Download - Makalah angin
MAKALAH
ANGIN SEBAGAI SUMBER ENERGI ALTERNATIF
Disusun Oleh :
Abdullah /1141177005081
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SINGAPERBANGSA KARAWANG
2014
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan Puji Syukur Kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang
telah melimpahkan rahmat-Nya kepada kita semua, sehingga saya mendapat
kemampuan untuk menyelesaikan makalah ini dengan judul “ANGIN SEBAGAI
SUMBER ENERGI ALTERNATIF”. Ucapan terima kasih yang dalam tak
terhingga saya sampaikan kepada seluruh komponen yang memberikan bantuan
kepada saya sehingga makalah ini tersusun dengan baik. Ucapan terima kasih saya
terutama disampaikan kepada :
1. Bapak dan Ibu dosen dalam ruang lingkup Program Studi Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universita Negeri Singaperbangsa Karawang yang telah
membimbing dalam pembuatan makalah ini
2. Keluarga dan teman-teman yang telah memberikan dukungan baik itu berupa moril
maupun materil
Ucapan terima kasih juga saya sampaikan kepada semua komponen yang
tidak dapat saya sebutkan satu persatu yang telah membantu saya dalam
menyelesaikan penyusunan makalah ini, mudah-mudahan Tuhan Yang Maha Esa
membalasnya dengan yang lebih baik
Dalam penulisan makalah ini, saya sebagai penyusun tidak menutup
kemungkinan adanya kesalahan dan kekeliruan. Oleh sebab itu saya berharap untuk
diberi kritikan dan saran yang membangun agar makalah ini dapat lebih bagus lagi
kedepannya.
Atas perhatian dan partisipasinya penulis mengucapkan banyak – banyak
terima kasih. Semoga makalah ini dapat bermanfaat dan berguna sehingga dapat
menambah pengetahuan bagi kita semua, khususnya bagi parapenerus bangsa
Karawang, 30 Desember 2014
Penulis
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kelangkaan bahan bakar merupakan permasalahan klasik di Negara
Indonesia yang saat ini telah berdampak banyak pada aktivitas masyarakat,
diantaranya adalah antrian minyak tanah dan kekosongan pasokan SPBU. Keadaan
ini diperparah dengan kemampuan penyediaan bahan bakar oleh pemerintah tidak
seimbang dengan permintaan masyarakat yang semakin meningkat.
Kebutuhan manusia terhadap energi semakin lama semakin meningkat.
Energi yang digunakan saat ini berasal dari minyak bumi. Namun, eksploitasi yang
berlebihan terhadap minyak bumi mengakibatkan persediaannya semakin menipis.
Tuhan menganugrahkan pada manusia akal untuk berfikir, dengan akal manusia
inilah teknologi-teknologi baru ditemukan. Kemajuan teknologi juga telah sampai
pada penggunaan energi alternatif sebagai pengganti sumber energi utama yang
semakin sedikit jumlahnya. Dengan harga minyak sekarang ini, pemerintah telah
berada dalam pilihan yang sangat berat untuk mengambil keputusan menaikkan
harga minyak. Selain mengurangi kebiasaan boros energi yang dapat menstabilkan
harga minyak, sekarang ini bangsa Indonesia harus segera memperoleh solusi untuk
masalah energi pada masa yang akan datang. Walaupun krisis energi sekarang ini
akan berlalu, usaha untuk mengganti peran bahan bakar fosil dengan sumber energy
baru dan terbarukan perlu ditingkatkan lagi. Di antara berbagai sumber energi
terbarui yang sedang dikembangkan, di bumi Indonesia terkandung potensi sumber
energi sangat besar yang dapat mengurangi peran bahan bakar fosil dalam
membangkitkan tenaga listrik
Penipisan potensi sumber daya minyak di satu sisi dan peningkatan
kebutuhan energi di sisi lain, membawa konsekuensi bagi perlunya digalakkan
upaya pengembangan pemanfaatan sumber energi terbarukan antara lain energi
angin sebagai energi alternatif yang dapat dipakai untuk membangkitkan tenaga
listrik. Semakin luas isu kerusakan lingkungan akibat polusi dari penggunaan bahan
bakar fosil yang menimbulkan polusi, sehingga pemanfaatan sumber energi baru
dan terbarukan yang berwawasan lingkungan merupakan salah satu upaya untuk
mengurangi polusi.
Energi angin merupakan sumber energi penting sejak waktu lama di
beberapa negara. Cina telah memanfaatkan energi angin untuk pemompaan lebih
dari seribu tahun lalu. Di Eropa barat, kincir angin mekanik untuk pemompaan atau
penggilingan telah digunakan sejak abad ke-13 dan di Amerika untuk pemompaan
pada peternakan sejak awal abad ke-18. Sementara itu, turbin angin listrik telah
diaplikasikan oleh para petani di Amerika sejak tahun 1930. Diseminasi
pemanfaatan teknologi energi angin klasik tersebut berlangsung hingga
pertengahan abad ke 19, namun menghilang bersamaan dengan meluasnya aplikasi
pembangkitan listrik berbahan bakar fosil. Aplikasi teknologi energi angin sebagai
alternatif meluas kembali ketika harga bahan bakar minyak melonjak, namun
menyusut dengan cepat ketika harga bahan bakar minyak anjlok pada akhir tahun
1985, kecuali yang kompetitif.
Fluktuasi harga bahan bakar minyak dan merebaknya isu lingkungan terus
mendorong perkembangan teknologi energi angin. Aplikasi turbin angin kecil dan
turbin angin besar berkembang di beberapa negara sebagai alternatif penyediaan
kebutuhan listrik yang terus meningkat tidak saja di perkotaan. Berbagai upaya
telah dan terus dilakukan dalam mengembangkan teknologi energi angin yang
berwawasan lingkungan tersebut guna mendapatkan hasil yang semakin efisien dan
berdaya saing. Sejalan dengan upaya pengembangan sumber energy
terbarukan seperti mikrohidro, energi surya, dan biomas sebagai energi
alternatif di Indonesia, LAPAN (Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional)
telah melakukan riset dan pengembangan energi angin sejak tahun 1979 mencakup
inventarisasi potensi energi angin serta pengembangan dan diseminasi teknologi
pemanfaatannya. Riset dan pengembangan teknologi energi angin tersebut dewasa
ini diarahkan terutama untuk aplikasi skala kecil di pedesaan dan juga kemungkinan
sebagai pembangkitan skala besar guna menunjang penyediaan energi di masa
dating.
1.2. Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dari makalah ini adalah :
1. Bagaimana sejarah penggunaan dari energi angin?
2. Bagaimana proses terbentuknya energi angina ?
3. Bagaimana prinsip kerja dari energi angin?
4. Apa saja keuntungan dari energi angina?
5. Apa saja kerugian dari energi angin?
1.3. Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari penulisan makalah ini, yaitu untuk :
1. Mengetahui sejarah penggunaan dari energi angina
2. Mengetahui proses terbentuknya energi angina
3. Mengetahui prinsip kerja dari energi angin.
4. Mengetahui keuntungan dari energi angina
5. Mengetahui kerugian dari energi angina
1.4. Batasan Masalah
Agar tidak terjadi salah penafsiran dan tidak terjadi perluasan masalah maka
makalah ini dibatasi hanya pada lingkup energy angin
1.5. Manfaat Penulisan
Manfaat yang dapat diperoleh dari makalah ini adalah :
1. Memberi pengetahuan kepada pembaca mengenai sumber energy alternatife
berupa energia angina
2. Memberikan kesadaran kepada pembaca agar dapat menggunakan energy
dengan sebaik mungkin
1.6. Metode Penulisan
Pada penulisan makalah ini, saya sebagai penulis menggunakan metode
kupustakaan dan mencari sumber-sumber yang berhubungan dengan energi angina
dari media internet maupun Online. Baik itu berupa jurnal-jurnal maupun bahan
bacaan.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1. Sejarah Energi Angin
Energi angin telah lama dikenal dan dimanfaatkan manusia. Sejak zaman
dahulu, orang telah memanfaatkan energi angin. Lebih dari 5.000 tahun yang lalu,
orang Mesir kuno menggunakan angin untuk berlayar kapal di Sungai Nil.
Kemudian, orang-orang membangun kincir angin untuk menggiling gandum dan
biji-bijian lainnya. Naskah tertua tentang kincir angin terdapat dalam tulisan Arab
dari abad ke-9 Masehi yang menjelaskan bahwa kincir angin yang dioperasikan di
perbatasan Iran dan Afganistan sudah ada sejak beberapa abad sebelumnya, kadang
disebut Persian windmill. Kincir angin dikenal paling awal adalah di Persia (Iran).
Awal kincir angin ini tampak seperti roda dayung besar. Berabadabad kemudian,
orang-orang Belanda meningkatkan desain dasar kincir angin mereka. Kualitas
kreatifitas masyarakat Belanda akan aplikasi kincir angin, membuat Belanda
menjadi terkenal dengan kincir anginnya. Sedangkan koloni Amerika
menggunakan kincir angin untuk menggiling gandum dan jagung, untuk memompa
air, dan memotong kayu di penggergajian. Pada akhir tahun 1920-an, Amerika
menggunakan kincir angin kecil untuk menghasilkan listrik di daerah pedesaan
yang hidup tanpa layanan listrik. Ketika kabel listrik mulai digunakan untuk
transportasi listrik di daerah pedesaan di tahun 1930-an, kincir angin local menjadi
semakin jarang digunakan. Meskipun demikian, kincir angin tersebut masih dapat
dilihat pada beberapa peternakan di daerah barat. Kekurangan minyak pada 1970-
an mengubah gambaran mengenai energy untuk Negara dan dunia. Inimenciptakan
suatu kepentingan sumber energy alternatife baru, membuka jalan bagi masuknya
kembali kincir angina untuk menghasilkan listrik. Pada awal 1980an energi angin
menjadi sangat luar biasa di California, sebagian besar karena kebijakan negara
yang mendorong sumber energi terbarukan. Dukungan untuk pembangunan angin
telah menyebarke negara lain, tapi pada saat itu California masih dapat
memproduksi sebanyak lebih dari dua kali energi angin apapun di negara lain.
Kincir angin jenis Persian windmill juga digunakan di Cina untuk menguapkan air
laut dalam memproduksi garam. Terahir masih digunakan di Crimea, Eropa dan
Amerika Serikat. Selanjutnya sejarah berkembang menjadi manipulasi fungsi.
Kincir angin yang pertama kali digunakan untuk membangkitkan listrik, dibangun
oleh P.La Cour dari Denmark diakhir abad ke19. Setelah perang dunia I, kincir
angin diterapkan pada layar dengan penampang melintang menyerupai sudut
propeler pesawat yang pada masa ini disebut type propeler atau turbin. Eksperimen
kincir angin sudut kembar dilakukan di Amerika .
Serikat tahun 1940, berukuran sangat besar. Mesin raksasa ini disebut mesin
Smith-Putman, karena salah satu perancangnya bernama Palmer Putman,
kapasitasnya 1,25 MW yang dibuat oleh Morgen Smith Company dari York
Pensylvania. Diameter propelernya 175 ft (55m) beratnya 16 ton dan menaranya
setinggi 100 ft (34m). Tapi dikemudian hari salah satu batang propelernya patah
pada tahun 1945.
2.2. Sumber Enegi Angin
Angin disebabkan oleh pemanasan sinar matahari yang tidak merata di atas
permukaan bumi. Udara yang lebih panas akan mengembang menjadi ringan dan
bergerak naik ke atas, sedangkan udara yang lebih dingin akan lebih berat dan
bergerak menempati daerah tersebut. Perbedaan tekanan atmosfer pada suatu
daerah yang disebabkan oleh perbedaan temperatur akan menghasilkan sebuah gaya
Perbedaan dalam tekanan dinyatakan dalan istilah gradien tekanan
merupakan laju perubahan tekanan karena perbedaan jarak. Gaya gradien
merupakan gaya yang bekerja dalam arah dari tekanan lebih tinggi ketekanan yang
lebih rendah. Arah gaya gradien tekanan di atmosfer tegak lurus permukaan isobar.
Beberapa karakteristik angin :
2.2.1. Angin darat – laut
Wilayah Indonesia merupakan daerah kepulauan dengan luas lautan lebih
besar dari daratan. Angin darat-laut disebabkan karena daya serap panas yang
berbeda antara daratan dan lautan. Perbedaan karakteristik laut dan darat tersebut
menyebabkan angin di pantai akan bertiup secara kontinyu
2.2.2. Angin orografi
Angin orografi merupakan angin yang dipengaruhi oleh perbedaan
tekanan antara permukaan tinggi dengan permukaan rendah (angin gunung dan
angin lembah). Pada siang hari berasal dari lembah berhembus ke atas gunung
(angin lembah) dan sebaliknya pada malam hari
2.2.3. Kecepatan angin terhadap kekasaran permukaan dan ketinggian
Kekasaran permukaan menentukan berapa lambat kecepatan angin dekat
permukaan. Di area dengan kekasaran tinggi, seperti :
Tabel 2.2 Tingkat kecepatan angina 10 m diatas permukaan tanah
Angin kelas 3 adalah batas minimum dan angin kelas 8 adalah batas
maksimum energi angin yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energy
listrik
2.3. Turbin Angin
Turbin angina adalah suatu kincir angin yang digunakan untuk
membangkitkan tenaga listrik. Sistem kerjanya adalah mengkonversikan tenaga
angin menjadi tenaga listrik. Berikut ini akan di jelaskan bagian penyusun dari
turbin angina :
a Anemometer : Mengukur kecepatan angin dan mengirim data angin ke alat
pengontrol
b Blads (Bilah kipas) : Kebanyakan turbin angin mempunyai 2 atau 3 bilah kipas
angin yang menghembus menyebabkan turbin tersebut berputar
c Brake (rem) : Suatu rem cakram yang dapat digerakkan secara mekanis dengan
bantuan tenaga listrik atau hidrolik untuk menghentikan rotor atau saat keadaan
darurat
d Controller : Alat Pengontrol ini men-start turbin pada kecepatan angin kira-kira
12-25 km/jam, dan kemudian mematikannya pada kecepatan 90 km/jam. Turbin
tidak beroperasi di atas 90 km/jam. Hal ini dikarenakan tiupan angin yang
terlalu kencang dapat merusakkannya.
e Generator : Generator pembangkit listrik, biasanya sekarang disebut alternator
arus bolak-balik
f Gear box : Roda gigi menaikkan putaran dari 30-60 rpm menjadi sekitar 1000-
1800 rpm. Ini merupakan tingkat putaran standar yang disyaratkan untuk
memutar generator listri
g High-speed shaft : Berfungsi untuk menggerakkan generator
h Low-speed shaft : Poros turbin yang berputar kira-kira 30-60 rpm.
i Nacelle (Rumah Mesin): Rumah mesin ini terletak di atas menara . Di dalamnya
berisi gearbox, poros putaran tinggi/rendah, generator, alat pengontrol, dan alat
pengereman
j Pitch (Sudut Bilah Kipas): Bilah kipas dapat diatur sudutnya sesuai dengan
kecepatan rotor yang dikehendaki. Tergantung kondisi angin yang terlalu
rendah atau terlalu kencang
k Rotor: Bilah kipas bersama porosnya dinamakan rotor.
l Tower (Menara): Menara bisa dibuat dari pipa baja, beton, ataupun rangka besi.
Karena kencangnya angin bertambah dengan seiring dengan bertambahnya
ketinggian, maka makin tinggi menara makin besar tenaga angin yang didapat
m Wind direction (arah angina) : Turbin yang meghadap angina desai turbin lain
ada yang mendapat hembusan angin dari belakang
n Wind vane (Tebeng Angin): Mengukur arah angin, berhubungan dengan
penggerak arah yang memutar arah turbin disesuaikan dengan arah angina
o Yaw drive (Penggerak Arah): Penggerak arah memutar turbin ke arah angin
untuk desain turbin yang menghadap angin. Untuk desain turbin yang mendapat
hembusan angin dari belakang tak memerlukan alat ini.
p Yaw motor : Motor listrik yang menggerakan yaw drive
2.4. Jenis Turbin Angin
Turbin angin memanfaatkan energi kinetik dari angin dan mengkonversinya
menjadi energi listrik. Ada dua jenis turbin angin yang utama:
Turbin angin dengan poros horizontal
Turbin angin dengan poros vertical
2.4.1. Turbin angina sumbu horizontal
Turbin angin sumbu horizontal (TASH) memiliki poros rotor utama dan
generator listrik di puncak menara. Turbin berukuran kecil diarahkan oleh sebuah
baling-baling angin (baling-baling cuaca) yang sederhana, sedangkan turbin
berukuran besar pada umumnya menggunakan sebuah sensor angin yang
digandengkan ke sebuah servo motor. Sebagian besar memiliki sebuah gearbox
yang mengubah perputaran kincir yang pelan menjadi lebih cepat berputar. Karena
sebuah menara menghasilkan turbulensi di belakangnya, turbin biasanya diarahkan
melawan arah anginnya menara. Bilah-bilah turbin dibuat kaku agar mereka tidak
terdorong menuju menara oleh angin berkecepatan tinggi Sebagai tambahan, bilah
bilah itu diletakkan di depan menara pada jarak tertentu dan sedikit dimiringkan.
Karena turbulensi menyebabkan kerusakan struktur menara, dan realibilitas begitu
penting, sebagian besar TASH merupakan mesin upwind (melawan arah angin).
Meski memiliki permasalahan turbulensi, mesin downwind (menurut jurusan
angin) dibuat karena tidak memerlukan mekanisme tambahan agar mereka tetap
sejalan dengan angin, dan karena di saat angina berhembus sangat kencang, bilah-
bilahnya bisa ditekuk sehingga mengurangi wilayah tiupan mereka dan dengan
demikian juga mengurangi resintensi angin dari bilah-bilah itu.
Gambar 2.2 Turbin angina sumbu horizontal
Kelebihan TASH
o Dasar menara yang tinggi membolehkan akses ke angin yang lebih kuat di
tempat-tempat yang memiliki geseran angin (perbedaan antara laju dan arah
angin antara dua titik yang jaraknya relatif dekat di dalam atmosfir bumi.
Di sejumlah lokasi geseran angin, setiap sepuluh meter ke atas, kecepatan
angin meningkat sebesar 20%.
Kekurangan TASH
o Menara yang tinggi serta bilah yang panjangnya bisa mencapai 90 meter
sulit diangkut
o Diperkirakan besar biaya transportasi bisa mencapai 20% dari seluruh biaya
peralatan turbin angin.
o TASH yang tinggi sulit dipasang, membutuhkan derek yang yang sangat
tinggi dan mahal serta para operator yang tampil.
o Konstruksi menara yang besar dibutuhkan untuk menyangga bilah-bilah
yang berat, gearbox, dan generator.
2.4.2. Turbin angin sumbu vertical
Turbin angin sumbu vertikal/tegak (atau TASV) memiliki poros/sumbu rotor
utama yang disusun tegak lurus. Kelebihan utama susunan ini adalah turbin tidak
harus diarahkan ke angin agar menjadi efektif. Kelebihan ini sangat berguna di
tempat-tempat yang arah anginnya sangat bervariasi. TASV mampu mendaya
gunakan angin dari berbagai arah.
Gambar 2.3 Turbin angina sumbu vertical
Dengan sumbu yang vertikal, generator serta gearbox bisa ditempatkan di
dekat tanah, jadi menara tidak perlu menyokongnya dan lebih mudah diakses untuk
keperluan perawatan. Tapi ini menyebabkan sejumlah desain menghasilkan tenaga
putaran yang berdenyut. Drag (gaya yang menahan pergerakan sebuah benda padat
melalui fluida (zat cair atau gas) bisa saja tercipta saat kincir berputar.
Karena sulit dipasang di atas menara, turbin sumbu tegak sering dipasang
lebih dekat ke dasar tempat ia diletakkan, seperti tanah atau puncak atap sebuah
bangunan. Kecepatan angin lebih pelan pada ketinggian yang rendah, sehingga
yang tersedia adalah energi angin yang sedikit. Aliran udara di dekat tanah dan
obyek yang lain mampu menciptakan aliran yang bergolak, yang bisa menyebabkan
berbagai permasalahan yang berkaitan dengan getaran, diantaranya kebisingan dan
bearing wear yang akan meningkatkan biaya pemeliharaan atau mempersingkat
umur turbin angin. Jika tinggi puncak atap yang dipasangi menara turbin kira-kira
50% dari tinggi bangunan, ini merupakan titik optimal bagi energy angin yang
maksimal dan turbulensi angin yang minimal.
Kelebihan TSAV
o Tidak membutuhkan struktur menara yang besar.
o Karena bilah-bilah rotornya vertikal, tidak dibutuhkan mekanisme yaw.
o Sebuah TASV bisa diletakkan lebih dekat ke tanah, membuat pemeliharaan
bagian-bagiannya yang bergerak jadi lebih mudah.
o TASV memiliki sudut airfoil (bentuk bilah sebuah baling-baling yang
terlihat secara melintang) yang lebih tinggi, memberikan keaerodinamisan
yang tinggi sembari mengurangi drag pada tekanan yang rendah dan tinggi.
Kekurangan TSAV
o Kebanyakan TASV memproduksi energi hanya 50% dari efisiensi TASH
karena drag tambahan yang dimilikinya saat kincir berputar
o TASV tidak mengambil keuntungan dari angin yang melaju lebih kencang
di elevasi yang lebih tinggi.
o Kebanyakan TASV mempunyai torsi awal yang rendah, dan membutuhkan
energi untuk mulai berputar.
2.5. Prinsip kerja energy angin
Turbin angin adalah bagian dari sistem yang lebih besar. Komponen lainnya
dinamakan komponen penyeimbang sistem/ balance of system (BOS) dan ada
beberapa jenis tergantung kepada jenis sistem yang diinstalasi. Tiga jenis sistem
energi angin yang utama bisa dibedakan.
1. Sistem yang terhubung ke jarungan PLN
Gambar 2.4 Sistem yang terhubung ke jaringan PLN
Jika jaringan PLN sudah ada di daerah tersebut, maka sistem energy angin bisa
dihubungkan ke jaringan tersebut.
2. Off grid atau system berdiri sendiri
Sistem tersebut bisa beroperasi tanpa topangan eksterior; sangat sesuai untuk
penggunaan di daerah terpencil.
Gambar 2.5 Sistem Off grid
3. Sistem listrik Hybird
Turbin angin sebaiknya digunakan dengan sumber-sumber energy lainnya (PV,
generator diesel). Ini bisa meningkatkan produksi energy listrik dari sistem ini dan
menurunkan resiko kekurangan energi.
Gambar 2.7 Sistem Listrik Hybird
Energi yang dihasilkan oleh turbin angin dinyatakan sebagai berikut Energi kinetik
yang dihasilkan oleh benda yang bergerak adalah
dimana m adalah massa udara yang mengenai turbin angin, dan v adalah kecepatan
angin. Massa m tersebut dapat diturunkan dari persamaan berikut
dimana adalah densitas udara, A adalah luas daerah yang menyapu turbin angina
dan d adalah jarak yang ditempuh angin. Daya yang dihasilkan oleh turbin angina
(Pw) merupakan energi kinetik per detik yang dinyatakan oleh
Energi aktual yang diserap turbin angin tergantung dari efisiensi turbin angin yang
dinyatakan dalam Cp ( yang merupakan fungsi dari (perbandingan kecepatan ujung:
tip speed ratio) dan (sudut angguk: pitch angle). Sudut angguk adalah sudut antara
bilah turbin dengan sumbu longitudinal (horisontal). Sedangkan perbandingan
kecepatan ujung didefinisikan sebagai perbandingan antara kecepatan rotor turbin
dengan kecepatan angin, yang dinyatakan oleh persamaan
dimana ω adalah kecepatan sudut turbin angin, dan R adalah jari-jari turbin angin.
Sehingga daya aktual yang diserap turbin angin dinyatakan oleh
Dengan menggunakan persamaan diatas, maka torsi yang didefinisikan sebagai
daya dibagi kecepatan sudut putaran dapat dinyatakan sebagai
Dimana Ct (λ , β = ( λ β adalah koefisien torsi dari turbin angin.
Umumnya daya efektif yang dapat dipanen oleh sebuah turbin angin hanya sebesar
20%-30%. Jadi rumus daya diatas dapat dikalikan dengan 0,2 atau 0,3 untuk
mendapatkan hasil yang cukup eksak. Prinsip dasar kerja dari turbin angin adalah
mengubah energi mekanis dari angin menjadi energi putar pada kincir, lalu putaran
kincir digunakan untuk memutar generator, yang akhirnya akan menghasilkan
listrik. Sebenarnya prosesnya tidak semudah itu, karena terdapat berbagai macam
sub system yang dapat meningkatkan safety dan efisiensi dari turbin angin, yaitu :
1. Gearbox Alat ini berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada kincir
menjadi putaran tinggi. Biasanya Gearbox yang digunakan sekitar 1:60.
2. Brake System Digunakan untuk menjaga putaran pada poros setelah
gearbox agar bekerja pada titik aman saat terdapat angin yang besar. Alat
ini perlu dipasang karena generator memiliki titik kerja aman dalam
pengoperasiannya. Generator ini akan menghasilkan energi listrik maksimal
pada saat bekerja pada titik kerja yang telah ditentukan. Kehadiran angin
diluar diguaan akan menyebabkan putaran yang cukup cepat pada poros
generator, sehingga jika tidak diatasi maka putaran ini dapat merusak
generator. Dampak dari kerusakan akibat putaran berlebih diantaranya :
overheat, rotor breakdown, kawat pada generator putus, karena tidak dapat
menahan arus yang cukup besar.
3. Generator Ini adalah salah satu komponen terpenting dalam pembuatan
sistem turbin angin. Generator ini dapat mengubah energi gerak menjadi
energi listrik. Prinsip kerjanya dapat dipelajari dengan menggunakan teori
medan elektromagnetik. Singkatnya, (mengacu pada salah satu cara kerja
generator) poros pada generator dipasang dengan material ferromagnetic
permanen. Setelah itu disekeliling poros terdapat stator yang bentuk fisisnya
adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop. Ketik poros
generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan fluks pada stator
yang akhirnya karena terjadi perubahan fluks ini akan dihasilkan tegangan
dan arus listrik tertentu. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan ini
disalurkan melalui kabel jaringan listrik untuk akhirnya digunakan oleh
masyarakat. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh generator ini
berupa AC (alternating current) yang memiliki bentuk gelombang kurang
lebih sinusoidal
4. Penyimpan energi Karena keterbatasan ketersediaan akan energi angina
(tidak sepanjang hari angin akan selalu tersedia) maka ketersediaan listrik
pun tidak menentu. Oleh karena itu digunakan alat penyimpan energi yang
berfungsi sebagai back-up energi listrik. Ketika beban penggunaan daya
listrik masyarakat meningkat atau ketika kecepatan angin suatu daerah
sedang menurun, maka kebutuhan permintaan akan daya listrik tidak dapat
terpenuhi. Oleh karena itu kita perlu menyimpan sebagian energi yang
dihasilkan ketika terjadi kelebihan daya pada saat turbin angin berputar
kencang atau saat penggunaan daya pada masyarakat menurun
Penyimpanan energi ini diakomodasi dengan menggunakan alat penyimpan
energi. Contoh sederhana yang dapat dijadikan referensi sebagai alat
penyimpan energi listrik adalah aki mobil. Aki mobil memiliki kapasitas
penyimpanan energi yang cukup besar. Aki 12 volt, 65 Ah dapat dipakai
untuk mencatu rumah tangga (kurang lebih) selama 0.5 jam pada daya 780
Watt
5. Kendala dalam menggunakan alat ini adalah alat ini memerlukan catu daya
DC (Direct Current) untuk meng-charge/mengisi energi, sedangkan dari
generator dihasilkan catu daya AC (Alternating Current). Oleh karena itu
diperlukan rectifier-inverter untuk mengakomodasi keperluan ini
2.6. Keuntungan dan Kerugian dari Energi Angin
2.6.1. Keuntungan
o Keuntungan utama dari penggunaan pembangkit listrik tenaga angina
secara prinsipnya adalah disebabkan karena sifatnya yang terbarukan. Hal
ini berarti eksploitasi sumber energi ini tidak akan membuat sumber daya
angin yang berkurang seperti halnya penggunaan bahan bakar fosil. Oleh
karenanya tenaga angin dapat berkontribusi dalam ketahanan energi dunia
di masa depan. Tenaga angin juga merupakan sumber energi yang ramah
lingkungan, dimana penggunaannya tidak mengakibatkan emisi gas
buang penggunaannya tidak mengakibatkan emisi gas buang atau polusi
yang berarti ke lingkungan
o Emisi karbon ke lingkungan dalam sumber listrik tenaga angin diperoleh
dari proses manufaktur komponen serta proses pengerjaannya di tempat
yang akan didirikan pembangkit listrik tenaga angin. Namun dalam
operasinya membangkitkan listrik, secara praktis pembangkit listrik
tenaga angin ini tidak menghasilkan emisi yang berarti. Jika dibandingkan
dengan pembangkit listrik dengan batubara, emisi karbon dioksida
pembangkit listrik tenaga angin ini hanya seperseratusnya saja.
Disamping karbon dioksida, pembangkit listrik tenaga angin
menghasilkan sulfur dioksida, nitrogen oksida, polutan atmosfir yang
lebih sedikit jika dibandingkan dengan pembangkit listrik dengan
menggunakan batubara ataupun gas.
o Namun begitu, ladang angin lepas pantai diharapkan dapat menjadi
tempat pertumbuhan bibit-bibit ikan yang baru. Karena memancing dan
berlayar di daerah sekitar ladang angin dilarang, maka spesies ikan dapat
terjaga akibat adanya pemancingan berlebih di laut.
o Meskipun dampak-dampak lingkungan ini menjadi ancaman dalam
pembangunan pembangkit listrik tenaga angin, namun jika dibandingkan
dengan penggunaan energi fosil, dampaknya masih jauh lebih kecil.
Selain itu penggunaan energi angin dalam kelistrikan telah turut serta
dalam mengurangi emisi gas buang
2.6.2. Kerugian
o Penetapan sumber daya angin dan persetujuan untuk pengadaan lading
angin merupakan proses yang paling lama untuk pengembangan proyek
energi angin. Hal ini dapat memakan waktu hingga 4 tahun dalam kasus
ladang angin yang besar yang membutuhkan studi dampak lingkungan
yang luas
o Namun begitu, pembangkit listrik tenaga angin ini tidak sepenuhnya
ramah lingkungan, terdapat beberapa masalah yang terjadi akibat
penggunaan sumber energi angin sebagai pembangkit listrik, diantaranya
adalah dampak visual, derau suara, beberapa masalah ekologi, dan
keindahan
o Dampak visual biasanya merupakan hal yang paling serius dikritik
Penggunaan ladang angin sebagai pembangkit listrik membutuhkan luas
lahan yang tidak sedikit dan tidak mungkin untuk disembunyikan.
Penempatan ladang angin pada lahan yang masih dapat digunakan untuk
keperluan yang lain dapat menjadi persoalan tersendiri bagi penduduk
setempat. Selain mengganggu pandangan akibat pemasangan barisan
pembangkit angin, penggunaan lahan untuk pembangkit angin dapat
mengurangi lahan pertanian serta pemukiman. Hal ini yang membuat
pembangkitan tenaga angin di daratan menjadi terbatas. Beberapa aturan
mengenai tinggi bangunan juga telah membuat pembangunan pembangkit
listrik tenaga angin dapat terhambat
Gambar 2.7 Pembangkit listrik tenaga angina di daratan
Penggunaan tiang yang tinggi untuk turbin angin juga dapat menyebabkan
terganggunya cahaya matahari yang masuk ke rumah-rumah penduduk
Perputaran sudu-sudu menyebabkan cahaya matahari yang berkelap-kelip
dan dapat mengganggu pandangan penduduk setempat .
BAB III
PENUTUP
3.1. Kesimpulan
Dari isi makalah ini penulis menyimpulkan :
3.1.1. Sejarah peggunaan energi angin adalah, energi angin telah lama dikenal dan
dimanfaatkan manusia. Sejak zaman dahulu, orang telah memanfaatkan
energi angin. Lebih dari 5.000 tahun yang lalu orang Mesir kuno
menggunakan angin untuk berlayar kapal di Sungai Nil. Kemudian, orang-
orang membangun kincir angina untuk menggiling gandum dan biji-bijian
lainnya. Kekurangan minyak pada 1970-an mengubah gambaran mengenai
energi untuk negara dan dunia. Ini menciptakan suatu kepentingan sumber
energi alternative baru, membuka jalan bagi masuknya kembali kincir angin
untuk menghasilkan listrik. Pada awal 1980-an energy angin menjadi sangat
luar biasa di California, sebagian besar karena kebijakan negara yang
mendorong sumber energy terbarukan. Dukungan untuk pembangunan angin
telah menyebar ke negara lain .
3.1.2. Proses terbentuknya energi angin adalah, karena adanya angina Angin
disebabkan oleh pemanasan sinar matahari yang tidak merata di atas
permukaan bumi. Udara yang lebih panas akan mengembang menjadi ringan
dan bergerak naik ke atas, sedangkan udara yang lebih dingin akan lebih berat
dan bergerak menempati daerah tersebut. Perbedaan tekanan atmosfer pada
suatu daerah yang disebabkan oleh perbedaan temperatur akan menghasilkan
sebuah gaya. Perbedaan dalam tekanan dinyatakan dalan istilah gradien
tekanan merupakan laju perubahan tekanan karena perbedaan jarak. Gaya
gradien merupakan gaya yang bekerja dalam arah dari tekanan lebih tinggi
ketekanan yang lebih rendah.
3.1.3. Prinsip dasar kerja dari turbin angin adalah mengubah energy mekanis dari
angin menjadi energi putar pada kincir, lalu putaran kincir digunakan untuk
memutar generator, yang akhirnya akan menghasilkan listrik. Energi Listrik
ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum dapat dimanfaatkan.
Turbin angina sederhana terdiri dari sebuah roda atau rotor yang dilengkapi
dengan baling-baling (propeller) atau sudu-sudu (blade). Balingbaling atau
sudu-sudu inilah yang berfungsi untuk menangkap energi angin sehingga
dapat membuat roda atau rotor turbin tersebut berputar. Energi putaran rotor
turbin kemudian diteruskan melalui batang penggerak (drive shaft) untuk
menjalankan generator listrik. Jadi, komponen- komponen utama pada mesin
pembangkit listrik tenaga angin adalah sebagai berikut.
o Rotor, yaitu komponen yang berfungsi untuk mengubah energy angin
menjadi energi gerak atau mekanik
o Batang penggerak, yaitu komponen yang berfungsi untuk meneruskan
energi gerak atau mekanik menjadi energi listrik
Biasanya, turbin angin yang digunakan untuk menggerakkan generator listrik
dilengkapi dengan komponen- komponen alat yang dapat meningkatkan
kecepatan sudut rotor. Sementara itu, alat pengatur kecepatan merupakan alat
yang dirancang sedemikian rupa untuk membuat putaran turbin sesuai dengan
spesifikasi generator listrik yang dipasang
3.2. Saran
Pada makalah ini penulis memberikan saran, sebagai berikut:
Untuk meningkatkan efisiensi dan mengoptimalkan kinerja dari turbin
pembangkit listrik tenaga angina, sebaiknya digunakan angin kelas 3 sampai
dengan kelas 8 agar energi angin yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan
energi listrik
Pengembangan teknologi pembangkit listrik jenis energi angina terus perlu
dilakukan agar membantu kebutuhan energi, khususnya energi listrik
Selain itu juga perlu terus dilakukan studi mengenai penggunaan energi angin
ini agar tercipta lebih banyak inovasi dan teknologi ini di serta agar penggunaan
energi angin terus mengalami penyempurnaan hinga menjadi lebih baik
DAFTAR PUSTAKA
1. N. Budiastra, IA. Dwi Giriantari, Wyn. Artawijaya, Cok. Indra Partha
Pemanfaatan Energi Angin Sebagai Energi Alternatif Pembangkit Listrik Di
Nusa PenidaDan Dampaknya Terhadap Lingkungan. Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Udayana
2. Ristek. 2012. Bantul Jadi Percontohan Energi Hibrid.
http://ristek.go.id/index.php/module/News+News/id/10759 id. 6 Oktober
2013[19.00]