SIMULASI NUMERIK AERODINAMIKA DAN ANALISA KONTRUKSI HYBRID TERPADU ANTARA TURBIN ANGIN POROS HORIZONTAL DENGAN SOLAR CELL
FIRMAN ARIYANTO, Prof.Ir. Samsul Kamal, M.Sc.,Ph.D.
2018 | Tesis | S2 Teknik MesinSimulasi numerik dilakukan untuk mendapatkan karakteristik aerodinamika dan koefisien tenaga turbin angin poros horizontal 3 blade jenis NACA 4412 pada 3 rotor turbin angin secara hybrid dengan solar cell di belakang turbin angin . Tujuan sistem hybrid solar cell- wind turbin yaitu dapat mempermudah perawatan dalam menjaga kebersihan solar cell dan menjaga temperatur PV agar dapat bekerja secara maksimal. Penelitian ini dilakukan dengan cara simulasi menggunakan ANSYS Fluent 17 dan SolidWorks 17 untuk menganalisa dynamic load. Domain simulasi rotor berbentuk persegi dengan lebar dan tinggi sebesar 8D x 6D (D= Diameter rotor), Panjang domain sebesar 11D, bagian up stream rotor 2D dan downstream 9D. Simulasi menggunakan solver jenis Pressured based dan model turbulen model K-Omega jenis SST pada ANSYS Fluent 17. Proses simulasi akan di validasi pada 1 turbin angin, setelah mendapatkan data yang bersesuaian maka akan dilanjutkan dengan simulasi pada 3 turbin angin hybrid solar cell pada sudut kemiringan 0 derajat, 20 derajat, 40 derajat, dan 60 derajat dengan kecepatan angin 6 m/s. Hasil simulasi berupa data angka, data visual, grafik Cp, velocity, pressure dan torsi. Daya maksimal yang dihasilkan oleh turbin angin poros horizontal hybrid solar cell terjadi pada sudut 20 derajat dengan nilai 167,09 watt/m^2. Hasil grafik menyatakan nilai kofisien daya terbesar terjadi pada turbin angin horizontal hybrid solar cell dengan sudut 40 derajat yaitu untuk nilai maksimal kooefisien daya pada rotor 1 sebesar CP 51.66 % , pada rotor 2 nilai maksimal kooefisien daya sebesar CP 35.39%, pada rotor 3 nilai maksimal kooefisien daya sebesar CP 42.42 %. Dynamic load yang terjadi pada turbin angin setelah disimulasi dapat diketahui dan hasilnya masih dalam angka toleransi aman untuk nilai strees 14.48e+006 N/m^2,nilai Displacement 7.561e-001 mm.
Numerical simulations were performed to obtain the aerodynamic characteristics and coefficients of a 3 rotor horizontal axial wind turbine of NACA 4412 type on 3 hybrid wind turbine rotor with solar cell behind wind turbine. Purpose of wind turbine-solar cell system that can facilitate maintenance in maintaining the cleanliness of solar cell and keep the temperature of PV in order to work optimally. This research by simulation using ANSYS Fluent 17 and SolidWorks 17 to analyze dynamic load. Square rotor simulated domain with width and height of 8D x 6D (D = rotor diameter), Domain length of parts is 11D, 2D rotor up stream and 9D downstream. Simulation using Pressured based solver and turbulent model of K-Omega type SST model in ANSYS Fluent 17. The simulation process will be validated on 1 wind turbine, after obtaining the corresponding data it will be followed by simulation on 3 turbine hybrid solar wind turbines at the slope angle 0 degree, 20 degree, 40 degree, and 60 degree with wind speed 6 m/s. Simulation results are numerical data, visual data, graph of Cp, velocity, pressure and torque. Maximum power generated by a horizontal axial turbine hybrid solar cell occurs at an angle of 20 degree with a value of 167,09 watt/m^2. Graphical results stated that the highest coefficient power value occurs in horizontal hybrid solar cell wind turbine with angle of 40 degree for maximum value of power coefficient in rotor 1 of CP 51.66%, on rotor 2 maximum value of coefficient power of CP 35.39%, at rotor 3 maximum value of coefficient power of CP 42.42%. Dynamic loads occurring in the wind turbine after simulation can be determined and the result is still within the safe tolerance range for strees 14.48e+006 N/m^2, Displacement value 7.561e-001 mm.
Kata Kunci : Hybrid, CFD, Turbin Angin,Solar Cell, Koefisien Tenaga, Naca 4412