PENGUKURAN KECEPATAN ENERGI ANGIN
I.
Tujuan Percobaan - Mengetahui kecepatan dan arah angin pada suatu wilayah tertentu dengan menggunakan alat pengukur kecepatan angin yaitu anemometer sebagai potensi PLTB.
II.
Dasar Teori Sumber energi merupakan sesuatu yang memiliki kemampuan untuk menyimpan
atau menghasilkan energi. Ada banyak macam jenis energi serta sumber energi yang ada di dunia ini. Masing-masing dari sumber tersebut memiliki kapasitas yang berbeda-beda. Energi merupakan kebutuhan penting umat manusia, karena setiap aktivitas yang dilakukan pasti berhubungan dengan energi. Sebagai contoh sederhana, memasak nasi kita membutuhkan energi seperti energi listrik, mengendarai mobil kita juga membutuhkan energi seperti bahan bakar minyak. Seperti halnya manusia industriindustri juga membutuhkan energi untuk menjalankan peralatan operasional pada pabrik. Sementara, jenis energi ini banyak dimanfaatkan oleh umat manusia adalah energi yang berasal dari fosil yang biasa kita sebut sebgai minyak bumi. Minyak bumi diolah menjadi banyak jenis bahan bakar minyak, mulai dari aftur, bensin, solar, hingga minyak tanah. Pada prose pembakaran bahan bakar ini menghasilkan gas-gas emisi yang mencemari udara, seperti CO, CO2, NOX, SOX. Jenis energi yang berasal dari fosil tersebut merupakan energi yang tidak bisa untuk diperbarui. Karena hal tersebut, maka dimungkinkan akan terjadi kelangkaan energi tersebut di masa depan atau bahkan mungkin juga energi yang menjadi penopang utama bagi kehidupan sehari-hari bagi manusia akan habis. Jika hal ini berlangsung berkepanjangan, dan manusia tidak bergegas untuk menggunakan energi alternatif sebagai pengganti, saat cadangan minyak bumi yang ada telah habis, maka manusia akan menjadi kesulitan karena terlalu bergantung pada sumber energi tersebut, dalam hal ini dalah energi fosil. Sebagai salah satu solusi permasalahan ini adalah energi terbarukan yang salah satunya adalah energi angin. Banyak sekali orang membuat kincir angin dan kincir air untuk dikonversi menjadi energi listrik. Oleh karena itu dengan mengetahui proses konversi energy angin menjadi energy
listrik dapat menjadikan bahan pertimbangan dalam mengembangkan energy angin menjadi salah satu sumber energy alternative yang terbarukan dan tidak menimbulkan polusi bagi lingkungan.
2.1 Angin A. Pengertian Angin
Angin adalah pertukaran sejumlah massa udara yang diakibatkan oleh fenomena termal. Sumber energi termal pendorong adalah matahari. Karena matahari memanaskan permukaan bumi secara tidak merata, maka terbentuklah angin Angin adalah masssa udara yang bergerak dari daerah bertekanan maksimum ke daerah bertekanan minimum. Gerakan massa udara yang arahnya horizontal dikenal dengan istilah angin. Anemometer mangkok adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin. Satuan yang biasa digunakan dalam menentukan kecepatan angin adalah km/jam atau knot (1 knot = 0,5148 m/det = 1,854 km/jam). Sisteman penamaan angin biasanya dihubungkan dengan arah datangnya massa udara tersebut (Buys Ballot, 1992). Untuk mengukur kecepatan angin dapat menggunakan anemometer.
B. Proses Terjadinya Angin Angin terjadi bila terdapat pemanasan permukaan bumi yang tak sama oleh sinar matahari. Di siang 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 (Nanang Okta : 2006)
C. Jenis-Jenis Angin 1. Berdasarkan arah datangnya
Angin baratan adalah angin yang arahnya selalu dari barat, tetapi berbeda dengan angin barat.
Angin timuran adalah angin yang arahnya selalu dari timur tetapi berbeda dengan angin timur. Dari arahnya dan sekaligus dari tempatnya dikenal angin baratan khatulistiwa, angin baratan subtropik, angin timuran kutub.
Angin baratan khatulistiwa adalah angin baratan yang terdapat di sekitar khatulistiwa yang memisahkan angin pasat belahan bumi utara dan pasat belahan bumi selatan..
Angin baratan subtropik, adalah angin baratan yang terdapat di pinggiran menghadap kutub dari kawasan subtropik. ,
Angin timuran kutub adalah angin timuran yang terdapat di kawasan kutub.
Angin pasat, adalah nama angin di kawasan tropik yang berasal dari daerah tekanan tinggi subtropik yang berpusat di sekitar 30o – 40o lintang utara dan di sekitar 30o – 40o lintang selatan. Angin tersebut bertiup dari suatu arah hampir sepanjang tahun. Di bagian belahan bumi utara arah umumnya dari timur laut, dan di bagian belahan bumi selatan dari arah tenggara. Angin pasat timbul karena adanya daerah dengan tekanan tinggi luar tropik di belahan bumi utara dan selatan dan yang lebih tinggi dari pada tekanan udara di kawasan tropik. Angin pasat terlihat jelas di atas lautan Pasifik dan di atas lautan Atlantik (Hasan:2004).
Gambar 1. Pola sirkulasi udara akibat rotasi bumi
Gambar 2. Skema arah datangnya angin
2. Dari perubahan arahnya Angin menganan adalah angin yang arahnya berubah ke arah kanan atau searah dengan arah putaran jarum jam. Angin tersebut terdapat di kawasan tropik belahan bumi utara ketika angin dari daerah tekanan tinggi subtropik menuju ke arah kawasan tropik Selain itu juga terdapat di sekitar daerah siklon atau siklontropis di belahan bumi selatan. Angin mengiri adalah angin yang arahnya berubah ke arah kiri atau berlawanan dengan arah putaran jarum jam. Angin tersebut terdapat di kawasan tropik belahan bumi selatan ketika angin dari daerah tekanan tinggi subtropik menuju ke arah kawasan tropik Selain itu juga terdapat di sekitar daerah siklon atau siklontropis di belahan bumi utara.
3. Dari tempatnya Angin lokal, nama angin yang biasa bertiup di suatu tempat disebut “angin lokal atau angin setempat”. Angin lorong, angin lokal kencang diujung terowongan atau celah diantara dua bukit, Angin laut, angin lokal di kawasan pantai yang terjadi pada siang hari; arahnya dari laut menuju daratan karena perbedaan suhu ketika permukaan darat lebih tinggi dari pada suhu di atas laut yang bersebelahan. Umumnya angin laut lebih kuat dibandingkan angin darat. Angin laut dapat memasuki daratan sampai sekitar
30 km dari pantai, sedangkan angin darat hanya mencapai sekitar 10 km dari pantai ke arah laut. Angin darat, angin lokal di kawasan pantai yang terjadi pada malam hari; arahnya dari daratan menuju lautan karena perbedaan suhu ketika permukaan laut suhunya lebih tinggi dari pada suhu di atas daratan yang bersebelahan. Angin gunung, angin lokal di pegunungan yang terjadi pada malam hari dari puncak gunung menuju lembah ketika udara di puncak gunung menjadi dingin dan rapat massanya lebih besar dibandingkan dengan yang ada di lembah. Angin gunung juga disebut angin katabatik. Angin lembah, angin lokal yang di pegunungan yang terjadi pada siang hari dari lembah ke arah puncak gunung ketika lereng gunung mendapat banyak penyinaran matahari, sehingga udara naik sepanjang lereng gunung. Angin lembah disebut pula angin anabatik. Angin permukaan, adalah angin yang bertiup di dekat permukaan bumi. Pengukuran angin tersebut dilakukan pada ketinggian 10 meter dari permukaan bumi di kawasan terbuka.
4. Berdasarkan waktu terjadinya Angin musim adalah nama angin yang bertiup secara musiman. Dalam sebagian tahun bertiup dari satu arah, dan sebagian tahun lainnya bertiup dari arah yang berlawanan. Angin musim tersebut terdapat di banyak daerah, misalnya di Afrika, Arab, India, Indonesia. Di Indonesia bagian tengah dan timur pada umumnya dikenal angin musim barat dan angin musim timur. Angin musim barat berlangsung mulai sekitar bulan Oktober dan berakhir sekitar bulan Maret; angin musim timur berlangsung sekitar bulan April sampai sekitar bulan September. Di sebagian Indonesia bagian barat, di India, dikenal angin musim barat daya dan angin musim timur laut. Angin musim barat daya berlangsung dari sekitar bulan Mei sampai sekitar bulan September, dan angin musim timur laut berlangsung sekitar bulan Oktober sampai sekitar bulan April. Pergantian arah angin tersebut berkaitan dengan musim panas dan musim dingin di benua Asia. Musim angin timur laut berkaitan dengan musim dingin di Asia, dan musim angin barat daya berkaitan dengan musim panas di Asia (Will:2007).
5. Dari sifat udara yang dibawa
Angin jatuh (fohn), angin lokal yang terdapat di tempat-tempat tertentu di balik gunung. Angin tersebut sering sangat kencang, panas dan kering yang timbulnya pada musim tertentu. Angin tersebut timbul ketika udara yang dibawah dingin dan di atas panas melewati gunung. Setelah melewati gunung udara turun dengan kencang seperti angin jatuh. Angin jatuh tersebut bertiup kencang dan berlangsung terus-menerus sampai berhari-hari sehingga menimbulkan dampak yang sangat terasa di daerah yang dilewati. Biasanya terjadi pada musim kemarau yang sangat kering. Karena dampak yang sangat terasa tersebut penduduk setempat memberi nama menurut kesan yang dirasakan. Di Indonesia angin jatuh yang terkenal adalah: angin bohorok di Tapanuli Sumatra Utara, angin kumbang di daerah Cirebon Jawa Barat, angin gending di daerah Pasuruhan Jawa Timur, angin barubu di Sulawesi Selatan, angin wambraw di daerah Manokwari. Angin taku yakni angin timur-timur laut kuat di Juneau Alaska yang biasanya bertiup dalam waktu antara bulan Oktober dan Maret (Alamsyah, 2007). Angin anabat, adalah angin lokal yang bertiup naik sepanjang lereng gunung yang panas karena sinar matahari. Angin gravitas, adalah gerak udara dingin dari tempat yang tinggi ke arah pantai laut di dekatnya yang panas. Angin gravitasi juga sering diserupakan dengan “angin jatuh” atau angin katabat. Angin hitam, adalah angin yang kuat, sangat bergolak-galik, kering yang bertiup ke bawah di lereng gunung; angin tersebut terkenal di Kurdistan selatan, Persia, dan dinamai juga dengan angin reshabar. Angin katabat adalah angin turun sepanjang lereng gunung yang timbul karena dalam arah horizontal kerapatan udara di sepanjang lereng lebih besar daripada kerapatan udara di sekitarnya. Perbedaan kerapatan tersebut karena pendinginan permukaan lereng mendinginkan udara di sekatnya. Angin krakatao adalah lapisan angin timuran di atas wilayah tropik pada ketinggian 18 – 24 km. Lapisan tersebut menempati puncak dari angin baratan troposfer tengah yang tebalnya sampai 6 km dan kira-kira 2 km di atas tropopauze. Nama angin tersebut dikenali ketika adanya debu letusan gunung Krakatao pada tahun 1883.
6. Dikalangan pelayaran dan penerbangan
Angin buritan adalah nama angin yang bertiup dari arah belakang searah dengan arah gerak kapal atau pesawat terbang; disebut pula angin turutan.
Angin haluan atau angin sakal adalah angin yang bertiup dari depan arah kapal atau pesawat terbang. Baik angin buritan maupun angin sakal keduanya disebut angin membujur.
Angin lambung adalah angin yang bertiup dari arah samping kapal atau pesawat terbang; disebut pula angin silang yalah angin yang mempunyai komponen berarah tegaklurus terhadap arah gerakan kapal atau pesawat terbang.
7. Berdasarkan kecepatan angin
Angin teduh, adalah angin yang kecepatannya kurang dari 1 knot.
Angin ribut, adalah angin yang luar biasa kekuatannya lebih dari 28 knot.
Angin ribut kuat, adalah angin ribut yang kecepatannya 41 sampai 47 knot.
Angin ribut hebat, adalah angin ribut yang kecepatannya lebih dari 48 knot.
Angin ribut lemah, adalah angin ribut yang kecepatannya 25 sampai 33 knot.
Angin ribut sedang, adalah angin ribut yang kecepatannya 25 sampai 33 knot.
8. Berdasarkan sifat fisis dan sifat teori atau angin teoritik
Angin geostrofik adalah angin mendatar yang secara teori dihasilkan dari adanya keseimbangan antara gaya Corioli dan landaian mendatar tekanan. Dalam fisika keseimbangan tersebut dinyatakan dengan rumus : Vg = – g/f Әp/Әn; dengan g = percepatan gravitas bumi, f = faktor Corioli, p = tekanan atmosfer, dan Әp/Әn = landaian tekanan sepanjang arah garis n tegaklurus isobar. Angin geostrofikk arahnya hampir sejajar dengan arah isobar.
Angin alobar adalah Komponen angin yang secara teori dihasilkan oleh ketidak seragaman perubahan lokal dari tekanan mengikut waktu
Angin isalobar, adalah angin yang secara teori ditimbulkan oleh perubahan lokal tekanan mengikut waktu.
Angin landaian adalah komponen kecepatan angin yang tegaklurus garis kontur tekanan tetap di suatu titik pada peta ketinggian. Secara teori angin landaian (Vgr) dihasilkan dari adanya keseimbangan antara gaya Corioli dan
gaya sentripetal dengan landaian mendatar tekanan, dan dinyatakan dengan rumus : Vgr2/R + f Vgr = – g Әp/Әn; dengan R = jejari lengkungan lintasan, f = faktor Corioli, g = percepatan gravitas bumi, Әp/Әn = landaian tekanan tegaklurus isobar.
Angin langkisau adalah angin kuat yang mendadak terjadi dalam waktu singkat yang kemudian diikuti keadaan tenang (ta ada angin); umumnya hanya disebutkan langkisau saja.
Angin membujur setara adalah angin khayalan, dalam penerbangan, yang diwujudkan seperti angin sebenarnya dengan kecepatan seragam sebesar kecepatan rata-rata pesawat terbang terhadap bumi dan selalu sejajar dengan lintasannya.
Angin pilin adalah badai angin kecil dengan udara di dalamnya berputar mengelilingi pusat yang bertekanan rendah; kadang-kadang putaran udara menjulur ke atas sampai beberapa ratus meter dan menimbulkan pilin debu bila terjadi di padang pasir.
Angin puyuh, adalah putaran kuat turus udara berbentuk juntaian yang terdapat pada bagian bawah awan Kumulonimbus dan hampir selalu tampak sebagai awan corong. Pusarnya bergaris tengah beberapa ratus meter. Biasanya berputar siklonal (mengiri bila dilihat dari atas) dengan kecepatan sekitar 150 – 500 km/jam. Angin puyuh termasuk fenomena atmosfer skala lokal yang mempunyai potensi kekuatan sangat merusak. Di Indonesia angin puyuh disebut juga “puting beliung”.
Angin semu, adalah angin yang arah dan kecepatannya diukur dari benda yang bergerak. Besar arah dan kecepatannya sama dengan beda vektor antara angin sebenarnya dan kecepatan benda yang bergerak.
Angin sakal setara, sama dengan angin membujur setara.
Angin termal adalah angin yang secara teori diturunkan dari perbedaan suhu dan tekanan dalam lapisan atmosfer
D. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Laju Angin 1. Keadaan Topografi Topografi secara ilmiah artinya adalah bentuk permukaan bumi dan objek lain seperti planet, satelit alami (bulan dan sebagainya), dan asteroid. Dalam pengertian
yang lebih luas, topografi tidak hanya mengenai bentuk permukaan saja, tetapi juga vegetasi dan
pengaruh
bahkan kebudayaan lokal(Ilmu
manusia Pengetahuan
terhadap lingkungan, Sosial).
Topografi
dan umumnya
menyuguhkan relief permukaan, model tiga dimensi, dan identifikasi jenis lahan. Penggunaan kata topografi dimulai sejak zamanYunani kuno dan berlanjut hingga Romawi kuno, sebagai detail dari suatu tempat. Kata itu datang dari kata Yunani, topos yang berarti tempat, dan graphia yang berarti tulisan. Objek dari topografi adalah mengenai posisi suatu bagian dan secara umum menunjuk pada koordinat secara horizontal seperti garis lintang dan garis bujur, dan secara vertikal yaitu ketinggian. Mengidentifikasi jenis lahan juga termasuk bagian dari objek studi ini.
Studi
topografi
dilakukan
dengan
berbagai
alasan,
diantaranya
perencanaan militer dan eksplorasi geologi. Keadaan ini sangat berpengaruh, jika angin menerpa pada topografi berupa gunung ia akan cenderung naik, berbeda jika ia menerpa pada topografi berupa daratan, ia akan cenderung lurus-lurus saja. 2. Daratan atau Lautan Keadaan ini juga sangat penting. Pada keadaan ini saat angin bergerak di atas daratan dan lautan juga sangat berbeda. Walau bagaimanapun angin yang bergerak di daratan cenderung mengikuti keadaan permukaan daratan, berbeda jika angin yang berhembus di atas lautan maka ia akan ikut mempengaruhi bentuk muka air laut, bahkan pergerakan arus di atas laut. Sehingga ia bebas bergerak di atas lautan daripada di daratan. 3. Pepohonan Adanya pepohonan juga sangat berpengaruh, jika pohon tersebut cukup tinggi dan menggaanggu laju angin.
2.2 Energi Angin Energi angin saat ini adalah sumber energi terbarukan yang paling populer di dunia. Energi angin merupakan salah satu sumber energi tertua, dan konversi energi angin menjadi bentuk energi yang berguna telah dilakukan selama lebih dari 5000 tahun untuk tujuan seperti mendorong perahu dan kapal layar. Dewasa ini energi angin banyak digunakan untuk menghasilkan listrik, dan merupakan salah satu sektor energi terbarukan paling maju dengan
potensi di tahun-tahun mendatang memiliki rasio yang jauh lebih besar sebagai pemasok kebutuhan energi dunia dibandingkan di saat ini. Energi angin juga merupakan sumber energi terbarukan yang berarti tidak dapat habis seperti bahan bakar fosil. Energi angin yang tersedia di atmosfer lima kali lebih besar daripada konsumsi energi dunia saat ini. Potensi energi angin di darat dan dekat pantai sekitar 72 TW (tera watt) yang melebihi lima kali lebih banyak dari penggunaan energi dunia saat ini dalam segala bentuk. Berdasarkan data dari GWEC, jumlah PLTB yang ada di dunia saat ini adalah sebesar 157.900 MWatt (sampai dengan akhir tahun 2009), dan pembangkit jenis ini setiap tahunnya mengalami peningkatan dalam pembangunannya sebesar 20-30%. Teknologi PLTB saat ini dapat mengubah energi gerak angin menjadi energi listrik dengan efisiensi rata-rata sebesar 40%. Efisiensi 40% ini disebabkan karena akan selalu ada energi kinetik yang tersisa pada angin karena angin yang keluar dari turbin tidak mungkin mempunyai kecepatan sama dengan nol. Gambar ini merupakan laju pertumbuhan dan daya elektrik total PLTB di dunia yang ada sampai saat ini.
Gambar 3. Laju pertumbuhan dan daya elektrik total PLTB di dunia (2009)
Karena matahri memanaskan permukaan bumi secara tidak merata, maka terbentuklah angin. Energi kinetik dari angi dapat digunakan untuk menjalankan turbin angin. Beberapa mampu memproduksi tenaga 5MW. Keluaran tenaga kubus adalah funsi dari kecepatan angin, maka turbin tersebut paling tidak membutuhkan angin dalam kisaran 5,5 m / d(20 km/j), dan dalam praktek sangat sedikit wilayah yang memiliki angin yang bertiup terus
menerus. Namun begitu di daerah pesisir atau daerah ketinggian, angin yang cukup tersedia konstan (Buyz:2003).
2.3 Energi Kinetik Angin Energi kinetik angin yang dapat masuk ke dalam area efektif turbin angin dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut :
dimana pada persamaan tersebut dapat kita lihat bahwa energi angin (P ; Watt) bergantung terhadap faktor-faktor seperti aliran massa angin (m ; kg/s), kecepatan angin (v ; m/s), densitas udara (ρ ; kg/m3), luas permukaan area efektif turbin (A ; m3 ). Di akhir persamaan, secara jelas dapat disimpulkan bahwa energi angin akan meningkat 8 kali lipat apabila kecepatan angin meningkat 2 kali lipatnya, atau dengan kata lain apabila kecepatan angin yang masuk ke dalam daerah efektif turbin memiliki perbedaan sebesar 10% maka energi kinetik angin akan meningkat sebesar 30%.
Daya angin yang dihasilkan karena pergerakan angin. Energi yang terkait dengan gerakan seperti itu adalah energi kinetik dan ditentukan oleh ekspresi berikut: ....(2.1) Dimana, m = Massa udara (Kg) V = Kecepatan massa udara (m/s)
Massa udara didefinisikan sebagai perkalian antara Volume dengan kerapatan : m = Q x ρ......(2.2) dimana, Q = Volume /debit (m3) ρ = kerapatan udara (Kg/m3)
Oleh karena itu, ekspresi daya dapat diturunkan sebagai berikut:
..........(2.3)
= Rate of discharge (m3/s) = A (m2) .v (m/s)
disini,
dimana, A = daerah yang melawati rotor sudu.(Umanand, 2007).
2.4 Gaya yang Bekerja pada Turbin Pada prinsipnya gaya-gaya angin yang bekerja pada sudu-sudu kincir sumbu horizontal terdiri atas tiga komponen (Gambar ), yaitu:
Gaya aksial, yang mempunyai arah sama dengan angin, gaya ini harus ditampung oleh poros dan bantalan
Gaya sentrifugal s, yang meninggalkan titik tengah. Bila kipas bentuknya simetris, semua gaya sentrifugal s akan saling meniadakan atau resultannya sama dengan nol
Gaya tangensial t, yang menghasilkan momen, bekerja tegak lurus pada radius dan yang merupakan gaya produktif
2.5 Daya Energi Listrik Daya adalah energi per satuan waktu. Daya angin berbanding lurus dengan kerapatan udara, dan kubik kecepatan angin, seperti diungkapkan dengan persamaan berikut: (
)
2.6 Kincir Angin 2.6.1 Sejarah Kincir Angin Sekitar tahun 1890 Negara Denmark sudah mulai memanfaatkan tenaga untuk memompa air maupun membangkitkan tenaga listrik guna memenuhi kebutuhan industri susu
yang terletak terpencar dan yang semakin berkembang khususnya didaerah yang tidak tersedia bahan bakar lokal. Dalam periode 1890-1945 produksi kincir angin kebanyakan berkapasitas 5 KW meskipun ada beberapa yang berkapasitas lebih besar (Ahmad:2005). Dengan berakhirnya Perang Dunia II, kebutuhan akan tersedianya tenaga listrik diperkirakan akan meningkat, sedangkan persediaan bahan bakar fosil tidak mencukupi sehingga di beberapa Negara Eropa mulai memikirkam untuk memanfaatkan sumber energi pengganti lain termasuk sumber energi angin dan prototype yang telah diproduksi berkapasitas 100 KW(Ahmad:2005). Sejak tahun 1958 penelitian mengenai tenaga angin mulai ditinggalkan karena berkembangnya teknologi tenaga nuklir yang nampaknya mempunyai prospek yang lebih baik, serta telah stabilnya penyediaan bahan bakar konvensional yang harganya relatif lebih murah dan mungkin besarnya ukuran unit pembangkit listrik tenaga termis yang ternyata lebih menguntungkan (Ahmad:2005). Sejak melandanya krisis energi tahun 1973 pada saat harga bahan bakar minyak mulai melonjak dan pada saat bersamaan masyarakat di negara-negara maju mulai memberikan tanggapan negatif pada pembangunan pembangkit-pembangkit listrik tenaga nuklir khususnya mengenai hal bahaya pencemaran lingkungan maka sejak itu energi angin mulai mendapat perhatian lagi dalam perkembangannya(Ahmad:2005). Di Indonesia, tenaga angin telah dikembangkan pemanfaatannya sejak tahun 1979 yang dimulai dengan penelitian-penelitian dan pengukuran data angin serta konsep-konsep teknologi sesuai dengan kondisi dan energi angin yang tersedia di Indonesia(Ahmad:2005).
2.6.2 Roda Sebagai Basis Teknologi Kincir Angin Revolusi teknologi, dapat kita artikan sebagai tahapan-tahapan dimana terjadi akselerasi yang tinggi pada perkembangan produk teknologi. Revolusi ini biasanya ditandai oleh keadaan dimana sebelum revolusi terjadi, produk ini tidak pun terpikirkan oleh manusia, namun sesaat sesudah penemuannya, ratusan atau ribuan manfaat produknya kemudian dikembangkan dalam durasi waktu yang singkat. Kita harus menyadari bahwa teknologi berkembang dari satu hal yang sangat sederhana, yaitu roda. Kemudian dari penemuan roda dari kayu gelondongan oleh masyrakat- masyarakat Neolithikum dilembah Mesopotamia perlahan melahirkan revolusi dalam dunia “ roda” . Teknologi ini memegang peranan penting karena membawa penemuan, pengetahuan dan pembaharuan terhadap penemuan teknologi baru. Salah satunya kincir angin yang prinsip kerjanya sama dengan roda.
2.6.3 Teknologi Kincir Angin Zaman Kuno Kincir angin zaman kuno di temukan pertama kali di Persia pada abad ke-7 M .Kincir angin zaman kuno merupakan cikal bakal dari perkembangan kincir angin modern saat ini. Kincir angin yang dengan jelas dimuat dalam Kitab Al- Hiyal (Buku tentang Alat-alat Mekanik) yang ditulis oleh Banu Musa bersaudara abad ke-3H (ke-9 M). Buku tersebut menyebutnya sebagai roda angin “yang jamak dipakai oleh rakyat”. Deskripsi rinci alat ini terdapat pada Kitab Nukhbat Al-Dahr (Kosmografi) oleh Al-Dimauntsyqi,ditulis sekitar tahun 700H/1300M.
Gambar 4. Kincir angin kuno Walaupun mekanismenya sederhana tetapi kincir angin ini telah dikenal oleh seluruh peradaban lainnya pada masa itu, dan beberapa negara masih menggunakan mekanisme seperti ini hingga di era modern ini. Bisa dibilang, kincir angin kuno yang awalnya tampak seperti roda dayung besar ini merupakan cikal bakal kincir angin modern yang digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga angin. Kincir angin menjadi sumber energy yang penting yang dipergunakan bukan hanya untuk memipil jagung dan memompa air, tetapi juga untuk menghaluskan gula tebu, sebagai kincir penggiling (crushing mill), dan lain-lain. Penggunaan tenaga untuk menggerakan kincir angin telah di kenal pada masa khalifah Umar Bin alKhathtab (wafat abad ke-7M).
2.6.4 Perencanaan Kincir Angin Untuk perencanaan kincir angin diperlukan data sebagai berikut: 1.
Survei data angin
2.
Lokasi kincir yang baik
3.
Rumus energi angin yang baik
4.
Perencanaan
2.6.5 Macam-Macam Kincir Angin Sejalan dengan kemajuan dan perkembangan teknologi aerospace, maka sampai pada saat ini telah banyak dikenal jenis-jenis kincir angin, baik yang berporos horizontal maupun yang berporos vertikal. Masing-masing jenis kincir angin mempunyai prinsip kerja dan karakteristik yang berbeda-beda (Sapiludin:2001). Syarat-syarat yang perlu diperhatikan dalam memilih jenis kincir angin untuk penggerak muka mula suatu generator adalah : 1. Mempunyai efisiensi daya tinggi. 2. Besar investasi dan biaya operasi harus serendah mungkin sehingga cukup memadai terhadap daya yang dihasilkan. 3. Bahan yang digunakan mudah didapat serta mudah pengolahannya disamping harus mempunyai kekuatan yang memenuhi syarat teknis. Dengan melihat dan mempertimbangkan persyaratan diatas maka jenis-jenis kincir angin yang mempunyai prospek cukup baik dimasa mendatang yaitu : a.
Kincir Angin Darrieus. Kincir angin darrieus diciptakan pada tahun 1920 oleh G.J.M. Darrieus dari Perancis.
Kincir angin ini terdiri dari sudu-sudu berpenampang airfoil (seperti bentuk pesawat terbang), dengan jumlah sudu satu pasang, dua pasang, atau lebih. Dimana gaya dorong untuk memutar rotor adalah dari kombinasi gaya-gaya aerodinamika yang terjadi pada sudut-sudut kincir tersebut. Adapun keuntungannya : 1. Tidak perlu pengaturan sudut-sudut untuk menggerakan sebuah generator. 2. Tidak memerlukan suatu orientasi karena berporos vertikal. Adapun kerugiannya : 1. Beroperasi pada putaran rendah. 2. Tidak dapat start sendiri.
3. Efisiensi aerodinamika rendah.
Gambar 5. kincir angin darrieus
b.
Kincir Angin Savonius Kincir angin savonius merupakan kincir angin berporos vertikal yang telah dikenal sejak
tahun 1925. Dalam beberapa hal tertentu kincir angin savonius mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan jenis kincir angin yang lain, misalnya : 1. Konstruksi sederhana, sehingga mudah dibuat. 2. Bahan bakunya mudah didapat. 3. Tidak memerlukan keahlian khusus dalam pembuatan. 4. Biaya investasinya dan operasinya atau pemeliharaannya murah. Pada umumnya sudut kincir angin savonius umumnya berbentuk huruf “S”, yang terdiri dari dua, tiga atau lebih. Masalah utama dari kincir angin savonius dan juga kincir angin poros vertikal lainnya adalah pada sudutnya kembali ia menentang aliran udara dan ini merupakan suatu kerugian yang besar. Untuk mengatasi adanya kerugian besar diatasi dengan membuat sudut berbentuk traveling down seluas-luasnya dan traveling up wind sekecilkecilnya.
Gambar 6. kincir angin savonius
c.
Kincir Angin Giromill
Kincir angin giromill mempunyai prinsip kerja hampir sama dengan kincir angin darrieus dengan perbedaan pada kincir angin giromill bentuk sudutnya lurus dan dipasang vertikal dengan sudut variable Pitch dan tidak memerlukan kecepatan awal. Karena bentuk sudutnya lurus maka pembuatannya mudah dan murah. Tetapi kelemahannya adalah menpunyai perbandingan putaran yang rendah dan energi yang diekstesikan kecil. Keuntungan dari kincir angin giromill : 1. Dapat melakukan start sendiri. 2. Efisiensi aerodinamika lebih tinggi dari rotor darrieus. 3. Sudut rotor yang lurus mudah dibuat.
Gambar 7. kincir angin giromill
d.
Kincir Angin Propeller Kincir angin propeller merupakan kincir angin yang konvensional dimana suatu putaran
searah dengan arah angin dengan jumlah sudut dua, tiga ataupun lebih yang berpenampang airfoil. Dimana perputaran kincir angin ini disebabkan adanya gaya aerodinamika yang bekerja pada suatu kincir angin. Agar propeller dapat berputar maka letak bidang rotasinya harus tegak lurus dengan arah angin. Dan untuk maksud ini dapat digunakan tipe up wind dan down wind. Kelebihan jenis Up Wind : 1. Konstruksi lebih sederhana. 2. Karakteristik aerodinamis angin tidak terganggu karena arah angin langsung menuju rotor. 3. Untuk variable pitch start lebih ringan. 4. Tidak memerlukan sudut orientasi.
Kerugian jenis Up Wind : 1. Jarak rotor ke sumbu menara harus jauh, hal ini akan memungkinkan terjadi pelenturan poros karena beban rotor yang terlalu berat. 2. Memerlukan ekor pengarah. 3. Kapasitas turbin umumnya kecil, hal ini karena jari-jari sudut yang bisa dipasang ukurannya kecil, bila besar memungkinkan terjadi defleksi sudut.
Kelebihan jenis Down Wind : 1. Sambungan rotor dan poros dapat dibuat sedekat mungkin ke menara dan ingin mengurangi kemungkinan pelenturan poros, karena beban rotor yang terlalu berat. 2. Kapasitas turbin umumnya besar, hal ini karena defleksi sudut bisa dihindari walaupun dengan ukuran jari-jari sudut yang panjang. 3. Biasanya jenis down wind memiliki kemampuan untuk menyesuaikan diri terhadap arah angin, sehingga tidak memerlukan ekor sebagai penyearah. Kerugian jenis Down Wind : 1. Memerlukan sudut orientasi. 2. Karakteristik aerodinamika angin tergantung karena angin terhalang oleh menara. 3. Biaya kontruksi lebih tinggi.
Gambar 8. kincir angin popeller
a. Kincir Angin Vorteks Terbatas Kincir angin jenis vorteks terbatas merupakan bentuk pengembangan dari kincir angin. Kincir angin jenis ini diharapkan dapat memanfaatkan energi angin yang semaksimal mungkin dengan jalan mempercepat angin yang ada(Alamsyah, 2007).
Konstruksi dari kincir angin vorteks terbatas terdiri dari menara silinder (tower) dimana pada dinding silinder dipasang sudut-sudut vertikal yang bisa disetel. Pada bagian bawah silinder diletakkan sebuah kincir angin propeller yang dilindungi oleh saluran divergen. Apabila ada aliran angin masuk ke dalam silinder melalui sudut-sudut vertikal yang mempunyai sudut pembukaan yang tidak sama, maka akan terjadi putaran angin dalam silinder seperti angin pusar (vorteks) atau angin tornado. Dalam pusat vorteks ini arus angin mempunyai kecepatan sudut yang tinggi sekitar 10 kali kecepatan sudut pada dinding silinder atau aliran angin diluar silinder. Karena dipuncak silinder ada aliran angin maka tekanan udara pada silinder bagian atas akan minimum, sehingga dengan aliran ini vorteks udara dalam silinder akan naik ke atas dengan kecepatan tinggi. Dengan jalan ini maka energi yang dapat diekstrasi oleh kincir angin propeller menjadi lebih besar. Sampai pada saat ini kincir angin vorteks terbatas masih dalam taraf percobaan. Dan melihat sistem dan konstruksinya maka biaya investasinya akan mahal. Dari beberapa jenis kincir angin yang telah disebutkan diatas terlihat pada masing-masing kincir angin mempunyai karakteristik yang berbeda-beda.
Gambar 9. kincir angin vorteks terbatas
b. Sistem Kincir Belanda Keberadaan kincir Belanda sudah ada sejak dulu sebelum dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif dalam fungsinya untuk menghasilkan energi listrik. Dilihat dari bentuk fisiknya kincir Belanda ini sangat berbeda dengan kincir-kincir yang lainnya. Kincir Belanda memiliki ciri khusus yaitu pada ukurannya yang besar dan berat (Alamsyah, 2007). Keuntungan daripada kincir angin Belanda ini adalah walaupun permenitnya kecil tetapi karena baling-balingnya yang berukuran besar membuat tenaga putarannya juga sangat kuat.
Kelemahan daripada kincir angin Belanda ini adalah memerlukan angin yang besar untuk dapat menggerakkan kincir angin yang berat. Kalau angin bertiup lemah maka kincir tidak akan dapat bergerak. Beruntung negeri Belanda terletak di pinggir laut utara yang berangin kencang sehingga kincir yang berat itu tetap dapat berputar. Untuk dapat menghasilkan tenaga listrik, idealnya kincir Belanda dihubungkan dengan gear box percepatan sebelum ke generator. Rasio perbandingan gear box yang akan dipergunakan didapat dari perhitungan putaran rata-rata kincir dan putaran yang dibutuhkan oleh generator.
Gambar 10. kincir angin sistem Belanda
2.7 Turbin Angin Turbin angin merupakan elemen utama dari sebuah ladang angin (wind farm), dan digunakan untuk mengubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik dan kemudian menjadi listrik. Dalam konteks produksi listrik, turbin angin ini juga dikenal sebagai generator angin. Sebuah turbin angin terdiri dari rotor, baling-baling yang melekat pada rotor, generator dan struktur menara. Untuk menghasilkan listrik diperlukan generator, yang mengubah energi kinetik menjadi listrik. Dalam turbin angin komersial terdapat gearbox yang ditempatkan di antara rotor dan
generator, untuk mengubah kecepatan putaran rendah baling-baling ke rotasi kecepatan tinggi yang diperlukan untuk memproduksi listrik. Kecepatan rotasi turbin angin biasanya antara 40-400 rpm (rotasi per menit) sedangkan untuk menghasilkan listrik kita membutuhkan 12001800 rpm. Turbin angin dipasang di atas struktur menara tinggi (biasanya di atas 80 meter) untuk dapat beroperasi pada ketinggian yang diperlukan. Turbin angin memanfaatkan aliran angin pada ketinggian yang lebih tinggi karena kecepatannya yang lebih tinggi dan lebih konstan (karena pengaruh penurunan drag). Ada dua desain utama turbin angin, turbin angin sumbu horizontal dan turbin angin sumbu vertikal. Sebuah turbin angin sumbu horizontal berputar di sumbu horizontal turbin angin tersebut. Baling-baling turbin angin modern dikendalikan oleh motor yang terkontrol secata komputerisasi dan dioptimalkan sehingga mereka selalu menghadap ke arah yang terbaik untuk "menangkap" angin, sehingga dapat mempertahankan kinerja tinggi untuk waktu yang cukup lama. Turbin angin sumbu horizontal merupakan turbin angin tipe lama dan yang paling umum digunakan saat ini pada ladang angin komersial. Di sisi lain, turbin sumbu vertikal berputar pada sumbu vertikal (omni-directional) yang berarti mereka menghadap ke arah arah angin untuk berputar. Turbin angin sumbu vertikal tidak memerlukan tidak perlu kecepatan angin yang tinggi dan teratur untuk beroperasi seperti pada sumbu horizontal, sehingga turbin angin jenis ini dapat diletakkan pada ketinggian yang lebih rendah. Ini merupakan keuntungan turbin omni-directional, kemampuan yang mereka miliki membuatnya lebih cocok untuk daerah perkotaan dan di atas atap. Turbin angin dapat didirikan baik di darat (dikenal sebagai turbin angin darat) atau di laut (turbin angin lepas pantai). Turbin angin darat biasanya lebih murah karena mereka lebih mudah untuk diinstal. Turbin angin lepas pantai lebih mahal, tetapi mereka memperoleh keuntungan dari hembusan angin yang lebih konstan dan lebih banyak yang ditemukan di laut, memungkinkan untuk dipasang dengan kapasitas yang lebih besar. Untuk produksi skala besar, turbin angin listrik diinstal dalam bentuk ladang angin. Ladang angin yang besar luasnya dapat mencapai beberapa mil persegi dan terdiri dari beberapa ratus turbin angin. Ladang angin yang terletak di darat disebut ladang angin darat dan ladang angin yang diletakkan di laut disebut ladang angin lepas pantai. Lokasi turbin angin yang terbaik adalah yang memiliki hembusan konstan, kecepatan angin yang non-turbulen minimal 10m/h (16km/h), dan terletak di dekat sebuah sistem transmisi.
Sebelum membangun ladang angin, angin di lokasi tersebut dipantau dan diukur setidaknya selama satu tahun. Pengukuran dilakukan pada tempat dan ketinggian yang berbeda. Data yang dikumpulkan akan menentukan desain, ketinggian, lokasi turbin angin di ladang angin, dan jarak antar turbin angin. Sebuah gardu juga diperlukan di lokasi tersebut, tempat semua listrik yang dihasilkan dari turbin angin individu (tegangan menengah) dikumpulkan dan ditransmisikan dalam sistem transmisi lokal (ditransformasikan ke tegangan tinggi).
2.7.1
Komponen Turbin Angin
Turbin angin yang digunakan untuk pembangkit listrik tenaga angin tersusun dari berbagai komponen. Berikut ini akan dijelaskan bagian-bagian dari turbin angin: (Daryanto:2007).
Gambar 11. Komponen turbin angin 1. Blades
Kebanyakan turbin baik dua atau tiga pisau. Angin bertiup di atas menyebabkan pisau-pisau untuk mengangkat dan berputar 2. Rotor Pisau dan terhubung bersana-sama disebut rotor
3. Pitch Blades yang berbalik, atau nada, dari angin untuk mengontrol kecepatan rotor dan menjaga rotor berputar dalam angin yang terlalu tinggi atau terlalu rendah untuk menghasilkan listrik. 4. Brake 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 titk kerja aman dalam pengoperasiannya. Generator ini akan menghasilkan energi listrik maksimal pada saat bekerja pada titik kerja yang telah ditentukan. Kehadiran angin diluar dugaan akan menyebabkan putaran yang cukup cepat pada poros generator, sehingga jika tidak diatasi maka putaran ini merusak generator. Dampakanya adalah overheat, rotor breakdown. 5. Low-Speed Shaft Mengubah poros rotor kecepatan rendah sekitar 30-60 rotasi per menit. 6. Gear box Gears menghubungkan poros kecepatan tinggi di poros kecepatan rendah dan meningkatkan kecepatan sekitar 30-60 rpm, sekitar 1000-1800 rpm, kecepatan rotasi yang diperlukan oleh sebagian besar generator unyuk meng hasilkan listrik. Gearbox adalah bagian mahal dan berat dari turbin angin. 7. Generator Berfungsi mengkonversi energi putar manjadi energi listrik. Ada berbagai jenis generator yang dapat digunakan dalam sistem turbin angin, antara lain generator serempak (synchronous generator), generator tak serempak (unsynchronous generator), rotor sangkar maupun rotor belitan ataupun generator magnet permanen. Penggunaan generator serempak memudahkan kita untuk mengatur tegangan dan frekuensi keluaran generator dengan cara mengatur-atur arus medan generator.
Sayangnya penggunaan generator serempak jarang daplikasikan karena biayanya yang mahal, membutuhkan arus penguat dan membutuhkan sistem kontrol yang rumit. Generator tak serempak sering digunakan untuk sistem turbin angin dan sistem mikrohidro, baik untuk sistem fixed-speed maupun sistem variable speed.
8. Controller Pengontrol mesin mulai dengan kecepatan angin sekitar 8-16 mil per jam (mph) dan menutup mesin turbin sekitar 55 mph di atas, karena dapat rusak oleh angin yang kencang. 9. Anemometer Mengukur kecepatan angin dan mengirimkan data kecepatan angin ke pengontrol. 10. Wind vane Tindakan arah angin dan berkomunikasi dengan yaw drive untuk menggerakkan turbin dengan koneksi yang benar dengan angin. 11. Nacelle Nacelle berada di atas menara dan berisi gear box, poros kecepatan rendah dan tinggi, generator, kontrol dan rem. 12. High-Speed Shaft Drive generator. Poros yang berhubungan langsung dengan rotor generator. 13. Yaw Drive Yang digunakan untuk menjaga rotor menghadap ke arah angin sebagai perubahan angin. 14. Yaw Motor Kekuatan dari drive yaw. 15. Tower Menara yang terbuat dari baja tabung, beton atau kisi baja. Karena kecepatan angin maningkat dengan tinggi, menara tinggi memungkinkan turbin untuk menangkap lebih banyak energi dan menghasilkan listrik lebih banyak. Tower pembankit listrik tenaga angin ada tiga macam seperti gambar di bawah ini:
Gambar 12. macam-macam tower Pembangkit listrik Tenaga angin
2.7.2
Jenis-jenis Turbin Angin
Ada dua jenis turbin angin yang umum digunakan saat ini, yaitu berdasarkan arah poros berputar (sumbu): turbin angin sumbu horisontal dan turbin angin sumbu vertikal. Ukuran turbin angin bervariasi. Turbin kecil yang digunakan untuk memasok energi rumah tunggal atau bisnis mungkin memiliki kapasitas kurang dari 100 kilowatt. Beberapa turbin komersial berukuran besar mungkin memiliki kapasitas 5 juta watt, atau 5 megawatt. Turbin yang lebih besar sering dikelompokkan bersama-sama sebagi ladang angin yang memasok listrik ke jaringan listrik. Turbin Angin Sumbu Horisontal
Gambar 13. Turbin Horisontal
Kebanyakan turbin angin yang digunakan saat ini adalah tipe sumbu horisontal. Turbin angin sumbu horisontal memiliki bilah baling-baling seperti di pesawat. Sebuah turbin angin horisontal berdiri setinggi bangunan 20-lantai dan memiliki tiga pisau yang rentangnya menjangkau 200 kaki. Turbin angin terbesar di dunia memiliki baling-baling yang lebih lebih panjang dari lapangan sepak bola. Turbin angin yang tinggi dan lebar dibangun untuk menangkap lebih banyak angin. Turbin Angin Sumbu Vertikal
Gambar 14. Turbin Vertikal Turbin angin sumbu vertikal memiliki bilah yang memanjang dari atas ke bawah. Turbin angin jenis ini yang paling umum adalah turbin angin Darrieus, dinamai sesuai dengan nama insinyur Perancis Georges Darrieus yang desainnya dipatenkan pada tahun 1931. Jenis turbin angin vertikal biasanya berdiri setinggi 100 meter dengan lebar 50 kaki. Turbin angin sumbu vertikal menempati porsi kecil untuk digunakan pada saat ini.
2.7.3 Kelebihan dan Kelemahan Tiap jenis Turbin
Keunggulan dan Kelemahan Turbin Angin Sumbu Horizontal (TASH) Keunggulan TASH
Dasar menara yang tinggi membolehkan akses ke angin yang lebih kuat ditempat-tempat yang memiliki geseran angin (perbedaan antara laju dan arah anginantara dua titik yang
jaraknya relatif dekat di dalam atmosfir bumi. Di sejumlah lokasigeseran angin, setiap sepuluh meter ke atas, kecepatan angin meningkat sebesar 20%. Kelemahan TASH • Menara yang tinggi serta bilah yang panjangnya bisa mencapai 90 meter sulit
diangkut. Diperkirakan besar biaya transportasi bisa mencapai 20% dari seluruh biaya peralatan turbin angin. • TASH yang tinggi sulit dipasang, membutuhkan derek yang yang sangat tinggi dan mahal serta para operator yang tampil. • Konstruksi menara yang besar dibutuhkan untuk menyangga bilah-bilah yang berat, gearbox, dan generator. • TASH yang tinggi bisa mempengaruhi radar airport. • Ukurannya yang tinggi merintangi jangkauan pandangan dan mengganggu penampilan pemandangan.
Keunggulan dan Kelemahan Turbin Angin Sumbu Vertikal (TASV) Keunggulan TASV • Tidak membutuhkan struktur menara yang besar. • Karena bilah-bilah rotornya vertikal, tidak dibutuhkan mekanisme yaw. • Sebuah TASV bisa diletakkan lebih dekat ke tanah, membuat pemeliharaan bagianbagiannya yang bergerak jadi lebih mudah. • TASV memiliki sudut airfoil (bentuk bilah sebuah baling-baling yang terlihat secara melintang) yang lebih tinggi, memberikan keaerodinamisan yang tinggi sembari mengurangi drag pada tekanan yang rendah dan tinggi. • Desain TASV berbilah lurus dengan potongan melintang berbentuk kotak atau empat persegi panjang memiliki wilayah tiupan yang lebih besar untuk diameter tertentu daripada wilayah tiupan berbentuk lingkarannya TASH. • TASV memiliki kecepatan awal angin yang lebih rendah daripada TASH. Biasanya TASV mulai menghasilkan listrik pada 10km/jam (6 m.p.h.) • TASV biasanya memiliki tip speed ratio (perbandingan antara kecepatan putaran dari ujung sebuah bilah dengan laju sebenarnya angin) yang lebih rendah sehingga lebih kecil kemungkinannya rusak di saat angin berhembus sangat kencang. • TASV bisa didirikan pada lokasi-lokasi dimana struktur yang lebih tinggi dilarang
dibangun. • TASV yang ditempatkan di dekat tanah bisa mengambil keuntungan dari berbagai lokasi yang menyalurkan angin serta meningkatkan laju angin (seperti gunung atau bukit yang puncaknya datar dan puncak bukit), • TASV tidak harus diubah posisinya jika arah angin berubah. • Kincir pada TASV mudah dilihat dan dihindari burung. Kelemahan TASV • Kebanyakan TASV memproduksi energi hanya 50% dari efisiensi TASH karena drag tambahan yang dimilikinya saat kincir berputar. • TASV tidak mengambil keuntungan dari angin yang melaju lebih kencang di
elevasi yang lebih tinggi. • Kebanyakan TASV mempunyai torsi awal yang rendah, dan membutuhkan energi untuk mulai berputar. • Sebuah TASV yang menggunakan kabel untuk menyanggahnya memberi tekanan pada bantalan dasar karena semua berat rotor dibebankan pada bantalan. Kabel yang dikaitkan ke puncak bantalan meningkatkan daya dorong ke bawah saat angin bertiup.
2.7.4 Kelebihan dan Kelemahan Turbin Angin secara garis besar
Kelebihan Penggunaan angin untuk energi memiliki dampak lingkungan yang lebih sedikit dibandingkan banyak sumber energi lainnya. Turbin angin (sering disebut kincir angin) tidak melepaskan emisi yang mencemari udara atau air (dengan sedikit perkecualian), dan mereka tidak memerlukan air untuk pendinginan. Turbin angin juga dapat mengurangi jumlah listrik yang dihasilkan dari bahan bakar fosil dan oleh karena itu mengurangi jumlah polusi udara, emisi karbon dioksida, dan penggunaan air dibandingkan pembangkit listrik berbahan bakar fosil. Kebanyakan ilmuwan percaya bahwa perubahan iklim disebabkan oleh emisi gas rumah kaca akibat aktivitas manusia dam penggunaan energi angin dapat membantu menguranginya. (Anonim)
Kelemahan Turbin angin memang memiliki dampak negatif terhadap lingkungan, tetapi dampak negatif bisa diseimbangkan dengan kebutuhan kita akan listrik; dampak lingkungan dengan menggunakan angin untuk energi secara keseluruhan relatif lebih rendah dibandingkan sumber energi lainnya untuk membuat listrik. Turbin angin modern adalah mesin yang sangat besar, dan beberapa pihak tidak suka mengenai dampak visual mereka pada lanskap. Ada beberapa turbin angin yang terbakar, bahkan ada cairan pelumas yang bocor, meskipun hal ini relatif jarang. Beberapa pihak tidak menyukai suara yang ditimbulkan oleh baling-baling turbin angin. Beberapa jenis turbin angin dan proyek energi angin menyebabkan kematian burung dan kelelawar. Namun cara untuk mengurangi dampak dari turbin angin pada burung dan kelelawar terus diliti. Sebagian besar proyek pembangkit listrik tenaga angin di darat juga membutuhkan jalan dan sarana transportasi yang menambah dampak fisik terhadap lingkungan. Memproduksi logam dan bahan lainnya di turbin angin, dan beton untuk pondasi juga memerlukan penggunaan energi, yang mungkin berasal dari bahan bakar fosil.
2.8 Proses Pembangkitan Energi Listrik Tenaga Angin Secara Umum Suatu pembangkit listrik dari energi angin merupakan hasil dari penggabungan dari beberapa turbin angin sehingga akhirnya dapat menghasilkan listrik. 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 sudu-sudu turbin, lalu diteruskan untuk memutar rotor pada generator yang letaknya di bagian belakang turbin angin. Generator mengubah energi putar rotor menjadi energi listrik dengan prinsip hukum faraday, yaitu bila terdapat penghantar di dalam suatu medan magnet, maka pada kedua ujung penghantar tersebut akan dihasilkan beda potensial (Alamsyah, 2007).
Gambar 15.1 proses kerja pembangkit listrik tenaga angin (PK PLTB) Ketika poros generator mulai berputar, maka akan terjadi perubahan flukspada stator yang akhirnya dihasilakn tegangan dan arus listrik. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan disalurkan melalui kabel jaringan listrik didistribusikan. Tegangan arus listrik yang dihasilkan oleh generator berupa AC (alternating current) yang memiliki bentuk gelombang kurang lebih sinusoidal. Energi listrik ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum dimanfaatkan.
2.9 Syarat Angin Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Angin Tidak semua jenis angin dapat digunakan untuk memutar turbin pembangkit listri tenaga angin. Untuk iti berikut akan dijelaskan klasifikasi dan kondisi angin yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik.
syarat angin untuk pembangkit listrik Indonesia, negara kepulauan yang 2/3 wilayahnya adalah lautan dan mempunyai garis pantai terpanjang di dunia yaitu ± 80.791,42 Km merupakan wilayah potensial untuk pengembangan pembanglit listrik tenaga angin, namun sayang potensi ini nampaknya belum dilirik oleh pemerintah. Sungguh ironis, disaat Indonesia menjadi tuan rumah konfrensi 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 1 pemanasan global.
2.10
Kecepatan Angin dan Perkiraan Konversinya
Table dibawah ini menunjukan No. Ketinggian 10 m Daya Kecepatan 2 (W/m ) (m/s) 1 <100 <4.4 2 100-150 4.4 – 5.1 3 150-200 5.1 – 5.6 4 200-250 5.6 – 6.0 5 250-300 6.0 – 6.4 6 300-400 6.4 – 7.0 7 >400 >7.0
Ketinggian 50 m Daya Kecepatan 2 (W/m ) (m/s) <200 <5.6 200 – 300 5.6 – 6.4 300 – 400 6.4 – 7.0 400 – 500 7.0 – 7.5 500 – 600 7.5 – 8.0 600 – 800 8.0 – 8.8 >800 >8.8
Pada umumnya angin yang dipakai sebagai pembangkit energi adalah angin yang ada dipemukaan bumi, yakni pada ketinggian maksimal 1 km.
Gambar 15.2 Profil kecepatan angin terhadap ketinggian
2.11
Potensi Energi Angin Di Dunia
Untuk mencari tahu berapa besar energi angin di Bumi ini, titik mulanya adalah memperkirakan total energi kinetik di atmosfer. Lorenz memberikan 1.5 x 106Joules/m2 sebagai energi kinetik yang tersedia di atmosfer. Smil menyatakan bahwa pergerakan udara di atmosfer merupakan 2% dari energi dari matahari ke Bumi. Dimana radiasi Matahari yang mencapai Bumi tahunan adalah 5.8 x 1024Joules, atau 1.84 X 1017W, dan 360W/m2. Dan yang terserap oleh permukaan Bumi (daratan dan air) adalah 2.9 x 1024Joules, atau 9.19 X 1016W, dan 180W/m2(Smill:2004). Jika jumlah energi matahari yang terserap secara langsung oleh atmosfer lebih sedikit digunakan, perkiraan besaran tertinggi dari energi kinetik dapat dijabarkan. Smil memberi gambaran, 3.8 x 1022 J, untuk energi angin tahunan pada atmosfer di bawah ketinggian 1 km. Dia menyatakan nilai maksimum yang dapat dikonversikan adalah 3.8 x 1021 Joule, 1.20 x 1014W atau 1.1 x 106 TWh (Smill:2004). Menurut Komisi Eropa, sumber angin dunia diperkirakan 50,000 TWh/tahun[4]. Total potensial dihitung pada daratan dengan kecepatan angin rata-rata diatas 5,1 m/s pada ketinggian 10 m. Kemudian direduksi 90% sebagai penggunaan lain, kepadatan penduduk, dan lain-lain. Perhitungan ini tidak melingkupi Greenland, Antarctic atau area lepas pantai.
Perhitungan lain oleh Wijk dan Coelingh yang memberikan nilai 20.000 TWh/tahun dianggap lebih konservatif (Lorenz 2000).
Daerah Grubb and Meyer [4] Wijk and Coelingh [5] Afrika 10 600 Australia 3 000 1 638 Amerika Utara 14 000 3 762 America Latin 5 400 Eropa Barat 500 520 Europe Timur 10 600 Asia 4 900 Perkiraan Total 50 000 20 000 (+area lain) Tabel 1. Sebaran potensi energi angin. (TWh/tahun)
Gambar 16 : Total kapasitas energi angin terpasang di dunia
Di seluruh dunia, banyak negara yang berinvestasi pada tenaga angin di darat maupun turbin lepas pantai. Sebuah organisasi nirlaba berbasis di Jerman yang mewakili asosiasi energi angin di lebih dari 100 negara, World Wind Energy Association, mengatakan bahwa nantinya akan ada diversifikasi pasar tenaga angin yang lebih besar. Organisasi World Wind Energy Association (WWEA) mempromosikan pembaharuan energy, menyarankan pemerintah untuk membuat kebijakan, dan menjalankan pengembangan industri tenaga angin. Negara di Amerika Latin dan Afrika memasang peternakan tenaga angin pertama yang pernah dimiliki. Pasar tenaga angin yang lebih besar dan beragam juga berarti meningkatkan persaingan dan harga yang lebih baik bagi konsumen.
Berikut 10 dari banyak negara anggota WWEA yang menghasilkan tenaga angin terbesar. 1.China Negara China mempunyai pasar angin terbesar dari negara manapun di dunia ini. Berdasarkan data terakhir WWEA, China menghasilkan kapasitas angina sekitar 67,7 gigawatts pada bulan Juni 2012 lalu. Bukan tidak mungkin kini China bisa menghasilkan lebih dari 80 gigawatts. Pengembangan tenaga angin skala besar telah dimulai kurang dari 10 tahun yang lalu. Sejak itu, China telah berkembang menjadi mesin utama dalam industri angin global. Tenaga angin sangat dibutuhkan di China karena sumber energi konvensional di China tidak akan cukup untuk memenuhi kebutuhan di masa depan.
Gambar 17. PLTB China 2.Amerika Serikat Amerika Serikat berada tepat di bawah China dalam peringkat total kapasitas tenaga angin. Saat ini kapasitas tenaga angin yang dimiliki Amerika Serikat mendekati angka 60 gigawatts. Jumlah ini disebabkan oleh pemasangan per kapita di Amerika Serikat tidak pada jumlah yang mengesankan. Selain itu, dukungan politik tenaga angin di Amerika Serikat juga belum pasti, sehingga hal ini menciptakan tantangan bagi produsen dan investor untuk mencari rencana stabilitas jangka panjang.
3.Jerman Pasar tenaga angin di Eropa dipimpin oleh Jerman dengan total kapasitas lebih dari 30 gigawatts, membantu Uni Eropa untuk melampaui 100 gigawatts tenaga angin yang dipasang musim gugur yang lalu. Meskipun berfokus pada lobi batubara, namun Jerman tetap berkomitmen dengan energi terbarukan. Tenaga angin dan energi terbarukan lainnya mendapatkan dukungan publik yang kuat, kemudian dukungan ini diterjemahkan dalam kebijakan politik. 4.Spanyol Kapasitas tenaga angin Spanyol menunjukkan angka yang mengesankan, tetapi keadaan ekonomi Spanyol menunjukkan sebaliknya. Spanyol berada tepat di bawah Jerman untuk total kapasitas tenaga angin, dan negara ini masih bergulat dengan krisis ekonomi yang dimulai tahun 2008 lalu. Kondisi ekonomi ini menyebabkan kurangnya dukungan untuk energi terbarukan. Spanyol tidak memiliki sumber daya fosil dan masih ada kesenjangan antara potensial sumber daya dengan investasi energi terbarukan. 5.India Negara berkembang pertama yang memperkenalkan tenaga angin berskala besar adalah India. Populasi yang semakin berkembang dan tingkat pertumbuhan industri yang tinggi menciptakan peningkatan tuntutan kebutuhan energi. India tidak memiliki sumber daya fosil, namun negara ini telah berinvestasi dalam energi terbarukan meskipun pertumbuhan tenaga angin di negara ini lebih lambat dari China.
Gambar 18. PLTB India 6.Italia Tahun 2011, publik Italia memutuskan adanya referendum untuk tenaga nuklir. Hal ini masuk akal bagi sebuah negara yang tidak bergantung pada impor bahan bakar fosil yang memutuskan berinvestasi dalam tenaga angin. Namun, sektor energi terbarukan merupakan pisau bermata dua bagi Italia karena adanya keterlibatan mafia Sisilia yang mengatakan bahwa energi terbarukan bisa menjadi bisnis yang penting. 7.Perancis Tahun 2012 lalu presiden Perancis, François Hollande, mengumumkan untuk mengurangi ketergantungan negara pada tenaga nuklir. Pergeseran kebutuhan energi merupakan langkah yang tepat, yang akhirnya menjadikan Perancis sebagai negara terbesar ke-7 di dunia. Dewasa ini, perusahaan Perancis merupakan pemimpin manufaktur teknologi dan tenaga angin. 8.Kanada Kebijakan politik tentang energi di Kanada mendapat dukungan dari provinsi. Secara keseluruhan, kapasitas tenaga angin yang dimiliki Kanada lebih dari 5,5 gigawatts. Program energi angin, terutama di Ontarlo dan Nova Scotia, telah mempunyai sistem
insentif bagi investor yang berbasis masyarakat yang merupakan elemen penting untuk mengambil potensi pemegang saham di industri tenaga angin. 9.Brazil Alasan Brazil berada di daftar 10 besar negara penghasil tenaga angin adalah karena pertumbuhan industri di Brazil sangat tinggi. Lelang terbuka energi angin pada harga dan kondisi yang tepat di Brazil terbukti bisa mengalahkan gas, tenaga air, nuklir, dan batubara. Harga tenaga angin di Brazil sekitar 5 sen per kilowatt-hour.
Gambar 19. PLTB Brazil 10.Denmark Posisi terakhir ditempati oleh negara yang menggunakan tenaga angin untuk menggerakkan 28 persen listrik keseluruhan. Target Denmark mencapai 50 persen di tahun 2020 kelak. Denmark memiliki pengalaman dan pengetahuan tentang cara mengintegrasikan tenaga angin ke dalam sistem. Misalnya salah satu daerah di Denmark, lebih dari 100 persen listrik berasal dari sumber daya terbarukan dan tenaga angin yang sebagian besar digunakan untuk penghangat ruangan. Dan dibawah ini merupakan table kapasitas energy angin yang terpasang pada 2004/2005
Kapasitas tenaga angin yang terpasang (akhir tahun)[1]
Kapasitas (MW)
Urutan
Negara
2005
2004
01 Jerman
18.428 16.629
02 Spanyol
10.027
8.263
03 AS
9.149
6.725
04 India
4.430
3.000
05 Denmark
3.128
3.124
06 Italia
1.717
1.265
07 Britania Raya
1.353
888
08 China
1.260
764
09 Belanda
1.219
1,078
10 Jepang
1.040
896
11 Portugal
1.022
522
819
606
12 Austria
13 Perancis
757
386
14 Kanada
683
444
15 Yunani
573
473
16 Australia
572
379
17 Swedia
510
452
18 Irlandia
496
339
19 Norwegia
270
270
20 Selandia Baru
168
168
21 Belgia
167
95
22 Mesir
145
145
23 Korea Selatan
119
23
24 Taiwan
103
13
25 Finlandia
82
82
26 Polandia
73
63
27 Ukraina
73
69
28 Kosta Rika
70
70
29 Maroko
64
54
30 Luxemburg
35
35
31 Iran
32
25
32 Estonia
30
3
33 Filipina
29
29
34 Brasil
29
24
35 Republik Ceko
28
17
Total dunia
2.12
58.982 47.671
Pontensi energi angin Indonesia
Energi angin di Indonesia memiliki potensi yang sangat besar untuk dikembangkan sebagai sumber energi terbarukan (Toni:2008). Potensi ini bukan hanya pada besarnya nilai energi yang dapat dihasilkan namun juga akan memberikan lapangan pekerjaan bagi masyarakat Indonesia. Dalam beberapa tahun mendatang diperkirakan dapat menjadi sumber energi tumpuan bagi Indonesia. Tabel Perkiraan potensi energi angin di beberapa pulau di Indonesia No. 1 2 3 4 5 6
Daerah Jawa Sumatra Kalimantan Sulawesi Nusa Tenggara Lainnya Jumlah
Luas WPEA 1200 1000 600 800
Daya Listrik yang dapat dihasilkan (MW) 9600 8000 4800 6400
500
4000
500 4600
4000 36800
Sumber : majalah LAPAN No. 16 Tahun ke-4 Keterangan : WPEA = Wilayah Produksi Energi Angin
Pada tahun 2006 lalu, Presiden mengeluarkan dekrit presiden nomor 5 tahun 2006 yang berkaitan tentang Kebijakan Energi Nasional di tahun 2025 (Gambar 2). Dari keputusan tersebut dapat terlihat bahwa Indonesia berusaha untuk mengurangi ketergantungan energi dari sumber daya fosil yang semakin menipis. Namun skema pembagian energi ini pun masih terlihat bahwa 83% sumber energi bergantung dari energi fosil (minyak, batubara, dan gas), hanya sekitar 17% yang berasal dari sumber energi terbarukan termasuk energi angin (kurang lebih 1%). Pada tahun 2011 Perusahaan Listrik Negara (PLN) memprediksikan pertumbuhan listrik di Indonesia mencapai 5.500 MW pertahunnya. Angka tersebut sama dengan kapasitas total sebesar 100.000 MW pada tahun 2025 nanti. Energi angin di Indonesia memiliki potensi yang sangat besar untuk dikembangkan sebagai sumber energi terbarukan (Darwis:2009). Potensi ini bukan hanya pada besarnya nilai energi yang dapat dihasilkan namun juga akan memberikan lapangan pekerjaan bagi masyarakat Indonesia. Dalam beberapa tahun mendatang diperkirakan dapat menjadi sumber energi tumpuan bagi Indonesia. Pada tahun 2006 lalu, Presiden mengeluarkan dekrit presiden nomor 5 tahun 2006 yang berkaitan tentang Kebijakan Energi Nasional di tahun 2025 Dari keputusan tersebut dapat terlihat bahwa Indonesia berusaha untuk mengurangi ketergantungan energi dari sumber daya fosil yang semakin menipis. Namun skema pembagian energi ini pun masih terlihat bahwa 83% sumber energi bergantung dari energi fosil (minyak, batubara, dan gas), hanya sekitar 17% yang berasal dari sumber energi terbarukan termasuk energi angin (kurang lebih 1%). Pada tahun 2011 Perusahaan Listrik Negara (PLN) memprediksikan pertumbuhan listrik di Indonesia mencapai 5.500 MW pertahunnya. Angka tersebut sama dengan kapasitas total sebesar 100.000 MW pada tahun 2025 nanti.
Gambar 20. Skema pembagian Energi
Dengan skenario national perpaduan energi (energy mix) di atas, kebutuhan listrik yang disediakan dari energi angin dapat diperkirakan sebesar 1000 MW pada tahun 2025. Sedangkan menurut data World Wind Energi Association Report (WWEA 2010), kapasitas terpasang pembangkit listrik tenaga angin di Indonesia sebesar 1,4 MW yang tersebar di Nusa Penida (Bali), Bangka Belitung, Yogyakarta dan Pulau Selayar (Sulawesi Utara). Jumlah tersebut belum mencapai angka yang signifikan untuk memenuhi skenario energy mix 2025. Artinya pemerintah harus berusaha keras untuk membangun Pembangkit Listrik Tenaga Bayu dengan kapasitas total 1.000 MW hingga 13 tahun mendatang. Jumlah ini bukanlah mustahil untuk dipenuhi jika kita melihat potensi energi angin yang tersebar di seluruh pesisir nusantara. Indonesia yang memiliki total garis pantai mencapai 81.000 km dengan kecepatan angin rata-rata 3-5 m/s. 2.13 Tantangan Kedepan Indonesia memiliki karakteristik kecepatan angin rata-rata (Vmean) yang relatif lebih rendah dibandingkan dengan negara-negara pengguna SKEA seperti Finlandia, Amerika Serikat, dan negara-negara lainya. Daerah-daerah di Indonesia umumnya memiliki Vmean antara 3-6 m/s, berbeda dengan negara-negara Eropa yang berkisar di antara 9-12 m/s. Keunikan karakter angin Indonesia menimbulkan masalah ketika teknologi PLTB, yang umumnya dirancang mengikuti karakteristik angin negara-negara Eropa, diaplikasikan di Indonesia. Adapun data kecepatan rata-rata angin di Indonesia dapat dilihat pada Gambar di bawah ini yang didapat dari NASA.
Gambar 21. Kecepatan angin di Indonesia
Dapat dilihat bahwa daerah yang memiliki kecepatan angin rata-rata terbesar adalah daerah Nusa Tenggara, 5,5-6,5 m/s. Sedangkan pulau-pulau besar di Indonesia, seperti Sumatera, Kalimantan, Jawa, Sulawesi dan Papua hanya memiliki kecepatan angin rata-rata antara 2,7 – 4,5 m/s. Kecepatan angin pada daerah-daerah di Indonesia memang relatif lebih kecil dari daerah-daerah konsumen energi angin seperti Finlandia, Belanda, dan Amerika Serikat.
Kendala terdahulu yang sering dijumpai ketika kita ingin membuat suatu pembangkit listrik tenaga angin adalah kecepatan angin di Indonesia yang sangat rendah jika dibandingkan dengan negara-negara di eropa utara dan amerika. Kemudian fluktuasi kecepatan angin tersebut sering kali membuat turbin bekerja tidak efektif (Susilo:2002). Namun hal ini dapat teratasi dengan teknologi generator dan konverter daya modern dimana dengan kecepatan angin yang sangat rendah pun, hanya sekitar 2,5 m/s, kita masih dapat menuai energi listrik secara optimal. Teknologi ini masih terus dikembangkan karena memiliki beberapa keunggulan, yaitu : 1. Tidak memerlukan sistem transmisi (gearbox) yang mengakibatkan rendahnya efisiensi turbin. 2. Sistem dapat digunakan pada kecepatan angin yang rendah sekalipun (2,5 – 3 m/s), sehingga efisiensi tinggi. 3. Pengendalian sistem dan pemeliharaan yang cenderung lebih mudah. Namun beberapa kendala umum yang sering muncul ketika ingin mengembangkan sistem ini juga ada yaitu sebagai berikut : 1.
Belum banyak industry yang bermain di wilayah ini karena biaya investasi yang masih cenderung mahal.
2.
Belum ada pemetaan spasial yang spesifik dan akurat, yang secara khusus dilakukan untuk menghitung potensi aktual tiap daerah.
3.
Secara ekonomis, energi ini belum bisa bersaing dengan energi fosil.
ANEMOMETER Wind Body Thermal Anemometer Anemometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur arah dan kecepatan angin. Satuan meteorologi dari kecepatan angin adalah Knots dalam Skala Beaufort. Sedangkan satuan meteorologi dari arah angin adalah 0o – 360o serta arah mata angin. Anemometer harus ditempatkan di daerah terbuka. Spesifikasi Adapun perincian dari Anemometer Lutron AM-4201 adalah sebagai berikut: 1.
Tampilan:
18 mm (0,7 ") LCD (Liquid Crystal Display), 3 1 / 2 digit 2.
Pengukuran:
m /s (meter per detik) km /h (kilometer per jam) ft min (feet per menit) knot (mil laut per jam) Temperatur (° C, ° F) 3.
Suhu operasi:
0 ° C sampai 50 ° C (32 ° F ke 122 ° F) 4.
Operasi kelembaban:
Kurang dari 80% RH (relative humidity/ kelembaban relatif) 5.
Sensor suhu:
Titik k untuk jenis termometer dalam penelitian 6.
Power supply (kebutuhan energi):
Alat ini menggunakan baterai 006P 9V untuk DC (Direct Current/ Arus Searah), baterai MN1604 (PP3) baterai (tugas berat jenis) dan bentuk lainnya yang setara 7.
Konsumsi daya:
Alat ini memerlukan arus sebesar 9 mA (mikro ampere)
8.
Berat:
325 gr termasuk baterai 9.
Dimensi Alat:
168 x 80 x 35 mm (6,6 x 3,2 x 1,2 inci) 10. Sensor kepala: Sepanjang 72 mm. Adapun kegunaan dari Anemometer adalah sebagai berikut: a. Mengukur kecepatan angin b. Memperkirakan cuaca c. Memperkirakan tinggi gelombang laut d. Memperkirakan kecepatan dan arah arus
III.
Alat dan Bahan yang Digunakan
Alat yang digunakan : -Anemometer
Bahan yang digunakan : -
IV.
Prosedur Percobaan Cara kerja dalam praktikum kecepatan angin ini adalah sebagai berikut : 1. Bawa anemometer ke tempat yang terbuka 2. Arahkan anemometer keatas selama beberapa menit 3. Lihat kecepatan angin ada anemometer tersebut 4. Catat hasil pengamatan.
V. Data Pengamatan Percobaan I Tanggal : 19 September 2013 No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Kecepatan Angin (m/s) 1,30 1,03 1,40 1,25 1,33 1,02 1,01 1,20 1,32 1,40 1,33 1,29 1,12 1,04 1,04 1,21 1,11 1,50 1,70 1,29 1,01 1,04 1,05 1,03
Temperature (◦C)
Waktu (wib)
35,2 35,3 35,2 33,0 33,4 33,2 33,7 34,0 32,9 33,1 33,5 33,5 32,4 32,2 32,1 31,8 31,6 31,8 31,5 32,7 32,9 32,6 30,9 30,1
13:43 13:46 13:49 13:53 13:55 13:56 14:01 14:07 14:09 14:14 14:15 14:15 14:19 14:25 14:40 15:15 15:30 15:32 15:33 15:37 15:39 15:41 15:42 15:43
Lokasi
Pos Satpam
Lab. Elektro
Percobaan II Tanggal : 26 September 2013 No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Kecepatan Angin (m/s) 1,39 1,38 1,17 1,13 1,08 1,15 1,03 1,46 1,12 1,49 1,23 1,33 1,82 1,23 1,25 1,04 1,23 1,18 1,08 1,06 1,25 1,26 1,22 1,19
Temperature (◦C)
Waktu (wib)
36,0 37,2 37,4 36,7 38,8 37,8 37,6 36,2 36,3 37,2 36,6 36,3 37,2 36,6 36,6 36,4 38,1 37,4 36,8 35,5 35,5 35,0 35,1 35,6
13:00 13:03 13:20 13:30 13:33 13:39 13:40 14:10 14:20 14:25 14:30 14:50 15:12 15:25 15:29 15:40 15:49 15:59 16:00 16:10 16:15 16:19 16:20 16:25
Lokasi
Gudang Perlengkapan Bengkel Mesin
Bengkel Sipil
Percobaan III Tanggal : 3 September 2013 No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Kecepatan Angin (m/s) 1,08 1,06 1,25 1,47 1,25 1,26 1,22 1,19 1,59 1,28 1,20 1,06 1,13 1,04 1,04 1,03 1,04 1,05 1,07 1,10 1,13 1,21 1,05 1,06
Temperature (◦C)
Waktu (wib)
35,5 35,5 35,1 33,2 33,3 33,4 34,5 35,29 35,8 35,4 34,6 34,9 33,2 33,1 32,1 31,9 32,3 32,8 32,9 33 33,1 33,7 32,0 31,3
13:21 13:24 13:25 13:25 13:26 13:27 13:40 14:00 14:12 14:13 14:16 14:17 14:35 14:40 15:00 15:13 15:15 15:17 15:19 15:26 15:29 15:31 15:33 15:40
Lokasi
Lapangan Futsal
Bengkel Maintainance dan Repair
Percobaan IV Tanggal : No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Kecepatan Angin (m/s) 1,19 1,25 1,03 1,05 1,19 1,04 1,47 1,04 1,26 1,04 1,06 1,05
Temperature (◦C)
Waktu (wib)
33,1 34 33,9 35,2 33,2 34,4 35,4 33,7 33,4 33,3 33,5 33,9
13:30 13:40 13:50 14:00 14:10 14:20 14:30 14:40 14:50 15:00 15:10 15:20
Lokasi
Gudang dan Perlengkapan Mesin
VI. Analisa Data Berdasarkan percobaan yang telah diakukan, yaitu Menentukan kecepatan angin yang ada di kawasan/area Politeknik Negeri Sriwijaya yang dilakukan selama ± 4 minggu, menggunakan alat Anemometer dapat dianalisa bahwa Angin adalah udara yang bergerak akibat rotasi bumi dan perbedaan tekanan udara di sekitarnya. Angin bergerak dari tempat bertekanan udara tinggi ke bertekanan udara rendah. Sebenarnya yang kita lihat saat angin berhembus adalah partikel-partikel ringan seperti debu yang terbawa bersama angin. Angin bisa kita rasakan hembusannya karena kita mempunyai indra perasa, yaitu kulit, sehingga kita bisa merasakannya. Pada percobaan ini, dapat dilihat pada data yang didapatkan kecepatan angin yang paling tinggi adalah 1,82 m/s yang berlokasi di Bngkel Sipil, tepatnya di jalan depan bengkel mesin, lalu 1,70 m/s yang berlokasi di Lab. Elektro, tepatnya di lantai 3 area terbuka, dan untuk kecepatan rata-rata di setiap lokasi berkisar antara 1,02 m/s-1,59 m/s tergantung dari lokasi pengukuran, berdasarkan lokasi pengamatan, lokasi yang paling bagus untuk pengukuran kecepatan angin adalah di area terbuka seperti lapangan dan di atas gedung kuliah seperti di atas Lab. Elektro, karena tempatnya yang tinggi dan tidak ada penghalang untuk jalur anginnya (dalam hal ini seperti pohon, gedung, dan kendaraan) maka angin terukur pada kecepatan yang paling tinggi, lalu untuk yang di area Bengkel Sipil, angin yang di dapatkan juga cukup tinggi karena posisi pengukuran pada saat itu pengamat berada di tengah persimpangan 4 dimana angin bisa saja datang dari berbagai arah. Jadi dapat dianalisa bahwa semakin tinggi lokasinya semakin kencang pula angin yang bertiup. Hal ini disebabkan oleh pengaruh gaya gesekan yang menhambat 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. Angin bergerak lebih cepat pada siang hari, dan sebaliknya terjadi pada malam hari. Dalam konversi energi angin menjadi energi listrik ditentukan oleh koefisien atau efisiensi yang dimiliki rotor, efisiensi transmisi dan efisiensi generator. Semakin tinggi kecepatan angin yang di terima oleh baling-baling semakin tinggi pula daya
yang
dapat dihasilkan dan semakin besar diameter rotor yang menerima laju angin semakin tinggi pula daya yang dihasilkan oleh turbin angin.
VII. Kesimpulan Berdasarkan percobaan dan pengamatan yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa :
Angin adalah gerakan massa udara dari daerah yang bertekanan tinggi ke daerah yang bertekanan rendah.
Kecepatan angin sangat beragam dari tempat ke tampat lain, dan dari waktu ke waktu.
Kecepatan angin ditentukan oleh perbedaan tekanan udara antara tempat asal dan tujuan angin dan resistensi medan yang dilaluinya.
Anemometer, adalah alat untuk mengukur kecepatan angin.
Tinggi Lokasi, semakin tinggi lokasinya semakin kencang pula angin yang bertiup.
Waktu, Angin bergerak lebih cepat pada siang hari, dan sebaliknya terjadi pada malam hari.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan angin adalah: 1) perbedaan tekanan udara di dua tempat (gradien barometris) 2) relief permukaan bumi 3) letak suatu tempat 4) ketinggian suatu tempat 5) lamanya siang dan malam.
Kecepatan angin yang paling tinggi di kawasan/area Politeknik Negeri Sriwijaya adalah 1,82 di Bengkel Sipil dan 1,70 di Lab. Elektro.
IX. GAMBAR ALAT
Anemometer
