Makalah Energi Angin.doc

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam bidang termodinamika (ilmu yang mempelajari konversi energi), energi memiliki tiga bentuk dan sifat. Energi bisa berbentuk kinetik, potensial, dan internal (energi dalam). Energi memiliki sifat bisa disimpan (stored), dipindahkan (transferred), dan diubah bentuknya (transformed). Energi kinetik bisa dijumpai pada benda yang bergerak, energi potensial dijumpai pada benda yang memiliki ketinggian terhadap referensi tertentu (sehingga bisa dimanfaatkan), dan energi internal terdapat dalam ikatan antar atom/molekul, muatan elektron pada atom/molekul, gerak atom/molekul, dsb. Energi bisa disimpan dalam ke-tiga bentuknya tersebut, seperti energi kinetik pada flywheel, energi potensial pada air berketinggian tertentu, dan energi internal pada bahan bakar atau bahan kimia. Menggunakan energi pada dasarnya memanfaatkan efek perpindahan energi. Ada dua jenis perpindahan energi, yakni kerja (work) dan perpindahan panas (heat transfer). Kerja dipicu oleh perbedaan potensi mekanik atau elektrik, dan perpindahan panas dipicu oleh perbedaan temperatur. Bila kita cermati, sumber-sumber energi yang umum digunakan manusia bisa digolongkan berdasarkan bentuk energinya, misalnya bentuk energi angin adalah kinetik, bentuk energi air adalah potensial, dan bentuk energi matahari adalah internal. Energi angin dan air berpindah melalui kerja, sedangkan energi matahari berpindah melalui perpindahan panas. Bahan bakar fosil (minyak, gas, dan batubara) yang saat ini merupakan energi dominan di dunia juga tergolong dalam bentuk energi internal. Dalam pemilihan sumber energi, setidaknya terdapat empat parameter penting yang patut diperhatikan, yakni: jumlah/cadangan energi, kerapatan energi (energy density [energi per volume sumber energi]), kemudahan penyimpanan energi (energy storage), dan kemudahan perubahan/perpindahan energi. Bila kemudian faktor lingkungan juga diperhitungkan, maka efek pencemaran lingkungan juga menjadi parameter penting bagi sebuah sumber energi. Dibandingkan dengan sumber energi yang lain, saat ini bahan bakar fosil unggul dalam hal jumlah, kerapatan, kemudahan penyimpanan, dan kemudahan perubahan/perpindahan energi. Maka tidak mengherankan bahwa peradaban manusia modern saat ini cukup didominasi oleh bahan bakar fosil. Namun patut diakui bahwa bahan bakar fosil merupakan salah satu pencemar utama lingkungan (atmosfer). Sedangkan mengenai cadangan bahan bakar fosil, hingga saat ini masih belum ada kesepakatan tentang jumlah riil yang dimiliki dunia; salah satunya karena kemajuan teknologi semakin bisa mengungkap cadangan-cadangan baru bahan bakar fosil di kedalaman bumi. Namun secara umum, mayoritas ilmuwan meyakini bahwa suatu saat bahan bakar fosil akan habis. Dari ke-lima parameter utama sumber energi di atas, kecenderungan global menunjukkan bahwa, faktor jumlah/cadangan energi dan efek pencemaran lingkungan menjadi sangat penting, meski ke-tiga parameter yang lain tetap diperhitungkan. Pada makalah ini akan dibahas mengenai energi angin. Dimana energi angin ini ramah lingkungan, memiliki kerapatan energi dan perpindahan energinya

1

cukup baik. Pengembanagan energi angin ini di Indonesia pun sangat mungkin dilakuakn karena potensi wilayah Indonesia yang umumnya merupakan wilayah pesisisr yang melimpah dengan anginnya. 1.2 Rumusan Masalah 1. Apa yang dimaksud Energi Angin ? 2. Apa sumber Energi Angin ? 3. Apa keuntungan dan kerugian Energi Angin ? 4. Bagaimana karakteristik Energi Angin ? 5. Apa saja factor yang berperan pada pembangkit tenaga angin ? 6. Apa prinsip kerja turbin kincir angin ? 7. Bagaimana mekanisme turbin angin ? 8. Bagaimana Potensi energi angin? 1.3

Tujuan Umum Untuk mengetahui asal usul serta pengaplikasian Energi Angin

1.4 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Tujuan Khusus Untuk mengetahui pengertian dari Energi Angin Untuk mengetahui Sumber Energi Angin Untuk mengetahui Keuntungan dan Kerugian Energi Angin Untuk mengetahui Karakteristik Energi Angin Untuk mengetahui faktor yang berperan pada pembangkit tenaga angin Untuk mengetahui prinsip kerja turbin kincir angin Untuk mengetahui mekanisme turbin angin Untuk mengetahui jenis turbin angin Untuk mengetahui potensi energi angin di Indonesia

1.5 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Manfaat Penulisan Agar dapat mengetahui pengertian dari Energi Angin Agar dapat mengetahui Sumber Energi Angin Agar dapat mengetahui Keuntungan dan Kerugian Energi Angin Agar dapat mengetahui Karakteristik Energi Angin Agar dapat mengetahui faktor yang berperan pada pembangkit tenaga angin Agar dapat mengetahui prinsip kerja turbin kincir angin Agar dapat mengetahui mekanisme turbin angin Agar dapat mnegetahui jenis turbin angin Agar dapat mengetahui potensi energi angin

2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Energi Angin Energi angin merupakan energi yang berasal dari alam. angin ini disebabkan karena karena adanya perbedaan suhu antara udara panas dan udara dingin. di daerah panas, udaranya menjadi panas. Mengembang dan menjadi ringan, naik ke atas dan bergerak ke daerah yang dingin. udara menjadi dingin dan turun ke bawah. Dengan demikian terjadi suatu perputaran udara. Perpindahan inilah yang disebut sebagai angin. Sekarang ini, energi angin hanya memenuhi sebagian kecil saja dari kebutuhan akan energi. Dengan demikian kemajuan teknologi. Penggunaan energi angin makin meningkat dan biaya pekamaiannya semakin murah. 2.2 Manfaat Energi Angin Energi Angin tidak menyebabkan polusi udara dan air, dan tidak berkontribusi pada pemanasan global, energi angin digunakan sebagai energi pembangkit listrik. Selain pembakit listrik, energi angin juga cocok sebagai turbin angin untuk mendukung kegiatan pertanian, perladangan dan perikanan dan lainnya. Dan berikut ini penjelasan tentang manfaat energi angin: 2.2.1 Sebagai energi alternatif pengganti energi konvensional Hasil survei yang dilakukan General Electric (GE) pada Juni tahun lalu menunjukan hal yang cukup mengejutkan. Hanya 1 dari 10 orang Indonesia yang paham mengenai “energi terbarukan”, di tengah kekha watiran soal polusi udara. Namun, di tengah-tengah ketidaktahuan tersebut, 9 dari 10 orang menyatakan bahwa energi terbarukan mutlak diperlukan jika kita peduli terhadap lingkungan. “Hal tersebut bisa ditarik dari sisi positif bahwa sebenarnya warga Indonesia pada dasarnya sangat peduli terhadap lingkungan, dan akan mendukung rencana-rencana peningkatan kelestarian lingkungan; terutama jika rencana tersebut berdampak positif bagi kehidupan sehari-hari,” ujar Widhyawan Prawiraatmadja, Country Executive dari GE Energy Indonesia.. Tidak seperti energi fosil yang jumlahnya sangat terbatas, energi angin yang berasal dari alam sifatnya hampir bisa dibilang tidak terbatas. Energi angin merupakan energi yang berkelanjutan karena senantiasa tersedia di alam dalam waktu ynang relatif sangat panjang sehingga tidak perlu khawatir akan kehabisan sumbernya. Beberapa bentuk energi terbarukan antara lain cahaya matahari, angin, tenaga air, tenaga gelombang dan geothermal yang dapat diperbarui secara alamiah. Alam menyediakan berbagai sumber energi ini dalam jumlah yang sangat besar karena hampir selalu ada dan siap diolah menjadi sumber energi. Dari penjelasan tersebut bisa kita simpulkan, bahwa dengan adanya energi angin sebagai energi alternatif bisa menggantikan energi bahan bakar

3

fosil sebagai energi. karena jika indonesia bahkan dunia terus menggunakan enegi bahan bakar fosil sebagai energi pembangkit listrik. maka eksploitas akan semakin tinggi dan keseimbangan lingkungan pun tidak berjalan dengan baik. dan bisa merusak lingkungan di bumi ini.

2.2.2 Sebagai Pembangkit listrik tenaga Angin

Gambar 2.1 Siklus Pembangkit Tenaga Angin Dengan adanya turbin angin, kita bisa memanfaatkan energi angin sebagai pembangkit listrik tenaga angin. Kini turbin angin lebih banyak digunakan untuk mengakomodasi kebutuhan listrik masyarakat, dengan menggunakan prinsip konversi energi dan menggunakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui yaitu angin. Walaupun sampai saat ini pembangunan turbin angin masih belum dapat menyaingi pembangkit listrik konvensional (Contoh: PLTD,PLTU ) turbin angin masih lebih dikembangkan oleh para ilmuwan karena dalam waktu dekat manusia akan dihadapkan dengan masalah kekurangan sumber daya alam tak terbaharui (Contoh : batubara, minyak bumi) sebagai bahan dasar untuk membangkitkan listrik. Dengan Demikian adanya energi angin sebagai energy nonkonvensional. Bisa menggantikan energi bahan bakar fosil, sebagai sumber daya energi di muka bumi ini 2.2.3 Sebagai Akomodasi di bidang Pertanian

4

Gambar 2.2 Turbin Tenaga Angin Untuk Pertanian Selain sebagai pembangkit listrik, kincir angin juga digunakan untuk mengakomodasikan kebutuhan para petani dengan memanfaatkan energi angin. yang bermanfaat bagi para petani dalam melakukan penggilingan padi, keperluan irigasi, dan juga digunakan untuk memompa air untuk mengairi sawah. Dengan demikian bisa kita analisis bahwa energi angin bisa bermanfaat sebagai pembangkit tenaga listrik yang murah dan sangat membatu dalam akomodasi pertanian serta bisa menggantikan bahan bakar energi fosil yang digunakan sebagai bahan dasar utama pembangkit listrik. 2.3 Keuntungan dan Kerugian Energi Angin 2.3.1

Keuntungan energi angin

Keuntungan energi angin yaitu :  Sebagai pembangkit tenaga listrik yang cepat di dunia.  Penghemat listrik.  Energi angin sebagai energi yang murah dibandingkan energi lainnya.  Dengan energi angin, maka bisa menggantikan bahan bakar fosil sebagai sumber energi. Dan energi angin tidak akan pernah habis dipakai.  Dapat berkonstribusi dalam ketahanan energi dunia di masa depan.  Merupakan sumber energi yang ramah lingkungan dan bebas polusi.  Tidak menghasilkan gas rumah kaca dan tidak menghasilan limbah beracun. 2.3.2 Kerugian energi angin Kerugian 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. Selain itu kerugian dari pembangkit tenaga angin yaitu membuat bising, karena pembangkit tenaga angin menggerakkan rotor yang di turbin angin yang digerakkan oleh baling turbin angin, inilah tabel dari tingkat kebisingan. tabel 2.1 tingkat kebisingan Aktifitas / kegiatan

Tingkat kebisingan ( db )

5

Ambang pendengaran

0

Daun yang jatuh

3

kehidupan desa malam hari

20 - 35

berbisik

28

Turbin Angin

55

Rumah

59

Kantor

68

Aktifitas / kegiatan

Tingkat kebisingan ( db )

Pabrik

109

Bor jalan raya

130

Pesawat jet

145

Selain bunyi bising, turbin angin juga bisa membunuh burung yang sedang terbang , karena baling baling nya bisa membunuh burung yang terbang. Selain itu, 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. Kerugian 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. 2.4 Sumber Energi 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 dalam 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 :

6

2.4.1 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. 2.4.2 Angin Orografi Angin orografi merupakan angin yang dipengaruhi oleh perbedaan tekanan antara permukaan tinggi dengan permukaan rendah (angin gunung dan angin lembah). Pada pagi sampai menjelang siang hari, bagian lereng atau punggung pegunungan lebih dahulu disinari matahari bila dibandingkan dengan wilayah lembah. Akibatnya, wilayah lereng lebih cepat panas dan mempunyai tekanan udara yang rendah, sedangkan suhu udara di daerah lembah masih relatif dingin sehingga mempunyai tekanan udara yang tinggi. Maka massa udara bergerak dari lembah ke lereng atau ke bagian punggung gunung. Massa udara yang bergerak ini disebut sebagai angin lembah. Pada malam hari, suhu udara di wilayah gunung sudah sedemikian rendah sehingga terjadi pengendapan massa udara padat dari wilayah gunung ke lembah yang masih relatif lebih hangat. Gerakan udara inilah yang disebut angin gunung. Syarat – syarat dan kondisi angin yang dapat diguna kan untuk menghasilkan energi listrik dapat dilihat pada tabel 2.1 dan 2.2 berikut. Tabel 2.2 Tingkat Kecepatan Angin 10 Meter di atas Permukaan Tanah

Kelas Angin

Kecepatan Angin m/s

Kecepatan Angin km / jam

Kecepatan Angin knot / jam

1

0.3 - 1.5

1- 5.4

0.58 - 2.92

2

1.6 - 3.3

5.5 - 11.9

3.11 - 6.42

3

3.4 - 5.4

12.0 - 19.5

6.61 - 10.5

4

5.5 - 7.9

19.6 - 28.5

10.6 - 15.4

5

8.0 - 10.7

28.6 - 38.5

15.5 - 20.8

6

10.8 - 13.8

38.6 - 49.7

20.9 - 26.8

7

13.9 - 17.1

49.8 - 61.5

26.9 - 33.3

8

17.2 - 20.7

61.6 - 74.5

33.4 - 40.3

7

9

20.8 - 24.4

74.6 - 87.9

40.5 - 47.5

10

24.5 - 28.4

88.0 - 102.3

47.7 - 55.3

11

28.5 - 32.6

102.4 - 117.0

55.4 - 63.4

12

3.26 ke atas

118 ke atas

63.4 ke atas

Catatan : yang bertulisan merah merupakan angin yang bisa dimanfaatkan untuk turbin angin

8

Tabel 2.3 Kondisi Angin 10 meter di atas permukaaan tanah

Kelas Angin 1

Kecepatan Angin m / s 0.00 -

0.0 2

Kondisi Alam di daratan

Tidak terjadi apa – apa

2

0.3 - 1.5

Angin tenang, Asap lurus ke atas

3

1.6 - 3.3

Asap bergerak mengikuti arah angin

4

3.4 - 5.4

Wajah terasa ada angin, daun – daun be rgoyang pelan, petunjuk arah angin bergerak

5

5.5 - 7.9

Debu jalan, kertas bertebangan, ranting pohon bergoyang

6

8.0 - 10.7

7

10.8 - 13.8

Ranting pohon besar bergoyang, air plumpamg berombak kecil

8

13.9 - 17.1

Ujung pohon melengkung, hembusan angin terasa di telinga

9

17.2 - 20.7

Dapat mematahkan ranting pohon, jalan berat melawan arah angin

10

20.8 - 24.4

Dapat mematahkan ranting pohon, rumah rubuh

11

24.5 - 28.4

Dapat merubuhkan pohon, menimbulkan kerusakan

12

28.5 - 32.6

Menimbulkan kerusakan parah

13

32.7 – 36.9

Tornado

Ranting pohon bergoyang, bendera berkibar

Catatan : yang bertulisan merah merupakan angin yang bisa dimanfaatkan untuk turbin angin Angin kelas 3 adalah batas minimum dan angin kelas 8 adalah batas maksimum energi angin yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.

9

2.5 Kecepatan Angin Hal yang biasanya dijadikan patokan untuk mengetahui potensi angin adalah kecepatannya. Biasanya yang menjadi masalah adalah kestabilan kecepatan angin. Sebagai mana diketahui, kecepatan angin akan berfluktuasi terhadap waktu dan tempat. Misalnya di Indonesia, kecepatan angin pada siang hari bisa lebih kencang dibandingkan malamhari. Pada beberapa lokasi bahkan pada malam hari tidak terjadi gerakan udara yang signifikan. Untuk situasi seperti ini,perhitungan kecepatan rata- rata dapat dilakukan dengan catatanpengukuran kecepatan angin dilakukan secara kontinyu. Untuk udara yang bergerak terlalu dekat dengan permukaan tanah, kecepatan angin yang diperoleh akan kecil sehingga daya yang dihasilkan sangat sedikit. Semakin tinggi akan semakin baik. Pada keadaan ideal, untukmemperoleh kecepatan angin di kisaran 5-7 m/s, umumnya diperlukan ketinggian 5-12 m.

Gambar 2.3 Hubungan kecepatan angin terhadap ketinggian tertentu Faktor lain yang perlu diperhatikan untuk turbin angin konvensional adalah desain baling-baling. Untuk baling-baling yang besar (misalnya dengan diameter 20 m), kecepatan angin pada ujung baling-baling bagian atas kira kira 1,2 kali dari kecepatan angin ujung baling - baling bagian bawah. Artinya, ujung baling-baling. Pada saat di atas akan terkena gaya dorong yang lebih besar dari pada pada saat di bawah. Hal ini perlu diperhatikan pada saat mendesain kekuatan baling – baling dan tiang (menara) khususnya pada t urbin angin yang besar. Jika kecepatan angin di baling-baling atas dan bawah berbeda secara signifikan. Yang perlu diperhitungkan selanjutnya adalah pada kecepatan angin berapa turbin angin dapat menghasilkan daya optimal.Kecepatan angin juga dipengaruhi oleh kontur dari permukaan. Di daerah perkotaan dengan banyak rumah, apartemen dan perkantoran bertingkat, kecepatan angin akan rendah. Sementara kecepatan angin pada daerah lapang lebih tinggi. Kepadatan (porositas) dipermukaan bumi akan menyebabkan angin mudah bergerak atau tidak. Faktor porositas ini juga penting untuk diperhatikan ketika mendesain turbin angin.

10

2.6 Turbin Angin Pembangkit tenaga angin mulai digunakan pada tahun 1975 oleh amerika serikat dengan bantuan NASA ( National Aeronautics and Space Andminstration ) dan NSF ( National Science Foundation ) dengan awal penemuan turbin angin dengan model MOD – 0 menghasilkan daya sekitar 100 Kw sampai menciptakan MOD – 5B dengan menghasilkan daya sampai 7.2 Mw di tahun 1980. Kebanyakan turbin angin yang digunakan yaitu turbin angin horisontal yang bersudu tiga atau dua. Turbin angin yaitu kincir angin yang digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik. Daya yang dihasilkan oleh turbin angin tergantung pada diamter dari sudu, semakin panjang diameter maka daya yang dihasilkan semakin besar. Sekarang ini turbin angin banyak digunakan untuk mengkomodasi listrik masyrakat, dengan menggunakan konversi energi dan menggunakan sumber daya alam yang dapat diperbarui yaitu angin. jenis jenis turbin dibagi menjadi dua yaitu turbin angin horisontal dan vertikal, dan ini lah gambar dari turbin angin tersebut.

(a)

(b)

Gambar 2.4 Jenis Turbin Angin a. Turbin Angin Horisontal b. Turbin Angin Vertikal 2.6.1 Turbin Angin Sumbu Horisontal Turbin angin sumbu horizontal ialah jenis turbin angin yang paling banyak digunakan. Turbin ini terdiri dari sebuah menara yang di puncaknya terdapat sebuah baling-baling yang berfungsi sebagai rotor dan menghadap atau membelakangi arah angin. Kebanyakan turbin angin jenis ini mempunyai dua atau tiga bilah baling-baling walaupun ada juga turbin bilah baling-balingnya kurang atau lebih daripada yang disebut diatas.

11

Gambar 2.5 Turbin Angin Sumbu Horizontal 2.6.2 Turbin angin sumbu vertikal Turbin sumbu vertikal dibagi menjadi dua jenis yaitu: Savonius dan Darrieus. a.

Turbin Darrieus

Turbin Darrieus mula-mula diperkenalkan di Perancis pada sekitar tahun 1920-an. dan dipantenkan oleh G.J.M. Darrieus di amerika serikat pada tahun 1931, beberapa saat kemudian, turbin ini diperbarui lagi dengan di tahun 1974 dengan menghasilkan daya 64 Kw, keutungan turbin angin ini yaitu karena berbentuk vertikal, turbin angin ini tidak mermelukan kecepetan angin yang tinggi untuk menghasilkan daya, karena berbentuk troposkein yang ditemukan di Greek, jadi cocok untuk dimana saja, selain itu, effisiensi dari turbin ini hampir sama dengan effisiensi dari turbin angin horizontal, dan tidak perlu biaya yang banyak untuk membuat turbin ini. Turbin angin sumbu vertikal ini mempunyai bilah-bilah tegak yang berputar kedalam dan keluar dari arah angin.

12

Gambar 2.6 Turbin Darrieus.

b.

Turbin Angin Savonius

Turbin angin tipe savonius merupakan turbin dengan konstruksi sederhana pertama kali ditemukan oleh sarjana Finlandia bernama Sigurd J. Savonius. Turbin yang termasuk dalam kategori VAWT ini memiliki rotor dengan bentuk dasar setengah silinder. Konsep turbin angin savonius cukup sederhana, prinsip kerjanya berdasarkan differential drag windmill. Contoh turbin Savonius ditunjukkan pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Turbin Savonius 2.7 Bagian – Bagian Turbin Angin Pada turbin angin, berikut skema rangkaian pembangkit listrik tenaga angin secara skala kecil untuk rumahan. Bagian – bagian pada turbin angin yaitu : 1.

Turbin Angin Bagian ini merupakan komponen utama untuk mendapatkan semaksimal mungkin hembusan angin. Bagian ini merupakan bagian paling sulit dibangun jika anda berniat membangunnya sendiri. Eksperimen terus menerus dengan sabar sehingga didapatkan kesesuaian antara kekuatan hembusan angin, ukuran balingbaling dan kemampuan generator. Bagian – bagian turbin angin yaitu a.

Baling-baling / Sudu Berfungsi mengubah hembusan angin menjadi energi kinetik untuk memutar generator listrik. Semakin panjang baling-baling akan semakin luas area yang di sapu, akan semakin banyak menerima terpaan angin sehingga akan semakin besar energi putaran (mekanik) yang dihasilkan untuk memutar generator. Adakalanya sebelum poros baling-baling disambung ke generator listrik, ditambahkan gear-box.

13

b.

Gear Box Gear Box yaitu alat atau gear untuk menggerakkan generator dari balingbaling yang di dalam turbin angin. c.

Generator listrik Generator listrik yang berfungsi mengubah energi kinetik menjadi arus listrik, yang kemudian diteruskan ke bagian 2 (Controller). Untuk skala kecil umumnya menggunakan generator listrik DC. Jika menggunakan aki 12V sebagai penyimpan arusnya, maka generatornya harus mampu mengeluarkan tegangan minimal 12 V agar dapat mengisi aki. d.

Brakes / Rem Berfungsi untuk jika kecepatan angin melebihi standarisasi kecepatan angin dengan mengerem rotor, dan turbin angin tidak akan bekerja. e.

Ekor turbin angin Yang berfungsi mengarahkan unit turbin angin agar selalu berhadapan dengan arah angin. f.

Tower / Tiang turbin angin Berfungsi untuk penyangga turbin angin agar turbin angin bisa berputar dan bekerja. Ketinggian tower juga mempeganruhin kecepatan angin, semakin tinggi tower maka semakin besar kecepatan angin. g.

Pondasi Yaitu sebagai pondasi untuk tower pembangkit tenaga angin , supaya tower pembangkit tenaga angin tidak jatuh. 2.

Unit pengontrol (Controller) Bagian ini berfungsi mengubah arus listrik AC menjadi arus listrik DC (jika menggunakan generator AC) dan mengontrol pengisian arus listrik ke dalam battery agar tidak merusak battery karena pengisisan aki yang berlebihan (over charging). Selain itu di dalam unit pengotrol juga ada sistem proteksi untuk mengamankan turbin angin jika turbin angin terjadi gangguan, cara kerja proteksinya yaitu jika terjadi masalah pada salah satu peralatan turbin, maka signal dari proteksi akan bekerja dan langsung mengerem rotor tersebut. 3.

Battery Bagian ini akan menyimpan arus listrik yang dihasilkan generator listrik agar bisa digunakan setiap saat. Jenis aki yang digunakan sebaiknya jenis Deep Cycle Battery. 4. Inverter Inventer merupakan salah satu bagian dari pembangkit listrik, salah satu nya pembangkit listrik tenaga angin, inveter terdiri dari Grid Connected, Off Grid Connected, dan Grid Connected System with Battery Backup, Grid connected

14

yaitu mengubah tegangan dari DC menjadi AC secara langsung, sedangkan Off Grid Connected, yaitu sama seperti Grid Connected, akan tetapi tidak secara langsung, karena tegangan DC – nya disalurkan terle bih dahulu ke battery, dan lalu kemudian melaui inveter untuk diubah menjadi tegangan AC, dan terakhir Grid Connected System with Battery Backup yaitu merupakan gabungan dari Grid connected dan Off grid connected. Salah satu contohnya yaitu mengubah tegangan listrik DC 12V dari aki menjadi tegangan listrik AC 220V / 110V untuk perlatan rumah tangga yang bekerja pada tegangan 220V / 110V. 2.8 Air Blower Pengrtian blower adalah mesin atau alat yang digunakan untuk menaikkan atau memperbesar tekanan udara atau gas yang akan dialirkan dalam suatu ruangan tertentu juga sebagai pengisapan atau pevakuman udara atau gas tertentu. Blower yang digunakan pada pengambilan data yaitu berjenis air blowe sebagai sumber tenaga angin yang dikeluarkan ke pembangkit tenaga angin.

Gambar 2.8 Air Blower 2.9 Anemometer Anemometer adalah sebuah alat pengukur kecepatan angin yang banyak dipakai dalam bidang meteorlogi dan geofisika atau stasiun perkiraan cuaca. Nama alat ini berasal dari kata yunani anemos yang berarti angin. Perancang pertama dari alat ini adalah Leon Battista Alberti pada tahun 1450. Selain mengukur kecepatan angin, alat ini juga dapat mengukur besarnya tekanan angin.

Gambar 2.9 Anemometer

15

2.10 Rumus Daya Energi angin Daya listrik yang dihasilkan atau melalui turbin angin bergantung kepada baling – baling di turbin angin dan kecepatan angin oleh energi kinetik, energi kinetik bergantung kepada putaran baling dan rotor. Rumus dari energi kinetik yaitu: E = 0,5 m.v2 .........................................................(2.1)

Sehingga Dengan

E = Energi

(joule);

m = massa udara

(kg);

v = kecepatan angin

(m/detik).

Bilamana suatu “blok” udara, yang mempunyai penampa ng A m2, dan bergerak dengan kecepatan v m/detik, maka jumlah massa, yang melewati sesuatu tempat adalah: m = A.v.q (kg/det)....................................................(2.2) Dengan

A = penampang (m2) v = kecepatan (m/det) q = kepadatan udara (kg/m3)

Dengan demikian maka energi yang dapat dihasilkan per satuan waktu adalah: P = E per satuan waktu = 0,5 q.A.V3..Cp per satuan waktu ........................ (2.3) dengan P = daya E = energi

(W) (J)

q = kepadatan udara (kg/m3) A =luas penampang (m2) = phi x jari – jari 2 ( π x r2 ) v = kecepatan

(m/det)

Cp= koefisien daya Untuk keperluan praktis sering dipakai rumus pendekatan berikut: P = k.A.v3....................................................................... (2.4) P = daya

(kW)

k = suatu konstanta (1,37.1V) A = luas sudu kipas (m2)

16

v = kecepatan angin (km/jam) Walaupun dalam rumus di atas besaran-besaran k dan A digambarkan sebagai konstanta-konstanta, pada asasnya dalam besaran k tercermin pula faktorfaktor seperti geseran dan efisiensi sistem, yang mungkin juga tergantung dari kecepatan angin v. Sedangkan luas A tergantung pula misalnya dari bentuk sudu, yang juga dapat berubah dengan besaran v. Besaran-besaran k dan A dapat dianggap konstan hanya dalam suatu jarak capai angin terbatas.

17

BAB III PEMBAHASAN 3.1

Kebutuhan Energi di Indonesia

Hasil citra satelit pada gambar 3 di bawah ini menunjukkan peta penggunaan listrik dan konsumsi energi. titik cahaya paling banyak terpusat di Pulau Jawa. Sementara, wilayah Timur Indonesia dikuasai kegelapan. Konsumsi energi di Indonesia tampak tidak merata.

Gambar 3.1, Citra satelit yang menggambarkan penggunaan listrik dan konsumsi energi (sumber : http://www.visibleearth.nasa.gov) Dari gambar tersebut jelas menunjukkan bahwa beberapa distribusi energi selama ini memang hanya terpusat di pulau jawa dan beberapa wilayah di sumatera. Di luar pulau Jawa hanya tersebar di wilayah pesisir bagian kalimantan dan Sulawesi Selatan. Untuk wilayah Kepulauan Halmahera, Nusa Tenggara, Maluku dan Papua masih sangat membutuhkan peningkatan energi. Untuk menjawab situasi yang tergambarkan pada citra satelit tersebut, peta berikut (gambar 3.2 dan gambar 3.3) dapat memberikan jawaban signifikan bahwa sejak Indonesia merdeka hingga saat ini, konsentrasi pemerintah sesungguhnya terfokus pada pembangunan di pulau Jawa dan Sumatera. Hal ini sangat jelas, dimana selama ini Indonesia sangat bergantung pada minyak bumi yang tergolong sumber energi yang tidak dapat terbarukan (non renewable resources) dan hanya

menyebarkan infrastruktur penampungan di Pulau Jawa dan Sumatera (gambar 3.2) dan mengembangkan jaringan infrastruktur transmisi listrik terfokus hanya di wilayah Indonesia bagian barat khususnya pada pulau jawa dan sumatera (gambar 3.3).

Gambar 3.2, Peta infrastruktur DPPU depot minyak bumi (Sumber: http://dtwh2.esdm.go.id/dw2007/data/infrastruktur/) Gambar 3.3, Peta jaringan infrastruktur transmisi listrik

(Sumber: http://dtwh2.esdm.go.id/dw2007/data/infrastruktur/) Selanjutnya dapat kita perhatikan grafik gambar 3.4 di bawah ini yang mengindikasikan bahwa setelah pulih dari krisis moneter pada tahun 1998, Indonesia mengalami lonjakan hebat dalam konsumsi energi namun tidak diiringingi dengan peningkatan produksinya.

Dari tahun 2000 hingga tahun 2004 konsumsi energi primer Indonesia meningkat sebesar 5.2 % per tahunnya. Peningkatan ini cukup signifikan apabila dibandingkan dengan peningkatan kebutuhan energi pada tahun 1995 hingga tahun 2000, yakni sebesar 2.9 % pertahun.

Gambar 3.4, Grafik konsumsi listrik dan energi tahunan di Indonesia (sumber: http://konversi.wordpress.com) Dengan keadaan yang seperti ini, diperkirakan kebutuhan listrik indonesia akan terus bertambah sebesar 4.6 % setiap tahunnya, hingga diperkirakan mencapai tiga kali lipat pada tahun 2030. Dari gambar 3, 4, dan 5 yang menggambarkan kesenjangan distribusi fasilitas energi di kawasan timur Indonesia dan grafik pada gambar 6 menghasilkan gambaran kedepan Indonesia bagian Timur akan terus tertinggal disebabkan antara konsumsi dan produksi sumber energy berbanding terbalik sejak tahun 2002. Pemenuhan kebutuhan produksi sumber energy (utamanya bahan bakar minyak) sudah pasti di prioritaskan pada fasilitas yang telah ada yaitu di Pulau Jawa. 3.2

Potensi Energi Angin di Indonesia Wilayah Indonesia yang berada di sekitar daerah ekuator merupakan daerah pertemuan sirkulasi Hadlye, Walker (gambar 3.5), dan lokal. Kondisi ini ditengarai memiliki potensi angin yang dapat dimanfaatkan untuk pengembangan energi terbarukan sebagai alternatif pembangkit listrik.

Gambar 2, Posisi Indonesia terhadap sirkulasi walker (sumber: http://green-earth-cadet.blogspot.com) Dari peta tersebut diatas (gambar 2) ditampilkan sirkulasi zonal (sejajar lintang) arah timur barat yang terjadi di pasifik timur menuju pasifik barat(dekat kepulauan Indonesia). Pada keadaan normal, sirkulasi ini ditandai dengan kenaikan udara di Pasifik Barat dekat kepulauan Indonesia dan penurunan udara yang terjadi di Pasifik Timur(Anomalinya positif(+). Pada saat ini maka terjadi La Nina di Indonesia. Hal tersebut juga dibarengi dengan Dipole Mode (+) yang terjadi disekitar perairan samudra hindia. Dipole mode juga menyebabkan kenaikan udara di sekitar perairan Indonesia. Maka terjadilah daerah subsiden, sehingga di Indonesia mengalami tahun hujan atau basah. Begitu juga sebaliknya apabila anomali negative(-), maka terjadi penurunan di Indonesia dan kenaikan di Pasifik Timur. Hal tersebut juga mungkin diikuti dengan dipole mode (-), sehingga terjadi penurunan di Indonesia. Penurunan identik dengan udara kering, panas, dan stabil sehingga di Indonesia mengalami kekeringan(El Nino). Pada dasarnya angin terjadi karena ada perbedaan suhu antara udara panas dan udara dingin. Di daerah katulistiwa, udaranya menjadi panas mengembang dan menjadi ringan, naik ke atas dan bergerak ke daerah 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. Angin dapat bergerak secara horizontal maupun vertikal dengan kecepatan yang dinamis dan fluktuatif.

Dalam sebuah presentasi yang diadakan sebuah perusahaan yang bernama WhyPgen dan Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) pada tanggal 14 Mei 2013 , Indonesia adalah salah satu negara yang memiliki potensi untuk mengembangkan pembangkit listrik tenaga angin. Potensi tenaga angin yang tersedia di Indonesia mencapai 9.286 MW akan tetapi sampai saat ini energi angin yang telah digunakan lebih kurang sebesar 2 MW (BMKG, 2013). Berikut ini akan ditampilkan peta prakiraan aliran dan kecepatan angin diseluruh Indonesia.

Gambar 2.1 Aliran angin di Indonesia (Sumber: http://www.bmkg.go.id) Angin di wilayah Indonesia pada umumnya bergerak dari arah timur menuju arah barat daya dengan kecepatan angin antara 2.5 m/s sampai dengan 7.5 m/s. Kecepatan angin 7.5 m/s di Indonesia terdapat di daerah Samudera Hindia Selatan Jawa hingga Selatan Nusa Tenggara Timur, Laut Jawa, Laut Bali, Laut Banda, Laut Flores dan Perairan Selatan Merauke. Pada tabel dibawah ini ditunjukkan besarnya proyeksi energi yang akan didapat dari berbagai sumber energi yang terdapat di Indonesia. Potensi Energi Baru Terbarukan (EBT) masih relatif kecil jika dibandingkan dengan sumber energi

lainnya. Berikut ini akan ditampilkan proyeksi energi Indonesia sampai tahun 2025 menurut skenario RIKEN.

Tabel 3.1 Proyeksi Energi Primer Indonesia menurut Skenario RIKEN

Dalam Juta SBM Jenis Energi 2005 2010 2015 2020 Minyak Bumi 524 550.7 578 605.8 Batubara 160.4 210.3 349.7 743.8 Gas Bumi 212.8 363.7 382.5 477.1 CBM 0 0 23 74.6 Tenaga Air 34 41.7 56.6 60.5 Panas Bumi 23.7 23.7 61.8 115.8 Nuklir 0 0 0 27.9 EBT lainnya 1.6 3.5 7.4 11.7 Biofuel 0 32.5 89 102.4 Bahan Bakar Batubara Cair 0 0 14.2 47.4 TOTAL 956.5 1226.1 1562.1 2266.9 (Sumber :Blueprint pengelolaan energi nasional 2005-2025)

2025 638.9 1099.4 832 127.8 65.8 167.5 55.8 17.4 166.9 80.5 3252.2

Kebutuhan akan energi di dunia setiap tahunnya mengalami peningkatan yang cukup signifikan. Untuk memenuhi akan kebutuhan energi tersebut negara negara di dunia ini berusaha mencari sumber energi yang dapat dikembangkan. Sumber energi yang dapat di kembangkan ini adalah salah satunya energi angin. Berikut ini adalah sepuluh negara di dunia yang telah menggunakan turbin angin pada tahun 2012. Tabel.3.2 Sepuluh negara di dunia yang menggunakan turbin angin No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Negara Kapasitas total (MW) (akhir tahun 2012) China 75,564 United States 60,007 Germany 31,332 Spain 22,796 India 19,051 United Kingdom 8,445 Italy 8,144 France 7,196 Canada 6,200 Portugal 4,525 Lainnya 39,852 Total 282,482 (Sumber: Global Wind Statistic, 2012)

BAB IV PENUTUP

4.1 Kesimpulan  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.  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.  Beberapa pemanfaatan energi angin :  Sebagai energi alternatif pengganti energi konvensional  Sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Angin (PLTA)  Sebagai Akomodasi di bidang Pertanian  Prinsip dasar kerja dari pemanfaatan energi angin ini adalah mengubah energy dari angin menjadi energi putar pada kincir angin, lalu kincir angin digunakan untuk memutar generator yang akhirnya akan menghasilkan listrik.  Penggunaan energi konvensional tenaga angin merupakan alternative sumber energi yang efektif apabila digunakan ditempat yang mempunyai sumber daya angin tinggi.  Indonesia memilikin potensi Tenaga Angin yang cukup besar. 4.2 Saran Sebagai Negara yang memiliki potensi energi angin yang melimpah utamanya di wilayah pesisir Kawasan Timur Indonesia sebagaimana tergambarkan juga pada berdasarkan teori walker circulation dan hasil analisis Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika, seharusnya Penyeberan Pembangkit Listrik Tenaga Angin (PLTA) di Indonesia telah merata. Namun nyatanya masih banyak daerah yang belum memiliki energi listrik, dikarenakan Indonesia masih sangat minim fasilitas untuk memenuhi kebutuhan energi utamanya Kawasan Timur Indonesia di tambah dengan tantangan kenyataan bahwa kebutuhan listrik indonesia akan terus bertambah sebesar 4.6 % setiap tahunnya, hingga diperkirakan mencapai tiga kali lipat pada tahun 2030. Maka dar itu dibutuhkan semangat yang kuat dan peningkatan kembali riset untuk penelitian dan pengembangan berbagai energi alternatif tanpa meninggalkan kondisi sosial, ekonomi, hukum, lingkungan dan politik di dalam masyarakat negeri ini. Persoalan lain yang menjadi faktor penghambat utama seperti korupsi yang menjadi kendala utama masuknya investasi dan pergerakan laju investasi untuk pengembangan energy alternatif harus segera di selesaikan. DAFTAR PUSTAKA

[1] http://www.bisnis.com/articles/konsumsi-energi-indonesia-negara-yang-borosenergi, diakses 4 Maret 2017. [2] Lorenz, Edward N., The nature and theory of the general circulation of the atmosphere., p110 WMO No. 218 TP.115. World Meteorological Organization. [3] Smil, Vaclav. Inherent limits of renewable energies. 2004. [4] Smil, Vaclav. Energy at the crossroads. MIT 2003. [5] http://www.bmkg.go.id/Puslitbang/Jurnal_MG/, diakses 4 Maret 2017. [6] http://ekonomi.kompasiana.com/bisnis/2012/06/21/membangun-pilarkemandirian-energi-bangsa/, diakses 4 Maret 2017. [7] http://danahaq.blogspot.co.id/2014/03/mengapa-energi-angin-tidakdimanfaatkan.html/, diakses 4 Maret 2017. [8] http://semuaada07.blogspot.co.id/2014/04/contoh-makalah-mengenai-energitenaga.html/, diakses 4 Maret 2017. [9] https://www.bps.go.id/linkTabelStatis/view/id/1348, diakses 4 Maret 2017