BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kebutuhan akan energi listrik di Indonesia semakin lama semakin meningkat. Krisis

listrik ini sudah sejak lama menjadi persoalan dan telah dipredikasi oleh banyak ahli energi

di Indonesia sejak sepuluh tahun yang lalu.  Kebutuhan energi ini dapat meningkat secara

eksponensial, baik ditinjau dari kapasitasnya, kualitasnya maupun ditinjau dari tuntutan

distribusinya.

Konsumsi listrik di Indonesia setiap tahunnya terus meningkat sejalan dengan

peningkatan pertumbuhan ekonomi nasional. Peningkatan kebutuhan listrik ini dikemudian

hari yang diperkirakan dapat tumbuh rata-rata 6,5 persen per tahun hingga 2020. Komsumsi

listrik Indonesia yang begitu besar akan menjadi masalah bila dalam penyediaannya tidak

sejalan dengan kebutuhan. Kebutuhan pasokan energi listrik yang terus-menerus dan

berkualitas menjadi tuntutan yang harus dipenuhi oleh negara.

Pemerintah menargetkan tahun 2020 seluruh wilayah bisa terjangkau listrik. Hal itu

sulit diwujudkan jika hanya mengandalkan energi konvensional, khususnya fosil yang

semakin lama semakin menipis. Untuk mengatasi pemenuhan kebutuhan listrik di atas,

maka diperlukan sebuah sumber energi baru sumber yang yang mampu memenuhi

kebutuhan listrik nasional yang semakin besar. Angin, sebagai tersedia di alam dapat

dimanfaatkan sebagai salah satu sumber energi listrik. Angin merupakan sumber energi

yang tak ada habisnya, sehingga pemanfaatan sistem konversi energi angin akan berdampak

positif terhadap lingkungan.

Pemanfaatan energi angin merupakan pemanfaatan energi yang paling berkembang

saat ini. Berdasarkan data dari WWEA (World Wind Energy Association), sampai dengan

tahun 2007 perkiraan energi listrik yang dihasilkan oleh turbin angin mencapai 93.85

GigaWatts atau menghasilkan lebih dari 1% dari total kelistrikan secara global. Saat ini

Amerika, Spanyol dan China merupakan negara terdepan dalam pemanfaatan energi angin.

Diharapkan pada tahun 2010 total kapasitas pembangkit listrik tenaga angin secara global

1

mencapai 170 GigaWatt. Meskipun energi yang dihasilkan tidak sebesar energi yang berasal

dari batu-bara ataupun nuklir, tetapi PLT Angin merupakan solusi yang paling murah dan

rendah risiko untuk di terapkan di Indonesia. Diharapkan dengan diberdayakannya PLT

Angin di Indonesia, akan menjadi salah satu sumber energi alternafif dalam “menyambut”

datangnya masa krisis energi yang sebenarnya.

Berdasar latar belakang tersebut maka akan dibahas tentang pembangkit listrik tenaga

angin (PLT bayu) tentang bagaimana tingkat efisiensi dan efektifitas PLT Angin untuk

diterapkan di Indonesia serta bagaimana membangkitkan energi listrik dengan

memanfaatkan energi angin tersebut.

1.2 Rumusan Masalah

1. Apa yang dimaksud dengan pembangkit listrik tenaga angin?

2. Apa saja komponen-komponen pada pembangkit listrik tenaga angin?

3. Bagaimana proses pembangkitan listrik dengan tenaga angin?

4. Apa kelebihan dan kekurangan pembangkit listrik tenaga angin?

1.3 Tujuan

1. Mengetahui pengertian dari pembangkit listrik tenaga angin.

2. Mengetahui komponen-komponen pada pembangkit listrik tenaga angin.

3. Mengetahui proses pembangkitan listrik dengan menggunakan tanaga angin.

4. Mengetahui apa kelebihan dan kekurangan pada pembangkit listrik tenaga ombak.

2

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Pembangkit Listrik Tenaga Angin merupakan salah satu pilihan pembangkit listrik

yang tidak memerlukan bahan bakar, sehingga bebas polusi. Pembangkit listrik tenaga angin

adalah suatu pembangkit listrik yang menggunakan angin sebagai sumber energi untuk

menghasilkan energi listrik. Pembangkit ini dapat mengkonversikan energi angin menjadi

energi listrik dengan menggunakan turbin angin atau kincir angin.

Sistem pembangkitan listrik menggunakan angin sebagai sumber energi merupakan

sistem alternatif yang sangat berkembang pesat, mengingat angin merupakan salah satu

energi yang tidak terbatas di alam.

2.2 Komponen pada Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Komponen-komponen dasar yang di gunakan pada Pembangkit listrik tenaga angin

antara lain:

1. Turbin Angin

Turbin angin mengambil energi angin dengan menurunkan kecepatannya. Untuk

bisa mencapai 100% efisien, maka sebuah turbin angin harus menahan 100% kecepatan

angin yang ada, dan rotor harus terbuat dari piringan solid dan tidak berputar sama

sekali, yang artinya tidak ada energi kinetik yang akan dikonversi.

Energi angin bisa ditangkap dengan dua atau tiga buah bilah sudu yang didesain seperti

sayap pesawat terbang. Untuk mendapatkan kecepatan angin yang cukup tinggi,

konstan, dan tidak terlalu banyak turbulensi biasanya turbin angin dipasang di atas

sebuah menara pada ketinggian 30 meter atau lebih.

Bila sudu yang digunakan berfungsi seperti sayap pesawat udara. Ketika angin

bertiup melalui bilah tersebut, maka akan timbul udara bertekanan rendah di bagian

bawah dari sudu, Tekanan udara yang rendah akan menarik sudu bergerak ke area

tersebut. Gaya yang ditimbulkan dinamakan gaya angkat. Besarnya gaya angkat

biasanya lebih kuat dari tekanan pada sisi depan bilah, atau yang biasa disebut tarik.

3

Kombinasi antara gaya angkat dan tarik menyebabkan rotor berputar seperti propeler

dan memutar generator. Turbin angin bisa digunakan secara stand-alone, atau bisa

dihubungkan ke jaringan transmisi atau bisa dikombinasikan dengan sistem panel

surya.

Untuk perusahaan listrik, sejumlah besar turbin angin dibangun berdekatan untuk

membentuk pembangkit listrik tenaga angin. Secara teori, efisiensi maksimum yang

bisa dicapai setiap desain turbin angin adalah 59%, artinya energi angin yang bisa

diserap hanyalah 59%. Jika faktor-faktor seperti kekuatan dan durabilitas

diperhitungkan, maka efisiensi sebenarnya hanya 35 - 45%, bahkan untuk desain

terbaik. Terlebih lagi jika ditambah inefisiensi sistem wind turbin lengkap, termasuk

generator, bearing, transmisi daya dan sebagainya, hanya 10-30% energi angin yang

bisa dikonversikan ke listrik.

2. Gearbox

Alat ini berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada kincir menjadi putaran

tinggi. Biasanya Gearbox yang digunakan mempunyai rasio sekitar 1:60.

3. 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.

4. Generator

Generator 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 ferromagnetik permanen. Setelah itu disekeliling poros

4

terdapat stator yang bentuk fisisnya adalah kumparan-kumparan kawat yang

membentuk loop. Ketika 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.

5. Penyimpan energi

Karena keterbatasan ketersediaan akan energi angin (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. 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).

5. Rectifier-inverter

Rectifier berarti penyearah. Rectifier dapat menyearahkan gelombang sinusodal

(AC) yang dihasilkan oleh generator menjadi gelombang DC. Inverter berarti pembalik.

Ketika dibutuhkan daya dari penyimpan energi(aki/lainnya) maka catu yang dihasilkan

oleh aki akan berbentuk gelombang DC. Karena kebanyakan kebutuhan rumah tangga

menggunakan catu daya AC , maka diperlukan inverter untuk mengubah gelombang

DC yang dikeluarkan oleh aki menjadi gelombang AC, agar dapat digunakan oleh

rumah tangga.

5

Berikut dibawah ini akan dijelaskan mengenai bagian – bagian penyusun dari turbin

angin :

Gambar 2.2a Turbin Angin

1. Anemometer: Mengukur kecepatan angin dan mengirim data angin ke Alat Pengontrol.

2. Blades (Bilah Kipas): Kebanyakan turbin angin mempunyai 2 atau 3 bilah kipas.

Angin yang menghembus menyebabkan turbin tersebut berputar.

3. Brake (Rem): Suatu rem cakram yang dapat digerakkan secara mekanis dengan

bantuan tenaga listrik atau hidrolik untuk menghentikan rotor atau saat keadaan darurat.

4. Controller (Alat Pengontrol): 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.

5. Gear box (Roda Gigi): Roda gigi menaikkan putaran dari 30-60 rpm menjadi sekitar

1000-1800 rpm. Ini merupakan tingkat putaran standar yang disyaratkan untuk

memutar generator listrik.

6. Generator: Generator pembangkit listrik, biasanya sekarang disebut alternator arus

bolak-balik.

7. High-speed shaft (Poros Putaran Tinggi): Berfungsi untuk menggerakkan generator.

8. Low-speed shaft (Poros Puutaran Rendah): Poros turbin yang berputar kira-kira 30-

60 rpm.

6

9. Nacelle (Rumah Mesin): Rumah mesin ini terletak di atas menara . Di dalamnya berisi

gearbox, poros putaran tinggi / rendah, generator, alat pengontrol, dan alat pengereman.

10. Pitch (Sudut Bilah Kipas): Bilah kipas dapat diatur sudutnya sesuai dengan kecepatan

rotor yang dikehendaki. Tergantung kondisi angin yang terlalu rendah atau terlalu

kencang.

11. Rotor: Bilah kipas bersama porosnya dinamakan rotor.

12. 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.

13. Wind direction (Arah Angin): Adalah turbin yang menghadap angin. Desain turbin

lain ada yang mendapat hembusan angin dari belakang.

14. Wind vane (Tebeng Angin): Mengukur arah angin, berhubungan dengan penggerak

arah yang memutar arah turbin disesuaikan dengan arah angin.

15. 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.

16. Yaw motor (Motor Penggerak Arah): Motor listrik yang menggerakkan Yaw drive.

Di dalam teori turbin angin terdapat karakteristik menyangkut nilai daya atau energi

pada kecepatan – kecepatan tertentu. Karakteristik daya turbin angin ini dinyatakan melalui

lima parameter kecepatan operasional berikut :

1. Kecepatan Cut-In

Merupakan kecepatan angun minimal yang diperlukan agar sebuah turbin menghasilkan

listrik. Nilai kecepatan ini berkisar antara 2.0 – 5.0 m/s.

2. Kecepatan Asut (Start Speed)

Kecepatan angin minimal yang diperlukan agar sebuah turbin mulai berputar dalam

skala keperluan yang rendah.

3. Kecepatan Rencana (Roted Speed)

Kecepatan angin yang diperlukan agar sebuah turbin angin mencapai daya rencana

(umumnya disebut daya nominal). Mulai pada kecepatan ini daya yang dihasilkan pada

berbagai kecepatan sebelum mencapai Cut-In, adalah konstan. Kecepatan rencana

7

sebuah turbin adalah kecepatan angin dimana turbin tersebut menghasilkan daya

terpasang, yakni yang tertulis pada data teknis. Nilai ini bervariasi antara 9.0 – 15 m/s

4. Kecepatan Cut-out

Kecepatan angin yang mengakibatkan turbin angin berhenti menghasilkan daya dan ini

biasanya dihasilkan oleh pengontrolan terhadap turbin angin tersebut.

5. Kecepatan Maksimum

Kecepatan angin dimana sebuah turbin angin mampu menahan beban aerodinamis agar

turbin itu tidak rusak. Dengan kata lain dapat meminimalisir kerugian yang mungkin

akan terjadi.

Penentuan ketinggian dari turbin angin dilakukan dengan menganalisa data turbulensi

angin dan kekuatan angin. Derau aerodinamis merupakan fungsi dari banyak faktor seperti

desain sudu, kecepatan perputaran, kecepatan angin, turbulensi aliran masuk. Derau

aerodinamis merupakan masalah lingkungan, oleh karena itu kecepatan perputaran rotor

perlu dibatasi di bawah 70m/s. Beberapa ilmuwan berpendapat bahwa penggunaan skala

besar dari pembangkit listrik tenaga angin dapat merubah iklim lokal maupun global karena

menggunakan energi kinetik angin dan mengubah turbulensi udara pada daerah atmosfir.

Perhitungan daya yang dapat dihasilkan oleh sebuah turbin angin dengan diameter

kipas r adalah :

dimana ρ adalah kerapatan angin pada waktu tertentu dan v adalah kecepatan angin pada

waktu tertentu, umumnya daya efektif yang dapat dipanen oleh sebuah turbin angin hanya

sebesar 20%-30%. Jadi rumus diatas dapat dikalikan dengan 0,2 atau 0,3 untuk mendapatkan

hasil yang cukup eksak.

Syarat - syarat dan kondisi angin yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi

listrik dapat dilihat pada tabel berikut.

8

Catatan: Angin kelas 3 adalah batas minimum dan angin kelas 8 adalah batas maksimum

energi angin yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.

2.3 Cara Kerja Pembangkitan Listrik Tenaga Angin

Suatu pembangkit listrik dari energi angin merupakan hasil dari penggabungan dari

beberapa turbin angin sehingga akhirnya dapat menghasilkan listrik.

9

Cara kerja dari pembangkitan listrik tenaga angin ini yaitu awalnya energi angin

memutar turbin angin. Turbin angin bekerja berkebalikan dengan kipas angin (bukan

menggunakan listrik untuk menghasilkan listrik, namun menggunakan angin untuk

menghasilkan listrik).  Kemudian angin akan memutar sudut turbin, lalu diteruskan untuk

memutar rotor pada generator di bagian belakang turbin angin. Generator mengubah energi

gerak menjadi energi listrik dengan teori medan elektromagnetik, yaitu poros pada generator

dipasang dengan material ferromagnetik permanen. Setelah itu di sekeliling poros terdapat

stator yang bentuk fisisnya adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop.

Ketika 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. Energi Listrik ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum dapat

dimanfaatkan.

2.4 Sistem Instalasi

Instalasi satu atau beberpa unit turbin angin dilakukan menurut jenis pemanfaatan dan

modus operasi yang direncanakan (seperti; stand alone, hibrida, angin diesel atau

interkoneksi) serta tipe jaringan baik yang tersentralisasi ataupun yang terdesentralisasi.

Setelah melakukan penetapan lokasi, prosedur normal dan instalasi subsistem/komponen

adalah sebagai berikut :

1. Pembuatan pondasi sesuai dengan persyaratan kekuatan yang telah dihitung.

2. Pemasangan turbin angin ;

a. Untuk menara kerangka, yang lebih dahulu dipasang adalah menara menurut segmen

– segmen. Kemudian komponen – komponen diatas menara tersebut yakni generator,

roda gigi dan ekor pengarah serta komponen oenunjang lainnya. Pemasangan ini

perlu dibantu oleh perlengkapan angkat lainnya, misalnya crane atau alat bantu

pemasangan berupa tangga kayu yang dibentuk sebagai tempat pijakan dan

ditempatkan disamping menara.

10

b. Untuk menara turbuler, komponen – komponen di atas menara dapat dipasang lebih

dahulu pada bagian atas menara di bawah (di permukaan tanah) dan kemudian secara

bersama – sama menaikannya dengan alat bantu (misalnya gin pole, tali ataupun alat

bantu lainnya) secara bersama – sama dengan menara.

c. Untuk menara turbuler yang dapat diturun - naikkan dengan bantuan perlengkapan

hidrolik, komponen – komponen di atas menara dapat dipasang lebih dahulu dibawah.

Kemudian secara bersama – sama dinaikan dengan bantuan pompa hidrolik tersebut

sampai dengan posisi vertikal.

3. Instalasi panel, kontrol dan monitor (arus, tegangan, frekuensi, daya dan lainnya).

4. Instalasi jaringan dan distribusi listrik ke penguna, misalnya; instalasi rumah, jalan,

fasilitas umum, pompa dan lain – lain.

2.5 Jenis - Jenis Turbin Angin

a. Turbin angin sumbu horizontal

Gambar: Turbin angin megawatt pertama di dunia berada di Castleton, Vermont

11

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 angin berhembus sangat kencang, bilah-bilahnya bisa ditekuk sehingga mengurangi wilayah tiupan mereka dan dengan demikian juga mengurangi resintensi angin dari bilah-bilah itu.

Kelebihan TASH:

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 atmosfer bumi. Di sejumlah lokasi geseran angin, setiap sepuluh meter ke atas, kecepatan angin meningkat sebesar 20%.

Kelemahan TASH:

Menara yang tinggi serta bilah yang panjangnya bisa mencapai 90 meter sulit diangkut. Diperkirakan besar biaya transportasi bisa mencapai 20% dari seluruh biaya peralatan turbin angin.

TASH yang tinggi sulit dipasang, membutuhkan derek yang yang sangat tinggi dan mahal serta para operator yang tampil.

Konstruksi menara yang besar dibutuhkan untuk menyangga bilah-bilah yang berat, gearbox, dan generator.

TASH yang tinggi bisa memengaruhi radar airport. Ukurannya yang tinggi merintangi jangkauan pandangan dan mengganggu

penampilan lansekap. Berbagai varian downwind menderita kerusakan struktur yang disebabkan oleh

turbulensi. TASH membutuhkan mekanisme kontrol yaw tambahan untuk membelokkan

kincir ke arah angin.

12

b. Turbin Angin Sumbu Vertikal

Gambar: Turbin angin Darrieus 30 m di Kepulauan Magdalen

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. VAWT mampu mendayagunakan angin dari berbagai arah.

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 energi angin yang maksimal dan turbulensi angin yang minimal.

13

Kelebihan TASV:

Tidak membutuhkan struktur menara yang besar. Karena bilah-bilah rotornya vertikal, tidak dibutuhkan mekanisme yaw. Sebuah TASV bisa diletakkan lebih dekat ke tanah, membuat pemeliharaan

bagian-bagiannya yang bergerak jadi lebih mudah. 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.

Desain TASV berbilah lurus dengan potongan melintang berbentuk kotak atau empat persegi panjang memiliki wilayah tiupan yang lebih besar untuk diameter tertentu daripada wilayah tiupan berbentuk lingkarannya TASH.

TASV memiliki kecepatan awal angin yang lebih rendah daripada TASH. Biasanya TASV mulai menghasilkan listrik pada 10km/jam (6 m.p.h.)

TASV biasanya memiliki tip speed ratio (perbandingan antara kecepatan putaran dari ujung sebuah bilah dengan laju sebenarnya angin) yang lebih rendah sehingga lebih kecil kemungkinannya rusak di saat angin berhembus sangat kencang.

TASV bisa didirikan pada lokasi-lokasi dimana struktur yang lebih tinggi dilarang dibangun.

TASV yang ditempatkan di dekat tanah bisa mengambil keuntungan dari berbagai lokasi yang menyalurkan angin serta meningkatkan laju angin (seperti gunung atau bukit yang puncaknya datar dan puncak bukit),

TASV tidak harus diubah posisinya jika arah angin berubah. Kincir pada TASV mudah dilihat dan dihindari burung.

Kekurangan TASV

Kebanyakan TASV memproduksi energi hanya 50% dari efisiensi TASH karena drag tambahan yang dimilikinya saat kincir berputar.

TASV tidak mengambil keuntungan dari angin yang melaju lebih kencang di elevasi yang lebih tinggi.

Kebanyakan TASV mempunyai torsi awal yang rendah, dan membutuhkan energi untuk mulai berputar.

Sebuah TASV yang menggunakan kabel untuk menyanggahnya memberi tekanan pada bantalan dasar karena semua berat rotor dibebankan pada bantalan. Kabel yang dikaitkan ke puncak bantalan meningkatkan daya dorong ke bawah saat angin bertiup.

14

1.6 Kelebihan dan Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Keuntungan utama dari penggunaan pembangkit listrik tenaga angin 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

atau polusi yang berarti ke lingkungan. 

Penetapan sumber daya angin dan persetujuan untuk pengadaan ladang 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.

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. 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.

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

15

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. 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.

Efek lain akibat penggunaan turbin angin adalah terjadinya derau frekuensi rendah.

Putaran dari sudu-sudu turbin angin dengan frekuensi konstan lebih mengganggu daripada

suara angin pada ranting pohon. Selain derau dari sudu-sudu turbin,

penggunaan gearbox serta generator dapat menyebabkan derau suara mekanis dan juga

derau suara listrik. Derau mekanik yang terjadi disebabkan oleh operasi mekanis elemen-

elemen yang berada dalam nacelle atau rumah pembangkit listrik tenaga angin. Dalam

keadaan tertentu turbin angin dapat juga menyebabkan interferensi elektromagnetik,

mengganggu penerimaan sinyal televisi atau transmisi gelombang mikro untuk

perkomunikasian.

Penentuan ketinggian dari turbin angin dilakukan dengan menganalisa data turbulensi

angin dan kekuatan angin. Derau aerodinamis merupakan fungsi dari banyak faktor seperti

desain sudu, kecepatan perputaran, kecepatan angin, turbulensi aliran masuk. Derau

aerodinamis merupakan masalah lingkungan, oleh karena itu kecepatan perputaran rotor

perlu dibatasi di bawah 70m/s. Beberapa ilmuwan berpendapat bahwa penggunaan skala

besar dari pembangkit listrik tenaga angin dapat merubah iklim lokal maupun global karena

menggunakan energi kinetik angin dan mengubah turbulensi udara pada daerah atmosfir.

Pengaruh ekologi yang terjadi dari penggunaan pembangkit tenaga angin adalah

terhadap populasi burung dan kelelawar. Burung dan kelelawar dapat terluka atau bahkan

mati akibat terbang melewati sudu-sudu yang sedang berputar. Namun dampak ini masih

lebih kecil jika dibandingkan dengan kematian burung-burung akibat kendaraan, saluran

transmisi listrik dan aktivitas manusia lainnya yang melibatkan pembakaran bahan bakar

fosil. Dalam beberapa studi yang telah dilakukan, adanya pembangkit listrik tenaga angin ini

dapat mengganggu migrasi populasi burung dan kelelawar. Pembangunan pembangkit angin

pada lahan yang bertanah kurang bagus juga dapat menyebabkan rusaknya lahan di daerah

tersebut.

16

Ladang angin lepas pantai memiliki masalah tersendiri yang dapat mengganggu

pelaut dan kapal-kapal yang berlayar. Konstruksi tiang pembangkit listrik tenaga angin

dapat mengganggu permukaan dasar laut. Hal lain yang terjadi dengan konstruksi di lepas

pantai adalah terganggunya kehidupan bawah laut. Efek negatifnya dapat terjadi seperti di

Irlandia, dimana terjadinya polusi yang bertanggung jawab atas berkurangnya stok ikan di

daerah pemasangan turbin angin. Studi baru-baru ini menemukan bahwa ladang pembangkit

listrik tenaga angin lepas pantai menambah 80 – 110 dB kepada noise frekuensi rendah yang

dapat mengganggu komunikasi ikan paus dan kemungkinan distribusi predator laut. 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.

Dalam operasinya, pembangkit listrik tenaga angin bukan tanpa kegagalan dan

kecelakaan. Kegagalan operasi sudu-sudu dan juga jatuhnya es akibat perputaran telah

menyebabkan beberapa kecalakaan dan kematian. Kematian juga terjadi kepada beberapa

penerjun dan pesawat terbang kecil yang melewati turbin angin. Reruntuhan puing-puing

berat yang dapat terjadi merupakan bahaya yang perlu diwaspadai, terutama di daerah padat

penduduk dan jalan raya. Kebakaran pada turbin angin dapat terjadi dan akan sangat sulit

untuk dipadamkan akibat tingginya posisi api sehingga dibiarkan begitu saja hingga terbakar

habis. Hal ini dapat menyebarkan asap beracun dan juga dapat menyebabkan kebakaran

berantai yang membakar habis ratusan acre lahan pertanian. Hal ini pernah terjadi pada

Taman Nasional Australia dimana 800 km2 tanah terbakar. Kebocoran minyak pelumas juga

dapat teradi dan dapat menyebabkan terjadinya polusi daerah setempat, dalam beberapa

kasus dapat mengkontaminasi air minum.

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.

Perkembangan Pembangkit Listrik Tenaga Angin di Indonesia dan Dunia

Pada saat ini, sistem pembangkit listrik tenaga angin mendapat perhatian yang cukup

besar sebagai sumber energi alernatif yang bersih, aman, serta ramah lingkungan serta kelebihan-

17

kelebihan lain yang telah disebutkan sebelumnya di atas. Turbin angin skala kecil mempunyai

peranan penting terutama bagi daerah-daerah yang belum terjangkau oleh jaringan

listrik .Pemanfaatan energi angin merupakan pemanfaatan energi terbaru yang paling

berkembang saat ini. Berdasarkan data dari WWEA (World Wind Energi Association), sampai

dengan tahun 2007 perkiraan energi listrik yang dihasilkan oleh turbin angin mencapai 93,85

GW dan menghasilkan lebih dari 1% dari total kelistrikan secara global. Amerika, Spanyol dan

China merupakan negara terdepan dalam pemanfaatan energi angin. Diharapkan pada tahun

2010, total kapasitas pembangkit listrik tenaga angin secara global mencapai 170 GigaWatt.

Indonesia, negara kepulauan yang 2/3 wilayahnya adalah lautan dan mempunyai garis

pantai terpanjang di dunia yaitu ± 80.791,42 Km merupakan wilayah potensial untuk

pengembangan pembanglit listrik tenaga angin, namun sayang potensi ini nampaknya belum

dilirik oleh pemerintah. Sungguh ironis, disaat Indonesia menjadi tuan rumah konfrensi dunia

mengenai pemanasan global di Nusa Dua, Bali pada akhir tahun 2007, pemerintah justru akan

membangun pembangkit listrik berbahan bakar batubara yang merupakan penyebab nomor 1

pemanasan global.

Namun, pada akhir tahun 2007 telah dibangun kincir angin pembangkit dengan

kapasitas kurang dari 800 watt dibangun di empat lokasi, masing-masing di Pulau Selayar tiga

unit, Sulawesi Utara dua unit, dan Nusa Penida, Bali, serta Bangka Belitung, masing-masing satu

unit. Kemudian, di seluruh Indonesia, lima unit kincir angin pembangkit berkapasitas masing-

masing 80 kilowatt (kW) mulai dibangun. Mengacu pada kebijakan energi nasional, maka

pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) ditargetkan mencapai 250 megawatt (MW) pada tahun

2025.

18

Wind Turbine Gear Generator Rectifier Inverter

BebanBaterai

BAB III

PENUTUP

3.1      Kesimpulan

Kesimpulan yang didapat berdasarkan pembahasan di atas adalah:

1. Pembangkit listrik tenaga angin adalah suatu pembangkit listrik yang menggunakan angin

sebagai sumber energi untuk menghasilkan energi listrik.

2. Komponen-komponen dasar yang di gunakan pada PLT Angin antara lain:

Wind turbine

Gear

Generator

Rectifier

Inverter

Baterai penyimpanan

3. Cara kerja dari pembangkitan listrik tenaga angin ini yaitu awalnya energi angin memutar

turbin angin. Kemudian angin akan memutar sudut turbin, lalu diteruskan untuk memutar

rotor pada generator di bagian belakang turbin angin. Generator inilah yang akan

menghasilkan energi listrik.

4. Keuntungan dari penggunaan pembangkit listrik tenaga adalah sifatnya yang terbarukan,

ramah lingkungan, praktis digunakan pada wilayah pegunungan dan pesisir pantai, tidak

memerlukan perawatan khusus, desainnya terbuat dari bahan yang tidak mudah karatan

(korosi), mudah mengoperasikan.

Namun selain kelebihan yang ada, pembangkit ini juga memiliki kekurangan, antara lain

membuat lebih buruk dampak visual, menyebabkan derau suara, beberapa masalah

ekologi, dan keindahan. Energi listrik yang dihasilkan tidak terlalu besar jika

dibandingkan dengan PLTD atau PLTN.

19

DAFTAR PUSTAKA

http://iniunic.blogspot.com/2010/06/mengenal-cara-kerja-plt-angin-dan.html

http://dhikaa.blogspot.com/2009/11/pembangkit-listrik-tenaga-angin.html

http://dwitaariyanti.blogspot.com/2011/06/pembangkit-listrik-tenaga-angin.html

http://pelagiberbunga.blogspot.com/2012/02/makalah-pltangin.html

http://harji.wordpress.com/2008/07/08/pembangkit-listr/

http://semua-nyata.blogspot.com/2010/06/cara-kerja-plt-angin-dan-teknologinya.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Turbin_angin

20