i

PENGARUH KELENGKUNGAN SUDU TERHADAP KECEPATAN

PUTARAN DAN DAYA LISTRIK PADA KINERJA

KINCIR ANGIN SAVONIUS TIPE U

SKRIPSI

Diajukan untuk Melengkapi dan Memenuhi Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan

Oleh :

SIGIT SURYONO

NIM. 0801130134

INSTITUT AGAMA ISLAM NEGERI PALANGKA RAYA

FAKULTAS TARBIYAH DAN ILMU KEGURUAN

JURUSAN PENDIDIKAN MIPA

PRODI TADRIS FISIKA

1437 H/ 2016 M

ii

PERSETUJUAN SKRIPSI

Judul : PENGARUH KELENGKUNGAN SUDU TERHADAP

KECEPATAN PUTAR DAN DAYA LISTRIK PADA

KINERJA KINCIR ANGIN SAVONIUS TIPE U

Nama : Sigit Suryono

NIM : 0801130134

Jurusan : Pendidikan MIPA

Program Studi : Tadris Fisika

Jenjang : Strata Satu ( S.1 )

Palangka Raya, September 2016

Menyetujui,

Pembimbing I Pembimbing II

Suhartono, M.Pd.Si Sri Fatmawati, M.Pd NIP.19810305 200604 1 005 NIP.19841111 201101 2 012

Mengetahui,

Wakil Dekan Ketua Jurusan

Bidang Akademik Pendidikan MIPA

Dra. Hj. Rodhatul Jennah, M.Pd Sri Fatmawati, M.Pd NIP. 19671003 199303 2 001 NIP.19841111 201101 2 012

iii

NOTA DINAS

Hal : Permohonan Ujian Skripsi Palangka Raya, 01 September 2016

saudara Sigit Suryono

Kepada

Yth. Ketua Jurusan Pendidikan

MIPA FTIK IAIN Palangka Raya

di-

Palangka Raya

Assalamu’alaikum Wr.Wb

Setelah membaca, memeriksa dan mengadakan perbaikan seperlunya, maka

kami berpendapat bahwa Skripsi saudara.

NAMA : Sigit Suryono

NIM : 0801130134

JUDUL : Pengaruh Kelengkungan Sudu terhadap Kecepatan Putar

dan Daya Listrik pada Kinerja Kincir Angin Savonius

Tipe U

Sudah dapat diujikan untuk memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan Islam.

Demikian atas perhatiannya diucapkan terimakasih.

Wassalamu’alaikum Wr.Wb

Pembimbing I Pembimbing II

Suhartono, M.Pd.Si Sri Fatmawati, M.Pd

NIP.19810305 200604 1 005 NIP.19841111 201101 2 012

iv

PENGESAHAN

Skripsi yang berjudul PENGARUH KELENGKUNGAN SUDU TERHADAP

KECEPATAN PUTAR DAN DAYA LISTRIK PADA KINERJA KINCIR

ANGIN SAVONIUS TIPE U ”.Oleh Sigit Suryono, NIM: 080 1130 134 telah

dimunaqasyahkan pada Tim Munaqasyah Skripsi FTIK Institut Agama Islam

Negeri (IAIN) Palangka Raya, Pada:

Hari : Senin

Tanggal : 10 Oktober 2016 M

09 Muharram 1438 H

Palangka Raya, 10 Oktober 2016

Tim Penguji:

1. Gito Supriadi, M.Pd (………………………………….…………)

Ketua Sidang / Penguji

2. Drs. M. Nawir, M. Si (………………………………………….…)

Anggota 1 / Penguji

3. Suhartono, M.Pd, Si (………………………………………….…)

Anggota 2 / Penguji

4. Sri Fatmawati, M.Pd (…………………………………………….)

Sekretaris / Penguji

Dekan Fakultas Tarbiyah Dan Ilmu Keguruan

IAIN Palangka Raya

Drs. Fahmi, M.Pd

NIP. 19610520 199903 1 0003

v

PENGARUH KELENGKUNGAN SUDU TERHADAP KECEPATAN

PUTAR DAN DAYA LISTRIK PADA KINERJA

KINCIR ANGIN SAVONIUS TIPE U

ABSTRAK

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasi sudut

kelengkungan sudu pada setiap kecepatan angin terhadap perubahan kecepatan putar

kincir, untuk mengetahui pengaruh variasi sudut kelengkungan sudu pada setiap

kecepatan angin terhadap perubahan daya listrik dan untuk mengetahui kinerja kincir

angin dalam menghasilkan daya listrik pada masing-masing kecepatan angin.

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah eksperimental. Kegiatan

yang dilakukan meliputi persiapan dan pembuatan kincir Savonius tipe U dengan

variasi sudut kelengkungan sudu 60o, 70

o, 80

o, 90

o dan 100

o. Sedangkan,

pengambilan data dilakukan dengan mengukur banyaknya putaran kincir per menit

dan seberapa besar daya listrik yang dihasilkan untuk setiap variasi sudut

kelengkungan sudu. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Prodi Tadris FTIK

IAIN Palangka Raya. Penelitian dilaksanakan dari bulan Juni 2015 sampai dengan

bulan Juni 2016.

Hasil penelitian menunjukan sudut kelengkungan sudu sangat berpengaruh

terhadap perubahan kecepatan putar kincir dan daya listrik. Kecepatan putar kincir

dan daya listrik maksimum terjadi pada sudu 700

dengan kecepatan putar sebesar

37,88 rpm dan daya listrik sebesar 0,17 watt pada kecepatan angin 3,58 m/s,

sedangkan efesiensi kinerja kincir angin maksimum dalam menghasilkan daya listrik

terjadi pada sudu 800 sebesar 2,34% pada kecepatan angin 1,69 m/s.

Kata Kunci : Kincir Angin Savonius

vi

THE BLADE CURVATURE EFFECT ROTATIONAL SPEED AND POWER

ON SAVANIUS WINDMILL U-TYPE PERFORMANCE

ABSTRACT

The objectives of this study were to determine the effect of variations in angle

of curvature of the blade at any wind speed to changes in the rotational speed of the

mill, to determine the effect of variations in angle of curvature of the blade at any

wind speed against the change of power and to determine the performance of a

windmill to generate power at each wind speed.

The method used in this study was experimental. The activities included the

preparation and manufacture of turbines Savonius U-type variable-angle blade

curvature 60o, 70

o, 80

o, 90

o and 100

o. Meanwhile, data collection was done by

measuring the amount of wheel rotation per minute and how much electrical power

was generated for each variation of the angle of blade curvature. This research was

conducted at the Prodi Tadris Laboratory, Faculty of Teacher Training and

Education, IAIN Palangkaraya. The research was conducted from June 2015 to June,

2016.

The results showed that the angle of blade curvature was very influential to

the change wheel rotational speed and power. Rotational speed mill and the largest

electric power possessed by the blade 700

with a rotational speed of 37.88 rpm and a

power of 0.17 watts at a wind speed of 3.58 m/s, while the performance efficiency of

the largest turbines in generating electrical power occurred on the blade 800

amounted to 2.34% at a wind speed of 1.69 m/s.

Keywords: Savonius Windmills

vii

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah

memberikan rahmat dan hidayah-Nya, serta shalawat dan salam kepada Nabi

Muhammad SAW, sehingga penulis diberi kemudahan dalam menyusun dan

menyelesaikan skripsi dengan judul: PENGARUH KELENGKUNGAN SUDU

TERHADAP KINERJA KINCIR ANGIN SAVONIUS TIPE U, penulisan skripsi

ini adalah sebagai salah satu persyaratan memperoleh gelar Sarjana Pendidikan Islam

( S.Pd.I ) pada Program Studi Tadris Fisika Jurusan Pendidikan MIPA FTIK IAIN

Palangka Raya.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan ini tidak lepas dari bantuan

pemikiran dan materi dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapankan

terimakasih kepada:

1. Bapak Dr. Ibnu Elmi Pelu, SH, MH, selaku Rektor IAIN Palangka Raya yang

telah memberikan izin untuk melaksanakan penelitian.

2. Ibu Sri Fatmawati, M.Pd, selaku Ketua Jurusan Pendidikan MIPA FTIK IAIN

Palangka Raya.

3. Ibu Atma Yuliani, M.Pd, selaku Ketua Program Studi Tadris Fisika.

4. Para pembimbing yakni, bapak Suhartono, M.Pd.Si selaku Pembimbing I serta

Ibu Sri Fatmawati, M.Pd, selaku Pembimbing II yang juga sebagai Pembimbing

Akademik yang telah memberikan bimbingan dan arahan dalam penelitian ini.

5. Bapak Arif Romadhoni, S.Si, selaku pengelola Laboratorium Fisika IAIN

Palangka Raya yang telah memberikan izin penggunaan ruangan Laboratorium

beserta peralatannya selama proses penelitian.

viii

6. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada teman-teman yang telah

memberi dukungan dan membantu dalam penelitian ini.

7. Terakhir, penulis mengucapkan terima kasih kepada seluruh keluarga yang telah

bersabar di dalam memberikan do’a dan perhatiannya.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih terdapat banyak

kekurangan. Untuk itu, saran dan kritik yang membangun dari semua pihak sangat

diharapkan guna penelitian di masa-masa mendatang dan semoga skripsi ini

bermanfaat bagi semua pihak. Amin.

Palangka Raya, Agustus 2016

Penulis,

Sigit Suryono

ix

PERNYATAAN ORISINALITAS

Bismillahirrahmanirrahim

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi dengan judul PENGARUH

KELENGKUNGAN SUDU TERHADAP KECEPATAN PUTAR DAN DAYA

LISTRIK PADA KINERJA KINCIR ANGIN SAVONIUS TIPE U, adalah benar

karya saya sendiri dan bukan hasil penjiplakan dari karya orang lain dengan cara

yang tidak sesuai dengan etika keilmuan.

Jika dikemudian hari ditemukan adanya pelanggaran maka saya siap

menggung resiko atao sanksi sesuai dengan peraturan yang berlaku

Palangka Raya, 01 September 2016

Yang Membuat Pernyataan,

Sigit Suryono

NIM. 0801130 134

x

MOTTO

5. Hanya Engkaulah yang kami sembah[6]

, dan Hanya kepada Engkaulah kami

meminta pertolongan[7]

. ( Q.S. Al-Faatihah : 5 )1

[6] Na'budu diambil dari kata 'ibaadat: kepatuhan dan ketundukkan yang ditimbulkan oleh

perasaan terhadap kebesaran Allah, sebagai Tuhan yang disembah, Karena berkeyakinan bahwa Allah

mempunyai kekuasaan yang mutlak terhadapnya.

[7] Nasta'iin (minta pertolongan), terambil dari kata isti'aanah: mengharapkan bantuan untuk

dapat menyelesaikan suatu pekerjaan yang tidak sanggup dikerjakan dengan tenaga sendiri.

1 Quran Tajwid Dan Terjemahnya, Jakarta: Maghfirah Pustaka, 2006, h.1

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................................... i

PERSETUJUAN SKRIPSI ................................................................................ ii

NOTA DINAS ..................................................................................................... iii

LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................... iv

ABSTRAK .......................................................................................................... v

ABSTRACK ........................................................................................................ vi

KATA PENGANTAR ....................................................................................... vii

PERNYATAAN ORISINALITAS ................................................................... ix

MOTTO .............................................................................................................. x

DAFTAR ISI ...................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xv

DAFTAR GRAFIK ........................................................................................... xvi

DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xvii

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ........................................................................................ 1

B. Rumusan Masalah .................................................................................... 6

C. Batasan Masalah ...................................................................................... 6

D. Tujuan Penelitian ..................................................................................... 7

E. Manfaat Penelitian ................................................................................... 7

F. Definisi Oprasional Variabel .................................................................. 8

G. Sistematika Penulisan .............................................................................. 9

BAB II KAJIAN PUSTAKA

A. Penelitian Sebelumnya ............................................................................ 10

xii

B. Definisi Angin ......................................................................................... 11

C. Kincir Angin ............................................................................................ 22

D. Sistem Konversi Energi Angin ................................................................ 26

E. Aliran Fluida ........................................................................................... 26

F. Turbulensi ............................................................................................... 29

G. Persamaan Kontinuitas ............................................................................ 29

H. Teori Momentum Elementer Betz ........................................................... 32

I. Tip Speed Ratio (TSR) ............................................................................ 34

J. Kincir Angin Savonius ............................................................................ 35

K. Aerodinamika Drag pada Kincir Angin Sumbu Vertikal ....................... 37

L. Benda Tegar ............................................................................................ 37

M. Brake Horse Power (BHP) ..................................................................... 45

N. Efisiensi .................................................................................................. 46

BAB III METODE PENELITIAN

A. Metode Penelitian .................................................................................... 47

B. Tempat dan Waktu .................................................................................. 47

C. Alat dan Bahan ....................................................................................... 47

D. Prosedur Penelitian ................................................................................. 49

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Pengujian Kincir Angin .......................................................................... 55

B. Hasil Pengukuran .................................................................................... 59

C. Pembahasan ............................................................................................ 62

D. Analisis Konversi Energi Angin ............................................................. 69

E. Beberapa Hal yang Mempengaruhi Putaran Kincir ................................ 72

F. Spisifikasi Alat ........................................................................................ 73

BAB V PENUTUP

A. Kesimpulan ............................................................................................. 76

B. Saran ....................................................................................................... 77

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 78

xiii

DAFTAR GAMBAR

2.1 Skema Terjadinya Angin .................................................................................. 12

2.2 Angin Darat dan Angin Laut ............................................................................ 20

2.3 Angin Lembah dan Angin Gunung .................................................................. 21

2.4 Angin Fohn ....................................................................................................... 22

2.5 Kincir Angin Sumbu Horizontal ...................................................................... 23

2.6 Kincir Angin Sumbu Vertikal .......................................................................... 24

2.7 Tabung Alir Fluida ........................................................................................... 27

2.8 Aliran Udara Sekitar Benda .............................................................................. 28

2.9 Tabung Alir dengan Perubahan Luas Penampang .......................................... 30

2.10 Asumsi Kecepatan Angin Melewati Penampang Kincir .................................. 32

2.11 Variasi TSR dan Koefisien Daya pada Berbagai .............................................. 35

2.12 Tipe Rotor Savonius ....................................................................................... 36

2.13 Rotor Savonius U dan Rotor Savonius L ........................................................ 36

2.14 Profil Kecepatan untuk Rotor Tipe Drag ......................................................... 37

2.15 Sketsa Momen Gaya yang Bekerja pada Benda .............................................. 42

2.16 Benda Bergerak Melingkar ............................................................................. 44

3.1 Prosedur Penelitian ........................................................................................... 49

3.2 Kincir Angin ..................................................................................................... 50

3.3 Skema Jarak Anemometer dan Sumber Angin ................................................. 52

3.4 Skema Jarak Kincir dan Sumber Angin ............................................................ 52

3.5 Skema Peletakan Gerbang Cahaya ................................................................... 53

3.6 Skema Pengukuran Tegangan Listrik dan Arus Listrik .................................... 53

4.1 Jarak dan Anemometer terhadap Sumber Angin .............................................. 55

4.2 Sumber Angin dan Pengatur Tegangan Listrik AC ........................................ 56

xiv

4.3 Kerangka dan Pengatur Kelengkungan Sudu .................................................. 57

4.4 Penempatan Kincir Angin terhadap Sumber Angin ......................................... 57

4.5 Pemasangan Gerbang Cahaya dan Timet Counter ........................................... 58

4.6 Generator, Pemasangan Multimeter dan Lampu .............................................. 58

xv

DAFTAR TABEL

2.1 Skala Beaufort Moderen ................................................................................... 18

2.2 Momen Inersia Beberapa Benda ....................................................................... 41

3.1 Alat yang digunakan .......................................................................................... 48

3.2 Bahan Kincir Angin .......................................................................................... 48

3.3 Alat yang digunakan dalam Pengambilan Data ................................................ 49

3.4 Spesifikasi Rancangan Kincir Angin Savonius Tipe U .................................... 51

4.1 Hasil Pengukuran Kecepatan Putar Kincir ....................................................... 59

4.2 Hasil Pengukuran Daya Listrik ......................................................................... 60

4.3 Efisiensi Kinerja Kincir dalam Menghasilkan Daya Listrik ............................. 61

4.4 Hasil Perhitungan pada Sudut Kelengkungan Sudu 600 ................................... 70

4.5 Hasil Perhitungan pada Sudut Kelengkungan Sudu 700 ................................... 70

4.6 Hasil Perhitungan pada Sudut Kelengkungan Sudu 800 ................................... 71

4.7 Hasil Perhitungan pada Sudut Kelengkungan Sudu 900 ................................... 71

4.8 Hasil Perhitungan pada Sudut Kelengkungan Sudu 1000 ................................. 71

4.9 Komponen Kincir Angin ................................................................................... 73

4.50 Komponen Generator ...................................................................................... 75

xvi

DAFTAR GRAFIK

4.1 Hubungan Kecepatan Angin terhadap Kecepatan Putar Kincir ..................... 59

4.2 Hubungan Kecepatan Angin terhadap Daya Kincir ....................................... 60

4.3 Hubungan Kecepatan Angin terhadap Efisiensi ............................................. 61

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN I

Data Beberapa Gaya yang Bekerja pada Kincir .......................................... 80

LAMPIRAN II

Data Kecepatan Angin ................................................................................ 81

LAMPIRAN III

Rekaman Data ............................................................................................. 82

LAMPIRAN IV

Dokumentasi ............................................................................................... 94

LAMPIRAN V

Surat Bebas Laboratorium ………………………………………………..