Perpustakaan Digital ITB

Pengembangan teknologi turbin arus pasang surut sumbu vertikal atau vertical axis tidal turbine (VATT) menawarkan solusi energi terbarukan yang potensial. Namun, model teoretis klasik seperti teori Lanchester-Betz yang berlaku untuk aliran bebas (unconfined flow) membatasi koefisien daya maksimum hingga 0.593. Batasan ini tidak relevan untuk turbin yang beroperasi di saluran terbatas (confined flow), di mana interaksi antara turbin dan dinding saluran menimbulkan fenomena penyumbatan (blockage). Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh blockage ratio dan peningkatan kecepatan aliran terhadap performa turbin VATT tipe H-Darrieus. Analisis dilakukan dengan mengacu pada model teori Garrett dan Cummins (GC07) serta Houlsby-Whelan. Teori GC07 menjelaskan bahwa blockage ratio dapat meningkatkan koefisien daya melebihi batas Betz, sementara teori Houlsby-Whelan memperluas konsep tersebut dengan mempertimbangkan pengaruh deformasi permukaan bebas (free-surface deformation) dan bilangan Froude. Pengujian model fisik dilakukan di Laboratorium Gelombang Teknik Kelautan ITB menggunakan dua model turbin dengan dimensi berbeda, yaitu turbin D40 (diameter 40 cm) dengan blockage ratio sebesar 0.4, serta turbin D20 (diameter 20 cm) dengan blockage ratio sebesar 0.1. Pengujian dilakukan pada kolam arus tipe open channel dalam kondisi terendam penuh, dengan empat variasi frekuensi inverter (35 Hz, 40 Hz, 45 Hz, dan 50 Hz). Performa turbin diukur menggunakan sensor Inertial Measurement Unit (IMU) untuk memperoleh data kecepatan sudut dan percepatan sudut, serta load cell untuk mengukur thrust. Data hasil pengujian kemudian diolah untuk memperoleh koefisien daya, koefisien torsi, dan koefisien thrust sebagai fungsi dari kecepatan aliran dan blockage ratio. Hasil pengujian menunjukkan bahwa frekuensi inverter 35 – 50 Hz mampu menghasilkan kecepatan arus sebesar 0.23 – 0.48 m/s. Pada rentang kecepatan arus 0.23 – 0.37 m/s, kinerja turbin meningkat seiring dengan kenaikan bilangan Froude, sesuai dengan prediksi teori Houlsby–Whelan. Selain itu, hasil eksperimen secara signifikan memvalidasi teori GC07, di mana turbin D40 dengan blockage ratio 0.4 menunjukkan performa jauh lebih baik dibandingkan turbin D20 dengan blockage ratio 0.1, ditandai dengan peningkatan koefisien daya hingga 7 – 8 kali lipat. Temuan ini menegaskan pentingnya mempertimbangkan efek blockage dalam perancangan dan analisis kinerja turbin arus pasang surut pada saluran terbatas.