Judul : Analisis Stabilitas Tegangan Pembangkit Listrik Tenaga Angin Penulis : Nurriza Kholifatulloh Hasanah
Collection Type : Skripsi S1 Nama Prodi : Teknik Elektro Dosen Pembimbing : Jamal BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Kebutuhan akan energi, khususnya energi listrik di Indonesia , merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari kebutuhan hidup masyarakat sehari – hari seiring dengan pesatnya pembangunan di bidang teknologi, industri dan informasi. Menurut PT Perusahaan Listrik Negara , jumlah pelanggan selama tahun 2009 – 2013 mengalami peningkatan dari 39,9 juta menjadi 53,7 juta atau rata – rata 3 juta tiap tahunnya (RUPTL 2015-2025).
Disamping itu, energi fosil yang selama ini merupakan sumber energi utama ketersediaannya mulai menipis. Cadangan minyak bumi di indonesia pada tahun 2004 diperkirakan akan habis dalam kurun waktu 18 tahun, sedangkan gas akan habis dalam kurun waktu 61 tahun dan batubara 147 tahun (DESDM, 2005).
Ketersediaan energi yang tidak sebanding dengan kebutuhan yang terus meningkat, sehingga dibutuhkan implementasi energi terbarukan dalam meminimalisir penggunaan energi fosil. Sumber energi terbarukan diharapkan memiliki peran aktif dalam skenario diversifikasi energi dimasa sekarang dan yang akan datang.
Sumber energi terbarukan juga bersifat ramah lingkungan dan memiliki cadangan yang tidak pernah habis. Indonesia memiliki potensi sumber energi terbarukan dalam jumlah besar yaitu seperti biodisel, mikrohidro, tenaga surya , biomassa , dan juga energi angin yang dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik.
Berdasarkan hasil penelitian Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN) pada 122 lokasi menunjukan bahwa beberapa wilayah di Indonesia memiliki kecepatan angin diatas 5 m/s yaitu di wilayah Nusa 2 Tenggara Timur, Nusa Tenggara Barat, Sulawesi Selatan dan Pantai Selatan Jawa.
Pembangkit listrik tenaga angin mempunyai prinsip kerja yang sama seperti pada pembangkit listrik pada umumnya. Pembangkit listrik tenaga angin memanfaatkan kecepatan angin untuk memutar kincir angin yang di poros dengan rotor dari generator. Permasalahan yang muncul dari pembangkit ini yaitu kecepatan angin yang tidak stabil, salah satunya dapat mempengaruhi tegangan yang dihasilkan oleh generator dapat tidak stabil.
Mengingat suplai yang dibutuhkan oleh beban harus stabil sesuai dengan ratingnya yaitu 220 volt untuk satu fasa sedangkan 380 untuk tiga fasa, jika tidak stabil dapat menggangu beban bahkan dapat merusak peralatan listrik.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut maka dapat diperoleh rumusan masalah sebagai berikut :
1. Bagaimana pengaruh kecepatan angin terhadap tegangan listrik yang dihasilkan oleh Pembangkit Listrik Tenaga Angin ?
2. Bagaimana tegangan yang dihasilkan oleh Pembangkit Listrik Tenaga Angin dengan Pengontrol Tegangan, pada saat beban berubah dan kecepatan angin berubah ?
1.3 Batasan Masalah
Agar dalam penulisan skripsi ini dapat mencapai sasaran dan tujuan uang diharapkan, maka dalam pemahasana penilitian ini dibatasi sebagi berikut :
1. Sistem yang akan dirancang dalam penelitian ini adalah Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Angin , yang akan di analisis stabilitas tegangan listrik terhadap kecepatan angin dan beban.
3. Pengujian dilakukan hanya dengan pemodelan sistem atau simulasi dengan menggunakan Matlab.
1.4 Tujuan
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Analisis Stabilitas Tegangan Pembangkit Listrik Tenaga Angin.
2. Mengetahui perbandingan Tegangan listrik pada pembangkit listrik tenaga angin dengan dan tanpa pengedali tegangan pada saat kecepatan angin dan beban bervariasi.
1.5 Manfaat
Penelitian Adapun mannfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Memberikan manfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi
khususnya tentang stabilitas tegangan PLTAngin.
2. Penelitian ini dapat dijadikan referensi awal dalam pembelajaran dikemudian hari, tentang energi terbarukan serta penerapanya secara langsung untuk sistem kelistrikan skala kecil upaya pemanfaatan energi terbarukan secara nyata.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk memudahkan dalam penulisan dan pembahasan studi kasus, maka penulis menyusun tugas akhir ini dalam 5 bab berdasarkan sistematika sebagai berikut:
BAB 1 PENDAHULUAN Berisi mengenai latar belakang, tujuan penulisan, perumusan masalah, pembatasan masalah,manfaat penulisan, dan sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA Berisi mengeanai stabilitas frekuensi, pembangkit listrik tenaga angin, prinsip kerja turbin angin, kontroler turbin angin.
BAB III METODE PENELITIAN Berisi mengenai metodologi penelitian yang akan dilakukan meliputi studi literatur, alat dan bahan penelitian, membuat simulasi PLTB pada simulink , dan analisa frekuensi terhadap kecepatan angin.
BAB IV HASIL DAN ANALISIS Berisi mengenai hasil simulasi yang telah dibuat , dan menganalisa stabilitas tegangan pembangkit listrik tenaga angin.
2.1. Tinjauan Pustaka
Penelitian mengenai sistem frekuensi kontrol pembangkit listrik tenaga angin telah dilakukan oleh Maumita Deb, dkk (2014), dengan judul “Control of Voltage and Frequency of a Wind Electrical System using Frequency Regulator” penelitian ini bertujuan untuk mengontrol tegangan dan frekuensi ketika beban tambahan diaktifkan menggunakan Frekuensi Regulator.
Dalam paper tersebut , Maumita menyimpulkan pada waktu t=0,5, beban tambahan diaktifkan frekuensi sesaat turun menjadi 49,85 Hz dan frekuensi regulator bereaksi untuk mengurangi daya yang diserap oleh beban sekunder untuk menjadikan frekuensi kembali 50 Hz.
Blok frekuensi regulator digunakan untuk mempertahankan frekuensi konstan pada 50 Hz. Suatu fungsi pengendali frekuensi menggunakan tiga Phase Locked Loop (PLL) sistem standar untuk mengukur frekuensi sistem.
2.2.Dasar Teori 2.2.1. Angin (Wind)
Angin adalah udara yang bergerak dari tekanan udara yang lebih tinggi ke tekana udara yang lebih rendah. Perbedaan tekana udara disebabkan oleh perbedaan suhu udara akibat persamaan atmosfir yang tidak merata oleh sinar matahri. Akibat perbedaan suhu maka terjadi perputaran udara dari kutub utara ke garis khatulistiwa menyusuri bumi ataupun sebaliknya.
2.2.2. Turbin Angin
Turbin angin adalah alat yang berfungi untuk mengubah energi kinetik angin menjadi energi angin gerak berupa putaran rotor dan poros generator untuk menghasilkan energi listrik. Energi derak yang berasal dari angin akan diteruskan menjadi gaya gerak dan torsi pada poros generator yang kemudian dihasilkan energi listrik. Turbin angin merupakan mesin penggerak yang energi penggeraknya berasal dari angin.
2.2.3. Sistem Kontrol
kontrol adalah mencakup “ pengukuran (measurement), perbaikan (comparison), pencatatan dan perhitungan (computation), dan perbaikan (corection)”.
Komponen – komponen dasar sistem kendali terdiri dari input, kontroler, elemen kontroler akhir, proses, sensor atau transmiter dan output.
2.2.4. Motor Sinkron
Motor Sinkron adalah mesin sinkron yang digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Mesin sinkron mempunyai kumparan jangkar pada stator dan kumparan medan pada rotor.
Kumparan jangkarnya berbentuk sama dengan mesin induksi, sedangkan kumparan medan mesin sinkron dapat berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor silinder). Arus searah (DC) untuk menghasilkan fluks pada kumparan medan dialirkan ke rotor melalui cincin dan sikat.
2.2.5 MATLAB
MATLAB (matemathics laboratory atau matrix laboratory) adalah sebuah program untuk analisis dan komputasi numerik, merupakan suatu bahasa pemrograman matematika lanjutan yang dibentuk dengan dasar pemikiran menggunakan sifat dan bentuk matriks. Dalam ilmu komputer, MATLAB didefinisikan sebagai bahasa pemrograman yang digunakan untuk mengerjakan operasi matematika atau operasi aljabar matrix.
MATLAB(MATrix LABoratory) yang merupakan bahasa pemrograman tingkat berbasis pada matrix sering digunakan untuk teknik komputasi numerik, digunakan untuk menyelesaikian masalah – masalah yang melibatkan operasi matematika elemen, matriks, optimasi, aproksimasi, dan lain – lain.
DAFTAR PUSTAKA
1. Subrata, 2014. Pemodelan Pembangkit Listrik Tenaga Angin 1 Kw berbantuan Simulink Matlab. Jurusan Teknik Elektro, Fakultas TEknik , Universitas Tanjungpura Pontianak.
3. Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral. 2006.Blueprint Pengelolaan Energi Nasional 2015-2025. Jakarta : ESDM
4. Deb,Maumita, at All. 2014. Control of Voltage and Frequency of a wind Electrical System using Frequency Regulator. Division Electrical Engineering Science, Tripura University(A central University), Suryamaninagar. India
5. Belly, Alto. At All. 2010. Daya Aktif, Reaktif dan Nyata. Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia.
6. Chapman, Stephen J., “Electric Machinery and power system fundamental”. McGraw-Hill, New York,2002.
7. Universitas Gunadarma. E-learning Fisika Energi. Februari, 2016. http://elearning.gunadarma.ac.id/docmodul/dasar_fisika/bab6_energi _angin.pdf 8. Sianipar, R.H, 2015. SIMULINK MATLAB belajar dari Contoh. Penerbit Andi.
Yogyakarta.
