Studi Numerik Pengaruh Sudut Chimney terhadap Karakteristik Aliran dan Daya pada Solar Chimney Power Plant

Khanza, Azalea Freya (2026) Studi Numerik Pengaruh Sudut Chimney terhadap Karakteristik Aliran dan Daya pada Solar Chimney Power Plant. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5007221033-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (23MB) | Request a copy

Abstract

Konsumsi energi listrik di Indonesia terus mengalami peningkatan seiring dengan pertumbuhan kebutuhan masyarakat dan perkembangan sektor industri. Namun, pemenuhan energi listrik di Indonesia masih didominasi oleh pembangkit listrik berbahan bakar fosil, khususnya batu bara, yang termasuk sumber energi tidak terbarukan dan berpotensi menimbulkan dampak lingkungan. Oleh karena itu, pengembangan Energi Baru Terbarukan (EBT) menjadi salah satu upaya penting untuk mendukung penyediaan energi yang lebih berkelanjutan. Salah satu teknologi yang dapat dikembangkan adalah Solar Chimney Power Plant (SCPP), yaitu sistem pembangkit listrik yang memanfaatkan energi matahari untuk memanaskan udara di dalam collector sehingga terbentuk aliran udara menuju chimney akibat gaya apung. Penelitian ini bertujuan untuk memodelkan SCPP dalam bentuk tiga dimensi, menganalisis pengaruh variasi sudut divergensi chimney terhadap karakteristik aliran udara yang meliputi temperatur, tekanan, dan kecepatan, serta mengetahui potensi daya yang dihasilkan. Penelitian dilakukan menggunakan metode Computational Fluid Dynamics (CFD) dengan bantuan perangkat lunak ANSYS Fluent. Variasi sudut divergensi chimney yang digunakan adalah 0,6°, 2°, dan 4°. Kondisi pemodelan mempertimbangkan radiasi matahari, temperatur lingkungan, material, model turbulensi, serta model radiasi Discrete Ordinates (DO). Hasil simulasi menunjukkan bahwa variasi sudut divergensi chimney memberikan pengaruh yang lebih signifikan terhadap distribusi kecepatan dan tekanan dibandingkan terhadap distribusi temperatur. Variasi sudut 0,6° menghasilkan pola aliran udara yang paling stabil dan terarah dengan kecepatan maksimum sebesar 2,1 m/s, serta menghasilkan potensi daya terbesar, yaitu 0,0271 W. Selanjutnya, melalui analisis pembesaran geometri sebesar 20 kali dari geometri prototipe, potensi daya SCPP diperkirakan meningkat hingga mencapai 3,927 kW. Berdasarkan hasil tersebut, sudut divergensi chimney sebesar 0,6° merupakan konfigurasi optimum pada penelitian ini karena mampu menghasilkan karakteristik aliran yang lebih baik serta potensi daya tertinggi dibandingkan variasi lainnya.
==================================================================================================================================
Electricity demand in Indonesia continues to increase in line with population growth and industrial development. However, the country's electricity supply is still largely dependent on fossil fuel-based power plants, particularly coal, which is a non-renewable energy source with significant environmental impacts. Therefore, the development of renewable energy technologies has become increasingly important to support a more sustainable energy supply. One promising technology is the Solar Chimney Power Plant (SCPP), which utilizes solar energy to heat the air beneath a collector, creating an upward airflow through the chimney due to the buoyancy effect. This study aims to develop a three-dimensional SCPP model, investigate the effect of chimney divergence angle on airflow characteristics, including temperature, pressure, and velocity distributions, and evaluate the resulting power potential. Numerical simulations were carried out using the Computational Fluid Dynamics (CFD) method with ANSYS Fluent. Three chimney divergence angles, namely 0.6°, 2°, and 4°, were investigated. The numerical model considered solar radiation, ambient temperature, material properties, the standard k–ε turbulence model, and the Discrete Ordinates (DO) radiation model. The simulation results indicate that variations in the chimney divergence angle have a more pronounced effect on the velocity and pressure distributions than on the temperature distribution. The 0.6° configuration produced the most stable and well-directed airflow, achieving a maximum velocity of 2.1 m/s and the highest estimated power potential of 0.0271 W. Furthermore, a geometric scaling analysis with a 20-fold increase in the prototype geometry predicted that the SCPP power potential could reach 3.927 kW. These findings demonstrate that a chimney divergence angle of 0.6° provides the optimum configuration among the investigated cases by maintaining favorable airflow characteristics while producing the highest power potential.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Computational Fluid Dynamics, Chimney Divergent and Solar Chimney Power Plant Computational Fluid Dynamics, Divergensi Chimney dan Solar Chimney Power Plant
Subjects:	Q Science > QC Physics > QC320 Heat transfer
Divisions:	Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Azalea Freya Khanza
Date Deposited:	01 Aug 2026 03:19
Last Modified:	01 Aug 2026 03:19
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/141059

Actions (login required)

View Item