STUDI KINERJA KINCIR ANGIN SUMBU HORIZONTAL DENGAN GEOMETRI SUDU BERBEDA DAN VARIASI SUDUT KEMIRINGAN (STUDI KASUS: PLTB PANTAI BARU, YOGYAKARTA)

SYAM WIDIYANTO, Prof. Dr. Ir. Sasongko Pramonohadi, DEA; Dr. Eng. Mohammad Kholid Ridwan, S.T., M.Sc

2021 | Tesis | MAGISTER TEKNIK SISTEM

Desain kincir angin sumbu horizontal dengan 3 sudu untuk kecepatan angin rendah memerlukan pemilihan geometri sudu yang sesuai. Penelitian ini menggunakan metode panel aliran potensial dan formulasi lapisan batas integral untuk menganalisis aliran angin di sekitar airfoil. Desain sudu menggunakan teori blade element momentum (BEM) untuk mencari koefisien aerodinamis di sepanjang sudu. Proses simulasi kinerja kincir angin menggunakan perhitungan mekanika fluida untuk mensimulasikan tekanan geser yang terjadi disetiap sudu. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan rotor turbin angin berdasarkan kinerjanya meliputi koefisien daya, tip speed ratio, daya, dan rpm. Simulasi pada sudu menggunakan airfoil NACA 0009 dan NACA 4412. Desain geometri kincir angin sesuai dengan kecepatan angin rendah, memiliki koefisien lift optimal masing-masing = 1,39 dan 1,92, sudut pitch 13° dan 19°, koefisien drag =0,00195 dan 0,0635. Pengujian menggunakan 5 eksperimen desain untuk NACA 0009 dan NACA 4412. Kincir angin berdiameter 2,5 m dengan sudut kemiringan berbeda untuk setiap sudunya. Hasil pengujian menunjukkan bahwa perubahan putaran mempengaruhi koefisien daya. Koefisien daya optimal pada NACA 0009 di eksperimen desain 2 sebesar 0,52 dan NACA 4412 pada eksperimen desain 5 sebesar 0,56. Hubungan putaran kincir angin dalam rotasi per menit mempengaruhi daya keluaran sehingga putaran per menit pada NACA 0009 daya optimal di eksperimen desain 3 dengan nilai 374 rpm dan 453 W sedangkan NACA 4412 daya optimal pada eksperimen desain 5 dengan nilai 374 rpm dan 553 W. Secara keseluruhan kecepatan rasio dan rpm semakin tinggi nilainya semakin besar nilai koefisien daya. Efektifitas kinerja lebih tinggi pada semua eksperimen desain menggunakan airfoil NACA 4412 daripada NACA 0009 kecuali pada eksperimen desain 1.

The horizontal axis wind turbine design with three angles for low wind speed requires selecting the appropriate angled geometry. The study used potential flow panel methods and integral boundary layer formulations to analyze wind flow around airfoils. The blade design uses the momentum element blade theory (BEM) to look for aerodynamic coefficients along with the spoon. Simulating wind turbine performance uses fluid mechanics calculations to simulate the sheer pressure that occurs in each corner. This study aims to determine wind turbine rotors based on their performance, including power coefficient, tip speed ratio, power, and rpm. Simulation on blade geometry using airfoil NACA 0009 and NACA 4412. The wind turbine's geometry design, the simulation wind turbine, used five design experiments for NACA 0009 and NACA 4412. The wind turbine is 2.5 m in diameter with a different angle of inclination for each corner. The test results showed that the rotation change affected the power coefficient. The optimal power coefficient in NACA 0009 in design experiment 2nd was 0.52, and NACA 4412 in design experiment 5th was 0.56. The wind turbine rotation relationship per minute affects output power so that the rotation per minute at NACA 0009 is optimal power in design experiments 3rd with values of 374 rpm and 453 W. In comparison, NACA 4412 is optimal in design experiments 5th with values of 374 rpm and 553 W. Overall, the significant speed ratio and rpm, so the higher the power coefficient value. Performance effectiveness is higher in all design experiments using airfoil NACA 4412 than NACA 0009 except in design experiment 1st. Keywords: HAWT, windmill, power coefficient, power, rotation per minute

Kata Kunci : HAWT, kincir angin, koefisien daya, daya, rotasi per menit