Electronic Theses and Dissertation

Energi arus pasang surut merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang memiliki potensi besar untuk dikembangkan sebagai sumber pembangkit listrik di Indonesia. Performa turbin arus pasang surut dipengaruhi oleh beberapa parameter, seperti tip speed ratio (λ), sudut pitch blade (β), dan kecepatan sudut rotor (ωr), sehingga diperlukan analisis untuk memperoleh kondisi operasi yang menghasilkan efisien daya yang lebih baik. Model matematika turbin dibangun berdasarkan persamaan energi kinetik dan persamaan koefisien daya turbin. Selanjutnya, optimasi dilakukan menggunakan metode KKT dengan fungsi tujuan nonlinier dan kendala pertidaksamaan. Hasil optimasi menunjukkan bahwa solusi optimal yang memenuhi syarat KKT kecepatan sudut rotor diperoleh pada batas ωr = 1 rad/s dengan nilai minimum fungsi tujuan sebesar 0,5. Analisis koefisien daya menunjukkan bahwa nilai koefisien daya menurun seiring bertambahnya sudut pitch blade, di mana nilai maksimum Cₚ sebesar 0,4119 diperoleh pada sudut pitch blade 3° dengan tip speed ratio optimum sekitar 10,38. Hasil simulasi MATLAB Simulink menunjukkan bahwa pada kondisi tersebut, turbin mampu menghasilkan daya mekanik sebesar 1,03 MW dan torsi sebesar 4,383 × 10⁵ Nm. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemilihan parameter operasi yang tepat berpengaruh terhadap peningkatan kemampuan turbin dalam mengonversi energi arus pasang surut menjadi energi mekanik.

Kata Kunci : Energi arus pasang surut, optimasi nonlinier, metode Karush Kuhn Tucker (KKT), koefisien daya, MATLAB Simulink.

Tidal energy is a renewable energy source that has great potential to be developed as a source of electricity generation in Indonesia. The performance of tidal turbines is influenced by several parameters, such as tip speed ratio (λ), blade pitch angle (β), and rotor angular velocity (ωr), so an analysis is needed to obtain operating conditions that produce better power efficiency. The mathematical model of the turbine is built based on the kinetic energy equation and the turbine power coefficient equation. Furthermore, optimization is carried out using the KKT method with a nonlinear objective function and inequality constraints. The optimization results show that the optimal solution that meets the KKT requirements of the rotor angular velocity is obtained at the limit of ωr = 1 rad/s with a minimum value of the objective function of 0,5. The power coefficient analysis shows that the power coefficient value decreases with increasing blade pitch angle, where the maximum value of Cₚ of 0,4119 is obtained at a blade pitch angle of 3° with an optimum tip speed ratio of around 10,38. The MATLAB Simulink simulation results show that under these conditions, the turbine is capable of producing 1,03 MW of mechanical power and 4,383 × 10⁵ Nm of torque. The results of the study indicate that selecting the right operating parameters influences the turbine's ability to convert tidal current energy into mechanical energy. Keywords: Tidal current energy, nonlinear optimization, Karush Kuhn Tucker (KKT) method, power coefficient, MATLAB Simulink.