ENERGI ANGIN 3
KETERANGAN GAMBAR
1. Lilidaura, SUMUT 2. Elsiwa, Nias, SUMUT 3. Kijangm RIAU 4. Jambi, JAMBI
5. Sipora Mentawai, SUMBA 6. Tanjung Mulyo, BENGKULU 7. Air Petai, BENGKULU 8. P.Tikus, BENGKULU 9. Nibung Putih, JAMBI 10. Penyak, BABEL
11. Patratani ATP, M.Enim, SUMSEL
12. Bakung ATP, SUMSEL 13. Kahyapu Enggano,
BENGKULU 14. Apoho, BENGKULU 15. Berundung, LAMPUNG 16. Muara Wasalam, Lebak,
BANTEN
17. Pandeglang, BANTEN 18. P.Karya, DKI JAKARTA 19. Cipularang, JABAR 20. Gn.Selok Cilacap, JATENG 21. Klaces, JATENG
22. Purworejo, JATENG 23. Gn.Merapi, JATENG 24. Sri Gading Samas Bantul,
DIY
25. Srunggo, DIY 26. Kemadang, DIY 27. Pantai Sundak, DIY 28. Bulak Baru, JATENG 29. Karimun Jawa, JATENG 30. Parang, JATENG 31. Nyamuk, JATENG 32. Pacitan, JATIM 33. Krajan, JATIM
34. Bancamara Madura, JATIM 35. Bali, BALI 36. Giligede, NTB 37. Kute, NTB 38. Pangantap, NTB 39. Selayar, NTB 40. Tembere, NTB 41. Mengala, NTB 42. Sajang, NTB 43. Sembelia, NTB 44. UPT Piong, NTB 45. Doropeti, NTB 46. Nangadoro, NTB 47. UPT Oitoi, NTB 48. Pai, NTB 49. Bojo Pulau, NTB 50. T.N.Komodo, NTT 51. Papagarang, NTT 52. Pasir Putih, NTT 53. Ujung, NTT 54. Macang Tanggar, NTT 55. Nanggalili, NTT 56. Robek, NTT 57. Nangalabang, NTT 58. Sibowuli, NTT 59. Lena, NTT 60. Egon, NTT 61. Kolisia, NTT 62. Ipier, NTT 63. Denduka, NTT 64. Hambapraing, NTT 65. Watumbelar, NTT 66. Kamanggih, NTT 67. Lairoka, NTT 68. Palakahembi NTT 69. Kabaru, NTT 70. Ledeana, NTT 71. Nemberata, NTT 72. Maubesi, NTT 73. Ds.Suliran, Tulakadi, Atambua 74. Suarangan, KALSEL 75. Semaras, KALSEL 76. Sepagar 1, KALSEL 77. Appatanah, SULSEL 78. Bungaiya, SULSEL 79. Bontojai, SULSEL 80. UPT.Punaga, SULSEL 81. Patirong Jeneponto, SULSEL
82. LAPAN Pare-pare, SULSEL 83. Jalang, SULSEL
84. Galesom SULBAR 85. Kaimbulawa, SULTRA 86. Gerak Makmur, SULTRA 87. Lawela, SULTRA 88. Sampuabalo, SULTRA 89. Langgara Laut, SULTRA 90. Tinobu, SULTRA 91. Abason, SULTENG 92. Bulungkobit, SULTENG 93. Dongin, SULTENG 94. Besusu Tengah, SULTENG 95. Palu, SULTENG
96. Wakai, Tojo Una-una, SULTENG
97. Parigi, SULTENG 98. Palasa Tangki SULTENG 99. Tanjung Keramat GORONTALO 100. Paudean, SULUT 101. Libas, SULUT 102. Sondana, SULUT 103. Leganeng, SULUT 104. Malamenggu, SULUT 105. Kuluwatu, SULUT 106. Kalasuge, SULUT 107. PLTD Mangarang, Talaut SULUT 108. Halmahera Tengah, MALUKU UTARA 109. UNPATI, MALUKU 110. Aboru, MALUKU 111. Namaelo, MALUKU 112. Saleman, MALUKU 113. Wasani, PAPUA
PENG ANT AR ET
SUR
YA
ANGIN
BIOMASSA
MIKROHIDRO
APPENDIX
AHUL U ANANGIN
• Prinsip dasar turbin angin
Pengubahan energi angin menjadi listrik SKEA (Sistem Konversi Energi Angin) adalah sebuah sistem yang mengubah energi angin menjadi listrik (disebut SKEA listrik atau turbin angin) atau menjadi energi mekanik (disebut SKEA mekanik atau kincir angin).
Proses pengubahan energi adalah sebagai berikut :
• Pengubahan energi angin (dengan memutar sudu) menjadi putaran sudu (putaran rendah).
• Pengubahan putaran sudu yang digandeng ke poros unit transmisi menjadi putaran unit transmisi (roda gigi atau sabuk).
• Pengubahan putaran unit transmisi menjadi putaran generator (putaran tinggi).
• Pengubahan putaran generator menjadi energi listrik (tegangan DC atau AC).
Karena tiap komponen konversi memiliki efisiensi tersendiri, maka tidak semua energi yang diubah dapat dimanfaatkan. Efisiensi total terdiri atas:
Efisiensi rotor SKEA: Cp
(koefisien daya) maksimum 0,40; untuk poros tegak dan 0,50 untuk poros datar.
Efisiensi unit transmisi: ηr (≈ 0,95).
Efisiensi generator: ηG (≈ 0,50 - 0,95). Dalam perhitungan praktis, efisiensi total sebuah turbin angin di ambil sebesar 30%.
Jenis dan klasifikasi
SKEA listrik atau turbin angin dapat dikelompokkan sebagai berikut:
a. Berdasarkan keluaran yang dihasilkan: SKEA listrik (turbin angin) dan SKEA mekanik (kincir angin).
b. Berdasarkan gaya-gaya aerodinamis dominan.
• Poros datar (HAWT - Horisontal Axis Wind Turbine): Gaya yang lebih dominan adalah gaya angkat (lift). • Poros tegak (VAWT - Vertical Axis
Wind Turbine): Gaya yang lebih dominan adalah gaya hambat/ drag.
c. Berdasarkan posisi rotor
• Upwind: Posisi rotor turbin angin menghadap angin, atau rotor beroperasi di depan menara atau rotor berada pada sisi yang sama dengan arah angin.
• Downwind: Rotor berada pada sisi yang berlawanan dengan arah angin, atau rotor berada dibelakang menara dan arah angin.
MODUL
3
ENERGI ANGIN d. Berdasarkan kapasitas • Skala kecil : < 10 kW • Skala menengah: 10 kW - 100 kW • Skala besar : > 100 kWe. Berdasarkan tipe jaringan terdiri atas 2 (dua) jenis, yakni:
(i). Sistem sentralisasi
Pemanfaatan SKEA sebagai pem-bangkit listrik terpusat guna memasok kebutuhan listrik untuk berbagai pemakaian disuatu daerah dengan menggunakan jaringan jaringan transmisi dan distribusi. (ii). Desentralisasi
Pemakaian SKEA sebagai pemasok listrik bagi sejumlah atau sekelompok pemakai tanpa dihubungkan langsung oleh jaringan transmisi atau distribusi, tetapi para pengguna mengambil listrik dari pusat pemasok listrik. Misalnya pemanfaatan untuk pengisi baterai (battery station) dimana tiap pengguna datang ke stasiun pengisian untuk mengisi baterai masing-masing. Dengan cara ini masing-masing pengguna harus memiliki paling sedikit dua set baterai agar secara bergantian dapat dipakai untuk memasok listrik di tiap rumah. Perbedaan turbin angin skala kecil dan besar pada dasarnya ditentukan oleh kapasitas dan diameter rotor (D) serta komponen komponen lainnya. Makin besar kapasitas turbin angin, maka komponen nya juga akan makin besar; misalnya rotor, generator, nasel dan roda gigi; demikian juga
menara yang makin besar dan berat untuk turbin angin besar. Ciri lain adalah bahwa turbin angin kecil pada umumnya mempunyai ekor pengarah sebagai subsistem orientasi: sedangkan turbin angin besar tidak memiliki ekor pengarah dan untuk pengontrolan dilakukan dengan rotor bergeleng ke kiri dan ke kanan terhadap poros datar (yawing) atau lainnya.
• Komponen turbin angin dan
fungsi
Sebuah SKEA listrik atau turbin angin terdiri atas: rotor (naf dan sudu), kepala rotor, unit transmisi, generator, unit kontrol, unit pengaturan mekanis dan menara. Beberapa jenis turbin angin poros datar dengan menara tubular dan lattis diperlihatkan pada pada Gambar 3.7. dan poros tegak pada Gambar 3.8.
(a). 2500W
PENG ANT AR ET
SUR
YA
ANGIN
BIOMASSA
MIKROHIDRO
APPENDIX
AHUL U ANANGIN
(b) 10 kW (c). SKEA nelayan, 80WGambar 3.7. Beberapa contoh turbin angin poros datar (a,b,c) (Sumber: Katalog Hasil Riset dan Rekayasa Turbin
Angin, LAPAN, 2008)
Fungsi masing-masing komponen turbin angin adalah sbb :
(i) Rotor
Rotor terdiri dari sudu (rotor blade) dan naf (hub) yang berfungsi untuk menerima dorongan angin dan mengubah energi angin menjadi putaran rotor. Prestasi rotor dinyatakan oleh koefisien daya rotor (Cp), yang dihasilkan oleh bentuk sudu, jumlah sudu dan konfigurasi sudu yang dinyatakan oleh bentuk airfoil dengan standar NACA ( National Advisory Committee for Aeronautics), Gottingen, Clark Y dan lain-lain.
Posisi rotor sebuah turbin angin/SKEA dinyatakan dalam posisi upwind atau downwind. Rotor terdiri atas beberapa sudu (dua, tiga atau empat) atau banyak sudu (multiblades - sudu majemuk). (ii) Unit transmisi,
Berfungsi untuk mengubah putaran rotor(umumnya memperbesar) agar sesuai dengan putaran generator (pada turbin angin) atau untuk unit engkol mekanik (pada kincir angin mekanik). Jenis unit transmisi adalah roda gigi (gearbox) dan sabuk (pully). Perbandingan putaran roda gigi terhadap roda gigi lainnya disebut
MODUL
3
ENERGI ANGIN
rasio transmisi. Sebagian turbin angin dapat juga tidak memiliki unit transmisi dan rotor digandengkan langsung dengan generator. Sistem ini disebut transmisi langsung dan rasio transmisi adalah 1. (iii) Generator.
Sebagai pembangkit listrik (dc atau ac) yang digandengkan ke unit transmisi. Poros unit transmisi memutar poros generator pada putaran yang sesuai dengan putaran nominal generator. Pada kincir mekanik, unit ini analog dengan engkol.
(iv) Unit kontrol/pengatur mekanis dan listrik .
Berfungsi untuk mengontrol kondisi operasi SKEA /turbin angin yakni :
• Pengaturan tegangan lebih.
• Pengaturan tegangan baterai (regulator baterai).
• Pengereman secara manual, elektris atau otomatis.
• Pengaturan distribusi listrik ke pemakai.
• Pengamanan dan proteksi (v) Menara
Bagian SKEA yang berfungsi untuk menahan/menopang unit-unit lain, seperti generator, nasel, unit transmisi, rotor, ekor pengarah, dan lain-lain.
Menara harus mampu menahan beban statis dan dinamis yang dihasilkan oleh dorongan angin (gaya-gaya aerodinamik). Tipe menara terdiri atas menara kerangka (lattis, lattice) atau berbentuk pipa (tubular) yang bervariasi pada beberapa ketinggian (10 m, 15 m, 24 m, 30 m,50 m dst) dan diperlihatkan pada Gambar 3.9. Untuk melengkapi turbin angin sebagai pemasokan listrik,subsistem berikut dapat ditambahkan yaitu:
a. Baterai penyimpan untuk penyimpanan listrik yang dinyatakan oleh tegangan nominal (12 V, 24 V), kapasitas (Ah) serta karakteristik pengisian (charging) dan pengosongan muatan ( discharging). b. Inverter: untuk mengubah tegangan
searah (dc 12 V atau 24 V) menjad
Gambar 3.9. Tipe menara
(Sumber: Tony Burton; Wind Energy Handbook, John Wiley, NY, 2001)
PENG ANT AR ET
SUR
YA
ANGIN
BIOMASSA
MIKROHIDRO
APPENDIX
AHUL U ANANGIN
bolak-balik (220 V, 50 Hz). Karakteristik dinyatakan oleh efisiensi dan kapasitas (dalam W atau VA).c. Beban pembuangan (dummy load): Suatu beban resistif (untuk turbin angin) yang digunakan untuk menampung energi lebih dari unit penyimpan (baterai); atau berupa saluran pembuangan pada kincir mekanik untuk pemompaan air.
d. Panel monitor: untuk memonitor kondisi operasi SKEA setiap saat yang dilengkapi dengan peralatan monitoring untuk arus, tegangan, daya.