PENGEMBANGAN PROGRAM KOMPUTER UNTUK
PEMILIHAN KINCIR ANGIN PEMBANGKIT TENAGA
LISTRIK DI PEDESAAN
SKRIPSI
RUSNIA ZAIDUN
F14063547
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
RUSNIA ZAIDUN. F14063547. A Computer Program Development for Selecting
Windmills-Generated Electric Power in Rural Areas. Supervised by Mad Yamin.
2010.
ABSTRACT
Rural areas which have not getting electricity networks provided by Perusahaan Listrik Negara or PLN can consider constructing windmills to generate electricity. In the construction of these windmills, a special attention should be paid to such factors as topography of the location and wind speed in the site of windmills so that a proper type of windmills that will be used in the area can be decided. Therefore, developing a computer program for selecting the type of windmills used is expected to serve as an input for the development of agricultural technologies that utilize renewable energy. Making the computer program consists of the following steps: making the initial view layout of the program, program scripts, animation, and program evaluation. Making a program design is started by determining the input and output components of the program so as to set the initial view of the program. Based on the formulas used for windmills generating electricity, a computer program to determine the type of windmills was developed by using Visual Basic 6.0. Meanwhile, Adobe Flash CS3 Professional software was used to construct animated windmills, which can also be run under Visual Basic 6.0 program.
RUSNIA ZAIDUN. F14063547. Pengembangan Program Komputer untuk
Pemilihan Kincir Angin Pembangkit Tenaga Listrik di Pedesaan. Di bawah
bimbingan Mad Yamin. 2010
RINGKASAN
Masyarakat di Indonesia tidak bisa terpisahkan dari penggunaan energi untuk setiap kegiatan atau aktivitasnya sehari-hari. Pada umumnya semua kegiatan masyarakat menggunakan energi listrik untuk kelancaran kegiatannya. Peran Perusahaan Listrik Negara (PLN) yang bertugas untuk menyediakan sumber energi listrik bagi masyarakat tentu sangat bermanfaat. Berdasarkan data yang diperoleh PLN bahwa dari seluruh 240 juta penduduk Indonesia hanya 64% yang sudah mendapatkan jaringan listrik PLN. Jadi sisanya sebesar 36% dari seluruh penduduk Indonesia belum terjangkau jaringan listrik PLN.
Pada wilayah-wilayah di pedesaan yang belum terjangkau jaringan listrik PLN dapat diterapkan pengembangan pembangunan kincir angin pembangkit tenaga listrik. Dalam pembangunan kincir angin pembangkit tenaga listrik tersebut terdapat faktor-faktor yang perlu diperhatikan. Faktor-faktornya adalah keadaan topografi lokasi dan tingkat kecepatan angin di daerah tersebut. Dengan mengetahui faktor-faktor tersebut maka dapat diketahui jenis kincir angin yang akan digunakan. Oleh karena itu, pembuatan pengembangan program komputer untuk pemilihan jenis kincir angin pembangkit tenaga listrik ini diharapkan dapat menjadi masukan dalam pengembangan teknologi pertanian yang memanfaatkan energi terbarukan.
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan pemilihan jenis kincir angin pembangkit tenaga listrik menggunakan program komputer dengan Visual Basic 6.0. Pelaksanaan penelitian dilakukan di Laboratorium Ergonomika dan Elektronika Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB, Bogor. Waktu pelaksanaan penelitian mulai bulan April 2010 hingga Juli 2010. Alat-alat yang digunakan adalah seperangkat komputer dengan sistem operasi Microsoft
Windows XP Profesional SP 2, Microsoft Visual Basic 6.0 dan Adobe Flash CS3 Professional. Bahan
yang digunakan dalam membuat program aplikasi ini adalah data kecepatan angin di daerah Nusa Tenggara Barat dan Kalimantan Timur.
Pembuatan program komputer untuk menentukan pemilihan kincir angin pembangkit tenaga listrik ini terdiri atas langkah-langkah: pembuatan layout, tampilan program, pembuatan skrip program, pembuatan animasi, dan evaluasi program.
Pembuatan desain program komputer untuk pemilihan kincir angin pembangkit tenaga listrik dimulai dengan menentukan komponen input dan output program sehingga dapat ditentukan tampilan awal programnya. Input dalam program ini adalah data kecepatan angin, tinggi tower rencana, jumlah blade, ketinggian lokasi dari atas permukaan laut, ukuran diameter rotor, dan keadaan lokasi berupa jenis topografi. Output dalam program ini adalah luas area rotor, nilai kecepatan putaran, torsi, nilai koefisien power, daya listrik, gambar animasi dan jenis kincir angin.
Program dibuat dengan menggunakan software Visual Basic 6.0. Software ini dipilih karena merupakan salah satu bahasa pemograman yang sudah dikenal oleh pemakai komputer dan umum digunakan dalam pembuatan program aplikasi. Selain itu bahasa Visual Basic 6.0 mudah dipelajari dan digunakan.
Berdasarkan rumus-rumus yang digunakan untuk kincir angin pembangkit tenaga listrik maka pengembangan program komputer untuk menentukan pemilihan kincir angin pembangkit tenaga listrik telah dibuat dengan menggunakan Visual Basic 6.0.
Berdasarkan hasil running program dengan contoh kasus aplikasi di daerah NTB dengan rata-rata kecepatan angin sebesar 1.6 m/dtk, tinggi tower 10 m, jumlah blade 3 buah, diameter rotor 5 m, dan ketinggian lokasi dari atas permukaan laut (dpl) 0 mdpl; maka diperoleh luas area penangkapan angin 19.6 m2, kecepatan putar rotor 51 rpm, torsi rotor 3.96 Nm, nilai Cp > 0.45 dan daya listrik
123.05 Watt. Jenis kincir angin yang sesuai untuk daerah tersebut adalah horisontal axis tipe three
Berdasarkan hasil running program dengan contoh kasus aplikasi di daerah Kalimantan Timur dengan rata-rata kecepatan angin sebesar 2 m/dtk, tinggi tower 10 m, jumlah blade 3 buah, diameter rotor 5 m, dan ketinggian lokasi dari atas permukaan laut (dpl) 0 mdpl; maka diperoleh luas area penangkapan angin 19.6 m2, kecepatan putar rotor 70 rpm, torsi rotor 7.46 Nm, nilai Cp > 0.45 dan
daya listrik 318.27 Watt. Jenis kincir angin yang sesuai untuk daerah tersebut adalah horisontal axis tipe three blade aerofoil.
PENGEMBANGAN PROGRAM KOMPUTER UNTUK
PEMILIHAN KINCIR ANGIN PEMBANGKIT TENAGA
LISTRIK DI PEDESAAN
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknik Pertanian,
Fakultas Teknologi Pertanian,
Institut Pertanian Bogor
Oleh
RUSNIA ZAIDUN
F14063547
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
Judul Skripsi
:
Pengembangan Program Komputer untuk Pemilihan
Kincir
Angin Pembangkit Tenaga Listrik di Pedesaan
Nama
: Rusnia Zaidun
NIM
:
F14063547
Menyetujui,
Pembimbing,
(Ir. Mad Yamin, MT)
NIP. 19531230 198603.1.002
Mengetahui :
Ketua Departemen,
(Dr. Ir. Desrial, M.Eng)
NIP. 19661201 199103.1.004
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI
Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul
Pengembangan Program Komputer untuk Pemilihan Kincir Angin Pembangkit
Tenaga Listrik di Pedesaan adalah hasil karya saya sendiri dengan arahan Dosen
Pembimbing Akademik, dan belum diajukan dalam bentuk apapun pada perguruan
tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang
diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks
dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Bogor, Nopember 2010
Yang membuat pernyataan
Rusnia Zaidun
F14063547
BIODATA PENULIS
Penulis dilahirkan di Bau-Bau, Kecamatan Wolio, Kabupaten
Buton, Sulawesi Tenggara pada tanggal 27 Maret 1988 dari
pasangan Bapak Zaidun dan Ibu Rasnah yang berketurunan Buton
asli. Penulis merupakan anak ketiga dari empat bersaudara. Jenjang
pendidikan formal yang ditempuh penulis, yaitu pendidikan Sekolah
Dasar di SD Negeri 2 Batulo pada tahun 1994-2000. Kemudian
penulis melanjutkan ke Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama di SLTP
Negeri 1 Bau-Bau pada tahun 2000–2003 dan Sekolah Menengah
Atas di SMA Negeri 1 Bau-Bau pada tahun 2003–2006 dan pada tahun 2006 lulus
seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan setahun
kemudian penulis memilih mayor Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi
Pertanian.Selama menjalani pendidikan perguruan tinggi di IPB, penulis aktif
mengikuti berbagai kegiatan organisasi, diantaranya pada tahun 2006-2009 penulis
bergabung dengan UKM KSR (Korps Sukarela PMI Unit I IPB) dan pada tahun
2007-2008 penulis aktif di Himpunan Mahasiswa Teknik Pertanian (HIMATETA)
sebagai Staf Keteknikan. Selain itu, penulis juga aktif dalam Organisasi Ikatan
Mahasiswa Teknik Pertanian Indonesia dibagian kesekretariatan (IMATETANI).
Pada tahun ajaran 2009-2010 penulis menjadi asisten dosen pada mata kuliah
Matematika Teknik. Pada tahun 2009 penulis mengikuti praktek lapang di PTPN
VIII Perkebunan Teh Goalpara dengan judul “Aspek Keteknikan Pertanian di
Perkebunan Teh PTPN VIII Goalpara Sukabumi, Jawa Barat” di daerah
Sukabumi, Jawa barat selama 2 bulan. Pada tahun 2010 penulis melakukan penelitian
dengan judul “Pengembangan Program Komputer untuk Pemilihan Kincir
Angin Pembangkit Tenaga Listrik di Pedesaan“ di bawah bimbingan Bapak Ir.
iii
KATA PENGANTAR
Alhamdullillah, puji syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT atas segala rahmat, hidayah serta karunia-Nya yang sangat berlimpah sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini dengan baik. Judul yang dipilih dalam penelitian ini adalah “ Pengembangan Program Komputer untuk Pemilihan Kincir Angin Pembangkit Tenaga Listrik di Pedesaan “ yang bertujuan untuk menentukan pemilihan jenis kincir angin pembangkit tenaga listrik menggunakan program komputer dengan Visual Basic 6.0.
Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan penghargaan dan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :
1.
Bapak Ir. Mad Yamin, MT sebagai dosen pembimbing akademik atas kesabaran dan keikhlasan dalam memberikan ilmu, bimbingan dan nasehat kepada penulis.2.
Bapak Dr. Ir. M. Faiz Syuaib, M. Agr sebagai dosen penguji yang telah memberikan banyak masukan kepada penulis dalam menyelesaikan penulisan skripsi ini.3.
Bapak Dr. Ir. I Wayan Astika, Msi sebagai dosen penguji yang telah memberikan banyak masukan kepada penulis dalam penulisan skripsi ini.4.
Bapak dan ibu dosen serta seluruh staf Teknik Pertanian IPB yang telah memberikan banyak ilmu kepada penulis.5.
Kepala Kantor Pusat BMG (Badan Meteorologi dan Geofisika) di Jakarta yang telah memberikan izin kepada penulis untuk menggunakan data-data di kantor BMG guna mendukung terselenggaranya penelitian ini.6.
Orang tua penulis (Bapak Zaidun dan Ibu Rasnah), Kakakku (Yasin Zaidun dan Eka Risma Zaidun), dan Adikku Muh. Said Zaidun serta keluarga besar tercinta atas do’a, dukungan, kasih sayang dan motivasinya kepada penulis.7.
Saudara seperjuanganku Azzah dan Fina dalam melakukan penelitian dan bersama-sama dalam melakukan bimbingan pada Bapak Ir. Mad Yamin, MT.8.
Sahabat-sahabat terbaikku Defra, Mey, Yoffa, Micha, Eny, Arif, Samuel, terimakasih atas kebersamaannya, dan semua temanku di TEP’43 yang selalu memberikan motivasi dalam bentuk apapun kepada penulis.9.
Mba Ririn, Kak Epi, Kak Herna, Kak Nina, dan semua kakak serta adikku di kos Puri Citra Handayani (PCH) terimakasih atas bantuannya dan selalu memberikan jawaban setiap pertanyaan yang ditanyakan penulis dalam menyelesaikan penulisan skripsi.10.
Nirmala Dewi, Amalia, Kak Sri Citra, Haris, dan semua saudaraku yang berasal dari Bau-Bau terimakasih atas dukungan yang diberikan kepada penulis dan saran-saran yang telah diberikan untuk menyelesaikan penulisan skripsi.11.
Dan seluruh pihak yang telah membantu yang tidak bisa disebutkan satu persatu.Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam penulisan skripsi ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan adanya saran dan kritik dari saudara demi penyempurnaan untuk penelitian selanjutnya. Harapan penulis sebuah karya kecil ini kelak dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkannya. Amin.
Bogor, Nopember 2010
iv
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR TABEL... vi
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR LAMPIRAN ... viii
I. PENDAHULUAN ... 1
A. LATAR BELAKANG ... 1
B. TUJUAN ... 2
II. TINJAUAN PUSTAKA ... 3
A. KINCIR ANGIN ... 3
B. ENERGI ANGIN ... 3
C. KARAKTERISTIK KINCIR ANGIN... 5
D. KOMPONEN KINCIR ANGIN PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK ... 7
E. LOKASI PEMASANGAN KINCIR ANGIN ... 10
F. DESAIN PERANGKAT LUNAK ... 10
G. MICROSOFT VISUAL BASIC 6.0 ... 11
H. ADOBE FLASH CS3 PROFFESIONAL ... 12
I. KEADAAN UMUM DAERAH NTB ... 12
J. KEADAAN UMUM DAERAH KALIMANTAN TIMUR ... 13
III. METODOLOGI PENELITIAN ... 14
A. TEMPAT DAN WAKTU ... 14
B. ALAT DAN BAHAN ... 14
C. METODE PEMBUATAN PROGRAM ... 14
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 16
A. PEMBUATAN DESAIN PROGRAM ... 16
v
V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 32
A. KESIMPULAN ... 32
B. SARAN ... 32
DAFTAR PUSTAKA ... 33
vi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Syarat-syarat dan kondisi angin yang dapat digunakan untuk
menghasilkan energi listrik ... 4 Tabel 2. Klasifikasi kekasaran (zo) ... 5 Tabel 3. Densitas udara kering pada berbagai ketinggian pada kondisi
standar ... 5 Tabel 4. Tipe kincir angin dan kegunaannya ... 6
vii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Aliran proses energi angin hingga menjadi energi listrik ... 3
Gambar 2. Diagram alir pembuatan program ... 15
Gambar 3. Splash screen ... 16
Gambar 4. Tampilan awal program... 17
Gambar 5. Tampilan output pembantu ... 17
Gambar 6. Sistem pengaman ... 17
Gambar 7. (a) Gear dan (b) generator ... 18
Gambar 8. Rotor ... 18
Gambar 9. Tower ... 18
Gambar 10. Rumah yang diberi penerangan ... 19
Gambar 11. Tampilan animasi kincir angin ... 19
Gambar 12. Diagram alir program ... 20
Gambar 13. (a) Tampilan awal program dan (b) tampilan output pembantu di daerah NTB 29 Gambar 14. (a) Tampilan awal program dan (b) tampilan output pembantu di daerah Kalimantan Timur ... 30
Gambar 15. (a), (b), (c), (d), (e), dan (f) Tampilan form help ... 31
viii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Contoh format penentuan tenaga angin ... 34
Lampiran 2. Nomogram kecepatan angin rataan pada ketinggian rotor tertentu ... 35
Lampiran 3. Contoh penentuan bulan rancangan ... 36
I.
PENDAHULUAN
A.
LATAR BELAKANG
Energi angin telah lama dilupakan, padahal manfaatnya begitu besar dan ramah terhadap lingkungan. Selain itu, angin merupakan energi yang tidak ada habisnya. Energi angin untuk pembangkit listrik telah dilakukan dibeberapa negara di dunia, seperti Amerika Serikat, Belanda, Inggris, Perancis, Russia, Brasil, dan Denmark. Di Thailand kincir angin telah banyak digunakan sebagai pemompa air untuk ladang garam dan mengairi sawah (Aribowo 1996).
Indonesia dengan jumlah penduduk sekitar 240 juta jiwa, pertumbuhan populasi penduduk sekitar 1.98% setiap tahun, pertumbuhan kebutuhan listrik sekitar 17% setiap tahun, dan dengan keadaan wilayahnya berupa ribuan kepulauan yang menyebar, mempunyai masalah dalam penyediaan dan pemerataan energi listrik bagi penduduknya. Berbagai sumber energi alternatif untuk menggantikan peran energi fosil, khususnya minyak bumi sudah banyak dicoba. Tetapi ketergantungan pada energi fosil masih demikian besar (Aribowo 1996).
Masyarakat di Indonesia tidak bisa terpisahkan dari penggunaan energi untuk setiap kegiatan atau aktivitasnya sehari-hari. Pada umumnya semua kegiatan masyarakat menggunakan energi listrik untuk kelancaran kegiatannya. Peran Perusahaan Listrik Negara (PLN) yang bertugas untuk menyediakan sumber energi listrik bagi masyarakat tentu sangat bermanfaat. Pada wilayah-wilayah perkotaan mungkin tidak begitu sulit untuk mendapatkan pasokan energi listrik dari PLN. Namun, untuk wilayah-wilayah di pedesaan yang belum terjangkau oleh jaringan PLN agak sulit untuk mendapatkan pasokan energi listrik tersebut. Berdasarkan data yang diperoleh PLN bahwa dari seluruh 240 juta penduduk Indonesia hanya 64% yang sudah mendapatkan jaringan listrik PLN. Jadi sisanya sebesar 36% dari seluruh penduduk Indonesia belum terjangkau jaringan listrik PLN.
Pada wilayah-wilayah di pedesaan yang belum terjangkau jaringan listrik PLN perlu diterapkan pengembangan pembangunan kincir angin pembangkit tenaga listrik. Dalam pembangunan kincir angin pembangkit tenaga listrik tersebut terdapat faktor-faktor yang perlu diperhatikan. Faktor-faktor tersebut adalah keadaan topografi lokasi dan tingkat kecepatan angin di daerah tersebut. Dengan mengetahui faktor-faktor tersebut maka dapat diketahui jenis kincir angin yang akan digunakan. Oleh karena itu, pembuatan pengembangan program komputer untuk pemilihan jenis kincir angin pembangkit tenaga listrik ini diharapkan dapat menjadi masukan dalam pengembangan teknologi pertanian yang memanfaatkan energi terbarukan.
Indonesia merupakan negara kepulauan yang 2/3 wilayahnya termasuk lautan dan mempunyai garis pantai terpanjang di dunia yaitu ± 80 791.42 km. Hal tersebut menjadikan Indonesia sebagai wilayah yang potensial untuk pengembangan kincir angin pembangkit tenaga listrik, namun sayang potensi ini nampaknya belum dilirik oleh pemerintah. Sungguh ironis, pada saat Indonesia menjadi tuan rumah konferensi dunia mengenai pemanasan global di Nusa Dua, Bali pada akhir tahun 2007, pemerintah justru akan membangun pembangkit listrik berbahan bakar batubara yang merupakan penyebab nomor satu pemanasan global (Syaif 2010).
Potensi energi angin di Indonesia umumnya berkecepatan lebih dari 5 m/dtk. Berdasarkan hasil pemetaan dari Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN) terdapat 120 lokasi di Indonesia yang menunjukkan bahwa wilayah tersebut memiliki potensi kecepatan angin di atas 5 m/dtk. Beberapa lokasi tersebut diantaranya, Nusa penida Bali, Sulawesi Selatan, Nusa Tenggara Barat (NTB), Nusa Tenggara Timur (NTT), dan Pantai Selatan Jawa.
2
B.
TUJUAN
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan pemilihan jenis kincir angin pembangkit tenaga listrik menggunakan program komputer dengan Visual Basic 6.0.
II.
TINJUAUAN PUSTAKA
A.
KINCIR ANGIN
Manga (1985) mengemukakan bahwa kincir angin dapat didefinisikan sebagai alat perubah energi kinetis aliran udara atau angin menjadi energi mekanis yang biasanya dalam bentuk putaran. Angin adalah salah satu bentuk energi yang tersedia di alam. Pembangkit listrik tenaga angin mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan kincir angin. Cara kerjanya cukup sederhana, energi angin yang memutar kincir angin, diteruskan untuk memutar rotor pada generator di bagian belakang kincir angin, sehingga akan menghasilkan energi listrik. Energi Listrik ini biasanya akan disimpan ke dalam baterai sebelum dapat dimanfaatkan.
Gambar 1. Aliran proses energi angin hingga menjadi energi listrik
B.
ENERGI ANGIN
Angin adalah udara yang bergerak dari tekanan udara yang lebih tinggi ke tekanan udara yang lebih rendah. Perbedaan tekanan udara disebabkan oleh perbedaan suhu udara akibat pemanasan atmosfir yang tidak merata oleh sinar matahari. Energi kinetik diperoleh dari angin yang bergerak. Energi angin dapat dikonversi ke dalam bentuk energi lain seperti listrik atau mekanik dengan menggunakan kincir angin atau turbin angin. Oleh karena itu, kincir angin atau turbin angin sering disebut sebagai Sistem Konversi Energi Angin atau di singkat SKEA (Anwar 2008).
Perlu diketahui bahwa kecepatan angin bersifat fluktuatif, sehingga pada daerah yang memiliki kecepatan angin rata-rata 3 m/dtk, akan terdapat pada saat-saat dimana kecepatan anginnya lebih besar dari 3 m/dtk. Pada saat inilah turbin angin dengan cut-in win speed 3 m/dtk akan bekerja. Selain untuk pembangkitan listrik, kincir angin sangat cocok untuk mendukung kegiatan pertanian dan perikanan, seperti untuk keperluan irigasi, aerasi tambak ikan, dan sebagainya.
Udara Perbedaan temperatur Angin
Pergerakan
vertikal dan horisontal
Energi kinetis angin Gerak translasi
Energi putar (memutar blade/bilah kincir)
Sistem transmisi gear box
Memutar generator Energi listrik Aplikasi Baterai (penyimpanan)
4 Tenaga angin spesifik dapat dihitung dengan menggunakan rumus pada persamaan berikut:
P
ρ
V
……….………...(1)Keterangan :
P
= Tenaga angin spesifik (Watt/m2)= Densitas udara (kg/m3) V = Kecepatan angin (m/dtk)
Jika kecepatan angin diukur di stasiun pengamatan pada ketinggian tertentu maka harus dikonversi ke kecepatan angin pada elevasi tinggi poros rotor. Contoh format penentuan tenaga angin terdapat pada Lampiran 1. Syarat-syarat dan kondisi angin yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 1. Syarat-syarat dan kondisi angin yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik Kelas
angin
Kecepatan angin
(m/dtk) Kondisi alam di daratan 1 0.00-0.02
2 0.30-1.50 Angin tenang, asap lurus ke atas 3 1.60-3.30 Asap bergerak mengikuti arah angin
4 3.40-5.40 Wajah terasa ada angin, daun-daun bergoyang pelan, petunjuk arah angin bergerak
5 5.50-7.90 Debu jalan, kertas beterbangan, ranting pohon bergoyang 6 8.00-10.70 Ranting pohon bergoyang, bendera berkibar
7 10.80-13.80 Ranting pohon besar bergoyang
8 13.90-17.10 Ujung pohon melengkung, hembusan angin terasa di telinga 9 17.20-20.70 Dapat mematahkan ranting pohon, jalan berat melawan arah angin 10 20.80-24.40 Dapat mematahkan ranting pohon, rumah rubuh
11 24.50-28.40 Dapat merubuhkan pohon, menimbulkan kerusakan 12 28.50-32.60 Menimbulkan kerusakan parah
13 32.70-36.90 Tornado Sumber : Atmaja 2010
Angin kelas 3 adalah batas minimum dan angin kelas 8 adalah batas maksimum energi angin yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik. Lebih dari kelas 8 adalah angin yang bukan dapat dimanfaatkan, tetapi angin yang membawa bencana.
Berdasarkan Handbook of Wind Pumping koreksi kecepatan angin untuk ketinggian tertentu dilakukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
/ / / ………...(2)
Keterangan :
z = tinggi di lokasi (m)
zo = height roughness of site (m) zr = tinggi referensi data (m)
5 zor = panjang kekasaran (roughness length) di lokasi referensi (m)
ln = natural logarithm
Untuk nilai zo dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Klasifikasi kekasaran (zo)
Topografi Jenis lahan Nilai zo (m) Datar Terbuka Kasar Sangat kasar Tertutup Perkotaan
Pantai, es, salju dan lautan
Rumput pendek, lapangan udara, lahan pertanian Rumput tinggi dan tanaman pendek
Tanaman tinggi dan hutan pendek Hutan dan perkebunan
Perkampungan
Pusat kota dan lahan terbuka di hutan
0.005 0.030 0.100 0.250 0.500 > 1.000 > 2.000 Sumber : Van Meel et al. 1989 diacu dalam Shabrina 2007
Persamaan 2 di atas, secara grafik pada ketinggian 10 m dapat dilihat pada nomogram Lampiran 2. Densitas udara tergantung pada elevasi lokasi di atas permukaan laut seperti yang terlihat pada Tabel 3, densitas udara di atas permukaan laut adalah 1,2 kg/m3.
Tabel 3. Densitas udara kering pada berbagai ketinggian pada kondisi standar
Height above sea level Density of dry air at 20oC
(kg/m3)
Density of dry air at 0oC
(kg/m3) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 1.204 1.134 1.068 1.005 0.945 0.887 0.833 0.781 0.732 0.686 0.642 1.292 1.217 1.146 1.078 1.014 0.952 0.894 0.839 0.786 0.736 0.689 Sumber : Van Meel et al. 1989 diacu dalam Shabrina 2007
C.
KARAKTERISTIK KINCIR ANGIN
Perencanaan kincir angin harus disesuaikan untuk keperluan apa kincir angin tersebut digunakan. Dari data pada Tabel 4 di bawah ini, kita dapat menentukan berapa jumlah blade yang harus digunakan untuk berbagai penggunaan kincir angin.
Sesuai dengan data pada Tabel 4, untuk membuat kincir angin yang akan digunakan untuk memproduksi tegangan listrik harus digunakan kincir angin dengan 3 blade (Sudu). Kincir angin dengan menggunakan 3 blade akan menghasilkan kecepatan tinggi dengan torsi rendah dan mempunyai solidity yang rendah, dan khusus digunakan untuk menghasilkan tegangan listrik.
6 Tabel 4. Tipe kincir angin dan kegunaannya
Type Speed Torque Cp Solidity (%) Use
Horizontal Multi blade Low High 0.25 - 0.40 50-80
Mechanical power
axis Three-blade aerofoil High Low Up to 0.45 Less than 5
Electricity production
Vertical Panemone Low Medium Less than 0.1 50
Mechanical power
axis Darrieus Moderate Very low 0.25 - 0.35 10-20
Electricity production
Sumber : Anwar, 2008
Menurut Anwar (2008), untuk mendesain sebuah kincir angin, ada banyak hal yang harus diperhatikan. Hal pertama yang harus dipertimbangkan yaitu berapa besar daya yang kita butuhkan, kemudian kecepatan angin, setelah itu yang tidak kalah penting yaitu berapa jumlah blade yang harus digunakan, dan masih banyak hal teknis lainnya. Hal pertama yang diperhatikan dalam desain kincir angin yaitu TSR (Tip Speed Ratio) atau perbandingan kecepatan di tip kincir angin (ujung) dan kecepatan angin yang didapat oleh kincir.
Menghitung TSR (λ) dapat menggunakan persamaan (Anwar 2008) :
! "# $ ………...(3) Keterangan :
λ = TSR (Tip Speed Ratio)
ω = Rotasi putaran kincir angin (Rad/s)
R
Rotor = Radius rotor kincir angin (m)
% = Kecepatan angin (m/dtk)
TSR mempengaruhi kecepatan putaran kincir (rpm). Hubungan TSR dengan kecepatan putar yaitu
(Anwar 2008) :
&
'()*………...(4) Keterangan :w kecepatan putar kincir (rpm)
D = Diameter rotor (m)
Torsi dari sebuah kincir angin dapat dihitung menggunakan persamaan (Anwar 2008) :
,-./0
1'"12………..….………(5)Keterangan :
V = kecepatan angin (m/dtk) R = Radius rotor kincir angin (m)
7 Koefisien tenaga (power coefficient) adalah rasio antara tenaga mekanik kincir dengan tenaga angin referensi (Van Meel et al. 1989 diacu dalam Shabrina 2007) :
34
6 5 178 2………...………...(6) Keterangan :
P = Tenaga mekanik kincir (Watt)
ρ = Densitas udara (kg/m3) A = Luas rotor (m2)
V = Kecepatan angin (m/dtk)
Koefisien torsi (torque coefficient) adalah rasio antara torsi yang dihasilkan rotor dengan torsi angin referensi (Van Meel et al. 1989 diacu dalam Shabrina 2007) :
3
9 6 9 178 1" ………..………..(7) Keterangan : 39 = Koefisien torsi : torsi rotor (Nm) ρ = Densitas udara (kg/m3) A = Luas rotor (m2) V = Kecepatan angin (m/dtk) R = Radius rotor kincir angin (m)Bulan Rancangan/Design Month (DM)
Bulan rancangan dalam hal ini diartikan sebagai bulan kritis dimana keperluan akan listrik tertinggi dalam kaitannya dengan tenaga angin yang tersedia, atau dengan kata lain adalah bulan dimana beban kerja sistem kincir angin terberat. Design Month (DM) dihitung dengan rasio antara keperluan tenaga listrik dengan tenaga angin yang tersedia setiap bulan. Angka ini bersatuan luas (m2) disebut sebagai luas referensi (reference area). Dalam perhitungan ukuran komponen kincir angin, angka ini dikonversi ke luas rotor dengan memasukan parameter kincir angin. Contoh penentuan DM terdapat pada Lampiran 3 (Van Meel et al. 1989 diacu dalam Shabrina 2007).
D.
KOMPONEN KINCIR ANGIN PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK
Secara garis besar bagian-bagian dari kincir angin terdiri atas :
a. Tower (Menara)
Menara bisa dibuat dari pipa baja, beton, rangka besi. Karena kencangnya angin bertambah dengan ketinggian, maka makin tinggi menara makin besar tenaga yang didapat. Tinggi tower standar untuk skala sedang sekitar 4 sampai 15 m sedangkan untuk skala besar sekitar 40 sampai 90 m. Pada umumnya dalam pemilihan tinggi tower berada pada ketinggian yang lebih tinggi dari pepohonan maupun bangunan di sekitar lokasi pemasangan.
8
b. Rotor
Bilah kipas pada kincir bersama porosnya dinamakan rotor. Diameter rotor dapat ditentukan dengan ukuran yang biasanya digunakan dalam pemasangan kincir angin pembangkit tenaga listrik. Ukuran diameter rotor dalam pembuatan program ini termasuk dalam input. Umumnya ukuran diameter rotor yang digunakan sekitar 2.5 sampai 8 m untuk skala sedang dan untuk skala besar sekitar 50 sampai 90 m.
Besarnya daya maksimum ideal yang dapat diserap oleh rotor dari energi angin (Harijono 1980) adalah :
@
AB = CD
E
F
……….………..…....(8)Keterangan :
@
AB = Daya maksimum ideal (Watt)ρ = Densitas udara (kg/m3) A = Area penangkapan angin (m2)
E
= Kecepatan angin (m/dtk)Daya output yang dihasilkan oleh kincir angin (Harijono 1980) adalah :
@ 3
G@
AB ………...……….(9)Keterangan :
P = Daya output kincir (Watt)
Cp = Koefisien tenaga (power coefficient)
@
AB = Daya maksimum ideal (Watt)Untuk menentukan luas area penangkapan angin menggunakan persamaan:
F
HIJ
………...………...(10)Keterangan :
A = Area penangkapan angin (m2) D = Diameter rotor (m)
Energi kinetik dari setiap m3 udara yang bergerak, ditentukan dengan rumus:
E
ρ
E
……..……….………..(11) Keterangan :E = Energi (Joule)
= Densitas udara (kg/m3) v = Kecepatan angin (m/dtk)
c. Blade (Bilah Kipas)
Kebanyakan kincir angin mempunyai 2 atau 3 bilah kipas. Angin yang menghembus menyebabkan kincir angin tersebut berputar.
9
L
C'1………...………...…(12)Keterangan :
L
= jumlah blade yang digunakanλ = TSR (Tip Speed Ratio) d. Gear box (Roda Gigi)
Alat ini berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada kincir menjadi putaran tinggi. Roda gigi menaikkan putaran dari 30-60 rpm menjadi kira-kira 1000-1800 rpm yaitu putaran yang biasanya disyaratkan untuk memutar generator listrik. Biasanya Gearbox yang digunakan sekitar 1:60.
e. Brake System
Alat ini digunakan untuk menjaga putaran pada poros setelah gearbox agar bekerja pada titik aman saat terdapat angin yang besar. Alat ini perlu dipasang karena generator memiliki titik kerja aman dalam pengoperasiannya. Generator akan menghasilkan energi listrik maksimal pada saat bekerja pada titik kerja yang telah ditentukan. Kehadiran angin diluar akan menyebabkan putaran yang cukup cepat pada poros generator, sehingga jika tidak diatasi maka putaran ini dapat merusak generator. Dampak dari kerusakan akibat putaran berlebih diantaranya : overheat, rotor breakdown, kawat pada generator putus, karena tidak dapat menahan arus yang cukup besar.
f. Generator
Generator adalah salah satu komponen terpenting dalam pembuatan sistem kincir angin pembangkit tenaga listrik. Generator ini dapat mengubah energi putar menjadi energi listrik. Prinsip kerjanya dapat dipelajari dengan menggunakan teori medan elektromagnetik. Singkatnya, mengacu pada salah satu cara kerja generator yaitu poros pada generator dipasang dengan material ferromagnetik permanen. Setelah itu disekeliling poros terdapat stator yang bentuk fisisnya adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop. Ketika poros generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan fluks pada stator yang akhirnya karena terjadi perubahan fluks ini akan dihasilkan tegangan dan arus listrik tertentu. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik untuk akhirnya digunakan oleh masyarakat. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh generator ini berupa AC (alternating current) yang memiliki bentuk gelombang kurang lebih sinusoidal.
g. Penyimpan energi
Karena keterbatasan ketersediaan akan energi angin (tidak sepanjang hari angin akan selalu tersedia) maka ketersediaan listrik pun tidak menentu. Oleh karena itu digunakan alat penyimpan energi yang berfungsi sebagai back-up energi listrik. Ketika beban penggunaan daya listrik masyarakat meningkat atau ketika kecepatan angin suatu daerah sedang menurun, maka kebutuhan permintaan akan daya listrik tidak dapat terpenuhi. Oleh karena itu kita perlu menyimpan sebagian energi yang dihasilkan ketika terjadi kelebihan daya pada saat kincir angin berputar kencang atau saat penggunaan daya pada masyarakat menurun. Penyimpanan energi ini diakomodasi 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 selama ± 0.5 jam pada daya 780 W.
Kendala dalam menggunakan alat ini adalah alat ini memerlukan catu daya DC (Direct Current) untuk mengisi energi, sedangkan dari generator dihasilkan catu daya AC (Alternating Current). Oleh karena itu diperlukan rectifier-inverter untuk mengakomodasi keperluan ini.
10
h. Rectifier-inverter
Rectifier berarti penyearah. Rectifier dapat menyearahkan gelombang sinusoidal (AC)
yang dihasilkan oleh generator menjadi gelombang DC. Inverter berarti pembalik. Ketika dibutuhkan daya dari penyimpan energi (aki/lainnya) maka catu yang dihasilkan oleh aki akan berbentuk gelombang DC. Karena kebanyakan kebutuhan rumah tangga menggunakan catu daya AC, maka diperlukan inverter untuk mengubah gelombang DC yang dikeluarkan oleh aki menjadi gelombang AC, agar dapat digunakan oleh rumah tangga.
i. Nacelle (Rumah Mesin)
Rumah mesin ini terletak di atas menara. Di dalamnya berisi gear-box, poros putaran tinggi/rendah, dan generator.
E.
LOKASI PEMASANGAN KINCIR ANGIN
Secara umum tempat-tempat yang baik untuk pemasangan kincir angin antara lain (Anwar 2008) : 1. Celah di antara gunung
Tempat ini dapat berfungsi sebagai nozzle, yang dapat mempercepat aliran angin. 2. Dataran terbuka
Karena tidak ada penghalang yang dapat memperlambat aliran angin, dataran terbuka yang sangat luas memiliki potensi energi angin yang besar.
3. Pesisir pantai
Perbedaan suhu udara antara di laut dan di daratan menyebabkan angin bertiup secara terus menerus.
Walaupun pada dasarnya kincir angin dapat dipasang di mana saja, di tempat-tempat tersebut di atas merupakan pengkajian tempat-tempat potensi angin tetap harus dilakukan untuk mendapatkan sistem konversi energi angin yang tepat. Pengkajian potensi energi angin di suatu tempat dilakukan dengan mengukur dan menganalisis kecepatan dan arah angin. Analisis data angin dilakukan dengan menggunakan metoda statistik untuk mencari kecepatan angin rata-rata, durasi kecepatan angin dan distribusi frekuensi data angin (Anwar 2008).
F.
DESAIN PERANGKAT LUNAK
Perangkat lunak secara umum merupakan suatu solusi terhadap sejumlah persoalan. Persoalan ini kemudian direpresentasikan menjadi sejumlah kebutuhan. Kebutuhan yang mana berasal dari proses-proses yang ada pada sistem dimana perangkat lunak tersebut akan menjadi salah satu komponen pendukungnya. Untuk perangkat lunak sistem informasi, kebutuhan berasal dari proses bisnis yang ada dalam organisasi dimana perangkat lunak diimplementasikan. Pada tingkatan yang paling abstrak perangkat lunak memiliki alur mulai dari pemasukan data, pengolahan dan/atau penyimpanan data, dan pengeluaran data dalam bentuk informasi. Data dapat berasal dari masukan langsung dari user, keluaran langsung dari perangkat atau sistem eksternal, data sistem lain yang telah tersimpan di basis data, dan file-file yang tersimpan di perangkat penyimpanan seperti harddisk. Data diolah, berubah status dan lain-lain, sesuai dengan proses bisnis yang ada. Jika diperlukan data dapat disimpan secara permanen untuk kemudian diolah dilain waktu. Pada akhirnya data ditampilkan kembali dalam format yang beragam. Data keluaran tersebut dapat dikonsumsi oleh user langsung maupun oleh sistem eksternal (Shabrina 2007).
11 Program komputer merupakan suatu aplikasi yang dibuat dengan menggunakan bahasa program tertentu dan telah ter-install di dalam komputer. Program komputer merupakan contoh perangkat lunak komputer yang menuliskan aksi komputasi yang akan dijalankan oleh komputer. Komputasi ini biasanya dilaksanakan berdasarkan suatu algoritma atau urutan perintah tertentu. Urutan perintah merupakan suatu perangkat yang sudah termasuk dalam program komputer tersebut. Tanpa algoritma tersebut program komputer tidak dapat berjalan dengan baik (Shabrina 2007).
G.
MICROSOFT VISUAL BASIC 6.0
Microsoft Visual Basic 6.0 merupakan salah satu aplikasi pemograman visual yang memiliki bahasa
pemrograman yang cukup populer dan mudah dipelajari. Basis bahasa pemrograman yang digunakan dalam
Visual Basic adalah bahasa BASIC (Beginners All-Purpose Symbolic Instruction Code) yang merupakan
salah satu bahasa pemrograman tingkat tinggi yang sederhana dan mudah dipelajari. Dengan Visual Basic
6.0, kita bisa membuat program dengan aplikasi GUI (Graphical User Interface) atau program yang
memungkinkan pengguna komputer berkomunikasi dengan komputer tersebut menggunakan grafik atau gambar (Tim Divisi Penelitian dan Pengembangan 2008).
Microsoft Visual Basic 6.0 merupakan salah satu bahasa pemrograman yang dapat digunakan untuk
menyusun dan membuat program aplikasi pada lingkungan sistem operasi Windows. Dengan menggunakan
Visual Basic 6.0, kemampuan Windows dapat dimanfaatkan secara optimal. Kecanggihan yang dimiliki
oleh Visual Basic 6.0 akan menjadikan betapa mudahnya menyusun program aplikasi dengan tampilan grafis yang menawan dalam waktu yang relatif singkat. Program aplikasi dapat berupa program database, program grafis, program kendali, dan lain sebagainya (Firawan 2006).
Didalam Visual Basic 6.0 sudah terdapat komponen-komponen yang sangat membantu pembuatan program aplikasi. Beberapa keuntungan menggunakan Visual Basic 6.0 daripada bahasa pemrograman yang lain diantaranya (Firawan 2006) :
1. Tampilan grafis (under Windows) sehingga lebih “bersahabat”.
2. Cara pemrograman relatif lebih mudah sehingga cocok untuk segala tingkat programer.
3. Hubungan dengan perangkat luar (hardware) tidak begitu rumit sehingga cukup mudah untuk mengimplementasikan sebagai pengendali peralatan elektronik.
Langkah pertama dalam membuat program aplikasi dengan Visual Basic 6.0 adalah membuat sebuah
project. Pembuatan sebuah project dapat dilakukan dengan beberapa cara, diantaranya dengan meng-klik Start | Program | Microsoft Visual Studio 6.0 | Microsoft Visual Basic 6.0. Setelah itu akan terlihat tampilan
pilihan jenis New Project, pilih Standart EXE maka akan terlihat tampilan IDE (Integrated Development
Environment) Visual Basic 6.0 (Tim Penelitian dan Pengembangan Wahana Komputer 2004).
Struktur aplikasi pada Visual Basic 6.0 terdiri atas bagian-bagian sebagai berikut (Tim Penelitian dan Pengembangan Wahana Komputer 2004) :
Form
Sebuah bidang dimana kita dapat mendesain program dengan meletakkan objek-objek yang merupakan rangkaian dari perintah-perintah yang akan dikerjakan oleh aplikasi tersebut.
Control
Mempunyai bentuk gambar grafis yang akan diletakkan di atas bidang kerja yang disebut form yang dapat berinteraksi dengan user, seperti textbox, labelbox, dan commanbutton. Form dan
12
Properties
Variabel atau predikat yang melekat pada setiap objek (form dan control). Contoh
properties adalah nama, caption, ukuran, warna, posisi dan isi. Visual Basic 6.0 memberikan
nilai baku dan nilai ini dapat diubah pada waktu program dijalankan.
Method
Prosedur yang sudah dibuat pada setiap objek yang sewaktu-waktu dapat digunakan sesuai dengan tujuan method tersebut.
Event Procedure
Kode yang berhubungan dengan setiap objek, yang akan melaksanakan tugasnya sesuai dengan nama event yang dimaksud. Kode ini akan bereaksi apabila ada aksi dari user pada objek yang bersangkutan.
General Procedure
Kode-kode yang tidak berhubungan langsung dengan objek yang ada. Prosedur ini akan dijalankan apabila dipanggil namanya dalam sebuah pernyataan pada baris program.
Modules
Kumpulan dari beberapa general procedure, deklarasi variabel, dan definisi konstanta yang digunakan dalam sebuah aplikasi.
H.
ADOBE FLASH CS3 PROFESSIONAL
Flash CS3 menyediakan berbagai macam tools dalam menggambar sebuah objek. Dalam aplikasi flash ini diberikan kebebasan dalam menggambar suatu objek, objek yang dibuat tergantung dari imajinasi
masing-masing user. Di dalam Flash CS3 terdapat berbagai macam objek yang sangat unik diantaranya
oval tool (yang sering digunakan untuk menggambar sebuah lingkaran) dan rectangle tool (yang sering
digunakan untuk menggambar sebuah bujur sangkar atau persegi panjang). Kedua tool tersebut bersifat paten yakni sudah menjadi bawaan Flash CS3 itu sendiri.
Terdapat 2 metode pembuatan animasi pada Flash CS3 ini yakni : 1. Frame by Frame Animation
Frame by frame animation merupakan suatu metode pembuatan animasi dalam flash CS3
yang menggunakan frame pada timeline. Biasanya animasi yang dibuat dengan metode ini prinsipnya sama dengan membuat sebuah film pada windows movie maker, tetapi bedanya pada flash CS3 ini harus menyesuaikan kuncinya terlebih dahulu dan meletakkan film tersebut pada kunci yang telah dibuat dan disesuaikan.
2. Tweened Animation
Tweened animation merupakan suatu animasi yang memanfaatkan fasilitas motion dari flash CS3. Untuk membuat suatu animasi motion sangatlah mudah, hanya dengan menentukan
panjang animasi tersebut lalu dijalankan dengan menggerakkan objek dari satu sisi ke sisi lainnya. Biasanya objek yang telah di tween pada timeline akan terlihat tanda panah.
Adobe flash CS3, dipilih dengan pertimbangan karena software ini memiliki kemampuan yang baik
dalam perancangan animasi dasar. Berikut ini adalah peran software dalam animasi :
a. Untuk perancangan animasi dasar, setelah gambar yang akan dianimasikan telah melalui proses pewarnaan pada proses sebelumnya.
b. Mengatur pewaktuan animasi dasar sebelum ditransfer ke gambar sekuen PNG (*.png). c. Untuk mentransfer dan memperbanyak rangkaian sekuen, sebelum memasuki proses
13
I.
KEADAAN UMUM DAERAH NUSA TENGGARA BARAT
Letak geografis Nusa Tenggara Barat (NTB) terletak antara 8o 5’ - 9o 5’ LS dan 115o 45’ - 119o 10’ BT. Ketinggian dari permukaan laut rata-rata daerahnya berkisar 0 - 3726 m dari permukaan laut (dpl). Daerah ini terdiri atas pulau besar dan banyak lagi pulau kecil lainnya yang tidak berpenghuni. Kedua pulau besar tersebut adalah pulau Lombok dan pulau Sumbawa. Apabila dilihat dari segi iklim dan kesuburan tanahnya, keadaan pulau ini berbeda. Keadaan iklim dan kesuburan tanah di pulau Lombok lebih baik dari pulau Sumbawa yang termasuk daerah kurang hujan, kering dan panas (Aribowo 1996).
Berdasarkan sirkulasi udara/angin musim, periode satu tahun di Nusa Tenggara dapat dibedakan atas dua musim. Selama November-Februari angin muson barat laut yang lembab bertiup dari daratan Asia. Kelembapan nisbi angin tersebut semakin meningkat dengan adanya deretan pegunungan di bagian utara pulau Lombok dan bagian tengah pulau Flores. Sehingga selama periode ini hujan tercurah di sebagian besar wilayah tersebut. Selama Maret-Oktober, angin muson tenggara yang kering dari daratan Australia bertiup secara dominan. Sehingga selama periode ini daerah Nusa Tenggara mengalami musim kemarau. Daerah Nusa Tenggara karena letaknya dekat dengan benua Australia, lebih banyak dipengaruhi oleh angin muson tenggara, sehingga sebagian besar wilayahnya merupakan daerah kering dan panas (Aribowo 1996).
J.
KEADAAN UMUM DAERAH KALIMANTAN TIMUR
Propinsi Kalimantan Timur dengan ibukota Samarinda, luasnya 211 440 km2 terletak di antara 113o 44' – 119o 00' BT, 40o 24' LU dan 20o 25' LS, dengan batas-batas di sebelah utara dengan negara bagian Sabah (Malaysia Timur), sedangkan di sebelah barat dengan Kalimantan Tengah, Kalimantan Barat dan Sarawak (Malaysia Timur). Di sebelah timur berbatasan dengan selat Makasar dan laut Sulawesi, sedangkan di sebelah selatan dengan Kalimantan Selatan (Divisi Informasi dan Dokumentasi 2010).
Wilayah Kalimantan Timur didominasi topografi bergelombang, dari kemiringan landai sampai curam, dengan ketinggian berkisar antara 0-1500 m dpl dengan kemiringan 60%. Provinsi Kalimantan Timur termasuk iklim Tropika Humida dengan curah hujan berkisar antara 1500-4500 mm per tahun. Temperatur udara minimum rata-rata 21°C dan maksimum 34°C dengan perbedaan temperatur siang dan malam antara 5°-7°C. Temperatur minimum umumnya terjadi pada bulan Oktober sampai Januari, sedangkan temperatur maksimum terjadi antara bulan Juli sampai dengan Agustus. Kelembaban udara rata-rata mencapai 86 % dengan kecepatan angin rata-rata-rata-rata 5 Knot/jam. Data curah hujan selama 5 tahun dari tahun 1994-1998 mencatat bahwa rata-rata curah hujan mencapai 2060.2 mm per tahun (Agusmincom, 2009).
III.
METODOLOGI PENELITIAN
A.
TEMPAT DAN WAKTU
Pelaksanaan penelitian dilakukan di Laboratorium Ergonomika dan Elektronika Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB, Bogor. Waktu pelaksanaan penelitian mulai bulan April 2010 hingga Juli 2010.
B.
ALAT DAN BAHAN
1.
Alat
a. Seperangkat komputer dengan sistem operasi Microsoft Windows XP Profesional SP 2 sebagai program dasar pengatur kerja komputer.
b. Microsoft Visual Basic 6.0 sebagai program dasar pembuatan aplikasi.
c. Adobe Flash CS3 Professional sebagai program dasar pembuatan animasi yang dapat
dijalankan dalam aplikasi.
2.
Bahan
Bahan yang digunakan dalam membuat program aplikasi ini adalah data kecepatan angin dari badan meteorologi pusat di Jakarta dimana data kecepatan angin yang digunakan memenuhi syarat untuk dilakukan pemasangan kincir angin pembangkit tenaga listrik di suatu lokasi. Data kecepatan angin yang akan dijadikan contoh dalam running program ini adalah data kecepatan angin di daerah Nusa Tenggara Barat dan Kalimantan Timur.
C.
METODE PEMBUATAN PROGRAM
Pembuatan program komputer untuk menentukan pemilihan kincir angin pembangkit tenaga listrik ini terdiri atas langkah-langkah sebagai berikut :
1. Pembuatan layout tampilan program
Hal yang pertama dilakukan dalam pembuatan program komputer menggunakan Visual
Basic 6.0 ini adalah dengan menentukan komponen-komponen input dan output program.
Setelah input dan output program diketahui maka user dapat membuat layout tampilan program dengan mudah.
2. Pembuatan skrip program
Pembuatan skrip program dilakukan berdasarkan proses input program hingga menghasilkan output program.
3. Pembuatan animasi
Pembuatan animasi menggunakan Adobe Flash CS3 Professional, yang dapat dijalankan di
15 4. Evaluasi program
Evaluasi terhadap program dilakukan dengan cara memasukkan inputan data sesuai dengan data yang diperoleh sehingga menghasilkan output program berupa angka, tampilan animasi dan jenis kincir angin yang digunakan.
Gambar 2. Diagram alir pembuatan program Skrip program
Layout program
Output program Evaluasi program
Program komputer untuk pemilihan kincir angin pembangkit tenaga listrik
Input program
Tidak
Ya
Keluaran berupa angka, tampilan animasi dan jenis kincir angin yang digunakan
Proses dari input hingga menghasilkan
IV
A.
PEMBUATAN D
ESAIN
Pembuatan desain program dimulai dengan menentukan awal programnya.
Input dalam program ini adalah sebagai berikut :
1. Data kecepatan angin selama satu tahun di lokasi pemasangan kincir 2. Tinggi tower rencana
3. Jumlah blade yang akan digunakan
4. Ketinggian lokasi pemasangan kincir angin d 5. Ukuran diameter rotor yang digunakan 6. Keadaan lokasi berupa jenis topografi
Output dalam program ini adalah : 1. Luas area rotor (m2)
2. Nilai kecepatan putaran rotor (rpm) 3. Torsi yang dihasilkan rotor (Nm) 4. Nilai koefisien power (C 5. Daya listrik (Watt) 6. Gambar animasi kincir
7. Jenis kincir angin yang digunakan
Dari parameter input dan output tersebut, dibuatlah
dan Gambar 5. Dalam prosesnya, pengolahan input menjadi output dalam program ini, membutuhkan form
pada form pembantu ini dinamakan output pembantu. tampilan yang pertama kali muncul
IV.
HASIL DAN PEMBAHASAN
ESAIN
PROGRAM
in program komputer untuk pemilihan kincir angin pembangkit tenaga listrik dimulai dengan menentukan komponen input dan output program sehingga dapat ditentukan tampilan
Input dalam program ini adalah sebagai berikut :
Data kecepatan angin selama satu tahun di lokasi pemasangan kincir Tinggi tower rencana
yang akan digunakan
asi pemasangan kincir angin dari atas permukaan laut rotor yang digunakan
Keadaan lokasi berupa jenis topografi
utput dalam program ini adalah :
Nilai kecepatan putaran rotor (rpm) Torsi yang dihasilkan rotor (Nm) Nilai koefisien power (Cp)
Gambar animasi kincir angin yang digunakan
Dari parameter input dan output tersebut, dibuatlah tampilan program seperti pada G Dalam prosesnya, pengolahan input menjadi output dalam program
output pembantu atau dummy yang ditunjukkan pada G
pada form pembantu ini dinamakan output pembantu. Pada saat awal menjalankan program, maka tampilan yang pertama kali muncul adalah Splash Screen.
Gambar 3. Splash screen
kincir angin pembangkit tenaga listrik input dan output program sehingga dapat ditentukan tampilan
tampilan program seperti pada Gambar 4 Dalam prosesnya, pengolahan input menjadi output dalam program Visual Basic 6.0 yang ditunjukkan pada Gambar 5, keluaran Pada saat awal menjalankan program, maka
Dalam program ini, selain
data, juga dilengkapi animasi sebagai gambaran dari output program tersebut. Pembuatan animasi menggunakan Adobe Flash CS3 Professional.
membuat gambar masing
tower, rotor (bilah kipas), transmisi berupa rumah yang diberi penerangan lampu, yang masing
Gambar 4. Tampilan awal program
Gambar 5. Tampilan output pembantu
Dalam program ini, selain user mendapatkan keluaran berupa angka atau hasil perhitungan data, juga dilengkapi animasi sebagai gambaran dari output program tersebut. Pembuatan animasi
Adobe Flash CS3 Professional. Langkah pertama pembuatan animasi ini adalah
masing-masing komponen kincir angin pembangkit tenaga listrik, yang terdiri atas tower, rotor (bilah kipas), transmisi berupa gear, generator, sistem pengaman, dan output berupa rumah yang diberi penerangan lampu, yang masing-masing ditempatkan pada layer
Gambar 6. Sistem pengaman
17 mendapatkan keluaran berupa angka atau hasil perhitungan data, juga dilengkapi animasi sebagai gambaran dari output program tersebut. Pembuatan animasi Langkah pertama pembuatan animasi ini adalah masing komponen kincir angin pembangkit tenaga listrik, yang terdiri atas , generator, sistem pengaman, dan output berupa
(a) (b) Gambar 7. (a) Gear dan (b) generator
Gambar 8. Rotor
Gambar 9. Tower
Untuk mendapatkan gambar yang bergerak,
yang ditempatkan gambar rotor dengan posisi yang berbeda (dirotasi), sehingga pada saat dijalankan rotor terlihat berputar, begitu pula untuk gambar
ditampilkan. Sama halnya dengan gambar rotor yang terlihat berputar maka variasi kecepatan putaran rotor dan
pergerakan frame per detik, yang
Adobe Flash CS3 Professional
dapat ditampilkan dalam program yang telah dibuat pembangkit tenaga listrik dapat dilihat pada gambar berikut
B.
PEMBUATAN P
ROGRAM
Program dibuat dengan menggunakan merupakan salah satu bahasa pemog
digunakan dalam pembuatan program aplikasi. dan digunakan.
Gambar 10. Rumah yang diberi penerangan
Untuk mendapatkan gambar yang bergerak, pada frame-frame tertentu diletak
yang ditempatkan gambar rotor dengan posisi yang berbeda (dirotasi), sehingga pada saat dijalankan rotor terlihat berputar, begitu pula untuk gambar gear dan generator serta s
ama halnya dengan gambar rotor yang terlihat berputar maka variasi kecepatan putaran rotor dan gear diatur pada frameline dengan
per detik, yang biasa disebut dengan fps (frame per second).
Adobe Flash CS3 Professional tersebut diexport kedalam bentuk video yang ber
dapat ditampilkan dalam program yang telah dibuat. Gambar keseluruhan animasi kincir angin pembangkit tenaga listrik dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 11. Tampilan animasi kincir angin
ROGRAM
Program dibuat dengan menggunakan software Visual Basic 6.0. Software merupakan salah satu bahasa pemograman yang sudah dikenal oleh pemakai k digunakan dalam pembuatan program aplikasi. Selain itu bahasa Visual Basic 6.0
19 tertentu diletakkan keyframe yang ditempatkan gambar rotor dengan posisi yang berbeda (dirotasi), sehingga pada saat dijalankan dan generator serta sistem pengaman yang ama halnya dengan gambar rotor yang terlihat berputar maka untuk mendapatkan dengan mengubah kecepatan
frame per second). Selanjutnya file dari
lam bentuk video yang berformat AVI agar Gambar keseluruhan animasi kincir angin
Software ini dipilih karena
ang sudah dikenal oleh pemakai komputer dan umum
20 Urut-urutan perintah dari pembuatan program ini ditunjukan pada diagram alir Gambar 12 di bawah ini.
Gambar 12. Diagram alir program
1.Horisontal axis :
a. Multi blade (Cp = 0.25-0.40)
b. Three blade aerofoil (Cp > 0.45)
2.Vertikal axis :
a. Panemone (Cp < 0.1)
b. Darrieus (Cp = 0.25-0.35)
Mulai
Selesai Data kecepatan angin
selama satu tahun (m/dtk)
Rata-rata kecepatan angin (m/dtk)
1.Klasifikasi kekasaran (zo) 2.Faktor koreksi kecepatan angin
3.Kecepatan angin pada poros rotor (m/dtk) 4.Tenaga angin spesifik (Watt/m2)
5.Nilai kecepatan angin pada bulan rancangan (m/dtk)
1.Nilai koefisien torsi
2.Kecepatan sudut kincir (Rad/s) 3.Energi angin (Joule)
4.Daya yang diserap rotor (Watt)
Nilai design Tip Speed Ratio 1.Tinggi tower (m) 2.Topografi di lokasi Jumlah blade Tinggi lokasi (m dpl) A Output utama : 1.Luas area rotor (m2)
2.Nilai kecepatan putaran rotor (rpm) 3.Torsi yang dihasilkan rotor (Nm) 4.Nilai koefisien power (Cp)
5.Daya listrik (Watt)
6.Gambar animasi kincir angin 7.Jenis kincir angin yang digunakan
Densitas udara (kg/m3) diperoleh dari Tabel 3
Diameter rotor (m)
21 Pembuatan program dimulai dengan pembuatan perintah untuk mengolah input menjadi output pembantu yang diletakkan pada form pembantu. Output pembantu terdiri atas :
1. Rata-rata kecepatan angin setiap bulan dalam 1 tahun di suatu lokasi yang ditentukan. Rataan kecepatan angin ini dihitung berdasarkan input data kecepatan angin yang ditampilkan. Sebagian listing dari program penentuan rataan kecepatan angin adalah:
‘Txt13-Txt24 = input data kecepatan angin ‘Text3 = hasil rataan kecepatan angin Private Sub Cmdhitung_Click() Txt13.SetFocus
Txt14.SetFocus ……
Dan pada jendela kode perintah “Hitung” dalam control commandbutton, ditulis sebagai berikut: Dim hasil2 As Double
ab = CDbl(Txt13.Text) bb = CDbl(Txt14.Text) ….. kb = CDbl(Txt23.Text) lb = CDbl(Txt24.Text) hasil2 = (ab + bb + cb + db + eb + fb + gb + hb + ib + jb + kb + lb) / 12 Frmdetailperhitungan.Text3.Text = hasil2
2. Nilai klasifikasi kekasaran, yang diambil dari Tabel 2. Sebagian listing program dari penentuan nilai klasifikasi kekasaran adalah:
‘opt 1-7 = keadaan topografi lokasi ‘Text4 = nilai zo (klasifikasi kekasaran)
‘nilai klasifikasi kekasaran diambil dari Tabel 2. Private Sub Opt1_Click()
Dim zo
Frmdetailperhitungan.Text4 = "0.005" End Sub
….
3. Faktor koreksi kecepatan angin pada poros rotor, yang diplotkan pada nomogram Lampiran 2. Sebagian listing program untuk menentukan faktor koreksi kecepatan angin pada poros rotor adalah: ‘Cbottower = tinggi tower
‘Text4 = nilai zo (klasifikasi kekasaran) ‘Text5 = faktor koreksi kecepatan angin
If Cbottower = "5" And Frmdetailperhitungan.Text4 = "0.03" Then Frmdetailperhitungan.Text5 = 0.9
If Cbottower = "5" And Frmdetailperhitungan.Text4 = "0.1" Then Frmdetailperhitungan.Text5 = 0.82
….
4. Nilai kecepatan angin pada poros diperoleh dengan mengalikan faktor koreksi kecepatan angin dengan input data rata-rata kecepatan angin setiap bulan dalam 1 tahun. Sebagian listing program dari penentuan nilai kecepatan angin pada poros adalah:
22 ‘Text5 = faktor koreksi kecepatan angin
‘Txt13-Txt24 = input kecepatan angin
‘Txtkecanginporos1- Txtkecanginporos12 = nilai kecepatan angin pada poros
Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos1 = Frmdetailperhitungan.Text5 * Txt13.Text Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos2 = Frmdetailperhitungan.Text5 * Txt14.Text Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos3 = Frmdetailperhitungan.Text5 * Txt15.Text …..
5. Rataan kecepatan angin pada poros diperoleh dengan merata-ratakan nilai kecepatan angin pada poros setiap bulan dalam 1 tahun. Sebagian listing program untuk menentukan nilai rataan kecepatan angin pada poros adalah:
‘Text7 = hasil rataan kecepatan angin pada poros Dim hasil4 As Double
af = CDbl(Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos1.Text) bf = CDbl(Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos2.Text) …… kf = CDbl(Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos11.Text) lf = CDbl(Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos12.Text) hasil4 = (af + bf + cf + df + ef + ff + gf + hf + f + jf + kf + lf) / 12 Frmdetailperhitungan.Text7.Text = hasil4
6. Tenaga angin spesifik, menggunakan persamaan 1 sebagai berikut:
1
2
Keterangan :
Pwind = Tenaga angin spesifik (Watt/m
2
)
= Densitas udara (kg/m3) V = Kecepatan angin (m/dtk)
Sebagian listing program untuk menentukan nilai tenaga angin spesifik adalah: ‘Txtenergiangin1- Txtenergiangin12 = nilai tenaga angin spesifik
‘Text1 = nilai densitas udara
Frmdetailperhitungan.Txtenergiangin1.Text = 0.5 * Frmdetailperhitungan.Text1.Text * (Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos1.Text ^ 3)
Frmdetailperhitungan.Txtenergiangin2.Text = 0.5 * Frmdetailperhitungan.Text1.Text * (Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos2.Text ^ 3)
……
7. Rataan tenaga angin spesifik diperoleh dari hasil rata-rata nilai tenaga angin spesifik setiap bulan dalam 1 tahun. Sebagian listing program dari penentuan nilai rataan tenaga angin spesifik adalah: ‘Text6 = nilai rataan tenaga angin spesifik
Dim hasil3 As Double
ae = CDbl(Frmdetailperhitungan.Txtenergiangin1.Text) be = CDbl(Frmdetailperhitungan.Txtenergiangin2.Text) ….
23 le = CDbl(Frmdetailperhitungan.Txtenergiangin12.Text)
hasil3 = (ae + be + CE + de + ee + fe + ge + he + ie + je + ke + le) / 12 Frmdetailperhitungan.Text6.Text = hasil3
8. Nilai kecepatan angin pada bulan rancangan, yaitu menentukan nilai kecepatan angin pada poros pada bulan dengan kecepatan angin terbesar. Sebagian listing program dari penentuan nilai kecepatan angin pada bulan rancangan adalah:
‘Text8 = nilai kecepatan angin pada bulan rancangan
If Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos1.Text >Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos2.Text Then
Frmdetailperhitungan.Text8.Text = Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos1.Text Else: Frmdetailperhitungan.Text8.Text = Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos2.Text End If
……
9. Nilai TSR (Tip Speed Ratio) dihitung menggunakan persamaan 12 sebagai berikut:
Keterangan :
= jumlah blade yang digunakan
λ = TSR (Tip Speed Ratio)
Contoh penulisan program untuk menentukan nilai TSR (Tip Speed Ratio) adalah: ‘Cbojumlahblade.Text = pilihan jumlah blade
‘Text9.Text = TSR (Tip Speed Ratio) Dim TSR As Single
TSR = (80 / Cbojumlahblade.Text) ^ 0.5 Frmdetailperhitungan.Text9.Text = TSR
10. Densitas udara diperoleh dari Tabel 3, dalam program ini user memilih ketinggian lokasi dari 0 m sampai 5000 m dari atas permukaan laut, yang ditampilkan dalam control combobox yaitu cbotlokasi. Contoh penulisan program untuk penentuan densitas udara adalah sebagai berikut:
Private Sub Form_Load() Cbotlokasi.AddItem "0" Cbotlokasi.AddItem "500" …
Pada jendela kode perintah “Hitung” dalam control commandbutton ditulis sebagai berikut: ‘Cbotlokasi = pilihan ketinggian lokasi (m)
‘Text1.Text = nilai densitas udara (kg/m3) Private Sub Cmdhitung_Click()
If Cbotlokasi = "0" Then Frmdetailperhitungan.Text1.Text = 1.204 If Cbotlokasi = "500" Then Frmdetailperhitungan.Text1.Text = 1.134 …..
24 11. Koefisien torsi () dihitung menggunakan persamaan 7 sebagai berikut:
1 2 Keterangan : = Koefisien torsi Torsi rotor (Nm) ρ = Densitas udara (kg/m3) A = Luas rotor (m2) V = Kecepatan angin (m/dtk) R = Radius rotor kincir angin (m)
Contoh penulisan program dari penentuan nilai koefisien torsi adalah: ‘Txt30.Text = nilai torsi
‘Text1.Text = densitas udara ‘Txt33.Text = luas area rotor
‘Text8.Text = kecepatan angin pada bulan rancangan ‘Text11.Text = koefisien torsi
‘Cbodiameterrotor.Text = diameter rotor Dim koeftorsi As Currency
koeftorsi = Txt30.Text / (0.5 * Frmdetailperhitungan.Text1.Text * Txt33.Text * (Frmdetailperhitungan.Text8.Text) ^ 2 * 0.5 * Cbodiameterrotor.Text)
Frmdetailperhitungan.Text11.Text = koeftorsi
12. Daya maksimum ideal yang dapat diserap oleh rotor dihitung menggunakan persamaan 8 sebagai berikut:
=
!"
Keterangan :
= Daya maksimum ideal (Watt)
ρ = Densitas udara (kg/m3) A = Area penangkapan angin (m2)
" = Kecepatan angin (m/dtk)
Contoh penulisan program dari penentuan nilai daya maksimum ideal yang diserap oleh rotor adalah: ‘Text1 = densitas udara
‘Txt33 = area penangkapan angin
‘Textdayakincir = nilai daya maksimum ideal rotor Dim dayakincir As Single
dayakincir = (8/27) * Frmdetailperhitungan.Text1.Text* (Frmdetailperhitungan.Text8.Text) ^ 3 * Txt33.Text
25 13. Nilai Rotasi putaran kincir angin dihitung menggunakan persamaan 3 sebagai berikut:
# $ %&'&(
Keterangan :
ω = Rotasi putaran kincir angin (Rad/s)
R
Rotor = Radius rotor kincir angin (m)
Contoh penulisan program dari penentuan rotasi putaran kincir angin adalah: ‘Text9.Text = TSR (Tip Speed Ratio)
‘Text8.Text = kecepatan angin pada bulan rancangan ‘Cbodiameterrotor.Text = diameter rotor
‘Text10 = nilai rotasi putaran kincir angin Dim rotasiputarankincir As Single
rotasiputarankincir = (Frmdetailperhitungan.Text9.Text * Frmdetailperhitungan.Text8.Text) / (0.5 * Cbodiameterrotor.Text)
Frmdetailperhitungan.Text10.Text = rotasiputarankincir
14. Energi angin menggunakan persamaan 11 sebagai berikut:
E * ρv Keterangan : E = Energi (Joule) = Densitas udara (Kg/m3) V = Kecepatan angin (m/dtk)
Contoh penulisan program dari penentuan energi angin adalah: ‘Text1.Text = densitas udara
‘Text8.Text = kecepatan angin pada poros rotor ‘Txt32.Text = energi angin
Dim energiangin As Single
energiangin = 0.5 * Frmdetailperhitungan.Text1.Text * (Frmdetailperhitungan.Text8.Text) ^ 2 Txt32.Text = energiangin
Pembuatan program dilanjutkan dengan membuat perintah untuk memproses nilai output utama. Listing program untuk menentukan nilai output utama adalah sebagai berikut :
1. Luas area penangkapan angin (luas area rotor) menggunakan persamaan 10 sebagai berikut:
1
4-.
Keterangan :
A = Luas area rotor (m2) D = Diameter rotor (m)
‘Cbodiameterrotor.Text = diameter rotor ‘Txt33.Text = luas area rotor
