Perpustakaan Digital ITB

Pada masa kini, terdapat permintaan besar pembangkitan dan penyimpanan energi listrik. Solusi terhadap masalah penyimpanan energi telah ditemukan dalam bentuk perkembangan teknologi baterai, utamanya perkembangan baterai berjenis Lithiumion. Meskipun perkembangan pesat telah terjadi, teknologi baterai Lithium-ion memiliki kekurangan pada densitas energi, dengan densitas maksimum hanya mencapai 0.94 MJ/kg, dibandingkan dengan bahan bakar motor, seperti bensin, yang memiliki densitas energi hingga 44 MJ/kg. Oleh karena itu, terdapat insentif untuk mengembangkan sistem miniatur yang dapat memanfaatkan densitas energi bahan bakar motor pada perangkat yang secara umum menggunakan baterai sebagai catu dayanya. Salah satu sistem yang dapat memenuhi permintaan tersebut adalah sistem micro gas turbine, yang menggunakan siklus Brayton. Pada penelitian ini, sebuah turbin aksial skala mikro telah didesain, sebagai bagian dari sistem micro gas turbine yang dapat menghasilkan daya 1500W. Penyederhanaan terhadap rancangan yang melingkupi sudu nozzle dan rotor tanpa puntiran, serta luas annulus konstan, agar dapat memudahkan proses manufaktur. Simulasi keadaan tunak tiga dimensi dilakukan untuk menganalisis performa turbin secara keseluruhan. Konfigurasi berbeda-beda dianalisis, dengan variasi axial gap 10%, 30%, dan 50% dari upwind chord, serta tip clearance 0.4 mm, 0.5 mm, dan 0.6 mm, untuk menentukan pengaruh dari kedua parameter tersebut pada efisiensi dan daya yang dapat dihasilkan oleh turbin. Hasil analisis menunjukkan bahwa efisiensi turbin menurun dengan meningkatnya tip clearance, dengan efisiensi tertinggi tercapai dengan tip clearance sebesar 0.4 mm. Sedangkan, variasi axial gap tidak berdampak besar terhadap efisiensi, tetapi efisiensi tertinggi didapatkan pada 30% axial gap, diikuti 50%, dan efisiensi terendah didapatkan pada axial gap 10%. Simulasi aerodinamika komputasi menunjukkan bahwa turbin yang dirancang dapat menghasilkan daya sebesar 3.7 kW pada titik desain, dengan nilai efisiensi 78.8%.