INVESTIGASI NUMERIK TURBIN ANGIN SAVONIUS DENGAN VARIASI JUMLAH STAGE DAN KECEPATAN ANGIN

Turbin angin yang hadir menjadi salah satu pilihan untuk alternatif sumber energi khususnya energi listrik yang bersifat micro maupun macro bagi wilayah Indonesia. Vertical Axis Wind Turbin (VAWT) yang memiliki bentuk compact mulai menarik perhatian para peneliti untuk dikembangkan lebih lanjut guna mengejar permintaan akan energi listrik yang besar. Namun, operasi VAWT pada kondisi angin di wilayah Indonesia yang sering berubah arah ini masih menjadi sebuah tantangan yang menghalangi implementasi dari VAWT itu sendiri, ditambah lagi dengan perubahan kecepatan angin yang cukup sering terjadi di daerah perkotaan dan sekitarnya. Tantangan-tantangan tersebut menjadi sebuah target yang hendak dicapai untuk mewujudkan sebuah desain VAWT yang dapat beroperasi secara optimal di wilayah Indonesia ini. Simulasi numerik dilakukan pada aliran yang melewati sebuah VAWT secara tiga dimensi dengan bantuan software STAR CCM+ 9.02.007-R8. Turbin angin yang digunakan adalah model Savonius tipe S dengan dua sudu yang divariasikan jumlah stage sebanyak satu, dua dan tiga stage pada rotornya. Kecepatan angin menggunakan nilai sebesar 5, 10 dan 15 m/s. Permodelan simulasi yang digunakan adalah unsteady, incompressible flow dengan permodelan turbulensi aliran yang dipilih adalah k-omega Shear-Stress Transport (SST). Rotor turbin yang berputar dimodelkan sebagai rotation wall dengan kecepatan putaran yang berubah sesuai dengan kecepatan angin datang. Dari simulasi ini didapatkan hasil analisa berupa perbedaan hasil simulasi secara 2D dan 3D dalam aspek performa dan fenomena aliran pada konstruksi Single Stage, selain itu juga hasil secara kualitatif yang merepresentasikan kontur dan streamline aliran angin yang melewati turbin yang berputar juga data kuantitatif berupa nilai torsi dan koefisien daya yang digunakan untuk mengalisis performa dari ketiga model VAWT Savonius. Performa terbaik dari operasi VAWT Savonius pada penelitian ini dicapai pada TSR 0,39 dengan nilai Koefisien Daya sebesar 0,102 pada konstruksi rotor Dual Stage. ======================================================== ======================================================== Wind turbine comes to become an alternative for the electrical energy resource both micro and macro scale in Indonesia. Vertical Axis Wind Turbin (VAWT) which has the compact construction is now becoming an interesting research object to develop in order to meet the electrical energy demand. But, the operation of VAWT in Indonesia would be a challenge due to the wind character that changing in wind direction, and the fluctuation of the wind speed in the major cities is also need to be considered. Those challenges are now becoming something that need to be achieved in order to realize an optimum design of VAWT in Indonesia. A numerical simulation were conduced to investigate the 3D flow phenomenon of a rotating VAWT using the software called STAR CCM+ 9.02.007-R8. The Wind Turbine which used is a Savonius S-type blade with 2 blades with various stage number (1, 2 and 3). The wind speed which used are 5, 10 dan 15 m/s. The simulation was conducted as an unsteady, incompressible flow, k-omega Shear-Stress Transport (SST) is chosen as turbulence model. The rotating rotor was set to be a rotation wall with various rotational speed based on the wind speed. The result are the comparison between 2D results and 3D result with the analysis of performance comparison and flow phenomenon using a Single Staged turbine. Moreover, a qualitative result comparison in the contour is also presented. Furthermore, a quantitative data about the performance of torque and Power coefficient from those three VAWT model were compared. The best performance of VAWT was showed by Dual Staged rotor at 0,39 TSR with the Power Coefficient of 0,102