ANALISIS POTENSI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN DALAM PENYEDIAAN INDUSTRI MIKRO
TUGAS AKHIR
Disusun sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik program S-1 pada Jurusan
Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta
Disusun Oleh:
DANANG DWI ANGGORO 20120120103
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
i
Disusun sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik program S-1 pada Jurusan
Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta
Disusun Oleh:
DANANG DWI ANGGORO 20120120103
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
ii
ANALISIS PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN DALAM PENYEDIAAN ENERGI INDUSTRI MIKRO
TUGAS AKHIR
Disusun sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik program S-1 pada Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik,
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta
Disusun Oleh:
DANANG DWI ANGGORO 20120120103
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
iii
Disusun Oleh:
DANANG DWI ANGGORO 20120120103
Telah diperiksa dan disetujui:
Dosen Pembimbing 1 Dosen Pembimbing 2
Rahmat Adiprasetya A.H, S.T., M.Eng. Anna Nur Nazilah Chamim, S.T., M.Eng
iv
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
ANALISIS PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN DALAM PENYEDIAAN ENERGI INDUSTRI MIKRO
Disusun Oleh:
DANANG DWI ANGGORO 20120120103
Telah Dipertahankan di Depan Tim Penguji Pada Tanggal 2 September 2016
Susunan Tim Penguji:
Dosen Pembimbing 1 Dosen Pembimbing 2
Rahmat Adiprasetya A.H, S.T., M.Eng. Anna Nur Nazilah Chamim, S.T., M.Eng
NIK. 197511112005011002 NIK. 197608062005012001
Penguji
Muhamad Yusvin Mustar,S.T.,M.Eng NIK. 19880508201504123073
Tugas Akhir ini telah dinyatakan sah sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Mengesahkan
Ketua Program Studi Teknik Elektro
v
Nama : Danang Dwi Anggoro
NIM : 20120120103
Program Studi : Teknik Elektro Fakultas : Teknik
Universitas : Universitas Muhammadiyah Yogyakarta
Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa naskah Tugas Akhir “ Analisis Pembangkit Listrik Tenaga Angin Dalam Penyediaan Energi Industri Mikro ” ini merupakan hasil karya tulis saya sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar sarjana di Perguruan Tinggi dan sepanjang pengetahuan penulis juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis disebutkan sumbernya dalam naskah dan daftar pustaka dengan mengikuti tata cara dan etika penulisan karya tulis.
Yogyakarta, 2 September 2016 Penulis
vi
MOTTO
“Jangan pernah takut kehilangan sebagian hartamu, Takut lah jika kamu kehilangan keluargamu”
(HUSTLE COMPANY)
“Teman sejati adalah dia yang meraih tangan anda dan menyentuh hati anda”
(Heather Pryor)
“Manusia tak selamanya benar dan selamanya salah, kecuali dia yang selalu mengoreksi diri dan membenarkan kebenaran orang lain atas keliruan diri
sendiri”
“Hai orang-orang yang beriman, jadikanlah sabar dan shalatmu sebagai penolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang-orang yang sabar ”
vii
Dengan ini saya ingin mempersembahkan karya ini kepada:
1. Ibu Badriyati, Ayahanda Sudarmo, Kakak Nurul Abdatul Azizah dan Adik Rafi Bangun Adhyasta yang selalu mendukung dan memberikan nasehat kepada saya dalam mengerjakan tugas akhir ini.
2. Seluruh keluarga besar Mbah Sastro Sujono dan Mbah Mafahir yang telah memberi semangat dan selalu mendoakan saya dalam menyelesaikan tugas akhir.
viii
KATA PENGANTAR
Asalamu’alaikum Wr. Wb.
Puji dan Syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya serta shalawat dan salam kepada junjungan Nabi besar Muhammad SAW sebagai motivasi dan inspirasi untuk terus melangkah kedepan dengan penuh optimis sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul ” ANALISIS PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN DALAM PENYEDIAAN ENERGI INDUSTRI MIKRO”. Skripsi ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan strata satu (S1) di Fakultas Teknik UMY.
Terwujudnya laporan Skripsi ini tidak lepas dari bantuan dan dorongan berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini, penulis menyampaikan ucapan rasa terima kasihsebesar-besarnya kepada :
1. Allah SWT yang telah memberikan karunia, rahmat, dan hidayah Nya.
ix
Pembimbing I yang dengan sabar membimbing, membagi ilmunya dan mengarahkan selama melaksanakan penelitian Tugas Akhir hingga dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini.
5. Ibu Anna Nur Nazilah Chamim, M.Eng. sebagai Dosen Pembimbing II yang dengan sabar membimbing, membagi ilmunya dan mengarahkan selama melaksanakan penelitian Tugas Akhir hingga dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini.
6. Bapak Muhamad Yusvin Mustar,S.T., M.Eng sebagai penguji pada saat pendadaran.
7. Segenap Dosen pengajar di jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, terimakasih atas segala bantuan yang selama ini telah diberikan.
8. Staf Laboratorium Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
9. Teman–teman mahasiswa Teknik Elektro A dan B 2012. 10.Teman-teman “Bigbrader” Terima kasih
x
12.Kantin S’15 Yogyakarta, Terima kasih telah memberikan wifi terkencang untuk mencari bahan Tugas Akhir.
13.Terima kasih Mba anna, yang selalu menjaga warung wifi referensi teknik dan membantu memotivasi untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
14.Kendaraan saya G-3137-TP (RX-KING) yang membuat saya punya berjuta saudara di Yogyakarta dan menikmati panjangnya jalanan. Indonesia indah dengan RX-KING
15.Terima kasih kepada sahabat Kontrakan Jahanam yang telah membantu saya mulai dari proses pengerjaan tugas akhir sampai terselesainya tugas akhir. 16.Semua pihak yang secara langsung maupun tidak langsung mendukung penulis.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna, hal ini mengingat kemampuan dan pengalaman dalam penyusunan skripsi ini yang sangat terbatas dan dimohon masukan serta saran agar penulis dan pembaca memperoleh banyak pengetahuan.
Wasalamu’alaikum Wr. Wb
Yogyakarta, 2 September 2016 Yang menyatakan,
xi
HALAMAN JUDUL ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR ... iv
HALAMAN PERNYATAAN ... v
MOTTO ... vi
PERSEMBAHAN ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR TABEL ... xv
DAFTAR GAMBAR ... xvi
INTISARI ... xviii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang Penelitian ... 1
xii
1. Pengembangan Efisiensi Turbin Angin ... 19
a. Baling-Baling ... 19
b. Kontrol ... 20
xiii
BAB III METEDELOGI PENELITIAN ... 31
A. Bahan Penelitian... 31
B. Alat Penelitian ... 31
C. Cara Penelitian ... 31
D. Flowchart Pengambilan Data ... 33
xiv
2. Hasil Sistem Pembangkitan Produksi ... 58 3. Perbandingan Sistem Teroptimal Wind
Turbine dengan Grid ... 60 4. Perbandingan Biaya Pengoperasian Wind
Turbine dengan Grid ... 61
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 63
DAFTAR PUSTAKA ... 66
xv
diatas Permukaan Laut ... 12
Tabel 2.2 Potensi Angin ... 14
Tabel 4.1 Konsumsi Lisrik 1 Rumah Industri Mikro ... 38
Tabel 4.2 Konsumsi Rata-Rata Perjam dari Beban ... 39
Tabel 4.3 Data Kecepatan Angin BMKG ... 41
Tabel 4.4 Spesifikasi Turbin Angin ... 46
Tabel 4.5 Spesifikasi Converter ... 51
Tabel 4.6 Tarif Listrik /kWh ... 53
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Proses Angin Darat dan Angin Laut ... 8
Gambar 2.2 Proses Angin Gunung dan Angin ... 9
Gambar 2.3 Proses Angin Siklon dan Angin Antisiklon ... 10
Gambar 2.4 Proses Angin Fohn ... 11
Gambar 2.5 Sistem Kelistrikan Tenaga Angin ... 16
Gambar 2.6 Komponen Turbin Angin ... 23
Gambar 2.7 Komponen Awal HOMER ... 27
Gambar 2.8 Pemelihan Beban dan Komponen Lainya Pada HOMER ... 29
Gambar 2.9 Bagian Utama Arsitektur HOMER ... 30
Gambar 3.1 Letak Tempat Penelitian... 36
Gambar 4.1 Kondisi Pantai Setro Jenar ... 37
Gambar 4.2 Mesin Pres Plastik ... 40
Gambar 4.3 Komponen Awal Homer ... 42
Gambar 4.4 Perancangan Beban Primer Homer ... 43
xvii
Gambar 4.8 Turbin SW Whisper 200 ... 47
Gambar 4.9 Batteries Hoppecke OPzS 800 ... 49
Gambar 4.10 Perancangan Baterei ... 50
Gambar 4.11 Converter Pada Sistem ... 51
Gambar 4.12 Perancangan Converter ... 52
Gambar 4.13 Perancangan Grid ... 54
Gambar 4.14 Kapasitas Grid ... 54
Gambar 4.15 Konfigurasi Homer ... 55
Gambar 4.16 Hasil Perhitungan Homer ... 56
Gambar 4.17 Hasil Daya yang DiBangkitkan ... 58
Gambar 4.18 Hasil Rata-Rata Produksi Setiap Bulan ... 59
Gambar 4.19 Perbandingan Current System dengan Grid ... 60
INTISARI
Pada saat ini bahan bakar fosil masih banyak digunakan untuk memproduksi listrik, dimana bahan bakar tersebut jika terus digunakan akan habis dan susah diperbarui. Berdasarkan permasalahan tersebut maka perlu dilakukan pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga energi terbarukan dengan sumber pembangkit dari alamdan dapat diperbarui sebagai solusi dari habisnya bahan bakar fosil. sehingga pada studi ini diusulkan perancangan sistem PLTA(Angin).
Dari perancangan sistem PLTA (Angin) dilakukan di Desa Bulus Pesantren, Kebumen, Jawa Tengah untuk membantu industri mikro yang sering kesulitan produksi jika listrik PLN mengalami pemadaman yang cukup lama. Sistem pembangkitan mengunakan wind turbine, baterai, converter dan perhitungan dari sistem secara menyeluruh mengunakan software HOMER versi 2.68. Tujuan dari tugas akhir ini adalah mengetahui potensi dari energi angin sebagai pengganti alternatif dari energi fosil yang semakin lama semakin habis di manfaatkan. Indonesia merupakan negara tropis, memiliki potensi angin yang dapat digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga angin atau bayu baik ditepian pantai atau bukit-bukit. Hasil simulasi dengan software HOMER ini bahwa potensi angin dapat dimanfaatkan untuk menggembangkan industri mikro disekitar pantai dan membantu perekonomian masyarakat agar lebih maju.
1 A. Latar Belakang
Keterbatasan energi listrik dan tingginya ketergantungan terhadap bahan bakar fosil membuat pemerintah harus tanggap untuk mecari solusi dari permasalahan tersebut dengan mencari sumber daya lain. Indonesia merupakan negara yang kaya akan potensi sumber daya alam yang melimpah, baik matahari, air dan angin merupakan alternatif peluang energi yang dapat dimanfaatkan sebaik mungkin oleh pemerintah. Masyarakat sekarang sangat bergantung pada listrik dari bahan bakar fosil, tidak hanya sebagai penerangan juga mendukung kegiatan ekonomi. Akibat yang ditimbulkan dari beban besar pemakaian adalah sering terjadinya pemadaman bergilir dan sering terjadinya gangguan, yang mengakibatkan perekonomian berhenti. Pemerintah harus tanggap untuk membuat suatu alternatif energi sebagai pengganti, yang sangat berpotensi, salah satunya adalah memanfaakan energi angin sebagai sumber energy untuk pembangkitan energi listrik.
2
menunjang kebutuhan yang semakin banyak. Pembangkit listrik yang dimiliki PLN (Perusahaan Listrik Negara) umumnya menggunakan bahan bakar fosil yang lama kelamaan akan selalu berkurang jumlah sumber daya bila tidak ada energi alternatif lainnya, untuk itu peranan pemerintah sangat besar untuk membuat suatu inovasi baru dalam pembangkitan listrik.
Kabupaten Kebumen khususnya sekitar pantai selatan ini memiliki potensi angin yang bagus untuk digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB). Letaknya yang berdekatan dengan bibir pantai membuat kecepatan anginnya dianggap cukup baik. Warga sekitar juga memiliki potensi perekonomian yang tinggi dimana terdapat industri mikro atau indutri rumahan yang merupakan penghasilan utama. Pasokan listrik yang sering kali padam atau tidak stabil ini menyulitkan warga bekerja. Letak dari kawasan yang jauh dari perkotaan membuat pasokan energi listrik dari PLN sering mengalami gangguan yang apabila terjadi waktunya sangat lama.
energi listrik, maka penulis mecoba melakukan pengembangan pembangkit listrik tenaga bayu sebagai energy cadangan untuk membantu industri mikro.
B. Rumusan Masalah
Karena keterbatasan pasokan lisrik dari PLN, perlu dikembangkan energi terbarukan yang berasal dari angin sebagai alternatifnya. Perlu adanya suatu peranan pemerintah untuk menyiasati kondisi ini dengan mendirikan suatu pembangkit listrik yang dapat membantu masyarakat pantai selatan khususnya para industri mikro,agar tidak mengalami kerugian ketika lisrik padam dan usaha tetap berjalan.
C. Batasan Masalah
Berdasarkan rumusan masalah diatas, maka dalam pembahasan tugas akhir ini dibatasi pada :
1. Pengambilan data hanya dilakukan pada Industri Mikro
2. Analisa perhitungan daya dan beban hanya terpusat melalui Homer.
D. Tujuan Penelitian
4
Perlu adanya pengembangan suatu energi lain yang dapat membantu keterbatasan ini dan tidak sepenuhnya bergantung pada energi fosil sebagai pasokan utamanya.
D. Manfaat Penelitian
1. Bagi pengguna dapat membantu mengatasi masalah dalam keterbatasan pasokan listrik.
2. Bagi penulis dapat mengetahui potensi dari daerah tempat tinggal yang dapat dijadikan sebagai alternatif energi.
3. Bagi kalangan akademisi nantinya bisa dikembangkan sebagai pembangkit alternatif dan menggantikan energi fosil.
E. Sistematika Penulisan
1. Bab I Pendahuluan, membahas mengenai latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.
2. Bab II Tinjauan Pustaka dan Dasar Teori, Membahas mengenai teori-teori yang mendukung dari masing-masing bagian yang berisikan dasar pemikiran secara teoritis dan secara umum dan juga menjadi panduan atau dasar dari pembuatan analisis-analisis tugas akhir ini.
4. Bab IV Analisis dan Hasil Penelitian, membahas data-data hasil penelitian dan analisis serta pembahasan terhadap masalah yang diajukan dalam tugas akhir.
6 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka
Keterbatasan energi fosil membuat perlu adanya suatu pemanfaatan sumber daya lain sebagai alternatif energi untuk menunjang pasokan listrik yang semakin banyak digunakan. Berdasarkan topik tugas akhir yang diambil terdapat beberapa referensi penelitian-penelitian yang berkaitan dengan tugas akhir ini, Berikut adalah sebagian contoh penunjang tulisan tugas akhir :
1. Cahya Adijana Nugraha, 2015 “Analisa Potensi Daya Angin Sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB) di Pantai Congot, Kulonprogo”
Tugas Akhir, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, menejelaskan tentang analisa pembangkit listrik tenaga bayu memanfatkan angin pantai congot sebagai energi alternatif penunjang pasokan listrik warga sekitar pantai yang memiliki potensi angin cukup besar.
B. Landasan Teori
1. Proses Terjadinya Angin
Angin merupakan salah satu unsur yang dapat mempengaruhi kondisi cuaca dan iklim. Angin adalah pergerakan udara yang disebabkan adanya perbedaan tekanan udara yang mengakibatkan adanya hembusan atau tiupan disuatu tempat atau daratan. Permukaan bumi senantiasa mengalami pemanasan yang berbeda disetiap tempatnya sehingga kecepatan angin memiliki perbedaan arah dan kecepatannya. Arah angin juga dipengaruhi oleh rotasi bumi, jika bumi tidak berotasi, maka angin akan bergerak di jalur yang lurus dari daerah tekanan tinggi ke tekanan rendah. Arah ini dibelokkan dari jalurnya ke arah lain tepat di belahan bumi utara dan selatan karena bumi berputar pada porosnya (Angga Saputra dkk, 2015).
a. Macam-Macam Angin
Beberapa contoh angin lokal antara lain adalah angin darat, angin laut, dan angin lembah serta angin jatuh
1. Angin Darat dan Angin Laut
Angin darat bertiup dari darat menuju laut sedangkan angin laut bertiup dari laut ke darat. Kedua angin tersebut terjadi karena adanya perbedaan antara daratan dan lautan. Proses terjadinya angin darat dan angin laut:
8
tidak dapat mengikat panas lebih lama dari air. Karena suhu panas tersebut, udara di lautan merenggang sehingga tekanan udara di lautan turun dan menyebabkan udara bergerak dari darat ke lautan.
b). Angin laut terjadi pada siang hari, karena suhu di darat lebih tinggi karena pantulan panas matahari merenggangkan udara di daratan. Karena merenggang, udara di daratan naik sehingga tekanannya turun dan menyebabkan udara bergerak dari lautan ke daratan.
Gambar 2.1 Proses terjadinya angin darat dan angin laut (sumber :
http://assharrefdino.com)
2. Angin Gunung dan Angin Lembah
Perbedaan pemenasan juga terjadi dikawasan pegunungan dan lembah berikut penejelasannya :
sebagai angin gunung. Siang hari pegunungan lebih dulu mendapat pemanasan dibandingkan lembah. Udara di gunung pada siang hari lebih renggang, maka tekanan udara di gunung menjadi lebih rendah. Rendahnya tekanan udara di gunung udara yang ada di lembah bergerak naik ke gunung sebagai angin lembah.
Gambar 2.2 Proses terjadinya angin gunung dan angin lembah (sumber :
http://assharrefdino.com)
3. Angin Siklon dan Angin Antisiklon
Angin siklon adalah udara yang bergerak dari beberapa daerah bertekanan udara tinggi menuju titik pusat tekanan udara rendah. Gerakan udara ini terlihat berputar dari beberapa daerah bertekanan udara tinggi yang mengelilingi daerah bertekanan udara rendah.
10
Belahan bumi selatan dan utara memiliki perbedaan angin siklon dan angin antisiklonnya.
Gambar 2.3 Proses terjadinya angin siklon dan angin antisiklon (sumber :
http://assharrefdino.com)
4. Angin Fohn
disebut dengan angin bahorok, yang sering menyebabkan terjadinya kerusakan pada tanaman tembakau. Selain angin lokal, terdapat angin yang bertiup dalam suatu kawasan yang lebih luas, yaitu angin monsunatau angin musimatau anginmuson.
Angin monsun yang terjadi di Indonesia ada dua, yaitu monsun barat dan monsun timur. Angin monsun ini disebabkan adanya perbedaan tekanan udara dua benua yang mengapit kepulauan Indonesia, yaitu Benua Asia yang kaya perairan dan Australia yang kering.
Gambar 2.4 Proses terjadinya angin fohn (sumber : http://assharrefdino.com)
5. Angin Munson Barat
12
6. Angin Munson Timur
Angin monsoon timur terjadi pada bulan April-Oktober. Saat itu kedudukan matahari berada di belahan bumi utara. Menyebabkan benua Australia mengalami musim dinin sehingga bertekanan tinggi. Sedangkan benua Asia lebih panas, sehingga tekanannya rendah.
7. Syarat Kecepatan Angin
Syarat dan kondisi angin yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik dengan kincir angin sebagai berikut :
Tabel 2.1 Tingkatan kecepatan angin 10 meter di atas permukaan tanah
Kelas Kecepatan Kondisi Alam di Daratan 1 0.00 – 0.02
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 bergoyang
pelan, petunjuk arah angin bergerak 5 5.5 – 7.9 Debu jalan, kertas beterbangan, ranting pohon
Bergoyang
6 8.0 – 10.7 Ranting pohon bergoyang, bendera berkibar 7 10.8 – 13.8 Ranting pohon besar bergoyang, air kolam
(Lanjutan) Tabel 2.1 Tingkatan kecepatan angin 10 meter di atas permukaan tanah 11 24.5 – 28.4 Dapat merubuhkan pohon, menimbulkan
kerusakan
12 28.5 – 32.6 Menimbulkan kerusakan parah (Sumber: www.kincirangin.info)
C. Potensi Energi Angin
Indonesia adalah suatu negara yang dikarunia potensi alam yang begitu besar, salah satunya angin. Potensi angin yang dapat dimanfaatkan menjadi sumber energi, mempunyai kecepatan diatas 5 m/detik dan itu berada pada 120 lokasi dan tersebar di wilayah Nusa Tenggara Timur, Nusa Tenggara Barat, Sulawesi Selatan, dan Pantai Selatan Jawa (Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional, 2006).
14
untuk biaya perawatan setiap tahunnya. Pemanfaatan potensi angin seperti ini yang diharapkan mampu membantu masyrakat untuk menakan biaya perawatan yang mulai sangat mahal diera globalisasi.
Peranan pemerintah juga sangat dibutuhkan untuk mendukung adanya suatu energi terbarukan diwilayah yang memiliki potensi tinggi seperti potensi angin. Di Desa salah satu tempat yang memiliki potensi angin, dengan letak dipinggir pantai kawasan ini memiliki potensi angin yang cukup bagus untuk menggerakan turbin angin. Kesulitan pasokan listrik menjadi kendala bagi kalangan usaha mikro disana, sehingga saya ingin menganalisa potensi angin untuk membantu usaha mikro sehingga dapat menekan biaya yang dikeluarkan untuk produksi.
Tabel 2.2 Potensi Angin
Kelas Kec. Angin
(m/s)
Daya Spesifik
(W/m²)
Kapasitas (kW) Lokasi (Wilayah)
Skala Kecil 2,5 – 4,0 <75 s/d 10 Jawa,NTB,NTT,
Maluku,Sulawesi
Skala
Menengah
4,0 -5,0 75 – 100 10 – 100 NTB,NTT,Sultra
Skala Besar >5,0 >150 >100 Sulsel,NTB,dan
NTT, Pantai
Selatan Jawa
Energi kinetik yang dihasilkan sekumpulan udara dengan massa m, dengan kecepatan v dengan arah x adalah :
∪= / mv = / pAx v Joule
seperti terlihat pada rumus dibawah, daya yang dihasilkan angin, Pw, adalah turunan energi kinetic terhadap waktu:
��= � = ��= / � � = / �
Rumus kecepatan udara � diperoleh
� = , �/� kg/� Dimana :
p = tekanan dalam kPa T = temperature (Kelvin) Daya yang dibangkitkan angin menjadi :
� = �� = , ���
A merupakan luas area dalam � dan v adalah kecepatan angin dalam clalam n/s. Untuk kondisi udara standard 101,3 kPa dan 273K, sehingga diperoleh persamaan :
Pw= 0,647� Watt
16
Daya output mekanik �� aktual dapat ditulis :
�� = �� / �� = ��� watt
��adalah koefisien performance turbin yang nilainya tidak konstan �� dipengaruhi kecepatan angin, kecepatan putaran turbin, dan parameter sudu turbin.
Gambar 2.5 Proses sistem kelistrikan tenaga angin (https://id.wikipedia.org)
Daya output generator � adalah perkalian daya output transmisi dan efisiensi generator ��
� = ���� watt Formulasi kecepatan angin
Langkah awal menghitung energi angin adalah mengetahui kecepatan angin rata-rata. Kecepatan angin dapat dihitung:
�̅ = ∑��= � . ��
Kecepatan angin rata untuk tiap satu jam, misalnya kecepatan angin rata-rata untuk jam 0.00 sampai jam 1.0, kecepatan angin ini menggunakan variasi
kecepatan harian. Dengan mengetahui variasi harian dari kecepatan angin, dapat diketahui saat-saat dimana angin bertiup kencang dalam satu hari, sehingga dapat digunakan untuk menentukan berapa jam dalam sehari semalam energi angin di daerah tersebut dapat menggunakan penggerak turbin angin. Kecepatan angin disuatu tempat dapat dipengaruhi oleh ketinggian terhadap tanah, makin dekat dengan permukaan tanah. Kecepatan angin di suatu tempat dipengaruhi oleh ketinggian terhadap tanag, makin dekat dengan permukaan tanah, kecepatan angin makin kecil (Cahya Adijana Nugraha, 2015).
Adapun hubungan antara kecepatan angin disuatu ketinggian dengan kecepatan angin lainnya dinyatakan dengan persaman :
�
V = Kecepatan angin diketinggian H meter di atas tanah (m/s)
� = Kecepatan angin pada ketinggian referensi (m/s)
�� = Kecepatan angin pada ketinggian referensi (m/s) H = Ketingian yang kecepatannya akan dihitung (m)
�� = Ketinggian referensi (m)
18
D. Perkembangan Teknologi Turbin Angin
Teknologi tenaga angin, sumber energi paling cepat berkembang di dunia, sepintas terlihat sederhana. Selain untuk pembangkitan listrik, turbin angin sangat cocok untuk mendukung kegiatan pertanian dan perikanan, seperti untuk keperluan irigasi, aerasi tambak ikan, dan sebagainya. Tenaga ditransfer melalui baling-baling kadang dioperasikan pada variable kecepatan, lalu ke generator dan menghasilkan energi listrik untuk digunakan (Syamsul Bahari, 2015).
Perkembangan teknologi dalam dua dekade terakhir menghasilkan turbin angin yang modular dan mudah dipasang. Saat ini sebuah turbin angin modern 100 kali lebih kuat dibanding beberapa tahun yang lalu. Pada awal tahun 2004, pemasangan tenaga angin secara global telah mencapai 40.300 MW sehingga tenaga yang dihasilkan cukup untuk memenuhi kebutuhan sekitar 19 juta rumah tangga menengah di Eropa yang berarti sama dengan mendekati 47 juta orang. Dalam 15 tahun terakhir ini, pemanfaatan tenaga angin semakin tinggi seiring dengan turunnya biaya produksi 50% mampu menyaingi PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap) dan mampu menandingi pembangkit lainnya untuk pasokan listriknya Sejarah Penggunaan Energi Angin.
berputar mengelilingi suatu poros vertikal, hewan tersebut mendorong suatu batang kayu yang terhubung pada poros, yang di bawahnya terdapat sebuah batu berbentuk silinder yang ikut berputar, batu tersebut digunakan untuk menggiling gandum.
Tenaga putaran kincir anginlah yang menggantikan tenaga hewan tersebut. Penggunaan teknologi energi angin juga ditemukan di Persia (Iran), mereka menggunakannya untuk menggiling/menumbuk gandum dan biji-bijian lainnya, mereka juga memanfaatkannya untuk memompa air. Perkembangan paling maju terjadi di Belanda dimana mulai banyak dikembangkan beragam bentuk dari kincir angin, oleh sebab itu pula belanda dijuluki negeri kincir angin. Teknologi kincir angin terus berlanjut hingga tahun 1920 di Amerika, di mana kincir tersebut mulai digunakan untuk membangkitkan listrik. Kincir angin yang digunakan untuk membangkitkan energi listrik biasanya disebut dengan turbin angin. Hingga pada tahun 1970 terjadi kenaikan harga minyak yang membuat energi terbarukan mulai banyak diminati.
1. Pengembangan Efisiensi Turbin Angin
Pengembangan efisiensi turbin angin dengan menyempurmnakan beberapa aspek dibawah ini (Ary triwibowo, 2013) :
a. Baling-Baling
20
mudah rusak. Fokus penelitian adalah unutk tetap mempertahankan ukuran panjang, kekuatan, ketebalan, tapi dengan berat/bobot lebih ringan.
b. Kontrol
Jika angin semakin kencang, semakin besar pula energi yang dihasilkan. Memang benar tapi tidak semudah itu. Karena baling-baling direncanakan akan berbobot ringan, angin kencang bisa dengan cepat menghancurkannya. Jika tidak ada mekanisme rem atau penurunan kecepatan baling-baling, angin bisa merusak konstruksi baling-baling, bahkan menerbangkannya dengan mudah. Rem merupakan faktor penting dalam pengendalian kecepatan putaran baling-baling itu yang masih terus dipelajari.
2. Manfaat Angin sebagai Energi Alternatif
pemanfaatan dari ketersediaan energi angin ini bisa ditemui dimana saja. Sehingga, jika masyarakat mampu memperdayakan energi angin di setiap daerahnya, maka masing-masing daerahnya dapat mendapatkan energi terbarukan untuk kebutuhan sehari-harinya.
E. Mekanisme Turbin Angin
Sebuah pembangkit listrik tenaga angin dapat dibuat dengan menggabungkan beberapa turbin angin sehingga menghasilkan listrik ke unit penyalur listrik. Listrik dialirkan melalui kabel transmisi dan didistribusikan ke rumah-rumah, kantor, sekolah, dan sebagainya. Turbin angin adalah kincir angin yang digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik. Turbin angin ini pada awalnya dibuat untuk mengakomodasi kebutuhan para petani dalam melakukan penggilingan padi, keperluan irigasi, dll. Turbin angin terdahulu banyak dibangun di Denmark, Belanda, dan negara-negara Eropa lainnya. Angin akan memutar sebuah poros yang dihubungkan dengan generator, lalu menghasilkan listrik
22
ketika di tambah dengan komponen brake yang memiliki gaya gesekan di brake meskipun dalam keadaan tidak mengerem gaya gesekan tersebut tetap ada, hal ini mengakibatkan putaran turbin semakin berat, Berikut ini adalah jenis turbin angin :
a. Turbin angin propeller adalah jenis turbin angin dengan poros horizontal seperti baling pesawat terbang pada umumnya. Turbin angin ini harus diarahkan sesuai denga arah angin yang paling tinggi kecepatannya.
b. Turbin angin Darrieus merupakan suatu sistem konversi energi angin yang digolongkan dalam jenis turbin agin berporos tegak. Turbin angin ini pertama kali ditemukan oleh GJM Darrieus tahun 1920.
Gambar 2.6 Komponen turbin angin (Sumber : mit.ilearning.me)
1. Sudu
Sudu adalah bagian rotor dari turbin angin. Rotor ini menerima energi kinetik dari angin dan dirubah ke dalam energi gerak putar. menggunakan prinsip-prinsip aerodinamika seperti halnya pesawat. Pada prinsipnya gaya-gaya angin yang bekerja pada sudu-sudu kincir sumbu horizontal terdiri atas tiga komponen yaitu:
a. Gaya aksial(a), yang mempunyai arah sama dengan angin, gaya ini harus ditampung oleh poros dan bantalan
24
c. Gaya tangensial( t), yang menghasilkan momen, bekerja tegak lurus pada radius dan yang merupakan gaya produktif. Energi kinetik angin diperoleh berdasarkan energi kinetik sebuah benda dengan massa m, kecepatan v.
2. Tower
Tower atau tiang penyangga adalah bagian struktur dari turbin angin horizontal yang memiliki fungsi sebagai struktur utama penopang dari komponen sistem terangkai sudu, poros, dan generator. Bahann tower terbuat dari baja atau beton yang harus kuat untuk menopang kincir angin baik kincir angin besar dan kecil.
3. Ekor
4. Generator
Generator adalah salah satu komponen terpenting dalam pembuatan sistem turbin angin. Generator ini dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik. Prinsip kerjanya dapat dipelajari dengan menggunakan teori medan elektromagnetik. Singkatnya, (mengacu pada salah satu cara kerja generator) poros pada generator dipasang dengan material ferromagnetic permanen. Setelah itu di sekeliling poros terdapat stator yang bentuk fisis nya 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.
5. Baterai
26
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 di akomodasi dengan menggunakan alat penyimpan energi. Contoh sederhana yang dapat dijadikan referensi sebagai alat penyimpan energi listrik adalah aki mobil. Aki mobil memiliki kapasitas penyimpanan energi yang cukup besar. Aki 12 volt, 65 Ah dapat dipakai untuk mencatu rumah tangga (kurang lebih) selama 0.5 jam pada daya 780 watt. 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.
F. HOMER Energy
digunakan untuk membantu pemodelan dari sebuah sistem tenaga listrik dengan menggunakan berbagai pilihan sumber daya terbaharukan dan salah satu tool populer untuk desain sistem PLH ( Pembangkit Listrik Hybrid ) menggunakan energi terbarukan. HOMER mensimulasikan dan mengoptimalkan sistem pembangkit listrik baik stand-alone maupun grid connected yang dapat terdiri dari kombinasi turbin angin, photovoltaic, mikrohidro, biomassa, generator (diesel/bensin), microturbine, fuel-cell, baterai, dan penyimpanan hidrogen, melayani beban listrik maupun termal. Dengan HOMER, dapat diperoleh spesifikasi paling optimal dari sumber-sumber energi yang mungkin diterapkan.
1. Tampilan Awal Homer
28
Gambar 2.7 Tampilan awal HOMER
Gambar 2.8 Pemilihan beban dan komponen lainnya pada HOMER.
30
2. Konfigurasi HOMER
Gambar 2.9 Bagian utama arsitekstur HOMER.
31
A. Bahan Penelitian
Penelitian ini menggunakan bahan-bahan berupa data kecepatan angin dari BMKG (Badan Meteorologi kerja dari kecepatan angin/ bayu untuk membantu proses pengambilan data.
B. Alat Penelitian
Berupa data hardcopy dari BMKG (Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika) dan jurnal mengenai Pembangkit Listrik Tenaga Angin. Penelitian juga menggunakan perangkat lunak berupa HOMER yang berfungsi sebagai simulator sistem
Penelitian menggunakan alat-alat sebagai berikut :
1. Seperangkat Laptop acer aspire 5583WXMi dengan spesifikasi Intel core 2 duo procesor T5500 (1.66 GHz, 667 MHz, 2 MB L2 cache). 2. Perangkat lunak program HOMER.
C. Cara Penelitian
Penelitian ini menggunakan tahapan sebagai berikut :
1. Melakukan observasi didaerah pesisir pantai selatan Kebumen (Pantai Bercong) Jawa Tengah.
32
3. Melakukan simulasi sistem kerja pembangkit listrik tenaga angin/bayu pada aplikasi HOMER.
4. Perhitungan dan analisa data keseluruhan objek. 5. Melakukan evaluasi dan perbaikan.
D. Flowchart Pengambilan Data
.
Mulai
Studi Pendaluhan
Indentifikasi dan Perumusan Masalah
Studi Pustaka
Pengumpulan Data
Pengolahan Data
Analisis Data
Penulisan Skripsi
34
Memberikan gambaran tentang flowchart diatas berikut penjelasan yang menyeluruh dari langkah-langkah penulisan :
1. Studi pendahuluan
Studi pendahuluan adalah tahap awal dalam metodelogi penulisan. Pada tahap ini dilakukan pengamatan langsung keadaan Pantai Setro Jenar, Desa Bulus pesantren Kabupaten Kebumen, Jawa Tengah. Bertujuan mengetahui informasi awal mengenai lingkungan dan situasi sekitar pantai. 2. Identifikasi dan Perumusan Masalah
Setelah melakukan studi pendahuluan, permasalahan pada area pantai dapat diketahui. Kemudian penyebab dari permasalahan pada area pantai adalah masyarakat yang masih kekurangan pasokan listrik yang mengakibatkan industri mikro rumahan tidak dapat bekerja ketika listrik dari PLN padam. Mengingat potensi angin yang cukup bagus di sekitaran pantai penulis berusaha untuk memanfaatkan potensi tersebut dengan menganalisa potensi angin sebagai penyedia listrik di industri mikro.
3. Studi Pustaka
4. Pengumpulan Data
Pengumpulan data ini dilakukan dengan cara pengamatan langsung pada area pantai, wawancara dengan masyarakat sekitar Pantai Bercong yang memiliki industri mikro rumahan.
5. Pengolahan Data
Setelah semua data terkumpul sesuai dengan kebutuhan maka pengolahan data dapat dilakukan. Pengolahan data ini menentukan jenis wind turbine yang sesuai dengan kecepatan hembusan angin dan kebutuhan listrik industri mikro dan dilaukan konfigurasi dengan menggunakan software HOMER Energy untuk menghitung beban dan jumlah turbin angin yang optimal.
6. Analisa Data
Dari simulasi akan didapatkan hasil yang nantinya akan dianalisais. Data yang akan dianalisis adalah daya keluaran turbin angin yang dibandingkan dengan daya listrik PLN sebagai penyedia industri mikro rumahan.
7. Pembuatan Karya Tulis
36
E. Tempat Penelitian
Penelitian untuk menganalisis potensi energi angin ini menggunakan program HOMER. Dilakukan di Desa Muktisari, Kecamatan kebumen, Jawa tengah yang berjarak 5 Km dari pusat kota dan pengamatan lokasi pantai di Desa Bulus pesantren, Pantai Setro jenar yang letaknya di selatan Kebumen.
Gambar 3.1 Letak Tempat Penelitian
37 BAB IV ANALISIS DATA
A. Data Wilayah
Penelitian ini dilakukan di Pantai Setro jenar, Kec.Bulus Pesantren, Kebumen, Jawa Tengah. Pengamatan dilakukan untuk mengetahui potensi dari kecepatan angin. Letak pantai didaerah selatan Kebumen memiliki angin cukup kencang memungkinkan untuk menjadi energi alternatif pembantu industri mikro warga sekitar, memiliki lahan landai yang luas bisa digunakan untuk pembangunan Pembangkit Listrik Energi Angin/Bayu.
38
B. Profil Beban
Potensi energi angin di Desa Bulus Pesantren Kebumen ini dugunakan untuk mensuplai industri mikro yang ada di sekitar desa tersebut. satu sampel industri mikro yang cukup besar memakai beban listrik dari PLN. Berikut industri mikro yang memiliki beban cukup besar untuk menjalankan usahanya :
Tabel 4.1 Konsumsi listrik 1 rumah industri mikro
Data berikut dapat diambil kesimpulan jumlah total daya yang di gunakan dalam 1 hari adalah 15,776 kW penggunaan peralatan listrik pada industri mikro. Penggunaan daya tersebut bebarengan dengan pengunaan kebutuhan daya rumah setiap harinya. Berikut konsumsi daya listrik rata-rata perjam :
Tabel 4.2 Konsumsi listrik rata-rata perjam dari beban
40
Dari tabel diatas dapat disimpulkan bahwa pemakaian beban paling banyak terjadi pada pagi kesiang hari dengan jangka waktu pemakaian mesin selama 4 jam perhari.
Gambar 4.2 Mesin pres plastik
C. Potensi Angin
kecepatan angin di lokasi pembangkit selama satu tahun dapat di lihat pada tabel berikut.
Tabel 4.3 Data kecepatan angin perbulan
Bulan Kecepatan angin m/s
Januari 4,86
42
HOMER mampu memodelkan sistem pembangkit skala kecil yang optimal, dengan demikian kelayakan teknis dan analisa tentang beban yang terpasang, daya yang dapat dihasilkan dari sistem dapat ditentukan melalui simulasi menggunakan HOMER yang didasarkan pada konfigurasi sistem yang tepat. Berikut komponen awal dari program HOMER yang digunakan.
Gambar 4.3 Komponen awal simulasi Homer
1. Pemasukan Data Beban
Gambar 4.4 Perancangan beban primer Homer
44
Gambar 4.5 Profil listrik bulanan dalam satu tahun
Profil beban ini merupakan perkiraan beban dalam satu tahun penggunaan, namun terlihat tidak ada yang mencolok dari grafik karena Indonesia merupakan negara tropis yang hanya memiliki dua musim sehingga dapat dikatakan beban listrik hampis sama disetiap bulannya.
2. Desain Sistem Wind Turbin
Gambar 4.6 Perancangan wind turbine
46
Tabel 4.4 Spesifikasi turbin angin
Star-up wind speed 3,1 m/s (7mph) Rotor diameter 9 feet (2,7m)
Voltage 24,36,48 VDC
Rated power 100watt at 26 mph (11,6 m/s) Turbine controller Whisper controller
Body Cast alumunium
Blades 3-Carbon reinforced fiberglass Overspeed protection Patented side-furling
Survival wind speed 200kWh /mo at 12 mph (5,4 m/s) Warranty 5 years limted warranty
(Sumber : https://indonesian.alibaba.com)
Gambar 4.7 Potensi kecepatan angin
Dari data angin tersebut dapat dilihat potensi angin pesisir pantai selatan Kebumen cukup bagus untuk pembuatan wind turbine skla kecil hingga menengah ini membantu peranan pemerintah daerah untuk membuat suatu energi terbarukan khususnya tepi pantai dan dapat dimanfaatkan warga sekitar agar lebih maju.
48
Dalam pengisian harga di homer, harga didapatkan dari harga untuk satu turbine tipe SW Whiper 200 1 kW DC adalah sebesar $ 440, kemudian untuk biaya replacement sebesar 50% dari biaya investasi pembangunan awal. Hal ini di karenakan pada sistem turbin angin ini apabila mengalami kerusakan, biaya penggantian komponen yang rusak harus segera dilakukan penggantian agar turbin kembali bekerja dengan baik. Replacement cost dikenakan setelah penggunaan wind turbin ini telah bekerja selama 15 tahun dan perawatan turbin dilakukan dengan jangka waktu 5 tahun sekali.
Sementara untuk biaya operational & maintenance (O&M), wind turbine dengan skala kecil yaitu di bawah 10 kW (<10 kW) umumnya tidak memerlukan biaya O&M, hal ini dikarenakan pengoperasian cukup dengan mengaktifkan turbin angin (bila sebelumnya dimatikan) dan melakukan pengereman darurat bila terjadi angin yang sangat kencang yang mungkin merusak tubin angin.
atau kotoran yang melekat terutama di bagian yang berputar atau bergerak, pemeriksaan ekor pengarah, pemeriksaan karat, dll.
3. Desain Baterai
Sama seperti perancangan pada turbin, baterai juga memiliki 3 inputan yang harus di masukkan yaitu string, cost, dan baterai per string. Untuk cost terbagi menjadi 3 bagian yaitu capital, replacement dan O&M capital ini adalah harga pembelian baterai, kemudian replacement adalah biaya penggantian baterai dan yang terakhir O&M (operasional dan maintenance), O&M ini memiliki nilai 0 karena pada baterai perawatannya hanya berupa pengukuran pada baterai saja.
50
Baterai yang di gunakan dalam simulasi sistem ini adalah baterai tipe battery Hoppecke OPzS 800 yang mempunyai tegangan normal 2 volt, kapasitas 800 Ah atau 1,6 KWh. Kemudian string adalah jumlah baterai yang di gunakan sementara baterai perstring adalah baterai yang disusun secara seri agar mendapatkan komposisi tegangan sesuai dari pembangkit. Pada simulasi digunakan ini dalam satu stringnya terdapat 2 buah baterai karena mengingat kecilnya turbin angin yang dipakai dan harga dari 1 buah batereainya adalah $ 717.
Gambar 4.10 Perancangan baterai
4. Desain Converter
Pada perancangan sistem converter ini menggunakan home power inverter Pwg 4 kW yang di jual dengan harga $ 366. Berikut spesifikasi dari converter yang digunakan pada sistem.
Gambar 4.11 Converter pada sistem (Sumber : https://indonesian.alibaba.com)
Tabel 4.5 Spesifikasi Converter
Brand Name Pwg
Model Number NC1522
Capacity(W) 4000 watt
Size 580*290*430mm
Weight 23,6kg
Input Voltage 90-280VDC
Output Voltage 110V/120V/220V/230V/240V
52
(Lanjutan)Tabel 4.5 Spesifikasi Converter
Output Frequency 50 hz
Output Current 15-25A
Material copper transformer with charger
working way home/wind system
Display LED,LCD display
Kemudian untuk replacement biayanya sama seperti biaya pembelian karena apabila terjadi kerusakan pada komponen, maka komponen tersebut harus di ganti satu set secara keseluruhan. Kemudian untuk ukuran converter sendiri bisa di rancang sesuai dengan konfigurasi yang optimal.
5. Grid
Simulasi perancangan sistem ini menggunakan koneksi ke grid, hal ini bertujuan apabila ada kelebihan energi listrik, energi listrik tersebut dapat di jual ke PLN. Menggunakan energi terbarukan skala kecil sampai dengan menengah dengan kapasitas sampai dengan 10 MW atau kelebihan tenaga listrik (excess power) dari badan usaha milik negara, badan usaha milik daerah, badan usaha swasta, koperasi dan swadaya masyarakat guna memperkuat sistem penyediaan tenaga listrik setempat (Peraturan Menteri ESDM Nomor 04 Tahun 2012 PLN). Hasil dari pembangkitan ini mungkin tidak akan dijual karena kapasitas daya yang kecil tidak memungkinkan sehingga lebih baik digunakan untuk kebutuhan industri mikro itu sendiri.
Sementara itu dari data PLN tentang Tarif Tenaga Listrik Yang disediakan oleh PT Perusahaan Listrik Negara, tarif listrik untuk keperluan rumah tangga ditetapkan seperti pada tabel di bawah ini.
Tabel 4.6 Tarif listrik /kWh
Daya Listrik Tarif listrik Keterangan
900 VA Rp 605 /kWh Bersubsidi
1300 VA Rp 1410 /kWh Non-Subsidi
2200 VA Rp 1410 /kWh Non-Subsidi
54
Gambar 4.13 Perancangan grid
Gambar 4.14 Kapasitas grid
hanya untuk pemakaian sendiri dan grid power pricre nya diisi sesuai dengan ketentuan harga kWh yang ada sebesar $ 0,141.
E. Hasil Simulasi Homer
Dari penentuan beberapa konfigurasi yang telah dijelaskan selanjutnya dilakukan simulasi konfigurasi menggunakan Homer. Dari hasil simulasi tersebut didapatkan hasil kelistrikan dan hasil keluaran ekonomi. Dari hasil simulasi yang dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak Homer didapatkan perencanaan sistem PLTA (Angin) seperti gambar dibawah ini.
Gambar 4.15 Konfigurasi Homer
56
yaitu turbin angin SW Whisper 200 dengan nominal daya 1 kW per turbin angin. Didapatkan 8 simulasi yang di hasilkan oleh Homer. simulasi yang paling bagus adalah konfigurasi yang memiliki nilai NPC (Net Present Cost) paling kecil, sama halnya dengan net present value (NPV), perbedaannya hanya jika NPV di lihat dari nilai yang besar, sedangkan NPC sebaliknya. NPC sendiri merupakan nilai dari semua biaya yang muncul selama masa pakai di kurangi dengan semua pendapatan yang diperoleh selama masa pakai. Selain itu NPC juga bisa digunakan untuk mengetahui biaya investasi yang paling optimal dari segi keluaran ekonomi dari sebuah pembangkit, sedangkan kriteria pada NPV untuk menentukan kelayakan pengembangan suatu proyek dilihat dari hasil NPV Apabila NPV > 0 suatu proyek layak untuk dilaksanakan, NPV < 0 suatu proyek tidak layak untuk dilaksanakan, dan NPV = 0 proyek layak untuk di kembangkan tapi tidak menguntungkan dan tidak mengalami kerugian.
Gambar 4.16 Hasil perhitungan Homer
mikro di sekitar pantai selatan Kebumen. Dari hasil simulasi terdapat beberapa hasil dan diambil hasil pada simulasi pertama yang menggunakan Grid, Wind Turbine, dan Converter serta simulasi kedua dengan grid kemudian kedua hasil itu dibandingkan mana yang lebih optimal.
Tabel 4.7 Konfigurasi terbaik
Jenis Keterangan
Turbin SW Whisper 200
Turbin yang di gunakan berjumlah 1 buah dengan masing-masing turbin memiliki kapasitas 1 kW Baterei Hoppecke
OPzS 800
Baterai yang di gunakan berjumlah 1 string baterai dengan satu stringnya berisi 2 buah baterai yang di rangkai secara seri untuk menaikkan tegangan
Converter Total kapasitas konverter yang di gunakan adalah 4 kW
Grid Grid bernilai 2,2 kW karena konfigurasi ini menggunakan listrik PLN sebagai pembantu dalam penyediaan listrik
Initial Capital Initial capital adalah biaya investasi yang di keluarkan untuk membangun konfigurasi tersebut Operating Cost Operating cost adalah biaya operasianal yang di
gunakan dalam setiap tahunnya
58
(Lanjutan) Tabel 4.7 Konfigurasi terbaik
COE Rata-rata listrik yang di hasilkan dalam setahun bernilai sebesar 0,126 $/kWh
Ren frac Ren frac ini bernilai 0,27 hal ini menandakan bahwa sistem berjalan dengan baik dengan menggunakan energi terbarukan
1. Analisa Sistem Teroptimal
Pada anilsa sistem yang telah disimulasikan dengan program Homer didapat bahwa industri mikro di pantai selatan Kebumen menggunakan energi angin sebagai pengganti listrik PLN jika mengalami pemadaman sewaktu-waktu, mengingat proses produksi yang harus terus berjalan. Sehingga untuk mengoptimalkan sistem pada industri mikro memanfatkan potensi angin mengingat lokasi desa yang berdekatan dengan pantai di selatan Kebumen.
2. Hasil Pembangkitan Sistem Produksi Listrik
Dari simulasi Homer didapatkan hasil pembangkitan listrik total dengan bantuan grid sebesar 8,042 kWh/tahun tertera pada gambar diatas dan nilai wind turbine sebesar 2.184 kWh/tahun (27%) dari keseluruhan produksi pembangkitan yang ada, kemudian grid 5,857 kWh/tahun(73%). Hasil yang agak besar terjadi di grid karena sistem hanya sebagai penyedia listrik disaat PLN mengalami pemadaman.
Kemudian konsumsi beban penggunaan beban primer AC (beban penduduk) sebesar 7.702 kWh/tahun atau setara dengan nilai 100% karena semua daya yang dihasilkan digunakan untuk produksi industri mikro atau pemakaian sendiri.
Gambar 4.18 Rata-rata produksi setiap bulan
60
pada bulan februari, november dan oktober ini karena angin yang bertiup memiliki nilai yang cukup kecil sekitar 3 m/s sedangkan pada bulan lainnya kecepatan angin di anggap sedang sehingga masih dianggap baik dalam membantu proses industri mikro yang rata-rata kecepatannya 4 m/s.
3. Perbandingan Sistem Optimal Wind Turbine dengan Grid
Gambar 4.19 Perbandingan current system dengan grid
Pada dasarnya industri mikro tidak mencari untung dengan menjual listrik ke PLN namun hanya untuk pemakaian sendiri dan laba didapat dari hasil penjualan produk yang dihasilkan. Dapat dilihat pada setiap 5 tahun sekali wind turbin mengalami perbaikan tahunan dan pada tahun ke-15 wind turbine harus diganti dengan yang baru (penggantian total) sesuai dengan spesifikasi masa pakai agar tetap optimal dalam menghasilkan daya serta pada tahun ke-25 sudah dianggap sudah memberikan keuntungan pemakaian.
4. Perbandingan Biaya Pengoperasian Wind Turbine dengan Grid
Gambar 4.20 Perbandingan current system dengan base case
62
pemasangan sistem namun mengalami kenaikan di awal tahun ke-4. Tahun ke-5 industri mengalami perbaikan pada Current system . Nilai dari Current system pada tahun ke-25 sebesar $ 23,489 sedangkan Base case pada tahun ke-25 memiliki nilai sebesar $27,148.
63 A. Kesimpulan
1. Dengan kontribusi wind turbine angin sebesar 27% dan PLN 73% menghasilkan daya total 8,042 kWh/tahun, dan beban yang di layani sebesar 7,702 kWh/tahun dengan kelebihan energi listrik yang digunakan untuk pemakaian sendiri.
2. Dalam simulasi program Homer didapatkan berupa beban daya aktif. Kemudian untuk random variability harian yang digunakan sebesar 15% dengan time to step sebesar 20% sesuai dengan petunjuk homer yang ada.
3. Dari simulasi program Homer juga didapatkan rata-rata energi listrik perhari sebesar 21,1 kWh/ hari, rata-rata beban listrik 0,877 kW dan beban puncak yang terjadi pada kisaran 2,43kW dalam satu tahun. Sehingga faktor beban merupakan perbandingan rata-rata beban listrik dan beban puncak adalah 0,361 KW.
4. Berdasarkan optimasi HOMER, potensi angin sebagai energi terbarukan mampu menghasilkan total daya 8,042 kWh/tahun. Hal ini terbilang cukup bagus untuk membangkitkan suatu industri mikro dengan skala kecil sampai menengah.
64
ke-15 megalami perbaikan total sesuai dengan umur wind turbin itu sendiri serta pada tahun ke-25 mengalami pengembalian modal. Keuntungan juga didapat dari hasil penjualan produk industri mikro. 6. Dengan penelitian ini dilakukan dapat membantu industri mikro yang
memiliki potensi daerah cukup bagus untuk dimanfaatkan sebagai energi terbarukan khususnya di Pantai Selatan Kebumen. Perlu adanya pengembangan lain untuk memajukan energi terbarukan sebagai pendamping energi fosil yang semakin berkurang.
2. Saran
1. Perlunya penelitian lebih lanjut tentang pemanfaatan energi terbarukan untuk pembangkit listrik sehingga dapat efisien dan maksimal dalam jangka panjang.
2. Perlunya adanya pengembangan potensi daerah yang bisa dimanfaatkan untuk membantu warga sekitar dalam kesulitan pasokan listrik.
3. Dibutuhkan peranan pemerintah untuk lebih mengetahui kesulitan warganya dan memberikan solusi yang tepat jika pasokan listrik PLN padam.
5. Dibutuhkan pembelajaran lebih dalam tentang software HOMER agar perhitungan dapat lebih akurat dari data yang sebenarnya.
66
DAFTAR PUSTAKA
Syahrul,”Prospek Pemanfaatan Energi Angin di Pedesaan” Media Elektrik, volume 3, nomor 2, Desember 2008 “Jurnal UNM”
Dines Ginting, “Sistem Energi Angin Skala Kecil Untuk Pedesaan”,Jurnal
Ilmiah Teknologi Energi, Vol.1, No.5, Agustus 2007 ISSN 1858 –
3466
Anita.N., 2010, “Perancangan Pembangkit Listrik Tenaga Angin Skala Kecil
di Gedung Bertingkat”. TugasAkhir, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas
Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Syamsul Bahari, 2015 “Analisa Pembangkit Listrik Tenaga Angin di Sekitar Sungai Nibung Kec. Teluk Pakedei Kabupaten Kubu Raya” Tugas Akhir, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Tanjungpura.
Nasrul Haq Rosyadi, 2016 “Analisa Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Hibrida Energi Angin dan Energi Surya sebagai Penyedia Energi
Listrik diDesa Banaran, Yogyakarta” Tugas Akhir, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
Angga Saputra dkk, 2015 “Pembangkit Listrik Tenaga Angin”, Jurusan Teknik Mesin, Institut Teknologi Padang.
Kulonprogo” Tugas Akhir, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
Ari Triwibowo, 2013 “ Perkembangan Teknologi Kincir Angin “
http://sainsalam.com
http://assharrefdino.com/2013/11/normal-0-false-false-false-in-x-none-x_6515.html Proses terjadinya angin dan jenis-jenis angin ilmu dan cerita (Diakses 3 agustus 2016)
www.kincirangin.infoTingkat kecepatan angin (Diakses 3 agustus 2016)
mill/3201--potensi-angin-melimpah-di-kawasan-pesisir-indonesia Potensi Angin Melimpah Di Kawasan Pesisir Indonesia (Diakses 3 agustus 2016)
https://teknergi.wordpress.com/2011/08/07/perkembangan-teknologi-energi/
Perkembangan Teknologi Kincir Angin | TEKNERGI (Diakses 3 agustus 2016)
https://prezi.com/1rifxx86pyvf/perkembangan-teknologi/ Perkembangan Teknologi by Rizky Bayu Pratama on Prezi (Diakses 3 agustus 2016)
https://indone5ia.wordpress.com/2011/05/21/prinsip-kerja-pembangkit-listrik-tenaga-angin-dan-perkembangannya-di-dunia/ Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Angin | Indonesia (Diakses 4 agustus 2016)
68
http://whypgen-bppt.com/id/teknologi-whypgen/item/757-bagian-bagian-turbin-angin.html (Diakses 4 agustus 2016)
http://sayabukanengineer.co.id/2011/12/mekanisme-turbin-angin.html
Mekanisme turbin angin | All about Engineering (Diakses 6 agustus 2016)
https://asepfirman17.wordpress.com/administrasi-pendidikan/kriteria-usaha-mikro-kecil-dan-menengah-umkm/ Kriteria Usaha Mikro, Kecil dan Menengah (UMKM) | ASEP FIRMAN (Diakses 6 agustus 2016) https://indonesian.alibaba.com/product-detail/ Detail harga wind turbin,
COST FLOW GRID
motor 3 220 0.56 0.125 50 4 0.4928 14.784
transformer 220 2.25 0.45 50 4 1.98 59.4
kulkas 220 0.45 0.1 50 24 2.376 71.28
ac 220 1.81 0.4 50 8 3.1856 95.568
Pompa air 220 1.3 0.125 50 3 0.858 25.74
tv 220 0.54 0.12 50 9 1.0692 32.076
12 lampu 12w 220 0.65 0.144 50 20 2.86 85.8
3 kipas 220 0.27 0.06 50 10 0.594 17.82
mesin cuci 220 1.05 0.23 50 1 0.231 6.93
mesin plastik 220 0.09 0.02 50 7 0.1386 4.158
