Desain dan Analisis Turbin Angin sebagai Penggerak Kompresor Aerasi Tambak Udang guna Mendukung Energi Berkelanjutan

Kasturi Kasturi; Desy Kurnia Puspaningrum; Sujono Sujono

doi:10.37525/mz/2025-2/1587

Authors

Kasturi Kasturi Politeknik Energi dan Mineral Akamigas
Desy Kurnia Puspaningrum Pusat Pengembangan Sumber Daya Manusia Minyak dan Gas Bumi
Sujono Sujono Politeknik Energi dan Mineral Akamigas

DOI:

https://doi.org/10.37525/mz/2025-2/1587

Keywords:

Aerasi tambak udang, Energi terbarukan, Kompresor, Turbin angin

Abstract

Budidaya udang merupakan salah satu sektor perikanan yang berperan penting dalam ketahanan pangan dan ekonomi pesisir. Namun, sistem aerasi yang umum digunakan masih bergantung pada energi listrik dan bahan bakar fosil, sehingga menimbulkan biaya operasional tinggi dan emisi karbon. Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan menganalisis kinerja turbin angin vertikal sebagai penggerak kompresor aerasi tambak udang, guna mendukung penerapan energi berkelanjutan. Proses penelitian meliputi tahap perancangan sistem, perakitan, serta pengujian performa turbin pada variasi kecepatan angin antara 2,2–4,3 m/s. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa untuk daya desain 4000 W dengan kecepatan angin maksimum 4,3 m/s, diperoleh luas sudu sebesar 81,8 m² dan diameter rotor 1 m. Pengujian menunjukkan peningkatan daya aktual turbin dari 535,7 Watt hingga 4000 Watt seiring dengan kenaikan kecepatan angin, dengan nilai Tip Speed Ratio (TSR) stabil pada kisaran 0,333–0,341. Sistem mampu menghasilkan suplai oksigen sebesar 0,002–0,005 m³/s dengan waktu pemenuhan kebutuhan oksigen di kolam (900 kg) berkisar antara 37–75 jam, bergantung pada kondisi kecepatan angin. Hasil ini menunjukkan bahwa turbin angin vertikal berpotensi besar menggantikan sistem aerasi berbasis listrik, sehingga dapat menurunkan konsumsi energi fosil dan mendukung efisiensi serta keberlanjutan tambak udang.

References

AbdulRaouf, M., AlBahkali, E., Parvez, S., Alnhdi, A., Souli, M., & AlBahkali, T. (2022). On the Investigation of the Effect of Tower and Hub Exclusion on the Numerical Results of a Horizontal Axis Wind Turbine. International Journal of Multiphysics, 16(2), 147–174. https://doi.org/10.21152/1750-9548.16.2.147

Alam, F., & Jin, Y. (2023). The Utilisation of Small Wind Turbines in Built-Up Areas: Prospects and Challenges. In Wind (Vol. 3, Issue 4, p. 24). https://doi.org/10.3390/wind3040024

Aytac, A., Kelestemur, G. T., & Tuna, M. C. (2024). An effective aeration system for high performance pond aeration at low energy cost. Aquaculture International, 32(5), 6869–6886. https://doi.org/10.1007/s10499-024-01492-6

Boyd, C. E., & McNevin, A. A. (2021). Aerator energy use in shrimp farming and means for improvement. Journal of the World Aquaculture Society, 52(1), 6–29. https://doi.org/10.1111/jwas.12753

Chen, L., Chen, J., & Zhang, Z. (2018). Review of the Savonius rotor’s blade profile and its performance. Journal of Renewable and Sustainable Energy, 10(1), 13306. https://doi.org/10.1063/1.5012024

Choure, A. (2017). Design Review of Shaft for Strength and Rigidity Considerations. 5(02), 1740–1742.

Hujare, P., Sanap, Y., Ingle, P., Hujare, D., Chavan, U., & Atre, V. (2025). Analysis of compressor performance using data-driven machine learning techniques. Journal of Engineering and Applied Science, 72(1), 170. https://doi.org/10.1186/s44147-025-00752-3

Jamil, M., As, A., & Baihaqi, B. (2022). Introduksi Teknologi Mesin Pakan Udang Windu Pada Pokdakan Jasa Tambak Aceh Tamiang. JMM (Jurnal Masyarakat Mandiri). https://doi.org/10.31764/jmm.v6i5.10510

Mahmudov, K., Mahmoud, A., Sur, S., Cruz, F. C., & Bilton, A. M. (2019). Feasibility of a wind-powered aeration system for small-scale aquaculture in developing countries. Energy for Sustainable Development, 51, 40–49. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.esd.2019.05.003

Mustafa, A. A., Asaad, A., & Linthin, D. (2021). Performa Budidaya Udang Windu (Penaeus Monodon) Pada Musim Kemarau Di Tambak Kecamatan Marusu Kabupaten Maros. Media Akuakultur. https://doi.org/10.15578/MA.16.1.2021.45-56

Nensy, E., Shibuya, K., Yamashita, K., & Fujita, G. (2024). Unlocking the power of the wind : Innovations in smart hybrid vertical axis wind turbines. 13(5), 974–981.

Nugraha, I. M. A., Made, I. G., & Desnanjaya, N. (2025). Energy efficiency in aeration systems for aquaculture ponds: a comprehensive review. 20(1), 1–25.

Nuryanti, Dwiartomo, B., & Ruswandi, A. (2019). Analisis Daya yang Dihasilkan Turbin Angin Tipe Windmill pada Sistem Aerasi Tambak Udang. Jurnal Teknologi Dan Rekayasa Manufaktur, 1(1), 47–58. https://doi.org/10.48182/jtrm.v1i1.1

Pasha, Y., & Devi, M. T. (2023). Reliability Analysis of the Shaft Subjected to Torsion When Shear Stress Follows the Exponential Distribution. 12(07), 371–375.

Sabilu, K., Kurnia, A., Yusnaini, Y., Patadjai, R., Idris, M., & Balubi, A. (2024). Studi Efisiensi Asimilasi Dan Kecernaan Limbah Organik Padat Tambak Udang Sebagai Pakan Teripang Pasir. Jurnal Riset Akuakultur. https://doi.org/10.15578/jra.18.1.2023.15-26

Sumarjo, J., Suryaman, M., & Santosa, D. B. (2022). Implementasi Hybrid Teknologi Kinetik Turbin Angin Dan Solar Cell Sebagai Penunjang Kebutuhan Energi Di Pantai Ciparage Desa Ciparage Jaya. Selaparang: Jurnal Pengabdian Masyarakat Berkemajuan. https://doi.org/10.31764/jpmb.v6i1.6846

Suryanto, I., & Setiawan, R. J. (2021). Hybrid Aerator based on Savonius Wind Turbine and Solar Photovoltaic Technology for Shrimp Pond. Prosiding Seminar Nasional TREnD 1, 82–91.

Yan, S., Li, G., Tian, S., & Zheng, Q. (2019). M echanics Research on the relationship between transmission ef fi ciency and input torque of manual transmission. 611.

Zehra, A., Zehra, A., Rai, A. K., & Zehra, A. (2021). Modeling and simulation of wind turbine with advance blade testing methods. 2(2), 22–29.

Zhou, J., Shu, X., Zhang, J., Yi, F., Hu, D., Zhang, C., & Li, Y. (2024). Load Torque Component Extraction and Analysis of Ultra-High-Speed Electric Air Compressors for Fuel Cell Vehicles. In Actuators (Vol. 13, Issue 8, p. 320). https://doi.org/10.3390/act13080320

Zulfikar, Z. (2019). Analisa Perbandingan Pengaruh Variasi Jumlah Sudu 4 Dan 8 Pada Turbin Angin Savonius Terhadap Tegangan Dan Arus Generator Dc. RELE (Rekayasa Elektrikal Dan Energi) : Jurnal Teknik Elektro. https://doi.org/10.30596/rele.v2i1.3646