Analisis Pengaruh Variasi Geometri Diffuser Augmented Wind Turbine dengan Penambahan Lengkungan Inlet dan Tepian (Flange)

MUHAMMAD NASIR, Ir. Kutut Suryopratomo, M.T., M.Sc.; Dr.-Ing. Sihana

2017 | Skripsi | S1 TEKNIK FISIKA

Teknologi energi bayu, salah satu jenis teknologi energi terbarukan, merupakan alternatif bahan bakar fosil untuk memenuhi kebutuhan energi nasional. Akan tetapi, terbatasnya wilayah yang memiliki kecepatan angin yang tinggi merupakan faktor utama penyebab rendahnya jumlah pengembangan PLTB di Indonesia. Umumnya kecepatan angin di Indonesia di bawah 5,9 m/detik dengan kecepatan rata-rata sebesar 3 m/s. Daya yang dihasilkan turbin angin sebanding dengan kubik kecepatan angin. Oleh karena itu, peningkatan daya keluaran turbin angin sangat efektif dilakukan dengan meningkatkan kecepatan aliran angin. Modifikasi pada turbin angin yang dapat diterapkan untuk meningkatkan kecepatan angin yang melalui turbin adalah dengan penambahan selubung diffuser yang berperan untuk mengumpulkan dan mempercepat angin yang mendekati turbin angin. Penelitian ini menguji pengaruh variasi geometri diffuser dengan penambahan lengkungan inlet dan tepian/flange terhadap peningkatan kecepatan angin yang mendekati turbin angin. Hasil ujicoba eksperimental menunjukkan bahwa desain selubung diffuser dengan penambahan lengkungan inlet dan tepian/flange yang menghasilkan peningkatan kecepatan angin tertinggi memiliki spesifikasi diameter diffuser (D) 20 cm; rasio L/D 1,5; sudut bukaan diffuser 8 derajat; sudut busur inlet 50 derajat; radius lengkungan inlet (R) 8 cm; dan rasio (h/D) 0,5. Peningkatan kecepatan angin maksimum (U_max/U_0) yang dihasilkan mencapai 2,01 kali kecepatan aliran udara bebasnya. Peningkatan kecepatan angin tertinggi diperoleh pada nilai X/L 0,03. Peningkatan kecepatan ini bergantung pada besarnya aliran udara bebas dengan persamaan U_max/U_0=0,3939(U_0)^2-1,3594U_0+3,0274.

Wind energy technology, one of the renewable energy technologies, is the alternative energy source to substitute the utilization of fossil fuel in order to fulfill national energy demands. However, Indonesia's wind power potential is relatively small due to low wind speed of the local area. Generally, the wind speed in Indonesia is lower than 5,9 m/s with the average of 3 m/s. Wind power generation is proportional to the wind speed cube. Therefore, increasing the velocity of the approaching wind to a wind turbine can effectively increase the output power. Attaching a diffuser to the wind turbine is one of the modifications that can be made for increasing the wind speed. Diffuser plays a role of a device for collecting and accelerating the approaching wind. This research examined the influence that the diffuser's geometry variation had on the wind speed of the approaching wind. The diffuser was designed with the addition of inlet curvature and flanged. As a result, the highest wind speed factor was obtained by a shrouded wind turbine equipped with inlet curvature and flanged with the specification of having diameter (D) 20 cm; L/D ratio of 1,5; diffuser open angle 8 degree; inlet angle 50 degree; radius of inlet curvature (R) 8 cm; and h/D ratio of 0,5. The wind speed factor for a given wind turbine increased by a factor of 2,01 compared to a standard (bare) wind turbine. The highest wind speed ratio was obtained when X/L ratio equal to 0,03. The relationship between the wind speed ratio and the velocity of the freestream is defined as U_max/U_0=0,3939(U_0)^2-1,3594U_0+3,0274.

Kata Kunci : energi angin, diffuser, lengkungan inlet, tepian/flange