1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Energi bersih terus mengalami perkembangan dalam pemanfaatannya, khususnya Energi Baru dan Terbarukan (EBT) yang merupakan pilihan utama dalam pembangunan berkelanjutan. Porsi bauran energi fosil dalam bauran energi nasional di Indonesia pada tahun 2015 berkisar 95% dengan bauran EBT berkisar 5%, dimana EBT dalam sektor kelistrikan masih rendah yakni dalam kisaran 10,5%
dari total produksi (Perpres No 22, 2017). Selain hal tersebut, pemerintah pun mendorong PLN untuk semakin efisien dalam upaya menurunkan biaya produksi listrik dengan cara pengurangan BBM untuk pembangkit listrik dengan beralih menggunakan gas dan batu bara, namun bahan bakar fosil akan terus berkurang yang akhirnya dapat menyebabkan krisis seperti yang dialami Denmark pada tahun 1970-an yang mengalami krisis minyak, sehingga memilih untuk beralih ke EBT, khususnya energi angin yang akhirnya pertumbuhan ekonomi Denmark meningkat pada tahun 1980.
Energi listrik menjadi fokus utama di Indonesia yang akan terus meningkat setiap tahun. Berdasarkan data kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM), rasio eletrifikasi di Indonesia tahun 2018 ditargetkan mencapai 97,5 % dengan capaian hingga yang diperoleh sebesar 98,3 % pada kuartal tiga dan pada tahun 2019 ditargetkan dapat mencapai 99,9 %, tetapi hingga tahun 2019 masih terdapat 1,8 juta rumah tangga di Indonesia yang masih belum teraliri listrik. Salah satu kendala distribusi listrik di Indonesia adalah akses yang sulit dan jarak yang jauh dari jangkauan PLN, sehingga diperlukan metode untuk dapat mengatasi hal tersebut, salah satunya penggunaan energi terbarukan yang terdapat di suatu daerah baik skala makro ataupun mikro. Potensi energi terbarukan di Indonesia, khususnya energi angin termasuk besar dimana potensi energi angin Indonesia sebesar 60,6 GW untuk kecepatan angin 4 m/s ke atas dengan kapasitas yang terpasang masih 3,1 MW (Perpres No 22, 2017), sehingga pemanfaatan energi angin sebagai
2
pembangkit listrik bisa menjadi alternatif. Salah satu jenis turbin yang memiliki efisiensi tinggi adalah turbin angin horizontal yang umum digunakan sebagai pembangkit listrik baik skala makro ataupun mikro. Turbin angin skala mikro sendiri memiliki keuntungan instalasi yang lebih mudah dan biaya untuk pembuatannya juga relatif lebih murah yang juga dapat dirancang sesuai dengan potensi kecepatan angin di daerah tertentu.
Salah satu daerah yang telah menggunakan Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB) dengan skala mikro berada di Desa Ciheras, Kabupaten Tasikmalaya yang dibangun oleh Lentara Bumi Nusantara (LBN). LBN merupakan lembaga yang bergerak diberbagai bidang industri esensial berbasis teknologi dan pengembangan masyarakat, salah satunya dibidang EBT. Di LBN sendiri terdapat PLTB berskala mikro dengan 10 unit tubin angin horizontal dengan daya 500 Watt per unitnya, 5 diantaranya bernama The Sky Dancer (TSD).
TSD dirancang untuk kecepatan angin menengah, sehingga performanya akan turun jika diaplikasikan pada daerah dengan kecepatan angin rendah. Oleh karena itu, diperlukan optimasi pada TSD sehingga dapat diaplikasikan pada kecepatan angin rendah, salah satunya dengan penambahan selubung (shrouded) yang dapat meningkatkan kecepatan aliran di sekitar rotor sehingga dapat meningkatan daya yang dihasilkan. Penggunaan shrouded pada turbin angin horizontal memiliki keuntungan dimana daya maksimum teoritis tidak dibatasi oleh teori Betz limit (Hansen, 2008). Banyak faktor yang mempengaruhi performa shrouded, diantaranya adalah panjang shrouded dan bentuk geometri dari inlet dan outlet. Secara umum, penggunaan shrouded dengan bentuk diffuser memiliki hasil
yang lebih baik dari pada bentuk nozzle, sehingga dilakukan perpaduan dengan menggunakan bentuk nozzle pada inlet dan bentuk diffuser pada outlet. Desain shrouded pun mengalami perkembangan dalam bentuk geometri dengan menambahkan flange atau brim pada outlet dengan tujuan menghasilkan vortex di belakang turbin yang memiliki tekanan rendah, sehingga kecepatan aliran masa pun meningkat, fenomena ini pun dikenal dengan sebutan wind-lens effect (Ohya dkk, 2008).
Penggunaan shrouded dapat menjadi solusi untuk peningkatan performa dari turbin angin horizontal khususnya pada pengaplikasian skala mikro dengan
3 kecepatan angin rendah hingga menengah, yang dapat membantu daerah-daerah yang masih sulit dalam distribusi listrik khususnya daerah yang masih sulit diakses untuk pembangunan pembangkit listrik skala besar.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah pada penelitian tugas akhir ini adalah:
1. Bagaimana merancang dan membuat shrouded untuk turbin angin sumbu horizontal The Sky Dancer (TSD) 500 Watt?
2. Bagaimana pengaruh penggunaan shrouded pada turbin angin sumbu horizontal The Sky Dancer (TSD) 500 Watt?
3. Bagaimana pengaruh bentuk geometri inlet shrouded terhadap performa turbin angin sumbu horizontal The Sky Dancer (TSD) 500 Watt?
1.3 Batasan Masalah
Dalam penelitian tugas akhir ini, perancangan dan pembuatan prototipe hanya pada shrouded turbin angin. Adapun Batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Turbin angin yang digunakan pada penelitian ini mengikuti spesifikasi dari TSD 500 Watt.
2. Durasi minimal pengujian untuk setiap variasi adalah 6 jam.
3. Analisis yang dilakukan hanya pada kecepatan angin 2 m/s – 6 m/s.
1.4 Tujuan Penelitian
Berdasarkan uraian yang telah dilakukan, tujuan dari penelitian tugas akhir ini adalah:
1. Merancang dan membuat shrouded untuk turbin angin sumbu horizontal The Sky Dancer (TSD) 500 Watt.
2. Menganalisis pengaruh penggunaan shrouded pada turbin angin sumbu horizontal The Sky Dancer (TSD) 500 Watt.
3. Menganalisis pengaruh bentuk geometri inlet shrouded terhadap performa turbin angin sumbu horizontal The Sky Dancer (TSD) 500 Watt.
4
1.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang diharapkan dari penelitian tugas akhir ini adalah:
1. Dapat menjadi referensi dalam pengembangan turbin angin horizontal skala mikro.
2. Dapat membantu Lentera Bumi Nusantara dalam penelitian dan pengembangan turbin angin.
3. Dapat menjadi referensi dan bahan pertimbangan pengembangan dan pembangunan turbin angin skala mikro untuk daerah-daerah yang masih sulit dalam distribusi listrik pemerintah.
1.6 Kerangka Berpikir
Adapun kerangka berpikir yang bertujuan untuk menjelaskan mengenai alur berpikir dari Tugas Akhir Analisis Pengaruh Penggunaan Shrouded pada Turbin Angin Horizontal The Sky Dancer (TSD) 500 Watt untuk Optimasi Performa Turbin yang ditunjukkan pada Gambar 1.1.
5 Gambar 1.1 Kerangka berpikir Tugas Akhir
