REVOLUTIONIZING RENEWABLE ENERGY AN INNOVATIVE DESIGN OF ARCHIMEDES WIND TURBINE INTEGRATED WITH SOLAR PANELS
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis kekuatan struktural dan performa aerodinamis dari Archimedes Screw Wind Turbine (ASWT) yang terintegrasi dengan panel surya sebagai sistem energi terbarukan hibrida. Metode yang digunakan mencakup simulasi statis menggunakan analisis elemen hingga (FEA) dan simulasi Computational Fluid Dynamics (CFD) menggunakan perangkat lunak Ansys. Desain turbin terdiri dari tiga bilah spiral berbahan aluminium 6061-T6, dengan parameter utama: diameter luar 300 mm, panjang bilah 137,4 mm, ketebalan 1,5 mm, dan sudut kemiringan 65°. Beban angin divariasikan pada kecepatan 50–100 m/s dari arah depan dan samping, serta diterapkan pula pada tiang penyangga. Hasil simulasi statis menunjukkan bahwa tegangan maksimum sebesar 19,8 MPa (frontal), 27,67 MPa (lateral), dan 2,6 MPa (penyangga) masih jauh di bawah batas luluh material 276 MPa. Sementara itu, simulasi CFD dengan kecepatan inlet 7 m/s dan variasi tip speed ratio (TSR) antara 4 hingga 10 menunjukkan efisiensi optimal pada TSR 7–8. Penurunan performa pada TSR tinggi disebabkan oleh efek solid wall dan terbentuknya wake vortex. Secara keseluruhan, desain ASWT yang terintegrasi dengan panel surya dinyatakan aman secara struktural dan efisien secara aerodinamis, meskipun diperlukan optimasi lanjutan terhadap geometri bilah dan pengendalian TSR.
##plugins.generic.usageStats.downloads##
Referensi
M. A. A. Nawar, H. S. A. Hameed, A. Ramadan, Y. A. Attai, and M. H. Mohamed, “Experimental and Numerical Investigations of the Blade Design Effect on Archimedes Spiral Wind Turbine Performance,” Energy, vol. 223, May 2021, doi: 10.1016/j.energy.2021.120051.
Dwi Risdianto, Nurry Widya Hesty, Toha Zaky, Rudi Purwo Wijayanto, Agustina Putri Mayasari, and Ario Witjakso, “Pemilihan Turbin Angin Skala Kecil Berdasarkan Analisis Potensi Energi Angin Menggunakan Windographer,” Jurnal Nasional Teknik Elektro dan Teknologi Informasi, vol. 13, no. 4, pp. 290–296, Nov. 2024, doi: 10.22146/jnteti.v13i4.8753.
S. Risdiara and C. Rangkuti, “Pengujian Sistem Penerangan Jalan Umum Dengan Menggunakan Sumber Daya Listrik Kombinasi Dari Solar Panel Dan Turbin Savonius,” 2018.
Z. Tharo, “Kombinasi Pembangkit Listrik Tenaga Surya Dan Angin Untuk Mewujudkan Energi Murah Dan Ramah Lingkungan,” vol. 12, no. 2, 2019.
J. S. Chou, Y. C. Ou, K. Y. Lin, and Z. J. Wang, “Structural failure simulation of onshore wind turbines impacted by strong winds,” Eng Struct, vol. 162, pp. 257–269, May 2018, doi: 10.1016/j.engstruct.2018.02.006.
M. Kavakli and O. T. Gudmestad, “Analysis and Assessment of Onshore and Offshore Wind Turbines Failures,” International Journal of Energy Production and Management, vol. 8, no. 1, pp. 27–34, Mar. 2023, doi: 10.18280/ijepm.080104.
A. E. Faisal et al., “Investigating the techniques used for improving the aerodynamic performance of Archimedes spiral wind turbines: A comprehensive review and future work avenues,” Mar. 01, 2025, Elsevier B.V. doi: 10.1016/j.rineng.2025.103992.
E. Kabir, P. Kumar, S. Kumar, A. A. Adelodun, and K. H. Kim, “Solar energy: Potential and future prospects,” 2018, Elsevier Ltd. doi: 10.1016/j.rser.2017.09.094.
R. Parthiban and P. Ponnambalam, “An Enhancement of the Solar Panel Efficiency: A Comprehensive Review,” Jul. 14, 2022, Frontiers Media S.A. doi: 10.3389/fenrg.2022.937155.
Q. Hassan, S. Algburi, A. Z. Sameen, H. M. Salman, and M. Jaszczur, “A review of hybrid renewable energy systems: Solar and wind-powered solutions: Challenges, opportunities, and policy implications,” Dec. 01, 2023, Elsevier B.V. doi: 10.1016/j.rineng.2023.101621.
R. Al Badwawi, M. Abusara, and T. Mallick, “A Review of Hybrid Solar PV and Wind Energy System,” Smart Science, vol. 3, no. 3, pp. 127–138, 2015, doi: 10.1080/23080477.2015.11665647.
N. Jha et al., “Energy-Efficient Hybrid Power System Model Based on Solar and Wind Energy for Integrated Grids,” Math Probl Eng, vol. 2022, 2022, doi: 10.1155/2022/4877422.
A. Ragil Kusuma, P. Fisika, and F. Keguruan dan, “Studi Literatur: Mekanisme Angin Darat Dan Laut Serta Dampaknya Oleh Nelayan,” Jurnal Fisika dan Pembelajarannya (PHYDAGOGIC), vol. 7, no. 1, pp. 2024–2654, doi: 10.31605/phy.v7i1.3831.
N. Zaqiyah, “Sistem Angin Hybrid Dengan Sumber Energi Terbarukan Lainnya Sebagai Energi Yang Ramah Lingkungan,” 2024.
J. Rohmer, D. Knittel, G. Sturtzer, D. Flieller, and J. Renaud, “Modeling and experimental results of an Archimedes screw turbine,” Renew Energy, vol. 94, pp. 136–146, Aug. 2016, doi: 10.1016/j.renene.2016.03.044.
E. Hertnacahyani Herraprastanti, M. Rifa, H. Suryanto Sekolah Tinggi Teknologi Ronggolawe Cepu, J. B. Kampus Ronggolawe Blok No, and M. Cepu, “Perancangan dan Pembuatan Prototype Turbin Angin Archimedes,” JME (Jurnal Mekanika dan Energi) , vol. 3, no. 1, 2023.
A. D. Korawan and R. Febritasari, “Experimental investigations of number of blades effect on archimedes spiral wind turbine performance,” Mechanical Engineering for Society and Industry, vol. 4, no. 2, pp. 198–209, Nov. 2024, doi: 10.31603/mesi.12373.
K. Song, H. Huan, and Y. Kang, “Aerodynamic Performance and Wake Characteristics Analysis of Archimedes Spiral Wind Turbine Rotors with Different Blade Angle,” Energies (Basel), vol. 16, no. 1, Jan. 2023, doi: 10.3390/en16010385.
M. Asdhiyoga Rahmanta et al., “Analisis Perkembangan Teknologi Modul Photovoltaic (PV) Untuk Meningkatan Penetrasi Pusat Listrik Tenaga Surya (PLTS) di Indonesia,” Jurnal Offshore: Oil, Production Facilities and Renewable Energy, vol. 7, no. 1, 2023.
D. Lusiana, A. Brahma Nugroho, and B. S. Rintyarna, “Jurnal Sistem dan Teknologi Informasi Rancang Bangun Prototype Solar Tracker untuk Optimalisasi Pengisian Battery pada Solar Home System,” vol. 6, no. 2, 2021, [Online]. Available: http://jurnal.unmuhjember.ac.id/index.php/JUSTINDO
J. P. Manurung and M. S. Boedoyo, “Life Cycle Assessment pada Solar Photovoltaics: Review,” Jurnal Penelitian Sains Teknologi, vol. 13, no. 1, pp. 20–27, 2022, [Online]. Available: http://journals2.ums.ac.id/index.php/saintek
##submission.copyrightStatement##
##submission.license.cc.by-nc-sa4.footer##
