Pemanfaatan
energi angin di Indonesia dewasa ini diarahkan untuk listrik dalam skala kecil,
dan berkontribusi sebagai energi altematif di masa mendatang. Informasi
kecepatan angin menunjukkan bahwa penggunaan turbin angin kecil adalah
potensial, sementara penggunaan turbin angin besar juga dimungkinkan. Dengan
terus berkembangnya teknologi energi angin dan meningkatnya kebutuhan energi,
sistem energi angin akan semakin berdaya.Penelitian mengenai turbin angin saat
ini sedang mengalami perkembangan guna mendapatkan daya output yang optimal.
Untuk mendapatkan daya yang lebih baik ditambahkan alat yang dinamakan
diffuser, yang berfungsi guna meningkatkan kecepatan angin pada blade turbin.
Optimasi daya output pada turbin angin dapat ditingkatkan dengan cara membuat
variasi pada variabel pada diffuser,yakni variabel variasi 5 sudut diffuser yang berbeda dan 3 variasi kecepatan pada sistem guna mencari
hubungan karakteristik daya, putaran maupun karakteristik getaran dan noise
(bunyi) yang terjadi pada sistem, karakteristik
getaran pada sistem turbin angin sangat mempengaruhi kinerja optimasi turbin
angin, hal ini dapat menyebabkan kegagalan (failure) bila terjadi resonansi
pada sistem turbin angin.
Energi Angin
Menurut beberapa literatur, kecepatan angin yang dikehendaki untuk
kincir angin berada pada kelas yang berbeda-beda, dimana angin bertiup pada 3
m/s sampai 20 m/s. Indonesia belum memiliki peta angin dimana pada setiap
daerah dimonitor kecepatan angin sebagai referensi untuk pembangunan kincir
angin dan untuk keperluan lainnya, seperti penerbangan. Potensi energi angin di
Indonesia umumnya berkecepatan lebih dari 5 meter per detik (m/detik). Hasil
pemetaan Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (Lapan) pada 120 lokasi
menunjukkan, beberapa wilayah memiliki kecepatan angin di atas 5 m/detik,
masing-masing Nusa Tenggara Timur, Nusa Tenggara Barat, Sulawesi Selatan, dan
Pantai Selatan Jawa
engertian kincir
angin
Turbin Angin atau kincir angin berfungsi untuk mengubah energi
kinetik angin menjadi energi mekanis kemudian dikonversikan menjadi energi
listrik. Sistem turbin angin yang baik harus didesain untuk dapat beroperasi
pada kecepatan sudut yang tetap pada kecepatan angin yang berubah-ubah agar
didapat frekuensi yang konstan. Dalam perencanaannya sangat penting untuk
menjaga agar perbandingan daya dan berat sekecil mungkin, sebab ini dapat
mengurangi tegangan dan getaran yang diakibatkan oleh daya dan sentrifugal
sudu. Secara teoritis jumlah daya yang bisa diserap oleh kincir angin adalah
59% untuk turbin, disebabkan adanya rugi-rugi daya yang terjadi
Berdasarkan hukum
kekekalan massa, pemampatan luas penanmpang akan menghasilkan peningkatan
kecepatan aliran seperti pada persamaan
Keterangan
- ρ1 : massa jenis udara bebas( kg/m3)
- A1 : luas diffuser (m2)
- V1 : kecepatan udara luar (m/s)
- ρ2 :massa jenis udara di diffuser (kg/m3)
- A2 : luas penampang rotor blade (m2)
- V2 : kecepatan udara dalam diffuser (m/s)
Pada kecepatan
rata-rata kurang dari 100 m/s penurunan luas penampang akan berbanding terbalik
dengan kenaikan kecepatan. Jika
koefisien daya yang dimiliki suatu sistem berharga konstan , maka kenaikan daya
yang dihasilkan adalah pangkat tiga dari kenaikan kecepatan angin. Hal tersebut
sesuai dengan persamaan :
Keterangan :
P : Power (Watt)
ρ : massa jenis fluida (
kg/m3)
D: diameter rotor (
m )
V : kecepatan fluida (m/s)
Cp :
koefisien performance
Diffuser
Merupakan salah
satu peralatan guna meningkatkan daya output pada turbin angin, penggunaan
desain ini disebut dengan DAWT ( Diffuser Augmented Wind Turbine). Hal ini
disebabkan Saluran sekitar rotor meningkatkan laju aliran udara melalui daerah
tersebut tersapu oleh
rotor, sehingga meningkatkan kecepatan angin di rotor. Oleh karena jarak
efektif
kecepatan angin untuk menghasilkan daya yang diinginkan lebih lebar dari yang
sesuai dengan
konvensional desain. DAWTs juga memiliki daya yang lebih tinggi per unit areal
rotor dari
turbin tanpa diffuser. Keuntungan lain menggunakan diffuser dapat meningkatkan daya
maksimum teoritis dari turbin angin ,dan berhubungan dengan perbedaan tekanan
dan kecepatan aliran di saluran. Salah satu
kelemahan menggunakan diffuser adalah bahwa berat keseluruhan dari
struktur meningkat, hal ini menyebabkan respon frekuensi pada turbin meningkat
sehingga resiko penurunan kinerja lebih besar dibandingkan dengan turbin angin
non- diffuser.
Sifat Getaran
Getaran
secara teknis didefenisikan sebagai gerak osilasi dari suatu objek terhadap
posisi objek awal/diam, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.4. Gerakan massa
dari posisi awal menuju atas dan bawah lalu kembali ke posisi semula, dan akan
melanjutkan geraknya disebut sebagai satu siklus getar. Waktu yang
dibutuhkan untuk satu siklus disebut
sebagai periode getaran. Jumlah siklus pada suatu selang waktu tertentu disebut
sebagai frekuensi getaran.
Frekuensi adalah salah satu karakteristik dasar yang digunakan
untuk mengukur dan menggambarkan getaran. Karakteristik lainnya yaitu
perpindahan, kecepatan dan percepatan.
Setiap karakteristik ini menggambarkan tingkat getaran,
Analisa Sinyal Getaran dan Identifikasi
Penyebab Getaran
Pada mesin
yang beroperasi dalam kondisi paling baik sekalipun, pemantauan sinyal getaran
akan memunculkan amplitudo, meskipun berada pada tingkat getaran yang dapat
diterima. Suatu perubahan adalah dampak yang wajar dari adanya perubahan
kondisi operasi, misalnya: perubahan suhu, perubahan beban, keausan, dan
fluktuasi dari lingkungan mesin. Dan pada saat amplitudo berada diatas baseline,
maka trend perlu dicermati oleh teknisi agar tetap secara kontinu
menguji kebutuhan potensial terhadap:
a. Adanya perubahan kondisi operasi
mesin yang sementara
b. Penjadwalan dini terhadap tindakan
perbaikan
c.
Penghentian segera operasi mesin oleh karena adanya kenaikan yang signifikan
dari amplitudo getaran mesin.
METODE PENELITIAN/PELAKSANAAN
ALAT /
BAHAN YANG DIGUNAKAN
Alat- alat
yang diperlukan selama tahapan penelitian ini memrlukan peralatan sebagai
berikut:
Nama Alat Jumlah
a. Diffuser 5
b. Turbin Loopwing 1
c. Alat pengukur daya 1
d. Sensor accelerometer 5
e. Amplifier 2
f.
Laptop /komputer 1
g. Alternator 1
h. Tacchometer 1
i.
Microphone 5
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Karakteristik Turbin Angin
Hasil
penelitian disajikan dalam bentuk grafik berdasarkan dari pengolahan data –data
yang didapatkan selama pengambilan data percobaan di lapangan, penyajian dalam bentuk grafik akan memberikan kemudahan
dalam mendapatkan informasi untuk mendapatkan sifat dan karakteristik tiap
variabel yang dibandingan. Dalam grafik terdapat beberapa variabel yang
dibandingkan. Yang pertama yakni grafik hubungan antara Cp dan tip speed rasio.
Grafik kedua adalah hubungan antara Ct dan tip speed rasio. Grafik ketiga
adalah hubungan antara rpm dan torsi. Grafik ketiga adalah hubungan antar daya
dan rpm. Dalam penelitian ini terdapat 5 obyek penelitian dengan parameter yang
berbeda kemudian dibandingkan dalam
bentuk grafik untuk mendapatkan karakteristik tiap model obyek penelitian.
Model penelitian akan disajikan dalam
bentuk grafik di bawah ini.
Tabel 4.1
Keterangan model diffuser
No
|
Model
|
Keterangan
|
1
|
1
|
Turbin angin tanpa diffuser
|
2
|
2
|
Turbin angin rasio luas 4,65 panjang 900 cm
|
3
|
3
|
Turbin angin rasio luas 5,2 panjang 900 cm
|
4
|
4
|
Turbin angin rasio luas 5,8 panjang 900 cm
|