MENGANALISA PENERAPAN TURBIN ANGIN DIPINGGIR JALAN TOL MAKASSAR
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Di jaman yang sudah modern ini banyak sekali energi yang kita butuhkan dalam kehidupan kita sehari-hari. energi yang sering digunakan oleh masyarakat kita yaitu minyak bumi dan batu bara yang dimana kedua sember energi itu sudah mulai menunjukan indikasi akan habis, terutama minyak bumi sudah langka dibeberapa negara yang penghasil minyak bumi termasuk Indonesia. Hal ini disebabkan semakin banyak masyarakat Indonesia yang memiliki kendaraaan dan selalu menggunkan kendaraan baik jarak jauh maupun jarak dekat. Belakangan ini pemerintah sudah menggunakan energi alternatif yang ramah lingkungan yaitu tenaga surya dan gas. hal ini memang baik namun untuk tenaga surya belakangan ini sulit untuk diharapkan sebab tidak tentunya cuaca karena global worming misalnya saat siang hari cuaca terik setelah beberapa menit kemudian hujan lebat hal ini membuat kita untuk membutuhkan energi baru yang ramah lingkungan.
Pernahkah anda berfikir energi apa yang bisa dimanfaatkan di sekitar tempat tinggal kita? ada beberapa orang yang pandai memanfaatkan energi terbaru dilingkungannya contoh yang telah tersalisasi yaitu penemuan energi dari kotoran manusia yang dimanfaatkan sebagai gas untuk memasak pengganti gas LPGI. kemudian di tempat tdak jauh dari lumpur lapindo memanfaatkan gas lumpur panas itu seperti yang dilakukan oleh masyarakat yang memanfaatkan kotoran manusia dan masih banyak lagi beberapa penemuan yang telah terealisasi. Saya pernah berfikir saat mengendarai kendaraaan di jalan tol bagaimana memanfaatkan jalan tol ini selain sebagai jalan bebas hambatan (seperti pengertiannya). Saat memacu kendaraaan itu dengan kecepatan 80 km/jam dekat pembatas jalan terdengar suara akibat kecepatan angin yang bertumbukan dengan pemabatas jalan dari situ saya berfikir bagaiman kalo jadi turbin tenaga angin sebab kecepatan standar di jalan tol adalah 60 km/jam jika itu mengenai baling-baling angin memilki kecepatan 120 km/ jam dari dua sisi jalan tol sehingga putaran baling-baling akan semaikn cepat sehingga akan menghasilkan enegi listrik yang makin beras setelah dikonversi oleh generator.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasrkan latar belakang di atas, permasalahan yang akan diangkat dalam penelitian ini adalah seberapa besar energy angin yang dihasilkan kendaraan yang melintas dijalan tol Makassar untuk menggerakkan kincir angin?
1.3. Tujuan penelitian
Adapun tujuan yang ingin dicapai dala penelitian ini adalah untuk mengetahui seberapa besar energy angin dijalan tol Makassar menggerakkan turbin angin untuk menghasilkan energy listrik.
1.4. Batasan Masalah
Untuk memepermudah melakukan penelitian, maka dalam penelitian ini digunakan beberapa batasan masalah :
Penelitian ini hanya membahas energy angin yang ada dijalan tol Makassar
Energy angin yang berasal dari alam bebas diabaikan
Kecepatan rata – rata setiap kendaraan dianggap 60 km/h
1.5. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan karya tulis ini dapat dijelaskan sebagai berikut:
BAB I. PENDAHULUAN
Berisi latar belakang, rumusan, batasan masalah, tujuan, manfaat penelitian, dan
sistematika penulisan.
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
Berisi tentang landasan-landasan teori yang mendukung pengerjaan penelitian.
Landasan teori diambil dari berbagai literatur.
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN
Berisi tentang metode penelitian maupun prosedur pengambilan data, sehingga
diperoleh suatu data yang mendukung penelitian.
BAB IV. PEMBAHASAN
Berisi tentang data-data hasil pengujian dan analisis data, serta pembahasan data data yang diperoleh.
BAB V. PENUTUP
Berisi tentang kesimpulan dan saran.
DAFTAR PUSTAKA
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Energi angin
Angin adalah udara yang bergerak yang diakibatkan oleh rotasi bumi dan juga karena adanya perbedaan tekanan udara disekitarnya. Angin bergerak dari tempat bertekanan udara tinggi ke bertekanan udara rendah. Apabila dipanaskan, udara memuai. Udara yang telah memuai menjadi lebih ringan sehingga naik. Apabila hal ini terjadi, tekanan udara turun karena udaranya berkurang. Udara dingin disekitarnya mengalir ke tempat yang bertekanan rendah tadi. Udara menyusut menjadi lebih berat dan turun ke tanah. Diatas tanah udara menjadi panas lagi dan naik kembali. Aliran naiknya udara panas dan turunnya udara dingin ini dikarenakan konveksi.
Gambar 2.1 Foto satelit gerakan angin. (Wikipedia, 2010)
Angin adalah udara yang bergerak. Dengan kerapatan udara dan kecepatan tertentu, angin mempunyai tekanan angin dinamik yang diformulasikan sebagai berikut :
(4.1)
dimana q = tekanan dinamik angin
ρ = kerapatan udara
V = kecepatan angin
Tekanan angin dinamik yang menerpa suatu luas sapuan tertentu akan menghasilkan gaya angin. Dengan demikian gaya angin diperoleh dari perkalian antara tekanan angin dinamik dan luas sapuan sebagai berikut :
(4.2)
dimana F = gaya angin
A = luas sapuan
Angin bertiup menerpa rotor. Oleh karena itu luas sapuan dalam hal ini adalah luas rotor, yaitu
(4.3)
dimana D = diameter rotor
Secara definisi perkalian antara gaya angin dan kecepatan angin menghasilkan daya angin, yaitu
(4.4)
Angin bertiup menerpa rotor dengan luas sapuan tertentu. Namun tidak semua daya angin dapat diserap oleh rotor. Besarnya daya angin yang dapat diserap oleh rotor sangat tergantung pada prestasi rotor, yang mana biasanya dinyatakan dalam koefisien daya, cP. Berdasarkan hal tersebut maka persamaan (4.4) dapat ditulis ulang menjadi
(4.5)
Daya kinetik rotor selanjutnya disalurkan ke sistem transmisi (gear box) dan generator untuk dikonversi menjadi daya listrik. Kedua komponen tersebut tentunya mempunyai efisiensi masing – masing sehingga daya yang dihasilkan oleh turbin angin adalah sebagai berikut :
(4.6)
Selain dipengaruhi oleh prestasi turbin angin itu sendiri, energi yang dihasilkan oleh turbin angin dalam jangka waktu tertentu juga dipengaruhi oleh potensi angin di daerah dimana turbin angin tersebut dioperasikan. Tentunya semakin tinggi kecepatan angin rata – rata, maka semakin besar energi listrik yang dihasilkan.
Salah satu perangkat lunak yang dapat digunakan untuk menganalisis turbin angin dan potensi angin adalah WindPRO 2.5. Perangkat lunak ini terdiri dari beberapa modul dengan fungsi spesifik masing – masing. Salah satunya adalah Modul Meteo yang dapat menghitung energi listrik yang dapat dihasilkan oleh turbin angin berdasarkan data angin sebagai masukan.
2.2 Asal energy 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 ini menerima daya 1,74 x 1.017 watt.
Sekitar 1-2% 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 temperature 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 kearah utara dan selatan.
Jika bumi tidak berotasi pada sumbunya, maka udara akan tiba dikutub 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 menghasilkan listrik.
Table 2.1 kondisi angin
Sumber : http://www.kincirangin.info/pdf/kondisi-angin.pdf
2.3 Arti konversi energy
Arti Penting Konservasi Energi
Krisis energi global tengah melanda dunia belakangan ini. Menipisnya cadangan energi yang berasal dari bahan bakar fosil mengharuskan masyarakat dunia mencari alternatif lain sebagai sumber energi baru. Berbagai pemanfaatan sumber energi baru dan terbarukan diusahakan agar dapat bermanfaat menjadi energi yang berguna. Sebut saja energi angin, energi matahari, energi gelombang laut dan gas yang berasal dari kotoran hewan. Walaupun telah terus menerus di kampanyekan hingga saat ini, terutama di Indonesia, pemanfaatan energi baru terbarukan tersebut belum dirasa maksimal. Ada beberapa faktor yang menyebabkan terhambatnya perkembangan energi baru terbarukan tersebut diantaranya adalah mahalnya investasi awal yang harus dikeluarkan dan kurang praktisnya pemanfaatan energi baru terbarukan tersebut sehingga masyarakat masih merasa enggan untuk berpaling dan tetap bergantung pada bahan bakar fosil.
Disamping mencari sumber alternatif energi baru, terdapat solusi yang dapat dilakukan untuk menghasilkan energi yaitu dengan melakukan konservasi energi. Konservasi energi sendiri berarti memanfaatkan energi yang terbuang percuma menjadi energi yang lebih bermanfaat. Menurut ilmu fisika dasar diketahui bahwa energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan akan tetapi dapat berubah bentuk dari energi satu ke energi lainnya, namun seiring perubahan energi satu dengan yang lain tersebut terdapat energi yang terbuang baik berupa panas maupun gesekan yang tidak termanfaatkan. Konservasi berarti memanfaatkan energi yang terbuang tersebut agar lebih berguna.
2.4 Potensi angin
Pengukuran potensi energi angin dilakukan menggunakan anemometer dan windvane. Kedua alat tersebut masing – masing berfungsi untuk mengukur kecepatan dan arah angin. Alat inilah yang akan digunakan untuk membantu dalam menganalisa penerapan turbin angin.
2.5 Defenisi turbin
Turbin adalah sebuah mesin berputar yang mengambil energi dari aliran fluida. Dimana fluida itu sendiri adalah suatu bagian dari fase benda, termasuk cairan, gas, plasma, dan padat plastik yang dapat mengalir.
Contoh paling sederhananya kita bisa menyebutkan air dan angin sebagai fluida disini turbin sederhana memiliki satu bagian yang bergerak seperti baling2 yang kita sebut dengan "asembli rotor-blade" atau mudahnya kita singkat rotor. nah rotor ini dapat berputar dengan bantuan fluida tadi.
Contoh turbin yang paling gampang adalah kincir angin, kincir air atau roda air. Dari penjelasan diatas sudah jelas sekali. kalau yang menggerakkan turbin adalah fluida. seperti air dan angin. dimana energi yang diperoleh ini digunakan untukk berputarnya rotor atau "shaft".
Bedanya kincir angin dan air terutama pada energi penggeraknya yang satu menggunakan fluida angin, sementara yang lain fluida air dan satu lagi berbeda dalam segi struktur. kalau kincir angin lebih seprti baling-baling raksasa, kincir air biasa berwujud roda raksasa yang besar.
Manfaat turbin sampai saat ini pemanfaatan turbin yang terbesar memang untuk produksi tenaga listrik. Turbin dapat memiliki kepadatan tenaga yang luar biasa karena kemampuan mereka beroperasi pada kecepatan sangat tinggi.
Sumber http://id.wikipedia.org/wiki/Angin#Faktor_terjadinya_angin
2.6 Kerugian energy angin
Kincir angin modern tidak bebas dari dampak lingkungan pada tempat-tempat mereka dan yang paling penting ini dapat terdaftar sebagai berikut :
a. Dampak Visual
Penggunaan ladang angin sebagai pembangkit listrik membutuhkan lahanyang luas dan tidak dapat disembunyikan. Penempatan ladang angin juga menjadi persoalan bagi penduduk setempat. Selain mengganggu pandangan, pemasangan barisan pembangkit angin dapat mengurangi lahan pertanian serta pemukiman.Sehingga membuat pembangkitan tenaga angin di daratan menjadi terbatas.
b. Derau Suara (derau frekuensi rendah)
Putaran dari sudu-sudu turbin angin dengan frekuensi konstan lebihmengganggu dari pada suara angin pada ranting pohon. Selain derau dari sudu-sudu turbin, penggunaan Gearbox serta generator dapat menyebabkan derau suaramekanis dan juga derau suara listrik. Derau mekanik yang terjadi disebabkan olehoperasi mekanis elemen-elemen yang berada dalam nacelle atau rumah pembangkit listrik tenaga angin. Dalam keadaan tertentu turbin angin dapat jugamenyebabkan interferensi elektromagnetik, mengganggu penerimaan sinyaltelevisi atau transmisi gelombang mikro untuk perkomunikasian.
c. Masalah Ekologi
Pengaruh ekologi yang terjadi dari penggunaan pembangkit tenaga anginadalah terhadap populasi burung dan kelelawar. Burung dan kelelawar dapatterluka atau bahkan mati akibat terbang melewati sudut-sudut yang sedang berputar. Adanya pembangkit listrik tenaga angin ini dapat mengganggu migrasi populasi burung dan kelelawar. Pembangunan pembangkit angin pada lahan yang bertanah kurang bagus juga dapat menyebabkan rusaknya lahan di daerahtersebut.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Metode penelitian
Penelitian ini menggunakan metode true eksperiment yaitu dengan melakukan pengamatan secara langsung untuk memperoleh data sebab akibat melalui eksperimen guna mendapatkan data empiris. Dalam hal ini obyek penilitian yang diamati adalah kecepatan angin akibat dari laju kendaraan.
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat yang digunakan
Anemometer 10 buah
Berfungsi untuk mengukur kecepatan angin
Windvane 10 buah
Berfungsi untuk mendeteksi arah angin
3.2.2 Bahan yang digunakan
Turbin angin
Berfungsi untuk mengkonversi energy angin menjadi energy listrik.
3.3 Variabel – variable yang diteliti
1. Jumlah rata - rata kendaraan yang melintas setiap hari
2. kecepatan rata – rata angin perjam
3. Arah angin
3.4 Tempat penelitian
Penelitian ini akan dilakukan disepanajng tol reformasi Makassar.
3.5 Prosedur pengambilan data
Langkah – langkah pengambilan data pada penelitian ini adalah :
Untuk memperoleh data jumlah kendaraan yang melintas perhari, kita tinngal meminta data dari jasa marga tol tersebut.
Untuk menentukan arah dan kecepatan angin, langkah yang perlu dilakukan adalah :
Mempersiapkan alat anemometer dan windvane masing – masing sebanyak 3 buah.
Memasang anemometer dan windvane berjarak 100 meter dari pintu tol dengan ketinggian 1 meter masing – masing disisi kiri dan disisi kanan jalan. Pemasangan ini dilakukan selama 1 x 24 jam.
Selama 24 jam alat ini terpasang, pengambilan data akan terus dilakukan dari hasil pembacaan anemometer dan windvane.
Setelah 24 jam anemometer dan windvane terpasang, alat ini kemudian dilepas dan dipasang kembali pada jarak 100 meter berikutnya dengan posisi dan waktu yang sama. Selama alat ini terpasang pengambilan data juga akan terus dilakukan.
Setelah 24 jam terpasang, alat ini dilepas dan dipasang lagi pada jarak 100 meter berikutnya dengan metode yang sama.
Alat ini akan dipindahkan terus menerus dengan jarak 100 meter sampai ke pintu tol berikutnya. Dan selama alat ini terpasang, pengambilan data akan terus dilakukan.
setelah pengambilan data selesai, data diolah dan dianalisa
menarik kesimpulan.
3.6 Pengelolaan data
Karena data yang dihasilkan sangat banyak, maka perlu diolah untuk menentukan letak – letak turbin angin yang efektif disepanjang tol.
Daftar Pustaka
Anderson, John D., 1985. Fundamentals of Aerodynamics, Mc. Grawhill company, Singapore
2. http://id.wikipedia.org/wiki/Angin#Faktor_terjadinya_angin
3. Foto satelit gerakan angin. (Wikipedia, 2010)
4. H. Polinder, F. Gardner and B. Vriesema. 2000 "Linear PM generator for wave energy conversion in the AWS", Proceeding of ICEM 2000, pages 309-313, Espoo, Finland
5. Tony Burton, et. al. 2001. Wind Energy Hand Book, John Willey & Sons
