Contoh Makalah Energi Angin

Posted on

BAB I PENDAHULUAN

  1. 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

  1. 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 ?

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

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

  1. 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 BeaufortKategoriSatuan dalam km/jamSatuan dalam knotsKeadaan di daratanKeadaan di lautan
Udara TenangAsap bergerak secara vertikalPermukaan laut seperti kaca
1~3Angin lemah≤ 19≤ 10Angin terasa di wajah; daun-daun berdesir; kincir angin bergerak oleh anginriuk kecil terbentuk namun tidak pecah; permukaan tetap seperti kaca
4Angin sedang20~2911~16mengangkat debu dan menerbangkan kertas; cabang pohon kecil bergerakOmbak kecil mulai memanjang; garis-garis buih sering terbentuk
5Angin segar30~3917~21pohon kecil berayun; gelombang kecil terbentuk di perairan di daratOmbak ukuran sedang; buih berarak-arak
6Angin kuat40~ 5022~ 27cabang besar bergerak; siulan terdengar pada kabel telepon; payung sulit digunakanOmbak besar mulai terbentuk, buih tipis melebar dari puncaknya, kadang-kadang timbul percikan
7Angin ribut51~ 6228 ~33pohon-pohon bergerak; terasa sulit berjalan melawan arah anginLaut mulai bergolak, buih putih mulai terbawa angin dan membentuk alur-alur sesuai arah angin
8Angin ribut sedang63~ 7534~ 40ranting-ranting patah; semakin sulit bergerak majuGelombang agak tinggi dan lebih panjang; puncak gelombang yang pecah mulai bergulung; buih yang terbesar anginnya semakin jelas alur-alurnya
9Angin ribut kuat76~ 8741~ 47kerusakan bangunan mulai muncul; atap rumah lepas; cabang yang lebih besar patahGelombang tinggi terbentuk buih tebal berlajur-lajur; puncak gelombang roboh bergulung-gulung; percik-percik air mulai mengganggu penglihatan
10Badai88~ 10248~ 55jarang terjadi di daratan; pohon-pohon tercabut; kerusakan bangunan yang cukup parahGelombang 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
11Badai kuat103 ~11756~ 63sangat jarang terjadi- kerusakan yang menyebar luasGelombang 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+Topan³118³64Udara 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.

image

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.

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.

Menarik Lainnya  RPP MENULIS KARANGAN KELAS V SD

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.

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.

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 :

  1. Gearbox : alat ini berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada kincir menjadi putaran tinggi.
  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 dugaan akan menyebabkan putaran yang cukup cepat pada poros generator, sehingga jika tidak diatasi maka putaran ini dapat merusak generator.
  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 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.
  4.    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.
  5.   Rectifier-inverter: rectifier berarti penyearah. Rectifier dapat menyearahkan gelombang sinusodal(AC) yang dihasilkan oleh generator menjadi gelombang DC. Inverter berarti pembalik. Ketika dibutuhkan daya dari penyimpan energi(aki/lainnya) maka catu yang dihasilkan oleh aki akan berbentuk gelombang DC. Karena kebanyakan kebutuhan rumah tangga menggunakan catu daya AC , maka diperlukan inverter untuk mengubah gelombang DC yang dikeluarkan oleh aki menjadi gelombang AC, agar dapat digunakan oleh rumah tangga.
Menarik Lainnya  Contoh Makalah Fobia Sekolah

Jenis jenis turbin Angin serta Kelebihan dan Kekurangannya

image

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)

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.

image

Gambar Turbin angin Propeller

  • 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%.

  • 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.

image

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.

  • Kelebihan TASV

  1. Tidak membutuhkan struktur menara yang besar.
  2. Karena bilah-bilah rotornya vertikal, tidak dibutuhkan mekanisme yaw.
  3.  Sebuah TASV bisa diletakkan lebih dekat ke tanah, membuat pemeliharaan bagian-bagiannya yang bergerak jadi lebih mudah.
  4.  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.
  5. 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.
  6. TASV memiliki kecepatan awal angin yang lebih rendah daripada TASH. Biasanya TASV mulai menghasilkan listrik pada 10km/jam (6 m.p.h.)
  7.  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.
  8. TASV bisa didirikan pada lokasi-lokasi dimana struktur yang lebih tinggi dilarang dibangun.
  9.  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),
  10.  TASV tidak harus diubah posisinya jika arah angin berubah.
  11. Kincir pada TASV mudah dilihat dan dihindari burung.
  • Kekurangan TASV

  1. Kebanyakan TASV memproduksi energi hanya 50% dari efisiensi TASH karena drag tambahan yang dimilikinya saat kincir berputar.
  2. TASV tidak mengambil keuntungan dari angin yang melaju lebih kencang di elevasi yang lebih tinggi.
  3. Kebanyakan TASV mempunyai torsi awal yang rendah, dan membutuhkan energi untuk mulai berputar.
  4. 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.

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.

image
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

  1. 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.
  2. 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

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 :
  5. Turbin Angin Sumbu Horizontal (TASH)/ Horizontal Axis Wind Turbin (HAWT)
  6. Turbin Angin Sumbu Vertikal (TASV) / Vertical Axis Wind Turbin (VAWT)

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://renewabkeenergyindonesia.wordpress.com/2008/03/05/pembangkit-listrik tenaga-angin/ diakses 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

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *