Contoh Makalah Energi Angin Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Lingkungan

Posted on

Energi Angin Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Lingkungan

Contoh Makalah Energi Angin Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Lingkungan

BAB IPENDAHULUAN

A. 
Latar
Belakang Masalah

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. Walaupun krisis energi
sekarang ini akan berlalu, usaha untuk mengganti peran bahan bakar fosil dengan
sumber energi baru dan terbarukan perlu ditingkatkan lagi. Di
antara berbagai sumber energi terbarui yang sedang dikembangkan, di Indonesia
terkandung potensi sumber energi sangat besar yang dapat mengurangi peran bahan
bakar fosil dalam membangkitkan tenaga listrik. Salah satunya yaitu sumber
energi angin.

Pengembangan
energi alternatif yang terbarukan sedang digalakan melalui kebijakan-kebijan
pemerintah untuk mendorong dan memfasilitasi pemanfaatan sumber energi
terbarukan. Dan juga untuk mengatasi krisis sumber energi dan pemanasan global
yang di akibatkan dari penggunaan sumber energi fosil.
Energi
terbarukan berasal dari proses alami dan kemungkinan tidak akan pernah habis.
Energi terbarukan adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan energi dari
sumber yang alami regenerasi dan, karenanya, hampir tak terbatas. Ini termasuk
energi surya, energi angin, tenaga air, biomassa (berasal dari tumbuhan),
energi panas bumi (panas dari bumi), dan energi laut. Energi terbarukan
menggantikan bahan bakar konvensional dalam 4 bidang yang berbeda yaitu
energi pembangkit listrik, energi air panas/pemanas
ruangan, energi bahan bakar transportasi, dan energi jasa pedesaan
.
Peningkatan
penggunaan energi terbarukan bisa mengurangi pembakaran bahan bakar fosil
(batubara, minyak bumi, dan gas alam), menghilangkan polusi udara yang terkait
dan emisi karbon dioksida, dan berkontribusi untuk kemandirian energi nasional
dan keamanan ekonomi dan politik. Masing-masing sumber energi alternatif
memiliki kelebihan dan kekurangan, dan banyak pengamat berharap bahwa satu atau
lebih dari mereka suatu hari nanti dapat memberikan sumber energi jauh lebih
baik dibandingkan konvensional, metode pembakaran bahan bakar fosil.
Makalah tentang energi
alternatif  ini memiliki batasan masalah
yang dibahas yaitu memfokuskan tentang pemanfaatan energi angin, prinsip kerja
dari pemanfaatan energi angin, jenis-jenis turbin untuk energi angin, kekurangan
dan kelebihannya, serta jenis turbin angin yang cocok dimanfaatkan. Tujuan
makalah ini sebagai sarana untuk berbagi pengetahuan tentang energi terbarukan
yang khususnya energi angin

B. 
Perumusan
Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah di
atas, maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut:
1.     
Apakah pengertian dari
energi angin ?
2.      Apakah
manfaat dari energi angin ?
3.      Apa
sajakah kerugian dari energi angin ?
4.      Bagaimana
prinsip kerja dari energi angin ?
5.     
Bagaimanakah konversi
energi angin ?

C. 
Tujuan
Penelitian

Penelitian tentang energi alternatif
tenaga angin ini bertujuan untuk :
1.     
Untuk mengetahui
pengertian dari energi angin
2.      Untuk
mengetahui manfaat dari energi angin
3.       Untuk mengetahui kerugian dari energi angin
4.       Untuk mengetahui prinsip kerja dari energi
angin
5.     
Untuk mengetahui
konversi energi angin

D. 
Manfaat
Penelitian

1.      Menambah
pengetahuan tentang energi alternatif yang menggunakan tenaga angin
2.      Mengoptimalkan
pemanfaatan angin sebagai sumber energi
3.      Menambah
wawasan tentang prinsip kerja alat yang menggunakan energi angin

BAB
II
PEMBAHASAN

A.  Pengertian Energi Angin

Angin adalah
udara yang bergerak karena adanya perbedaan tekanan di permukaan bumi. Angin
akan bergerak dari suatu daerah yang memiliki tekanan yang lebih rendah. Angin
yang bertiup di permukaan bumi ini terjadi akibat adanya perbedaan penerimaan
radiasi surya, sehingga menyebabkan perbedaan suhu udara. Adanya perbedaan
sushu tersebut menyebabkan perbedaan tekanan, akhirnya menimbulkan gerakan
udara. Perubahan panas antara siang dan malam merupakan gaya gerak utama sistem
angin harian, karena beda panas yang kuat antara udara di atas darat dan laut
atau antara udara diatas tanah tinggi (pegunungan) dan tanah rendah (lembah).
Selain dengan menggunakan alat–alat
pengukur angin, arah dan kecepatan angin juga dapat diukur/diperkirakan dengan
menggunakan tabel Skala Beaufort.
Contoh tabel Skala Beaufort:
Skala
Beaufort
Kategori
Satuan
dalam km/jam
Satuan
dalam knots
Keadaan di
daratan
Keadaan di
lautan
0
Udara
Tenang
0
0
Asap
bergerak secara vertikal
Permukaan
laut seperti kaca
1~3
Angin
lemah
≤ 19
≤ 10
Angin
terasa di wajah; daun-daun berdesir; kincir angin bergerak oleh angin
riuk kecil
terbentuk namun tidak pecah; permukaan tetap seperti kaca
4
Angin
sedang
20~29
11~16
mengangkat
debu dan menerbangkan kertas; cabang pohon kecil bergerak
Ombak
kecil mulai memanjang; garis-garis buih sering terbentuk
5
Angin
segar
30~39
17~21
pohon
kecil berayun; gelombang kecil terbentuk di perairan di darat
Ombak
ukuran sedang; buih berarak-arak
6
Angin kuat
40~ 50
22~ 27
cabang
besar bergerak; siulan terdengar pada kabel telepon; payung sulit digunakan
Ombak
besar mulai terbentuk, buih tipis melebar dari puncaknya, kadang-kadang
timbul percikan
7
Angin
ribut
51~ 62
28 ~33
pohon-pohon
bergerak; terasa sulit berjalan melawan arah angin
Laut mulai
bergolak, buih putih mulai terbawa angin dan membentuk alur-alur sesuai arah
angin
8
Angin
ribut sedang
63~ 75
34~ 40
ranting-ranting
patah; semakin sulit bergerak maju
Gelombang
agak tinggi dan lebih panjang; puncak gelombang yang pecah mulai bergulung;
buih yang terbesar anginnya semakin jelas alur-alurnya
9
Angin
ribut kuat
76~ 87
41~ 47
kerusakan
bangunan mulai muncul; atap rumah lepas; cabang yang lebih besar patah
Gelombang
tinggi terbentuk buih tebal berlajur-lajur; puncak gelombang roboh
bergulung-gulung; percik-percik air mulai mengganggu penglihatan
10
Badai
88~ 102
48~ 55
jarang
terjadi di daratan; pohon-pohon tercabut; kerusakan bangunan yang cukup parah
Gelombang
sangat tinggi dengan puncak memayungi; buih yang ditimbulkan membentuk
tampal-tampal buih raksasa yang didorong angin, seluruh permukaan laut
memutih; gulungan ombak menjadi dahsyat; penglihatan terganggu
11
Badai kuat
103 ~117
56~ 63
sangat
jarang terjadi- kerusakan yang menyebar luas
Gelombang
amat sangat tinggi (kapal-kapal kecil dan sedang terganggu pandangan
karenanaya), permukaan laut tertutup penuh tampal -tampal putih buih karena seluruh
puncak gelombang menghamburkan buih yang terdorong angin; penglihatan
terganggu
12+
Topan
³118
³64
Udara
tertutup penuh oleh buih dan percik air; permukaan laut memutuh penuh oleh
percik-percik air yang terhanyut angin; penglihatan amat sangat terganggu
Krisis energi yang melanda Indonesia, khususnya
energi listrik telah memaksa berbagai pihak untuk mencari solusi dalam
mengatasi persoalan ini. Banyak sekali penelitian yang telah dilakukan untuk
mencari sumber energi alternatif selain dari minyak bumi dan batubara.
Pemanfaatan energi matahari,angin dan air sudah banyak dilakukan baik dalam
sekala kecil maupun besar. Salah satu yang sedang popular adalah pemanfaatan
tenaga air dan angin. Banyak sekali orang membuat kincir angin dan kincir air
untuk dirubah menjadi energi listrik.
Oleh karena itu dengan mengetahui proses
konversi energi angin menjadi energi listrik dapat menjadikan bahan
pertimbangan dalam mengembangkan energi angin menjadi salah satu sumber energi
alternatif yang terbarukan dan tidak menimbulkan polusi bagi lingkungan.
Salah satu energi terbarukan yang berkembang
pesat di dunia saat ini adalah energi angin. Energi angin merupakan energi
terbarukan yang sangat fleksibel. Energi angin dapat dimanfaatkan untuk
berbagai keperluan misalnya pemompaan air untuk irigasi, pembangkit listrik,
pengering atau pencacah hasil panen, aerasi tambak ikan/udang, pendingin ikan
pada perahu-perahu nelayan dan lain-lain. Selain itu, pemanfaatan energi angin
dapat dilakukan di mana-mana, baik di daerah landai maupun dataran tinggi,
bahkan dapat di terapkan di laut, berbeda halnya dengan energi air.
Pada dasarnya angin terjadi karena ada
perbedaan suhu antara udara panas dan udara dingin. Didaerah katulistiwa,
udaranya menjadi panas mengembang dan menjadi ringan, naik keatas dan bergerak
kedaerah yang lebih dingin. Sebaliknya daerah kutub yang dingin, udaranya
menjadi dingin dan turun ke bawah. Dengan demikian terjadi suatu perputaran
udara, berupa perpindahan udara dari kutub utara ke garis katulistiwa menyusuri
permukaan bumi, dan sebaliknya suatu perpindahan udara dari garis katulistiwa
kembali ke kutub utara, melalui lapisan udara yang lebih tinggi.

Gambar diatas
melukiskan terjadinya angin pasat secara skematik. Dimana angin berjalan dari
daerah katulistiwa naik keatas menuju kutub, dari kutub angin turun ke bawah
menuju daerah katulistiwa dan seterusnya. Jadi pada prinsipnya angin terjadi
karena adanya perbedaan suhu udara di beberapa tempat dipermukaan bumi.
Pembangkit
listrik tenaga angin adalah salah satu energi alternatif. Angin yang digunakan
sebagai penggerak perahu layar dan pembuatan kincir angin kuno adalah cikal
bakal dari perkembangan Pembangkit Listrik Tenaga Angin, jenis pembangkit
listrk tenaga angin yang digunakan adalah turbin angin. Turbin angin terdiri
dari anemometer, blade, brake, controller, gear box, generator, high-speed
shaft, low-speed shaft, nacelle, pitch, rotor, tower, wind direction, wind
vane, yaw drive, yaw motor. Turbin angin terbagi menjadi 2 jenis yaitu turbin
angin sumbu horizontal dan turbi angin sumbu vertikal. Angin yang digunakan
untuk PLTA memiliki beberapa syarat yang perlu diperhatikan, diantaranya
kecepatan angin.
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. Energi listrik ini biasanya
akan disimpan kedalam baterai sebelum dapat dimanfaatkan. Indonesia telah
mnerapkan penggunaan PLTA, tetapi hanya di satu daerah yaitu Indramayu.

B. 
 Manfaat
Potensi Dari Energi Angin

Energi Kinetik dari angin dapat dipakai untuk
menjalankan turbin angin, tetapi dalam kenyataannya sangat sedikit wilayah yang
memiliki angin yang bertiup terus menerus. Namun begitu di daerah Pesisir atau
daerah di ketinggian, angin yang cukup tersedia konstan.
Listrik yang dihasilkan dari sistem konversi
energi angin akan bekerja optimal pada siang hari dimana angin berhembus cukup
kencang dibanding pada malam hari, sedangkan penggunaan listrik biasanya akan
meningkat pada malam hari. Untuk mengantisipasinya sistem ini sebaiknya tidak
langsung digunakan untuk keperluan produk-produk elektronik, namun terlebih
dahulu disimpan dalam satu media seperti aki atau baterai sehingga listrik yang
keluar besarnya stabil dan bisa digunkan kapan saja.
Ketika kita berbicara tentang keunggulan dan
kelemahan energi angin, hal yang pertamakali digambarkan dari energi angin
adalah bahwa sumber energi ini secara ekologis dapat diterima, yang berarti
bahwa energi angin tidak seperti bahan bakar fosil yang memiliki kontribusi
lebih besar terhadap dampak perubahan iklim. Energi angin tidak akan
melanjutkan pencemaran terhadap planet kita seperti bahan bakar fosil selama
ini. Misalnya, turbin angin tunggal 1-MW dapat menghemat sekitar 2.000 ton
karbon dioksida dalam satu tahun.
Keuntungan lain dari tenaga angin adalah fakta
bahwa setiap orang bisa membangun atau membeli turbin angin untuk memanfaatkan
energi angin dan memenuhi kebutuhan energi di rumah sendiri. Turbin angin tidak
perlu banyak perawatan dan seseorang tidak perlu menjadi jenius untuk meng-handlenya.
Tentu saja memiliki turbin angin sendiri juga berarti menghindari terjadinya
pemadaman listrik bila terjadi kerusakan jaring PLN. Juga, listrik tenaga angin
akan menjadi lebih hemat biaya seiring dengan adanya banyak penelitian yang
dilakukan untuk memotong biaya instalasi, meningkatkan efisiensi dan untuk
memastikan agar energi angin menjadi lebih dapat diandalkan.
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.
Meskipun masih berupa sumber energi listrik
minor di kebanyakan negara, penghasilan tenaga angin lebih dari empat kali
lipat antara 1999 dan 2005. Kebanyakan tenaga angin modern dihasilkan dalam
bentuk listrik dengan mengubah rotasi dari pisau turbin menjadi arus
listrik dengan menggunakan generator listrik. Pada kincir
angin energi angin digunakan untuk memutar peralatan mekanik untuk
melakukan kerja fisik, seperti menggiling “grain” atau memompa air. Tenaga
angin digunakan dalam ladang angin skala besar untuk penghasilan
listrik nasional dan juga dalam turbin individu kecil untuk menyediakan listrik
di lokasi yang terisolir.Tenaga angin banyak jumlahnya, tidak habis-habis,
tersebar luas, bersih, dan merendahkan efek rumah kaca.

C. 
Kerugian
Dari Energi Angin

Ketika berbicara mengenai kekurangan
energi angin, hal pertama yang harus disebutkan adalah ketersediaan angin. Di
beberapa tempat angin kencang sering ditemui yang membuat pemanfaatan energi
angin menjadi sangat mudah, sementara di beberapa tempat angin tidak cukup kuat
untuk menciptakan listrik yang memadai.
Namun begitu, pembangkit listrik
tenaga angin ini tidak sepenuhnya ramah lingkungan, terdapat beberapa masalah
yang terjadi akibat penggunaan sumber energi angin sebagai pembangkit listrik,
diantaranya adalah dampak visual , derau suara, beberapa masalah ekologi, dan
keindahan.
Dampak visual biasanya merupakan hal
yang paling serius dikritik. Penggunaan ladang angin sebagai pembangkit listrik
membutuhkan luas lahan yang tidak sedikit dan tidak mungkin untuk
disembunyikan. Penempatan ladang angin pada lahan yang masih dapat digunakan
untuk keperluan yang lain dapat menjadi persoalan tersendiri bagi penduduk
setempat. Selain mengganggu pandangan akibat pemasangan barisan pembangkit
angin, penggunaan lahan untuk pembangkit angin dapat mengurangi lahan pertanian
serta pemukiman. Hal ini yang membuat pembangkitan tenaga angin di daratan
menjadi terbatas. Beberapa aturan mengenai tinggi bangunan juga telah membuat
pembangunan pembangkit listrik tenaga angin dapat terhambat. Penggunaan tiang
yang tinggi untuk turbin angin juga dapat menyebabkan terganggunya cahaya
matahari yang masuk ke rumah-rumah penduduk. Perputaran sudu-sudu menyebabkan
cahaya matahari yang berkelap-kelip dan dapat mengganggu pandangan penduduk
setempat.
Efek lain akibat penggunaan turbin
angin adalah terjadinya derau frekuensi rendah. Putaran dari sudu-sudu turbin
angin dengan frekuensi konstan lebih mengganggu daripada suara angin pada
ranting pohon. Selain derau dari sudu-sudu turbin, penggunaan gearbox
serta generator dapat menyebabkan derau suara mekanis dan juga derau suara
listrik. Derau mekanik yang terjadi disebabkan oleh operasi mekanis
elemen-elemen yang berada dalam nacelle atau rumah pembangkit listrik
tenaga angin. Dalam keadaan tertentu turbin angin dapat juga menyebabkan
interferensi elektromagnetik, mengganggu penerimaan sinyal televisi atau
transmisi gelombang mikro untuk perkomunikasian.
Penentuan ketinggian dari turbin
angin dilakukan dengan menganalisa data turbulensi angin dan kekuatan angin.
Derau aerodinamis merupakan fungsi dari banyak faktor seperti desain sudu,
kecepatan perputaran, kecepatan angin, turbulensi aliran masuk. Derau
aerodinamis merupakan masalah lingkungan, oleh karena itu kecepatan perputaran
rotor perlu dibatasi di bawah 70m/s. Beberapa ilmuwan berpendapat bahwa
penggunaan skala besar dari pembangkit listrik tenaga angin dapat merubah iklim
lokal maupun global karena menggunakan energi kinetik angin dan mengubah
turbulensi udara pada daerah atmosfir.
Pengaruh ekologi yang terjadi dari
penggunaan pembangkit tenaga angin adalah terhadap populasi burung dan
kelelawar. Burung dan kelelawar dapat terluka atau bahkan mati akibat terbang
melewati sudu-sudu yang sedang berputar. Namun dampak ini masih lebih kecil
jika dibandingkan dengan kematian burung-burung akibat kendaraan, saluran
transmisi listrik dan aktivitas manusia lainnya yang melibatkan pembakaran
bahan bakar fosil. Dalam beberapa studi yang telah dilakukan, adanya pembangkit
listrik tenaga angin ini dapat mengganggu migrasi populasi burung dan
kelelawar. Pembangunan pembangkit angin pada lahan yang bertanah kurang bagus
juga dapat menyebabkan rusaknya lahan di daerah tersebut.
Ladang angin lepas pantai memiliki
masalah tersendiri yang dapat mengganggu pelaut dan kapal-kapal yang berlayar.
Konstruksi tiang pembangkit listrik tenaga angin dapat mengganggu permukaan
dasar laut. Hal lain yang terjadi dengan konstruksi di lepas pantai adalah
terganggunya kehidupan bawah laut. Efek negatifnya dapat terjadi seperti di Irlandia,
dimana terjadinya polusi yang bertanggung jawab atas berkurangnya stok ikan di
daerah pemasangan turbin angin. Studi baru-baru ini menemukan bahwa ladang
pembangkit listrik tenaga angin lepas pantai menambah 80 – 110 dB kepada noise
frekuensi rendah yang dapat mengganggu komunikasi ikan paus dan kemungkinan
distribusi predator laut. Namun begitu, ladang angin lepas pantai diharapkan
dapat menjadi tempat pertumbuhan bibit-bibit ikan yang baru. Karena memancing
dan berlayar di daerah sekitar ladang angin dilarang, maka spesies ikan dapat
terjaga akibat adanya pemancingan berlebih di laut.
Dalam operasinya, pembangkit listrik
tenaga angin bukan tanpa kegagalan dan kecelakaan. Kegagalan operasi sudu-sudu
dan juga jatuhnya es akibat perputaran telah menyebabkan beberapa kecalakaan
dan kematian. Kematian juga terjadi kepada beberapa penerjun dan pesawat
terbang kecil yang melewati turbin angin. Reruntuhan puing-puing berat yang
dapat terjadi merupakan bahaya yang perlu diwaspadai, terutama di daerah padat penduduk
dan jalan raya. Kebakaran pada turbin angin dapat terjadi dan akan sangat sulit
untuk dipadamkan akibat tingginya posisi api sehingga dibiarkan begitu saja
hingga terbakar habis. Hal ini dapat menyebarkan asap beracun dan juga dapat
menyebabkan kebakaran berantai yang membakar habis ratusan acre lahan
pertanian. Hal ini pernah terjadi pada Taman Nasional Australia dimana 800 km2
tanah terbakar. Kebocoran minyak pelumas juga dapat teradi dan dapat
menyebabkan terjadinya polusi daerah setempat, dalam beberapa kasus dapat
mengkontaminasi air minum.
Meskipun dampak-dampak lingkungan
ini menjadi ancaman dalam pembangunan pembangkit listrik tenaga angin, namun
jika dibandingkan dengan penggunaan energi fosil, dampaknya masih jauh lebih
kecil. Selain itu penggunaan energi angin dalam kelistrikan telah turut serta
dalam mengurangi emisi gas buang.
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.
Biaya instalasi tenaga angin yang masih relatif tinggi
merupakan kelemahan lain dari energi angin. Secara kasar, dibutuhkan sekitar 10
tahun untuk mengembalikan biaya instalasi energi angin. Memang, ini bukan waktu
yang sangat panjang, namun biaya instalasinya yang besar masih menjadi
penghalang bagi banyak orang untuk memanfaatkan energi angin.
Kelemahan lainnya dari tenaga angin
adalah bangunan pembangkit listrik tenaga angin dapat mempengaruhi estetika
lanskap. Fasilitas listrik tenaga angin juga perlu direncanakan dengan
hati-hati, lokasi dan pengoperasiannya harus meminimalkan dampak negatif pada
populasi burung dan satwa liar.

D.  Prinsip kerja Energi Angin

Energi angin merupakan energi yang
sangat fleksibel. Lain halnya dengan energi air, pemanfaatan energi angin dapat
dilakukan dimana mana baik di daerah dataran tinggi  maupun di daerah
landai, bahkan dapat diterapkan di laut. Adapun prinsip dasar kerja dari
pemanfaatan energi angin ini adalah mengubah energi dari angin menjadi energi
putar pada kincir angin, lalu kincir angin digunakan untuk memutar generator
yang akhirnya akan menghasilkan listrik.
Proses kerja turbin angin tidak semudah itu, karena terdapat
berbagai macam sub-sistem yang dapat meningkatkan safety dan efesiensi dari
turbin angin, yaitu :
a.       Gearbox :
alat ini berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada kincir menjadi putaran
tinggi.
b.     
 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 dugaan akan menyebabkan putaran yang cukup cepat pada poros generator,
sehingga jika tidak diatasi maka putaran ini dapat merusak generator.
c.      
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
ferromagnetik permanen. Setelah itu disekeliling poros terdapat stator yang
bentuk fisisnya adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop. Ketika
poros generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan fluks pada stator
yang akhirnya karena terjadi perubahan fluks ini akan dihasilkan tegangan dan
arus listrik tertentu. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan ini disalurkan
melalui kabel jaringan listrik untuk akhirnya digunakan oleh masyarakat.
Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh generator ini berupa
AC(alternating current) yang memiliki bentuk gelombang kurang lebih sinusoidal.
d.     
   Penyimpan Energi:
karena keterbatasan ketersediaan akan energi angin (tidak sepanjang hari angin
akan selalu tersedia) maka ketersediaan listrik pun tidak menentu. Oleh karena
itu digunakan alat penyimpan energi yang berfungsi sebagai back-up energi
listrik. Ketika beban penggunaan daya listrik masyarakat meningkat atau ketika
kecepatan angin suatu daerah sedang menurun, maka kebutuhan permintaan akan
daya listrik tidak dapat terpenuhi. Oleh karena itu kita perlu menyimpan
sebagian energi yang dihasilkan ketika terjadi kelebihan daya pada saat turbin
angin berputar kencang atau saat penggunaan daya pada masyarakat menurun.
Penyimpanan energi ini diakomodasi dengan menggunakan alat penyimpan energy.
Contoh dari alat ini adalah aki. 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.
e.      
  Rectifier-inverter: rectifier
berarti penyearah. Rectifier dapat menyearahkan gelombang sinusodal(AC) yang
dihasilkan oleh generator menjadi gelombang DC. Inverter berarti pembalik.
Ketika dibutuhkan daya dari penyimpan energi(aki/lainnya) maka catu yang
dihasilkan oleh aki akan berbentuk gelombang DC. Karena kebanyakan kebutuhan
rumah tangga menggunakan catu daya AC , maka diperlukan inverter untuk mengubah
gelombang DC yang dikeluarkan oleh aki menjadi gelombang AC, agar dapat
digunakan oleh rumah tangga.
Jenis
jenis turbin Angin serta Kelebihan dan Kekurangannya

Gambar
Berbagai Jenis turbin angin
 Pemanfaatan energi angin di dunia membagi
turbin angin menjari 2 jenis berdasarkan posisi kerja porosnya, yaitu :
1.      Turbin Angin Sumbu Horizontal (TASH) / Horizontal Axis Wind Turbin
(HAWT)
2.     
 Turbin Angin Sumbu Vertikal (TASV) / Vertical
Axis Wind Turbin (VAWT)
1.      Turbin Angin
Sumbu Horizontal
Turbin angin sumbu horizontal
disingkat 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.
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.
Turbulensi menyebabkan kerusakan
struktur menara, dan realibilitas begitu penting, sebagian besar TASH merupakan
mesin upwind (melawan arah angin). Meski memiliki permasalahan turbulensi,
mesin downwind (menurut jurusan angin) dibuat karena tidak memerlukan mekanisme
tambahan agar mereka tetap sejalan dengan angin, dan karena di saat angin
berhembus sangat kencang, bilah-bilahnya bisa ditekuk sehingga mengurangi
wilayah tiupan mereka dan dengan demikian juga mengurangi resintensi angin dari
bilah-bilah itu.

Gambar
Turbin angin Propeller
Ø Kelebihan
TASH
Dasar menara yang tinggi membolehkan
akses ke angin yang lebih kuat di tempat-tempat yang memiliki
geseran angin (perbedaan
antara laju dan arah angin antara dua titik yang jaraknya relatif dekat di
dalam atmosfir bumi. Di sejumlah lokasi geseran angin, setiap sepuluh meter ke
atas, kecepatan angin meningkat sebesar 20%.
Ø Kelemahan
TASH
        
    Menara yang tinggi serta bilah yang
panjangnya bisa mencapai 90 meter sulit diangkut. Diperkirakan besar biaya
transportasi bisa mencapai 20% dari seluruh biaya peralatan turbin angin. TASH
yang tinggi sulit dipasang, membutuhkan derek yang yang sangat tinggi dan mahal
serta para operator yang tampil.
 Konstruksi menara yang besar
dibutuhkan untuk menyangga bilah-bilah yang berat, gearbox, dan generator. TASH
yang tinggi bisa mempengaruhi
radar airport. Ukurannya
yang tinggi merintangi jangkauan pandangan dan mengganggu penampilan lansekap.
              
 
2. Turbin Angin Sumbu Vertikal
Turbin angin sumbu vertikal (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 mendayagunakan angin dari berbagai arah.
Dengan sumbu yang vertikal,
generator serta gearbox bisa ditempatkan di dekat tanah, jadi menara tidak
perlu menyokongnya dan lebih mudah diakses untuk keperluan perawatan. Tapi ini
menyebabkan sejumlah desain menghasilkan tenaga putaran yang berdenyut.
Drag (gaya yang
menahan pergerakan sebuah benda padat melalui fluida (zat cair atau gas) bisa
saja tercipta saat kincir berputar.

Gambar
Turbin angin Darrieus
Karena sulit dipasang di atas
menara, turbin sumbu tegak sering dipasang lebih dekat ke dasar tempat ia
diletakkan, seperti tanah atau puncak atap sebuah bangunan. Kecepatan angin
lebih pelan pada ketinggian yang rendah, sehingga yang tersedia adalah energi
angin yang sedikit. Aliran udara di dekat tanah dan obyek yang lain mampu
menciptakan aliran yang bergolak, yang bisa menyebabkan berbagai permasalahan
yang berkaitan dengan getaran, diantaranya kebisingan dan bearing wear
yang akan meningkatkan biaya pemeliharaan atau mempersingkat umur turbin angin.
Jika tinggi puncak atap yang dipasangi menara turbin kira-kira 50% dari tinggi
bangunan, ini merupakan titik optimal bagi energi angin yang maksimal dan
turbulensi angin yang minimal. 
Ø Kelebihan
TASV
a.      
Tidak membutuhkan struktur menara
yang besar.
b.     
Karena bilah-bilah rotornya
vertikal, tidak dibutuhkan mekanisme yaw.
c.      
 Sebuah TASV bisa diletakkan
lebih dekat ke tanah, membuat pemeliharaan bagian-bagiannya yang bergerak jadi
lebih mudah.
d.     
 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.
e.      
Desain TASV berbilah lurus dengan
potongan melintang berbentuk kotak atau empat persegi panjang memiliki wilayah
tiupan yang lebih besar untuk diameter tertentu daripada wilayah tiupan
berbentuk lingkarannya TASH.
f.      
TASV memiliki kecepatan awal angin
yang lebih rendah daripada TASH. Biasanya TASV mulai menghasilkan listrik pada
10km/jam (6 m.p.h.)
g.     
 TASV biasanya memiliki tip
speed ratio
(perbandingan antara kecepatan putaran dari ujung sebuah bilah
dengan laju sebenarnya angin) yang lebih rendah sehingga lebih kecil
kemungkinannya rusak di saat angin berhembus sangat kencang.
h.     
TASV bisa didirikan pada
lokasi-lokasi dimana struktur yang lebih tinggi dilarang dibangun.
i.       
  TASV yang ditempatkan di dekat
tanah bisa mengambil keuntungan dari berbagai lokasi yang menyalurkan angin
serta meningkatkan laju angin (seperti gunung atau bukit yang puncaknya datar
dan puncak bukit),
j.       
 TASV tidak harus diubah
posisinya jika arah angin berubah.
k.     
Kincir pada TASV mudah dilihat dan
dihindari burung.
Ø 
Kekurangan TASV
a.      
Kebanyakan TASV memproduksi energi
hanya 50% dari efisiensi TASH karena drag tambahan yang dimilikinya saat kincir
berputar.
b.     
 TASV tidak mengambil keuntungan dari
angin yang melaju lebih kencang di elevasi yang lebih tinggi.
c.      
Kebanyakan TASV mempunyai torsi awal
yang rendah, dan membutuhkan energi untuk mulai berputar.
d.       Sebuah TASV yang menggunakan kabel
untuk menyanggahnya memberi tekanan pada bantalan dasar karena semua berat
rotor dibebankan pada bantalan. Kabel yang dikaitkan ke puncak bantalan
meningkatkan daya dorong ke bawah saat angin bertiup.
E.      
Konversi Energi Angin
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.


Gambar Skema Konversi Energi Angin
Dari prinsip dasar kerja turbin angin yang mengubah energi mekanis dari
angin menjadi energi putar pada kincir, lalu putaran kincir digunakan untuk
memutar generator, yang akhirnya akan menghasilkan listrik. Baling-baling
menerima datangnya angin sehingga ia berputar pada porosnya, putarannya tidak
terlalu cepat karena massanya yang besar, diteruskan oleh poros laju rendah ke
belakang melalui gearbox. Gearbox mengubah laju putar menjadi
lebih cepat, konsekuensinya dengan momen gaya yang lebih kecil, sesuai dengan
kebutuhan generator yang ada di belakangnya. Generator kemudian mengubah energi
kinetik putar menjadi energi listrik. Daya angin dihasilkan dari pergerakan
angin dan energi yang terkait dengan gerakan seperti itu adalah energi kinetik
Aplikasi penggunaan
turbin di Indonesia
a.       Di
seluruh Indonesia, lima unit kincir angin pembangkit berkapasitas masing-masing
80 kilowat (KW) sudah dibangun. Tahun 2007, tujuh unit dengan kapasitas sama
menyusul dibangun di empat lokasi, masing-masing di Pulau Selayar tiga unit,
Sulawesi utara dua unit, dan Nusa Penida, Bali, serta Bangka Belitung,
masing-masing satu unit.
b.      Potensi
energi angin di Indonesia umumnya berkecepatan lebih dari 5 meter per detik
(m/s). Hasil pemetaan LAPAN pada 120 lokasi menunjukan, beberapa wilayah
memiliki kecepatan angin diatas 5 m/s, masing-masing di Nusa Tenggara Timur,
Nusa Tenggara Barat, Sulawesi Selatan, dan Pantai Selatan Jawa.
BAB
III
KESIMPULAN
DAN SARAN
A. 
Kesimpulan
1.      Energi terbarukan adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan energi
dari sumber yang alami regenerasi dan, karenanya, hampir tak terbatas dan juga
tidak akan pernah habis.
2.     
Energi
angin merupakan energi yang sangat fleksibel. Lain halnya dengan energi air,
pemanfaatan energi angin dapat dilakukan dimana mana baik di daerah dataran
tinggi  maupun di daerah landai, bahkan dapat diterapkan di laut.
3.     
Prinsip
dasar kerja dari pemanfaatan energi angin ini adalah mengubah energi dari angin
menjadi energi putar pada kincir angin, lalu kincir angin digunakan untuk
memutar generator yang akhirnya akan menghasilkan listrik.
4.     
 Para pelaku energi angin di dunia membagi turbin angin menjari 2 jenis
berdasarkan posisi kerja porosnya, yaitu :
a.      
Turbin
Angin Sumbu Horizontal (TASH)/ Horizontal Axis Wind Turbin (HAWT)
b.     
Turbin
Angin Sumbu Vertikal (TASV) / Vertical Axis Wind Turbin (VAWT)
c.   
Saran
1.      Pemanfaatan
energi terbarukan ini harus dikerjakan oleh orang orang professional agar hasil
yang dibuat lebih maksimal.
2.     
Peralatan teknologi ini juga
memerlukan perawatan yang rutin.
3.      Pembuatan
teknologi ini bisa diterapkan di desa desa terpencil yang belum terjangkau oleh
listrik.
DAFTAR
PUSTAKA
Ahmadi, H.A.
1998. Angin Sumber Energi. Semarang :
Bina Aksara
Sanderson, S.
2003. Energi Angin. Jakarta :
Grafindo
Supriyanto.
1999. Manfaat Angin Bagi Manusia.
Surabaya : Erlangga
Mainu, Karim.
1990. Kincir Angin. Jakarta :Grafindo
Marnoto.
T . 2010. ELEMENTS Jurnal Teknik, Vol I , Universitas Bangka Belitung :
Balunijuk.
Nisbah, Faisal. 2013. Buku Bacaan Siswa Tentang Energi, [Online]. Tersedia:  http://faizalnizbah.blogspot.com.
http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/161714/chapter%201.
pdf
diakses pada hari selasa, 24 Maret 2015
jam 15:00
http://id.wkipedia.org/wiki/tenaga_angin
di akses pada hari selasa, 24 Maret 2015 jam 15:00
http://scribd.com/doc/23628350/konversi-energi-angin/
hari selasa, 24 Maret 2015 jam 15:00