RELATIVITAS: Jurnal Riset Inovasi Pembelajaran Fisika http://ojs.unimal.ac.id/index.php/relativitas/index April 2019. Vol.1, No. 2 p-ISSN: 2654-4172 e-ISSN: 2655-8793

## STUDI EKSPERIMENTAL PERANCANGAN TURBIN ANGIN MULTI-BLADE SEDERHANA SEBAGAI SUMBER ENERGI ALTERNATIF
Cut Yana Usmaniar, Desi Ayu, dan Zuryatina Razak Program Studi Pendidikan Fisika, FKIP Universitas Malikussaleh Korespondensi: cutyanausmaniar@gmail.com
Abstrak: Listrik  merupakan  salah  satu  kebutuhan  masyarakat,  sebagaian  besar  pusat pembangkitan  untuk  memproduksi  energi  listrik  berasal  dari  energi  fosil  seperti  batu  bara yang  sumber  energinya  sewaktu-waktu  bisa  habis.  Salah  satu  bentuk  energi  yang  dapat dimanfaatkan  sebagai  sumber  energi  listrik  adalah  angin.  Energi  angin  merupakan  sumber energi yang melimpah dan sangat potensial dimanfaatkan oleh masyarakat yang hingga kini masih sulit dalam pengadaan listrik. Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui penggunaan  turbin  angin  sederhana  jenis  multi-blade  sebagai  penghasil  energi  listrik alternatif.  Penelitian  ini  dilakukan  dengan  menggunakan  metode  penelitian  eksperimental (experimental research) yang dilakukan di desa Reulet kabupaten Aceh Utara. Objek dalam penelitian ini menggunakan turbin angin horizontal tipe multi bladed yang terdiri dari sebuah sudu  dan  dinamo.  Teknik  analisis  data  dalam  penelitian  ini  menggunakan  analisis  data deskriptif  yaitu  menggambarkan  hasil  penelitian  dalam  bentuk  tabel  dan  grafik.  Hasil penelitian  menunjukkan  bahwa  turbin  angin  sederhana  jenis  multi  blade  dapat  digunakan sebagai  penghasil  listrik  alternatif  di  desa  Reulet.  Tegangan  listrik  yang  dihasilkan  melalui rancangan  turbin  angin  sederhana  jenis  multi-blade  adalah  2,8  Volt  dengan  kecepatan  rata- rata angin 5 m/s.
Kata kunci : Angin, Turbin Angin, Multi-Blade

## EXPERIMENTAL STUDY OF SIMPLE MULTI-BLADE WIND TURBINE DESIGN AS AN ALTERNATIVE ENERGY SOURCE
Abstract: Electricity is one of the needs of the community, mostly as a generation center to produce electricity, such as coal, which has a time consuming energy source. One form of energy that can be used as a source of electrical energy is wind. Wind energy is an abundant source of energy and is very potential to be used by the community which is now increasingly difficult in the procurement of electricity. The purpose of this study was to determine the use of multi-blade simple type wind turbines as producers of alternative electrical energy. This research  was  conducted  using  experimental  research  methods  (experimental  research) conducted  in  the  village  of  North  Aceh,  Reulet  District.  The  object  in  this  study  used  a horizontal  multi-blades  type  wind  turbine  consisting  of  windmills  and  dynamos.  The  data analysis technique in this study uses descriptive data analysis, namely the results of research in the form of tables and graphs. The results showed that a simple multi blade wind turbine could  be  used  as  an  alternative  electricity  generator  in  the  village  of  Reulet.  The  electric voltage produced through the design of a simple multi-blade wind turbine is 2.8 Volts with an average wind speed of 5 m / s.
Keywords : Wind, Wind Turbines, Multi-Blade
RELATIVITAS: Jurnal Riset Inovasi Pembelajaran Fisika http://ojs.unimal.ac.id/index.php/relativitas/index

## PENDAHULUAN
Energi  listrik  merupakan  salah  satu  kebutuhan  utama  masyarakat  modern  saat  ini. Rumah  tangga,  sekolah,  kantor  pemerintahan,  ruang  publik  dan  industri  semuanya membutuhkan energi listrik. Dengan adanya listrik inilah teknologi dan perekonomian dapat berkembang dengan pesat, sehingga kehidupan masyarakat menjadi lebih baik. Sebagaimana diketahui  bahwa  sebagaian  besar  pusat  pembangkitan  untuk  memproduksi  energi  listrik  di Indonesia  bersumber  dari  energi  fosil  seperti  batu  bara  dan  bahan  bakar  minyak.  Sumber energi  fosil  sendiri  sewaktu-waktu  bisa  habis  jika  dilakukan  pemakaian  terus  menerus. (Firmansyah,  Mahmudsyah  and  Yuwono,  2008)  menyatakan  bahwa  semakin  menipisnya sumber daya fosil memicu kenaikan harga energi listrik dan krisis energi listrik di Indonesia. Sehingga  diperlukan  studi  komprehensif  mengenai  pemanfaatan  potensi  sumber  energi terbarukan sebagai sumber energi alternatif
Secara  geografis,  Indonesia  berpotensi  besar  untuk  mengembangkan  pembangkitan listrik energi  alternatif terbarukan tersebut. Salah satunya  adalah  angin. Menurut (Androga, 2015) Angin adalah salah satu sumber energi terbarukan yang dikembangkan saat ini. Energi angin termasuk energi terbarukan yang didefinisikan sebagai energi yang secara cepat dapat diproduksi  kembali  melalui  proses  alam.  Selanjutnya  (Hardiantono  and  Sumbung,  2012) menambahkan Angin merupakan salah satu sumber energi alternatif ramah lingkungan yang dapat digunakan dalam pemenuhan kebutuhan energi listrik.
Dalam  pemanfaatan  angin  sebagai  sumber  energi  listrik  alternatif,  para  peneliti sebelumnya  telah  berhasil  merancang  berbagai  jenis  turbin  yang  mengubah  energi  kinetik angin  menjadi  energi  listrik  (Napitupulu  and  Mauritz,  2013).  Salah  satu  jenis  turbin sederhana  adalah  multi-blade.  Menurut  (Keawsuntia,  2013) Turbin  angin  multi-blade sederhana  adalah  teknologi  alternatif  untuk  menghasilkan  listrik  untuk  penggunaan  rumah tangga karena konstruksinya  yang murah. Turbin angin multi-blade sederhana hanya terdiri dari baling-baling  dan  generator.  Dengan  kedua  komponen  tersebut  sudah  dapat  dihasilkan energi listrik. Angin yang berhembus memiliki energi sehingga mampu memutarkan baling- baling  sudu  angin  yang  terhubung  dengan  generator.  Dengan  berputanya  generator  maka akan muncul GGL (gaya gerak listrik). Sehingga dengan adanya istrik yang dihasilkan dapat dimanfaatkan  langsung  ke  beban  seperti  lampu  atau  peralatan  elektronik  lainnya.  Namun untuk  memaksimalkan  kinerja  sudu  angin  perlu  ditambahkan  komponen  lain,  misalnya: dudukan  sudu  angin,  bearing,  pendeteksi  arah  angin,  serta  komponen  lain  yang  dapat mendukung kinerja sudu angin. Oleh karena itu, melalui perancangan turbin angin sederhana ini diharapkan dapat dijadikan sebagai salah satu teknologi alternatif dan sebagai alat peraga untuk mengetahui cara memanfaatkan tenaga angin agar menghasilkan tenaga listrik melalui turbin angin multi-blade sederhana.

## METODE
Jenis  penelitian  ini  merupakan  penelitian  experimen  yang  dilakukan  di    tiga  tempat dengan  tujuan  untuk  melihat  pengaruh  kecepatan  turbin  yang  diakibatkan  oleh  angin
RELATIVITAS: Jurnal Riset Inovasi Pembelajaran Fisika http://ojs.unimal.ac.id/index.php/relativitas/index April 2019. Vol.1, No. 2 p-ISSN: 2654-4172 e-ISSN: 2655-8793
sehingga  menghasilkan  keadaan  lampu  yang  berbeda-beda,  dengan  begitu  dapat  dilihat terjadinya perubahan energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan alat sederhana yang menggunakan dinamo sebagai media penghantar listrik. Tahap awal penelitian  adalah perancangan. Setelah diperoleh hasil perancangan terbaik (Gambar 1.), kemudian dilakukan pembuatan turbin angin multi-blade sederhana. Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam pembuatan turbin angin sederhana terdapat pada tabel 1.
Tabel 1. Alat-alat Pembuatan Turbin Angin Multi-blade No Nama alat/bahan Jumlah 1 Dinamo 1 buah 2 LED 3 buah 3 Kabel 1 meter 4 Roda sudu 1 buah 5 Timah secukupnya 6 Triplek 1 buah 7 Kayu 1 buah 8 double tip secukupnya 4 Karet Lengan Baju Secukupnya 5 Baut 7 pasang 7 Solder 1 buah 8 Gergaji 1 buah 14 Multimeter 1 buah
Langkah selanjutnya adalah pembuatan turbin angin sederhana yaitu; triplek dipotong menggunakan  gergaji  dengan  ukuran  panjang  29  cm  dan  lebar  25  cm  sebagai  alas  untuk turbin. Kemudian kayu dengan panjang 14 cm dipotong sebagai tiang sudu. Selanjutnya sudu angin dipasang dengan  roda sudu menggunakan baut. Dynamo direkatkan pada sudu angin, setelah dinamo terpasang, lampu LED dihubungkan dengan 5 kabel warna yang berbeda, lalu setiap  kabel  yang  bermuatan  positif  dan  negatif  dihubungkan  ke  dinamo    dan  lampu  LED dengan  di  solder  menggunakan  timah.  Selanjutnya,  turbin  angin  multi-blade  yang  telah selesai  dibuat,  diujicoba  di  beberpa  tempat  yang  berlokasi  di  desa  Reulet,  kabupaten  Aceh Utara.
34
Pada  tahap  pengujian,  dilakukan  pengambilan  data.  Parameter  yang  diukur  dalam pengujian adalah kecepatan angin (m/s) yang akan digunakan memutar sudu turbin; putaran poros (rpm), yaitu putaran yang dihasilkan oleh poros turbin setelah sudu turbin dikenai angin dengan kecepatan yang telah ditentukan; torsi (Nm), yaitu besarnya torsi yang dihasilkan dari putaran  poros  setelah  sudu  turbin  dikenai  angin  dengan  kecepatan  yang  telah  ditentukan. Sudu turbin angin sederhana yang diberikan rangsangan berupa angin dari luar akan berputar dengan  sendirinya  sesuai  besar  angin  yang  diberikan.  Besar  angin  yang  diterima  oleh  sudu
Gambar 1. Rancangan Turbin Angin Multi-Blade
Gambar 2. Turbin Angin Multi-Blade Sederhana
kemudian  diukur.  Ketika  sudu  angin  tersebut  berputar  maka  roda  sudu  yang  dihubungkan dengan sudu turbin pun akan ikut berputar dikarenakan pengaruh dari angin luar. Sehingga bila  roda  sudu  berputar  maka  dinamo  pun  akan  ikut  berputar  karena  terdapat  karet  yang dihubungkan dengan roda sudu tersebut. Dengan demikian bila dinamo berputar maka akan menghasilkan  tegangan,  Tegangan  tersebut  dapat  diukur  menggunakan  multimeter  Dengan adanya  tegangan  yang  dihasilkan  oleh  dinamo  pada  alat  tersebut  sehingga  akan  dapat menghidupkan lampu-lampu yang terdapat pada alat turbin angin sederhana.
Gambar 3. Pengujian Turbin Angin Multi-Blade di Bukit
Gambar 4. Pengujian Turbin Angin Multi-Blade di Sawah

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  pengujian  turbin  angin  multi-blade  sederhana  yang  dilakukan  di  dua  tempat yang berbeda di desa Reulet, Kabupaten Aceh Utara dapat dilihat pada tabel 2.
RELATIVITAS: Jurnal Riset Inovasi Pembelajaran Fisika http://ojs.unimal.ac.id/index.php/relativitas/index April 2019. Vol.1, No. 2 p-ISSN: 2654-4172 e-ISSN: 2655-8793

## Tabel 2.Tabel Hasil Pengamatan
No  Tempat Lokasi (Reulet) Kec. Angin Tegangan  Keadaan Lampu 1 Sawah 2,2 m/s 0 volt TIDAK MENYALA 2 Bukit 5 m/s 2,8 Volt TERANG
Berdasarkan  hasil  obeservasi  penggunaan  turbin  multi-blade  sederhana  pada  dua tempat  yang  berbeda  diperoleh    bahwa  kadar  angin  di  kampung  reulet  (sawah)  dengan kecepatan  angin  2,2  m/s  dan  dengan  tegangan  0  Volt  maka  akan  menghasilkan  keadaan lampu tidak menyala, sedangkan kadar angin di daerah bukit reulet dengan kecepatan angin 5 m/s  dan  menghasilkan  tegangan  2,8  Volt  maka  akan  menghasilkan  keadaan  lampu  terang. Hal  ini  menunjukkan  bahwa  turbin  angin  multi-blade  sederahana  dapat  mengahsilkan tegangan listrik pada kecepatan angin di atas 5 m/s. Sehingga dapat dikatakan bahwa besar kecepatan angin mempengaruhi besar tegangan, dengan begitu akan membuat keadaan lampu menjadi  terang.  Selain  itu,  lokasi  Reulet  yang  bertempat  di  kawasan  bukit  cocok  untuk pembuatan turbin angin dikarenakan tersedi  jumlah kecepatan angin yang besar yaitu sekitar 5  m/s.  Berdasarakan  hasil  penelitian  yang  sudah  dilakukan  oleh  (Keawsuntia, 2013)menyatakan  bahwa  semakin  besar  energi  angin  yang  dapat  ditangkap  oleh  turbin menjadi energi mekanik rotasi maka akan semakin besar rpm yang dihasilkan turbin. Hal ini juga didukung oleh (Herlambang, 2013) sudu angin mampu mengikuti datangnya arah angin sehingga hasil yang diperoleh cukup maksimal. Hasil pengukuran pada kecepatan angin rata- rata  sebesar  2,2  m/s  tidak  mampu  menghasilkan  tegangan  keluaran.  Hal  yang  sama  juga terjadi  pada  rancangan  turbin  sederhana  oleh  (Napitupulu  and  Mauritz,  2013)  lampu  akan menyala  pada  kecepatan  angin  di  atas  2,2  m/s.  Hal  ini  dikarenakan  putaran  dan  daya  yang tertinggi turbin angin adalah 62,67 rpm dan 35,96 Watt.

## PENUTUP
Dari hasil penelitian turbin angin sederhana, maka dapat disimpulkan bahwa, turbin angin  multi-blade  sederhana  dapat  digunakan  sebagai  penghasil  energi  listrik  dan  dapat digunakan sebagai alat peraga perancangan turbin sederhana dengan kecepatan angin sedang. Tegangan listrik yang dihasilkan adalah 2,8 volt dengan kecapatan rata-rata angin 5 m/s.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Pada kesempatan ini peneliti ingin mengucapkan terima kasih banyak kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan penelitian ini. Ucapan terima kasih dan penghargaan peneliti  sampaikan  kepada  pihak  Program  Studi  Pendidikan  Fisika,  Fakultas  Keguruan  dan Ilmu Pendidikan Universitas Malikussaleh. Selain itu,  penghargaan dan ucapan terimakasih juga peneliti sampaikan kepada dosen pendidikan fisika yang telah terlibat dalam penelitian ini.
RELATIVITAS: Jurnal Riset Inovasi Pembelajaran Fisika http://ojs.unimal.ac.id/index.php/relativitas/index

## DAFTAR PUSTAKA
Androga, F. M. (2015) ‘Uji Eksperimental Model Turbin Angin Darrieus Tipe H 2 Tingkat Dengan Kombinasi 3 Bilah Naca 0018 Dan 2 Bilah Savonius Per Tingkat’, Jurnal Teknik Mesin , 1(1), pp. 126–131.
Firmansyah, I., Mahmudsyah, S. and Yuwono, T. (2008) ‘Studi Pembangunan Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikro  Hidro  (PLTMH)  Dompyong  50kW  Di  Desa Dompyong,  Bendungan,  Trenggalek  Untuk  Mewujudkan  Desa  Mandiri  Energi (DME)’, Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS , p. 1.
Hardiantono, D. and Sumbung, F. H. (2012) ‘Visabilitas Penempatan Pembangkit
Listrik Tenaga Angin Di Pantai Payum Merauke’, Mustek Anim Ha , 2 (Desember), p. 32.
Herlambang, Y. D. (2013) ‘Kaji Eksperimental Turbin Angin Multiblade Tipe Sudu Plate Sebagai Penggerak Mula Pompa Air’, Prosiding SNST ke-4 , pp. 19–25.
Keawsuntia, Y. (2013) ‘A Study of Electricity Generating from Small Multi-Blade
Wind  Turbine  for  a  Household’, Applied  Mechanics  and  Materials ,  291–294,  pp. 435–438. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.291-294.435.
Napitupulu, F. H. and Mauritz, F. (2013) ‘Uji Eksperimental Dan Analisis Pengaruh Varia Kecepatan Dan Jumlah Sudu Terhadap Daya Da Putaran Turbin Angin Vertikal Axis Savoniu Dengan Menggunakan Sudu Pengarah.’, Jurnal Dinamis , II(12), p. 11.