PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN

Sebagai Sumber Energi Alterntif di Parangtritis

Disusun Oleh:

Roni Setiawan (08518241014)

PRODI P.T. MEKATRONIKA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

2011

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN

SUMBER ENERGI LISTRIK ALTERNATIF DI PARANGTRITIS

Roni Setiawan (08518241014)

Prodi Pendidikan Teknik Mekatronika, Fakultas Teknik

Universitas Negeri Yogyakarta

A. Pendahuluan

Kebutuhan energi di Indonesia terus meningkat karena pertambahan

penduduk, pertumbuhan ekonomi dan pola konsumsi energi itu sendiri yang

senantiasa meningkat. Pemenuhan energi untuk berbagai kebutuhan saat ini

dirasakan masih sangat tergantung pada sumber daya energi tak terbarukan

yang jumlahnya semakin terbatas. Oleh karena itu dimasa mendatang

pemanfaatan sumber daya energi terbarukan merupakan alternatif yang perlu

terus dikembangkan. Menurut Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral

(DESDM), Energi terbarukan adalah energi yang dapat diperbaharui dan

apabila dikelola dengan baik, sumber daya itu tidak akan habis. Penerapan

pembangkit listrik tenaga angin (wind power system) merupakan salah satu

contoh jenis energi terbarukan.

Pembangkit Listrik Tenaga Angin (wind power system) adalah

pembangkit listrik yang memanfaatkan energi angin untuk menghasilkan

energi listrik. Komponen utama dari pembangkit listrik ini adalah kincir angin

dan generator. Cara kerjanya cukup sederhana, energi angin memutar kincir

angin, kemudian putaran kincir angin digunakan untuk memutar rotor pada

generator, sehingga generator akan menghasilkan energi listrik. Pembangkit

ini dapat digunakan pada daerah yang memiliki hembusan kecepatan angin

yang tinggi dan relatif stabil.

Di Yogyakarta daerah yang cocok digunakan sebagai daerah

pembangkit listrik tenaga angin adalah daerah pesisir pantai selatan, misalnya

di derah pantai parangtritis. Di pantai ini angin berhembus relatif kencang.

Hembusan angin didaerah ini bisa terdengar ditelinga. Sehingga untuk

menggerakan turbin angin didaerah ini cukup mudah. Bila tiap rumah, kantor,

tempat ibadah, tempat umum dan beberapa peralatan lampu penerangan dan

beberapa peralatan elektroniknya diganti / dikombinasi dengan sistem Wind

Power, maka penghematan dalam listrik PLN akan terwujud secara nyata.

B. Sistim Kerja

Pembangkit listrik tenaga angin berfungsi untuk mengubah energi angin

menjadi energi listrik. Pembangkit listrik tenaga angin memiliki dua

komponen utama yaitu kincir angin dan generator. Kincir angin berfungsi

untuk memutar generator ketika kincir angin mendapatkan aliran angin.

Sedangkan generator akan menghasilkan listrik jika mendapat putaran pada

porosnya. Listrik yang dihasikan generator disimpan sementara oleh baterai.

Dan selanjutnya dirubah menjadi tegangan AC menggunakan inverter. Sistim

ini menggunakan penyimpanan listrik sementara dengan menggunakan

baterai, hal ini bertujuan supaya lisitrik yang dihasilkan lebih stabil. Prinsip

kerja dari pembangkit listrik tenaga angin dapat dilihat dalam bagan berikut

ini:

Start

Hembusan angin

Kincir angin berputar

Gear box

Generator DC

Baterai

inverter

Listrik di konsumsi

Finish

Bagian bagian pembangkit listrik tenaga angin adalah:

C. Asal Energi Angin

Angin terjadi karena adanya perbedaan tekanan udara atau perbedaan

suhu udara pada suatu daerah atau wilayah. Hal ini berkaitan dengan besarnya

energi panas matahari yang di terima oleh permukaan bumi. Pada suatu

wilayah, daerah yang menerima energi panas matahari lebih besar akan

mempunyai suhu udara yang lebih panas dan tekanan udara yang cenderung

lebih rendah. Sehingga akan terjadi perbedaan suhu dan tekanan udara antara

daerah yang menerima energi panas lebih besar dengan daerah lain yang lebih

sedikit menerima energi panas, akibatnya akan terjadi aliran udara pada

wilayah tersebut.

Berikut adalah klasifikasi tingkatan kecepatan angin:

Kelas

angin Kecepatan angin m/s Kondisi didaratan

1 0,3 – 1,5 Angin tenang, asap lurus keatas

2 1,6 – 3,3 Asap bergerak mengikuti arah angin

3 3,4 – 5,4 Wajah terasa ada angin, daun-daun bergoyang

Gambar bagian turbin angin http://renewableenergyindonesia.wordpress.com/2008/03/05/pembangkit-listrik-tenaga-angin/

pelan, petunjuk arah angin bergerak

4 5,5 – 7,9 Debu jalan, kertas berterbangan, ranting pohon

bergoyang

5 8,0 – 10,7 Ranting pohon bergoyang, bendera berkibar

6 10,8 – 13,8 Ranting pohon besar bergoyang, air plumpang

bergerk kecil

7 13,9 – 17,1 Ujung pohon melengkung, hembusan angin

terasa ditelinga

8 17,2 – 20,7 Dapat mematahkan ranting pohon, jalan berat

melawan arah angin

9 20,8 – 24,4 Dapat mematahkan ranting pohon, rumah rubuh

10 24,5 – 28,4 Dapat merubuhkan pohon menimbulkan

kerusakan

11 28,5 – 32,6 Menimbulkan kerusakan parah

12 32,7 – 36,9 tornado Sumber : http://www.kincirangin.info/pdf/kondisi-angin.pdf

Berdasarkan sumber tersebut diatas, kecepatan angin yang dapat

digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga angin adalah angin kelas 3-8

dengan kecepatan 3,4 – 20,7 m/s. Di daerah pantai parangtritis, Bantul,

Yogyakarta memiliki kondisi angin dengan hembusan yang relatif stabil.

Dengan melihat tabel klasifikasi kecepatan angin diatas, hembusan angin

didarah parangtritis berada pada kelas 3-7 dengan kecepatan angin 3,4 – 17,1

m/s. Dengan besar kecepatan angin tersebut dan hembusan angin yang relatif

stabil, daerah pantai parangtritis merupakan salah satu tempat yang cocok

sebagai sumber listrik tenaga angin.

D. Parangtritis sebagai sumber energi angin

Parangtritis merupakan pantai yang terletak di pesisir selatan pulau

jawa, tepatnya didaerah Bantul, Yogyakarta. Parangtritis merupakan salah

satu pantai dari samudera hindia. Parangtritis memiliki potensi sebagai

sumber angin untuk pembangkit listrik tenaga angin. Angin di parangtritis

relatif deras dan stabil. Berdasarkan sumber winfinder.com kondisi angin di

parangtritis relatif stabil dengan tiupan angin rata-rata 10 knots atau sekitar

5,14 m/s. Sehingga cocok digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga angin.

E. Dasar Teori

1. Turbin angin

Sebuah pembangkit listrik tenaga angin dapat dibuat dengan

menggabungkan beberapa turbin angin. Listrik dialirkan melalui kabel

transmisi dan didistribusikan ke rumah-rumah, kantor, sekolah, dan

sebagainya. Angin akan memutar turbin, kemudian turbin memutar

sebuah poros yang dihubungkan dengan generator, lalu menghasilkan

listrik. Berikut adalah gambar turbin angin :

Daya total aliran angin adalah sebanding dengan tenaga kinetik

aliran udara:

Massa aliran udara per detik dapat dihitung dengan persamaan:

Sehingga didapatkan persamaan :

Gambar kincir angin http://www.kincirangin.info/pdf/sketsa-kincir-angin.pdf/

Dari persamaan tersebut disimpulkan bahwa daya total dari aliran angin

adalah sebanding dengan kerapatan udara, luas penampang baling-baling

dan kecepatan angin.

Daya maksimum angin (watt) yang dapat diserap oleh sudu rotor

dapat dinyatakan dengan persamaan:

Daya nyata adalah daya yang yang dapat dimanfaatkan oleh turbin

untuk dijadikan sebuah energi baru. Daya ini dapat dinyatakan dalam

persamaan berikut:

Pada semua benda yang berputar selalu terdapat torsi, yaitu gaya

yang menyebabkan sebuah tetap dapat berputar pada kecepatan putarnya.

Besarnya torsi dapat dinyatakan dalam persamaan berikut:

2. Gearing

Gearing merupakan susunan roda gigi yang berfungsi untuk

meneruskan gaya putar dari kincir angin menuju ke generator. Yang perlu

diperhatikan dalam penentuan gearing adalah kecepatan putar berbanding

terbalik dengan torsi yang dihasilkan. Untuk mendapatkan putaran yang

lebih cepat dapat menggunakan roda gigi besar menggerakan roda gigi

kecil. Jika diinginkan torsi yang lebih kuat dapat mengunakan hubungan

roda gigi kecil menggerakan roda gigi besar. Perbandingan antara jumlah

gigi (z) dengan kecepatan putar (n) dan besar torsi (T) yang dihasilkan

adalah:

3. Generator

Generator adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengubah energi

gerak putar menjadi energi listrik. Prinsip kerja yang digunakan generator

adalah hukum faraday, yang menyatakan bahwa suatu penghantar yang

terdapat dalam garis gaya magnet yang berubah-ubah, maka dalam

penghantar tersebut akan dihasilkan gaya gerak listrik induksi. Untuk

memperoleh hal tersebut dapat dilakukan dengan cara memutar kutub-

kutub magnet.

Generator listrik terdiri dari 2 macam yaitu generator ac dan

generator dc. Generator ac jika kutub-kutubnya diputar akan meghasilkan

listrik ac, sedangkan generator dc jika kutub-kutubnya diputar akan

menghasilkan tegangan dc. Perbedaan pada generator ac dan dc adalah

generator dc memiliki komutator. Komutator merupakan cincin belah

yang berfungsi sebagai penyearah.

Dalam menghasilkan listrik generator dipengaruhi oleh jumlah

kutub (P), gaya gerak magnet (Ø), jumah lilitan (Z), jumlah cabang lilitan

(A) dan putaran generator (n). untuk menentukan besar tegangan yang

dihasikan generator dapat merubah besar Ø atau besar n. semakin besar Ø

atau n, tegangan yang dihasilkan generator akan semakin besar. Untuk

mengatur Ø dapat dilakukan dengan cara mengatur resistansi medan

magnet penguatanya, sedangkan n dapat diatur dengan merubah putaran

poros generator. Hubungan tersebut dapat dilihat dalam persamaan

berikut:

4. Inverter

Inverter merupakan alat yang berfungsi untuk mengubah listrik dc

menjadi listrik ac. Inverter ini terdiri dari rangkaian sakelar elektronik

yang dirangkai sedemikian. Rangkaian sakelar tersebut kemudian

dikendalikan dengan cara memicunya secara bergantian dalam waktu

yang relatif konstan. Dengan cara seperti itu akan didapatkan output

listrik dengan tegangan bolak balik. Setelah didapatkan listrik ac, untuk

menaikan teganganya dapat diperoleh dengan menggunakan trafo step up.

F. Kesimpulan

Angin merupakan sumber energi yang dapat diperbaruhi yang dapat

dimanfaatkan sebagai sumber energi listrik.

Parangtritis adalah pantai yang terletak di pesisir selatan kota Yogyakarta.

Di pantai ini angin berhembus relatif stabil dengan kecepatan rata-rata 10

knots atau 5,14 m/s. Sehingga daerah ini cocok digunakan sebagai daerah

pembangkit listrik tenaga angin.

G. Daftar Pustaka

http://www.kincirangin.info/pdf/kondisi-angin.pdf

http://www.kincirangin.info/pdf/sketsa-kincir-angin.pdf

http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9222-4205100040-Paper.pdf

http://www.kincirangin.info/

http://www.jurnalinsinyurmesin.com/index.php?option=com_content&view=

article&id=5

http://reffburn.org/energy/energy-industry/penyediaan-energi/energi-

terbarukan/tenaga-angin/222-pln-akan-kembangkan-pembangkit-listrik-

angin.html