Tingkatkan Energi Listrik dengan Aplikasi Nozzle Konvergen pada Turbin Angin Poros Vertikal

Sebagai negara kepulauan, Indonesia memikiki potensi energi terbarukan yang melimpah. Salah satunya, energi angin. Energi angin di Indonesia yang luar biasa itu, membuat potensi turbin angin poros vertikal menjadi begitu tinggi.

Hal itulah, yang menarik tim peneliti S1 Teknik Mesin Unesa yang terdiri atas Prof Dr Ir I Wayan Susila, MT, Dr Aris Ansori, SPd, MT, dan Prof Dr I Made Arsana, SPd, MT melalui penelitian kedaireka berjudul “Aplikasi Nozzle Konvergen pada Turbin Angin Poros Vertikal untuk Meningkatkan Energi Listrik”.

Aris Ansori, tim peneliti mengatakan, penelitian itu dimulai dari penelitian insinas 2019 pengembangan sistem hybrid energi surya, angin, dan ombak. Dari penelitian itu, hasil yang diperoleh menunjukan sistem energi angin hanya menghasilkan energi listrik rendah. Penyebabnya, turbin angin sumbu vertikal membutuhkan kecepatan angin di atas 1-2 m/s agar dapat memutar turbin angin. “Dengan kecepatan rata-rata angin di Indonesia yang berada di kisaran 4-6 m/s, maka diperlukan peningkatan kecepatan angin untuk meningkatkan produksi energi listrik turbin angin,” terangnya.

Berawal dari permasalahan efisiensi daya turbin angin sumbu vertikal yang masih rendah itulah, kata Aris, dimulainya penelitian Aplikasi Nozzle Konvergen pada Turbin Angin Poros Vertika.l Menurut Aris, konsep teknologi nozzle berguna meningkatkan kecepatan aliran fluida yang diujikan untuk meningkatkan kecepatan aliran udara agar menekan blade turbin angin sumbu vertikal.    

“Konstruksi nozzle dibuat konvergen melingkari blade turbin untuk meningkatkan kecepatan angin sesuai Area Ratio (AR) yang sudah dibuat. Selain itu, Aplikasi Nozzle Konvergen dapat melindungi komponen-komponen turbin dari panas dan hujan sehingga mengurangi biaya perawatan turbin dan menambah usia pakai sistem turbin,” kata Aris.

Selain itu, jelas Aris, alat nozzle konvergen lahir disebabkan karena dua masalah yang terjadi pada pembangkit listrik dengan turbin angin sumbu vertikal, yaitu start awal putaran turbin yang masih membutuhkan kecepatan angin tinggi dan kurang optimalnya blade turbin angin menangkap daya angin. “Dari permasalahan tersebut dihasilkan konsep nozzle konvergen untuk meningkatkan kecepatan angin sehingga meningkatkan daya angin yang diterima blade turbin sumbu vertikal,” jelasnya.

Aris membeberkan, pembuatan Aplikasi Nozzle Konvergen terdiri dari lima tahap, yakni dimulai dengan menghitung Area Ratio (AR), pembuatan nozzle konvergen, kontrukstri nozzle konvergen, turbin angin sumbu vertikal, sistem kontrol energi listrik dan instalasi penggunaan energi listrik. Sementara, cara kerja aplikasi Nozzle Konvergen berfungsi meningkatkan kecepatan aliran udara yang menerpa blade turbin angin sehingga menghasilkan daya angin lebih besar untuk memutar poros turbin.

Dimanfaatkan Masyarakat Desa

Pengembangan penelitian itu, dilakukan melalui pendanaan penelitian LPPM dana Non APBN Unesa 2021 dan 2022. Penelitian juga dilakukan dalama skala laboratorium dan penelitian lapangan di pesisir pantai untuk menguji performa nozzle konvergen dengan dua model jenis turbin angin sumbu vertikal tipe savoniun dan giromil. Hasil peneilitian itu, kata Aris, sudah didaftarkan paten dan ditawarkan ke mitra CV Anugra Jaya Abadi yang bergerak di bidang teknologi tepat guna (TTG). Selain dosen, penelitian itu juga melibatkan mahasiswa S-1 Prodi Teknik Mesin (Solhan Faza an Abdurrahman Fauzan Arib) dari awal hingga akhir pembuatan.

Selain itu, terang Aris, penelitian ini juga dapat dirasakan oleh masyarakat, khusunya di daerah pedesaan dengan membuat energi listrik lebih murah dan mudah. Salah satunya, sudah dirasakan di Desa Sekar Banyu, Kecamatan Sumbermanjing, Kabupaten Malang. Masyarakat pun merespon dengan senang dan mengaku sangat terbantu. “Masyarakat petani juga menjadi target kami dalam penelitian ini. Mereka dapat memanfaatkan sumber daya listrik untuk sistem irigrasi sawah dengan pompa air submersible,” terangnya.  

Aris menambahkan, ke depan, tim peneliti memiliki rencana pengembangan produk sistem hybrid untuk sumber daya pompa air submersible sistem irigrasi sawah dan aplikasi untuk sistem pengisian kendaraan Listrik skala rumah tangga. Hasil akhir yang diharapkan, terang Aris, adalah peningkatan produksi energi listrik hybrid energy terbarukan. ‘

“Tentunya, untuk mempelancar rencana dan harapan yang diinginkan, perlu pendanaan riset sampai ke proses produksi produk dan komersialisasi produk. Semoga, produk ini dapat diterapkan di daerah pedesaan sebagai sumber energi Listrik penerangan, sumber daya Listrik pompa air di area lahan pertanian dan sumber listrik pengisi kendaraan listrik skala rumah tangga,” harapnya.

Sementara itu, I Wayan Susila, ketua tim peneliti mengatakan, kemandirian energi masyarakat dapat dicapai dengan optimalisasi sumber daya energi terbarukan, yaitu angin dan matahari. Pengembangan produk seperti turbin angin nozzle konvergen, terangnya, merupakan solusi penyediaan energi listrik yang ekonomis dan mudah diakses, khususnya di wilayah-wilayah yang belum terjangkau jaringan listrik konvensional.

Wayan juga menerangkan bahwa Aplikasi Nozzle Konvergen pada Turbin Angin Poros Vertikal memiliki berbagai keunggulan. Di antara keunggulan itu adalah kecepatan angin rendah 0.5 m/s turbin angin sumbu vertikal sudah dapat berputar; produksi energi listrik dengan aplikasi nozzle konvergen dapar meningkat 25-50%, dan cocok digunakan di daerah terpencil sebagai pembangkit listrik hybrid turbin angina dan solar cell.

Wayan mengklaim, penelitian itu dapat memberikan kontribusi terkait peningkatan pemanfaatan energi terbarukan dan pemanfaatan energi ramah lingkungan. Wayan mengakui, penelitian ini melewati berbagai rintangan dan tantangan, utamanya cuaca. Kondisi hujan ketika masa pembangunan pondansi dan konstruksi Nozzle Konvergen, menjadi menghambat proses perakitan. “Tapi, tantangan itu berhasil kamsi selesaikan dengan baik dan lancar,” imbuhnya.

Penelitian Aplikasi Nozzle Konvergen pada Turbin Angin Poros Vertikal untuk Meningkatkan Energi Listrik” dilakukan mulai dari April – Desember 2023 di lokasi Desa Sekarbanyu, Kecamatan Sumbermanjing Wetan, Kabupaten Malang. Tim peneliti juga bermitra dengan Mitra CV Anugra Jaya Abadi (Sugeng Hadi Santoso, ST, MM, MT) @hasna