MAKALAH

ANGIN SEBAGAI SUMBER ENERGI ALTERNATIF

Disusun Oleh :

Abdullah /1141177005081

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SINGAPERBANGSA KARAWANG

2014

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan Puji Syukur Kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang

telah melimpahkan rahmat-Nya kepada kita semua, sehingga saya mendapat

kemampuan untuk menyelesaikan makalah ini dengan judul “ANGIN SEBAGAI

SUMBER ENERGI ALTERNATIF”. Ucapan terima kasih yang dalam tak

terhingga saya sampaikan kepada seluruh komponen yang memberikan bantuan

kepada saya sehingga makalah ini tersusun dengan baik. Ucapan terima kasih saya

terutama disampaikan kepada :

1. Bapak dan Ibu dosen dalam ruang lingkup Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universita Negeri Singaperbangsa Karawang yang telah

membimbing dalam pembuatan makalah ini

2. Keluarga dan teman-teman yang telah memberikan dukungan baik itu berupa moril

maupun materil

Ucapan terima kasih juga saya sampaikan kepada semua komponen yang

tidak dapat saya sebutkan satu persatu yang telah membantu saya dalam

menyelesaikan penyusunan makalah ini, mudah-mudahan Tuhan Yang Maha Esa

membalasnya dengan yang lebih baik

Dalam penulisan makalah ini, saya sebagai penyusun tidak menutup

kemungkinan adanya kesalahan dan kekeliruan. Oleh sebab itu saya berharap untuk

diberi kritikan dan saran yang membangun agar makalah ini dapat lebih bagus lagi

kedepannya.

Atas perhatian dan partisipasinya penulis mengucapkan banyak – banyak

terima kasih. Semoga makalah ini dapat bermanfaat dan berguna sehingga dapat

menambah pengetahuan bagi kita semua, khususnya bagi parapenerus bangsa

Karawang, 30 Desember 2014

Penulis

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kelangkaan bahan bakar merupakan permasalahan klasik di Negara

Indonesia yang saat ini telah berdampak banyak pada aktivitas masyarakat,

diantaranya adalah antrian minyak tanah dan kekosongan pasokan SPBU. Keadaan

ini diperparah dengan kemampuan penyediaan bahan bakar oleh pemerintah tidak

seimbang dengan permintaan masyarakat yang semakin meningkat.

Kebutuhan manusia terhadap energi semakin lama semakin meningkat.

Energi yang digunakan saat ini berasal dari minyak bumi. Namun, eksploitasi yang

berlebihan terhadap minyak bumi mengakibatkan persediaannya semakin menipis.

Tuhan menganugrahkan pada manusia akal untuk berfikir, dengan akal manusia

inilah teknologi-teknologi baru ditemukan. Kemajuan teknologi juga telah sampai

pada penggunaan energi alternatif sebagai pengganti sumber energi utama yang

semakin sedikit jumlahnya. Dengan harga minyak sekarang ini, pemerintah telah

berada dalam pilihan yang sangat berat untuk mengambil keputusan menaikkan

harga minyak. Selain mengurangi kebiasaan boros energi yang dapat menstabilkan

harga minyak, sekarang ini bangsa Indonesia harus segera memperoleh solusi untuk

masalah energi pada masa yang akan datang. Walaupun krisis energi sekarang ini

akan berlalu, usaha untuk mengganti peran bahan bakar fosil dengan sumber energy

baru dan terbarukan perlu ditingkatkan lagi. Di antara berbagai sumber energi

terbarui yang sedang dikembangkan, di bumi Indonesia terkandung potensi sumber

energi sangat besar yang dapat mengurangi peran bahan bakar fosil dalam

membangkitkan tenaga listrik

Penipisan potensi sumber daya minyak di satu sisi dan peningkatan

kebutuhan energi di sisi lain, membawa konsekuensi bagi perlunya digalakkan

upaya pengembangan pemanfaatan sumber energi terbarukan antara lain energi

angin sebagai energi alternatif yang dapat dipakai untuk membangkitkan tenaga

listrik. Semakin luas isu kerusakan lingkungan akibat polusi dari penggunaan bahan

bakar fosil yang menimbulkan polusi, sehingga pemanfaatan sumber energi baru

dan terbarukan yang berwawasan lingkungan merupakan salah satu upaya untuk

mengurangi polusi.

Energi angin merupakan sumber energi penting sejak waktu lama di

beberapa negara. Cina telah memanfaatkan energi angin untuk pemompaan lebih

dari seribu tahun lalu. Di Eropa barat, kincir angin mekanik untuk pemompaan atau

penggilingan telah digunakan sejak abad ke-13 dan di Amerika untuk pemompaan

pada peternakan sejak awal abad ke-18. Sementara itu, turbin angin listrik telah

diaplikasikan oleh para petani di Amerika sejak tahun 1930. Diseminasi

pemanfaatan teknologi energi angin klasik tersebut berlangsung hingga

pertengahan abad ke 19, namun menghilang bersamaan dengan meluasnya aplikasi

pembangkitan listrik berbahan bakar fosil. Aplikasi teknologi energi angin sebagai

alternatif meluas kembali ketika harga bahan bakar minyak melonjak, namun

menyusut dengan cepat ketika harga bahan bakar minyak anjlok pada akhir tahun

1985, kecuali yang kompetitif.

Fluktuasi harga bahan bakar minyak dan merebaknya isu lingkungan terus

mendorong perkembangan teknologi energi angin. Aplikasi turbin angin kecil dan

turbin angin besar berkembang di beberapa negara sebagai alternatif penyediaan

kebutuhan listrik yang terus meningkat tidak saja di perkotaan. Berbagai upaya

telah dan terus dilakukan dalam mengembangkan teknologi energi angin yang

berwawasan lingkungan tersebut guna mendapatkan hasil yang semakin efisien dan

berdaya saing. Sejalan dengan upaya pengembangan sumber energy

terbarukan seperti mikrohidro, energi surya, dan biomas sebagai energi

alternatif di Indonesia, LAPAN (Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional)

telah melakukan riset dan pengembangan energi angin sejak tahun 1979 mencakup

inventarisasi potensi energi angin serta pengembangan dan diseminasi teknologi

pemanfaatannya. Riset dan pengembangan teknologi energi angin tersebut dewasa

ini diarahkan terutama untuk aplikasi skala kecil di pedesaan dan juga kemungkinan

sebagai pembangkitan skala besar guna menunjang penyediaan energi di masa

dating.

1.2. Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dari makalah ini adalah :

1. Bagaimana sejarah penggunaan dari energi angin?

2. Bagaimana proses terbentuknya energi angina ?

3. Bagaimana prinsip kerja dari energi angin?

4. Apa saja keuntungan dari energi angina?

5. Apa saja kerugian dari energi angin?

1.3. Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari penulisan makalah ini, yaitu untuk :

1. Mengetahui sejarah penggunaan dari energi angina

2. Mengetahui proses terbentuknya energi angina

3. Mengetahui prinsip kerja dari energi angin.

4. Mengetahui keuntungan dari energi angina

5. Mengetahui kerugian dari energi angina

1.4. Batasan Masalah

Agar tidak terjadi salah penafsiran dan tidak terjadi perluasan masalah maka

makalah ini dibatasi hanya pada lingkup energy angin

1.5. Manfaat Penulisan

Manfaat yang dapat diperoleh dari makalah ini adalah :

1. Memberi pengetahuan kepada pembaca mengenai sumber energy alternatife

berupa energia angina

2. Memberikan kesadaran kepada pembaca agar dapat menggunakan energy

dengan sebaik mungkin

1.6. Metode Penulisan

Pada penulisan makalah ini, saya sebagai penulis menggunakan metode

kupustakaan dan mencari sumber-sumber yang berhubungan dengan energi angina

dari media internet maupun Online. Baik itu berupa jurnal-jurnal maupun bahan

bacaan.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. Sejarah Energi Angin

Energi angin telah lama dikenal dan dimanfaatkan manusia. Sejak zaman

dahulu, orang telah memanfaatkan energi angin. Lebih dari 5.000 tahun yang lalu,

orang Mesir kuno menggunakan angin untuk berlayar kapal di Sungai Nil.

Kemudian, orang-orang membangun kincir angin untuk menggiling gandum dan

biji-bijian lainnya. Naskah tertua tentang kincir angin terdapat dalam tulisan Arab

dari abad ke-9 Masehi yang menjelaskan bahwa kincir angin yang dioperasikan di

perbatasan Iran dan Afganistan sudah ada sejak beberapa abad sebelumnya, kadang

disebut Persian windmill. Kincir angin dikenal paling awal adalah di Persia (Iran).

Awal kincir angin ini tampak seperti roda dayung besar. Berabadabad kemudian,

orang-orang Belanda meningkatkan desain dasar kincir angin mereka. Kualitas

kreatifitas masyarakat Belanda akan aplikasi kincir angin, membuat Belanda

menjadi terkenal dengan kincir anginnya. Sedangkan koloni Amerika

menggunakan kincir angin untuk menggiling gandum dan jagung, untuk memompa

air, dan memotong kayu di penggergajian. Pada akhir tahun 1920-an, Amerika

menggunakan kincir angin kecil untuk menghasilkan listrik di daerah pedesaan

yang hidup tanpa layanan listrik. Ketika kabel listrik mulai digunakan untuk

transportasi listrik di daerah pedesaan di tahun 1930-an, kincir angin local menjadi

semakin jarang digunakan. Meskipun demikian, kincir angin tersebut masih dapat

dilihat pada beberapa peternakan di daerah barat. Kekurangan minyak pada 1970-

an mengubah gambaran mengenai energy untuk Negara dan dunia. Inimenciptakan

suatu kepentingan sumber energy alternatife baru, membuka jalan bagi masuknya

kembali kincir angina untuk menghasilkan listrik. Pada awal 1980an energi angin

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

yang mendorong sumber energi terbarukan. Dukungan untuk pembangunan angin

telah menyebarke negara lain, tapi pada saat itu California masih dapat

memproduksi sebanyak lebih dari dua kali energi angin apapun di negara lain.

Kincir angin jenis Persian windmill juga digunakan di Cina untuk menguapkan air

laut dalam memproduksi garam. Terahir masih digunakan di Crimea, Eropa dan

Amerika Serikat. Selanjutnya sejarah berkembang menjadi manipulasi fungsi.

Kincir angin yang pertama kali digunakan untuk membangkitkan listrik, dibangun

oleh P.La Cour dari Denmark diakhir abad ke19. Setelah perang dunia I, kincir

angin diterapkan pada layar dengan penampang melintang menyerupai sudut

propeler pesawat yang pada masa ini disebut type propeler atau turbin. Eksperimen

kincir angin sudut kembar dilakukan di Amerika .

Serikat tahun 1940, berukuran sangat besar. Mesin raksasa ini disebut mesin

Smith-Putman, karena salah satu perancangnya bernama Palmer Putman,

kapasitasnya 1,25 MW yang dibuat oleh Morgen Smith Company dari York

Pensylvania. Diameter propelernya 175 ft (55m) beratnya 16 ton dan menaranya

setinggi 100 ft (34m). Tapi dikemudian hari salah satu batang propelernya patah

pada tahun 1945.

2.2. Sumber Enegi Angin

Angin disebabkan oleh pemanasan sinar matahari yang tidak merata di atas

permukaan bumi. Udara yang lebih panas akan mengembang menjadi ringan dan

bergerak naik ke atas, sedangkan udara yang lebih dingin akan lebih berat dan

bergerak menempati daerah tersebut. Perbedaan tekanan atmosfer pada suatu

daerah yang disebabkan oleh perbedaan temperatur akan menghasilkan sebuah gaya

Perbedaan dalam tekanan dinyatakan dalan istilah gradien tekanan

merupakan laju perubahan tekanan karena perbedaan jarak. Gaya gradien

merupakan gaya yang bekerja dalam arah dari tekanan lebih tinggi ketekanan yang

lebih rendah. Arah gaya gradien tekanan di atmosfer tegak lurus permukaan isobar.

Beberapa karakteristik angin :

2.2.1. Angin darat – laut

Wilayah Indonesia merupakan daerah kepulauan dengan luas lautan lebih

besar dari daratan. Angin darat-laut disebabkan karena daya serap panas yang

berbeda antara daratan dan lautan. Perbedaan karakteristik laut dan darat tersebut

menyebabkan angin di pantai akan bertiup secara kontinyu

2.2.2. Angin orografi

Angin orografi merupakan angin yang dipengaruhi oleh perbedaan

tekanan antara permukaan tinggi dengan permukaan rendah (angin gunung dan

angin lembah). Pada siang hari berasal dari lembah berhembus ke atas gunung

(angin lembah) dan sebaliknya pada malam hari

2.2.3. Kecepatan angin terhadap kekasaran permukaan dan ketinggian

Kekasaran permukaan menentukan berapa lambat kecepatan angin dekat

permukaan. Di area dengan kekasaran tinggi, seperti :

Tabel 2.2 Tingkat kecepatan angina 10 m diatas permukaan tanah

Angin kelas 3 adalah batas minimum dan angin kelas 8 adalah batas

maksimum energi angin yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energy

listrik

2.3. Turbin Angin

Turbin angina adalah suatu kincir angin yang digunakan untuk

membangkitkan tenaga listrik. Sistem kerjanya adalah mengkonversikan tenaga

angin menjadi tenaga listrik. Berikut ini akan di jelaskan bagian penyusun dari

turbin angina :

a Anemometer : Mengukur kecepatan angin dan mengirim data angin ke alat

pengontrol

b Blads (Bilah kipas) : Kebanyakan turbin angin mempunyai 2 atau 3 bilah kipas

angin yang menghembus menyebabkan turbin tersebut berputar

c Brake (rem) : Suatu rem cakram yang dapat digerakkan secara mekanis dengan

bantuan tenaga listrik atau hidrolik untuk menghentikan rotor atau saat keadaan

darurat

d Controller : Alat Pengontrol ini men-start turbin pada kecepatan angin kira-kira

12-25 km/jam, dan kemudian mematikannya pada kecepatan 90 km/jam. Turbin

tidak beroperasi di atas 90 km/jam. Hal ini dikarenakan tiupan angin yang

terlalu kencang dapat merusakkannya.

e Generator : Generator pembangkit listrik, biasanya sekarang disebut alternator

arus bolak-balik

f Gear box : Roda gigi menaikkan putaran dari 30-60 rpm menjadi sekitar 1000-

1800 rpm. Ini merupakan tingkat putaran standar yang disyaratkan untuk

memutar generator listri

g High-speed shaft : Berfungsi untuk menggerakkan generator

h Low-speed shaft : Poros turbin yang berputar kira-kira 30-60 rpm.

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

berisi gearbox, poros putaran tinggi/rendah, generator, alat pengontrol, dan alat

pengereman

j Pitch (Sudut Bilah Kipas): Bilah kipas dapat diatur sudutnya sesuai dengan

kecepatan rotor yang dikehendaki. Tergantung kondisi angin yang terlalu

rendah atau terlalu kencang

k Rotor: Bilah kipas bersama porosnya dinamakan rotor.

l Tower (Menara): Menara bisa dibuat dari pipa baja, beton, ataupun rangka besi.

Karena kencangnya angin bertambah dengan seiring dengan bertambahnya

ketinggian, maka makin tinggi menara makin besar tenaga angin yang didapat

m Wind direction (arah angina) : Turbin yang meghadap angina desai turbin lain

ada yang mendapat hembusan angin dari belakang

n Wind vane (Tebeng Angin): Mengukur arah angin, berhubungan dengan

penggerak arah yang memutar arah turbin disesuaikan dengan arah angina

o Yaw drive (Penggerak Arah): Penggerak arah memutar turbin ke arah angin

untuk desain turbin yang menghadap angin. Untuk desain turbin yang mendapat

hembusan angin dari belakang tak memerlukan alat ini.

p Yaw motor : Motor listrik yang menggerakan yaw drive

2.4. Jenis Turbin Angin

Turbin angin memanfaatkan energi kinetik dari angin dan mengkonversinya

menjadi energi listrik. Ada dua jenis turbin angin yang utama:

Turbin angin dengan poros horizontal

Turbin angin dengan poros vertical

2.4.1. Turbin angina sumbu horizontal

Turbin angin sumbu horizontal (TASH) memiliki poros rotor utama dan

generator listrik di puncak menara. Turbin berukuran kecil diarahkan oleh sebuah

baling-baling angin (baling-baling cuaca) yang sederhana, sedangkan turbin

berukuran besar pada umumnya menggunakan sebuah sensor angin yang

digandengkan ke sebuah servo motor. Sebagian besar memiliki sebuah gearbox

yang mengubah perputaran kincir yang pelan menjadi lebih cepat berputar. Karena

sebuah menara menghasilkan turbulensi di belakangnya, turbin biasanya diarahkan

melawan arah anginnya menara. Bilah-bilah turbin dibuat kaku agar mereka tidak

terdorong menuju menara oleh angin berkecepatan tinggi Sebagai tambahan, bilah

bilah itu diletakkan di depan menara pada jarak tertentu dan sedikit dimiringkan.

Karena turbulensi menyebabkan kerusakan struktur menara, dan realibilitas begitu

penting, sebagian besar TASH merupakan mesin upwind (melawan arah angin).

Meski memiliki permasalahan turbulensi, mesin downwind (menurut jurusan

angin) dibuat karena tidak memerlukan mekanisme tambahan agar mereka tetap

sejalan dengan angin, dan karena di saat angina berhembus sangat kencang, bilah-

bilahnya bisa ditekuk sehingga mengurangi wilayah tiupan mereka dan dengan

demikian juga mengurangi resintensi angin dari bilah-bilah itu.

Gambar 2.2 Turbin angina sumbu horizontal

Kelebihan TASH

o Dasar menara yang tinggi membolehkan akses ke angin yang lebih kuat di

tempat-tempat yang memiliki geseran angin (perbedaan antara laju dan arah

angin antara dua titik yang jaraknya relatif dekat di dalam atmosfir bumi.

Di sejumlah lokasi geseran angin, setiap sepuluh meter ke atas, kecepatan

angin meningkat sebesar 20%.

Kekurangan TASH

o Menara yang tinggi serta bilah yang panjangnya bisa mencapai 90 meter

sulit diangkut

o Diperkirakan besar biaya transportasi bisa mencapai 20% dari seluruh biaya

peralatan turbin angin.

o TASH yang tinggi sulit dipasang, membutuhkan derek yang yang sangat

tinggi dan mahal serta para operator yang tampil.

o Konstruksi menara yang besar dibutuhkan untuk menyangga bilah-bilah

yang berat, gearbox, dan generator.

2.4.2. Turbin angin sumbu vertical

Turbin angin sumbu vertikal/tegak (atau TASV) memiliki poros/sumbu rotor

utama yang disusun tegak lurus. Kelebihan utama susunan ini adalah turbin tidak

harus diarahkan ke angin agar menjadi efektif. Kelebihan ini sangat berguna di

tempat-tempat yang arah anginnya sangat bervariasi. TASV mampu mendaya

gunakan angin dari berbagai arah.

Gambar 2.3 Turbin angina sumbu vertical

Dengan sumbu yang vertikal, generator serta gearbox bisa ditempatkan di

dekat tanah, jadi menara tidak perlu menyokongnya dan lebih mudah diakses untuk

keperluan perawatan. Tapi ini menyebabkan sejumlah desain menghasilkan tenaga

putaran yang berdenyut. Drag (gaya yang menahan pergerakan sebuah benda padat

melalui fluida (zat cair atau gas) bisa saja tercipta saat kincir berputar.

Karena sulit dipasang di atas menara, turbin sumbu tegak sering dipasang

lebih dekat ke dasar tempat ia diletakkan, seperti tanah atau puncak atap sebuah

bangunan. Kecepatan angin lebih pelan pada ketinggian yang rendah, sehingga

yang tersedia adalah energi angin yang sedikit. Aliran udara di dekat tanah dan

obyek yang lain mampu menciptakan aliran yang bergolak, yang bisa menyebabkan

berbagai permasalahan yang berkaitan dengan getaran, diantaranya kebisingan dan

bearing wear yang akan meningkatkan biaya pemeliharaan atau mempersingkat

umur turbin angin. Jika tinggi puncak atap yang dipasangi menara turbin kira-kira

50% dari tinggi bangunan, ini merupakan titik optimal bagi energy angin yang

maksimal dan turbulensi angin yang minimal.

Kelebihan TSAV

o Tidak membutuhkan struktur menara yang besar.

o Karena bilah-bilah rotornya vertikal, tidak dibutuhkan mekanisme yaw.

o Sebuah TASV bisa diletakkan lebih dekat ke tanah, membuat pemeliharaan

bagian-bagiannya yang bergerak jadi lebih mudah.

o TASV memiliki sudut airfoil (bentuk bilah sebuah baling-baling yang

terlihat secara melintang) yang lebih tinggi, memberikan keaerodinamisan

yang tinggi sembari mengurangi drag pada tekanan yang rendah dan tinggi.

Kekurangan TSAV

o Kebanyakan TASV memproduksi energi hanya 50% dari efisiensi TASH

karena drag tambahan yang dimilikinya saat kincir berputar

o TASV tidak mengambil keuntungan dari angin yang melaju lebih kencang

di elevasi yang lebih tinggi.

o Kebanyakan TASV mempunyai torsi awal yang rendah, dan membutuhkan

energi untuk mulai berputar.

2.5. Prinsip kerja energy angin

Turbin angin adalah bagian dari sistem yang lebih besar. Komponen lainnya

dinamakan komponen penyeimbang sistem/ balance of system (BOS) dan ada

beberapa jenis tergantung kepada jenis sistem yang diinstalasi. Tiga jenis sistem

energi angin yang utama bisa dibedakan.

1. Sistem yang terhubung ke jarungan PLN

Gambar 2.4 Sistem yang terhubung ke jaringan PLN

Jika jaringan PLN sudah ada di daerah tersebut, maka sistem energy angin bisa

dihubungkan ke jaringan tersebut.

2. Off grid atau system berdiri sendiri

Sistem tersebut bisa beroperasi tanpa topangan eksterior; sangat sesuai untuk

penggunaan di daerah terpencil.

Gambar 2.5 Sistem Off grid

3. Sistem listrik Hybird

Turbin angin sebaiknya digunakan dengan sumber-sumber energy lainnya (PV,

generator diesel). Ini bisa meningkatkan produksi energy listrik dari sistem ini dan

menurunkan resiko kekurangan energi.

Gambar 2.7 Sistem Listrik Hybird

Energi yang dihasilkan oleh turbin angin dinyatakan sebagai berikut Energi kinetik

yang dihasilkan oleh benda yang bergerak adalah

dimana m adalah massa udara yang mengenai turbin angin, dan v adalah kecepatan

angin. Massa m tersebut dapat diturunkan dari persamaan berikut

dimana adalah densitas udara, A adalah luas daerah yang menyapu turbin angina

dan d adalah jarak yang ditempuh angin. Daya yang dihasilkan oleh turbin angina

(Pw) merupakan energi kinetik per detik yang dinyatakan oleh

Energi aktual yang diserap turbin angin tergantung dari efisiensi turbin angin yang

dinyatakan dalam Cp ( yang merupakan fungsi dari (perbandingan kecepatan ujung:

tip speed ratio) dan (sudut angguk: pitch angle). Sudut angguk adalah sudut antara

bilah turbin dengan sumbu longitudinal (horisontal). Sedangkan perbandingan

kecepatan ujung didefinisikan sebagai perbandingan antara kecepatan rotor turbin

dengan kecepatan angin, yang dinyatakan oleh persamaan

dimana ω adalah kecepatan sudut turbin angin, dan R adalah jari-jari turbin angin.

Sehingga daya aktual yang diserap turbin angin dinyatakan oleh

Dengan menggunakan persamaan diatas, maka torsi yang didefinisikan sebagai

daya dibagi kecepatan sudut putaran dapat dinyatakan sebagai

Dimana Ct (λ , β = ( λ β adalah koefisien torsi dari turbin angin.

Umumnya daya efektif yang dapat dipanen oleh sebuah turbin angin hanya sebesar

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

mendapatkan hasil yang cukup eksak. Prinsip dasar kerja dari turbin angin adalah

mengubah energi mekanis dari angin menjadi energi putar pada kincir, lalu putaran

kincir digunakan untuk memutar generator, yang akhirnya akan menghasilkan

listrik. Sebenarnya prosesnya tidak semudah itu, karena terdapat berbagai macam

sub system yang dapat meningkatkan safety dan efisiensi dari turbin angin, yaitu :

1. Gearbox Alat ini berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada kincir

menjadi putaran tinggi. Biasanya Gearbox yang digunakan sekitar 1:60.

2. Brake System Digunakan untuk menjaga putaran pada poros setelah

gearbox agar bekerja pada titik aman saat terdapat angin yang besar. Alat

ini perlu dipasang karena generator memiliki titik kerja aman dalam

pengoperasiannya. Generator ini akan menghasilkan energi listrik maksimal

pada saat bekerja pada titik kerja yang telah ditentukan. Kehadiran angin

diluar diguaan akan menyebabkan putaran yang cukup cepat pada poros

generator, sehingga jika tidak diatasi maka putaran ini dapat merusak

generator. Dampak dari kerusakan akibat putaran berlebih diantaranya :

overheat, rotor breakdown, kawat pada generator putus, karena tidak dapat

menahan arus yang cukup besar.

3. Generator Ini adalah salah satu komponen terpenting dalam pembuatan

sistem turbin angin. Generator ini dapat mengubah energi gerak menjadi

energi listrik. Prinsip kerjanya dapat dipelajari dengan menggunakan teori

medan elektromagnetik. Singkatnya, (mengacu pada salah satu cara kerja

generator) poros pada generator dipasang dengan material ferromagnetic

permanen. Setelah itu disekeliling poros terdapat stator yang bentuk fisisnya

adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop. Ketik poros

generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan fluks pada stator

yang akhirnya karena terjadi perubahan fluks ini akan dihasilkan tegangan

dan arus listrik tertentu. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan ini

disalurkan melalui kabel jaringan listrik untuk akhirnya digunakan oleh

masyarakat. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh generator ini

berupa AC (alternating current) yang memiliki bentuk gelombang kurang

lebih sinusoidal

4. Penyimpan energi Karena keterbatasan ketersediaan akan energi angina

(tidak sepanjang hari angin akan selalu tersedia) maka ketersediaan listrik

pun tidak menentu. Oleh karena itu digunakan alat penyimpan energi yang

berfungsi sebagai back-up energi listrik. Ketika beban penggunaan daya

listrik masyarakat meningkat atau ketika kecepatan angin suatu daerah

sedang menurun, maka kebutuhan permintaan akan daya listrik tidak dapat

terpenuhi. Oleh karena itu kita perlu menyimpan sebagian energi yang

dihasilkan ketika terjadi kelebihan daya pada saat turbin angin berputar

kencang atau saat penggunaan daya pada masyarakat menurun

Penyimpanan energi ini diakomodasi dengan menggunakan alat penyimpan

energi. Contoh sederhana yang dapat dijadikan referensi sebagai alat

penyimpan energi listrik adalah aki mobil. Aki mobil memiliki kapasitas

penyimpanan energi yang cukup besar. Aki 12 volt, 65 Ah dapat dipakai

untuk mencatu rumah tangga (kurang lebih) selama 0.5 jam pada daya 780

Watt

5. Kendala dalam menggunakan alat ini adalah alat ini memerlukan catu daya

DC (Direct Current) untuk meng-charge/mengisi energi, sedangkan dari

generator dihasilkan catu daya AC (Alternating Current). Oleh karena itu

diperlukan rectifier-inverter untuk mengakomodasi keperluan ini

2.6. Keuntungan dan Kerugian dari Energi Angin

2.6.1. Keuntungan

o Keuntungan utama dari penggunaan pembangkit listrik tenaga angina

secara prinsipnya adalah disebabkan karena sifatnya yang terbarukan. Hal

ini berarti eksploitasi sumber energi ini tidak akan membuat sumber daya

angin yang berkurang seperti halnya penggunaan bahan bakar fosil. Oleh

karenanya tenaga angin dapat berkontribusi dalam ketahanan energi dunia

di masa depan. Tenaga angin juga merupakan sumber energi yang ramah

lingkungan, dimana penggunaannya tidak mengakibatkan emisi gas

buang penggunaannya tidak mengakibatkan emisi gas buang atau polusi

yang berarti ke lingkungan

o Emisi karbon ke lingkungan dalam sumber listrik tenaga angin diperoleh

dari proses manufaktur komponen serta proses pengerjaannya di tempat

yang akan didirikan pembangkit listrik tenaga angin. Namun dalam

operasinya membangkitkan listrik, secara praktis pembangkit listrik

tenaga angin ini tidak menghasilkan emisi yang berarti. Jika dibandingkan

dengan pembangkit listrik dengan batubara, emisi karbon dioksida

pembangkit listrik tenaga angin ini hanya seperseratusnya saja.

Disamping karbon dioksida, pembangkit listrik tenaga angin

menghasilkan sulfur dioksida, nitrogen oksida, polutan atmosfir yang

lebih sedikit jika dibandingkan dengan pembangkit listrik dengan

menggunakan batubara ataupun gas.

o Namun begitu, ladang angin lepas pantai diharapkan dapat menjadi

tempat pertumbuhan bibit-bibit ikan yang baru. Karena memancing dan

berlayar di daerah sekitar ladang angin dilarang, maka spesies ikan dapat

terjaga akibat adanya pemancingan berlebih di laut.

o Meskipun dampak-dampak lingkungan ini menjadi ancaman dalam

pembangunan pembangkit listrik tenaga angin, namun jika dibandingkan

dengan penggunaan energi fosil, dampaknya masih jauh lebih kecil.

Selain itu penggunaan energi angin dalam kelistrikan telah turut serta

dalam mengurangi emisi gas buang

2.6.2. Kerugian

o Penetapan sumber daya angin dan persetujuan untuk pengadaan lading

angin merupakan proses yang paling lama untuk pengembangan proyek

energi angin. Hal ini dapat memakan waktu hingga 4 tahun dalam kasus

ladang angin yang besar yang membutuhkan studi dampak lingkungan

yang luas

o Namun begitu, pembangkit listrik tenaga angin ini tidak sepenuhnya

ramah lingkungan, terdapat beberapa masalah yang terjadi akibat

penggunaan sumber energi angin sebagai pembangkit listrik, diantaranya

adalah dampak visual, derau suara, beberapa masalah ekologi, dan

keindahan

o Dampak visual biasanya merupakan hal yang paling serius dikritik

Penggunaan ladang angin sebagai pembangkit listrik membutuhkan luas

lahan yang tidak sedikit dan tidak mungkin untuk disembunyikan.

Penempatan ladang angin pada lahan yang masih dapat digunakan untuk

keperluan yang lain dapat menjadi persoalan tersendiri bagi penduduk

setempat. Selain mengganggu pandangan akibat pemasangan barisan

pembangkit angin, penggunaan lahan untuk pembangkit angin dapat

mengurangi lahan pertanian serta pemukiman. Hal ini yang membuat

pembangkitan tenaga angin di daratan menjadi terbatas. Beberapa aturan

mengenai tinggi bangunan juga telah membuat pembangunan pembangkit

listrik tenaga angin dapat terhambat

Gambar 2.7 Pembangkit listrik tenaga angina di daratan

Penggunaan tiang yang tinggi untuk turbin angin juga dapat menyebabkan

terganggunya cahaya matahari yang masuk ke rumah-rumah penduduk

Perputaran sudu-sudu menyebabkan cahaya matahari yang berkelap-kelip

dan dapat mengganggu pandangan penduduk setempat .

BAB III

PENUTUP

3.1. Kesimpulan

Dari isi makalah ini penulis menyimpulkan :

3.1.1. Sejarah peggunaan energi angin adalah, energi angin telah lama dikenal dan

dimanfaatkan manusia. Sejak zaman dahulu, orang telah memanfaatkan

energi angin. Lebih dari 5.000 tahun yang lalu orang Mesir kuno

menggunakan angin untuk berlayar kapal di Sungai Nil. Kemudian, orang-

orang membangun kincir angina untuk menggiling gandum dan biji-bijian

lainnya. Kekurangan minyak pada 1970-an mengubah gambaran mengenai

energi untuk negara dan dunia. Ini menciptakan suatu kepentingan sumber

energi alternative baru, membuka jalan bagi masuknya kembali kincir angin

untuk menghasilkan listrik. Pada awal 1980-an energy angin menjadi sangat

luar biasa di California, sebagian besar karena kebijakan negara yang

mendorong sumber energy terbarukan. Dukungan untuk pembangunan angin

telah menyebar ke negara lain .

3.1.2. Proses terbentuknya energi angin adalah, karena adanya angina Angin

disebabkan oleh pemanasan sinar matahari yang tidak merata di atas

permukaan bumi. Udara yang lebih panas akan mengembang menjadi ringan

dan bergerak naik ke atas, sedangkan udara yang lebih dingin akan lebih berat

dan bergerak menempati daerah tersebut. Perbedaan tekanan atmosfer pada

suatu daerah yang disebabkan oleh perbedaan temperatur akan menghasilkan

sebuah gaya. Perbedaan dalam tekanan dinyatakan dalan istilah gradien

tekanan merupakan laju perubahan tekanan karena perbedaan jarak. Gaya

gradien merupakan gaya yang bekerja dalam arah dari tekanan lebih tinggi

ketekanan yang lebih rendah.

3.1.3. Prinsip dasar kerja dari turbin angin adalah mengubah energy mekanis dari

angin menjadi energi putar pada kincir, lalu putaran kincir digunakan untuk

memutar generator, yang akhirnya akan menghasilkan listrik. Energi Listrik

ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum dapat dimanfaatkan.

Turbin angina sederhana terdiri dari sebuah roda atau rotor yang dilengkapi

dengan baling-baling (propeller) atau sudu-sudu (blade). Balingbaling atau

sudu-sudu inilah yang berfungsi untuk menangkap energi angin sehingga

dapat membuat roda atau rotor turbin tersebut berputar. Energi putaran rotor

turbin kemudian diteruskan melalui batang penggerak (drive shaft) untuk

menjalankan generator listrik. Jadi, komponen- komponen utama pada mesin

pembangkit listrik tenaga angin adalah sebagai berikut.

o Rotor, yaitu komponen yang berfungsi untuk mengubah energy angin

menjadi energi gerak atau mekanik

o Batang penggerak, yaitu komponen yang berfungsi untuk meneruskan

energi gerak atau mekanik menjadi energi listrik

Biasanya, turbin angin yang digunakan untuk menggerakkan generator listrik

dilengkapi dengan komponen- komponen alat yang dapat meningkatkan

kecepatan sudut rotor. Sementara itu, alat pengatur kecepatan merupakan alat

yang dirancang sedemikian rupa untuk membuat putaran turbin sesuai dengan

spesifikasi generator listrik yang dipasang

3.2. Saran

Pada makalah ini penulis memberikan saran, sebagai berikut:

Untuk meningkatkan efisiensi dan mengoptimalkan kinerja dari turbin

pembangkit listrik tenaga angina, sebaiknya digunakan angin kelas 3 sampai

dengan kelas 8 agar energi angin yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan

energi listrik

Pengembangan teknologi pembangkit listrik jenis energi angina terus perlu

dilakukan agar membantu kebutuhan energi, khususnya energi listrik

Selain itu juga perlu terus dilakukan studi mengenai penggunaan energi angin

ini agar tercipta lebih banyak inovasi dan teknologi ini di serta agar penggunaan

energi angin terus mengalami penyempurnaan hinga menjadi lebih baik

DAFTAR PUSTAKA

1. N. Budiastra, IA. Dwi Giriantari, Wyn. Artawijaya, Cok. Indra Partha

Pemanfaatan Energi Angin Sebagai Energi Alternatif Pembangkit Listrik Di

Nusa PenidaDan Dampaknya Terhadap Lingkungan. Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Udayana

2. Ristek. 2012. Bantul Jadi Percontohan Energi Hibrid.

http://ristek.go.id/index.php/module/News+News/id/10759 id. 6 Oktober

2013[19.00]