Pengaruh Winglet Pada Penambahan Daya Turbin Angin Sumbu Vertikal Darrieus Tipe-H Untuk Peningkatan Kinerja Turbin Angin

Amir, Ahmad Ihwan and Prof. Dr. Ir. Rudy Soenoko, M.Eng. Sc., M.Eng. Sc. and Prof. Dr. Eng. Widya Wijayanti, S.T., M.T (2024) Pengaruh Winglet Pada Penambahan Daya Turbin Angin Sumbu Vertikal Darrieus Tipe-H Untuk Peningkatan Kinerja Turbin Angin. Magister thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Energi terbarukan merupakan sebuah sumber energi yang tidak akan habis terpakai ketersediannya sangat melimpah di alam semesta. Energi terbarukan terbesar yang tersedia di muka bumi yaitu matahari, angin, panas bumi, air, dan biomassa. Energi angin yang dapat dimanfaatkan harus terlebih dahulu dikonversikan menjadi tenaga mekanik untuk menggerakkan turbin angin. Turbin angin Darrieus mempunyai bilah sudu yang disusun dalam posisi simetri dengan sudut bilah diatur relatif terhadap poros. Penambahan winglet pada turbin angin sumbu vertikal darrieus tipe H telah dilakukan dengan studi simulasi, hasil dari penelitian tersebut memaparkan bahwa terdapat peningkatan efisiensi aerodinamis turbin angin sumbu vertikal. Winglet dengan pengaturan variable desain yang optimal dapat mengurangi besarnya tip vortex sudu dengan mempertahankan perbedaan tekanan antara dua sisi sudu dengan demikian dapat meningkatkan koefesien daya. Oleh karena itu, penelitian ini pengamatan lebih ditekankan pada pengujian secara eksperimental menggunakan terowongan angin (wind tunnel). Bentuk airfoil yang akan digunakan pada blade merupan bentuk aifoil NACA 0015 dengan jumlah blade 3 dan 4. Jenis winglet yang paling sesuai dengan karakteristik turbin angin vertikal darrieus tipe-H yang di uju yaitu jenis winglet campuran (bleded winglet) dimana ujung bilah dilengkungkan dengan sudut kemiringan 45° kerah dalam turbin dan mengecil dari ukuran bilah 29.88 mm menjadi 5.975 mm sepanjang 18,542 mm. Hasil dari penambahan winglet pada turbin angin vertikal darrieus tipe-H memberikan peningkatan rata-rata putaran turbin pada turbin 3 bilah meningkat sebesar 13,6% dan pada turbin 4 bilah meningkat sebesar 9%. Nilai TSR yang diperoleh TSR turbin angin 3 bilah tanpa winglet pada kecepatan angin 3 m/s, 4 m/s, 5 m/s, 6 m/s, 7 m/s nilai TSR sebesar 1,21; 1,45; 1,32; 1,4; 1,62 seangkan turbin angin 3 bilah dengan winglet pada kecepatan angin 3 m/s 4 m/s, 5 m/s, 6 m/s, 7 m/s nilai TSR sebesar 1,41; 1,6; 1,53; 1,64; 2,02. Pada turbin 4 bilah tanpa winglet pada kecepatan angin 3 m/s 4 m/s, 5 m/s, 6 m/s, 7 m/s nilai TSR sebesar 2,01; 2,28; 2,47; 4,78; 7,3 sedangkan turbin angin 4 bilah dengan winglet pada kecepatan angin 3 m/s 4 m/s, 5 m/s, 6 m/s, 7 m/s nilai TSR sebesar 2,48; 2,71; 3,08; 5,4; 8,01. Peningkatan torsi rata-rata setelah penambahan winglet pada turbin 3 bilah yaitu sebesar 13,2% sedangkan peningkat torsi rata-rata pada turbin 4 bilah sebesar 9,4%. Peningkatan rata-rata koefesien daya pada turbin 3 bilah sebesar 11% sedangkan pada turbin 4 bilah sebesar 9%. Pada visualisasi aliran yang diamati pada pengujian turbin angin tanpa winglet dapat dilihat bahwa vortex yang terjadi pada ujung bilah lebih banyak yang menyebabkan hambatan udara lebih besar sedangkan pada turbin angin dengan winglet vortex yang terjadi pada ujung bilah dapat didistribusikan hingga ujung winglet terkecil sehingga hambatan udara dapat diminimalisirkan yang menyebabkan meningkatnya putaran turbin angin sehingga dapat menambah efisiensi turbin angin darrieus tipe-H.

English Abstract

Renewable energy is an inexhaustible source of energy. Its availability is abundant in the universe. The largest renewable energy sources available on Earth are the sun, wind, earth heat, water, and biomass. The wind energy that can be utilised must first be converted into mechanical power to move the wind turbine. The Darrieus wind turbine has a spoon beam arranged in a symmetrical position, with the angle of the beam adjusted relative to the focus. The addition of winglets to the vertical-axis wind turbine Darrieus type H has been carried out with a simulation study, the results of which show that there is an improvement in the aerodynamic efficiency of a vertical-axis wind turbine. Winglets with optimal design variable adjustment can reduce the size of the spoon vortex tip by reducing the pressure difference between the two sides of the spoon, thus increasing the power coefficient. Therefore, this study of observation focuses more on experimental testing using wind tunnels. The airfoil shape to be used on the NACA 0015 airfoil blade with the numbers of blades 3 and 4. The winglet type best suited to the characteristics of the Darrieus H-type wind turbine is the bleded winglets, where the edge of the bar is curved with a 45° bending angle of the collar in the turbines and decreases from 29.88 mm to 5.975 mm in length (18,542 mm). The results of adding winglets to the H-type Darrieus vertical wind turbine provide an increase in the average turbine rotation on the 3-blade turbine by 13.6% and on the 4blade turbine by 9%. The TSR value obtained by TSR for wind turbine 3 without winglets at wind speeds of 3 m/s, 4 m/s, 5 m/s, 6 m/s, and 7 m/s TSR value is 1.21; 1.45; 1.32; 1.4; 1.62; and 3 online wind turbines with winglets at wind speeds of 3 m/s, 4 m/s, 5 m/s, 6 m/s, and 7 m/s TSR value of 1.41; 1.6; 1.53; 1.64; 2.02. In a 4-blade turbine without winglets at wind speeds of 3 m/s, 4 m/s, 5 m/s, 6 m/s, and 7 m/s, the TSR value is 2.01; 2.28; 2.47; 4.78; 7.3; while in a 4-blade turbine with winglets at wind speeds of 3 m/s, 4 m/s, 5 m/s, 6 m/s, and 7 m/s, the TSR value is 2.48; 2.71; 3.08; 5.4; 8.01.The average torsion increase after the addition of winglets in a 3-beam turbine was 13.2%, whereas the average torque increase in a 4-beam turbine is 9.4%. On the flux visualisation observed in the test of wind turbines without winglets, it can be seen that the vortex that occurs at the end of the beam is larger, causing a larger air barrier, while on wind turbines with winglets, the vortex that occurs on the end can be distributed to the smallest wingle end so that the air obstacle can be minimised, which causes an increased rotation of the wind turbine so that it can increase the efficiency of the H-type wind turbine.

Item Type:	Thesis (Magister)
Identification Number:	042407
Uncontrolled Keywords:	Energi Angin, Turbin Angin Vertikal Darrieus Tipe-H, NACA 0015, Blended Winglet, Putaran, Tip Speed Ratio, Torsi, Vortex-Wind Energy, Darrieus Type-H Vertical Wind Turbine, NACA 0015, Blended Winglet, Rotation, Tip Speed Ratio, Torsi, Vortex.
Divisions:	S2/S3 > Magister Teknik Mesin, Fakultas Teknik
Depositing User:	Unnamed user with username nova
Date Deposited:	30 Jul 2024 04:50
Last Modified:	30 Jul 2024 04:50
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/224485

Text (DALAM MASA EMBARGO) AHMAD IHWAN AMIR.pdf Restricted to Registered users only Download (8MB)

Actions (login required)

View Item