BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Sepanjang sejarah manusia kemajuan-kemajuan besar dalam kebudayaan
selalu diikuti oleh meningkatnya konsumsi energi. Salah satu sumber energi yang
banyak digunakan adalah energi fosil. Sayangnya energi ini termasuk energi yang
tidak dapat diperbaharui dan jika energi fosil ini habis maka diperlukan sumber-
sumber energi baru [1]. Penggunaan energi fosil juga berdampak negatif terhadap
lingkungan, baik secara langsung maupun tidak langsung seperti pemanasan
global yang berdampak pada kerusakan ekologi.
Kebutuhan energi di dunia saat ini masih sangat bergantung pada sumber
energi fosil, padahal energi ini semakin berkurang ketersediaannya sementara
penggunaannya justru semakin bertambah. Menurut Statistical review of world
energy 2013, pertumbuhan konsumsi energi di dunia bertambah rata-rata 3-4%
pertahun, dan Indonesia merupakan negara dengan pertumbuhan konsumsi energi
tertinggi di dunia, yaitu mencapai 7% pertahun dan menempati urutan ke-14
dengan konsumsi minyak bumi terbesar di dunia. Hal ini tentu sangat disayangkan
mengingat melimpahnya sumber daya terbarukan di Indonesia, seperti matahari
dan angin yang harusnya bisa dioptimalkan pemanfaatannya sebagai sumber
energi alternatif.
Cadangan minyak yang dimiliki Indonesia semakin hari kian menipis.
Menurut data dari EIA [2] stok minyak Indonesia turun sekitar 32 persen dari
1996 yaitu hanya 1.100.000 barel per harinya. Mulai memasuki tahun 2004
produksi minyak dalam negeri tidak lagi dapat memenuhi konsumsi minyak
masyarakat, sehingga memaksa Indonesia menjadi pengimpor minyak dalam 10
tahun terakhir. Gambar 2.1 menunjukkan grafik produsi minyak dalam negeri
berbanding dengan konsumsi minyak dalam negeri:
Gambar 1.1 Grafik Produksi dan Konsumsi Minyak Indonesia (1965-2012)
<http:// eia-international.org/indonesiaoil_production&consumption >
(30/8/2015)
Untuk mengatasi ketergantungan terhadap energi fosil, maka perlu
dilakukan konversi, konservasi, dan pengembangan sumber-sumber energi baru
terbarukan. Pengembangan ini harus memperhatikan tiga ”E”, yakni energi,
ekonomi, dan ekologi. Jadi, pengembangan sumber energi harus dapat
memproduksi energi dalam jumlah yang besar, dengan biaya yang rendah serta
mempunyai dampak minimum terhadap lingkungan [3].
Salah satu pemanfaatan energi terbarukan yang saat ini memiliki potensi
besar untuk dikembangkan adalah energi angin. Energi ini merupakan energi yang
bersih dan dalam proses produksinya tidak mencemari lingkungan [4]. Indonesia
merupakan negara kepulauan yang memiliki sekitar 17.500 pulau dengan panjang
garis pantai lebih dari 81.290 km. Indonesia memiliki potensi energi angin yang
sekitar 9,3 GW dan total kapasitas yang baru terpasang saat ini sekitar 0,5 MW
[1].
Berikut ini diungkapkan rata-rata kecepatan angin pada region-region
berbeda di seluruh dunia [5].
Gambar 1.2 Rata-Rata Kecepatan Angin pada Region-Region Berbeda di Seluruh
Dunia (2003) (Bhutta, et al., 2012)
Berdasarkan Gambar 1.2 terlihat kecepatan angin rata-rata di wilayah Indonesia
tergolong kecepatan angin rendah, yaitu berkisar antara 3 m/s hingga 5 m/s
sehingga sulit untuk menghasilkan energi listrik dalam skala besar. Meskipun
demikian, potensi angin di Indonesia tersedia hampir sepanjang tahun, sehingga
memungkinkan untuk dikembangkan sistem pembangkit listrik skala kecil.
Di era modernisasi ini, Indonesia telah memiliki banyak gedung bertingkat
yang mengonsumsi energi yang sangat banyak setiap harinya. Di Surakarta sendiri
telah terdapat ratusan bangunan bertingkat yang tersebar di berbagai kecamatan.
Pada area instalasi turbin angin, terutama turbin dengan desain skala kecil,
terdapat aturan (rule of thumb) dimana turbin angin harus berada pada posisi 9
meter lebih tinggi dari bangunan lain dalam radius 152 meter [6]. Hal ini
kemungkinan dapat menjadi masalah mengingat padatnya bangunan akibat
persebaran masyarakat di Surakarta. Namun masih ada kemungkinan
pengembangan desain alternatif dari model turbin angin yang ada saat ini.
Turbin angin mikro untuk daerah pemukiman dapat diterapkan untuk
mengatasi masalah krisis energi, terutama pada sektor perumahan yang seringkali
terlewatkan. Turbin angin pada dasarnya dapat membantu untuk mengurangi
emisi CO2 dan dapat mengurangi kebutuhan energi dari sumber konvensional
sehingga mengurangi pengeluaran biaya untuk pemakaian listrik konvensional
[7].
Dalam penelitian ini akan dilakukan analisis kelayakan potensi energi angin
di daerah Surakarta yang hasilnya berupa pemetaan potensi energi angin,
kemudian dilakukan pemilihan turbin angin mikro yang sesuai untuk daerah
tersebut. Sebelum itu dilakukan pula studi literatur dan analisis data sekunder
mengenai potensi persebaran angin di wilayah Solo Raya serta ketersediaan
teknologi turbin angin yang telah ada.
1.2 Perumusan Masalah
Dari uraian latar belakang yang telah dijabarkan, maka penulis menarik
perumusan masalah sebagai berikut:
1. Sejauh mana potensi probabilitas kecepatan angin yang dapat dimanfaatkan di
daerah Solo Raya;
2. Sejauh mana pengaruh kecepatan rata-rata angin terhadap daya spesifik angin
yang dapat dimanfaatkan;
3. Sejauh mana pengaruh kecepatan rata-rata angin terhadap energi spesifik
angin yang dapat dimanfaatkan;
4. Sejah mana pengaruh kecepatan rata-rata angin terhadap kecepatan
karakteristik turbin angin.
1.3 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk:
1. Mengetahui peta kecepatan rata-rata angin di daerah Surakarta;
2. Mengetahui peta potensi energi angin di daerah Suarakarta;
3. Memberi kontribusi langsung terhadap terhadap pemanfaatan energi
terbarukan khususnya dalam bidang sistem konversi energi angin.
1.4 Batasan Masalah
Banyak aspek yang mempengaruhi energi spesifik dari angin seperti kondisi
angin yang tidak menentu seperti kecepetan dan arah angin, kondisi permukaan
rintangan seperti bangunan, dan lain-lain, namun tidak semua aspek tersebut akan
dijelaskan disini. Melihat ruang lingkup yang sangat luas maka penelitian ini
dibatasi pada hal-hal sebagai berikut:
1. Data yang digunakan dalam analisis penelitian adalah data sekunder;
2. Perhitungan yang digunakan untuk pemetaan berdasarkan rata-rata kecepatan
angin yang akan disertakan;
3. Kecepatan angin tidak secara signifikan terpengaruh oleh karakteristik
permukaan di sekitaran ketinggian tertentu;
4. Pemetaan didasarkan pada peta daerah Surakarta yang kemudian dibelah
menjadi 5 bagian, yaitu utara, timur, selatan, barat, pusat;
5. Desain pemetaan didasarkan atas persayratan kemampuan untuk menyuplai
kebutuhan listrik rumah tangga.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini antara lain:
1. Memberi wawasan tentang sistem konversi energi angin;
2. Menjadi acuan untuk pengembangan turbin angin skala kecil yang dapat
diterapkan di Indonesia, khususnya daerah Surakarta dan sekitarnya, dan di
negara lain yang mempunyai potensi energi angin.
1.6 Sistematika Penelitian
Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Menjelaskan tentang latar belakang masalah, perumusan masalah,
batasan masalah, tujuan, dan manfaat penelitian, serta sistematika
penulisan.
BAB II DASAR TEORI
Berisi tinjauan pustaka yang berkaitan dengan turbin angin, teori
tentang metode peningkatan unjuk kerja turbin angin.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Menjelaskan peralatan yang digunakan, tempat dan pelaksanaan
penelitian, langkah-langkah percobaan dan pengambilan data.
BAB IV DATA DAN ANALISIS
Menjelaskan data hasil pengujian, perhitungan data hasil pengujian
serta analisis hasil dari perhitungan.
BAB V PENUTUP
Berisi tentang kesimpulan dan saran.