Studi Numerik Turbin Angin Savonius Tipe Bach Dengan Variasi Overlap Dan Panjang Plat Yang Bertumpuk

Syarifah, Lina (2022) Studi Numerik Turbin Angin Savonius Tipe Bach Dengan Variasi Overlap Dan Panjang Plat Yang Bertumpuk. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111740000006_Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2024. Download (6MB) | Request a copy

Abstract

Kehidupan manusia dan energi merupakan dua hal yang saling berkaitan. Menurut Outlook Energi Indonesia tahun 2020, total konsumsi energi final pada tahun 2018 sebesar 875 juta SBM (Setara Barel Minyak) yang didominasi oleh BBM (bensin, minyak tanah, minyak bakar, avtur, avgas, minyak solar, dan minyak diesel). Kebutuhan tersebut akan terus mengalami peningkatan dengan rata-rata sebesar 3.9% per tahun. Hal tersebut sebanding dengan semakin meningkatnya pertumbuhan penduduk dan perekonomian di Indonesia. Penyediaan energi tersebut pada saat ini masih didominasi oleh energi fosil yang merupakan energi tak terbarukan. Perlu dilakukan perubahan terhadap sumber penyediaan energi di Indonesia ini. Salah satu caranya dengan mengganti energi tak terbarukan dengan energi baru terbarukan (EBT). Namun, total utilitas EBT sampai pada tahun ini hanya mencapai 10.4 GW atau 2.5% dari total potensi EBT yang ada. Dengan demikian, Indonesia harus berupaya keras dalam mengembangkan pemanfaatan dari energi angin tersebut. Energi angin dapat dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin angin. Turbin angin Savonius merupakan jenis Vertical Axis Wind Turbine (VAWT) dengan kemampuan self-starting yang baik sehingga cocok untuk digunakan di Indonesia. Hal tersebut sesuai dengan kondisi Indonesia yang memiliki kecepatan angin hanya berkisar 3 – 6 m/s.
Penelitian ini dilakukan dengan metode numerik menggunakan software ANSYS FLUENT 19.2 dengan tiga tahapan, yaitu pre-processing, processing, dan post processing. Penelitian ini menggunakan model berupa geometri dua dimensi dari turbin angin Savonius tipe Bach dengan modifikasi pada overlap ratio dan perbedaan posisi pada plat yang bersusun/bertumpuk. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan model turbulensi SST k-ω. Penelitian ini memiliki dua domain yaitu static domain dan rotate domain karena dilakukan dalam kondisi turbin yang berputar. Boundary condition yang digunakan untuk sudu turbin adalah wall, untuk inlet menggunakan velocity inlet, untuk outlet menggunakan pressure outlet, untuk simetri menggunakan symmetri, dan untuk interface sisi rotasi dan sisi statis menggunakan interface.
Simulasi ini diperoleh hasil bahwa pada turbin Savonius tipe sudu Bach e/D = 0, aliran lebih terpusat pada sisi cekung sudu advancing. Namun, jika ditambahkan overlap, perbedaan koefisien tekanan antara sisi cembung dan cekung sudu advancing meningkat. Momen maksimal dicapai pada turbin tipe Bach e/D = 0.15, m/p = 0.5. Coefficient of moment maksimal didapat pada posisi θ = 15° untuk turbin tipe Bach e/D = 0 dan turbin tipe Bach e/D = 0.15, m/p = 1. Sedangkan untuk turbin tipe Bach e/D = 0.15, m/p = 1 didapat pada posisi θ = 10°. Coefficient of power paling tinggi didapat pada turbin e/D = 0.15, m/p = 0.5 sebesar 0.35 pada TSR 0.9. Sehingga, dapat disimpulkan bahwa turbin Bach e/D = 0.15, m/p = 0.5 merupakan konfigurasi terbaik yang memiliki kemampuan untuk menghasilkan daya yang paling besar.
===================================================================================================
Human life and energy are two interrelated things. According to Indonesia's Energy Outlook 2020, the total final energy consumption in 2018 was 875 million BOE (Barrel Oil Equivalent), which was dominated by BBM (gasoline, kerosene, fuel oil, avtur, avgas, diesel oil, and diesel oil). This need will continue to increase with an average of 3.9% per year. This is proportional to the increasing population and economic growth in Indonesia. Currently, the supply of energy is still dominated by fossil energy which is non-renewable energy. It is necessary to make changes to the source of energy supply in Indonesia. One way is to replace non-renewable energy with new renewable energy (EBT). However, the total NRE utility up to this year only reached 10.4 GW or 2.5% of the total existing NRE potential. Thus, Indonesia must strive to develop the utilization of wind energy. Wind energy can be used to drive wind turbines. The Savonius wind turbine is a type of Vertical Axis Wind Turbine (VAWT) with good self-starting capabilities making it suitable for use in Indonesia. This is in accordance with the conditions of Indonesia, which has wind speeds of only 3-6 m/s.
This research was conducted by numerical method using ANSYS FLUENT 19.2 software with three stages, namely pre-processing, processing, and post-processing. This study uses a model in the form of a two-dimensional geometry of the Bach type Savonius wind turbine with modifications to the overlap ratio and the different positions of the overlap plates. This research was conducted using the SST k-ω turbulence model. This research has two domains, namely the static domain and the rotate domain because it is carried out in a rotating turbine condition. Boundary conditions used for turbine blades are wall, for inlet using velocity inlet, for outlet using pressure outlet, for symmetry using symmetry, and for rotation side and static side interface using interface.
This simulation shows that the Savonius turbine type Bach blade e/D = 0, the flow is more concentrated on the concave side of the advancing blade. However, if overlap is added, the difference in pressure coefficient between the convex and concave sides of the advancing blade increases. Maximum moment is achieved on the Bach type turbine e/D = 0.15, m/p = 0.5. The maximum coefficient of moment is obtained at the position = 15° for Bach e/D = 0 turbines and Bach e/D = 0.15, m/p = 1. As for the Bach type turbine e/D = 0.15, m/p =1 is obtained at the position = 10°. The highest coefficient of power is obtained at turbine e/D = 0.15, m/p = 0.5 of 0.35 at TSR 0.9. So, it can be concluded that the Bach turbine e/D = 0.15, m/p = 0.5 is the best configuration that has the ability to produce the greatest power.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	energi, overlap, turbin angin, domain, numerik, boundary condition, plat
Subjects:	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:	Lina Syarifah
Date Deposited:	16 Feb 2022 08:50
Last Modified:	02 Nov 2022 04:04
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/93949

Actions (login required)

View Item