PERANCANGAN SUDU TURBIN ANGIN BERKECEPATAN RENDAH DENGAN VARIASI TIP SPEED RATIO MENGGUNAKAN METODE MOMENTUM ELEMEN SUDU

MUHAMMAD BAGHIR FIKRI, Ir. Kutut Suryopratomo, M.T., M.Sc

2013 | Skripsi | FISIKA TEKNIK

Banyaknya daerah pantai di Indonesia, menjadi indikasi adanya potensial energi terbarukan, yaitu angin, walaupun kecepatan anginnya tergolong rendah. Diperlukan desain khusus untuk turbin angin berkecepatan angin rendah, karena turbin angin memiliki sifat yang spesifik, artinya sesuai dengan profil angin dimana turbin angin akan dibangun. Sayangnya, turbin angin di pasar, kebanyakan produksi luar negeri, seperti Eropa dan Amerika. Untuk itu, penelitian ini dilakukan untuk merancang turbin angin berkecepatan rendah yang menyesuaikan kecepatan angin di Indonesia.. Perancangan ini dilakukan menggunakan metode momentum elemen sudu, yaitu metode hasil kombinasi teori momentum dan teori elemen sudu, dengan memvariasikan nilai Tip Speed Ratio (λ) untuk mendapatkan nilai koefisien daya (Cp) terbaik . Sebelum melakukan perancangan, perlu dilakukanya validasi metode yang akan digunakan dalam perancangan, dengan menguji turbin angin berskala laboratorium dengan airfoil Aquila, sudut puntir seragam 30o, dan panjang sudu 25 cm. Hasil perhitungan validasi menggunakan metode momentum elemen sudu dan simulasi CFD menunjukkan perbedaan Cp sebesar 10,3% dibandingkan dengan hasil uji coba laboratorium. Nilai tersebut sudah dapat menyatakan, bahwa, metode perancangan turbin angin yang digunakan dapat diterima. Setelah mengetahui nilai perbedaan tersebut, perancangan turbin angin pun dilakukan dengan kecepatan angin rerata kota Jepara 4m/s dan airfoil S2091-101-83. Hasil analisis perancangan turbin angin menunjukkan Cp yang dihasilkan sebesar 0,479 pada λ optmal bernilai 4.

Many coastal areas in Indonesia, has potency of renewable energy, such as wind, although the wind speed is low. Special design for low speed wind turbine is required, because wind turbines have specific characteristics, depend on the wind profile in which the wind turbines will be built. Unfortunately, most of wind turbines on the market, are not produced in Indonesia, but in Europe or America.Therefore, it needs a research to design a low-speed wind turbines which meet wind speed profile in Indonesia. This design is based on Blade Element Momentum Method, which is a combination of momentum theory and blade element theory by varying the value of Tip Speed Ratio (λ) to get the best value of power coefficient (Cp). Before designing, the methods that is used need to be validated, by laboratory-scale wind turbine testing with Aquila airfoil, 30o of twist angle, and 25 cm of blade length. The validation results using Blade Element Momentum Method calculations and CFD simulations show a difference Cp value of 10.3% compared to the laboratory test results. This value show that wind turbine design methods are acceptable. After knowing the value of these difference, designing of wind turbine was done with 4m/s wind velocity and airfoil S2091-101-83. Analysis results of low speed wind turbine design, show that it has 0.479 of Cp on 4 of optimal λ.

Kata Kunci : tip speed ratio, metode momentum elemen sudu, koefisien daya