Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia p�ISSN:
2541-0849 e-ISSN: 2548-1398
Vol. 7, No. 09, September 2022
PENGEMBANGAN TURBIN ANGIN
BUBUNGAN ATAP DENGAN VARIASI DESAIN BILAH SUDU DAN SUDUT KEMIRINGAN SUDU
Mujiburrahman1*, Heri Irawan2, Muhammad Suprapto3
1*,2,3
Program
Studi Teknik Mesin Uniska, Indonesia
Email: *[email protected]
Abstrak
Turbin
angin bubungan atap dirancang untuk memanfaatkan energi angin yang melintasi kemiringan
atap bangunan untuk menghasilkan daya listrik yang kecil hingga sedang. Namun
demikian, yang menjadi urgensi penelitian yaitu, turbin ini memiliki
keterbatasan seperti, efisiensi dan keandalan kinerja masih kurang optimal,
akibat desain yang kurang sesuai dengan karakteristik angin pada bubungan atap.
Sehingga diperlukan penelitian lebih lanjut untuk memperbaiki efisiensi,
keandalan, dan efektivitas desain turbin angin bubungan atap yang optimal di
aplikasikan pada berbagai kondisi lingkungan,� khususnya kecepatan angin� bubungan atap yang tergolong rendah.
Penelitian ini bertujuan meningkatkan kinerja turbin angin bubungan atap dengan
membuat ekspriment tiga jenis desain prototipe� turbin yang di uji pada wind tunnel
untuk melihat efektivitas keandalan kinerja turbin angin bubungan atap paling
optimal. Hasil pengujian kinerja turbin pada kecepatan angin terendah 3,48 m/s,
sudu lengkung U sudut kemiringan sudu 150 mampu menampilkan
efektivitas kinerja lebih optimal dimana putaran turbin sebesar� 76,33 rpm, daya generator 69,76 Watt, dan
efesiensi sebesar 11,26 %. di bandingkan sudu lengkung segitiga sudut
kemiringan sudu 150 yang hanya mampu menampilkan efektivitas kinerja
putaran 71,16 rpm, daya generator 61,69 Watt, dan efesiensi 9,65 %. Sedangkan
sudu lengkung L sudut kemiringan sudu 150 menampilkan efektivitas
kinerja� paling rendah di mana putaran
yang di hasilkan sebesar 59,13 rpm, daya generator 60,54 Watt, dan efesiensi
sebesar 9,77 %. tetapi lebih baik jika di bandingkan
dengan sudut kemiringan sudu 00, dan 300. Hal ini di
perkuat hasil pengujian pada kecepatan angin tertinggi 6,21 m/s, sudu lengkung
U dengan sudut kemiringan sudu 150 memiliki efektivitas keandalan
kinerja lebih optimal di bandingkan sudu lengkung segitiga dan lengkung L dengan
nilai putaran sebesar 249,28 rpm, daya generator 157,56 Watt, dan efesiensi
sebesar 4,47%. Jika di bandingkan dengan hasil pengujian sudut kemiringan sudu 00,
dan 300.
Kata Kunci: Lengkung sudu,
Sudut kemiringan sudu , Pengarah aliran, Kinerja turbin.
Abstract
Rooftop wind turbines are designed to harness
wind energy across the slope of a building's roof to produce small to moderate
amounts of electrical power. However, what is urgent for research is that this
turbine has limitations, such as efficiency and reliability, performance is
still less than optimal, due to the design not being suitable for the
characteristics of the wind on the roof ridge. So further research is needed to
improve the efficiency, reliability and effectiveness of optimal roof ridge
wind turbine designs applied to various environmental conditions, especially
roof ridge wind speeds which are relatively low. This research aims to improve
the performance of roof ridge wind turbines by experimenting with three types
of turbine prototype designs which are tested in a wind tunnel to see the
effectiveness of the optimal performance of roof ridge wind turbines. The
results of turbine performance testing at the lowest wind speed of 3.48 m/s,
U-curved blades with a blade tilt angle of 150 were able to display
more optimal performance effectiveness where the turbine rotation was 76.33
rpm, generator power was 69.76 Watts, and efficiency was 11.26 %. Compared to a
triangular curved blade with a blade inclination angle of 150 which
is only able to display effective rotation performance of 71.16 rpm, generator
power of 61.69 Watts, and efficiency of 9.65%. Meanwhile, the curved blade L
with a blade inclination angle of 150 displays the lowest
performance effectiveness where the rotation produced is 59.13 rpm, the
generator power is 60.54 Watts, and the efficiency is 9.77%. but it is better
when compared with blade inclination angles of 00, and 300.
This is confirmed by the test results at the highest wind speed of 6.21 m/s,
U-curved blades with a blade inclination angle of 150 have more
optimal performance reliability effectiveness compared to curved blades.
triangle and curved L with a rotation value of 249.28 rpm, generator power of
157.56 Watts, and efficiency of 4.47%. If compared with the test results for
blade inclination angles 00 and 300.
Keywords: Blade curvature, Blade inclination angle, Flow direction, Performance turbin.
Turbin
angin bubungan atap merupakan jenis turbin angin yang dipasang di atas atap
bangunan, terutama di bagian puncak atap atau bubungan atap. Turbin ini
dirancang untuk memanfaatkan energi angin yang melintasi kemiringan atap
bangunan untuk menghasilkan energi listrik alternatif yang dapat digunakan di
dalam bangunan. Dengan penggunaan turbin angin bubungan atap, energi angin yang
sebelumnya terbuang dapat dimanfaatkan dan mengurangi ketergantungan pada
sumber daya energi fosil. Desain turbin terdiri dari turbin sumbu horizontal
dengan bilah-bilah sudu bentuk heliks yang terhubung ke generator untuk
menghasilkan listrik. Menurut� Paggi,
desain turbin angin yang dipasang di atas bubungan atap sebuah bangunan
memiliki beberapa keunggulan dibandingkan turbin angin tradisional yang
dipasang di menara. Pertama, menempatkan turbin pada bubungan atap memungkinkan
turbin untuk memanfaatkan angin yang mengalir di atas atap bangunan, yang
umumnya lebih cepat dan lebih kontinue dari pada angin di permukaan tanah.� Selain itu desain ini relatif sederhana dan
dapat dipasang pada bangunan yang sudah ada tanpa perubahan besar (Raymond E. Paggi tahun, 2010).�
Meskipun
desain turbin angin bubungan atap memiliki keunggulan potensial, tetapi juga
memiliki keterbatasan yang perlu dipertimbangkan. Misalnya, desain ini mungkin
tidak cocok untuk bangunan dengan garis atap yang curam atau tidak teratur,
Secara keseluruhan, desain turbin angin bubungan atap Paggi adalah konsep yang
menarik yang bisa menjadi pilihan yang layak untuk beberapa bangunan, terutama
yang memiliki area atap yang besar dan datar (Raymond E. Paggi tahun, 2010).� Lalu di lanjutkan penelitian mengembangkan
desain turbin angin bubungan atap yang menggunakan bentuk bilah yang berbeda
dari desain Paggi. Desain turbin tersebut memiliki bilah-bilah segitiga dengan
sudut kemiringan yang dapat diatur untuk memaksimalkan efisiensi. Penelitian
ini menunjukkan bahwa desain baru ini dapat menghasilkan efisiensi lebih tinggi
dari pada desain Paggi (L. K. Prajapati dan P. V.
Patil 2017). Penelitian lanjutan pada
tahun yang sama membandingkan performa turbin angin bubungan atap dengan turbin
angin vertikal tradisional. Hasil penelitian menunjukkan bahwa turbin angin
bubungan atap memiliki efisiensi yang lebih rendah dari pada turbin angin
vertikal tradisional, namun desain turbin angin bubungan atap lebih murah dan
lebih mudah dipasang (F. Casella et al. 2017). Lalu di lanjutkan
penelitian turbin atap rumah dengan membuat pemodelan Computational Fluid
Dynamic, membandingkan pengaruh jumlah sudu 3, 4, dan 5 menggunakan airfoil
savonius tipe u, hasil penelitiannya menunjukkan turbin atap rumah sudu 5
memiliki pengaruh paling besar terhadap unjuk kerja yang di hasilkan (Mujiburrahman & Heri
irawan, 2018). Lalu di lanjutkan dengan
membuat eksprimen pengujian model uji turbin atap rumah menggunakan airfoil
savonius tipe L sudu 3 dengan memvariasikan panjang turbin dan kecepatan angin
yang di uji pada terowongan angin. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada
kecepatan angin maksimum 5 m/s, turbin atap rumah panjang 0,25 mampu
menampilkan unjuk kerja lebih baik dibandingkan panjang turbin 0,15, dan 0,30 (Mujiburrahman & Heri
irawan, 2019). Selanjutnya pada tahun
yang sama penelitian mengembangkan desain turbin angin bubungan atap dengan
sistem penyimpanan energi untuk mengatasi ketidakpastian energi yang dihasilkan
oleh turbin. Penelitian ini menunjukkan bahwa sistem penyimpanan energi dapat
membantu meningkatkan efisiensi dan keandalan turbin angin bubungan atap (M. Karami et al. 2019). Selanjutnya penelitian
turbin atap rumah membuat ekspriment model uji pengaruh geometri bentuk sudu
tipe L dan tipe U yang di uji pada wind tunnel pada kecepatan angin 3, 5, dan 7
m/s. Hasil penelitian menunjukkan tipe U mampu menampilkan unjuk kerja lebih
baik di bandingkan tipe L. Pada pengujian berbagai kondisi kecepatan angin (Mujiburrahman & Heri
irawan, 2020). Lalu di lanjutkan
penelitian turbin bubungan atap� yang
membandingkan turbin tanpa pengarah dan menggunakan pengarah aliran menggunakan
konsep savonius tipe L yang di uji pada wind tunnel pada kecepatan angin 2,17
m/s sd 5,11 m/s. untuk memperbaiki kinerja turbin pada kondisi kecepatan angin
yang ber ubah-ubah. Hasil penelitiannya menunjukkan dengan penambahan pengarah
dapat meningkatkan kinerja turbin di bandingkan dengan tanpa pengarah, hal ini
di buktikan dengan pengujian pada berbagai kondisi angin.
Namun,
penelitian lebih lanjut masih diperlukan untuk memperbaiki efisiensi,
efektivitas keandalan kinerja desain turbin angin bubungan atap, serta untuk
mempelajari pengaruh desain pada berbagai kondisi lingkungan dan aplikasi yang
berbeda. Sedangkan turbin yang di aplikasikan pada kemiringan atap poros
memanjang sangat jarang di aplikasikan di indonesia mengingat potensi angin
kemiringan atap rumah yang tergolong kecepatan angin rendah dan cendrung ber
ubah- ubah arah. Sehingga perlu dikembangkan turbin angin atap rumah yang mampu
memaksimalkan angin rendah. Penelitian ini bertujuan meningkatkan kinerja
turbin angin bubungan atap dengan membuat ekspriment tiga jenis desain prototipe� turbin dengan lengkung sudu yang di lengkapi
dengan penutup sebagai pengarah aliran, yaitu desain lengkung sudu L, desain
lengkung sudu U, dan desain lengkung sudu segitiga, dengan variasi sudut
kemiringan sudu 00, 150, dan 300 pada
kecepatan angin yang sama 3 � 6 m/s yang di uji pada wind tunnel untuk
melihat efektivitas keandalan kinerja turbin angin bubungan atap.
Penelitian ini
menggunakan metode eksperimental, di mulai dari membaca literatur � literatur
penelitian sebelumnya, lalu merumuskan dan menetapkan tujuan penelitian
lanjutan, menyiapkan peralatan dan bahan, membuat tiga
desain prototipe lengkung sudu, selanjutnya melakukan
pengujian turbin di tempatkan di dalam sebuah penutup yang berfungsi sebagai
pengarah aliran angin� ke bilah sudu, Adapun
variabel
pengujian di fokuskan pada desain bilah sudu lengkung segitiga, sudu lengkung
L, dan sudu lengkung U, dengan variasi sudut kemiringan sudu mulai 00,
150, dan 300, serta penambahan penutup sebagai pengarah
aliran. prototipe turbin di uji secara bergantian pada wind tunnel, mulai dari
kecepatan angin terendah 3 m/s� sampai
kecepatan angin tertinggi 6 m/s. Selanjutnya mengamati dan
mengukur kinerja masing-masing turbin sesuai dengan parameter pengujian,
kemudian
melakukan evaluasi dan memberikan rekomendasi hasil pengujian turbin yang
memiliki efektivitas keandalan kinerja.
Tabel 1 Spesifikasi Turbin Bubungan Atap
|
Spesifikasi Turbin |
|
|
Bahan |
Tipe /Ukuran |
|
Dimensi turbin |
�Uk : 600x400 mm |
|
And flat rotor |
Plywood uk: 400x5 mm |
|
Dimensi bilah sudu |
Mika uk: 150x600x2 mm |
|
Poros bantalan turbin |
Besi pejal uk: 30x700 mm |
|
Bearing bantalan |
Upc-206 |
|
Jenis bilah
sudu |
Tipe : Segitiga, L, dan U |
|
Jumlah sudu |
6 buah |
|
Kemiringan sudu |
Sudut : 0, 15, dan 30 derajad |
|
Penutup/pengarah
turbin |
Plywood uk: 420x450x650 mm |
|
Kisi pengarah aliran |
Plywood uk: 50x700x2 mm |
|
Meterial turbin |
Mika akrilik& plywood |
Gambar 1.
Desain Prototipe Turbin
1.
Site up peralatan pengujian
2.
Mengatur kecepatan angin menggunakan dimer speed
control.
3.
Mengukur keseragaman aliran angin pada test
section area wind tunnel
4.
Mengukur dan mengatur kecepatan angin menggunakan
alat ukur anemometer digital.
5.
Menyiapkan prototipe turbin angin bubungan atap
sudu 6 dengan tiga desain lengkung sudu yang berbeda.
6.
Pengujian turbin mulai dari lengkung sudu L,
sudut kemiringan sudu mulai 00,150dan 300,
kecepatan angin 3,48 m/s� sd 6,21 m/s.
7.
Di lanjutkan pengujian lengkung sudu U, dan sudu
lengkung segitiga dengan sudut kemiringan sudu, dan kecepatan angin yang sama.
8.
Mencatat hasil pengujian seperti, data putaran
turbin, arus, dan tegangan generator untuk melihat efektivitas keandalan
kinerja turbin.
Gambar 2. Skema pengujian turbin
Hasil
Pengujian
Bagian hasil dan pembahasan memuat hasil
pengujian pada wind tunnel tiga desain lengkung bilah sudu yang berbeda, mulai
dari sudu lengkung L, lengkung U, dan lengkung segitiga. Dengan variasi sudut kemiringan
sudu 00, 150, dan 300. Tiap pengukuran data di
lakukan 3 kali pengulangan untuk memvalidasi hasil pengukuran. Adapun data yang
tersaji terdiri dari hasil pengukuran, dan perhitungan, sedangkan gambar grafik
yang di tampilkan merupakan data hasil paling optimal, sebagai berikut.
Gambar 3. Pengujian Turbin
Tabel 2 Hasil
Pengujian Turbin Lengkung Sudu L
|
Kecepatan angin v (m/s) |
Sudut Kemiringan sudu |
Tipe lengkung Sudu U |
||
|
n (rpm) |
Volt (V) |
Ampere (A) |
||
|
3,48 |
00 |
56,19 |
12,8 |
4,46 |
|
150 |
59,13 |
12,8 |
4,73 |
|
|
300 |
37,16 |
12,8 |
1,46 |
|
|
4,18 |
00 |
71,23 |
12,8 |
5,17 |
|
150 |
78,41 |
12,8 |
6,11 |
|
|
300 |
64,31 |
12,8 |
3,14 |
|
|
5,08 |
00 |
123,15 |
12,8 |
7,41 |
|
150 |
126,28 |
12,8 |
8,57 |
|
|
300 |
82,27 |
12,8 |
5,72 |
|
|
6,21 |
00 |
173,20 |
12,8 |
9,16 |
|
150 |
207,26 |
12,8 |
9,44 |
|
|
300 |
86,62 |
12,8 |
6,81 |
|
Tabel 3 Hasil
Pengujian Turbin Lengkung Sudu U
|
Kecepatan angin v (m/s) |
Sudut Kemiringan sudu |
Tipe lengkung Sudu U |
||
|
n (rpm) |
Volt (V) |
Ampere (A) |
||
|
3,48 |
00 |
66,2 |
12,8 |
4,81 |
|
150 |
76,33 |
12,8 |
5,45 |
|
|
300 |
42,61 |
12,8 |
2,61 |
|
|
4,18 |
00 |
83,11 |
12,8 |
5,63 |
|
150 |
86,42 |
12,8 |
7,04 |
|
|
300 |
67,22 |
12,8 |
4,28 |
|
|
5,08 |
00 |
144,49 |
12,8 |
8,35 |
|
150 |
185,16 |
12,8 |
10,08 |
|
|
300 |
87,16 |
12,8 |
6,19 |
|
|
6,21 |
00 |
192,15 |
12,8 |
9,48 |
|
150 |
249,28 |
12,8 |
12,31 |
|
|
300 |
98,51 |
12,8 |
7,53 |
|
Tabel 4. Hasil
Pengujian Turbin Lengkung Sudu Segitiga
|
Kecepatan angin v (m/s) |
Sudut Kemiringan sudu |
Tipe lengkung Sudu Segitiga |
||
|
n (rpm) |
Volt (V) |
Ampere (A) |
||
|
3,48 |
00 |
68,11 |
12,8 |
4,53 |
|
150 |
71,16 |
12,8 |
4,82 |
|
|
300 |
37,52 |
12,8 |
1,48 |
|
|
4,18 |
00 |
76,51 |
12,8 |
5,2 |
|
150 |
84,42 |
12,8 |
6,47 |
|
|
300 |
63,28 |
12,8 |
3,11 |
|
|
5,08 |
00 |
128,13 |
12,8 |
7,63 |
|
150 |
159,17 |
12,8 |
9,27 |
|
|
300 |
84,12 |
12,8 |
6,07 |
|
|
6,21 |
00 |
185,34 |
12,8 |
9,18 |
|
150 |
219,25 |
12,8 |
11,33 |
|
|
300 |
88,19 |
12,8 |
6,93 |
|
Perhitungan Daya
Potensial Pw (Watt)
Menghitung daya potensi angin pada kecepatan angin
3,48 m/s
Perhitungan Tip Speed ratio (λ)
Menghitung TSR lengkung sudu L pada kecepatan
angin� 3,48 m/s
Perhitungan Daya Generator Pg
(Watt)
Menghitung daya generator lengkung sudu L pada kecepatan
angin� 3,48 m/s
Perhitungan Efesiensi Turbin ր (%)
Menghitung�
efesiensi turbin lengkung sudu L pada kecepatan angin� 3,48 m/s
Tabel 5 Hasil
Pengujian Dan Perhitungan Turbin
|
No |
Kecepatan angin v (m/s) |
Kemiringan sudu � |
Tipe sudu lengkung L |
Tipe sudu lengkung U |
Tipe sudu lengkung Segitiga |
||||||
|
n (rpm) |
Pg (Watt) |
ր (%) |
n (rpm) |
Pg (Watt) |
ր (%) |
n (rpm) |
Pg (Watt) |
ր (%) |
|||
|
1 |
3,48 |
0 |
56,19 |
57,09 |
9,21 |
66,20 |
61,57 |
1,08 |
68,11 |
57,98 |
9,36 |
|
15 |
59,13 |
60,54 |
9,77 |
76,33 |
69,76 |
1,09 |
71,16 |
61,70 |
9,96 |
||
|
30 |
37,16 |
18,69 |
3,02 |
42,61 |
33,41 |
1,28 |
37,52 |
18,94 |
3,06 |
||
|
2 |
4,18 |
0 |
71,23 |
66,18 |
6,16 |
83,11 |
72,06 |
1,15 |
76,51 |
66,56 |
6,20 |
|
15 |
78,41 |
78,21 |
7,28 |
86,42 |
90,11 |
0,96 |
84,42 |
82,82 |
7,71 |
||
|
30 |
64,31 |
40,19 |
3,74 |
67,22 |
54,78 |
1,23 |
63,28 |
39,81 |
3,71 |
||
|
3 |
5,08 |
0 |
123,15 |
94,85 |
4,92 |
144,49 |
106,88 |
1,35 |
128,13 |
97,66 |
5,07 |
|
15 |
126,28 |
109,70 |
5,69 |
185,16 |
129,02 |
1,44 |
159,17 |
118,66 |
6,16 |
||
|
30 |
82,27 |
73,22 |
3,80 |
87,16 |
79,23 |
1,10 |
84,12 |
77,70 |
4,03 |
||
|
4 |
6,21 |
0 |
173,20 |
117,25 |
3,33 |
192,15 |
121,34 |
1,58 |
185,34 |
117,50 |
3,34 |
|
15 |
207,26 |
120,83 |
3,43 |
249,28 |
157,57 |
1,58 |
219,25 |
145,02 |
4,12 |
||
|
30 |
86,62 |
87,17 |
2,48 |
98,51 |
96,38 |
1,02 |
88,19 |
88,70 |
2,52 |
||
Gambar
4. Hubungan kecepatan angin� terhadap putaran turbin
pada sudut kemiringan sudu 00
Pada
gambar 4 hasil pengujian sudut 00 tipe turbin sudu lengkung U mampu
menghasilkan output putaran sebesar 68,14 rpm, lengkung segitiga sebesar 66,2
rpm, dan lengkung L sebesar 56,19 rpm. Di uji pada kecepatan angin yang sama
yaitu pada 3,48 m/s. sedangkan pada kecepatan angin 4,18 m/s sudu lengkung u
mampu tampil lebih baik di bandingkan tipe lengkung segitiga dan tipe L, dengan
nilai putaran sebesar� 83,11 rpm, begitu
pula pada pengujian kecepatan 5,08 m/s sudu lengkung u mampu menghasilkan
kinerja putaran lebih baik sebesar 144,49 rpm. Dan pada kecepatan angin
maksimum yaitu 6,21 m/s sudu lengkung U juga menunjukkan kinerja putaran lebih
baik sebesar 192,15 rpm, jika di bandingkan dengan sudu lengkung segitiga dan
sudu lengkung L.
Gambar
5. Hubungan kecepatan angin�
terhadap putaran turbin
pada sudut kemiringan sudu 150
Pada
gambar 5 hasil pengujian sudut 150 tipe turbin sudu lengkung U mampu
menghasilkan output putaran sebesar 76,33 rpm, lengkung segitiga sebesar 71,16
rpm, dan lengkung L sebesar 59,13 rpm. Saat di uji pada kecepatan angin yang
sama yaitu pada 3,48 m/s. Sedangkan pada kecepatan
angin 4,18 m/s sudu lengkung u mampu tampil lebih baik di bandingkan tipe
lengkung segitiga dan tipe L, dengan nilai putaran sebesar� 86,42 rpm, begitu pula pada pengujian
kecepatan 5,08 m/s sudu lengkung u mampu menghasilkan kinerja putaran lebih
baik sebesar 185,16 rpm. Dan pada kecepatan angin maksimum yaitu 6,21 m/s sudu
lengkung U juga menunjukkan kinerja putaran lebih baik sebesar 249,28 rpm, jika
di bandingkan dengan sudu lengkung segitiga dan sudu lengkung L.
Gambar
6. Hubungan kecepatan angin terhadap putaran turbin
pada sudut kemiringan sudu 300
Pada
gambar 6 hasil pengujian sudut 300 tipe turbin sudu lengkung U juga
menunjukkan kinerja output putaran lebih baik tetapi lebih rendah dari
pengujian sudut kemiringan sudu 150 dan 00 yaitu sebesar
42,61 rpm, lengkung segitiga sebesar 37,52 rpm, dan lengkung L sebesar 37,16
rpm. Saat di uji pada kecepatan angin yang sama yaitu pada 3,48
m/s. Sedangkan pada kecepatan angin 4,18 m/s sudu lengkung u juga mampu tampil
lebih baik di bandingkan tipe lengkung segitiga dan tipe L, dengan nilai
putaran sebesar� 67,22 rpm, begitu pula
pada pengujian kecepatan 5 m/s sudu lengkung u mampu menghasilkan kinerja
putaran lebih baik sebesar 78,16 rpm. Dan pada kecepatan angin maksimum yaitu
6,21 m/s sudu lengkung U juga menunjukkan kinerja putaran lebih baik sebesar
98,51 rpm, jika di bandingkan dengan sudu lengkung segitiga dan sudu lengkung
L.
Gambar
7. Hubungan kecepatan angin�
terhadap daya generator
pada sudut kemiringan sudu 00
Pada
gambar 7 hasil pengujian sudut 00 tipe turbin sudu lengkung U mampu
menghasilkan daya generator sebesar 61,65 W, lengkung segitiga sebesar 57,98 W,
dan lengkung L sebesar 57,08 W. Di uji pada kecepatan angin yang sama yaitu
pada 3,48 m/s. Sedangkan pada kecepatan angin 4,18 m/s sudu lengkung u mampu
tampil lebih baik di bandingkan tipe lengkung segitiga dan tipe L, di mana� daya generator yang di hasilkan sebesar� 72,06 W, begitu pula pada pengujian kecepatan
5,08 m/s sudu lengkung u mampu menghasilkan daya generator sebesar 106,88 W.
Dan pada kecepatan angin maksimum yaitu 6,21 m/s sudu lengkung U juga
menunjukkan daya generator lebih baik sebesar 121,34 W, jika di bandingkan
dengan sudu lengkung segitiga dan sudu lengkung L.
Gambar
8. Hubungan kecepatan angin�
terhadap daya generator
pada sudut kemiringan sudu 150
Sedangkan
pada gambar 8 hasil pengujian turbin sudut kemiringan sudu 150 ,
saat di uji pada kecepatan angin yang sama yaitu pada 3,48 m/s. tipe turbin
angin atap rumah menggunakan sudu lengkung U mampu menghasilkan daya generator sebesar
69,76 W, lengkung segitiga sebesar 61,69 W, dan lengkung L sebesar 60,54 W.
Sedangkan pada kecepatan angin 4,18 m/s sudu lengkung u juga mampu tampil lebih
baik di bandingkan tipe lengkung segitiga dan tipe L, dengan nilai daya
generator sebesar 90,11 W, begitu pula pada pengujian kecepatan 5,08 m/s sudu
lengkung u mampu menghasilkan kinerja putaran lebih baik sebesar 129,02 W. Dan
pada kecepatan angin maksimum yaitu 6,21 m/s sudu lengkung U juga mampu
menghasilkan daya generator sebesar 157,56 W, jika di bandingkan dengan sudu
lengkung segitiga dan sudu lengkung L.
Gambar
9. Hubungan kecepatan angin�
terhadap daya generator
pada sudut kemiringan sudu 300
Sedangkan
pada gambar 9 hasil pengujian turbin sudut kemiringan sudu 300 ,
saat di uji pada kecepatan angin yang sama yaitu pada 3,48 m/s. Turbin angin
tipe atap rumah menggunakan sudu lengkung U mampu menghasilkan daya generator
sebesar 33,04 W, lengkung segitiga sebesar 18,94 W, dan lengkung L sebesar
18,68 W. Sedangkan pada kecepatan angin 4,18 m/s sudu lengkung u juga mampu
tampil lebih baik di bandingkan tipe lengkung segitiga dan tipe L, dengan nilai
daya generator sebesar 54,78 W, begitu pula pada pengujian kecepatan 5,08 m/s
sudu lengkung u mampu menghasilkan kinerja putaran lebih baik sebesar 79,23 W.
Dan pada kecepatan angin maksimum yaitu 6,21 m/s sudu lengkung U juga mampu
menghasilkan daya generator sebesar 96,38 W, jika di bandingkan dengan sudu
lengkung segitiga dan sudu lengkung L.
Gambar
10. Hubungan sudut kemiringan sudu terhadap efesiensi
pada kecepatan angin 3,48 m/s
Pada
gambar 10 perbandingan sudut kemiringan sudu terhadap efesiensi pada pengujian
kecepatan angin 3,48 m/s, sudut kemiringan 00. Sudu
lengkung U menunjukkan efesiensi lebih baik di bandingkan sudu lengkung
segitiga dan sudu lengkung L, yaitu sebesar 9,93%.� Selanjutnya pada pengujian sudut kemiringan
sudu 150 sudu lengkung U juga mampu menampilkan kinerja lebih baik sebesar 11
26%, sedangkan hasil pada pengujian sudut kemiringan sudu 300 kinerja yang di
tunjukkan oleh sudu lengkung U juga lebih baik jika di bandingkan dengan sudu
lengkung segitiga dan lengkung L yaitu sebesar 5,39% meskipun lebih rendah dari
pengujian sudut 150 dan 00. Ini menunjukkan kinerja turbin sangat di pengaruhi
oleh sudut kemiringan sudu dan bentuk sudu yang mampu memberikan efek dorongan
angin optimal. Semakin besar putaran turbin maka semakin besar daya yang di
hasilkan sehingga mampu meningkatkan nilai efesiensi yang di hasilkan. Dalam
hal ini sudu turbin lengkung U mampu tampil lebih baik di bandingkan sudu
lengkung segitiga dan lengkung L.
Gambar
11. Hubungan sudut kemiringan sudu terhadap efesiensi
pada kecepatan angin 4,18 m/s
Pada
gambar 11 perbandingan sudut kemiringan sudu terhadap efesiensi pada pengujian kecepatan
angin 4,18 m/s, sudut kemiringan 00. Sudu
lengkung U menunjukkan efesiensi lebih baik di bandingkan sudu lengkung
segitiga dan sudu lengkung L, yaitu sebesar 6,71%.� Selanjutnya pada pengujian sudut kemiringan
sudu 150 sudu lengkung U juga mampu menampilkan kinerja lebih baik
sebesar 8,39%, sedangkan hasil pada pengujian sudut
kemiringan sudu 300 kinerja yang di tunjukkan oleh sudu lengkung U
juga lebih baik jika di bandingkan dengan sudu lengkung segitiga dan lengkung L
yaitu sebesar 5,10% tetapi lebih rendah di bandingkan sudut kemiringan sudu 150
dan 00. Ini menunjukkan kinerja turbin sangat di pengaruhi oleh
sudut kemiringan sudu dan bentuk sudu yang mampu memberikan efek dorongan angin
optimal. Semakin besar putaran turbin maka semakin besar daya yang di hasilkan
sehingga mampu meningkatkan nilai efesiensi yang di hasilkan. Dalam hal ini
sudu turbin lengkung U mampu tampil lebih baik di bandingkan sudu lengkung
segitiga dan lengkung L.
Gambar
12. Hubungan sudut kemiringan sudu terhadap efesiensi
pada kecepatan angin 5,08 m/s
Selanjutnya
Pada gambar 12 perbandingan sudut kemiringan sudu terhadap efesiensi pada
pengujian kecepatan angin 5,08 m/s, sudut kemiringan 00.
Sudu lengkung U menunjukkan efesiensi lebih baik di bandingkan sudu lengkung
segitiga dan sudu lengkung L, yaitu sebesar 5,54%.� Selanjutnya pada pengujian sudut kemiringan
sudu 150 sudu lengkung U juga mampu menampilkan kinerja lebih baik
sebesar 6,69%, sedangkan hasil pada pengujian sudut
kemiringan sudu 300 kinerja yang di tunjukkan oleh sudu lengkung U
juga lebih baik jika di bandingkan dengan sudu lengkung segitiga dan lengkung L
yaitu sebesar 4,11% tetapi lebih rendah di bandingkan sudut kemiringan sudu 150
dan 00. Ini menunjukkan kinerja turbin sangat di pengaruhi oleh
sudut kemiringan sudu dan bentuk sudu yang mampu memberikan efek dorongan angin
optimal. Semakin besar putaran turbin maka semakin besar daya yang di hasilkan
sehingga mampu meningkatkan nilai efesiensi yang di hasilkan. Dalam hal ini
sudu turbin lengkung U mampu tampil lebih baik di bandingkan sudu lengkung
segitiga dan lengkung L.
Gambar
13. Hubungan sudut kemiringan sudu terhadap efesiensi
pada kecepatan angin 6,21 m/s
Sedangkan
Pada gambar 13. Perbandingan sudut kemiringan sudu terhadap efesiensi pada
pengujian kecepatan angin 6,12 m/s, sudut kemiringan 00.
Sudu lengkung U menunjukkan efesiensi lebih baik di bandingkan sudu lengkung
segitiga dan sudu lengkung L, yaitu sebesar 3,44%.� Selanjutnya pada pengujian sudut kemiringan
sudu 150 sudu lengkung U juga mampu menampilkan kinerja lebih baik
sebesar 4,47%, sedangkan hasil pada pengujian sudut
kemiringan sudu 300 kinerja yang di tunjukkan oleh sudu lengkung U
juga lebih baik jika di bandingkan dengan sudu lengkung segitiga dan lengkung L
yaitu sebesar 2,73% tetapi lebih rendah di bandingkan sudut kemiringan sudu 150
dan 00. Ini menunjukkan kinerja turbin sangat di pengaruhi oleh
sudut kemiringan sudu dan bentuk sudu yang mampu memberikan efek dorongan angin
optimal. Semakin besar putaran turbin maka semakin besar daya yang di hasilkan
sehingga mampu meningkatkan nilai efesiensi yang di hasilkan. Dalam hal ini
sudu turbin lengkung U mampu tampil lebih baik di bandingkan sudu lengkung
segitiga dan lengkung L.
Hasil
pengujian kinerja turbin pada kecepatan angin terendah, yaitu 3,48 m/s,
menunjukkan bahwa sudu lengkung U dengan sudut kemiringan sudu 150 mampu
memberikan efektivitas kinerja lebih optimal. Turbin ini mencapai putaran
sebesar 76,33 rpm, daya generator 69,76 Watt, dan
efisiensi sebesar 11,26%. Dibandingkan dengan sudu lengkung segitiga dan
lengkung L, yang memiliki efektivitas kinerja lebih rendah. Pada kecepatan
angin tertinggi, 6,21 m/s, turbin dengan sudu lengkung U tetap menunjukkan
kinerja yang optimal dengan putaran 249,28 rpm, daya generator 157,56 Watt, dan
efisiensi 4,47%. Rata-rata, turbin bubungan atap dengan sudut kemiringan 150
menunjukkan kinerja lebih baik, memaksimalkan aliran angin melalui sudu yang
difokuskan dengan pengarah aliran dan bentuk lengkung sudu yang efisien secara
aerodinamis. Sebagai saran, penulis merekomendasikan tindakan praktis,
pengembangan teori, dan penelitian lanjutan dengan fokus pada pengembangan dan
pengujian prototipe turbin bubungan atap secara langsung di lapangan. Konsep
baru dapat difokuskan pada peningkatan efisiensi aerodinamis, dengan penekanan
pada sistem penyimpanan energi untuk mendukung pengembangan lebih lanjut.
Mujiburrahman & Heri irawan, (2022). Kajian
Eksprimental Pengaruh Penambahan Pengarah Aliran Terhadap Unjuk Kerja Turbin
Angin Bubungan Atap 7 (1), 34-40.
Ahmad Aidil Aizat Bin Baharuddin, (2020). Kajian Performance Optimization of A Roof Top
Transverse Axis Wind Turbine, 1-47.
Mujiburrahman & Heri irawan, (2020). Kajian Eksprimental Pengaruh Geometri�
Sudu Terhadap Unjuk Kerja Turbin Atap Rumah Berbasis Kecepatan Angin
Rendah 2
(2), 48-57.
Mujiburrahman & Heri irawan, (2019). Analisis
Pengaruh Panjang Sudu Terhadap Unjuk Kerja Turbin Angin Atap Rumah Pada Kecepatan
Angin Rendah 4 (1), 29-34.
Karami,
M., et al. (2019). Development of a rooftop wind turbine design with energy
storage system to cope with the uncertainty of wind energy. Journal of
Sustainable Energy Technologies and Assessments, 33, 107-117.
Mujiburrahman & Heri irawan, (2018). Analisis Pengaruh Sudu Terhadap Unjuk Kerja Turbin Angin Atap Rumah Pada
Kecepatan Angin Rendah Menggunakan Simulasi Cfd 3 (1), 60-65.�
Prajapati, L.K., & Patil, P.V. (2017). Development of a rooftop wind
turbine design using different blade shapes from Paggi's design. Journal of
Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 162, 53-63.
Jiang, S., & Chen, Z. (2017). Numerical analysis of a roof-mounted
horizontal-axis wind turbine system. Energies, 10(10), 1621.
Casella, F., et al. (2017). Performance comparison of rooftop wind
turbines and traditional vertical axis wind turbines. Journal of Energy
Conversion and Management, 148, 158-168.
Paggi, R.E. (2010). Roof Ridge Wind Turbine. United States Patent
Application Publication, US 2010/0013958 A1.
Rafflella Anak Deraman. (2013). A Study on Blade Performance of
Transverse Axis Wind Turbine Mounted on a Rooftop
|
Copyright
holder: Mujiburrahman, Heri
Irawan, Muhammad Suprapto (2022) |
|
First
publication right: Syntax Literate:
Jurnal Ilmiah Indonesia |
|
This
article is licensed under: |