BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Pengujian Kincir Angin

Pengujian kincir angin ini terdiri dari pengukuran kecepatan angin,

pengukuran kecepatan putar kincir dan tegangan listrik dan arus listrik pada

masing-masing variasi sudut kelengkungan sudu. Pengambilan data dilakukan

dengan mengambil nilai kecepatan angin yang paling sering muncul dalam

waktu 60 detik. Pada saat pengukuran dilakukan kincir belum pada posisi

yang ditentukan. Kecepatan angin diukur menggunakan dua anemometer yang

disusun berdasarkan posisi sumber angin (gambar 4.1). Kecepatan angin

dihasilkan oleh dua sumber angin yang disusun tingkat dan memiliki

kecepatan berbeda pada jarak tertentu, berdasarkan beberapa kali pengambilan

data kecepatan angin, maka ditetapkan jarak yang mendekati sama kecepatan

anginnya antara baling-baling atas dan bawah didapat jarak, yaitu 2,6 meter.

Gambar 4.1 Jarak dan posisi anemometer terhadap sumber angin

Anemometer

Sumber Angin

Untuk mendapatkan variasi kecepatan angin dalam penelitian ini

diggunakan pengatur tegangan bolak-balik (AC) yang dihubungkan ke

sumber angin yaitu dua buah kipas blower AC yang masing-masing

diameter 30 cm (Gambar 4.2). Dengan mengatur besarnya nilai pada

pengatur tegangan maka laju putaran kipas akan berubah sesuai masukan

tegangan listrik yang diterima. Data kecepatan angin yang terukur oleh

anemometer, adalah 1,69 m/s, 2,34 m/s, 2,74 m/s, 3,24 m/s dan 3,58 m/s.

Hasil ini sesuai dengan kecepatan angin rata-rata di sekitar Laboratorium

Prodi Tadris FTIK IAIN Palangka Raya.

Gambar 4.2 Sumber Angin dan Pengatur Tegangan AC

Variasi sudut kelengkungan sudu pada kincir angin tipe Savonius yang

bertujuan untuk mengetahui seberapa jauh pengaruhnya terhadap kecepatan

putar kincir dan perubahan daya listrik yang dihasilkan oleh generator dengan

kecepatan angin yang sama pada masing-masing variasi sudut kelengkungan

sudu. Kerangka dan pengatur sudut kelengkungan sudu menggunakan

aluminium siku dan plat aluminium seperti gambar berikut ini.

cSumber Angin Atas

Pengatur tegangan AC Sumber Angin Bawah

Gambar 4.3 Kerangka dan Pengatur Kelengkungan Sudu

Penempatan kincir angin disesuaikan dengan posisi dan jarak antara

anemometer dengan sumber angin yaitu 2,6 meter, hal ini diharapkan besar

kecepatan angin yang menerpa sudu kincir sama dengan besar yang terukur

oleh anemometer. ( gambar 4.4 )

Gambar 4.4 Penempatan Kincir Angin terhadap Sumber Angin

Selanjutnya adalah pengukuran putaran kincir (rpm). Pengukuran

dilakukan dengan menggunakan gerbang cahaya yang dihubungkan dengan

timer counter. Gerbang cahaya akan terputus oleh plat yang dipasang di ujung

kincir (gambar 4.5) yang kemudian akan diterjemahkan oleh timer counter

sebagai catatan waktu untuk kincir melakukan satu kali putaran. Nilai waktu

Sumber

angin

Kincir

Angin

2,6 meter

600

700

800 900

1000

yang diambil adalah nilai yang paling sering muncul pada display timer

counter dalam waktu 60 detik.

Gambar 4.5 Pemasangan Gerbang Cahaya dan Timer Counter

Yang terakhir adalah pengukuran daya listrik yang dihasilkan oleh

generator. Pengukuran dilakukan menggunakan dua multimeter digital untuk

tegangan dan arus listrik sedangkan beban generator menggunakan lampu

LED 7 watt. Pada pengukuran daya listrik ini nilai tegangan dan arus yang

terbaca oleh multimeter tidaklah konstan, jadi nilai yang diambil adalah nilai

rata-rata satukali putaran dari beberapa kali pencatatan.

Gambar 4.6 Generator, Pemasangan Multimeter dan Lampu.

Gerbang

cahaya Plat

penghalang

cahaya

Timer counter

Kabel

penghubung

gerbang

cahaya

Generator Multimeter

B. Hasil Penelitian

1. Hasil pengukuran kecepatan putar kincir pada setiap kelengkungan sudu

terhadap kecepatan angin.

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Kecepatan Putar Kincir

No

Kecepatan

Angin (m/s)

Putaran Kincir (rpm) pada Sudut Kelengkungan Sudu Kincir

600

700

800

900

1000

1 1,69 16,66 rpm 17,20 rpm 19,01 rpm 17,00 rpm 17,07 rpm

2 2,34 21,92 rpm 23,22 rpm 25,50 rpm 20,94 rpm 21,08 rpm

3 2,74 26,86 rpm 30,65 rpm 27,60 rpm 25,64 rpm 26,19 rpm

4 3,24 34,06 rpm 33,46 rpm 31,96 rpm 29,91 rpm 29,37 rpm

5 3,58 36,23 rpm 37,88 rpm 34,73 rpm 31,40 rpm 29,13 rpm

15

20

25

30

35

40

1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Grafik 4.1 Hubungan Kecepatan Angin terhadap Kecepatan

Putar Kincir pada setiap Kelengkungan Sudu Kincir

60

70

80

90

100

Ke

cep

atan

pu

tar

Rp

m

Kecepatan Angin (m/s)

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Grafik 4.2 Hubungan Kecepatan Angin terhadap Daya

Listrik pada setiap Kelengkungan Sudu Kincir

60

70

80

90

100

Day

a L

istr

ik (

Wat

t)

Kecepatan Angin (m/s)

2. Hasil pengukuran daya listrik pada setiap kelengkungan sudu terhadap

kecepatan angin.

Tabel 4.2 Daya Listrik pada setiap Kelengkungan Sudu

No

Kecepatan

Angin (m/s)

Daya Listrik (watt) pada Kelengkungan Sudu

Kincir

600

700

800

900

1000

1 1,69 0,01 0,03 0,04 0,03 0,03

2 2,34 0,05 0,08 0,09 0,06 0,05

3 2,74 0,08 0,13 0,11 0,10 0,10

4 3,24 0,14 0,15 0,14 0,13 0,13

5 3,58 0,16 0,17 0,16 0,14 0,12

3. Hasil perhitungan efisiensi kinerja kincir angin dalam menghasilkan daya

listrik.

Tabel 4.3 Efisiensi Kinerja Kincir dalam Menghasilkan Daya Listrik

No kecepatan

angin (m/s)

Efisiensi Kinerja Kincir (%)

600

700

800

900

1000

1 1,69 0,93% 1,60% 2,34% 1,42% 1,23%

2 2,34 1,06% 1,68% 2,08% 1,11% 0,84%

3 2,74 1,22% 2,10% 1,38% 1,12% 1,08%

4 3,24 1,36% 1,35% 1,12% 0,90% 0,82%

5 3,58 1,09% 1,17% 0,91% 0,69% 0,51%

0.0%

0.5%

1.0%

1.5%

2.0%

2.5%

1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Efi

sien

si (

%)

Kecepatan Angin (m/s)

Grafik 4.3 Hubungan Kecepatan Angin terhadap Efisiensi

60

70

80

90

100

C. Pembahasan

Analisis konversi energi pada kincir angin meliputi energi angin yang

menerpa sudu kincir sehingga menyebabkan kincir berputar dan memiliki

daya kincir yang kemudian diteruskan oleh sumbu kincir ke generator yang

mengubah energi mekanik menjadi energi listrik yang berupa daya listrik.

Nilai daya pada penelitian ini memiliki perbedaan yaitu, daya angin, daya

kincir dan daya generator hal ini terjadi karena adanya rugi-rugi gaya yaitu,

gaya gesek kincir dengan angin, gaya gesek sumbu kincir dengan kerangka,

perbandingan roda penghubung serta gaya beban dari generator dan lampu.

1. Putaran Kincir

Dilihat dari grafik 4.1, menunjukan bahwa variasi sudut

kelengkungan sudu berpengaruh terhadap perubahan putaran kincir

disetiap kecepatan angin, namun besar-kecilnya sudut kelengkungan sudu

kincir tidak mempengaruhi besar-kecilnya kecepatan putar kincir, setiap

kelengkungan sudu memiliki kemampuan yang berbeda pada setiap

kecepatan angin yang menerpanya, sedangkan semakin meningkatnya nilai

kecepatan angin disertai pula dengan meningkatnya nilai kecepatan putar

pada setiap sudut kelengkungan sudu kincir. Hal ini terjadi karena, gaya

angin yang mengenai sudu kincir menyebabkan perbedaan tekanan antara

bagian depan sudu dan bagian belakang sudu, sehingga gaya dorong yang

dihasilkan mengalami perubahan disetiap kecepatan angin. Jadi, akibat

dari peningkatan gaya dorong angin maka menyebabkan peningkatan

kecepatan putar kincir.

Putaran kincir terjadi akibat adanya gaya dorong angin yang

mengenai kincir, karena kincir savonius memiliki bentuk sudu yang

berbeda antara kedua sisinya yaitu sudu lengkung dan sudu cembung,

sehingga, menghasilkan tekanan angin yang berbeda pula yaitu sudu

lengkun menangkap lebih besar tekanan angin dibanding sudu cembung,

hal inilah yang menyebabkan kincir berputar, sedangkan kecepatannya

bergantung dari ketepatan antara kecepatan angin saat menabrak kincir

yang diberi beban tetap. Gaya yang bekerja pada kincir angin savonius

adalah gaya hambat, gaya ini sejajar dengan arah hembusan angin yang

bekerja pada permukaan kincir. Sementara, sudut antara kincir dan arah

angin bernilai 900.

a. Pada kecepatan angin 1,69 m/s putaran terbesar dimiliki oleh kincir

angin dengan sudu 800, yaitu sebanyak 19,01 rpm, dan putaran

terkecil dimiliki oleh kincir angin dengan sudu 600, yaitu sebanyak

16,66 rpm. Hai ini terjadi karena perbandingan daya angin dan daya

kincir memiliki Sementara, kecepatan putar kincir pada sudu 700, 90

0

dan 1000 berkisar antara 17,00 rpm sampai 17,20 rpm artinya, ketiga

sudu ini memiliki kecepatan putar yang hampir sama.

b. Pada kecepatan angin 2,34 m/s putaran terbesar dimiliki oleh kincir

angin dengan sudu 800, yaitu sebanyak 25,50 rpm, dan putaran

terkecil dimiliki oleh kincir angin dengan sudu 900, yaitu sebanyak

20,94 rpm. Sementara, kecepatan putar kincir pada sudu 600, 70

0 dan

1000 berkisar antara 21,08 rpm sampai 23,22 rpm.

c. Pada kecepatan angin 2,74 m/s putaran terbesar dimiliki oleh kincir

angin dengan sudu 700, yaitu sebanyak 30,65 rpm, dan putaran

terkecil dimiliki oleh kincir angin dengan sudu 1000, yaitu sebanyak

26,19 rpm. Sementara, kecepatan putar kincir pada sudu 600, 80

0 dan

900 berkisar antara 26,19 rpm sampai 27,60 rpm.

d. Pada kecepatan angin 3,24 m/s putaran terbesar dimiliki oleh kincir

angin dengan sudu 600, yaitu sebanyak 34,06 rpm, dan putaran

terkecil dimiliki oleh kincir angin dengan sudu 1000, yaitu sebanyak

29,37 rpm. Sementara, kecepatan putar kincir pada sudu 700, 80

0 dan

900 berkisar antara 29,91 rpm sampai 33,46 rpm.

e. Pada kecepatan angin 3,58 m/s putaran terbesar dimiliki oleh kincir

angin dengan sudu 700, yaitu sebanyak 37,88 rpm, dan putaran

terkecil dimiliki oleh kincir angin dengan sudu 1000, yaitu sebanyak

29,13 rpm. Sementara, kecepatan putar kincir pada sudu 600, 80

0 dan

900 berkisar antara 31,40 rpm sampai 36,23 rpm.

Pada grafik 4.1 setiap sudut kelengkungan sudu memiliki

karakteristik kecepatan putaran yang berbeda-beda. Perbedaan

kecepatan putar kincir angin pada setiap kelengkungan sudu disebabkan

oleh perbedaan dimensi kincir. Dengan adanya perbedaan dimensi, gaya

hambat yang bekerja pada kincir juga mengalami perbedaan. Sehingga,

dalam menghasilkan putaran, kincir mengalami penyesuaian karena

adanya gaya hambat dibelakang sudu dan beban generator.

2. Daya Listrik Generator

Daya listrik diperoleh dari putaran generator yang dihubungkan

dengan kincir angin. Dari penelitian ini didapat nilai tegangan listrik

dan nilai arus listrik, besar-kecilnya nilai tegangan listrik dan arus

listrik bergantung pada kecepatan putar generator yang bergantung pada

kecepatan putar kincir angin. Daya listrik diperoleh dengan

perhitungan menggunakan persamaan 2.39 ( tabel 4.2)

Dari grafik 4.2 menunjukan bahwa variasi sudut kelengkungan

sudu berpengaruh terhadap daya listrik pada generator disetiap

kecepatan angin, semakin meningkatnya nilai kecepatan angin disertai

dengan meningkatnya nilai daya listrik generator pada setiap sudut

kelengkungan sudu kincir. Hal ini terjadi karena, kecepatan putar

generator bergantung pada kecepatan putar kincir yang dipengaruhi

oleh kecepatan angin.

a. Pada kecepatan angin 1,69 m/s daya listrik terbesar dimiliki oleh

kincir dengan sudu 800 sebesar 0,04 watt dan daya listrik terkecil

dimiliki oleh kincir dengan sudu 600 sebesar 0,01 watt, sementara

pada kincir dengan sudu 700, 90

0 dan 100

0 berkisar antara 0,03

watt.

b. Pada kecepatan angin 2,34 m/s daya listrik terbesar dimiliki oleh

kincir dengan sudu 800 sebesar 0,09 watt dan daya listrik terkecil

dimiliki oleh kincir dengan sudu 600 sebesar 0,05 watt, sementara

pada kincir dengan sudu 700, 90

0 dan 100

0 berkisar antara 0,05 watt

sampai 0,07 watt.

c. Pada kecepatan angin 2,74 m/s daya listrik terbesar dimiliki oleh

kincir dengan sudu 700 sebesar 0,13 watt dan daya listrik terkecil

dimiliki oleh kincir dengan sudu 600 sebesar 0,08 watt, sementara

pada kincir dengan sudu 800, 90

0 dan 100

0 berkisar antara 0,1 watt.

d. Pada kecepatan angin 3,24 m/s daya listrik terbesar dimiliki oleh

kincir dengan sudu 700 sebesar 0,15 watt dan daya listrik terkecil

dimiliki oleh kincir dengan sudu 1000 sebesar 0,13 watt, sementara

pada kincir dengan sudu 600, 80

0 dan 90

0 berkisar antara 0,13 watt

sampai 0,14 watt.

e. Pada kecepatan angin 3,58 m/s daya listrik terbesar dimiliki oleh

kincir dengan sudu 700 sebesar 0,17 watt dan daya listrik terkecil

dimiliki oleh kincir dengan sudu 1000 sebesar 0,12 watt, sementara

pada kincir dengan sudu 600, 80

0 dan 90

0 berkisar antara 0,14 watt

sampai 0,16 watt.

Berdasarkan data, grafik dan uraian di atas terlihat bahwa

perubahan daya listrik pada setiap kelengkungan sudu kincir mengikuti

perubahan putaran yang dimiliki oleh kincir. Sementara, perubahan

putaran kincir dipengaruhi oleh perubahan kelengkungan sudu kincir

pada setiap kecepatan angin. Jadi, nilai daya listrik generator

dipengaruhi oleh variasi sudut kelengkungan sudu pada setiap

kecepatan angin.

3. Efisiensi Kinerja Kincir

Efisiensi daya merupakan presentase perubahan daya yaitu,

besarnya daya yang dapat diubah dari bentuk satu kebentuk daya yang

lain sehingga, menggambarkan kemampuan sebuah alat dalam

mengubah daya. Besarnya efisiensi kinerja kincir angin dihitung

menggunakan persamaan 2.41.

Berdasarkan hasil perhitungan efesiensi kinerja kincir dalam

menghasilkan daya listrik pada variasi sudut kelengkungan sudu

terhadap kecepatan angin. Diperoleh sebagai berikut:

a. Pada kecepatan angin 1,69 m/s, nilai efesiensi perubahan daya

kincir ke daya listrik terbesar terjadi pada sudut kelengkungan

sudu 800 sebesar 2,34% daya yang dapat dirubah oleh generator

sedangkan, nilai efesiensi perubahan daya kincir ke daya listrik

terkecil terjadi pada sudut kelengkungan sudu 600 sebesar 0,93%

daya yang dapat dirubah oleh generator. Jadi, berdasarkan

perhitungan untuk kecepatan angin 1,69 m/s, generator bekerja

efektif pada kincir angin dengan sudut kelengkungan sudu 800.

b. Pada kecepatan angin 2,34 m/s, nilai efesiensi perubahan daya

kincir ke daya listrik terbesar terjadi pada sudut kelengkungan

sudu 800 sebesar 2,08% daya yang dapat dirubah oleh generator,

sedangkan nilai efesiensi perubahan daya kincir ke daya listrik

terkecil terjadi pada sudut kelengkungan sudu 1000 sebesar 0,84%

daya yang dapat dirubah oleh generator. Jadi, berdasarkan

perhitungan untuk kecepatan angin 2,34 m/s, generator bekerja

efektif pada kincir angin dengan sudut kelengkungan sudu 800.

c. Pada kecepatan angin 2,74 m/s, nilai efesiensi perubahan daya

kincir ke daya listrik terbesar terjadi pada sudut kelengkungan

sudu 700 sebesar 2,10% daya yang dapat dirubah oleh generator

sedangkan, nilai efesiensi perubahan daya kincir ke daya listrik

terkecil terjadi pada sudut kelengkungan sudu 1000 sebesar 1,08%

daya yang dapat dirubah oleh generator. Jadi, berdasarkan

perhitungan untuk kecepatan angin 2,74 m/s, generator bekerja

efektif pada kincir angin dengan sudut kelengkungan sudu 700 .

d. Pada kecepatan angin 3,24 m/s, nilai efesiensi perubahan daya

kincir ke daya listrik terbesar terjadi pada sudut kelengkungan

sudu 600 sebesar 1,36% daya yang dapat dirubah oleh generator

sedangkan, nilai efesiensi perubahan daya kincir ke daya listrik

terkecil terjadi pada sudut kelengkungan sudu 1000 sebesar 0,82%

daya yang dapat dirubah oleh generator. Jadi, berdasarkan

perhitungan untuk kecepatan angin 2,74 m/s, generator bekerja

efektif pada kincir angin dengan sudut kelengkungan sudu 600 .

e. Pada kecepatan angin 3,58 m/s, nilai efesiensi perubahan daya

kincir ke daya listrik terbesar terjadi pada sudut kelengkungan

sudu 700 sebesar 1,17% daya yang dapat dirubah oleh generator

sedangkan, nilai efesiensi perubahan daya kincir ke daya listrik

terkecil terjadi pada sudut kelengkungan sudu 1000 sebesar 0,51%

daya yang dapat dirubah oleh generator. Jadi, berdasarkan

perhitungan untuk kecepatan angin 2,74 m/s, generator bekerja

efektif pada kincir angin dengan sudut kelengkungan sudu 700 .

Berdasarkan hasil perhitungan efesiensi perubahan daya di atas

terlihat bahwa kemampuan generator dalam mengubah daya kincir

menjadi daya listrik tidak terlalu besar. Hal ini terjadi, karena generator

memerlukan selisih perubahan putaran yang besar untuk menghasilkan

perubahan daya sedangkan, gaya putar dari kincir belum mampu untuk

menghasilkan putaran yang diperlukan oleh generator untuk melakukan

perubahan daya.

D. Analisis Konversi Energi Angin

Pada sudut kelengkungan sudu 600 diameter kincir sebesar 0,66 m dan

tinggi 0,5 m berdasarkan persamaan 2.7 maka, luas sudu kincir sebesar 0,66m

x 0,5m = 0,33m2

, karena kincir terdiri dari dua tingkat maka luas kincir yang

diterpa angin sebesar 2 x 0,33m2 = 0,66 m

2. Sedangkan, besar daya angin

dihitung menggunakan persamaan 2.6 pada kecepatan angin 1,69 m/s yang

menerpa sudu kincir besarnya adalah 1,951 watt. Daya angin inilah yang

digunakan oleh kincir untuk menghasilkan putaran sebesar 16,656 rpm

dengan daya kincir sebesar 1,544 watt kemudian, diteruskan untuk memutar

generator yang menghasilkan daya listrik sebesar 0,014 watt.

Dari uraian di atas berdasarkan persamaan 2.41 bahwa dari 1,95 watt

daya angin hanya 79,13% yang dapat dirubah menjadi daya kincir yaitu

sebesar 1,54 watt sedangkan, 20,87% nya adalah daya yang hilang karena

adanya gaya gesek sumbu kincir terhadap kerangka dan gaya beban dari

generator. Sementara, dari daya kincir 1,54 watt hanya 0,93% saja yang dapat

diubah oleh generator menjadi daya listrik dan 99,07% nya merupakan rugi

daya yang dimiliki oleh generator karena adanya beban lampu sebesar 7 watt

yang menyebabkan generator menjadi lebih berat artinya generator

memerlukan daya yang lebih besar untuk menghasilkan daya listrik yang

lebih besar pula.

Dengan menggunakan persamaan dan perhitungan yang sama pada

variasi sudut kelengkungan sudu kincir disetiap kecepatan angin yang

lainnya, maka diperoleh hasil perhitungan sebagai berikut:

Tabel 4.5 Hasil Perhitungan pada Sudut Kelengkungan Sudu 600.

No VAngin

(m/s)

AKincir

(m2)

PAngin

(watt)

VKincir

(rpm)

PKincir

(watt)

PListrik

(watt)

η (%)

PAngin ke

PKincir

η (%)

PKincir ke

PListrik

1. 1,69 0,66 1,95 16,66 1,54 0,01 79,13 0,93

2. 2,34 0,66 5,18 21,92 4,31 0,05 83,27 1,06

3. 2,74 0,66 8,32 26,86 6,62 0,08 79,56 1,22

4. 3,24 0,66 13,75 34,06 10,20 0,14 74,20 1,36

No VAngin

(m/s)

AKincir

(m2)

PAngin

(watt)

VKincir

(rpm)

PKincir

(watt)

PListrik

(watt)

η (%)

PAngin ke

PKincir

η (%)

PKincir ke

PListrik

5. 3,58 0,66 18,55 36,23 14,29 0,16 77,06 1,09

Tabel 4.6 Hasil Perhitungan pada Sudut Kelengkungan Sudu 700.

No VAngin

(m/s)

AKincir

(m2)

PAngin

(watt)

VKincir

(rpm)

PKincir

(watt)

PListrik

(watt)

η (%)

PAngin ke

PKincir

η (%)

PKincir ke

PListrik

1. 1,69 0,72 2,13 17,20 1,63 0,03 76,63 1,60

2. 2,34 0,72 5,65 23,22 4,44 0,07 78,60 1,68

3. 2,74 0,72 9,07 30,65 6,32 0,13 69,73 2,10

4. 3,24 0,72 15,00 33,46 11,32 0,15 75,51 1,35

5. 3,58 0,72 20,23 37,88 14,92 0,17 73,71 1,17

Tabel 4.7 Hasil Perhitungan pada Sudut Kelengkungan Sudu 800.

No VAngin

(m/s)

AKincir

(m2)

PAngin

(watt)

VKincir

(rpm)

PKincir

(watt)

PListrik

(watt)

η (%)

PAngin ke

PKincir

η (%)

PKincir ke

PListrik

1. 1,69 0,78 2,31 19,01 1,60 0,04 69,34 2,35

2. 2,34 0,78 6,12 25,50 4,38 0,09 71,56 2,08

3. 2,74 0,78 9,83 27,60 7,61 0,11 77,43 1,38

4. 3,24 0,78 16,25 31,96 12,85 0,14 79,07 1,12

5. 3,58 0,78 21,92 34,73 17,62 0,16 80,40 0,91

Tabel 4.8 Hasil Perhitungan pada Sudut Kelengkungan Sudu 900.

No VAngin

(m/s)

AKincir

(m2)

PAngin

(watt)

VKincir

(rpm)

PKincir

(watt)

PListrik

(watt)

η (%)

PAngin ke

PKincir

η (%)

PKincir ke

PListrik

1. 1,69 0,84 2,48 17,00 1,92 0,03 77,53 1,42

2. 2,34 0,84 6,59 20,94 5,74 0,06 87,17 1,11

3. 2,74 0,84 10,58 25,64 8,82 0,10 83,34 1,12

4. 3,24 0,84 17,50 29,91 14,78 0,13 84,48 0,90

5. 3,58 0,84 23,61 31,40 21,00 0,14 88,93 0,69

Tabel 4.10 Hasil Perhitungan pada Sudut Kelengkungan Sudu 1000.

No VAngin

(m/s)

AKincir

(m2)

PAngin

(watt)

VKincir

(rpm)

PKincir

(watt)

PListrik

(watt)

η (%)

PAngin ke

PKincir

η (%)

PKincir ke

PListrik

1. 1,69 0,88 2,60 17,07 2,01 0,02 77,20 1,23

2. 2,34 0,88 6,91 21,08 5,98 0,05 86,59 0,84

3. 2,74 0,88 11,09 26,19 9,05 0,10 81,59 1,08

4. 3,24 0,88 18,33 29,37 15,77 0,13 86,04 0,82

5. 3,58 0,88 24,73 29,13 23,70 0,12 95,85 0,51

E. Beberapa Hal yang Mempengaruhi Putaran Kincir

Adapun beberapa hal selain kecepatan putar kincir dan kecepatan

angin yang dimiliki oleh kincir pada saat mengalami purtaran adalah sebagai

berikut:

1. Daya Angin

Besarnya daya angin yang berhembus akan mempengaruhi

kecepatan putar Kincir. Besar daya angin dipengaruhi oleh kecepatan

angin dan luas permukaan sudu, semakin besar kecepatan angin, semakin

besar pula putaran kincir. Daya angin dihitung menggunakan persamaan

2,6. (lampiran 1 tabel 1.1)

2. Daya Kincir

Besarnya daya kincir yang diterpa oleh angin bergantung dari besarnya

daya angin yang diterima oleh kincir. Besarnya daya kincir dihitung

menggunakan persamaan 2.31 ( lampiran 1 tabel 1.2)

3. Tip Speed Ratio (TSR)

Tip Speed Ratio (TSR) merupakan sebuah perbandingan antara

kecepatan putar kincir dan kecepatan angin. Berdasarkan gambar 2.8

nilai TSR untuk kincir angin Savonius tidak lebih dari 1(satu). Hal ini

karena kincir angin Savonius hanya memenfaatkan gaya hambat,

sehingga kecepatan putar kincir tidak mungkin lebih besar dari kecepatan

angin. Nilai TSR dari suatu kincir berhubungan dengan efisiensi.

Semakin besar nilai TSR, semakin besarpula nilai efisiensi Kincir dengan

nilai efisiensi maksimum adalah 60% (factor Betz). Kincir angin

Savonius memiliki nilai TSR yang rendah, yaitu kurang dari 1 (satu)

sehingga efisiensi yang dihasilkan dari kincir angin ini juga rendah. Nilai

TSR dihitung menggunakan persamaan 2.18. ( Lampiran 1 tabel 1.3)

4. Momen gaya (torsi)

Momen gaya merupaka usaha memutar yang dilakukan oleh suatu

gaya oleh kincir angin. Nilai momen gaya dihitung menggunakan

persamaan 2.30. (Lampiran 1 tabel 1.4 )

F. Spesifikasi Alat

Spesipikasi alat meliputi bentuk, massa, jari-jari dan luas sudu kincir

dari komponen-komponen kincir angin.

Table 4.4 Komponen kincir angin

1. Massa total kincir

Massa total kincir adalah jumlah massa keseluruhan komponen

penyusun kincir tanpa generator.

Massa total kincir adalah :

∑M = (0,55 Kg x 6) + (1,13 Kg x 3 ) + (1,3 Kg x 1 ) + (1,1 Kg x 1 ) +

(0,32 Kg x 1) + (0,09 Kg x 3)

= 3,3 Kg + 3,39 Kg + 1,3 Kg + 1,1 Kg + 0,32 Kg + 0,27 Kg

= 9,68 Kg

2. Momen inersia kincir

Momen inersia kincir adalah jumlah seluruh momen inersia yang

dihitung sesuai dengan rumus masing-masing bentuk dari komponen

penyusun kincir. Pada penelitian ini kincir memiliki panjang lengan yang

berbeda-beda dari setiap variasi sudut kelengkungan sudu. Momen inersia

kincir pada penelitian ini dihitung menggunakan persamaan :

∑ I = ((

l

2 ) 6 ) + ((mR

2) 3) + (mR

2) + (½ mR

2) + (½ (R1

2+R2

2) +

((½ (R12+R2

2)3)

a. Sudut kelengkungan sudu 100 0 memiliki panjang lengan 0,44 m.

Momen inersia total kincir adalah: ∑ I = 0.63 N

b. Sudut kelengkungan sudu 90 0 memiliki panjang lengan 0,42 m.

Momen inersia total kincir adalah: ∑ I = 0.61 N

c. Sudut kelengkungan sudu 80 0 memiliki panjang lengan 0,39 m.

Momen inersia total kincir adalah: ∑ I = 0.58 N

d. Sudut kelengkungan sudu 70 0 memiliki panjang lengan 0,36 m.

Momen inersia total kincir adalah: ∑ I = 0.55 N

e. Sudut kelengkungan sudu 60 0 memiliki panjang lengan 0,33 m

Momen inersia total kincir adalah: ∑ I = 0.52 N

3. Spesifikasi generator

Generator yang digunakan dalam penelitian ini adalah generator

AC yang merupakan generator rakitan. Generator dalam penelitian ini

digunakan sebagai beban kincir angin, yang terdiri dari dua buah rotor

dengan magnet permanen dan stator yaitu kumparan kawat email dengan

16 lilitan. Adapun komponen generator adalah sebagai berikut:

Table 4.5 Komponen generator

No Nama bahan Ukuran Jumlah

1.

2.

3.

4.

Magnet permanen

bentuk ( koin )

Kumparan

(kawat email )

Motor Hard disk

Papan Akrilik

D = 1 cm

Tebal = 2 mm

D = 0,18 mm

Panjang = 60 m

Ukuran PC

10 cm x 30 cm

128 buah

16 kumparan

2 buah

1 lembar

4. Spesifikasi lampu

Lampu digunakan sebagai beban pada generator untuk mengetahui

besarnya daya listrik yang dihasilkan oleh generator. Adapun lampu yang

digunakan pada penelitian ini adalah Lampu LED dengan konsumsi daya

sebesar 7 watt.