MAKALAH
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN
Diajukan sebagai tugas mata kuliah Teknik Tenaga Listrik
Disusun oleh :
Angga Saputra 2013110074
Fajar Niko Setiawan 2013110066 Odio Putra Riondri 2013110072 Arif Yulisal Rahman 2013110065
Muhammad Hanif 2013110076
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI PADANG
PADANG
BAB I PENDAHULUAN
Energi adalah suatu kemampuan untuk melakukan kerja atau kegiatan. Tanpa energi, dunia ini akan diam atau beku. Dalam icehiduparTmanusia selalu terjadi kegiatan dan untuk kegiatan otak serta otot diperlukan energi.Energi itu diperoleh melalui proses oksidasi (pembakaran) zat makanan yang masuk ke tubuh berupa makanan. Kegiatan manusia lainnya dalam memproduksi barang, transportasi, dan lainnya juga memerlukan energi yang diperoleh dari bahan sumber energi atau sering disebut sumber daya alam (natural resources).
Sumber daya alam itu dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu :
1. sumber daya alam yang dapat_diperbarui (renewable) atau hampir tidak dapat habis misalnya: tumbuhan hewan. air, tanah, sinar matahari, angin, dan sebagainya;
2. sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui (unjenewable) atau habis, misalnya: minyak bumi atau batu bara.
Selanjutnya, secara terinci energi dibedakan atas butir-butir berikut dan perlu diketahui bahwa energi dapat diubah dari suatu bentuk ke bentuk lainnya. Misalnya, energi potensial air (air terjun) dapat diubah menjadi energi gerak, energi listrik, dan seterusnya.
1.1 Energi Angin
Dua ribu tahun yang lalu manusia sudah dapat memanfaatkan energi angin untuk usaha sederhana. Beratus-ratus tahun kemudian energi angin itu menjadi semakin jelas pemanfaatannya. Kapal kecil dan besar dapat mengarungi lautan luas dengan bantuan energi angin yang meniup layar kapal. Angin merupakan udara yang bergerak;udara yang berpindah tempat,mengalir dari tempat yang dingin ke tempat yang panas dan dari tempat yang panas mengalir ke tempat yang dingin, demikian terus-menerus.
Angin adalah proses alam yang berlaku secara skala kecil dan skala besar, secara lingkup daerah dan dunia. Di lapisan atmosfir bawah udara dingin mengalir dari daerah kutub menuju daerah khatulistiwa dan di lapisan atmosfir atas udara hangat mengalir dari khatuistiwa menuju daerah kutub.
Angin merupakan suatu energi alam yang berlimpah adanya di bumi yang juga merupakan energi yang murah serta tak pernah habis. Energi angin telah lama dikenal dan dimanfaatkan oleh manusia. Adapun pemanfaatannya adalah antara lain :
- Pemompaan air untuk keperluan rumah tangga dan pertanian.
- Melaksanakan kegiatan pertanian, seperti menggiling jagung, menggiling tepung, tebu.
- Mengalirkan air laut untuk pembuatan garam.
- Membangkitkan tenaga listrik khususnya untuk Pembangkit Listrik Tenaga Angin terutama untuk daerah yang belum terjangkau oleh PLN.
1.2 Asal energi angin
Semua energi yang dapat diperbaharui dan bahkan energi pada bahan bakar fosil kecuali energi pasang surut dan panas bumi berasal dari Matahari. Matahari meradiasi 1,74 x 1.014 kilowatt jam energi ke Bumi setiap jam. Dengan kata lain, Bumi menerima 1,74 x 1.017 watt daya.
Sekitar 1-2 persen dari energi tersebut diubah menjadi energi angin. Jadi, energi angin berjumlah 50-100 kali lebih banyak daripada energi yang diubah menjadi biomassa oleh seluruh tumbuhan yang ada di muka Bumi. Sebagaimana diketahui, pada dasarnya angin terjadi karena ada perbedaan temperatur antara udara panas dan udara dingin. Daerah sekitar khatulistiwa, yaitu pada busur 0°, adalah daerah yang mengalami pemanasan lebih banyak dari Matahari dibanding daerah lainnya di Bumi.
Daerah panas ditunjukkan dengan warna merah, oranye, dan kuning pada gambar inframerah dari temperatur permukaan laut yang diambil dari satelit NOAA-7 pada Juli 1984. Udara panas lebih ringan daripada udara dingin dan akan naik ke atas sampai mencapai ketinggian sekitar 10 kilometer dan akan tersebar ke arah utara dan selatan.
Jika Bumi tidak berotasi pada sumbunya, maka udara akan tiba di kutub utara dan kutub selatan, turun ke permukaan lalu kembali ke khatulistiwa. Udara yang bergerak inilah yang merupakan energi yang dapat diperbaharui, yang dapat digunakan untuk memutar turbin dan akhirnya dapat menghasilkan listrik.
1.3 Proses Terjadinya Angin
Angin terjadi bila terdapat pemanasan permukaan bumi yang tak sama oleh sinar matahari. Disiang hari udara di atas lautan relati lebih dingin daripada daratan. Sinar matahari menguapkan air lautan dan diserap lautan. Penguapan dan obsorsi sinar matahari di daratan kurang sehingga udara di atas daratan lebih panas. Dengan demikian udara di atas mengembang,jadi ringan dan naik ke atas.
Udara dingin yang lebih berat turun mengisi kekurangan udara di daratan, maka terjadilah aliran udara yang disebit angin dari lautan ke daratan tepi pantai. Di malam hari peristiwa yang sebaliknya terjadi, angin di permukaan laut mengalir dari pantai ke tengah lautan dan peristiwa inilah yang dimanfaatkan oleh para nelayan untuk mencari ikan di lautan. Angin di lereng gunung juga terjadi demikian. Pada sekitar puncak pegunungan lebih dulu panas dibandingkan dengan daerah lembah. Karena perbedaan panas ini sehingga menimbulkan perbedaan tekanan yang akhirnya timbul angin biasa yang disebut angin lembah dan angin gunung.
1.4 Turbin Angin sebagai Alternatif Pembangkit Listrik
Menurunnya tinggi muka air di berbagai bendungan - terutama yang dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit listrik tenaga air (PLTA)-telah menurunkan pasokan listrik di Jawa hingga 500 megawatt. Sebagai salah satu sumber pemasok listrik, PLTA bersama pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) dan pembangkit listrik tenaga gas (PLTG) memang memegang peran penting terhadap ketersediaan listrik terutama di Jawa, Madura, dan Bali. Energi angin yang sebenarnya berlimpah di Indonesia ternyata belum dimanfaatkan sebagai alternatif penghasil listrik. Padahal, di berbagai negara, pemanfaatan energi angin sebagai sumber energi alternatif nonkonvensional sudah semakin mendapatkan perhatian.
Hal ini tentu saja didorong oleh kesadaran terhadap timbulnya krisis energi dengan kenyataan bahwa kebutuhan energi terus meningkat sedemikian besarnya. Di samping itu, angin merupakan sumber energi yang tak ada habisnya sehingga pemanfaatan sistem konversi energi angin akan berdampak positif terhadap lingkungan.
1.5 Pembangkit Listrik Tenaga Angin
Pembangkit listrik tenaga angin atau wind power system memanfaatkan angin melalui kincir, untuk menghasilkan energi listrik. Alat ini sangat cocok sekali digunakan masyarakat yang tinggal di pulau-pulau kecil.
Secara umum, sistem alat ini memanfaatkan tiupan angin untuk memutar motor.Hembusan angin ditangkap baling-baling, dan dari putaran baling-baling tersebut akan dihasilkan putaran motor yang selanjutnya diubah menjadi energi listrik.
WindPower,System ini terdiri dari empat bagian utama, yaitu rotor, transmisi, elektrikal dan, tower. Bagian rotor terdiri dari baling-baling dengan empat daun, bentuknya seperti baling-baling pesawat. Dengan bentuk seperti ini diharapkan energi angin yang tertangkap bisa maksimal agar bobotnya lebih ringan. Baling-baling ini dibuat dengan diameter 3,5 dan bahannya dibuat dari fiberglass.
Untuk mendapat hembusan angin, baling-baling diletakkan pada tower setinggi delapan meter. Sedangkan pada bagian transmisi digunakan sistem kerekan dan tali, sistem transmisi ini digunakan untuk menyiasati kekuatan angin yang kecil. Karena kecepatan angin di Indonesia relatif kecil, transmisi ini sangat menguntungkan untuk meningkatkan putaran sebagai pengubah energi digunakan alternator dua fase 12 volt, energi listrik yang dihasilkan oleh alternator dapat disimpan dalam aki. Sementara kapasitas daya yang didapat sebesar 1,5 KW.
Wind Power System telah diuji coba oleh para mahasiswa di pantai kenjeran,
kurang dari satu jam hasil dari percobaan tersebut sudah dapat menghasilkan energi listrik untuk menyalakan TV dan lampu sampai 100 watt.
Karya yang dibuat selama bulan ini sudah dapat langsung diterapkan bagi masyarakat. Untuk menyimpan energi listrik bisa digunakan aki besar, dan penggunaannya bisa digunakan instalasi pembagi. Sedangkan biaya yang dikeluarkan untuk pembuatan Win Power System relatif murah, sekitar Rp 16 juta. Tapi, itu belum termasuk bahan dan pembuatan towernya.
BAB 2
PERALATAN UTAMA 2.1 Kincir Angin
Cara kincir angin bekerja sangat sederhana yaitu:
Angin akan meniup bilah kincir angin sehingga bilah bergerak
bilah kincir angin akan memutar poros didalam nacelle
Poros dihubungkan ke gearbox, di gearbox kecepatan perputaran poros ditingkatakan dengan cara mengatur perbandingan roda gigi dalam gearbox
gearbox dihubungkan ke generator. generator merubah energi mekanik menjadi energi listrik dari generator energi listrik menuju transformer
untuk menaikan tegangannya kemudian baru didistribusikan ke konsumen
2.2 Generator Angin
Generator bekerja dengan menggunakan prinsip magnetic induction dan bekerjadengan prinsip left-hand rule , yaitu:
1. Thumb Finger determine the direction of motion of inductor
2. Fore Finger determine the direction of flux
Generator diklasifikasikan menjadi 2: 1. Generator AC
2. Generator DC
Untuk membuat generator dengan tenaga angin sebagai sumber energinya. Prinsipnya sederhana, 3 bilah kincir angin dibuat dengan sudut 120 derajat satu sama lain dan kemiringan kurang lebih 12.75 derajat. Di titik pangkalnya, dipasang poros generator yang kemudian terhubung dengan slip rings, stator, sikat, komutator, dan armature.
Angin yang berhembus akan memutar kincir sehingga poros akan ikut berputar dan menyebabkan garis-garis fluks terpotong dan menimbulkan tegangan induksi. Tegangan ini menyebabkan arus mengalir. Namun,tegangan yang dihasilkan adalah tegangan AC, sehingga dibutuhkan komutator untuk membuat arus yang mengalir adalah arus searah.
Besarnya daya yang dihasilkan sangat tergantung dari kecepatan putaran kincir, yang artinya sangat tergantung dari kecepatan hembusan angin
2.3 Turbin Angin
Sebuah pembangkit listrik tenaga angin dapat dibuat dengan menggabung-kan beberapa turbin angin sehingga menghasilmenggabung-kan listrik ke unit penyalur listrik. Listrik dialirkan melalui kabel transmisi dan didistribusikan ke rumah-rumah, kantor, sekolah, dan sebagainya.
Turbin angin dapat memiliki tiga buah bilah turbin. Jenis lain yang umum adalah jenis turbin dua bilah.Turbin angin bekerja sebagai kebalikan dari kipas angin. Bukannya menggunakan listrik untuk membuat angin, seperti pada kipas angin, turbin angin menggunakan angin untuk membuat listrik.
Angin akan memutar sudut turbin, kemudian memutar sebuah poros yang dihubungkan dengan generator, lalu menghasilkan listrik. Turbin untuk pemakaian umum berukuran 50-750 kilowatt. Sebuah turbin kecil, kapasitas 50 kilowatt, digunakan untuk perumahan, piringan parabola, atau pemompaan air.
Jenis turbin angin
Dalam perkembangannya, turbin angin dibagi menjadi jenis turbin angin propeler dan turbin angin Darrieus. Kedua jenis turbin inilah yang kini memperoleh perhatian besar untuk dikembangkan. Pemanfaatannya yang umum sekarang sudah digunakan adalah untuk memompa air dan pembangkit tenaga listrik.
Turbin angin propeler adalah jenis turbin angin dengan poros horizontal seperti baling- baling pesawat terbang pada umumnya. Turbin angin ini harus diarahkan sesuai dengan arah angin yang paling tinggi kecepatannya.
Kecepatan angin diukur dengan alat yang disebut anemometer. Anemometer jenis mangkok adalah yang paling banyak digunakan. Anemometer mangkok mempunyai sumbu vertikal dan tiga buah mangkok yang berfungsi menangkap angin.
Jumlah putaran per menit dari poros anemometer dihitung secara elektronik. Biasanya, anemometer dilengkapi dengan sudut angin untuk mendeteksi arah angin. Jenis anemometer lain adalah anemometer ultrasonik atau jenis laser yang mendeteksi perbedaan fase dari suara atau cahaya koheren yang dipantulkan dari molekul-molekul udara.
Turbin angin Darrieus merupakan suatu sistem konversi energi angin yang digolongkan dalam jenis turbin angin berporos tegak. Turbin angin ini pertama kali ditemukan oleh GJM Darrieus tahun 1920.
Keuntungan dari turbin angin jenis Darrieus adalah tidak memerlukan mekanisme orientasi pada arah angin (tidak perlu mendeteksi arah angin yang paling tinggi kecepatannya) seperti pada turbin angin propeler.
Di Indonesia telah mulai dikembangkan proyek percontohan baik oleh lembaga penelitian maupun oleh pusat studi beberapa perguruan tinggi. Proyek ini perlu memperoleh perhatian dari pihak yang terkait untuk dikembangkan karena membutuhkan riset yang cukup intensif mengenai kecepatan angin, lokasi penempatan turbin angin, serta cara untuk mengatur pembebanan turbin yang tidak merata.
2.4 Alat Pengukur Kecepatan Angin.
Dalam mengetahui seberapa besar kecepatan hembusan suatu angin maka perlu suatu alat/parameter pengukur kecepatan angin itu. Alat yang sering digunakan dalam mengukur kecepatan angin biasa disebut anemometer.
BAB 3
PRINSIP KERJA PLTAngin
Angin adalah salah satu bentuk energi yang tersedia di alam,Pembangkit Listrik Tenaga Angin mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin angin atau kincir angin.Cara kerjanya cukup sederhana, energi angin yang memutar turbin angin, diteruskan untuk memutar rotor pada generator dibagian belakang turbin angin, sehingga akan menghasilkan energi listrik.Energi Listrik ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum dapat dimanfaatkan.
Angin kelas 3 adalah batas minimum dan angin kelas 8 adalah batas maksimum energi angin yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik. Pemanfaatan energi angin merupakan pemanfaatan energi terbarukan yang paling berkembang saat ini.
Di tengah potensi angin melimpah di kawasan pesisir Indonesia,total kapasitas terpasang dalam sistem konversi energi angin saat ini kurang dari 800 kilowatt. Di seluruh Indonesia, lima unit kincir angin pembangkit berkapasitas masing-masing 80 kilowatt (kW) sudah dibangun. Tahun 2007, tujuh unit dengan kapasitas sama menyusul dibangun di empat lokasi, masing-masing di Pulau Selayar tiga unit, Sulawesi Utara dua unit, dan Nusa Penida, Bali, serta Bangka Belitung, masing-masing satu unit. Mengacu pada kebijakan energi nasional, maka pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) ditargetkan mencapai 250 megawatt (MW) pada tahun 2025.
Tenaga angin telah lama dimanfaatkan di tanah air kita sejak ratusan mungkin ribuan tahun yang lalu, khususnya untuk menggerakkan kapal layar sampai sekarang, dan yang banyak kita lihat sekarang digunakan dalam tambak-tambak ikan di tepi pantai untuk menggerakkan baling-baling (atau turbin angin) untuk menjalankan memompaan air. Namun baiklah kalau kita di Indonesia mulai mempopulerkan PTLTA, khususnya ukuran kecil.PTLTA ukuran kecil adalah istilah yang biasanya diberikan kepada unit 50 KW atau lebih kecil.
Tempat-tempat terpencil yang biasanya menggunakan diesel-generator dapat menggantikannya atau menambahkannya dengan PTLTA ukuran kecil ini.
BAB 5 PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Keuntungan utama dari penggunaan pembangkit listrik tenaga angin secara prinsipnya adalah disebabkan karena sifatnya yang terbarukan. Hal ini berarti eksploitasi sumber energi ini tidak akan membuat sumber daya angin yang berkurang seperti halnya penggunaan bahan bakar fosil.
Pembangkit Listrik Tenaga Angin juga berdampak terhadap lingkungan sekitar, dampak yang paling jelas adalah dambak visual,karena pembangkit istrik ini membutuhkan tempat yang luas untuk skala besar.
Ramah lingkungan-keuntungan terpenting dari tenaga angin adalah berkurangnya level emisi karbon dioksida penyebab perubahan ikilm. Tenaga ini juga bebas dari polusi yang sering diasosiasikan dengan pembangkit listrik berbahan bakar fosil dan nuklir.
Penggunaan energi konvensional tenaga angin merupakan alternative sumber energi yang efektif apabila digunakan ditempat yang mempunyai sumber daya angin tinggi.
