Document

PEMBANGKIT LISTRIKTENAGA ANGINKelompok IV

Disusun oleh :NAMA/NIM: 1. SURYANTO1311972. RONI PURNAMA ADI 1311983. EVAN ALDITIRA REMORA1311994. BUDI SETIAWAN131201JURUSAN/SEMESTER: TEKNIK MESIN D / SEMESTER 4DOSEN PENGAMPU: JOKO YUNIANTO PRIHATIN, ST,

AKADEMI TEKNOLOGI WARGA SURAKARTAJL. Raya Solo-Baki KM 2 Kwarasan, Solo Baru, Sukoharjo tlp. 0271-621176621178

iiKATA PENGANTARDengan memanjatkan Puji Syukur Kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yangtelah melimpahkan rahmat-Nya kepada kita semua, sehingga saya mendapatkemampuan untuk menyelesaikan makalah ini dengan judul PEMBANGKITLISTRIK TENAGA ANGIN ini disusun untuk memenuhi syaratINSTRUKSIONAL KHUSUS MATA KULIAH ELEKTRO.Ucapan terima kasih yang dalam tak terhingga saya sampaikan kepada seluruhkomponen yang memberikan bantuan kepada saya sehingga makalah ini tersusundengan baik. Ucapan terima kasih saya terutama disampaikan kepada :1.Bapak dan Ibu dosen dalam ruang lingkup Program Studi PendidikanTeknik Mesin AT.Warga Surakartayangtelahmembimbingdalampembuatan makalah ini.2.Keluarga dan teman-teman yang telah memberikan dukungan baik ituberupa moril maupun materil.Ucapan terima kasih juga saya sampaikan kepada semua komponen yangtidak dapat saya sebutkan satu persatu yang telah membantu saya dalammenyelesaikan penyusunan makalah ini, mudah-mudahan Tuhan Yang Maha Esamembalasnya dengan yang lebih baik.Dalam penulisan makalahini, saya sebagai penyusun tidak menutupkemungkinan adanya kesalahan dan kekeliruan. Oleh sebab itu saya berharapuntuk diberi kritikan dan saran yang membangun agar makalah ini dapat lebihbagus lagi kedepannya.

Surakarta, 11 April 2015 iiiAtas perhatian dan partisipasinya saya selaku penyusun makalah inimengucapkan banyak-banyak terima kasih. Semoga makalah ini dapat bermanfaatdan berguna sehingga dapat menambah pengetahuan bagi kita semua, khususnyabagi para penerus bangsa ini kedepannya. AMIN. Penyusun ivDAFTAR ISIKata PengantariiDaftar IsiivDaftar GambarviDaftar TabelviiBAB IPENDAHULUAN11.1Latar Belakang11.2Rumusan Masalah31.3Tujuan Penulisan41.4Batasan Masalah41.5Manfaat Penulisan41.6Metode Penulisan4BAB IIPEMBAHASAN62.1Sejarah Energi Angin62.2Sumber Energi Angin72.2.1Angin Darat-Laut82.2.2Angin Orografi82.2.3Kecepatan Angin Terhadap Kekasaran Permukaan &Ketinggian82.3Turbin Angin102.4Jenis Turbin Angin132.4.1 Turbin Angin Sumbu Horizontal132.4.1.1 Kelebihan TASH142.4.1.2 Kekurangan TASH152.4.2Turbin Angin Sumbu Vertikal152.4.2.1Kelebihan TSAV17

v2.4.2.2Kekurangan TSAV182.5Prinsip Kerja Energi Angin192.6Keuntungan dan Kerugian dari Energi Angin242.6.1Keuntungan242.6.2Kerugian26BAB IIIPENUTUP303.1Kesimpulan303.2Saran33DAFTAR PUSTAKA35

viDAFTAR GAMBARGambar 2.1Bagian dalam dari turbin angin11Gambar 2.2Turbin angin sumbu horizontal14Gambar 2.3Turbin angin sumbu vertical16Gambar 2.4Sistem yang Terhubung ke jaringan PLN19Gambar 2.5Sistem Off Grid20Gambar 2.6Sistem Listrik Hybrid20Gambar 2.7Pembangkit listrik tenaga angin di daratan27Gambar 2.8Ladang pembangkit angin lepas pantai29

viiDAFTAR TABELTabel.2.1Tabel kondisi angin9Tabel.2.2.Tingkat kecepatan angin 10m di atas permukaan tanah10 1BAB IPENDAHULUAN1.1Latar BelakangKelangkaan bahan bakar merupakan permasalahan klasik di NegaraIndonesia yang saat ini telah berdampak banyak pada aktivitas masyarakat,diantaranya adalah antrian minyak tanah dan kekosongan pasokan SPBU.Keadaan inidiperparah dengan kemampuan penyediaan bahan bakar olehpemerintah tidak seimbangdengan permintaan masyarakat yangsemakinmeningkat.Kebutuhan manusia terhadap energi semakin lama semakin meningkat.Energi yang digunakan saat ini berasal dari minyak bumi. Namun, eksploitasiyang berlebihan terhadap minyak bumi mengakibatkan persediaannya semakinmenipis. Tuhan menganugrahkan pada manusia akal untuk berfikir, dengan akalmanusia inilah teknologi-teknologi baru ditemukan. Kemajuan teknologi jugatelah sampai pada penggunaan energi alternatif sebagai pengganti sumber energiutama yang semakin sedikit jumlahnya. Dengan harga minyak sekarang ini,pemerintah telah berada dalam pilihan yang sangat berat untuk mengambilkeputusan menaikkan harga minyak. Selain mengurangi kebiasaan boros energiyang dapat menstabilkan harga minyak, sekarang ini bangsa Indonesia harussegera memperoleh solusi untuk masalah energi pada masa yang akan datang.Walaupun krisis energi sekarang ini akan berlalu, usaha untuk mengganti peranbahan bakar fosil dengan sumber energi baru dan terbarukan perlu ditingkatkan

2lagi. Di antara berbagai sumber energi terbarui yang sedang dikembangkan, dibumi Indonesia terkandung potensi sumber energi sangat besar yang dapatmengurangi peran bahan bakar fosil dalam membangkitkan tenaga listrik.Penipisan potensi sumber daya minyak di satu sisi dan peningkatankebutuhan energi di sisi lain, membawa konsekuensi bagi perlunya digalakkanupaya pengembangan pemanfaatan sumber energi terbarukan antara lain energiangin sebagai energi alternatif yang dapat dipakai untuk membangkitkan tenagalistrik. Semakin luas isu kerusakan lingkungan akibat polusi dari penggunaanbahan bakar fosil yang menimbulkan polusi, sehingga pemanfaatan sumber energibaru dan terbarukan yang berwawasan lingkungan merupakan salah satu upayauntuk mengurangi polusi.Energi angin merupakan sumber energi penting sejak waktu lama dibeberapa negara. Cina telah memanfaatkan energi angin untuk pemompaan lebihdari seribu tahun lalu. Di Eropa barat, kincir angin mekanik untuk pemompaanatau penggilingan telah digunakan sejak abad ke-13 dan di Amerika untukpemompaan pada peternakan sejak awal abad ke-18. Sementara itu, turbin anginlistrik telah diaplikasikan oleh para petani di Amerika sejak tahun 1930.Diseminasi pemanfaatan teknologi energi angin klasik tersebut berlangsunghingga pertengahan abad ke 19, namun menghilang bersamaan dengan meluasnyaaplikasi pembangkitan listrik berbahan bakar fosil. Aplikasi teknologi energiangin sebagai alternatif meluas kembali ketika harga bahan bakar minyakmelonjak, namun menyusut dengan cepat ketika harga bahan bakar minyak anjlokpada akhir tahun 1985, kecuali yang kompetitif.

3Fluktuasi harga bahan bakar minyak dan merebaknya isu lingkungan terusmendorong perkembangan teknologi energi angin. Aplikasi turbin angin kecil danturbin angin besar berkembang di beberapa negara sebagai alternatif penyediaankebutuhan listrik yang terus meningkat tidak saja di perkotaan. Berbagai upayatelah dan terus dilakukan dalam mengembangkan teknologi energi angin yangberwawasan lingkungan tersebut guna mendapatkan hasil yang semakin efisiendan berdayasaing. Sejalan dengan upayapengembangan sumberenergiterbarukan seperti mikrohidro, energi surya, dan biomas sebagai energi alternatifdi Indonesia, LAPAN (Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional) telahmelakukan riset dan pengembangan energi angin sejak tahun 1979 mencakupinventarisasi potensi energi angin serta pengembangan dan diseminasi teknologipemanfaatannya. Riset dan pengembangan teknologi energi angin tersebut dewasainidiarahkan terutamauntuk aplikasi skalakecildi pedesaan dan jugakemungkinan sebagai pembangkitan skala besar guna menunjang penyediaanenergi di masa datang.1.2Rumusan MasalahAdapun rumusan masalah dari makalah ini adalah:1.2.1Bagaimana sejarah penggunaan dari energi angin?1.2.2Bagaimana proses terbentuknya energi angin.1.2.3Bagaimana prinsip kerja dari energi angin?1.2.4Apa saja keuntungan dari energi angin?1.2.5Apa saja kerugian dari energi angin?

41.3Tujuan PenulisanAdapun tujuan dari penulisan makalah ini, yaitu untuk :1.3.1Mengetahui sejarah penggunaan dari energi angin.1.3.2Mengetahui proses terbentuknya energi angin.1.3.3Mengetahui prinsip kerja dari energi angin.1.3.4Mengetahui keuntungan dari energi angin.1.3.5Mengetahui kerugian dari energi angin.1.4Batasan MasalahAgar tidak terjadi salah penafsiran dan tidak terjadi perluasan masalahmaka makalah ini dibatasi hanya pada lingkup energi angin.1.5Manfaat PenulisanManfaat yang dapat diperoleh dari makalah ini adalah :1.5.1Memberi pengetahuankepadapembacamengenai sumber energialternative berupa energi angin.1.5.2Memberikan kesadaran kepada pembaca agar dapat menggunakan energidengan sebaik mungkin.1.5.2Membuat pembaca agar lebih peduli lagi tentang lingkungannya.1.6Metode Penulisan

5Pada penulisan makalah ini, saya sebagai penulis menggunakan metodekupustakaan dan mencari sumber-sumber yang berhubungan dengan energi angindari media internet maupun Online. Baik itu berupa jurnal-jurnal maupun bahanbacaan.

6BAB IIPEMBAHASAN2.1Sejarah Energi AnginEnergi angin telah lama dikenal dan dimanfaatkan manusia. Sejak zamandahulu, 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 danbiji-bijian lainnya. Naskah tertua tentang kincir angin terdapat dalam tulisan Arabdari abad ke-9 Masehi yang menjelaskan bahwa kincir angin yang dioperasikan diperbatasan Iran dan Afganistan sudah ada sejak beberapa abadsebelumnya,kadang disebut Persian windmill. Kincir angin dikenal paling awal adalah diPersia (Iran). Awal kincir angin ini tampak seperti roda dayung besar. Berabad-abad kemudian, orang-orang Belanda meningkatkan desain dasar kincir anginmereka. Kualitas kreatifitas masyarakat Belanda akan aplikasi kincir angin,membuat Belanda menjadi terkenal dengan kincir anginnya. Sedangkan koloniAmerika menggunakan kincir angin untuk menggiling gandum dan jagung, untukmemompa air, dan memotong kayu di penggergajian. Pada akhir tahun 1920-an,Amerika menggunakan kincir angin kecil untuk menghasilkan listrik di daerahpedesaan yang hidup tanpa layanan listrik. Ketika kabel listrik mulai digunakanuntuk transportasi listrik di daerah pedesaan di tahun 1930-an, kincir angin localmenjadi semakin jarang digunakan. Meskipun demikian, kincir angin tersebutmasih dapat dilihat pada beberapa peternakan di daerah barat. Kekurangan minyakpada 1970-an mengubah gambaran mengenai energi untuk negara dan dunia. Ini

7menciptakan suatu kepentingan sumber energi alternatife baru, membuka jalanbagi masuknya kembali kincir angin untuk menghasilkan listrik. Pada awal 1980-an energi angin menjadi sangat luar biasa di California, sebagian besar karenakebijakan negara yang mendorong sumber energi terbarukan. Dukungan untukpembangunan angin telah menyebarke negara lain, tapi pada saat itu Californiamasih dapat memproduksi sebanyak lebih dari dua kali energi angin apapun dinegara lain. Kincir angin jenis Persian windmill juga digunakan di Cina untukmenguapkan air laut dalam memproduksi garam. Terahir masih digunakan diCrimea, Eropa dan Amerika Serikat. Selanjutnya sejarah berkembang menjadimanipulasifungsi.Kinciranginyangpertamakalidigunakanuntukmembangkitkan listrik, dibangun oleh P.La Cour dari Denmark diakhir abad ke-19. Setelah perang dunia I, kincir angin diterapkan pada layar dengan penampangmelintang menyerupai sudut propeler pesawat yang pada masa ini disebut typepropeler atau turbin. Eksperimen kincir angin sudut kembar dilakukan di AmerikaSerikat tahun 1940, berukuran sangat besar. Mesin raksasa ini disebut mesinSmith-Putman, karena salah satu perancangnyabernama Palmer Putman,kapasitasnya 1,25 MW yang dibuat oleh Morgen Smith Company dari YorkPensylvania. Diameter propelernya 175 ft (55m) beratnya 16 ton dan menaranyasetinggi 100 ft (34m). Tapi dikemudian hari salah satu batang propelernya patahpada tahun 1945.2.2Sumber Energi AnginAngin disebabkan oleh pemanasan sinar matahari yang tidak merata diatas permukaan bumi. Udara yang lebih panas akan mengembang menjadi ringan

8dan bergeraknaik ke atas, sedangkan udara yang lebih dingin akan lebih beratdan bergerak menempati daerah tersebut. Perbedaan tekanan atmosfer pada suatudaerah yang disebabkan oleh perbedaan temperatur akan menghasilkan sebuahgaya.Perbedaan dalam tekanandinyatakandalan istilah gradientekananmerupakan laju perubahan tekanan karena perbedaan jarak. Gaya gradienmerupakan gaya yang bekerja dalam arah dari tekanan lebih tinggi ketekananyang lebih rendah. Arah gaya gradien tekanan di atmosfer tegak lurus permukaanisobar. Beberapa karakteristik angin :2.2.1Angin Darat-LautWilayah Indonesia merupakan daerah kepulauan denganluas lautan lebih besar dari daratan. Angin darat-laut disebabkankarena daya serap panas yang berbeda antara daratan dan lautan.Perbedaan karakteristik laut dan darat tersebut menyebabkan angindi pantai akan bertiup secara kontinyu2.2.2Angin OrografiAngin orografi merupakan angin yang dipengaruhi olehperbedaan tekanan antara permukaan tinggi dengan permukaanrendah (angin gunung dan angin lembah). Pada siang hari berasaldari lembah berhembus ke atas gunung (angin lembah) dansebaliknya pada malam hari.2.2.3Kecepatan Angin Terhadap Kekasaran Permukaan & KetinggianKekasaran permukaan menentukan berapa lambat kecepatanangin dekat permukaan. Di area dengan kekasaran tinggi, seperti

9hutan atau kota, kecepatan angin dekat permukaan cenderunglambat dan sebaliknya kecepatan angin cukup tinggi pada areakekasaran rendah seperti daerah datar, lapangan terbuka.Syarat syarat dan kondisi angin yangdapat digunakan untukmenghasilkan energi listrik dapat dilihat pada tabel berikut.Tabel.2.1 Tabel kondisi angin.

10Tabel.2.2.Tingkat kecepatan angin 10m di atas permukaan tanahAngin kelas 3 adalah batas minimum dan angin kelas 8 adalah batasmaksimum energi angin yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energilistrik.2.3Turbin AnginTurbin angin adalahsuatu kinciranginyangdigunakan untukmembangkitkan tenaga listrik. Sistem kerjanya adalah mengkonversikan tenagaangin menjadi tenaga listrik. Berikut dibawah ini akan dijelaskan mengenaibagianbagian penyusun dari turbin angin :

11Gambar 2.1 Bagian dalam dari turbin angin.a.Anemometer: Mengukur kecepatan angin dan mengirim data angin kealat pengontrol.b.Blades (Bilah Kipas): Kebanyakan turbin angin mempunyai 2 atau 3bilah kipas angin yangmenghembus menyebabkan turbin tersebutberputar.c.Brake (Rem): Suatu rem cakram yang dapat digerakkan secara mekanisdengan bantuan tenaga listrik atau hidrolik untuk menghentikan rotor atausaat keadaan darurat.d.Controller (Alat Pengontrol): Alat Pengontrol ini men-start turbin padakecepatan angin kira-kira 12-25 km/jam, dan kemudian mematikannyapada kecepatan 90 km/jam. Turbin tidak beroperasi di atas 90 km/jam. Halini dikarenakan tiupan angin yang terlalu kencang dapat merusakkannya.

12e.Gear box (Roda Gigi): Roda gigi menaikkan putaran dari 30-60 rpmmenjadi sekitar 1000-1800 rpm. Ini merupakan tingkat putaran standaryang disyaratkan untuk memutar generator listrik.f.Generator: Generator pembangkit listrik, biasanya sekarang disebutalternator arus bolak-balik.g.High-speedshaft(PorosPutaranTinggi):Berfungsiuntukmenggerakkan generator.h.Low-speed shaft (Poros Puutaran Rendah): Poros turbin yang berputarkira-kira 30-60 rpm.i.Nacelle (Rumah Mesin): Rumah mesin ini terletak di atas menara . Didalamnya berisi gearbox, poros putaran tinggi/rendah, generator, alatpengontrol, dan alat pengereman.j.Pitch (Sudut Bilah Kipas): Bilah kipas dapat diatur sudutnya sesuaidengan kecepatan rotor yang dikehendaki. Tergantung kondisi angin yangterlalu rendah atau terlalu kencang.k.Rotor: Bilah kipas bersama porosnya dinamakan rotor.l.Tower (Menara): Menara bisa dibuat dari pipa baja, beton, ataupunrangka besi. Karena kencangnya angin bertambah dengan seiring denganbertambahnya ketinggian, maka makin tinggi menara makin besar tenagaangin yang didapat.m.Wind direction (Arah Angin): Adalah turbin yang menghadap angin.Desain turbin lain ada yang mendapat hembusan angin dari belakang.

13n.Wind vane (Tebeng Angin): Mengukur arah angin, berhubungan denganpenggerak arah yang memutar arah turbin disesuaikan dengan arah angin.o.Yaw drive (Penggerak Arah): Penggerak arah memutar turbin ke arahangin untuk desain turbin yang menghadap angin. Untuk desain turbinyang mendapat hembusan angin dari belakang tak memerlukan alat ini.p.Yaw motor (Motor Penggerak Arah): Motor listrik yang menggerakkanYaw drive.2.4Jenis Turbin AnginTurbinanginmemanfaatkanenergikinetikdariangindanmengkonversinya menjadi energi listrik. Ada dua jenis turbin angin yang utama:Turbin angin dengan poros horizontalTurbin angin dengan poros vertikal2.4.1Turbin Angin Sumbu HorizontalTurbin angin sumbu horizontal (TASH) memiliki poros rotor utama dangenerator listrik di puncak menara. Turbin berukuran kecil diarahkan oleh sebuahbaling-baling angin (baling-baling cuaca) yang sederhana, sedangkan turbinberukuran besar pada umumnya menggunakan sebuah sensor angin yangdigandengkan ke sebuah servo motor. Sebagian besar memiliki sebuah gearboxyang mengubah perputaran kincir yang pelan menjadi lebih cepat berputar.Karena sebuah menara menghasilkan turbulensi di belakangnya, turbinbiasanya diarahkan melawan arah anginnya menara. Bilah-bilah turbin dibuatkaku agar mereka tidak terdorong menuju menara oleh angin berkecepatan tinggi.

14Sebagai tambahan, bilah bilah itu diletakkan di depan menara pada jarak tertentudan sedikit dimiringkan. Karena turbulensi menyebabkan kerusakan strukturmenara, dan realibilitas begitu penting, sebagian besar TASH merupakan mesinupwind (melawan arah angin). Meski memiliki permasalahan turbulensi, mesindownwind (menurut jurusan angin) dibuat karena tidak memerlukan mekanismetambahan agar mereka tetap sejalan dengan angin, dan karena di saat anginberhembus sangat kencang, bilah-bilahnya bisa ditekuk sehingga mengurangiwilayah tiupan mereka dan dengan demikian juga mengurangi resintensi angindari bilah-bilah itu.Gambar 2.2 Turbin angin sumbu horizontal2.4.1.1 Kelebihan TASHDasar menara yang tinggi membolehkan akses ke angin yang lebih kuatdi tempat-tempat yang memiliki geseran angin (perbedaan antara laju

15dan arah angin antara dua titik yang jaraknya relatif dekat di dalamatmosfir bumi. Di sejumlah lokasi geseran angin, setiap sepuluh meterke atas, kecepatan angin meningkat sebesar 20%.2.4.1.2 Kekurangan TASHMenara yang tinggi serta bilah yang panjangnya bisa mencapai 90meter sulit diangkut.Diperkirakan besar biaya transportasi bisa mencapai 20% dari seluruhbiaya peralatan turbin angin.TASH yang tinggi sulit dipasang, membutuhkan derek yang yangsangat tinggi dan mahal serta para operator yang tampil.Konstruksi menara yang besar dibutuhkan untuk menyangga bilah-bilahyang berat, gearbox, dan generator.TASH yang tinggi bisa memengaruhi radar airport.Ukurannyayangtinggimerintangijangkauanpandangandanmengganggu penampilan lansekap.Berbagai varian downwind menderita kerusakan struktur yangdisebabkan oleh turbulensi.TASH membutuhkan mekanismekontrol yaw tambahan untukmembelokkan kincir ke arah angin.2.4.2Turbin Angin Sumbu VertikalTurbin angin sumbu vertikal/tegak (atau TASV) memiliki poros/sumburotor utama yang disusun tegak lurus. Kelebihan utama susunan ini adalah turbin

16tidak harus diarahkan ke angin agar menjadi efektif. Kelebihan ini sangat bergunadi tempat-tempat yang arah anginnya sangat bervariasi. TASV mampu mendayagunakan angin dari berbagai arah.Gambar 2.3 Turbin angin sumbu vertikalDengan sumbu yang vertikal, generator serta gearbox bisa ditempatkan didekat tanah, jadi menara tidak perlu menyokongnya dan lebih mudah diaksesuntuk keperluan perawatan. Tapi ini menyebabkan sejumlah desain menghasilkantenaga putaran yang berdenyut. Drag (gaya yang menahan pergerakan sebuahbenda padat melalui fluida (zat cair atau gas) bisa saja tercipta saat kincirberputar.Karena sulit dipasang di atas menara, turbin sumbu tegak sering dipasanglebih dekat ke dasar tempat ia diletakkan, seperti tanah atau puncak atap sebuahbangunan. Kecepatan angin lebih pelan pada ketinggian yang rendah, sehingga

17yang tersedia adalah energi angin yang sedikit. Aliran udara di dekat tanah danobyek yanglain mampu menciptakan aliran yangbergolak, yangbisamenyebabkan berbagai permasalahan yang berkaitan dengan getaran, diantaranyakebisingan dan bearing wear yang akan meningkatkan biaya pemeliharaan ataumempersingkat umur turbin angin. Jika tinggi puncak atap yang dipasangi menaraturbin kira-kira 50% dari tinggi bangunan, ini merupakan titik optimal bagi energiangin yang maksimal dan turbulensi angin yang minimal.2.4.2.1 Kelebihan TSAVTidak membutuhkan struktur menara yang besar.Karena bilah-bilah rotornya vertikal, tidak dibutuhkan mekanisme yaw.Sebuah TASV bisa diletakkan lebih dekat ketanah, membuatpemeliharaan bagian-bagiannya yang bergerak jadi lebih mudah.TASV memiliki sudut airfoil (bentuk bilah sebuah baling-baling yangterlihatsecaramelintang)yanglebihtinggi,memberikankeaerodinamisan yang tinggi sembari mengurangi drag pada tekananyang rendah dan tinggi.Desain TASV berbilah lurus dengan potongan melintang berbentukkotak atau empat persegi panjang memiliki wilayah tiupan yang lebihbesar untuk diameter tertentu daripada wilayah tiupan berbentuklingkarannya TASH.TASV memiliki kecepatan awal angin yang lebih rendah daripadaTASH. Biasanya TASV mulai menghasilkan listrik pada 10km/jam (6m.p.h.)

18TASV biasanyamemilikitip speed ratio (perbandinganantarakecepatan putaran dari ujung sebuah bilah dengan laju sebenarnyaangin) yang lebih rendah sehingga lebih kecil kemungkinannya rusak disaat angin berhembus sangat kencang.TASV bisa didirikan pada lokasi-lokasi dimana struktur yang lebihtinggi dilarang dibangun.TASV yang ditempatkan di dekat tanah bisa mengambil keuntungandari berbagai lokasi yang menyalurkan angin serta meningkatkan lajuangin (seperti gunungatau bukit yang puncaknya datar dan puncakbukit),TASV tidak harus diubah posisinya jika arah angin berubah.Kincir pada TASV mudah dilihat dan dihindari burung.2.4.2.2 Kekurangan TSAVKebanyakan TASV memproduksi energi hanya 50% dari efisiensiTASH karena drag tambahan yang dimilikinya saat kincir berputar.TASV tidak mengambil keuntungan dari angin yang melaju lebihkencang di elevasi yang lebih tinggi.Kebanyakan TASV mempunyai torsi awal yangrendah, danmembutuhkan energi untuk mulai berputar.Sebuah TASV yangmenggunakan kabel untuk menyanggahnyamemberi tekanan pada bantalan dasar karena semua berat rotordibebankan pada bantalan. Kabel yang dikaitkan ke puncak bantalanmeningkatkan daya dorong ke bawah saat angin bertiup.

19 2.5Prinsip Kerja Energi AnginTurbin angin adalah bagian dari sistem yang lebih besar. Komponenlainnya dinamakan komponen penyeimbang sistem/ balance of system (BOS) danada beberapa jenis tergantung kepada jenis sistem yang diinstalasi. Tiga jenissistem energi angin yang utama bisa dibedakan.1.Sistem yang Terhubung ke jaringan PLNGambar 2.4 Sistem yang Terhubung ke jaringan PLNJika jaringan PLN sudah ada di daerah tersebut, maka sistem energiangin bisa dihubungkan ke jaringan tersebut.2.Off grid atau sistem berdiri sendiri

20 Sistem tersebut bisa beroperasi tanpa topangan eksterior; sangat sesuaiuntuk penggunaan di daerah terpencil.Gambar 2.5 Sistem Off Grid3.Sistem Listrik HybridTurbin angin sebaiknya digunakan dengan sumber-sumber energilainnya (PV, generator diesel). Ini bisa meningkatkan produksi energilistrik dari sistem ini dan menurunkan resiko kekurangan energi.Gambar 2.6 Sistem Listrik Hybrid

21Energi yang dihasilkan oleh turbin angin dinyatakan sebagai berikutEnergi kinetik yang dihasilkan oleh benda yang bergerak adalah:

dimana m adalah massa udara yang mengenai turbin angin, dan v adalahkecepatan angin. Massa m tersebut dapat diturunkan dari persamaan berikut:

dimanaadalah densitas udara, A adalah luas daerah yang menyapu turbin angin,dan d adalah jarak yang ditempuh angin. Daya yang dihasilkan oleh turbin angin(Pw) merupakan energi kinetik per detik yang dinyatakan oleh:

Energi aktual yang diserap turbin angin tergantung dari efisiensi turbinangin yangdinyatakandalam Cp(,)yangmerupakan fungsi dari(perbandingan kecepatan ujung: tip speed ratio) dan(sudut angguk: pitchangle). Sudut anggukadalah sudutantarabilah turbin dengan sumbulongitudinal(horisontal).Sedangkanperbandingankecepatanujungdidefinisikan sebagai perbandingan antarakecepatan rotorturbin dengankecepatan angin, yang dinyatakan oleh persamaan

22dimanaadalah 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 sebagaidaya dibagi kecepatan sudut putaran dapat dinyatakan sebagai

Dimana Ct(,)=Cp(,)/ adalah koefisien torsi dari turbin angin. Umumnya daya efektif yang dapat dipanen oleh sebuah turbin angin hanyasebesar 20%-30%. Jadi rumus daya diatas dapat dikalikan dengan 0,2 atau 0,3untuk mendapatkan hasil yang cukup eksak. Prinsip dasar kerja dari turbin anginadalah mengubah energi mekanis dari angin menjadi energi putar pada kincir, laluputaran kincirdigunakan untuk memutargenerator, yangakhirnyaakanmenghasilkan listrik.Sebenarnya prosesnya tidak semudah itu, karena terdapat berbagai macam sub-sistem yang dapat meningkatkan safety dan efisiensi dari turbin angin, yaitu :1.Gearbox Alat ini berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada kincirmenjadi putaran tinggi. Biasanya Gearbox yang digunakan sekitar 1:60.2.Brake System Digunakan untuk menjaga putaran pada poros setelahgearbox agar bekerja pada titik aman saat terdapat angin yang besar. Alatini perlu dipasang karena generator memiliki titik kerja aman dalam

23pengoperasiannya. Generator iniakan menghasilkan energi listrikmaksimal pada saat bekerja pada titik kerja yang telah ditentukan.Kehadiran angin diluar diguaan akan menyebabkan putaran yang cukupcepat pada poros generator, sehingga jika tidak diatasi maka putaran inidapat merusak generator. Dampak dari kerusakan akibat putaran berlebihdiantaranya : overheat, rotor breakdown, kawat pada generator putus,karena tidak dapat menahan arus yang cukup besar.3.Generator Ini adalah salah satu komponen terpenting dalam pembuatansistem turbin angin. Generator ini dapat mengubah energi gerak menjadienergi listrik. Prinsip kerjanya dapat dipelajari dengan menggunakan teorimedan elektromagnetik. Singkatnya, (mengacu pada salah satu cara kerjagenerator) poros pada generator dipasang dengan material ferromagnetikpermanen. Setelah itu disekeliling poros terdapat stator yang bentukfisisnya adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop. Ketikaporos generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan fluks padastator yang akhirnya karena terjadi perubahan fluks ini akan dihasilkantegangan dan arus listrik tertentu. Tegangan dan arus listrik yangdihasilkan ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik untuk akhirnyadigunakan oleh masyarakat. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkanoleh generator ini berupa AC (alternating current) yang memiliki bentukgelombang kurang lebih sinusoidal.4.Penyimpan energi Karena keterbatasan ketersediaan akan energi angin(tidak sepanjang hari angin akan selalu tersedia) maka ketersediaan listrik

24pun tidak menentu. Oleh karena itu digunakan alat penyimpan energi yangberfungsi sebagai back-up energi listrik. Ketika beban penggunaan dayalistrik masyarakat meningkat atau ketika kecepatan angin suatu daerahsedang menurun, maka kebutuhan permintaan akan daya listrik tidak dapatterpenuhi. Oleh karena itu kita perlu menyimpan sebagian energi yangdihasilkan ketika terjadi kelebihan daya pada saat turbin angin berputarkencangatau saat penggunaan dayapada masyarakat menurun.Penyimpananenergiinidiakomodasidenganmenggunakanalatpenyimpan energi. Contoh sederhana yang dapat dijadikan referensisebagai alat penyimpan energi listrik adalah aki mobil. Aki mobilmemiliki kapasitas penyimpanan energi yang cukup besar. Aki 12 volt, 65Ah dapat dipakai untuk mencatu rumah tangga (kurang lebih) selama 0.5jam pada daya 780 watt.5.Kendala dalam menggunakan alat ini adalah alat ini memerlukan catu dayaDC (Direct Current) untuk meng-charge/mengisi energi, sedangkan darigenerator dihasilkan catu daya AC (Alternating Current). Oleh karena itudiperlukan rectifier-inverter untuk mengakomodasi keperluan ini.2.6Keuntungan dan Kerugian dari Energi Angin2.6.1KeuntunganKeuntungan utama dari penggunaan pembangkit listrik tenaga anginsecara prinsipnya adalah disebabkan karena sifatnya yang terbarukan. Halini berarti eksploitasi sumber energi ini tidak akan membuat sumber daya

25angin yang berkurang seperti halnya penggunaan bahan bakar fosil. Olehkarenanya tenaga angin dapat berkontribusi dalam ketahanan energi duniadi masa depan. Tenaga angin juga merupakan sumber energi yang ramahlingkungan, dimana penggunaannya tidak mengakibatkan emisi gas buangatau polusi yang berarti ke lingkungan.Emisi karbon ke lingkungan dalam sumber listrik tenaga angin diperolehdari proses manufaktur komponen serta proses pengerjaannya di tempatyang akan didirikan pembangkit listrik tenaga angin. Namun dalamoperasinya membangkitkan listrik, secara praktis pembangkit listrik tenagaangin ini tidak menghasilkanemisi yang berarti. Jika dibandingkandengan pembangkitlistrik dengan batubara, emisi karbon dioksidapembangkit listrik tenaga angin ini hanya seperseratusnya saja. Disampingkarbon dioksida, pembangkit listrik tenaga angin menghasilkan sulfurdioksida, nitrogen oksida, polutan atmosfir yang lebih sedikit jikadibandingkan dengan pembangkit listrik dengan menggunakan batubaraataupun gas.Namun begitu, ladang angin lepas pantai diharapkan dapat menjadi tempatpertumbuhan bibit-bibit ikan yang baru. Karena memancing dan berlayardi daerah sekitar ladang angin dilarang, maka spesies ikan dapat terjagaakibat adanya pemancingan berlebih di laut.Meskipun dampak-dampak lingkungan inimenjadi ancaman dalampembangunan pembangkit listrik tenaga angin, namun jika dibandingkandengan penggunaan energi fosil, dampaknya masih jauh lebih kecil. Selain

26itu penggunaan energi angin dalam kelistrikan telah turut serta dalammengurangi emisi gas buang.2.6.2KerugianPenetapan sumber daya angin dan persetujuan untuk pengadaan ladangangin merupakan proses yang paling lama untuk pengembangan proyekenergi angin. Hal ini dapat memakan waktu hingga 4 tahun dalam kasusladang angin yang besar yang membutuhkan studi dampak lingkunganyang luas.Namun begitu, pembangkit listrik tenaga angin ini tidak sepenuhnyaramah lingkungan, terdapat beberapamasalah yangterjadi akibatpenggunaan sumber energi angin sebagai pembangkit listrik, diantaranyaadalah dampak visual, derau suara, beberapa masalah ekologi, dankeindahan.Dampak visual biasanya merupakan hal yang paling serius dikritik.Penggunaan ladang angin sebagai pembangkit listrik membutuhkan luaslahan yang tidak sedikit dan tidak mungkin untuk disembunyikan.Penempatan ladang angin pada lahan yang masih dapat digunakan untukkeperluan yang lain dapat menjadi persoalan tersendiri bagi penduduksetempat. Selain mengganggu pandangan akibat pemasangan barisanpembangkit angin, penggunaan lahan untuk pembangkit angin dapatmengurangi lahan pertanian serta pemukiman. Hal ini yang membuatpembangkitan tenaga angin di daratan menjadi terbatas. Beberapa aturan

27mengenai tinggi bangunan juga telah membuat pembangunan pembangkitlistrik tenaga angin dapat terhambat.Gambar 2.7 Pembangkit listrik tenaga angin di daratanPenggunaan tiang yang tinggi untuk turbin angin juga dapat menyebabkanterganggunya cahaya matahari yang masuk ke rumah-rumah penduduk.Perputaran sudu-sudu menyebabkan cahaya matahari yang berkelap-kelipdan dapat mengganggu pandangan penduduk setempat.Efek lain akibat penggunaan turbin angin adalah terjadinya derau frekuensirendah. Putaran dari sudu-sudu turbin angin dengan frekuensi konstanlebih mengganggu daripada suara angin pada ranting pohon. Selain deraudari sudu-sudu turbin,penggunaan gearboxsertagenerator dapatmenyebabkan derau suara mekanis dan juga derau suara listrik. Deraumekanik yang terjadi disebabkan oleh operasi mekanis elemen-elemenyang berada dalam nacelle atau rumah pembangkit listrik tenaga angin.Dalam keadaan tertentu turbin angin dapat juga menyebabkan interferensi

28elektromagnetik, mengganggu penerimaan sinyal televisi atau transmisigelombang mikro untuk perkomunikasian.Penentuan ketinggian dari turbin angin dilakukan dengan menganalisa dataturbulensi angin dan kekuatan angin. Derau aerodinamis merupakan fungsidari banyak faktor seperti desain sudu, kecepatan perputaran, kecepatanangin, turbulensi aliran masuk. Derau aerodinamis merupakan masalahlingkungan, oleh karena itu kecepatan perputaran rotor perlu dibatasi dibawah 70m/s. Beberapa ilmuwan berpendapat bahwa penggunaan skalabesar dari pembangkit listrik tenaga angin dapat merubah iklim lokalmaupun global karena menggunakan energi kinetik angin dan mengubahturbulensi udara pada daerah atmosfir.Pengaruh ekologi yang terjadi dari penggunaan pembangkit tenaga anginadalah terhadap populasi burung dan kelelawar. Burung dan kelelawardapat terluka atau bahkan mati akibat terbang melewati sudu-sudu yangsedang berputar. Namun dampak ini masih lebih kecil jika dibandingkandengan kematian burung-burung akibat kendaraan, saluran transmisi listrikdan aktivitas manusia lainnya yang melibatkan pembakaran bahan bakarfosil. Dalam beberapa studi yang telah dilakukan, adanya pembangkitlistrik tenaga angin ini dapat mengganggu migrasi populasi burung dankelelawar. Pembangunan pembangkit angin pada lahan yang bertanahkurang bagus juga dapat menyebabkan rusaknya lahan di daerah tersebut.Ladang angin lepas pantai memiliki masalah tersendiri yang dapatmengganggu pelaut dan kapal-kapal yang berlayar. Konstruksi tiang

29pembangkit listrik tenaga angin dapat mengganggu permukaan dasar laut.Hal lainyangterjadidengankonstruksi di lepas pantai adalahterganggunya kehidupan bawah laut.Gambar 2.8 Ladang pembangkit angin lepas pantaiDalam operasinya, pembangkit listrik tenaga angin bukan tanpa kegagalandan kecelakaan. Kegagalan operasi sudu-sudu dan juga jatuhnya es akibatperputaran telah menyebabkan beberapakecalakaan dan kematian.Kebakaran pada turbin angin dapat terjadi dan akan sangat sulit untukdipadamkan akibat tingginya posisi api sehingga dibiarkan begitu sajahingga terbakar habis. Hal ini dapat menyebarkan asap beracun dan jugadapat menyebabkan kebakaran berantai yang membakar habis ratusan acrelahan pertanian.

30BAB IIIPENUTUP3.1KesimpulanDari isi makalah ini penulis menyimpulkan :3.1.1Sejarah peggunaan energi angin adalah, energi angin telah lamadikenal dan dimanfaatkan manusia. Sejak zaman dahulu, orangtelah memanfaatkan energi angin. Lebih dari 5.000 tahun yang lalu,orang Mesir kuno menggunakan angin untuk berlayar kapal diSungai Nil. Kemudian, orang-orang membangun kincir anginuntuk menggiling gandum dan biji-bijian lainnya. Kekuranganminyak pada 1970-an mengubah gambaran mengenai energi untuknegara dan dunia. Ini menciptakan suatu kepentingan sumberenergi alternative baru, membuka jalan bagi masuknya kembalikincir angin untuk menghasilkan listrik. Pada awal 1980-an energiangin menjadi sangat luar biasa di California, sebagian besarkarenakebijakan negarayangmendorong sumber energiterbarukan. Dukungan untuk pembangunan angin telah menyebarke negara lain.3.1.2Proses terbentuknya energi angin adalah, karena adanya angin.Angin disebabkan oleh pemanasan sinar matahari yang tidakmerata di atas permukaan bumi. Udara yang lebih panas akanmengembang menjadi ringan dan bergerak naik ke atas, sedangkan

31udara yang lebih dingin akan lebih berat dan bergerak menempatidaerah tersebut. Perbedaan tekanan atmosfer pada suatu daerahyang disebabkan oleh perbedaan temperatur akan menghasilkansebuah gaya. Perbedaan dalam tekanan dinyatakan dalan istilahgradien tekanan merupakan laju perubahantekanan karenaperbedaan jarak. Gaya gradien merupakan gaya yang bekerjadalam arah dari tekanan lebih tinggi ketekanan yang lebih rendah.3.1.3Prinsip dasar kerja dari turbin angin adalah mengubah energimekanis dari angin menjadi energi putar pada kincir, lalu putarankincir digunakan untuk memutar generator, yang akhirnya akanmenghasilkan listrik. Energi Listrik ini biasanya akan disimpankedalam baterai sebelumdapatdimanfaatkan.Turbin anginsederhana terdiri dari sebuah roda atau rotor yang dilengkapidengan baling-baling (propeller) atau sudu-sudu (blade). Baling-baling atau sudu-sudu inilah yang berfungsi untuk menangkapenergi angin sehingga dapat membuat roda atau rotor turbintersebut berputar. Energi putaran rotor turbin kemudian diteruskanmelaluibatangpenggerak (driveshaft)untuk menjalankangenerator listrik. Jadi, komponen- komponen utama pada mesinpembangkit listrik tenaga angin adalah sebagai berikut.Rotor, yaitu komponen yang berfungsi untuk mengubah energiangin menjadi energi gerak atau mekanik.

32Batang penggerak, yaitu komponen yang berfungsi untukmeneruskan energi gerak atau mekanik menjadi energi listrik.Biasanya, turbin anginyang digunakan untuk menggerakkangenerator listrik dilengkapi dengan komponen- komponen alat yangdapat meningkatkan kecepatan sudut rotor. Sementara itu, alatpengatur kecepatan merupakan alat yang dirancang sedemikianrupa untuk membuat putaran turbin sesuai dengan spesifikasigenerator listrik yang dipasang.3.1.4Keuntungan dari energi angin adalah :Keuntungan utama dari penggunaan pembangkit listrik tenagaadalah sifatnya yang terbarukan.Emisi karbon dioksida pembangkit listrik tenaga angin inihanya seperseratus saja dari emisi pembangkit listrik denganbatubara.Ladang angin lepas pantai diharapkan dapat menjadi tempatpertumbuhan bibit-bibit ikan yang baru.Konversi energi angin dapat terjadi pada siang ataupun malamhari3.1.5Kerugian dari energi angin adalah :Akibat pemasangan barisan pembangkit angin, penggunaanlahan untuk pembangkit angin dapat mengurangi lahanpertanian serta pemukiman.

33Penggunaan tiang yang tinggi untuk turbin angin juga dapatmenyebabkan terganggunya cahaya matahari yang masuk kerumah-rumah penduduk.Perputaran sudu-sudu menyebabkan cahaya matahari yangberkelap-kelip dan dapat mengganggu pandangan penduduksetempat.Putaran dari sudu-sudu turbin angin dengan frekuensi konstanlebih mengganggu daripada suara angin pada ranting pohon.Dalam keadaan tertentu turbin angin dapat juga menyebabkaninterferensi elektromagnetik, mengganggu penerimaan sinyaltelevisiatautransmisigelombangmikrountukperkomunikasianPengaruh ekologi yang terjadi dari penggunaan pembangkittenaga angin adalah terhadap populasi burung dan kelelawar.Konstruksi tiangpembangkitlistrik tenagaangin dapatmengganggu permukaan dasar laut. Hal lain yang terjadidengan konstruksi dilepas pantai adalah terganggunyakehidupan bawah laut.3.2SaranPada makalah ini penulis memberikan saran, sebagai berikut:3.2.1Untuk meningkatkan efisiensi dan mengoptimalkan kinerja dariturbin pembangkit listrik tenaga angin, sebaiknya digunakan angin

34kelas 3 sampai dengan kelas 8 agar energi angin yang dapatdimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.3.2.2Pengembangan teknologi pembangkit listrik jenis energi anginterus perlu dilakukan agar membantu kebutuhan energi, khususnyaenergi listrik.3.2.3Selain itu juga perlu terus dilakukan studi mengenai penggunaanenergi angin ini agar tercipta lebih banyak inovasi dan teknologi inidi sertaagar penggunaan energi angin terus mengalamipenyempurnaan hinga menjadi lebih baik

35DAFTAR PUSTAKAI N. Budiastra, IA. Dwi Giriantari, Wyn. Artawijaya, Cok. Indra Partha.Pemanfaatan Energi Angin Sebagai Energi Alternatif Pembangkit ListrikDi Nusa PenidaDan Dampaknya Terhadap Lingkungan. Jurusan TeknikElektro Fakultas Teknik Universitas UdayanaProgram Nasional Pemberdayaan Masyarakat. 2012. Energi Yang Terbarukan.Kedutaan Besar Kerajaan Denmark. JakartaRistek.2012.BantulJadiPercontohanEnergiHibrid.http://ristek.go.id/index.php/module/News+News/id/10759 id. 6 Oktober2013[19.00]Soetedjo, A. Lomi, A. Nakhoda, Y.I. 2006. Pemodelan Sistem Pembangkit ListrikHibrid Angin dan Surya. Fakultas Teknologi Industri Institut TeknologiNasional (ITN).MalangStaf Edukatif Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Sriwijaya. 2011. DesainDan Uji Unjuk Kerja Kincir Angin. Palembang. Politeknik NegeriSriwijaya. PalembangSyahrul . Prospek Pemanfaatan Energi Angin Sebagai Energi Alternatif DiDaerah Pedesaan. Jurusan Pendidikan Teknik Elektro. UNMZamzam, Allifa . 2011. Penyediaan Energi Angin. Politeknik Negeri Bandung.Bandung