mkalah pltb mercu

29
 [TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA] Oktober 2010  Makalah Telaah P embangkit Listrik Tenaga Angin B erdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Semakin hari, semakin tidak terjadinya sinkronisasi antara peningkatan kebutuhan manusia terkait dengan pemenuhan konsumsi energy tak terbarukan dengan kondisi alam yang semakin terkikis keberadaaanya. Kebutuhan manusia akan energy fosil, misalnya, kian hari kian bertambah volumenya padahal hal ini tidak dapat diimbangi dengan pembaharuan energy fosil dalam kurun waktu yang cepat. Mengetahui kondisi tersebut, maka sesegera mungkin harus terjadi peralihan konsumsi sumber energy. Dari jenis energy yang tak terbarukan beralih menjadi pemanfaatan sumber energy yang terbarukan. Terdapat banyak  jenis energy t erbarukan yang dapat dimanfaatkan oleh manusia antar a lain yang ber asal dar i;  biomassa, panas bumi (  geothermal ), cahaya surya, ataupun angin. Masing    masing sumber energi terbarukan tersebut memiliki tingkat keefisienan yang berbeda    beda. Lebih lanjut, akan dipilih tema mengenai potensi Pembangkit Listrik Tenaga Angin sebagai topik  pembahasan dalam makalah ini . Angin adalah udara yang bergerak yang diakibatkan oleh rotasi  bumi dan juga karena adanya perbedaan tekanan udara di sekitarnya. Angin bergerak dari tempat bertekanan udara tinggi ke bertekanan udara rendah. Angin merupakan salah satu bentuk energi yang tersedia secara melimpah di alam. Keberadaannya yang tidak terbatas membuatnya dapat dimanfaatkan dalam skala besar dan terus    menerus. Angin juga merupakan salah satu jenis sumber energy yang dalam proses konversi ke energy listrik memiliki dampak negative jauh lebih kecil dibandingkan dengan pemakaian energy fosil. Dampak yang terjadi dari aplikasi Pembangkit Listrik Tenaga Angin ini tidak terlalu berpengaruh besar terhadap eksistensi lingkungan dan manusianya sendiri bila dibandingkan dengan manfaat dan keuntungan yang diperoleh. Pembangkit Listrik Tenaga Angin sudah banyak memberikan keuntungan besar bagi  pihak yang mengaplikasikanny a. Seperti perusahaan ScottishPower Renewables asal Skotlandia yang berupaya untuk terus menerus meningkatkan kualitas produk turbin angin mereka. Peningkatan ini berupa penambahan 75 turbin angin pada 2012. Nantinya total turbin yang dimiliki akan berjumlah 215 buah. Saat ini 140 turbin yang sudah ada di selatan Glasgow mampu menghasilkan listrik untuk 180 ribu rumah. Melalui penambahan turbin

Upload: anisa-listiyanti

Post on 13-Jul-2015

444 views

Category:

Documents


8 download

TRANSCRIPT

Page 1: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 1/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Semakin hari, semakin tidak terjadinya sinkronisasi antara peningkatan kebutuhan

manusia terkait dengan pemenuhan konsumsi energy tak terbarukan dengan kondisi alam

yang semakin terkikis keberadaaanya. Kebutuhan manusia akan energy fosil, misalnya, kian

hari kian bertambah volumenya padahal hal ini tidak dapat diimbangi dengan pembaharuan

energy fosil dalam kurun waktu yang cepat. Mengetahui kondisi tersebut, maka sesegera

mungkin harus terjadi peralihan konsumsi sumber energy. Dari jenis energy yang tak 

terbarukan beralih menjadi pemanfaatan sumber energy yang terbarukan. Terdapat banyak 

  jenis energy terbarukan yang dapat dimanfaatkan oleh manusia antara lain yang berasal dari;

biomassa, panas bumi (geothermal), cahaya surya, ataupun angin. Masing  – masing sumber

energi terbarukan tersebut memiliki tingkat keefisienan yang berbeda  – beda. Lebih lanjut,

akan dipilih tema mengenai potensi Pembangkit Listrik Tenaga Angin sebagai topik 

pembahasan dalam makalah ini.

Angin adalah udara yang bergerak yang diakibatkan oleh rotasi bumi dan juga karena

adanya perbedaan tekanan udara di sekitarnya. Angin bergerak dari tempat bertekanan udara

tinggi ke bertekanan udara rendah. Angin merupakan salah satu bentuk energi yang tersedia

secara melimpah di alam. Keberadaannya yang tidak terbatas membuatnya dapat

dimanfaatkan dalam skala besar dan terus  – menerus. Angin juga merupakan salah satu jenis

sumber energy yang dalam proses konversi ke energy listrik memiliki dampak negative jauh

lebih kecil dibandingkan dengan pemakaian energy fosil. Dampak yang terjadi dari aplikasi

Pembangkit Listrik Tenaga Angin ini tidak terlalu berpengaruh besar terhadap eksistensilingkungan dan manusianya sendiri bila dibandingkan dengan manfaat dan keuntungan yang

diperoleh.

Pembangkit Listrik Tenaga Angin sudah banyak memberikan keuntungan besar bagi

pihak yang mengaplikasikannya. Seperti perusahaan ScottishPower Renewables asal

Skotlandia yang berupaya untuk terus menerus meningkatkan kualitas produk turbin angin

mereka. Peningkatan ini berupa penambahan 75 turbin angin pada 2012. Nantinya total turbin

yang dimiliki akan berjumlah 215 buah. Saat ini 140 turbin yang sudah ada di selatan

Glasgow mampu menghasilkan listrik untuk 180 ribu rumah. Melalui penambahan turbin

Page 2: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 2/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 2

angin ini akan meningkatkan kapasitas listrik dari 322 MW menjadi 539 MW dan cukup

untuk memenuhi kebutuhan listrik 300 ribu rumah. Sudah pasti peningkatan kualitas dan

kuantitas produk mereka terjadi seiring dengan demand yang meningkat pula. Dengan

demikian pada makalah ini, akan dibahas mengenai potensi dari Pembangkit Listrik Tenaga

Angin dan hal – hal terkait topik ini.

1.2  Tujuan Pembahasan

Pembahasan dan penyusunan makalah mengenai Pembangkit Listrik Tenaga Angin ini,

bertujuan untuk;

1.  Sebagai suatu bentuk rangkuman informasi terkait dengan konversi angin menjadi energi

listrik.

2.  Sebagai bentuk tanggung jawab kami terhadap tugas yang telah diberikan.

1.3  Permasalahan

Dalam makalah ini, topik yang akan diangkat sebagai permasalahan adalah mengenai

hal  –  hal terkait aplikasi Pembangkit Listrik Tenaga Angin. Hal yang dimaksud seerti

mencakup; struktur dan komponen perakitan turbin angin, manfaat dan efek negative dari

pemasangan turbin angin, dan percobaan pembuatan replika turbin angin secara sederhana.

1.4  Metode Pengolahan Data

Untuk membantu menganalisa permasalahan di atas, penyusun melakukan beberapa

tahap pengolahan data sebagai pendekatan dalam penyusunan makalah ini, yaitu sebagai

berikut:

1.  Melakukan pencarian data dengan bantuan literature buku dan media cetak lainnya.

2.  Melakukan surfing & browsing di beberapa website yang mendukung pembahasan topik 

mengenai struktur dan komponen perakitan turbin angin.

3.  Mengadakan diskusi antar anggota dan antar kelompok secara informal mengenai

pembahasan makalah terkait dengan tema yang diberikan.

Page 3: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 3/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 3

1.5  Sistematika Pembahasan

Makalah yang mengambil topik mengenai Pembangkit Listrik Tenaga Angin ini, akan

terbagi dalam tiga bab pokok yang nantinya akan memudahkan pembaca untuk pemahaman

lebih lanjut secara sistematis. Ketiga bab tersebut akan diperinci sebagai berikut:

BAB I : PENDAHULUAN

Pada bab pertama ini akan dibahas mengenai latar belakang dari

dilakukannya pembahasan terhadap topik mengenai Pembangkit

Listrik Tenaga Angin. Kemudian dibahas pula mengenai tujuan

dilakukannya penyusunan terhadap makalah dengan topik terkait dan

pembahasan mengenai materi permasalahan yang diambil. Serta

penambahan sub bab seperti metode pengambilan data dan

sistematika pembahasan.

BAB II : PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN

Kemudian pada bab kedua akan mulai dilakukakn pembahasan

mengenai topik tekait konversi angin menjadi energi listrik ini. Materi

pembahasan akan mengacu pada pokok permasalahan yang diambil.

Hal ini dilakukan agar penjelasan topik tidak terlalu meluas.

BAB III : PENUTUP

Sebagai bab terakhir dalam makalah ini, penyusun akan menarik 

kesimpulan dari penyusunan data mengenai hal  –  hal terkait

Pembangkit Listrik Tenaga Angin yang telah dijelaskan pada bab

sebelumnya.

Page 4: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 4/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 4

BAB II

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN  

2.1  Sejarah

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. Berabad-abad kemudian, orang-orang Belanda meningkatkan desain dasar

kincir angin mereka. Masyarakat Belanda memberikannya pisau baling-baling-jenis, yang

masih dibuat dengan layar. 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. 

Gambar 2.1a  Aplikasi Kincir Angin di Amerika Serikat Sebelum PD I.

(Sumber: http://duniaengineering.blogdetik.com) 

Page 5: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 5/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 5

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 energi

angin menjadi sangat luar biasa di California, sebagian besar karena kebijakan negara yang

mendorong sumber energi terbarukan. Dukungan untuk pembangunan angin telah menyebar

ke negara lain, tapi pada saat itu California masih dapat memproduksi sebanyak lebih dari

dua kali energi angin apapun di negara lain.

Gambar 2.1b Taman angin lepas pantai pertama di Amerika Serikat direncanakanuntuk daerah lepas pantai Cape Cod, Massachusetts.

(Sumber :http://duniaengineering.blogdetik.com) 

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 ke-19. 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 oleh 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.

Page 6: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 6/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 6

Gambar 2.1c Pertumbuhan Teknologi Kincir Angin Periode Tahun 1980  – 2008 

2.2  Struktur

Turbin angin adalah suatu kincir angin yang digunakan untuk membangkitkan tenaga

listrik. Sistem kerjanya adalah mengkonversikan tenaga angin menjadi tenaga listrik. 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.

Page 7: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 7/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 7 

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.

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.

Page 8: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 8/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 8

Gambar 2.2b Struktur dari Pembangkit Listrik Tenaga Angin.

Kemudian menelaah dari segi material, Karbon SPAR dukung beban diperkuat serat-

baru-baru ini telah diidentifikasi sebagai sarana biaya-efektif untuk mengurangi berat badan

dan meningkatkan kekakuan. Penggunaan serat karbon dalam 60 bilah turbin meter

diperkirakan menghasilkan pengurangan 38% massa total pisau dan penurunan 14% biaya

dibandingkan dengan desain fiberglass 100%. Penggunaan serat karbon memiliki manfaat

tambahan mengurangi ketebalan laminasi fiberglass bagian, lebih lanjut mengatasi masalah

yang terkait dengan resin pembasahan bagian lay-up tebal. aplikasi turbin angin serat karbon

  juga dapat mengambil manfaat dari kecenderungan umum menggunakan peningkatan dan

penurunan biaya bahan serat karbon. Pisau kecil dapat dibuat dari logam ringan seperti

aluminium. Kayu dan layar kanvas pada awalnya digunakan pada kincir angin lebih awal

karena harga yang rendah, ketersediaan, dan kemudahan manufaktur. Bahan-bahan, Namun,

sering memerlukan perawatan selama hidup mereka. Juga, kayu dan kanvas memiliki drag

yang relatif tinggi (efisiensi aerodinamik rendah) dibandingkan dengan kekuatan yang

mereka ambil. Karena alasan-alasan mereka telah sebagian besar digantikan oleh Airfoils

padat.

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 

Page 9: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 9/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 9

Merupakan kecepatan angun minimal yang diperlukan agar sebuah turbin menghasilkan

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

turbin adalah kecepatan angin dimana turbin tersebut menghasilkan daya terpasang,

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

Page 10: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 10/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 10

Perumusan

Gambar 2.2c Turbin dua sudu. 

Page 11: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 11/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 11

Page 12: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 12/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 12

Gambar 2.2d Kincir angin dengan tiga sudu 

2.3  Aplikasi

Indonesia, negara kepulauan yang2 / 3 wilayahnya adalah lautan dan mempunyai garis

pantai terpanjang di dunia yaitu ± 80.791,42 Km merupakan wilayah potensial untuk pengembangan pembangkit listrik tenaga angin, namun sayang potensi ini nampaknya belum

Page 13: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 13/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 13

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. Syarat  –  syarat dan kondisi angin yang dapat digunakan untuk 

menghasilkan energi listrik dapat dilihat pada tabel berikut. Angin kelas 3 adalah batas

minimum dan angin kelas 8 adalah batas maksimum energi angin yang dapat dimanfaatkan

untuk menghasilkan energi listrik.

Tabel 2.3 Tingkat Kecepatan Angin dan Dampaknya Di Daratan

(Sumber: Green and Clean Energy for Indonesia). 

Seperti kincir angin kuno, mesin angin saat ini menggunakan pisau untuk 

mengumpulkan energi kinetik angin itu. Kincir angin bekerja karena mereka memperlambat

kecepatan angin. Angin mengalir selama pisau berbentuk airfoil menyebabkan angkat, seperti

efek pada sayap pesawat, menyebabkan mereka untuk mengubah. Pisau ini terhubung ke

poros penggerak yang mengubah sebuah generator listrik untuk menghasilkan listrik. Secara

sederhana sketsa kincir angin adalah sebagai berikut :

Page 14: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 14/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 14

Skema 2.3  Alur kerja Kincir Angin (Sumber: Green and Clean Energy for Indonesia) 

Untuk pemanfaatan energi angin baik dalam fungsinya untuk konversi ke energi listrik 

ataupun untuk konversi mekanik, diperlukan berbagai data dan informasi mengenai potensi

dari lokasi yang akan digunakan untuk aplikasi Pembangkit Listrik Tenaga Angin, yakni :

1.  Kecepatan angin di lokasi terkait pemasangan aplikasi Pembangkit Listrik Tenaga Angin

(rata – rata tahunan, tekanan minimun dan maksimum).

2.  Arah angin dominan dan kurang.

3.  Distribusi kecepatan angin.

4.  Distribusi arah angin.

5.  Pola angin harian, bulanan, dan mingguan.

6.  Kondisi penuh (angin rendah).

7.  Daya angin spesifik dan energi dalam satu tahun.

Untuk mendapatkan data dan informasi tersebut, diperlukan pengukuran yakni dengan

menggunakan monitoring dan pengukuran data angin primer (kecepatan dan arah angin) yang

terdiri atas manometer dan pengukur arah angin. Pengukuran kecepatan dan arah angin

diperlukan minimal waktu satu tahun guna mengetahui perubahan kecepatan dan arah angun

secara lengkap. Termasuk besaran dasar, data statistik seperti kecepatan rata  – rata, distribusi,

histogram, pola angin, dan lain – lain.

1.  Mengindentifikasikan daerah – daerah potensial untuk potensi energi angin sesuai dengan

kelas pemanfaatannya.

2.  Mengetahui potensi nyata di lokasi atau daerah tersebut yang dinyatakan dalam kecepatanangin rata – rata tahunan (meter per detik) dan daya spesifik (

W / m

2).

Page 15: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 15/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 15

3.  Mengetahui lokasi atau daerah yang memiliki kecepatan angin rata  –  rata tahunan sama

dengan cara ekstrapolasi guna menaksir potensi angin di daerah yang berdekatan dengan

lokasi monitoring. 

2.3.1 Konsep Pemanfaatan Energi Angin

Pemanfaatan energi angin selalu didasarkan pada konsep berikut :

  Sifat pemanfaatan yang spesifik.

  Ketersediaan lokasi aplikasi.

  Potensi dan User .

  Modus pemanfaatan yang individual kolektif stand alone hibrida atau desentralisasi

sentralisasi.

  Kelas pemanfaatan dalam skala kecil,, menengah, atau besar.

Uraian pemanfaatan potensial adalah sebagai berikut :

1.  Penerangan rumah tangga, sarana umum, jalan, dan lain  – lain.

2.  Pertanian, peternakan, pembuatan garam, Irigasi dan lain sebagainya.

3.  Pengisian baterai, radio, televisi, penerangan individual, sistem komunikasi, pompa

DC satu daya dan sistem komunikasi di daerah terpencil.

4.  Pendingin atau pengawet obat – obatan.

Kemudian didasarkan pada kecepatan angin rata  –  rata aktual di sutu lokasi

pemanfaatan energi angin dapat dikelompokan sebagai berikut:

1.  Kecepatan angin rata – rata 3m / s untuk pemompaan mekanik (sudu majemuk).

2.  Kecepatan angin rata – rata 4m / s untuk pengisi batrei.

3.  Kecepatan angin rata – rata 5 m / s untuk interkonesi dengan jaringan listrik umum.

Terakhir berdasarkan daya angin spesifik (W / m

2) dan daya terpasang turbin sebagai

berikut :

1.  Skala kecil dengan kecepatan angin 2,54 m / s, daya spesifik sampai dengan 75 W / m2,

kapasitas energi angin 10 kW untuk stand alone.

2.  Skala menengah dengan kecepatan angin 4-5 m / s daya spesifik 75-150 W / m2,

kapasitas 10-100 kW, untuk hibrida angin diesel.

Page 16: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 16/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 16

3.  Skala angin lebih besar dari 5 m / s , daya spesifik 150 W / m2, kapasitas turbin angin

100 kW, untuk interkoneksi dengan jaringan umum.

2.3.2 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.

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.

Berikut di bawah ini merupakan persentase kerusakan yang terjadi pada komponen utama

penyusun turbin angin yang disajikan dalam diagram lingkaran.

Page 17: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 17/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 17 

Grafik 2.3.1b Persentase Kerusakan Pada Komponen Utama Penyusun Turbin Angin

Grafik 2.3.1a Global Annual Installed Capacity 1996  – 2008 

2.3.3 Jenis - jenis Turbin Angin

a.  Mesin Angin Horizontal – Axis

Kebanyakan angin mesin yang digunakan saat ini adalah jenis-sumbu horisontal.

mesin angin sumbu horisontal-memiliki pisau seperti baling  – baling pesawat. Sebuah

mesin angin khas horizontal dapat berdiri sampai setinggi gedung 20 lantai dan

memiliki tiga mata pisau yang menjangkau 200 kaki. Cirinya adalah sumbu putar turbin

sejajar terhadap tanah. Turbin jenis ini paling banyak dikembangkan di berbagai

Page 18: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 18/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 18

negara. Cocok dipakai untuk menghasilkan listrik. Terdiri dari dua tipe, yaitu mesin

upwind dan mesin downwind .

  Mesin upwind  : rotor berhadapan dengan angin. Rotor di disain tidak fleksibel,

diperlukan mekanisme  yaw untuk menjaga rotor agar tetap berhadapan denganangin. Untuk menjaga rotor agar tetap berhadapan.

  Mesin downwind  : rotor ditempatkan dilbelakang tower. Rotor dapat dibuat lebih

fleksibel tanpa menggunakan mekanisme yaw, sehingga mengurangi berat, lebih

ringan dari pada mesin upwind . Kelemahannya adalah bahwa angin harus melewati

tower terlebih dahulu sebelum sampai pada rotor, sehingga menambah beban

(fatigue load) pada turbin.

b.  Mesin Angin Vertikal – Sumbu

Mesin angin sumbu vertikal memiliki pisau yang keluar dari atas ke bawah dan jenis

yang paling umum (turbin angin Darrieus) terlihat seperti pengocok telur raksasa

berbilah dua. Jenis mesin angin vertikal biasanya berdiri 100 meter dan lebar 50 meter.

mesin angin sumbu vertikal membuat hanya persen yang sangat kecil dari mesin angin

digunakan saat ini. Cirinya adalah memiliki sumbu putar vertikal terhadap tanah.

Turbin jenis ini jarang dipakai untuk turbin komersial. Rotornya berputar relatif pelan

(di bawah 100 rpm), tetapi memiliki momen gaya yang kuat, sehingga dapat dipakai

untuk menggiling biji - bijian, pompa air, tetapi tidak cocok untuk menghasilkan listrik 

(di atas 1000 rpm cocok untuk menghasilkan listrik). Sebenarnya dapat dipakai gearbox

untuk menaikkan kecepatan putarnya, tetapi efisiensinya turun dan mesin sulit untuk 

dimulai. VAWT terdiri dari dua tipe, yaitu:

  Tipe Dorong

Terjadi bila TSR<1 artinya lebih banyak bagian blade yang mengalami gaya

dorong, seperti pada mangkuk anemometer dan Savonius. Memiliki bentuk yang

bervariasi, seperti ember, dayung, layar, tangki. Rotornya berbentuk S (bila dilihat

dari atas). Kecepatan maksimum blade yang dihasilkan hampir sama dengan

kecepatan angin. Ujung blade tidak pernah bergerak lebih cepat daripada kecepatan

angin, sehingga pada ujungnya nilai TSR £ 1. Turbin jenis ini memiliki efisiensi

daya yang rendah.

  Tipe Angkat

Terjadi bila TSR>1 artinya lebih banyak bagian blade yang mengalami gaya

angkat, seperti pada turbin Darrius. Masing-masing blade memperlihatkan momen

Page 19: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 19/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 19

gaya angkat maksimum hanya dua kali setiap putaran dan daya keluarannya

berbentuk sinusoida. Ukuran blade relatif besar dan tinggi, sehingga menimbulkan

getaran. Biasanya memakai dua atau tiga blade. Turbin jenis ini menghasilkan

lebih banyak daya output dan memiliki efisien tinggi.

Keunggulan turbin sumbu vertikal :

1.  Generator berada di tanah, sehingga tidak perlu membebani tower .

2.  Tidak diperlukan mekanisme yaw untuk menyejajarkan rotor dengan arah angin.

Kelemahan :

1.  Kecepatan rotor rendah.

2.  Efisiensi total rendah.

3.  Mesin tidak dapat mulai berjalan sendiri, perlu dorongan awal (atau perlu motor).

4.  Mesin perlu kawat lentur untuk menjaganya berdiri tegak, sehingga tidak praktis.

2.3.4 Macam – macam Model Turbin Angin

a.  Layang – layang Angin

Ilmuwan di Carnegie Institution dan California State University, Amerika Serikat

mengembangkan “layang-layang” yang mampu menangkap potensi energi angin pada

ketinggian di atas 9.000 meter untuk membangkitkan listrik. Angin pada ketinggian

seperti itu mengandung energi yang cukup untuk memenuhi kebutuhan dunia sampai

100 kali lipat. Pihaknya menyatakan bahwa New York merupakan lokasi terbaik untuk 

memaksimalkan potensi angin di ketinggian tersebut. Para ilmuwan menemukan bahwa

kawasan yang paling cocok untuk memperoleh energi sekaligus sebanding dengan

pusat populasi, berada di wilayah Amerika sebelah timur dan di Asia Timur.

Sayangnya, kekuatan angin yang berfluktuasi masih menjadi tantangan dalam

mengeksploitasi energi ini dalam skala besar.

Gambar 2.3.2a  Layang – layang Angin (Sumber: sciencedaily.com)

Page 20: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 20/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 20

Ken Caldeira dari Department of Global Ecology Carnegie Institution mengatakan,

tiupan angin di tempat yang tinggi jauh lebih kuat dan lebih stabil daripada angin yang

bertiup di permukaan. Namun untuk mendapatkan angin ini, layang - layang harus naik 

sampai pada ketinggian beberapa kilometer untuk memperoleh maksimalisasi potensi

angin yang efektif. Idealnya, harus berada diketinggian sekitar 9 kilometer. Salah satu

skema teknologi yang diajukan untuk memanen energi tersebut adalah layang-layang

turbin yang diterbangkan pada ketinggian 9 kilometer. Walaupun namanya layang-

layang, bentuk turbin ini sama sekali tidak mirip layang-layang karena hanya berupa

tangkai yang di keempat ujungnya memiliki baling-baling. Desain sederhana ini

mampu menghasilkan listrik sampai 40 megawatt dan ditransmisikan ke jaringan di

permukaan lewat tali penambatnya. Beberapa kota besar di dunia yang memiliki

potensi energi angin high altitude adalah Tokyo, New York, Sao Paulo, Seoul, dan

Mexico City.

b.  Loopwing

Desain sayap turbin angin lurus merupakan desing turbin angin yang aling sering

digunakan dimana – mana. Namun 'loopwing' melampaui itu dengan menangkap energi

dari angin. Loopwing ini merupakan desain dari Jepang yang juga menggunakan ruang

vertikal kurang dari bentuk konvensional. Pisau yang didesain unik beroperasi dengan

sedikit getaran dapat meningkatkan efisiensi, daya kinerja mencapai 43% pada

kecepatan angin 8m / h. Desain dimaksudkan untuk digunakan untuk pembangkit listrik 

skala kecil. Hal ini bekerja lebih optimal daripada angin pada peternakan skala-besar.

Design 'loopwing' juga masuk sebagai penghargaan desain yang baik pada tahun 2006.

Gambar 2.3.2b Design Loopwing (Sumber: http://www.loopwing.co.jp) 

Page 21: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 21/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 21

c.  Ball Energy

Seperti 'loopwing', dari energi bola adalah turbin angin skala kecil yang dirancang

untuk digunakan pada rumah dan komersial. Desainnya diproduksi oleh perusahaan

energi asal Swedia. Desain Ball Energy menggunakan prinsip venturi untuk saluran

angin dalam turbin pisau, memungkinkan mesin untuk beroperasi dengan tinggi

efisiensi dan kebisingan yang rendah. turbin menggunakan satu set enam pisau

melengkung yang berputar di sekitar sumbu pusat untuk membuat sebuah bola. karena

pisau dapat menyalurkan sejumlah besar angin ke daerah yang lebih kecil. 'bola energi'

tetap bekerja secara efisien dalam skenario angin rendah.

Gambar 2.3.2c Ball Energy (Sumber: http://www.homeenergy.se/vindkraft.aspx)

d.  Aerocam

Diproduksi oleh  Broadstar , aerocam 'turbin angin' yang bertujuan untuk 

memberikan angin besar menangkap permukaan dalam volume kompak. Desain fitur

serangkaian pisau panjang mengatur sekitar bingkai melingkar, mirip dengan roda-air.

Pisau menangkap angin dan turbin berputar di sekitar sumbu horisontal. Desain ini

cocok untuk pribadi serta aplikasi pertanian angin dan mengklaim sebagai turbin

pertama yang dapat beristirahat pada usd 1/ watt penghalang biaya. Perangkat ini juga

memiliki kecepatan putaran yang rendah untuk menjaga tingkat kebisingan bawah.

Produk bisa menjadi alternatif untuk biaya tinggi tradisional-pisau turbin datar tapi

tetap prototype terbaik pada saat ini.

Page 22: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 22/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 22

Gambar 2.3.2d  Aerocam 

(Sumber: http://www.broadstarwindsystems.com/home.php) 

e.  Wind Helix

Seperti pada contoh sebelumnya, Wind Helix adalah turbin angin yang dirancang

untuk beroperasi pada kecepatan rendah. Wind Helix memiliki fitur bentuk seperti

berlayar unik yang menangkap angin melalui area permukaan yang luas dari segala

arah. Bentuk ini memungkinkan generator listrik untuk berputar dengan halus dan kuat

kekuatan. Desain dapat diinstal di ketinggian lebih rendah dari turbin angin kebanyakan

karena bentuknya dan dapat digunakan baik dalam kondisi on dan off grid. Sumbu

berputar vertikal membantu menjaga rendah kebisingan dan ukuran yang kompak 

sangat ideal untuk wilayah perkotaan serta pedesaan. Turbin dengan bentuk ini pun

lebih aman bagi burung dan satwa liar lain yang hidup disekitar tempat pemasangan

turbin ini.

Gambar 2.3.2e Wind Helix (Sumber: http://www.helixwind.com) 

f.  Wind Magenn Rotor

Sementara kita semua terbiasa dengan turbin angin permukaan tanah, tapi mungkin

akan mengejutkan Anda untuk mengetahui bahwa desain hanya 20-25% efisien. Wind 

 Magenn Rotor adalah prototipe turbin angin yang dibuat dari balon tiup udara. Balon

udara yang diisi helium mengapung di udara pada ketinggian 600-1000 ft, tertambat ke

Page 23: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 23/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 23

tanah. Karena angin jauh kuat pada ketinggian yang lebih tinggi, udara rotor dapat

beroperasi pada mendekati 50% efisiensi. udara rotor menghasilkan beberapa megawatt

kekuasaan dan berjalan lebih murah dibandingkan desain yang ertanam penuh di darat

( Earth Design).

Gambar 2.3.2f Wind Magenn Rotor (Sumber: http://www.magenn.com) 

g.  Sky Snake

Sampai saat turbin angin selalu dipasang sebagai suatu unit individu, tapi Selsam

 Doug adalah seorang penemu Amerika yang berhasil mengembangkan metode untuk 

menggabungkan beberapa turbin bersama. Turbin normal desain yang besar dan kuat,namun mereka juga mahal dan sulit untuk diinstal. Selsam mengambil pendekatan yang

lebih kecil, dengan menghubungkan beberapa rotor pada poros yang sama. Ide ini

memungkinkan untuk mendesain turbin yang lebih kecil dan murah untuk dikerahkan.

Tidak sekuat seperti turbin yang besar, namun tetap dapat bekerja dengan cukup efisien.

Rotor masing-masing menangkap angin meningkatkan efisiensi dari seluruh potensi yang

datang dan jika diaplikasikan dengan benar maka dapat menggunakan sepersepuluh bahan

untuk menghasilkan watt sama dengan besar seorang anak laki-laki. Majalah ilmiah

populer bahkan menganugrahi Sky Snake sebagai penemuan terabru pada tahun 2008.

Selsam sekarang mengkonseptualisasi cara untuk menyebarkan desain pada skala yang

lebih besar seperti air laut terbuka.

Page 24: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 24/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 24

Gambar 2.3.2g Sky Snake (Sumber: http://www.selsam.com) 

h. 

Eletrikcity Flying GeneratorSeperti Wind Magenn Rotor ,  Eletrikcity Flying Generator  oleh Windpower langit

adalah turbin angin terbang yang mengambil keuntungan dari peningkatan kecepatan

angin di ketinggian. Eletrikcity Flying Generator  bertujuan untuk menjangkau jarak yang

lebih tinggi dibandingkan dengan yang bisa dicapai oleh daripada Wind Magenn Rotor 

yakni mengambang lebih dari 30.000 kaki dari tanah. Desain ini digunakan pada

ketinggian ini untuk menangkap energi dari angin-stream-kuat jet ultra. Perangkat ini

memiliki berat sekitar 1,100 kilogram dan dapat menghasilkan energi pada sekitar

2sen/kwh. Desain   Eletrikcity Flying Generator  memiliki empat rotor horizontal yang

semuanya dipasang pada bingkai dan menambatkan ke tanah.

Gambar 2.3.2h Eletrikcity Flying Generator  

(Sumber: http://www.skywindpower.com/ww/index.htm) 

Page 25: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 25/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 25

2.4  Manfaat dan Issue

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 t idak 

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

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.

Page 26: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 26/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 26

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. Namun berdasarkan data yang kami peroleh, tingkat kematian burung yang

disebabkan oleh perputaran sudu angin jauh lebih rendah dibandingkan dengan tingkat

kematian burung yang disebabkan oleh pemangsa kucing. Sperti tertera pada tabel di berikut.

Page 27: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 27/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 27 

Grafik 2.4a Faktor  – Faktor Penyebab Kematian Burung

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 kebisingan berfrekuensi 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.

Grafik 2.4b Total Dan Estimasi Kumulatif Pemasangan Turbin AnginPeriode Tahun 2000 - 2017 

Page 28: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 28/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 28

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. Penggunaan inovasi dalam teknologi,

bagaimanapun selalu memunculkan permasalahan baru yang memerlukan pemecahan dengan

terknologi baru lagi. Oleh karena itu kita sebagai orang-orang yang bergerak di bidang

science dan teknologi haruslah dapat terus mengembangkan teknologi yang lebih ramah

lingkungan yang memiliki efek negatif sekecil mungkin.

2.5  Lab Mini

Terlampir

Page 29: mkalah PLTB Mercu

5/12/2018 mkalah PLTB Mercu - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mkalah-pltb-mercu 29/29

 

[TEKNIK INDUSTRI ’09 UNIV. MERCU BUANA]  Oktober 2010

 Makalah Telaah Pembangkit Listrik Tenaga Angin Berdasarkan Manfaat Dan Aplikasinya 29

BAB III

PENUTUP 

3.1  Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat kami tarik dari keseluruhan penjelasan pada bab sebelumnya adalah

bahwa itu angin telah diaplikasikan sebagai suatu alat untuk meningkatkan taraf hidup manusia sejak 

dulu. Angin didayagunakan dari mulai alat bantu irigasi sampai kemudian sekarang menjadi suatu

teknologi tinggi yang mampu menjadi solusi tersendiri bagi keterbatasan energi fosil di seluruh dunia.

Selain itu pembangkit Listrik Tenaga Angin merupakan pembangkit listrik yang mempunyai potensi

besar untuk dikembangkan di Indonesia. Indonesia merupakan memiliki kawasan potensial tinggi

mulai dari daerah pegunungan sampai kawasan pesisir yang menyimpan tingkat hembusan angin yang

berdaya guna besar. Manfaat dan dampak negatif dari Aplikasi Pembangkit Listrik Tenaga Angin,

dapat kami rangkum dalam bentuk tabel sebagai berikut :

No. Pembangkit Listrik Tenaga Angin 

Keuntungan Dampak Negatif 

1. Sumber energy (angin) dapat terus

diperbaharui dalam kurun waktu yang

cepat.

Aplikasi PLTAngin ini dapat menewaskan beberapa

penerjun dan pesawat terbang kecil yang melewati

turbin angin.

2. Aplikasinya mudah diinstal dan biaya

produksinya lebih terjangkau

dibandingkan dengan sumber energy

lainnya.

Derau frekuensi rendah yang berasal dari perputaran

sudu-sudu turbin, penggunaan gearbox serta generator

dapat menyebabkan derau suara mekanis dan juga

derau suara listrik.

3. Turut serta dalam pengurangan dampak 

berbahaya dari emisi gas buang.

Menurunnya populasi burung dan kelelawar akibat

terbang melewati sudu-sudu yang sedang berputar.

4. Dapat bekerja secara optimal dalam

menghasilkan daya listrik untuk konsumsi

missal, sama seperti peralatan berbahan

bakar fosil.

Dampak visual akibat perputaran sudu-sudu

menyebabkan cahaya matahari yang berkelap-kelip

dan dapat mengganggu pandangan penduduk 

setempat.

5. Memberikan kontribusi besar bagi

pembangunan sector energy dan

perekonomian global.

Dalam keadaan tertentu turbin angin dapat

menyebabkan interferensi elektromagnetik,

mengganggu penerimaan sinyal televisi atau transmisi

gelombang mikro untuk kegiatan perkomunikasian.