Analisis Numerik Difuser Bertingkat Turbin Angin dengan Penambahan Lengkungan Inlet

DANI RIFAI, Ir. Kutut Suryopratomo, MT., M.Sc. ; Dr. Rachmawan Budiarto, S.T., M.T.

2016 | Skripsi | S1 TEKNIK FISIKA

Kebutuhan akan energi listrik terus meningkat dan telah menjadi bagian yang tidak terpisahkan manusia dalam menjalani kehidupan. Energi fosil yang hingga saat ini memiliki peran penting dalam pemenuhan kebutuhan energi mulai mengalami berbagai permasalahan. Salah satu upaya yang dapat dilakukan adalah dengan beralih ke sumber energi terbarukan, salah satunya adalah energi angin. Angin dapat dikonversikan menjadi listrik menggunakan turbin angin. Tetapi, distribusi kecepatan angin di Indonesia relatif rendah sekitar 4-5 m/s, sehingga daya keluaran yang dihasilkan sebuah turbin angin juga relatif kecil. Penelitian ini dilakukan untuk mengatasi pemasalahan tersebut yaitu dengan menggunakan selubung berupa difuser bertingkat dengan penambahan lengkungan inlet untuk meningkatkan kecepatan angin saat akan memasuki difuser. Dengan melakukan simulasi numerik menggunakan computational fluid dynamics (CFD) dari 50 variasi model difuser dilakukan untuk mendapatkan desain terbaik. Hasilnya, desain terbaik yang didapatkan adalah diameter difuser (D) sebesar 20 cm, tinggi tepian sebesar 0,5D, sudut diffuser pertama (theta1) sebesar 4 derajat, sudut difuser kedua (theta2) sebesar 8 derajat, panjang difuser pertama (L1) adalah 0,25D, dan panjang difuser kedua (L2) sebesar 1,25D yang mencapai peningkatan kecepatan hingga 104% atau Umax/U0 = 2,04 kali lebih besar dibandingkan turbin angin standar dengan kecepatan aliran udara bebas (U0) = 4 m/s. Peningkatan kecepatan ini bergantung pada besarnya kecepatan aliran udara bebas dengan persamaan Umax/U0 =0,1278 ln (U0) +1,8519.

Demand for electrical energy, continues to rise and has become an inseparable part of human lives. Fossil energy, which until now have an important role in accomplishment the energy needs start experiencing various problems. One of the attempts that can be done is move to renewable energy sources, one of which wind energy. The wind can be converted into electricity using wind turbines. However, the wind velocity distribution in Indonesia is relatively low at around 4-5 m/s, so that the output power produced by a wind turbine is also relatively small. This research is underway to solve the problem by using a shrouded diffuser in the form of multilevel diffuser wind turbine with the addition of inlet curvature. By performing numerical simulation using computational fluid dynamics (CFD) on 50 variation of multilevel diffuser model is made to obtain the best design. As a result, the best design is obtained 20 cm diameter of diffuser (D), 0.5D flanged height (H), 4 degree angle of the first diffuser angle (teta1), 8 degree angle of the second diffuser (teta2), 0.25D length of the first diffuser (L1) and 1.25D length of the second diffuser which achieve an increase in wind speed Umax/U0 equals to 2.04 higher than standard wind turbine with 4 m/s velocity freestream (U0). This speed increase depends on the velocity freestream by the equation Umax/U0 =0.1278 ln (U0) +1.8519.

Kata Kunci : difuser bertingkat, lengkungan inlet, simulasi numerik / multilevel diffuser, curvature inlet, numerical simulation