Pengaruh beban lampu terhadap tegangan, arus, dan rpm pada turbin angin cross flow 8 sudu
Febrian Nur Syamsi 1* , Mochamad Arif Irfa`i ² , 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 : febriannursyamsi@gmail.com

## Abstract
Alternative  energy  is  a  source  of  energy  found  in  nature  that  can  be  directly  used freely.  Besides,  the  availability  of  alternative  energy  is  infinite  and  can  be  managed sustainably.  This  wind  energy  source  can  be  used  as  an  electricity  generator  by  building several  wind  turbine  units.  The  problem  in  this  research  is  how  the  influence  on  the performance of the 8 blades cross-flow wind turbine, while the purpose in this study is to find out how the load on the performance of the blades of 8 blades. The type of research I use is quantitative research. For the author's method using an experimental method, the free load variable  lights  0,  3,  6,  and  9 Watt s  and  the  dependent  variables  are  current, Volt age,  and RPM. The results showed that the 8 blades cross-flow wind turbine had the best performance at  0- Watt load  which  produced  0 Ampere es  current,  13.8- Watt Volt age,  and  354.92  RPM. while  the  lowest  performance  on  a  9- Watt lamp  load  which  produces  a  current  of  0.2088 Ampere es,  a Volt age  of  9.08 Volt s  and  Rpm  301.08,  the  current  has  increased,  this  is because the current is  directly proportional to the load  power, while the Volt age and RPM have decreased because generator Volt age and RPM are inversely proportional to the load power used.
Keywords : wind turbine, Volt age, current, and RPM.

## Abstrak
Energi  alternatif  merupakan  suatu  sumber  energi  yang  terdapat  di  alam  yang  dapat langsung  digunakan  dengan  bebas.  Selain  itu,  tersedianya  energi  alternatif  ini  tak  terhingga dan bisa dikelola secara berkelanjutan. Sumber energi angin ini dapat dimanfaatkan sebagai penghasil  listrik  dengan  membangun  beberapa  unit  turbin  angin.  Permasalahan  dalam penelitian ini adalah bagaimana pengaruh beban terhadap unjuk kerja turbin angin jenis cross flow 8  sudu,  sedangkan  tujuan  dalam  penelitian  ini  adalah  mengetahui  bagaimana  beban terhadap  unjuk  kerta  turbin  anggin  jenis cross  flow 8  sudu.  Jenis  penelitian  yang  penulis gunakan  adalah  penelitian  kuantitatif.  Untuk  metode  penulis  menggunakan  metode eksperimental, dengan variabel bebas beban lampu 0, 3, 6 dan 9 Watt dan variabel terikatnya yaitu arus, tegangan dan RPM. Hasil penelitian menunjukkan bahwa turbin angin cross flow 8 sudu yang memiliki kinerja terbaik pada beban 0 Watt yang menghasilkan arus 0 Ampere, tegangan  13,8  Watt  dan  RPM  354,92.  sedangkan  unjuk  kerja  terendah  pada  beban  lampu  9 Watt  yang  menghasilkan  arus  0,2088  Ampere,  tegangan  9,08  Volt  dan  Rpm  301,08,  arus mengalami  peningkatan,  hal  ini  disebabkan    karena  arus  berbanding  lurus  dengan  daya bebannya,  sedangkan  tegangan  dan  RPM  mengalami  penurunan  karena  tegangan  generator dan RPM berbanding terbalik dengan daya beban yang digunakan.
Kata kunci: turbin angin, tegangan, arus, dan RPM.

## Pendahuluan
Sumber  energi  dasar  yang  masih digunakan  di  Indonesia  saat  ini  adalah energi fosil, baik batu bara maupun minyak bumi.  Namun,  bahan  bakar  fosil  sendiri merupakan  sumber  energi  alam  yang terbatas  atau  tidak  dapat  diperbaharui.  Hal tersebut berimplikasi pada semakin menipisnya  sumber  energi  fosil  [9].  Data menyatakan  bahwa  persediaan  batubara kurang  lebih  sekitar  7,3  -  8,3  miliar  ton yang diperkirakan akan mengalami penurunan pada tahun 2036. Sementara itu, persediaan minyak bumi berkisar 3,7 miliar barel  dan  diprediksi  akan  habis  pada  tahun 2028. Sedangkan bahan bakar gas, pesediaanya  berkisar  151,33 trilioncubic feet ( TCF )  dan  diprediksi  akan  habis  pada tahun  2067  [3].  Oleh  sebab  itu,  pihak pemerintah  terus  menerus    mendorong pemanfaatan  energi  alternatif  sebagai pengganti bahan bakar fosil.
Energi  alternatif  merupakan  suatu sumber  energi  yang  terdapat  di  alam  yang dapat  langsung  digunakan  dengan  bebas. Selain  itu,  tersedianya  energi  alternatif  ini tak  terhingga  dan  bisa  dikelola  secara berkelanjutan.  Salah  satu  sumber  energi terbarukan yaitu energi angin. Energi angin memilki  sifat  yang  fleksibel,  sehingga dapat diterapkan diberbagai tempat, baik di daerah  landai,  dataran  tinggi  dan  laut. Sumber energi angin ini dapat dimanfaatkan  sebagai  penghasil  listrik dengan  membangun  beberapa  unit  turbin angin [6].
Selain itu turbin angin yang populer adalah  turbin  angin  jenis cross  flow biasanya  sering  dipakai  pada  pembangkit listrik  tenaga  air , keuntungan  dari  turbin angin  jenis  ini  adalah  kontruksinya  yang lebih  sederhana,  dan  operasi  awal  yang lebih  terjangkau  dibanding  dengan  jenis turbin lainya [2].
Turbin angina crossflow telah dirancang  dengan  sangat  teliti  untuk fleksibilitas, kemudahan dalam pemasangan  dan  perawatan  yang  lebih rendah  memberikan  daya  terbarukan  yang andal,  kuat,  dan  aman,  untuk  menurunkan
bergantungnya  terhadap  bahan  bakar  fosil dan  mendorong  perubahan  kemasa  depan untuk beralih ke energi terbarukan [5].
Berdasarkan penjelasan diatas penulis tertarik untuk melakukan penelitian tentang “Pengaruh variasi jumlah sudu dan beban  terhadap  unjuk  kerja  turbin  angin jenis cross  flow ”.  Diharapkan  dalam penelitian  ini  penulis  dapat  menghasilkan turbin  angin  vertikal  jenis cross  flow sebagai  pengganti  energi  fosil  yang  dapat dimanfaatkan  dan  mampu  menghasilkan energi  listrik  yang  dapat  dimanfaatkan  di daerah  –  daerah  terpencil  yang  belum terdistribusi aliran listrik.

## Tinjauan Pustaka
Angin  adalah  sekumpulan  aliran udara  yang  bergerak  yang  disebabkan  oleh rotasi  bumi  dan  karena  adanya  suatu perbedaan  tekanan  udara  yang  berada disekelilingnya, angin bergerak dari tempat yang bertekanan tinggi menuju tempat yang bertekanan lebih rendah dan angin bergerak dari  tempat  yang  memiliki  temperatur rendah ketempat  yang memiliki temperatur lebih tinggi [4].
Turbin  angin  merupakan  serangkaian alat  yang  berfungsi  merubah  energi  angin menjadi  energi  gerak    pada  poros  turbin yang  kemudian  dijadikan  sebagai  pemutar dinamo atau generator untuk  menghasilkan listrik  [4].  Desain  turbin  angin  sangat banyak  besaran  arah  putarannya,  turbin angin  dibedakan  menjadi  dua  yaitu,  turbin angin  poros  horisontal,  dan  turbin  angin poros vertikal.
Turbin  angin  poros  horisontal  adalah turbin  angin  horizontal  yang  putaran  poros utamanya  mengikuti  arah  angin.  Supaya baling-baling berputar dengan tepat, datangnya  angin  sebaiknya  sejajar  dengan poros  turbin  dan  tegak  lurus  dengan  arah putaran  baling-baling.  Kebanyakan  turbin angin  tipe  ini  memliki  sudu  yang menyerupai sayap pesawat terbang.
Turbin  angin  poros  vertikal  adalah jenis turbin poros vertikal yang gerak poros dan  rotornya  sejajar  dengan  datangnya angin  dari  segala  penjuru  arah  angin,
dengan  sumbu  vertikal  memungkinkan untuk menempatkan dinamo dan komponen–komponen  utama  lainya  dapat ditempatkan  dekat  dengan  permukaan tanah, hal ini menyebabkan lebih mudahnya dalam proses perawatan [4].
Berikut ini merupakan sistem konversi  energi  angin,  yang  dapat  dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Sistem Konversi Energi Angin
Cara  kerja  turbin  angin  ialah merubah energi angin menjadi energi putar sudu, kemudian putaran sudu diteruskan ke rotor  berfungsi  mengerakan  dinamo,  yang nantinya akan menghasilkan listrik [6].

## Metode Penelitian
Jenis penelitian yang penulis gunakan  adalah  penelitian  kuantitatif. Untuk metode penulis menggunakan metode  eksperimental  dengan  variable bebas  beban  lampu  dan  variabel  terikatnya dalah  arus  tegangan  dan  RPM  yang kemudian  menghasilkan  turbin  angin  jenis cross flow 8 sudu. Hasil yang diperoleh dari pengujian kemudian dianalisis dan mendapatkan  kesimpulan.  Berikut  ini adalah flow  chart penelitian  yang  dapat dilihat pada Gambar 2.
Mulai Studi lieratur Menentukan desain Pesiapan alat dan bahan Pembuatan alat: 1. Membuat meja 2. Membuat wind tunnel 3. Membuat dudukan turbin 4. Membuat turbin 8 sudu 5. Membuat dudukan generator servo Perakitan turbin angin Pengujian kecpatan angin, kecepatan putaran poros turbin, arus dan tegangan listrik pada turbin angin cross flow 8 sudu dengan variasi beban 0, 3, 6 dan 9 watt Penyajian data Kesimpulan Selesai Hasil Pengolahan data Analisis data Tidak Ok Pengumpulan data
Gambar 2. Flow Chart Penelitian.
Variabel yang di gunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Variabel bebas Variabel  bebas  merupakan  variabel yang  mempengaruhi  dan  yang  menjadi sebab perubahanya variabel terikat. Pada penelitian  ini  varibel  bebasnya  adalah Jumlah  sudu  pada  turbin  dengan  variasi 4,6,dan  8  sudu  dan  variasi  beban  lampu 3 Watt, 6 Watt dan 9 Watt.
2. Variabel terikat Variabel dependent merupakan variabel  yang  dipengaruhi  atau  yang menjadi  akibat  karena  adanya  variabel bebas.  Pada  penelitian  ini  variabel terikatnya  adalah  arus,  tegangan  dan kecepatan putaran poros yang dihasilkan. 3. Variabel kontrol Variabel kontrol merupakan variabel yang di kontrol dan
dikendalikan. Pada penelitian ini
variabel  kontrolnya  adalah  turbin  angin jenis cross  flow 8  sudu , diameter  sudu, panjang  sudu,  kecepatan  angin  dan terowongan angin.
Berikut  ini  merupakan desain turbin angin cross  flow 8  sudu  dapat  dilihat  pada Gambar 3.
Gambar 3. Kerangka Meja
Gambar 4. Cross Flow 8 Sudu
Gambar 5. Turbin Angin Cross flow 8 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 cross  flow 8  sudu,  kemudian dilanjutkan  dengan  menetukan  desain  alat dilanjutkan  dengan  persiapan  alat  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  8  sudu,  dilanjutkan  perakitan keseluruhan part ),  kemudian  dilanjutkan pengujian  turbin  angin cross  flow yang telah  dibuat  meliputi  pengujian  kecepatan angin  dengan  menggunakan anemometer , setelah  itu  kecepatan  putar  turbin  diukur dengan  menggunakan tachometer ,  serta pengukuran  tegangan  dan  arus generator dengan avometer ,  dengan  beban  lampu  0,
3,  6,  9  Watt,  setelah  memperoleh  hasil kemudian  dilakukan  pengolahan  data  , analisa  data  dan  penyajian  yang  kemudian data  tersebut  dapat  disimpulkan  sesuai dengan hasil yang di dapat saat penelitan.
Dalam memperoleh data yang diinginkan  pada  penelitian  ini  penulis melakukan dengan cara mengukur:
1. Rotasi  putaran  poros  permenit
(RPM) 2. Tegangan
3. Arus
Dalam  penelitian  ini  analisa  yang penulis  gunakan  adalah  analisa  komparasi yang  membandingkan  antara  beban  lampu 0,  3,  6  dan  9  Watt  terhadap  arus  tegangan dan  RPM  pada  turbin  angin cross  flow 8 sudu.

## Hasil dan Pembahasan
Data  hasil  pengujian  dari  turbin angin cross  flow 8  sudu  dengan  variasi beban  0,  3,  6  dan  9  Watt,  apa  dilihat  pada Tabel 1.
Tabel  1.  Nilai  Hasil  Pengujian  Tegangan,
Arus  dan  RPM  Turbin  Angin Cross Flow 8 Sudu No Beban (Watt) Tegangan (V) Arus (A) Rpm 1 0 13.8 0 354,92 2 3 11.08 0.1152 328,78 3 6 10 0.1864 304,74 4 9 9.08 0.2088 301,08
Berdasarkan  dari  hasil  Tabel  1 menunjukka  hasil  pengujian  dari  turbin angin cross flow 8 sudu dengan menggunakan  beban  lampu  0,  3,  6  dan  9 Watt menunjukkan bahwa semakain banyak  beban  lampu  yang  dipakai  maka arus  akan  mengalami  peningkatan,  hal  ini disebabkan  karena  daya  beban  lampu berbanding  terbalik  dengan    kecepatan putaran  generator,  semakin  banyak  beban lampu  yang  digunakan  maka  kecepatan putaran  generator  menurun,  jumlah  beban lampu  yang  terpasang  pada  generator mempengaruhi kecepatan putaran generatormaka kecepatan putaran generator akan semakin turun seiring dengan bertambahnya beban lampu yang digunakan  [8].  Sedangkan  nilai  tengangan berbanding  terbalik  dengan  daya  semakin banyak beban lampu yang digunakan maka nilai  tegangan  generatornya  mengalami penurunan  [8].  Sedangkan  nilai  RPM  akan mengalami penurunan. Karena hukum Ohm menyatakan  nilai  tegangan  berbanding lurus  dengan  arus  yang  mengalir,  arus tersebut  ditentukan  oleh  daya  beban digunakan,  semakin  besar  daya  bebanya
maka  arus  yang  mengalir  kebeban  tersebut akan mengalami peningkatan[8].
Hubungan  beban  lampu  0,  3,  6  dan 9  Watt  terhadat  tegangan  yang  di  hasilkan turbin angin cross flow 8 sudu dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Hubungan Beban Lampu terhadap Tegangan Berdasarkan gambar 6 menunjukkan    hubungan  antara  beban lampu 0, 3, 6 dan 9 Watt terhadap tegangan pada turbin angin cross flow 8 sudu, ketika menggunakan beban lampu 0 Watt menghasilkan  tegangan  13,8  Volt,  ketika menggunakan beban lampu 3 Watt menghasilkan  tegangan  11,08  Volt,  ketika menggunakan beban lampu 6 Watt menghasilkan  tegangan  10  Volt  dan  ketika menggunakan beban lampu 9 Watt menghasilkan  9,08  Volt.  Berdasarkan pemaparan diatas dapat disimpulkan bahwa semakin banyak beban maka akan semakin kecil  tegangan  yang  dihasilkan  begitu jugasebaliknya ketika beban yang digunakan  semakin  kecil  maka  tegangan yang dihasilkan akan semakin besar.
Hubungan  beban  lampu  0,  3,  6  dan 9 Watt terhadap arus yang dihasilkan turbin angin cross flow 8 sudu, dapat dilihat pada Gambar 7.
0 3 6 9 12 15 0 3 6 9 Teg a ng a n ( V o lt ) Beban Lampu ( Watt ) Cross Flow 8 Sudu
Gambar 7. Hubungan Beban lampu
Terhadap Arus Berdasarkan Gambar 7
menunjukkan    hubungan  antara  beban lampu  0,  3,  6  dan  9  Watt terhadap  arus pada turbin angin cross flow 8 sudu, ketika menggunakan beban lampu 3 Watt menghasilkan  arus  0,1152  Ampere,  ketika menggunakan beban lampu 6 Watt menghasilkan  arus  0,1864  Ampere  dan ketika  menggunakan  beban  lampu  9  Watt menghasilkan arus 0,2088 Ampere. Berdasarkan pemaparan diatas dapat disimpulkan  bahwa  semakin  banyak  beban lampu  yang  digunakan  maka  arus  yang dihasilkan  akan  mengalami  peningkatan begitu sebaliknya ketika beban lampu yang digunakan  semakin  kecil  maka  arus  yang ihasilkan juga akan semakin kecil.
Hubungan  beban  lampu  0,  3,  6  dan
9  Watt  terhadap  turbin  angin cross  flow 8 sudu, dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar 9. Hubungan Beban Lampu
Terhadap RPM Berdasarkan Gambar 8 menunjukkan    hubungan  antara  beban lampu 0, 3, 6 dan 9 Watt terhadap tegangan pada turbin angin cross flow 8 sudu, ketika menggunakan beban lampu 0 Watt menghasilkan RPM 354,92, ketika menggunakan beban lampu 3 Watt menghasilkan
RPM 328,78, ketika meggunakan beban lampu 6 Watt menghasilkan  RPM  304,74  dan  ketika menggunakan beban lampu 9 Watt menghasilkan  RPM  301,08.  Berdasarkan pemaparan diatas dapat disimpulkan bahwa semakin besar beban lampu yang digunakan  maka  akan  semakin  kecil  nilai RPM yang dihasilkan begitu juga sebaliknya  ketika  beban  lampu  yang digunkan  semakin  kecil  maka  nilai  RPM akan semakin besar.

## Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  data  pengujian turbin  angin cross  flow 8  sudu  dapat disimpulkan bahwa:
1. Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa turbinangin cross  flow 8  sudu  yang memiliki  kinerja  terbaik  pada  beban  0 Watt  yang  menghasilkan  arus  0 Ampere,  tegangan  13,8  Watt  dan  RPM 354,92. sedangkan unjuk kerja terendah pada  beban  lampu  9  Watt  yang
0 0,08 0,16 0,24 0 3 6 9 Arus ( A m p ere ) Beban Lampu ( Watt ) Cross Flow 8 Sudu 300 315 330 345 360 P uta ra m ( RP M ) Beban Lampu ( Watt ) Cross Flow 8 Sudu
menghasilkan  arus  0,2088  Ampere, tegangan 9,08 Volt dan RPM 301,08 .

## Referensi
[1] Artikel, 2008. (http://alpensteel. com/article/126-113-energi-lain- lain/2473  optimali  sasi  -  ektraksi  - energi – angin - kecepatan – rendah – di  –  indonesia,  diakses  18  Oktober 2019).
[2]  Dhadung,  Prihananto  2017.  “Uji Eksperimental
Pengaruh
Sudut
Kemiringan  Sudu  Posisi  Vertical Turbin Cross  Flow Dan  Sudut Pengarah Aliran ( Guide Vane ) Terhadap Daya Poros Yang Dihasilkan  Pada  Sistem  Pemulihan Energi  Terintekgrasi  Denga  Menara
Pendingin”. Jurnal Teknik Mesin.
[3]  ESDM.  2018. Indonesia  Energy Efficiency and Consrvation Converence  And  Exhibiton .  Jakarta 2018.
[4] Pengertian Angin.
2019.
(https://id.wikipedia.  org/wiki/Angin, diakses 16 Oktober 2109).
[5] Pengertian Turbin Angin 2019. (Cross flowhttp:
//crossflow energy.co.uk  /cross  flow  -wind- turbine/#, diakses 16 Oktober 2019).
[6] 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. Jurnal Teknik Mesin.
[7] Sando, Wardani Krisna. 2017. “Pengaruh  Jumlah  Sudu  Terhadap Kinerja Turbin Angin Darius Tip H”. Jurnal Teknik Mesin.
[8] Supardi,  Agus  dkk.  2017.  “Pengaruh Kecepatan Puaran Dan Beban
Terhadap  Keluaran  Generaor  Induksi 1  Fase  Kecepatan  Rendah”.  Jurnal
Teknik Elektro. [9] Wahyu, Permadi Mochamad Fachrudin.  2018.  “Uji  Eksperimental turbin Agin Sumbu Vertikal Jenis