin  tanpa  dinding.  Hal  ini  disebabkan  pada kecepatan angin 5–9 m/s, aliran angin yang menabrak dinding terdefleksi cukup kuat sehingga menyebabkan turbin berada dalam  daerah low  velocity yang  menyebabkan  kecepatan angin  yang  mengenai  turbin  menurun,  sehingga  daya  dan nilai CoP yang dihasilkan turbin juga mengalami penurunan.
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 (C M0 ) 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 (C M )  terhadap Tip  Speed  Ratio (λ)  turbin  angin Savonius  dengan  penempatan  dinding  pada  jarak  G/D  = 1,0018 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 C M0max meningkat hingga  kecepatan  5  m/s,  kemudian  menurun  hingga kecepatan  9  m/s.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  peningkatan C M 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 (C M ) akan bernilai rendah.
Dari  grafik  pada  Gambar  7,  dapat  diamati  bahwa  nilai Coefficient  of  Moment maksimum  turbin  dengan  dinding (C Mmax )  dicapai  pada  kecepatan  angin  4  m/s,  yaitu  sebesar 0,1557.  Nilai  ini  45,51%  lebih  tinggi  daripada  nilai  C Mmax turbin  tanpa  dinding.  Hal  ini  disebabkan  pada  kecepatan angin  4  m/s,  aliran  angin  yang  terdefleksi  oleh  dinding cenderung mengenai advancing blade turbin, sehingga kerja turbin  dipengaruhi  oleh  daerah high  velocity yang menyebabkan  kecepatan  angin  yang  mengenai  turbin meningkat,  sehingga  daya  dan  nilai  CoP  yang  dihasilkan turbin  juga  mengalami  peningkatan . Nilai  C Mmax terus mengalami  penurunan  mulai  kecepatan  angin  5  m/s  hingga mencapai nilai terendahnya pada kecepatan angin 9 m/s, yang mana  nilai  C Mmax lebih  rendah  daripada  nilai  C M0max turbin tanpa dinding. Hal ini disebabkan pada kecepatan angin 5–9 m/s,  aliran  angin  yang  menabrak  dinding  terdefleksi  cukup kuat sehingga menyebabkan turbin berada dalam daerah low velocity yang menyebabkan kecepatan angin yang mengenai turbin menurun, sehingga daya dan nilai C M yang dihasilkan turbin juga mengalami penurunan.

## C. Analisis Koefisien Torsi Statis (CT S )
Nilai  Koefisien  Torsi  Statis (CTs)  yang  didapatkan  dari eksperimen  dianalisis  dan  ditampilkan  dalam  bentuk  grafik sebagaimana  ditunjukkan  pada  Gambar  8  dan  Gambar  9. Gambar  8  merupakan  grafik  Koefisien  Torsi  Statis  (CTs) terhadap sudut sudu (θ) turbin angin Savonius tanpa dinding untuk kecepatan  angin 4, 5, 6,  7, 8, dan 9  m/s.  Sedangkan, Gambar  9  merupakan  grafik  Koefisien  Torsi  Statis  (CTs) terhadap  sudut  sudu  (θ)  turbin  angin  Savonius  dengan penempatan  dinding  pada  jarak  G/D  =  1,0018  untuk kecepatan angin 4, 5, 6, 7, 8, dan 9 m/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
Gambar 6. Grafik C M0 terhadap Tip Speed Ratio turbin angin Savonius tanpa dinding.
Gambar 7. Grafik C M terhadap Tip Speed Ratio turbin angin Savonius dengan penempatan dinding pada jarak G/D = 1,0018.
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 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.
Dari  grafik  pada  Gambar  9,  dapat  diamati  bahwa  pada kecepatan angin 4 m/s, nilai Koefisien Torsi Statis maksimum (CTs max ) sebesar 0,92 pada θ = 30 o dan nilai Koefisien Torsi Statis minimum (CTs min ) sebesar -1,57 pada θ = 140 o . Pada kecepatan angin 5 m/s, nilai CTs max sebesar 0,65 pada θ = 30 o dan nilai CTs min sebesar -0,64 pada θ = 140 o . Pada kecepatan angin 6 m/s, nilai CTs max sebesar 0,56 pada θ = 30 o dan nilai CTs min sebesar -0,59 pada θ = 140 o . Pada kecepatan angin 7 m/s, nilai CTs max sebesar 0,37 pada θ = 40 o dan nilai CTs min sebesar -0,41 pada θ = 140 o . Pada kecepatan angin 8 m/s, nilai CTs max sebesar 0,29 pada θ = 30 o dan nilai  CTs min sebesar  - 0,32 pada θ = 140 o . Pada kecepatan angin 9 m/s, nilai CTs max sebesar 0,29 pada θ = 30 o dan nilai CTs min sebesar -0,28 pada θ  =  140 o .  Dari  grafik  pada  Gambar  9,  dapat  disimpulkan bahwa  kemampuan self-starting terbaik  pada  turbin  angin Savonius yang ditempatkan di samping model dinding pada jarak  G/D  =  1,0018  dicapai  pada  kecepatan  angin  9  m/s karena  memiliki  nilai  CTs min paling  rendah.  Selain  itu,  dari grafik  pada  Gambar  9  juga  dapat  diketahui  bahwa  pada kecepatan  angin  5–9  m/s,  terjadi  peningkatan  kemampuan self-starting pada turbin akibat nilai CTs min yang lebih tinggi dibandingkan nilai CTs 0min pada turbin tanpa dinding.

## IV. KESIMPULAN
Berdasarkan  analisis  yang  telah  dilakukan  pada  hasil penelitian mengenai pengaruh penempatan model dinding di samping advancing blade turbin  angin  Savonius pada  jarak G/D = 1,0018 dengan variasi kecepatan angin sebesar 4, 5, 6, 7, 8 dan 9 m/s terhadap performa turbin, didapatkan beberapa kesimpulan  sebagai berikut: (1) Penempatan model dinding di samping advancing blade turbin angin Savonius pada jarak G/D  =  1,0018  efektif  dalam  meningkatkan  performa  turbin pada  kecepatan  angin  4  m/s,  dengan  nilai Coefficient  of Power maksimum  (CoP max )  sebesar  0,0701.  Nilai  tersebut memberikan  peningkatan  sebesar  55,43%  dari  nilai Coefficient  of  Power maksimum  pada  turbin  tanpa  dinding (CoP 0max ).  (2)  Penempatan  model  dinding  di  samping advancing  blade turbin  angin  Savonius  pada  jarak  G/D  = 1,0018  efektif  dalam  meningkatkan  nilai Coefficient  of Moment turbin  pada  kecepatan  angin  4  m/s,  dengan  nilai
Gambar 8. Grafik CTs terhadap sudut sudu turbin angin Savonius tanpa dinding.
Gambar  9.  Grafik  CTs  terhadap  sudut  sudu  turbin  angin  Savonius dengan penempatan dinding pada jarak G/D = 1,0018.
Coefficient  of  Moment maksimum  (C Mmax )  sebesar  0,1557. Nilai tersebut memberikan peningkatan sebesar 45,51% dari nilai Coefficient  of  Moment maksimum  pada  turbin  tanpa dinding (CM 0max ). (3) Penempatan model dinding di samping advancing  blade turbin  angin  Savonius  pada  jarak  G/D  = 1,0018 efektif dalam meningkatkan kemampuan self-starting turbin pada kecepatan 5, 6, 7, 8 dan 9 m/s yang ditunjukkan oleh peningkatan  Koefisien  Torsi Statis minimum (CTs min ). Namun usaha ini belum mampu untuk membuat turbin angin Savonius memiliki kemampuan self-starting di semua posisi angular sudu yang ditandai dengan adanya torsi statis bernilai negatif  di  beberapa  posisi  sudut  sudu  pada  seluruh  variasi kecepatan angin.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Sekretaris  Jenderal  Dewan  Energi  Nasional,  “Outlook  Energi Indonesia.” Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia, Jakarta, 2019.
[2]  A.  Sugiyono,  I.  Fitriana,  and  L.  Wahid,  “Outlook  Energi  Indonesia 2019:  Dampak  Peningkatan  Pemanfaatan  Energi  Baru  Terbarukan terhadap Perekonomian Nasional.” PPIPE-BPPT Jakarta, 2019.
[3]  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.
[4]  M. Casini, “Small vertical axis wind turbines for energy efficiency of buildings,” J. Clean Energy Technol. , vol. 4, no. 1, pp. 56–65, 2016.
[5]  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.
[6]  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.