Studi Eksperimen Pengaruh Perbedaan Diameter Turbin (D) Terhadap Performansi Dan Kondisi Operasi Yang Optimum Dari Vertical Axis Wind Turbine (VAWT) Tipe LENZ 2 Pada Skala Laboratorium. "Studi Kasus Untuk Jumlah Blade (N) = 4 buah; Dengan Diameter Turbin (D) = 300, 400, dan 500 mm Dan Blade Span (H) = 400 mm; Pada Kecepatan Aliran Udara 4; 5; Dan 6 (m/s)"

Utomo, Satrio Bari (2021) Studi Eksperimen Pengaruh Perbedaan Diameter Turbin (D) Terhadap Performansi Dan Kondisi Operasi Yang Optimum Dari Vertical Axis Wind Turbine (VAWT) Tipe LENZ 2 Pada Skala Laboratorium. "Studi Kasus Untuk Jumlah Blade (N) = 4 buah; Dengan Diameter Turbin (D) = 300, 400, dan 500 mm Dan Blade Span (H) = 400 mm; Pada Kecepatan Aliran Udara 4; 5; Dan 6 (m/s)". Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111740000015-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2023. Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Berdasarkan Statistik Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral penggunaan energi listrik akan meningkat. Kebutuhan akan energi listrik ini akan meningkat seiring dengan meningkatnya pertumbuhan penduduk di Indonesia. Pertumbuhan energi listrik akan mengalami peningkatan yang cukup signifikan sampai tahun 2050, yaitu mencapai 2.214 TWh sesuai perkiraan atau bisa dikatakan naik 9 kali lipat dari permintaan energi listrik pada tahun 2018 yang hanya sebesar 254,6 TWh. Energi fosil adalah sumber energi utama untuk menghasilkan listrik. Ketersediaan batu bara yang ada di Indonesia higga pada tahun 2018 mencapai 39,89 miliar ton dengan potensi sebesar 151,40 miliar ton. Namun jika melihat produksi tahunan 558 juta ton, maka paling lama Indonesia hanya akan bisa menikmati batu bara dalam negeri selama 71 tahun. Indonesia terkenal sebagai negara yang kaya dengan potensi sumber daya alamnya yang dapat diolah menjadi sebuah energi. Kondisi angin di Indonesia mempunyai kecepatan rata-rata berkisar 3-5 m/s. Dengan kondisi kecepatan angin seperti ini, maka diperlukan turbin angin yang dapat bekerja di kecepatan angin rendah yaitu turbin angin Lenz 2. Selain dapat digunakan dalam kecepatan angin yang rendah, turbin angin ini juga memiliki efisiensi lebih tinggi 40% dari turbin angin vertical jenis lainnya. Oleh karena itu untuk mendapatkan kondisi operasi yang optimal pada turbin angin Lenz dilakukan eksperimen untuk mengetahui adanya pengaruh variasi pembebanan dan kecepatan angin terhadap daya mekanis yang bisa dihasilkan dan putaran turbin dengan diameter turbin yang berbeda-beda.
Penelitian ini dilakukan menggunakan turbin angin Lenz 2 dengan 4 sudu turbin dengan tinggi sudu (H) sebesar 400 mm, blade chord length (c) sebesar 180 mm, dan blade diameter leading edge (d) sebesar 75 mm. Variasi yang digunakan adalah diameter turbin (D) sebesar 300, 400, dan 500 mm dan variasi kecepatan angin yang digunakan yaitu 4 m/s, 5 m/s, dan 6 m/s. Nilai torsi dinamis turbin dapat diukur dengan skema brake dynamometer yang terdiri dari neraca pegas, sistem pulley, benang nylon, dan massa pemberat yang diberikan hingga turbin berhenti berputar. Pada penelitian ini digunakan pula alat ukur agar didapatkan nilai yang tepat seperti mengukur kecepatan angin menggunakan anemometer, mengukur torsi statis menggunakan torquemeter, dan mengukur kecepatan putaran turbin menggunakan tachometer.
Hasil yang didapatkan pada penelitian ini adalah, bahwa turbin angin Lenz 2 dengan diameter 300 mm adalah yang paling optimum pada kecepatan angin 4 m/s hingga 6 m/s. Dibuktikan dengan nilai CoP maksimum sebesar 0.0931 pada kecepatan angin 4 m/s. Selain itu nilai CM maksimum juga didapatkan sebesar 0.3488 pada kecepatan angin 4 m/s. Dan pada diameter turbin 300 mm juga memiliki kemampuan self-starting yang lebih bagus, dibuktikan dengan nilai Coefficient of Static Torque pada 300 mm lebih tinggi dibandingkan diameter 400 mm dan 500 mm. Turbin angin Lenz 2 dengan diameter 300 mm memiliki nilai CTS maksimum sebesar 0.1712 pada posisi 0°.
===================================================================================================
Based on the statistics of the Ministry of Energy and Mineral Resources, the use of electrical energy will increase. The need for electrical energy will increase along with the increasing population growth in Indonesia. The growth of electrical energy will experience a significant increase until 2050, reaching 2,214 TWh as estimated or it can be said to increase 9 times from the demand for electrical energy in 2018 which was only 254.6 TWh. Fossil energy is the main energy source for generating electricity. The availability of coal in Indonesia until 2018 reached 39.89 billion tons with a potential of 151.40 billion tons. However, if you look at the annual production of 558 million tons, then Indonesia will only be able to enjoy domestic coal for 71 years. Indonesia is known as a country that is rich in the potential of its natural resources that can be processed into energy. Wind conditions in Indonesia have an average speed of 3-5 m/s. With wind speed conditions like this, a wind turbine that can work at low wind speeds is needed, namely the Lenz 2 wind turbine. Besides being able to be used in low wind speeds, this wind turbine also has a 40% higher efficiency than other types of vertical wind turbines. Therefore, to obtain optimal operating conditions on the Lenz wind turbine, experiments were carried out to determine the effect of variations in loading and wind speed on the mechanical power that can be generated and turbine rotation with different diameter variations.
This research was conducted using a Lenz 2 wind turbine with 4 turbine blades with a blade height (H) of 400 mm, blade chord length (c) of 180 mm, and blade diameter of leading edge (d) of 75 mm. Variations used are variations in turbine diameter (D) of 300, 400, and 500 mm and wind speed variations used are 4, 5, dan 6 m/s. The dynamic torque value of the turbine can be measured using a brake dynamometer scheme consisting of a spring balance, pulley system, nylon thread, and a given ballast mass until the turbine stops rotating. In this study, measuring instruments are also used to obtain precise values such as measuring wind speed using an anemometer, measuring static torque using a torquemeter, and measuring turbine rotation speed using a tachometer.
The results obtained in this study are that the Lenz 2 wind turbine with a diameter variation of 300 mm is the most optimum at wind speeds of 4 m/s to 6 m/s. It is proven by the maximum CoP value of 0.0931 at a wind speed of 4 m/s. In addition, the maximum CM value was also obtained at 0.3488 at a wind speed of 4 m/s. And the 300 mm turbine diameter variation also has a better self-starting ability, as evidenced by the Coefficient of Static Torque value at 300 mm which is higher than the diameter of 400 mm and 500 mm. The Lenz 2 wind turbine with a diameter of 300 mm has a maximum CTS value of 0.1712 at position 0°.

Item Type:	Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords:	Coefficient of Power, Diameter turbin, Torsi statis, Torsi dinamis, Turbin angin Lenz 2, Dynamic Torque, Lenz 2 Wind Turbine, Static Torque, Turbine Diameter
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ808 Renewable energy sources. Energy harvesting. T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ820 Wind power T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ828 Wind turbines
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Satrio Bari Utomo
Date Deposited:	18 Aug 2021 04:35
Last Modified:	18 Aug 2021 04:35
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/87535

Actions (login required)

View Item