LAPORAN PRAKTIKUM
ENERGI DAN ELEKTRIFIKASI
ENERGI ANGIN
Oleh: Rohmad NIM A1H014005
KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
FAKULTAS PERTANIAN PURWOKERTO
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Indonesia, Sebagai negara agraris yang beriklimtropis memiliki beberapa
sumber energiterbarukan yang berpotensi besar, antara lain :energi hidro dan
mikrohidro, energi geotermal,energi biomassa, energi surya dan energi angin..
Bila kita maksimalkan potensi yang ada dengan menambah jumlah kapasitas
terpasang, maka akan membantu bahan bakar fosil yang selama ini menjadi
tumpuan dari penggunaan energi. Hal ini akan membantu perekonomian yang
selama ini menjadi boros akibat dari anggaran subsidi bahan bakar minyak yang
jumlahnya melebihi anggaran sektor lainnya.
Energi merupakan besaran yang kekal, artinya energi tidak dapat
diciptakan dan dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari suatu bentuk satu ke bentuk
yang lain namun tidak merubah jumlah atau besar energi secara keseluruhan.
Dalam pengertian sehari-hari energi merupakan kemampuan untuk melakukan
gerak, jika suatu objek mampu untuk melakukan gerakan, maka obyek tersebut
dikatakan mempunyai energi.
Energi angin merupakan energi stokastik. Kadang angin berhembus,
kadang tidak. Kita tidak yakin berapa banyak energi yang ada pada waktu - waktu
tertentu tetapi hal itu dapat diramalkan dengan suatu kemungkinan tertentu.
Pengembangan energi angin ini sangat cocok diterapkan diindonesia
dikarenakan potensi angin diindonesia sangat besar yaitu indonesia memiliki garis
menghemat penggunaan energi bahan bakar minyak. Penggunaan bahan bakar
minyak pada dasarnya akan habis maka dari itu penggunaan energi alternatif
seperti energi angin ini sangat berguna untuk kelestarian energi.
B. Tujuan
1. Mengetahui cara penggunaan anemometer.
2. Mengetahui manfaat energi angin dalam kehidupan sehari-hari.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Sumber energi dari alam dapat diklasifikasikan sebagian berikut yakni
energi fosil, fisil, dan energi terbarukan. Energi fosil adalah energi yang diambil
dari sumber yang hanya tersedia dalam jumlah terbatas di bumi dan tidak dapat
diregenerasi. Sumber-sumber energi ini akan berakhir cepat atau lambat dan
berbahaya bagi lingkungan, dan energi terbarukan adalah energi yang dihasilkan
dari sumber alami seperti matahari, angin, dan air dan dapat dihasilkan berulang
kali karena dapat diperbaharui (Permana, A.D. 2011).
Energi adalah sesuatu yang dibutuhkan oleh benda agar benda dapat
melakukan usaha. Dalam kenyataannya setiap dilakukan usaha selalu ada
perubahan. Sehingga usaha juga didefiniskan sebagai kemampuan untuk
menyebabkan perubahan (Arif Alfatah & Muji Lestari, 2009)
Angin adalah udara yang bergerak dari satu tempat ketempat lainnya. Angin
berhembus dikarenakan beberapa bagian bumi mendapat lebih banyak panas
matahari dibandingkan tempat lain. Permukaan tanah yang panas mambuat suhu
udara diatasnya naik. Akibatnya udara yang naik mengembang dan menjadi lebih
ringan. Karena lebih ringan dibandingkan udara sekitarnya, udara akan naik.
Begitu udara panas tadi naik, tempatnya akan segera digantikan oleh udara sekitar
terutama udara dari atas yang lebih dingin dan berat. Proses ini terjadi
terus-menerus, akibatnya kita bisa merasakan adanya pergerakan udara atau yang
Energi angin adalah energi yang terkandung pada massa udara yang
bergerak. Energi angin berasal dari energi matahari. Pemanasan bumi oleh sinar
matahari menyebabkan perbedaan massa jenis (ρ) udara. Perbedaan massa jenis
ini menyebabkan perbedaan tekanan pada udara sehingga akan terjadi aliran fluida
dan menghasilkan angin. Kondisi aliran angin dipengaruhi oleh medan atau
permukaan bumi yang dilalui oleh aliran angin dan perbedaan temperatur
permukaan bumi. (Daryanto, 2007)
Pemanfaatan energi angin selain dapat mengurangi ketergantungan terhadap
energi fosil, diharapkan juga dapat meningkatkan produktifitas masyarakat
Jika suatu blok udara yang mempunyai penampang A ( m2 ) dan bergerak
dengan kecepatan V ( m/s ), maka jumlah massa udara yang mengalir tiap detik
adalah:
m = A . V. ρ (kg/detik) ………(2)
Dimana :
m = massa udara yang mengalir ( kg/detik )
ρ = kerapatan udara ( kg/m3 )
A = penampang udara ( m2 )
V = kecepatan angin ( m/detik )
Selanjutnya didapatkan energi yang dihasilkan persatuan waktu adalah:
P = E / satuan waktu
= 0,5 A V3 ρ (Watt) .………..(3)
III. METODOLOGI
A. Alat dan Bahan
1. Alat tulis
2. Anemometer
3. Kalkulator
B. Prosedur Kerja
1. Persiapan alat dan bahan.
2. Tentukan arah angin, kemudian menghadap kearah yang berlawanan dengan
arah angin.
3. Nyalakan anemometer dengan cara menekan tombol power layar tampilan
menghadap kearah pemegang anemometer dan angin akan datang dari arah
belakang layar tampilan.
4. Perhatikan angka yang menunjukan kecepatan angin pada layar tampil
5. Apabila angka kecepatan angin telah konstan, tekan tombol hold, kemudian
catat hasilnya.
6. Setelah didapat kecepatan angin, hitung daya dan energinya menggunakan
rumus.
No Kelompok Waktu (t) Kecepatan angin (v) Daya (P) Energi (E)
A. Hasil
Gambar 4.1 Anemometer
( sumber : Dokumentasi Pribadi)
Keterangan :
1. Display : Menampilkan hasil pengukuran
2. Tombol power : Untuk menghidupkan dan mematikan anemometer
3. Tombol satuan : Untuk memilih satuan yang akan digunakan
4. Tombol satuan : Untuk memilih satuan yang akan digunakan sesuai dengan
tombol yang diatasnya (tombol nomor 3)
5. Baling-baling : Bagian sensor yang digunakan untuk menangkap
kecepatan angin (harus berlawanan dengan arah angin)
6. Kabel : Untuk menghubungkan anemometer dengan baling-baling. 6
5
Cara Kerja Alat Anemometer adalah Anemometer digunakan dengan cara
mengangkat baling-baling keatas ke arah angin, kemudian menyalahkan tombol
power ke on serta atur tombol satuan apa yang akan digunakan. Baling-baling
akan berputar jika terdapat angin, yang kemudian kecepatan baling-baling
(kecepatan angin) akan dikonversi oleh alatnya dan akan ditampilkan pada
display anemometer.
No Kelompok Waktu (menit) Kecepatan (m/s) Daya (watt)
= 0,2 J
B. Pembahasan
Angin didefinisikan sebagai gerakan udara mendatar (horizontal) yang
diakibatkan oleh rotasi bumi dan juga karena adanya perbedaan tekanan udara
(tekanan tinggi ke tekanan rendah) di sekitarnya. Gradien tekanan disebabkan oleh
adanya perbedaan suhu udara maka implikasinya adalah semakin besar pula angin
yang bertiup atau massa udara yang bergerak menuju suatu lokasi tertentu.
(Hidayat, 2005)
Angin adalah dinamika perpindahan massa udara secara mendatar
(horizontal), yang pada umumnya diukur dalam dua parameter yaitu kecepatan
dan arah. Gerak vertikal massa udara dapat diabaikan karena gerak vertikal (w)
setara dengan gaya gravitasi. Kecepatan angin umumnya diukur dengan
anemometer sedangkan arah angin diukur dengan panah angin (wind vane) dan
kantong angin (wind sack). Namun seiring berkembangnya pengetahuan dan
teknologi pengukuran angin dilakukan dengan menggunakan teknologi
penginderaan jauh. (Hasan, 1976).
Angin merupakan gerakan udara yang kekuatanya sangat bergantung pada
gradien tekanan dan merupakan proses penting dalam transport bahang (panas),
kelembaban, uap air, mikrooragnisme dan material lainnya dari suatu tempat
menuju tempat yang lain. Angin adalah udara yang bergerak yang diakibatkan
Angin bergerak dari tempat bertekanan udara tinggi ke bertekanan udara rendah.
(Ahrens, 2007)
Faktor-faktor terjadinya angin, yaitu:
1. Gradien barometris : Bilangan yang menunjukkan perbedaan tekanan udara
dari 2 isobar yang jaraknya 111 km. Makin besar gradien barometrisnya, makin
cepat tiupan angin.
2. Letak tempat : Kecepatan angin di dekat khatulistiwa lebih cepat dari yang jauh
dari garis khatulistiwa.
3. Tinggi tempat : Semakin tinggi tempat, semakin kencang pula angin yang
bertiup, hal ini disebabkan oleh pengaruh gaya gesekan yang menghambat laju
udara. Di permukaan bumi, gunung, pohon, dan topografi yang tidak rata
lainnya memberikan gaya gesekan yang besar. Semakin tinggi suatu tempat,
gaya gesekan ini semakin kecil.
4. Waktu : Di siang hari angin bergerak lebih cepat daripada di malam hari.
(Ahrens, 2007)
Macam-macam alat pengukur kecepatan angin
1. Anemometer
Anemometer adalah alat pengukur kecepatan angin yang banyak digunakan
dalam bidang meteorologi dan geofisika atau stasiun prakiraan cuaca. Selain
mengukur kecepatan angin, Anemometer juga dapat mengukur besarnya tekangan
angin itu. Angin bisa terjadi karena perubahan tekanan udara. Pola tekanan udara
di seluruh bumi menyebabkan pola angin permukaan horizontal karena udara
bumi tidak berputar, angin akan bergerak dalam jalur lurus, tetapi karena bumi
berputar, angin berbelok arah. Angin bergerak secara spiral meninggalkan daerah
bertekanan tinggi dan berputar-putar masuk ke daerah bertekanan rendah sehingga
dibelahan bumi utara angin membelok ke kanan dan dibelahan bumi selatan
membelok ke kiri, ini disebut efek coriolis.
Gambar 4.2 Anemometer
(sumber : diakses dari
https://rinynovianty.files.wordpress.com/2010/05/anemometer.jpg pada tanggal
11mei 2016 pukul 12.13)
2. Windsock
Windsock, adalah alat untuk mengetahui arah angin dan memperkirakan
besar kecepatan angin, yang biasanya banyak ditemukan di bandara-bandara.
Windsock adalah sebuah kain berbentuk silinder mengerucut disatu ujungnya,
diterjemahkan secara bebasnya sebagai sarung angin. Fungsi windsock adalah
tidak dilengkapi pengukur kecepatan angin (anemometer). Kecepatan angin hanya
bisa dilihat secara perkiraan kasar yakni dari sudut relatif windsock terhadap tiang
mounting. Jika angin rendah maka windsock terkulai dan angin kencang maka
windsock lurus horizontal.
Gambar 4.3 Windsock
(sumber : https://pixabay.com/en/wind-sock-wind-direction-anemometer-57983/
diakses pada tangganl 11 mei 2016 pukul 12.21)
Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB) sebagai salah satu sumber daya
alternatif untuk menghasilkan energi listrik mengalami perkembangan yang cukup
pesat. Hal ini disebabkan karena kelebihan-kelebihan yang dimiliki oleh
pembangkit tersebut, seperti ramah lingkungan, bebas polusi dan merupakan
penghasil energi listrik yang dapat diperbaharui. Seiring dengan perkembangan
dalam sistem tenaga. Cara kerja dari pembangkitan listrik tenaga angin ini yaitu
awalnya energi angin memutar turbin angin. Turbin angin bekerja berkebalikan
dengan kipas angin (bukan menggunakan listrik untuk menghasilkan listrik,
namun menggunakan angin untuk menghasilkan listrik). Kemudian angin akan
memutar sudut turbin, lalu diteruskan untuk memutar rotor pada generator
di bagian belakang turbin angin. Generator mengubah energi gerak menjadi energi
listrik dengan teori medan elektromagnetik, yaitu poros pada generator dipasang
dengan material ferromagnetik permanen. Setelah itu di sekeliling 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. Energi Listrik ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum
dapat dimanfaatkan.
Keuntungan atau kelebihan dari energi angin atau PLTA
1. Sumber energi terbarukan. Yang pertama adalah angin merupakan salah
satu sumber energi terbarukan. Dikatakan menjadi sumber energi terbarukan
karena sumber energi angin tidak akan pernah habis, tidak seperti minyak
2. Tidak menimbulkan emisi. Yang kedua adalah tidak menimbulkan emisi.
Listrik yang dihasilkan oleh angin tidak menimbulkan emisi yang bisa
menyebabkan hujan asam ataupun gas rumah kaca. Seperti yang Anda ketahui
penggunaan bahan bakar fosil dapat menyebabkan hujan asam. Hujan asam
yang terjadi pun dapat mempengaruhi kehidupan di bumi, seperti ikan dan
tumbuhan mati, besi berkarat dan lainnya.
3. Ramah lingkungan. Kelebihan menggunakan pembangkit listrik tenaga angin
selanjutnya adalah ramah lingkungan. Selain terbarukan, energi angin
merupakan salah satu sumber energi alternatif yang jika digunakan tanpa
mencemari lingkungan.
4. Menggunakan space yang lebih kecil. Jika dibandingkan dengan pembangkit
listrik lainnya, energi angin hanya membutuhkan beberapa meter untuk
membentuk pondasi turbin angin. Tentu saja tanah di sekitar turbin dapat
digunakan untuk keperluan lainnya, salah satunya yaitu untuk pertanian.
5. 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. Oleh karenanya tenaga
angin dapat berkontribusi dalam ketahanan energi dunia di masa depan.
6. Tenaga angin juga merupakan sumber energi yang ramah lingkungan, dimana
penggunaannya tidak mengakibatkan emisi gas buang atau polusi yang berarti
ke lingkungan
1. Tidak mudah diprediksi. Sama seperti pembangkit listrik tenaga surya,
pembangkit listrik tenaga air juga tidak mudah diprediksi. Meskipun sumber
terbarukan, akan tetapi sumber energi angin kurang dapat diandalkan untuk ada
terus menerus.
2. Memerlukan biaya yang tinggi. Kelemahan yang kedua adalah memerlukan
biaya yang cukup tinggi. Seperti yang kita ketahui biasanya pembangkit listrik
yang satu ini dibangun di tempat yang jauh dari sumber beban. Dan tentu saja
semua itu membutuhkan transmisi dengan biaya yang cukup tinggi.
3. Biaya perawatan tinggi. Selain itu, biaya perawatan atau cost maintenance
turbin angin juga sangatlah tinggi. Hal ini dikarenakan turbin angin memiliki
beberapa bagian yang mudah rusak seiring dengan berjalannya waktu.
4. Ancaman bagi kehidupan liar. Kenapa bisa dikatakan sebagai ancaman bagi
kehidupan liar? Ini karena burung yang terbang bebas dapat terbunuh dan
terluka jika terbang menuju ke arah turbin angin tersebut.
5. Membutuhkan turbin angin yang banyak. Berikutnya adalah membutuhkan
turbin yang banyak. Untuk menghasilkan listrik yang sama dengan pembangkit
fosil. Dibutuhkan turbin angin yang banyak, dengan begitu dibutuhkan pula
area yang luas.
6. Pengaruh ekologi yang terjadi dari penggunaan pembangkit tenaga angin
adalahterhadap populasi burung dan kelelawar. Burung dan kelelawar dapat
terluka atau bahkan mati akibat terbang melewati sudu-sudu yang sedang
7. Efek lain akibat penggunaan turbin angin adalah terjadinya derau frekuensi
rendah.Putaran dari sudu-sudu turbin angin dengan frekuensi konstan lebih
mengganggudaripada suara angin pada ranting pohon
8. Dalam keadaan tertentu turbin angin dapat juga menyebabkan
interferensielektromagnetik, mengganggu penerimaan sinyal televisi atau
transmisigelombang mikro untuk perkomunikasian
Dalam sebuah presentasi yang diadakan sebuah perusahaan yang bernama
WhyPgen dan Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) pada tanggal
14 Mei 2013 , Indonesia adalah salah satu negara yang memiliki potensi untuk
mengembangkan pembangkit listrik tenaga angin. Potensi tenaga angin yang
tersedia di Indonesia mencapai 9.286 MW akan tetapi sampai saat ini energi angin
yang telah digunakan lebih kurang sebesar 2 MW (BMKG, 2013).
Berikut ini akan ditampilkan peta prakiraan aliran dan kecepatan angin
Gambar 4.4 Aliran angin diindonesia
(Sumber: http://www.bmkg.go.id diakses pada tanggal 11 mei 2016 15.45)
Angin di wilayah Indonesia pada umumnya bergerak dari arah timur menuju
arah barat daya dengan kecepatan angin antara 2.5 m/s sampai dengan 7.5 m/s.
Kecepatan angin 7.5 m/s di Indonesia terdapat di daerah Samudera Hindia Selatan
Jawa hingga Selatan Nusa Tenggara Timur, Laut Jawa, Laut Bali, Laut Banda,
Laut Flores dan Perairan Selatan Merauke.
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
maka pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) ditargetkan mencapai 250 megawatt
(MW) pada tahun 2025.
Berdasarkan praktikum acara 1 ini tentang energi angin mengukur kecepatan
angin disuatu daerah. Pada praktikum acara ini mengambil lokasi pengukuran
dipersawahan pada waktu pagi hari. Pergerakan angin adalah Angin bergerak dari
tempat bertekanan udara tinggi ke bertekanan udara rendah atau angin bergerak
dari suhu tinggi ke suhu rendah. Pada saat pagi hari terjadinya perbedaan tekanan
sangat kecil sehingga angin yang terbentuk juga kecil dan berbeda jika kita
melakukan percobaan pada siang hari maka terjadi perbedaab tekanan yang besar
dan angin yang dihasilkan juga besar. Dengan menggunakan alat Anemometer
maka akan diperoleh kecepatan angin tersebut. Setelah kecepata angin sudah
diketahui maka kita dapat menacari Daya (p) dengan rumus P=KAV3 , K adalah
keketapan dengan nilai 1,37x10-5 dan A adalah luas penampang baling-baling
yang disini berfungsi sebagai sensor angin serta V merupakan kecepatan angin.
Setelah itu mencari Energi dengan rumus E= 0,5mV2 atau E= 0,5AVρV2 , A
adalah luas penampang baling-baling yang disini berfungsi sebagai sensor angin
dan ρ merupakan massa jenis dari angin dengan nilai 1,2 serta V merupakan
kecepatan angin. Berdasarkan hasil perhitungan maka dapat disimpulkan bahwa
semakin besar kecepatan anginya maka akan semakin besar Daya serta Energinya.
A. Kesimpulan
1. Energi adalah sesuatu yang dibutuhkan oleh benda agar benda dapat
melakukan usaha.
2. Angin adalah dinamika perpindahan massa udara secara mendatar (horizontal),
yang pada umumnya diukur dalam dua parameter yaitu kecepatan dan arah.
3. Faktor faktor yang mempengaruhi terjadinya angin adalah gradien geometri,
letak tempat, Tinggi Tempat dan Waktu
3. Alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin adalah Anemometer
dan Windsock
4. Pembangkit listrik tenaga angin adalah suatu pembangkit listrik yang
menggunakan angin sebagai sumber energi untuk menghasilkan energi listrik.
Pembangkit ini dapat merubah energi angin menjadi energi listrik dengan
menggunakan turbin angin atau kincir angin. Pembangkit listrik tenaga angin
ini memiliki kelebihan yaitu bahan murah, tidak menimbulkan emisi dan
merupakan energi terbarukan. Sedangkan kekuranganya adalah memerluhkan
biaya yang tinggi dan tidak dapat diprediksi
5. Indonesia adalah salah satu negara yang memiliki potensi untuk
mengembangkan pembangkit listrik tenaga angin. Potensi tenaga angin yang
tersedia di Indonesia mencapai 9.286 MW akan tetapi sampai saat ini energi
angin yang telah digunakan lebih kurang sebesar 2 MW
Praktikum acara 1 sudah berjalan lancar. Terdapat beberapa kendala dari
praktikan maupun asisten yaitu diantaranya kedatangan praktikan dan asisten
tidak tepat waktu. untuk praktikum acara selanjutnya semoga berjalan dengan
DAFTAR PUSTAKA
Ahrens, C. Donald. 2007. Meteorology Today. Cengage Learning : USA.
Alfatah, Arif dan Lestari, Muji. 2009. Bahas Tuntas 1001 Soal Fisika SMP. Yogyakarta. Pustaka Widyatama
Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika, 2013. Prakiraan Musim Hujan. BMKG
Daryanto, Y. 2007. Kajian Potensi Angin Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Bayu. Yogyakarta: Balai PPTAAG
Hasan, Amin. 1976. Seri Dasar Ilmu Pengetahuan: Listrik. Petaling Jaya, Selangor (Malaysia).
Hidayat, S. 2005.Turbin Skala Kecil . ITB. Bandung
Nasir, A. A. dan Y. Koesmaryono. 1990. Pengantar Ilmu Iklim Untuk Pertanian, Pustaka Jaya, Bogor.
Permana, A. D. 2011. Outlook Energi Indonesia, Energi Masa Depan disekitar
dan Ketenagalistrikan. BPPT-Press. Jakarta. ISBN. 978-979-95202-6-5.
Permana Edo, 2012 . Rancang Bangun Pembangkit Tenaga Angin .Politeknik Negeri Sriwijaya: Palembang.
