Laporkan Masalah

RANCANG BANGUN VERTICAL AXIS WIND TURBINE (VAWT) TIPE ROSE DENGAN BILAH KOMPOSIT CARBON FIBER DAN INTEGRASI SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK SKALA MIKRO

Muhammad Febrian, Ir. Muhammad Akhsin Muflikhun, S.T., MSME., Ph.D

2025 | Skripsi | TEKNIK MESIN

Penelitian ini berfokus pada perancangan, manufaktur, dan validasi struktural Vertical Axis Wind Turbine (VAWT) tipe Rose skala 200%, yang menghasilkan prototipe dengan dimensi diameter 624 mm dan tinggi 599,5 mm. Bilah turbin dimanufaktur menggunakan struktur komposit sandwich yang terdiri dari core PLA+ yang dicetak 3D Printing FDM serta skin CFRP yang diaplikasikan dengan metode hand lay-up. Pengukuran massa aktual bilah menunjukkan variasi 4,7 kg (Blade 1), 3,1 kg (Blade 2), dan 2,5 kg (Blade 3). Data massa ini merupakan input vital untuk perhitungan beban dinamis sistem. Kekuatan struktural rangka utama tower turbin divalidasi menggunakan uji statis Finite Element Analysis (FEA). Hasil analisis pada material mild steel (?y = 207 MPa) menunjukkan tegangan von Mises maksimum (?v,max) hanya sebesar 2,962 MPa. Nilai faktor keamanan (fs) minimum 15 memverifikasi bahwa desain memiliki margin keamanan yang sangat tinggi terhadap beban operasional kritis. Sistem kelistrikan prototipe berhasil diintegrasikan menggunakan generator 3-phase AC PMG 300 Watt dan wind charge controller. Prototipe yang dihasilkan divalidasi secara fungsional, menunjukkan kemampuan self-starting pada 2,9 km/h dan menghasilkan daya maksimum 2 watt pada kecepatan angin 42,5 km/h. Implementasi ini membuktikan kelayakan operasional dan fungsionalitas VAWT tipe Rose sebagai pembangkit listrik mandiri skala mikro yang aman secara struktural.

This study focuses on the design, manufacture, and structural validation of a 200% scaled Vertical Axis Wind Turbine (VAWT) of the Rose type, resulting in a prototype with a diameter of 624 mm and a height of 599.5 mm. The turbine blades were manufactured using a composite sandwich structure consisting of a PLA+ core produced by Fused Deposition Modeling (FDM) 3D printing and a CFRP skin applied through the hand lay-up method. Actual mass measurements of the blades showed variations of 4.7 kg (Blade 1), 3.1 kg (Blade 2), and 2.5 kg (Blade 3). These mass values serve as essential inputs for calculating the system’s dynamic loads. The structural strength of the tower frame was validated using Static Finite Element Analysis (FEA). The results for mild steel material (?y = 207 MPa) indicate that the maximum von Mises stress (?v,max) reached only 2.962 MPa. The minimum safety factor (fs) of 15 confirms that the design possesses a very high safety margin against critical operational loads. The electrical system of the prototype was successfully integrated using a 300-Watt 3-phase AC PMG generator and an Wind Charge Controller. The resulting prototype was functionally validated, demonstrating self-starting capability at 2.9 km/h and producing a maximum power output of 2 watts at a wind speed of 42.5 km/h. This implementation demonstrates the operational feasibility and functional performance of the Rose-type VAWT as a structurally safe microscale standalone power generator

Kata Kunci : Vertical Axis Wind Turbine (VAWT), Rose Turbine, Komposit Carbon Fiber (CFRP), Finite Element Analysis (FEA), Manufaktur

  1. S1-2025-474211-abstract.pdf  
  2. S1-2025-474211-bibliography.pdf  
  3. S1-2025-474211-tableofcontent.pdf  
  4. S1-2025-474211-title.pdf