Analisis Aliran Pada Rotor Turbin Angin Sumbu Horisontal Menggunakan Pendekatan Komputasional

Abstract

Pemanfaatan energi angin di Indonesia terkendala oleh rendahnya kecepatan rata-rata angin di kebanyakan wilayah Indonesia. Oleh karena itu perlu diupayakan dan dikembangkan teknologi yang dapat digunakan untuk memanfaatkan energi angin yang berkecepatan rendah ini sehingga dapat diterapkan secara komersial. Salah satu upaya yang perlu dilakukan untuk mencapai tujuan ini adalah dengan memantapkan kemampuan dalam melakukan analisis dan perancangan turbin angin untuk berbagai parameter yang mempengaruhi karakteristik turbin angin. Dalam tulisan ini dikemukakan hasil-hasil perhitungan numerik 2 dan 3 dimensi dari suatu turbin angin yang terdapat di Laboratorium Efisiensi dan Konservasi Energi, Universitas Diponegoro. Tujuan utamanya adalah untuk mendapatkan model simulasi perhitungan yang nantinya dapat digunakan untuk menganalisis dan merancang turbin angin dengan berbagai variasi parameter, misalnya sudut pitch, sudut yaw, sudut tilt, sudut precone, diameter rotor, jenis airfoil, kecepatan angin, intensitas turbulensi, dan sebagainya. Simulasi dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak ANSYS FLUENT dengan model turbulensi k- standard dan Spalart-Allmaras, pada sebuah turbin angin sumbu horizontal 3 sudu berdiameter 120 cm menggunakan airfoil NACA 4415 dengan panjang chord terlebar 153 mm. Kecepatan angin divariasikan dari 2,5 m/s - 3,4 m/s dengan kecepatan rotor 355 rpm, dengan sudut serang dari 0 - 16 derajat serta sudut pitch 23 - 26 derajat. Kesimpulan utama yang dihasilkan dari studi ini adalah bahwa analisis aliran pada turbin angin dapat dilakukan dengan metoda numerik dengan hasil yang cukup baik. Kesimpulan lainnya adalah bahwa model turbulensi k- standard memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan model turbulensi Spalart-Allmaras. Dari simulasi ini juga dihasilkan rancangan rotor turbin angin yang dapat bekerja pada kecepatan angin yang lebih rendah dibandingkan dengan turbin angin yang dimiliki saat ini.

Kata kunci : turbin angin, wind turbine aerodynamics, blade design, computational fluid dynamic