PENGEMBANGAN POTENSI TURBIN ANGIN SEBAGAI PEMBANGKIT

LISTRIK RAMAH LINGKUNGAN

Makalah

Karya Tulis ini disusun untuk memenuhi sebagian syarat dalam menempuh Ujian

Akhir Semester (UAS) mata kuliah Tata Tulis Karya Ilmiah (TTKI)

Disusun Oleh:

Andri Hapsoro 16912026

Didit Pringgondani 16912017

Farid Ibnu Saputra 169120

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

BANDUNG 2012

ii

PERSEMBAHAN

Karya Tulis ini penulis persembahkan untuk:

1. Kedua orang tua tim penulis yang telah memberikan dukungan dan

motivasi serta kasih sayang.

2. Semua keluarga dari tim Penulis yang telah memberikan

dukungan doa demi kelancaran perkuliahan.

3. Ibu Dr.Ratna S Bandono yang telah memberikan arahan,

saran, dan bimbingan dalam penyusunan karya ilmiah ini.

4. Pembaca yang budiman.

3

PRAKATA

Puji dan syukur tim penulis panjatkan kepada Allah SWT atas

segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah yang berjudul “Judul” ini

dapat diselesaikan. Penelitian yang menjadi bahan penyusunan

karya ilmiah ini adalah analisis dampak lingkungan dan dampak

ekonomi serta potensi pembangkit listrik tenaga angin, baik

dampak positif maupun dampak negatifnya serta potensi yang ada

di Indonesia. Dalam penulisan karya ilmiah ini, tim penulis

mengumpulkan bahan dengan melakukan studi literatur serta

melakukan browsing di internet.

Penulis menyadari bahwa karya ilmiah ini dapat terwujud atas

bantuan dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun tidak

langsung. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini Penulis

menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan kepada:

1. Ibu Dr.Ratna S Bandono yang telah memberikan arahan, saran,

dan bimbingan dalam penyusunan karya ilmiah ini.

2. Semua keluarga dari tim penulis yang telah memberikan

dukungan doa demi kelancaran perkuliahan.

3. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang

telah membuat semua ini bisa terwujud.

4

Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih belum sempurna.

Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat konstruktif guna

penyempurnaan karya ilmiah ini sangat diharapkan. Semoga tulisan

ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan.

Bandung, April 2013

Tim Penulis

5

DAFTAR ISI

PRAKATA

ABSTRAK

DAFTAR ISI

DAFTAR GAMBAR

BAB I 1.1 Latar Belakang ………………………………………………

1.2 Tujuan Penulisan…………………………………………….

1.3 Rumusan Masalah……………………………………………

1.4 Ruang Lingkup Kajian……………………………………….

1.5 Metode dan Teknik Pengumpulan Data……………………..

1.5.1 Metode…………………………………………………….

1.5.2 Teknik Pengumpulan Data………………………………...

1.6 Sistematika Penulisan………………………………………..

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Karakteristik dan Potensi Energi Angin……………………...

2.1.1 Karakteristik angin………………………………………….

2.1.2 Jenis-Jenis Angin…………………………………………...

2.1.2.1 Angin Laut………………………………………………..

2.1.2.2 Angin Darat………………………………………………

6

2.1.2.3 Angin Lembah…………………………………………..

2.1.2.4 Angin Gunung…………………………………………..

2.1.2.5 Angin Fohn……………………………………………..

2.1.2.6 Angin Munsoon…………………………………………

2.1.2.7 Angin Musim Barat……………………………………..

2.1.2.8 Angin Musin Timur……………………………………..

2.1.3 Daya yang Dihasilkan Energi Angin……………………...

2.1.3.1 Densitas Udara………………………………………….

2.1.3.2 Luas Area……………………………………………….

2.1.3.3 Kecepatan Angin………………………………………..

2.2 Sejarah dan Perkembangan Turbin Angin………………….

2.3 Jenis-jenis Turbin Angin…………………………………….

2.3.1 Turbin Angin Sumbu Horizontal (TASH)…………………

2.3.1.1 Kelebihan TASH…………………………………………

2.3.1.2 Kekurangan TASH……………………………………….

2.3.2 Turbin Angin Sumbu Vertikal (TASV)……………………

2.3.2.1 Kelebihan TASV…………………………………………

2.3.2.2 Kekurangan TASV……………………………………….

2.4 Desain Turbin Angin………………………………………….

7

2.4.1 Desain Sudu………………………………………………

2.4.2 Menghitung Baling-Baling pada Sistem Blade…………..

2.4.3 Bahan-Bahan untuk Membuat Turbin Angin Blade…….

2.5 Komponen Penyusun Turbin Angin……………………….

2.6 Prinsip Mekanika Turbin Angin…………………………….

2.6.1 Beban pada Proses Mekanik Turbin Angin……………….

2.6.1.1 Jenis-jenis Bahan……………………………………….

2.6.1.1.1 Beban Statis…………………………………………..

2.6.1.1.2 Beban Dinamis……………………………………….

2.6.1.1.3 Beban Siklis…………………………………………..

2.6.1.1.4 Beban Impulsif……………………………………….

2.6.1.1.5 Beban Stokastik………………………………………

2.6.1.2 Sumber Beban…………………………………………..

2.6.1.3 Efek Beban……………………………………………..

2.6.2 Prinsip Kerja………………………………………………

26.2.1 Mekanika…………………………………………………

2.6.2.1.1 Momen Inersia…………………………………………

2.6.2.1.2 Daya Tahan Batang…………………………………….

2.6.2.2 Vibrasi……………………………………………………

8

2.6.2.3 Faktor Kelelahan………………………………………..

2.7 Instalasi dan Desain Sistem…………………………………

2.7.1 Perizinan…………………………………………………...

2.7.2 Persiapan Tempat………………………………………….

2.7.3 Pemasangan Turbin………………………………………….

2.7.4 Penghubungan Jaringan Listrik…………………………….

2.7.5 Pengoperasian Turbin………………………………………..

2.7.6 Perawatan dan Perbaikan……………………………………

2.7.7 Sistem keamanan…………………………………………….

BAB III ANALISIS DAMPAK PEMANFAATAN TURBIN ANGIN

3.1 Potensi Pemanfaatan Turbin Angin di Indonesia………………

3.2 Kendala Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Turbin Angin..

3.3 Dampak Ekonomi Pemanfaatan Turbin Angin…………………

3.4 Dampak Lingkungan Pemanfaatan Turbin Angin……………..

BAB IV SIMPULAN DAN SARAN

4.1 Simpulan……………………………………………………….

4.2 Saran……………………………………………………………

9

DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………………..

INDEKS……………………………………………………………………………….

LAMPIRAN/APENDIKS……………………………………………………………..

RIWAYAT HIDUP

DAFTAR GAMBAR

10

DAFTAR LAMPIRAN

11

DAFTAR SINGKATAN

12

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Penipisan sumber daya minyak di satu sisi dan peningkatan kebutuhan energi

di sisi lain, membawa konsekuensi bagi perlunya digalakkan upaya pengembangan

pemanfaatan sumber energi terbarukan antara lain energi angin sebagai energi

alternatif yang dapat dipakai untuk membangkitkan tenaga listrik. Semakin luas isu

kerusakan lingkungan akibat polusi dari penggunaan bahan bakar fosil yang

menimbulkan polusi, sehingga pemanfaatan sumber energi baru dan terbarukan yang

berwawasan lingkungan merupakan salah satu upaya untuk mengurangi polusi.

Energi angin merupakan sumber energi yang penting sejak lama di beberapa

negara. Cina telah memanfaatkan energi angin untuk pemompaan lebih dari seribu

tahun lalu. Di Eropa barat, kincir angin mekanik untuk pemompaan atau penggilingan

telah digunakan sejak abad ke-13 dan di Amerika untuk pemompaan pada peternakan

sejak awal abad ke-18. Sementara itu, turbin angin listrik telah diaplikasikan oleh

para petani di Amerika sejak tahun 1930. Diseminasi pemanfaatan teknologi energi

angin klasik tersebut berlangsung hingga pertengahan abad ke 19, namun menghilang

bersamaan dengan meluasnya aplikasi pembangkitan listrik berbahan bakar fosil.

Aplikasi teknologi energi angin sebagai alternatif meluas kembali ketika harga bahan

bakar minyak melonjak, namun menyusut dengan cepat ketika harga bahan bakar

minyak anjlok pada akhir tahun 1985, kecuali yang kompetitif.

Fluktuasi harga bahan bakar minyak dan merebaknya isu lingkungan terus

mendorong perkembangan teknologi energi angin. Aplikasi turbin angin kecil dan

turbin angin besar berkembang di beberapa negara sebagai alternatif penyediaan

kebutuhan listrik yang terus meningkat tidak saja di perkotaan. Berbagai upaya telah

13

dan terus dilakukan dalam mengembangkan teknologi energi angin yang berwawasan

lingkungan tersebut guna mendapatkan hasil yang semakin efisien dan berdaya saing.

Sejalan dengan upaya pengembangan sumber energi terbarukan seperti mikrohidro,

energi surya, dan biomasa sebagai energi alternatif di Indonesia, LAPAN telah

melakukan riset dan pengembangan energi angin sejak tahun 1979 mencakup

inventarisasi potensi energi angin serta pengembangan dan diseminasi teknologi

pemanfaatannya. Riset dan pengembangan teknologi energi angin tersebut dewasa ini

diarahkan terutama untuk aplikasi skala kecil di pedesaan dan juga kemungkinan

sebagai pembangkitan skala besar guna menunjang penyediaan energi di masa

mendatang.

1.2 Tujuan Penulisan

Penulis berharap karya tulis ini dapat memberikan manfaat bagi penulis pada

khususnya dan pembaca yang budiman pada umumnya. Adapun tujuan penulisan

karya tulis ini adalah sebagai berikut:

1. Menganalasis potensi sumber energi angin di Indonesia secara kuantitatif dan

kualitatif

2. Menganalisis apakah sumber energi angin di Indonesia dapat dimanfaatkan

sebagai penggerak turbin angin untuk pembangkit listrik skala kecil dan

menengah.

3. Mencari solusi strategis untuk penempatan wilayah yang dapat dijadikan sebagai

pembangkit listrik turbin angin dan kendala-kendala lain yang dihadapi.

4. Menganalisis dan mencari solusi dari dampak positf dan negatif yang dihasilkan

dari pemanfaatan turbin angin sebagai pembangkit listrik yang ditinjau dari aspek

lingkungan dan aspek ekonomi.

14

1.3 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang tersebut, muncul permasalahan bagaimana cara

mengoptimalkan potensi energi angin di Indonesia terutama di Pulau Jawa yang

memiliki kebutuhan energi terbesar, untuk dijadikan sebagai pembangkit listrik skala

menengah.

1.4 Ruang Lingkup Kajian

Untuk menjawab rumusan masalah di atas perlu pengkajian beberapa pokok,

yaitu :

1. Analisis karakteristik yang dimiliki angin.

2. Kondisi geografis Pulau Jawa.

3. Proses manufaktur dan instalasi turbin angin.

4. Prinsip mekanika dan dinamika turbin angin.

5. Dampak positif dan negatif pemanfaatan turbin angin yang ditinjau dari aspek

lingkungan dan ekonomi.

1.5 Metode dan Teknik Pengumpulan Data

1.5.1 Metode

Penelitian ini bersifat deskriptif, yaitu mendeskripsikan data baik dari

literature maupun dari lapangan kemudian dianalisis. Sehubungan dengan hal tersebut

metode yang digunakan dalam penelitian kali ini adalah metode deskriptif analisis

dengan pendekatan empiris dan rasional.

1.5.2 Teknik pengumpulan data

Adapun metode untuk memperoleh sumber-sumber data tersebut adalah :

15

1. Studi Pustaka

Merupakan teknik pengumpulan data dengan cara mengutip dan memahami

keterangan dari buku-buku referensi. Buku-buku referensi karya tulis ini,

mayoritas berupa e-book.

2. Obeservasi

Merupakan metode pengumpulan data dengan cara mengamati kondisi dan

potensi objek penelitian. Dalam hal ini, penulis mengamati kondisi angin pada

tempat-tempat tertentu.

3. Kuesioner

Merupakan cara pengumpulan data dengan cara memberikan daftar

pertanyaan kepada mahasiswa-mahasiswa dan meminta mereka untuk

menjawab daftar pertanyaan tersebut sesuai dengan fakta yang ada.

4. Wawancara

Merupakan teknik pengumpulan data dengan cara bertanya langsung kepada

mahasiswa jurusan terkait.

5. Browsing

Merupakan metode pengumpulan data dengan cara mencari literatur dari

berbagai website dengan bantuan jaringan internet.

1.6 Sistematika Penulisan

Penulisan laporan penelitian ini terbagi menjadi empat bab, yaitu pendahuluan,

teori dasar turbin angin, analisis pemanfaatan potensi turbin angin sebagai

pembangkit listrik, serta semipulan dan saran. Pada bab satu akan dibahas mengenai

latar belakang pengangkatan aspek laporan ini, rumusan masalah, tujuan penelitian,

ruang lingkup kajian, metode dan teknik pengumpulan data pada laporan penelitian

ini, serta sistematika penulisan. Pada bab dua akan disajikan penjelasan umum dan

hal-hal yang akan dikaji dengan menggunakan berbagai literatur sebagai sumbernya

16

berupa angin, sejarah dan perkembangan turbin angin, potensi turbin angin sebagai

pembangkit listrik, jenis-jenis turbin angin, desain turbin angin, prinsip mekanika dan

dinamika turbin angin, instalasi dan desain sistem serts sistem kontrol turbin angin.

Bab tiga akan menjabarkan dan menganalisis masalah-masalah yang telah

dirumuskan secara lengkap berupa kondisi geografis pulau jawa, besar angin yang

ada, dampak pengunaan turbin angin ditinjau dari aspek ekonomi dan lingkungan

serta solusi atau penyelesaian masalah dari dampak negatif. Bab 4 berisi tentang

simpulan dan saran.

17

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Karakteristik dan Potensi Energi Angin

2.1.1 Karakteristik angin

Angin adalah udara yang bergerak secara horizontal di atas permukaan bumi.

Angin dihasilkan oleh perbedaan tekanan udara di antara dua tempat yang berbeda.

Perbedaan tekanan udara tersebut disebabkan oleh perbedaan intensitas sinara

matahari yang berbeda di permukaan bumi.

2.1.2 Jenis-jenis Angin

2.1.2.1 Angin laut

Angin laut adalah angin yang bertiup dari arah laut ke arah darat yang

umumnya terjadi pada siang hari dari pukul 09.00 sampai dengan pukul 16.00 di

daerah pesisir pantai. Angin ini biasa dimanfaatkan para nelayan untuk pulang dari

menangkap ikan di laut. Angin laut ini terjadi pada siang hari. Karena air mempunyai

kapasitas panas yang lebih besar daripada daratan, sinar matahari memanasi laut lebih

lambat daripada daratan. Ketika suhu permukaan daratan meningkat pada siang hari,

udara di atas permukaan darat meningkat pula akibat konduksi. Tekanan udara di atas

daratan menjadi lebih rendah karena panas, sedangkan tekanan udara di lautan

cenderung masih lebih tinggi karena lebih dingin. Akibatnya terjadi gradien tekanan

dari lautan yang lebih tinggi ke daratan yang lebih rendah, sehingga menyebabkan

terjadinya angin laut, dimana kekuatannya sebanding dengan perbedaan suhu antara

daratan dan lautan. Namun, jika ada angin lepas pantai yang lebih kencang dari 8

km/jam, maka angin laut tidak terjadi.

18

2.1.2.2 Angin darat

Angin darat adalah angin yang bertiup dari arah darat ke arah laut yang

umumnya terjadi pada saat malam hari dari jam 20.00 sampai dengan jam 06.00 di

daerah pesisir pantai. Angin jenis ini bermanfaat bagi para nelayan untuk berangkat

mencari ikan dengan perahu bertenaga angin sederhana. Pada malam hari daratan

menjadi dingin lebih cepat daripada lautan, karena kapasitas panas tanah lebih rendah

daripada air. Akibatnya perbedaan suhu yang menyebabkan terjadinya angin laut

lambat laun hilang dan sebaliknya muncul perbedaan tekanan yang berlawanan

karena tekanan udara di atas lautan yang lebih panas itu menjadi lebih rendah

daripada daratan, sehingga terjadilah angin darat, khususnya bila angin pantai tidak

cukup kuat untuk melawannya.

2.1.2.3 Angin lembah

Angin lembah adalah angin yang bertiup dari arah lembah ke arah

puncak gunung yang biasa terjadi pada siang hari.

2.1.2.4 Angin gunung

Angin gunung adalah angin yang bertiup dari puncak gunung ke lembah

gunung yang terjadi pada malam hari.

2.1.2.5 Angin Fohn

Angin Fohn/angin jatuh adalah angin yang terjadi seusai hujan Orografis.

angin yang bertiup pada suatu wilayah dengan temperatur dan kelengasan yang

berbeda. Angin Fohn terjadi karena ada gerakan massa udara yang naik pegunungan

yang tingginya lebih dari 200 meter di satu sisi lalu turun di sisi lain. Angin Fohn

yang jatuh dari puncak gunung bersifat panas dan kering, karena uap air sudah

dibuang pada saat hujan Orografis.

19

Biasanya angin ini bersifat panas merusak dan dapat menimbulkan korban. Tanaman

yang terkena angin ini bisa mati dan manusia yang terkena angin ini bisa turun daya

tahan tubuhnya terhadap serangan penyakit.

2.1.2.6 Angin Munsoon

Angin Munsoon, Moonsun, muson adalah angin yang berhembus secara

periodik (minimal 3 bulan) dan antara periode yang satu dengan yang lain polanya

akan berlawanan yang berganti arah secara berlawanan setiap setengah tahun.

Biasanya pada setengah tahun pertama bertiup angin darat yang kering dan setengah

tahun berikutnya bertiup angin laut yang basah.

Pada bulan Oktober – April, matahari berada pada belahan langit Selatan,

sehingga benua Australia lebih banyak memperoleh pemanasan matahari dari benua

Asia. Akibatnya di Australia terdapat pusat tekanan udara rendah (depresi) sedangkan

di Asia terdapat pusat-pusat tekanan udara tinggi (kompresi). Keadaan ini

menyebabkan arus angin dari benua Asia ke benua Australia.

Di Indonesia angin ini merupakan angin musim Timur Laut di belahan bumi

Utara dan angin musim Barat di belahan bumi Selatan. Oleh karena angin ini

melewati Samudra Pasifik dan Samudra Hindia maka banyak membawa uap air,

sehingga di Indonesia terjadi musim penghujan. Musim penghujan meliputi seluruh

wilayah indonesia, hanya saja persebarannya tidak merata. makin ke timur curah

hujan makin berkurang karena kandungan uap airnya makin sedikit.

Pada bulan April-Oktober, matahari berada di belahan langit utara, sehingga

benua Asia lebih panas daripada benua Australia. Akibatnya, di asia terdapat pusat-

pusat tekanan udara rendah, sedangkan di australia terdapat pusat-pusat tekanan udara

tinggi yang menyebabkan terjadinya angin dari australia menuju asia.

Di indonesia terjadi angin musim timur di belahan bumi selatan dan angin

musim barat daya di belahan bumi utara. Oleh karena tidak melewati lautan yang luas

maka angin tidak banyak mengandung uap air oleh karena itu di indonesia terjadi

20

musim kemarau, kecuali pantai barat sumatera, sulawesi tenggara, dan pantai selatan

irian jaya.

Antara kedua musim tersebut ada musim yang disebut musim pancaroba

(peralihan), yaitu musim kemareng yang merupakan peralihan dari musim penghujan

ke musim kemarau, dan musim labuh yang merupakan peralihan musim kemarau ke

musim penghujan. Adapun ciri-ciri musim pancaroba yaitu : Udara terasa panas, arah

angin tidak teratur dan terjadi hujan secara tiba-tiba dalam waktu singkat dan lebat.

Angin Munson dibagi menjadi 2, yaitu Munson Barat atau dikenal dengan

Angin Musim Barat dan Munson Timur atau dikenal dengan Angin Musim Timur.

2.1.2.7 Angin Musim Barat

Angin Musim Barat/Angin Muson Barat adalah angin yang mengalir dari

Benua Asia (musim dingin) ke Benua Australia (musim panas) dan mengandung

curah hujan yang banyak di Indonesia bagian Barat, hal ini disebabkan karena angin

melewati tempat yang luas, seperti perairan dan samudra. Contoh perairan dan

samudra yang dilewati adalah Laut China Selatan dan Samudra Hindia. Angin Musim

Barat menyebabkan Indonesia mengalami musim hujan. Angin ini terjadi pada bulan

Desember, januari dan Februari, dan maksimal pada bulan Januari dengan kecepatan

minimum 3 m/s.

2.1.2.8 Angin Musim Timur

Angin Musim Timur/Angin Muson Timur adalah angin yang mengalir dari

Benua Australia (musim dingin) ke Benua Asia (musim panas) sedikit curah hujan

(kemarau) di Indonesia bagian Timur karena angin melewati celah- celah sempit dan

berbagai gurun (Gibson, Australia Besar, dan Victoria). Ini yang menyebabkan

Indonesia mengalami musim kemarau. Terjadi pada bulan Juni, Juli dan Agustus, dan

maksimal pada bulan Juli.

21

2.1.3 Daya yang dihasilkan energi angin

Besar daya yang dihasilkan oleh turbin angin dapat dihitung berdasarkan rumus

berikut ini.

P = 0.5D x A x V3

P = Besar daya yang dihasilkan

A = Luas area baling-baling turbin angin

V = Kecepatan angin

2.1.3.1 Densitas Udara

Densitas udara adalah berat udara per satuan volume. Nilainya berubah-ubah

tergantung dari letak ketinggian udara. Secara umum, densitas udara menurun setiap

kelipatan ketinggian 1000 kaki sebesar tiga persen. Misal ketinggian suatu tempat

adalah 3000 kaki di atas permukaan laut, maka densitas udaranya berkurang sembilan

persen. Densitas udara juga merupakan fungsi dari kelembapan udara relative. Suhu

juga mempengaruhi densitas udara. Udara yang lebih hangat akan memiliki rapat

jenis udara yang lebih renggan bila dibandingkan dengan udara dingin, sehingga

kondisi terbaik yang diperoleh turbin angin adalah angin yang bersuhu dingin karena

besar listrik yang dihasilkan akan lebih banyak bila dibandingkan udara yang bersuhu

lebih panas.

2.1.3.2 Luas Area

22

Luas area yang ditekankan dalam hal ini adalah area yang dilingkupi oleh

pisau turbin angin. Semakin besar pisau turbin angin, semakin besar pula energi yang

dihasilkan turbin.

2.1.3.3 Kecepatan Angin

Kecepatan angin merupakan hal yang paling penting dalam penggunaan

turbin angin. Berdasarkan rumus daya, kecepatan angin memiliki nilai tiga kali lipat

lebih besar dibandingkan dua faktor lainnya yaitu, rapat jenis udara dan luas baling-

baling turbin. Penempatan posisi turbin angin yang strategis sangat diperlukan agar

kecepatan angin yang melewati turbin mampu menghasilkan energi yang diperlukan.

2.2 Sejarah dan Perkembangan Turbin Angin sebagai Pembangkit Listrik

Angin adalah salah satu bentuk energi yang tersedia di alam, Pembangkit

Listrik Tenaga Angin mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik dengan

menggunakan turbin angin atau kincir angin. Cara kerjanya cukup sederhana, energi

angin yang memutar turbin angin, diteruskan untuk memutar rotor pada generator

dibagian belakang turbin angin, sehingga akan menghasilkan energi listrik. Energi

Listrik ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum dapat dimanfaatkan.

Pemanfaatan energi angin sebenarnya bukan barang baru bagi umat manusia.

Semenjak 2000 tahun lalu teknologi pemanfaatan sumber daya angin dan air sudah

dikenal manusia dalam bentuk kincir angin (wind mills). Selain ramah lingkungan,

sumber energi ini juga selalu tersedia setiap waktu dan memiliki masa depan bisnis

yang menguntungkan. Kini sebagian besar negara maju di Eropa dan Amerika Serikat

telah memanfaatkan sumber energi ini. Pada masa awal perkembangannya, teknologi

energi angin lebih banyak dimanfaatkan sebagai sulih tenaga manusia dalam bidang

pertanian dan manufaktur, maka kini dengan teknologi dan bahan yang baru, manusia

23

membuat turbin angin untuk membangkitkan energi listrik yang bersih, baik untuk

penerangan, sumber panas atau tenaga pembangkit untuk alat-alat rumah tangga.

Menurut data dari American Wind Energy Association (AWEA), hingga saat ini telah

ada sekitar 20.000 turbin angin diseluruh dunia yang dimanfaatkan untuk

menghasilkan listrik. Kebanyakan turbin semacam itu dioperasikan di lahan khusus

yang disebut “ladang angin” (wind farm).

Di negara-negara Eropa, pemanfaatan sumber energi yang dapat diperbaharui

diperkirakan bakal mencapai 8% dari permintaan energi di tahun 2005. Energi angin

menjadi salah satu alternatif yang banyak dipilih dan sekaligus berfungsi mengurangi

emisi gas karbondioksida (CO2) yang dihasilkan oleh perangkat sumber energi

sebelumnya. Tujuh tahun belakangan ini, kapasitas energi angin terpasang di Eropa

melonjak hingga 40% per tahun dan saat ini kapasitas tersebut dapat memenuhi

kebutuhan listrik lebih dari 5 juta kepala keluarga. Industri energi tenaga angin

diperkirakan bakal memiliki kapasitas 40.000 MW (mega Watt) yang dapat

mencukupi kebutuhan listrik untuk 50 juta kepala keluarga pada tahun 2010. Energi

angin adalah energi yang relatif bersih dan ramah lingkungan karena tidak

menghasilkan karbon dioksida (CO2) atau gas-gas lain yang berperan dalam

pemanasan global, sulphur dioksida dan nitrogen oksida (jenis gas yang

menyebabkan hujan asam). Energi ini pun tidak menghasilkan limbah yang

berbahaya bagi lingkungan ataupun manusia. Meski demikian, harap diingat bahwa

sekecil apapun semua bentuk produksi energi selalu memiliki akibat bagi lingkungan.

Hanya saja efek turbin angin sangat rendah, bersifat lokal dan mudah dikelola. Di

samping itu turbin atau kincir angin memiliki pesona tersendiri dan menjadi atraksi

wisata yang menarik, seperti misalnya saja kincir-kincir angin di negeri Belanda.

2.3 Jenis-Jenis Turbin Angin

Jenis turbin angin ada dua, yaitu :

24

1. Turbin angin sumbu horizontal (TASH)

2. Turbin angin sumbu tegak (TASV)

2.3.1 Turbin angin sumbu horizontal

(sumber : wikipedia.com)

Turbin angin megawatt pertama di dunia berada di Castleton, Vermont

Turbin angin sumbu horizontal (TASH) memiliki poros rotor utama dan

generator listrik di puncak menara. Turbin berukuran kecil diarahkan oleh sebuah

baling-baling angin (baling-baling cuaca) yang sederhana, sedangkan turbin

berukuran besar pada umumnya menggunakan sebuah sensor angin yang

digandengkan ke sebuah servo motor. Sebagian besar memiliki sebuah gearbox yang

mengubah perputaran kincir yang pelan menjadi lebih cepat berputar.

Karena sebuah menara menghasilkan turbulensi di belakangnya, turbin

biasanya diarahkan melawan arah anginnya menara. Bilah-bilah turbin dibuat kaku

agar mereka tidak terdorong menuju menara oleh angin berkecepatan tinggi. Sebagai

25

tambahan, bilah-bilah itu diletakkan di depan menara pada jarak tertentu dan sedikit

dimiringkan.

Karena turbulensi menyebabkan kerusakan struktur menara, dan realibilitas

begitu penting, sebagian besar TASH merupakan mesin upwind (melawan arah

angin). Meski memiliki permasalahan turbulensi, mesin downwind (menurut jurusan

angin) dibuat karena tidak memerlukan mekanisme tambahan agar mereka tetap

sejalan dengan angin, dan karena di saat angin berhembus sangat kencang, bilah-

bilahnya bisa ditekuk sehingga mengurangi wilayah tiupan mereka dan dengan

demikian juga mengurangi resintensi angin dari bilah-bilah itu.

2.3.1.1 Kelebihan TASH

Dasar menara yang tinggi membolehkan akses ke angin yang lebih kuat di

tempat-tempat yang memiliki geseran angin (perbedaan antara laju dan arah

angin antara dua titik yang jaraknya relatif dekat di dalam atmosfer bumi. Di

sejumlah lokasi geseran angin, setiap sepuluh meter ke atas, kecepatan angin

meningkat sebesar 20%.

2.3.1.2 Kekurangan 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 memengaruhi radar airport.

26

Ukurannya yang tinggi merintangi jangkauan pandangan dan mengganggu

penampilan lansekap.

Berbagai varian downwind menderita kerusakan struktur yang disebabkan

oleh turbulensi.

TASH membutuhkan mekanisme kontrol yaw tambahan untuk membelokkan

kincir ke arah angin.

2.3.2 Turbin Angin Sumbu Vertikal

(sumber : Wikipedia.com)

Turbin angin Darrieus30 m di Kepulauan Magdalen

Turbin angin sumbu vertikal/tegak (atau TASV) memiliki poros/sumbu rotor

utama yang disusun tegak lurus. Kelebihan utama susunan ini adalah turbin tidak

harus diarahkan ke angin agar menjadi efektif. Kelebihan ini sangat berguna di

tempat-tempat yang arah anginnya sangat bervariasi. VAWT mampu

mendayagunakan angin dari berbagai arah.

27

Dengan sumbu yang vertikal, generator serta gearbox bisa ditempatkan di

dekat tanah, jadi menara tidak perlu menyokongnya dan lebih mudah diakses untuk

keperluan perawatan. Tapi ini menyebabkan sejumlah desain menghasilkan tenaga

putaran yang berdenyut. Drag (gaya yang menahan pergerakan sebuah benda padat

melalui fluida (zat cair atau gas) bisa saja tercipta saat kincir berputar.

Karena sulit dipasang di atas menara, turbin sumbu tegak sering dipasang lebih dekat

ke dasar tempat ia diletakkan, seperti tanah atau puncak atap sebuah bangunan.

Kecepatan angin lebih pelan pada ketinggian yang rendah, sehingga yang tersedia

adalah energi angin yang sedikit. Aliran udara di dekat tanah dan obyek yang lain

mampu menciptakan aliran yang bergolak, yang bisa menyebabkan berbagai

permasalahan yang berkaitan dengan getaran, diantaranya kebisingan dan bearing

wear yang akan meningkatkan biaya pemeliharaan atau mempersingkat umur turbin

angin. Jika tinggi puncak atap yang dipasangi menara turbin kira-kira 50% dari tinggi

bangunan, ini merupakan titik optimal bagi energi angin yang maksimal dan

turbulensi angin yang minimal.

2.3.2.1 Kelebihan 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

bagian-bagiannya 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.

28

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.

2.3.2.2 Kekurangan 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.

2.4 Desain Turbin Angin

2.4.1 Desain Sudu

Sudu dapat dibuat dari benda-benda sederhana seperti tong Rasio antara

kecepatan angin dan kecepatan ujung pisau disebut tip speed ratio. Efisiensi tinggi 3-

blade-turbin memiliki kecepatan rasio kecepatan ujung / angin dari 6 ke 7.

29

Turbin angin modern dirancang untuk berputar pada berbagai kecepatan

(sebuah konsekuensi dari desain generator mereka, lihat di atas). Penggunaan

aluminium dan material komposit di pisau mereka telah memberikan kontribusi untuk

inersia rotasi rendah, yang berarti bahwa turbin angin baru dapat mempercepat jika

angin datang, tip menjaga rasio kecepatan lebih hampir konstan. Operasi lebih dekat

dengan rasio kecepatan ujung optimal mereka selama energik embusan angin

memungkinkan turbin angin untuk meningkatkan menangkap energi dari embusan

tiba-tiba yang khas di perkotaan.

Sebaliknya, gaya turbin angin tua dirancang dengan pisau baja berat, yang

memiliki inersia yang lebih tinggi, dan diputar pada kecepatan diatur oleh frekuensi

AC dari tiang listrik. Kelembaman tinggi buffer perubahan kecepatan rotasi dan

dengan demikian membuat output daya yang lebih stabil.

Kecepatan dan torsi di mana turbin angin berputar harus dikontrol karena beberapa

alasan:

Untuk mengoptimalkan efisiensi aerodinamika rotor di angin cahaya.

Untuk menjaga agar generator dalam batas kecepatan dan torsi.

Untuk menjaga rotor dan hub mereka dalam batas-batas kekuatan sentripetal.

Gaya sentripetal dari meningkat rotor berputar dengan kuadrat kecepatan

rotasi, yang membuat struktur ini sensitif terhadap overspeed.

Untuk menjaga rotor dan menara dalam batas-batas kekuatan mereka. Karena

kekuatan angin meningkat sebagai pangkat tiga dari kecepatan angin, turbin

harus dibangun untuk bertahan beban angin jauh lebih tinggi (seperti

hembusan angin) dari orang-orang dari mana mereka praktis dapat

menghasilkan listrik. Karena pisau menghasilkan lebih gaya melawan arah

angin (dan dengan demikian meletakkan stres jauh lebih besar pada menara)

30

ketika mereka memproduksi torsi, turbin angin kebanyakan cara mengurangi

torsi di angin kencang.

Untuk mengaktifkan pemeliharaan; karena sangat berbahaya untuk orang

yang bekerja pada turbin angin ketika sedang aktif, kadang-kadang diperlukan

untuk membawa turbin berhenti penuh.

Untuk mengurangi kebisingan; Sebagai aturan praktis, suara dari turbin angin

meningkat dengan kekuatan kelima kecepatan angin (relatif dilihat dari ujung

bergerak dari bilah). Dalam kebisingan lingkungan-sensitif, ujungnya

kecepatan bisa terbatas pada sekitar 60 m / s (200 ft / s).

2.4.2 Menghitung  baling-baling pada sistem turbin angin Blade

(NASA Mod-0 penelitian turbin angin di Glenn Research Center stasiun Plum Brook

di Ohio menguji konfigurasi rotor satu-berbilah.)

31

Penentuan jumlah blades melibatkan pertimbangan efisiensi aerodinamika

desain, komponen biaya, keandalan sistem, dan estetika. Kebisingan emisi

dipengaruhi oleh lokasi pisau melawan angin atau menara menurut jurusan angin dan

kecepatan rotor. Mengingat bahwa emisi kebisingan dari tepi pisau ‘tambahan dan

tips bervariasi dengan kekuatan 5 kecepatan pisau, sebuah peningkatan kecil di ujung

kecepatan dapat membuat perbedaan besar.

Turbin angin yang dikembangkan selama 50 tahun terakhir telah hampir

universal digunakan dua atau tiga pisau. Meningkatkan efisiensi aerodinamis dengan

jumlah blades tetapi dengan kembali berkurang. Peningkatan jumlah pisau dari satu

hingga dua menghasilkan peningkatan enam persen efisiensi aerodinamis, sedangkan

peningkatan jumlah pisau dua sampai tiga menghasilkan hanya tiga persen tambahan

dalam efisiensi. Selanjutnya meningkatkan hasil hitungan minimal pisau perbaikan

dalam efisiensi aerodinamika dan terlalu banyak pengorbanan di kekakuan pisau.

32

(sumber : Wikipedia.com)

Komponen biaya yang dipengaruhi oleh jumlah pisau adalah untuk bahan dan

pembuatan turbin rotor dan drive train. Secara umum, semakin sedikit jumlah pisau,

semakin rendah biaya material dan manufaktur akan. Selain itu, semakin sedikit

jumlah pisau, semakin tinggi kecepatan rotasi dapat. Hal ini karena persyaratan

kekakuan pisau untuk menghindari gangguan dengan batas menara bagaimana tipis

pisau dapat dibuat, tetapi hanya untuk mesin melawan angin; defleksi bilah dalam

hasil mesin menurut jurusan angin di menara clearance meningkat. Kurang pisau

dengan kecepatan rotasi yang lebih tinggi mengurangi torsi puncak di drive train,

sehingga gearbox lebih rendah dan biaya generator.

Keandalan sistem dipengaruhi oleh jumlah pisau terutama melalui

pembebanan dinamis dari rotor ke dalam kereta drive dan sistem menara. Sementara

menyelaraskan turbin angin perubahan arah angin (yawing), pisau masing-masing

mengalami beban siklik pada akhir akarnya tergantung pada posisi pisau. Hal ini

berlaku dari satu, dua, tiga pisau atau lebih. Namun, beban siklik ketika digabungkan

33

bersama-sama di kereta poros drive yang simetris seimbang untuk tiga pisau,

menghasilkan operasi yang lebih halus selama yaw turbin. Turbin dengan satu atau

dua bilah dapat menggunakan hub terhuyung berputar untuk juga hampir

menghilangkan beban siklik ke dalam poros drive dan sistem selama yawing.

Akhirnya, estetika dapat dianggap sebagai faktor dalam bahwa beberapa orang

menemukan bahwa rotor tiga berbilah adalah lebih menyenangkan untuk melihat dari

satu atau dua-berbilah rotor.

2.4.3 Bahan-bahan untuk membuat turbin angin Blade

Desain baru generasi turbin angin yang mendorong pembangkit listrik dari

rentang megawatt tunggal untuk ke atas dari 10 megawatt. Kecenderungan umum

dari desain kapasitas yang lebih besar lebih besar dan lebih besar bilah turbin angin.

Meliputi area yang lebih luas secara efektif meningkatkan rasio kecepatan ujung-

turbin dengan kecepatan angin tertentu, sehingga meningkatkan kemampuan

ekstraksi energi dari sebuah sistem turbin.

Pisau turbin angin produksi Lancar dibuat lebih besar 80 meter dengan diameter

prototip dalam kisaran 100 sampai 120 meter. Pada tahun 2001, sekitar 50 juta

kilogram laminasi fiberglass digunakan dalam bilah turbin angin [4] bahan baru dan

metode manufaktur memberikan kesempatan untuk meningkatkan efisiensi turbin

angin dengan memungkinkan untuk lebih besar, pisau lebih kuat.

Salah satu tujuan paling penting ketika merancang sistem pisau yang lebih

besar adalah untuk menjaga berat badan pisau di bawah kontrol. Sejak skala pisau

massa sebagai kubus radius turbin, pembebanan gravitasi menjadi faktor desain

membatasi untuk sistem dengan pisau yang lebih besar.

metode manufaktur Lancar pisau dalam kisaran 4-50 meter fiberglass terbukti

melibatkan berbagai teknik fabrikasi komposit. Manufaktur seperti Nordex dan GE

34

angin menggunakan proses infus untuk pembuatan pisau. produsen lain menggunakan

variasi pada teknik ini, beberapa termasuk karbon dan kayu dengan fiberglass dalam

matriks epoksi. Pilihan juga termasuk fiberglass prepreg dan dibantu vakum-cetakan

resin transfer. Pada dasarnya setiap pilihan tersebut adalah variasi pada tema yang

sama: sebuah gelas-komposit polimer diperkuat serat dibangun melalui berbagai cara

yang berbeda dengan kompleksitas. Mungkin masalah terbesar dengan lebih

sederhana, cetakan terbuka, sistem basah adalah emisi yang terkait dengan atsiri

organik dilepaskan ke atmosfir. Preimpregnated bahan dan teknik resin infus

menghindari rilis volatiles dengan mengandung semua gas reaksi. Namun, proses-

proses yang terkandung memiliki tantangan sendiri, yaitu produksi laminasi tebal

yang diperlukan untuk komponen struktural menjadi lebih sulit. Sebagai

permeabilitas resin membentuk sebelumnya menentukan ketebalan laminasi

maksimum, pendarahan diperlukan untuk menghilangkan rongga dan menjamin

distribusi resin yang tepat. Sebuah solusi yang unik. Untuk distribusi resin adalah

penggunaan fiberglass sebagian preimpregnated. Selama evakuasi, kain kering

menyediakan jalur untuk aliran udara dan, setelah panas dan tekanan diterapkan, resin

dapat mengalir ke daerah kering yang dihasilkan dalam struktur laminate diresapi

secara menyeluruh.

Epoxy komposit berbasis kepentingan terbesar bagi produsen turbin angin

karena mereka memberikan kombinasi tombol dari lingkungan, produksi, dan biaya

kelebihan dari sistem resin lainnya. Epoxies juga meningkatkan pisau turbin angin

pembuatan komposit dengan memungkinkan untuk menyembuhkan siklus yang lebih

pendek, daya tahan meningkat, dan peningkatan permukaan akhir. operasi Prepreg

lebih meningkatkan operasi biaya-efektif dengan mengurangi siklus pengolahan, dan

oleh karena itu waktu manufaktur, lebih dari sistem lay-up basah. Sebagai pisau

turbin yang mendekati 60 meter dan lebih besar, teknik infus menjadi lebih umum

sebagai pengalihan cetakan resin tradisional waktu injeksi terlalu panjang

dibandingkan dengan resin waktu set-up, sehingga membatasi ketebalan laminasi.

35

Injeksi kekuatan resin melalui tebal lapis tumpukan, sehingga menyetorkan resin di

mana dalam struktur laminasi sebelum gelatin terjadi. epoxy resin khusus telah

dikembangkan untuk menyesuaikan daya tahan dan viskositas untuk kinerja tune

resin dalam aplikasi injeksi.

Karbon SPAR dukung beban diperkuat serat-baru-baru ini telah diidentifikasi

sebagai sarana biaya-efektif untuk mengurangi berat badan dan meningkatkan

kekakuan. Penggunaan serat karbon dalam 60 bilah turbin meter diperkirakan

menghasilkan pengurangan 38% massa total pisau dan penurunan 14% biaya

dibandingkan dengan desain fiberglass 100%. Penggunaan serat karbon memiliki

manfaat tambahan mengurangi ketebalan laminasi fiberglass bagian, lebih lanjut

mengatasi masalah yang terkait dengan resin pembasahan bagian lay-up tebal.

aplikasi turbin angin serat karbon juga dapat mengambil manfaat dari kecenderungan

umum menggunakan peningkatan dan penurunan biaya bahan serat karbon.

pisau kecil dapat dibuat dari logam ringan seperti aluminium. Kayu dan layar kanvas

pada awalnya digunakan pada kincir angin lebih awal karena harga yang rendah,

ketersediaan, dan kemudahan manufaktur. Bahan-bahan, Namun, sering memerlukan

perawatan selama hidup mereka. Juga, kayu dan kanvas memiliki drag yang relatif

tinggi (efisiensi aerodinamik rendah) dibandingkan dengan kekuatan yang mereka

ambil. Karena alasan-alasan mereka telah sebagian besar digantikan oleh Airfoils

padat.

2.5 Komponen Penyusun turbin Angin

Komponen PTLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Turbin Angin) :

1. Anemometer: Mengukur kecepatan angin, dan mengirim data angin ini ke Alat

Pengontrol.

36

2. Blades (Bilah Kipas): Kebanyakan turbin angin mempunyai 2 atau 3 bilah kipas.

Angin yang menghembus menyebabkan turbin tersebut berputar.

3. Brake (Rem): Suatu rem cakram yang dapat digerakkan secara mekanis, dengan

tenaga listrik atau hidrolik untuk menghentikan rotor atau saat keadaan darurat.

4. Controller (Alat Pengontrol): Alat Pengontrol ini menstart turbin pada kecepatan

angin kira-kira 12-25 km/jam, dan mematikannya pada kecepatan 90 km/jam.

Turbin tidak beroperasi di atas 90 km/jam, karena angina terlalu kencang dapat

merusakkannya.

5. Gear box (Roda Gigi): Roda gigi menaikkan putaran dari 30-60 rpm menjadi kira-

kira 1000-1800 rpm yaitu putaran yang biasanya disyaratkan untuk memutar

generator listrik.

6. Generator: Generator pembangkit listrik, biasanya sekarang alternator arus bolak-

balik.

7. High-speed shaft (Poros Putaran Tinggi): Menggerakkan generator.

8. Low-speed shaft (Poros Puutaran Rendah): Poros turbin yang berputar kira-kira

30-60 rpm.

9. Nacelle (Rumah Mesin): Rumah mesin ini terletak di atas menara . Di dalamnya

berisi gear-box, poros putaran tinggi / rendah, generator, alat pengontrol, dan alat

pengereman.

10. Pitch (Sudut Bilah Kipas): Bilah kipas bisa diatur sudutnya untuk mengatur

kecepatan rotor yang dikehendaki, tergantung angin terlalu rendah atau terlalu

kencang.

11. Rotor: Bilah kipas bersama porosnya dinamakan rotor.

12. Tower (Menera): Menara bisa dibuat dari pipa baja, beton, rangka besi. Karena

kencangnya angin bertambah dengan ketinggian, maka makin tinggi menara

makin besar tenaga yang didapat.

13. Wind vane (Tebeng Angin): Mengukur arah angin, berhubungan dengan

penggerak arah yang memutar arah turbin disesuaikan dengan arah angin.

37

14. Yaw drive (Penggerak Arah): Penggerak arah memutar turbin ke arah angin untuk

desain turbin yang menghadap angina. Untuk desain turbin yang mendapat

hembusan angina dari belakang tak memerlukan alat ini.

15. Yaw motor (Motor Penggerak Arah): Motor listrik yang menggerakkan

penggerak arah.

2.6 Prinsip Mekanika Turbin Angin

Prinsip kerja turbin angin dibangun atas ilmu dasar yaitu mekanika yang melingkupi

statika dan dinamika turbin itu sendiri.

2.6.1 Beban pada proses mekanik turbin angin

2.6.1.1 Jenis-jenis beban

2.6.1.1.1 Beban statis

Beban statis adalah beban yang mengenai struktur yang tidak bergerak.

Misalnya, hembusan angin yang mengenai menara turbin angin.

2.6.1.1.2 Beban dinamis

Beban dinamis adalah beban yang tidak berubah terhadap waktu. Struktur

yang terkena beban adalah struktur yang bergerak. Misalnya, beban hembusan angin

yang mengenai rotor yang berputar dan bilah kipas pada turbin angin.

2.6.1.1.3 Beban siklis

Beban siklis adalah beban yang berubah-ubah terhadap waktu. Beban siklis

muncul akibat berat pada rotor dan bilah kipas serta factor kekuatan angin.

2.6.1.1.4 Beban impulsif

Beban impulsif adalah beban yang muncul akibat adanya tarikan dan

regangan pada saat bilah kipas berotasi.

38

2.6.1.1.5 Beban stokastik

Beban stokastik adalah beban yang muncul sebagai akibat adanya turblensi

pada turbin angin.

2.6.1.2 Sumber beban

1. Aerodinamika, hamabatan udara

2. Gravitasi

3. Interaksi dinamis

4. Getaran mekanik

2.6.1.3 Efek Beban

Beban–beban yang telah di jelaskan sebelumnya tentu berpengaruh pada daya

yang dihasilkan dari turbin angin. Efektifitas dari turbin angin dipengaruhi dari

seberapa besar beban-beban tersebut dapat dihilangkan.

2.6.2 Prinsip Kerja

2.6.2.1 Mekanika

2.6.2.1.1 Momen inersia

Pada turbin angin, digunakan mekanisme momen inersia pada putarannya.

Momen inersia merupakan momen yang dipengaruhi oleh besar atau jaeak antara titik

pusat dengan kelilingnya. Misalnya pada bilah kipas, maka semakin besar kipas akan

semakin besar momen yang dihasilkan. Daya yang dihasilkan akan lebih besar juga

2.6.2.1.2 Daya tahan batang

Komponen penyusun turbin angin salah satunya terdiri dari batang

penyangga, batang ini akan terus menerima beban kerja dari hembusan angin setiap

harinya. Oleh karena itu, diperlukan material yang memiliki daya tahan yang kuat

39

terhadap gaya tekan angin. Tidak hanya angin saja yang dapat menyebabkan

gangguan, tetapi getaran mekanik dapat menyebabkan kelelahan yang berujung pada

cacat material. Bila tidak diantisipasi lebih awal maka kemungkinan besar akan

muncul retakan pada komponen yang mengalami kelelahan.

2.6.2.2 Vibrasi

Getaran merupakan faktor penting karena sistem pada turbin angin

mengunakan material yang bersifat elastic. Sifat elastis tersebut dipengaruhi oleh

getaran mekanik yang terjadi. Getaran dapat menyebabkan material mengalami

kelelahan dan berakibat pada kegagalan kerja turbin.

2.6.2.3 Faktor kelelahan

Rotasi turbin yang terus menerus terjadi dapat menyebabkan kelelahan pada struktur.

Hal ini tentu disebabkan juga oleh beban-beban eksternal dan internal pada turbin

yang bekerja. Gaya gravitasi pada turbin , kekuatan hembusan angin, dan getaran

mekanik menyebabkan kelelahan pada material yang dapat memicu kerusakan

material. Apabila kerusakan material tersebut tidak diperhatikan dan turbin terus

berjalan maka kerusakan kecil tesebut dapat berubah menjadi crack ’keretakan’ pada

komponen turbin.

2.7 Instalasi dan Desain Sistem

2.7.1 Perizinan

Langkah pertama dalam proses pembangunan termasuk mencari investor

adalah mengamankan hak hukum untuk tanah dan akses jaringan listrik, mengadakan

perjanjian pembelian listrik dan memperoleh izin. Setelah tempat dipilih dan kontrak

yang dinegosiasikan dengan pemilik tanah, langkah selanjutnya adalah navigasi

keberhasilan proses perijinan. Proses perijinan bervariasi dari satu negara ke negara,

negara bagian, dan bahkan dari kota ke kota. Hal ini dimaksudkan untuk memastikan

40

bahwa tanah yang digunakan tepat dan pengoperasian turbin angin akan aman dan

ramah lingkungan. Umumnya, izin yang harus diperoleh terkait dengan: konstruksi

bangunan, emisi kebisingan, penggunaan lahan, koneksi jaringan, isu lingkungan

(burung, erosi tanah, kualitas air, pembuangan limbah, dan isu-isu lahan basah),

keselamatan umum, keselamatan kerja, dan situs budaya atau arkeologi berharga.

2.7.2 Persiapan tempat

Setelah izin telah diperoleh, tempat perlu dipersiapkan untuk instalasi turbin

dan operasinya. Jalanan mungkin perlu dibangun, tempat perlu dibersihkan untuk

pengiriman, perakitan dan pemasangan turbin, kabel listrik harus diinstal dan pondasi

perlu dibangun. Kesulitan dari persiapan lokasi akan tergantung pada lokasi situs,

kedekatan untuk saluran listrik, desain turbin, medan tempat turbin didirikan, desain

menara, dan sifat tanah(pasir, batuan dasar, dll) akan menentukan jenis dan ukuran

pondasi yang diperlukan. Kebutuhan infrastruktur jalan juga akan sangat tergantung

pada ukuran dan berat beban yang harus diangkut. Oleh karena itu, kondisi wilayah di

mana turbin didirikan dapat membuat semua aspek persiapan lokasi sulit dan mahal.

2.7.3 Pemasangan turbin

Setelah di situs, turbin harus dirakit dan didirikan. Isu yang terkait dengan

perakitan dan pendirian perlu dipertimbangkan selama fase desain untuk

meminimalkan biaya instalasi. Kemudahan pembangunan tergantung pada ukuran

turbin dan berat, ketersediaan Derek yang berukuran tepat, desain turbin dan akses

situs. Baik turbin kecil maupun sedang biasanya dirakit di tempat dengan crane.

Beberapa bahkan dapat dirakit pada tanah dan seluruh menara turbin ditempatkan di

atas dasar dengan crane. Bila tempat sulit di akses atau crane tidak tersedia, seperti di

negara-negara berkembang, mungkin menguntungkan untuk menggunakan turbin

dengan menara tilt-up. Turbin lengkap dan tower yang dirakit di tanah dan piston

41

hidrolik atau derek yang digunakan untuk meningkatkan menara sekitar engsel.

Metode ini dapat membuat perawatan yang mudah, seperti turbin dapat yang dapat

diturunkan untuk kemudahan perbaikan dan operasi. Pendirian turbin angin yang

besar dapat menyajikan tantangan teknis yang signifikan. Bagian menara, bilah kipas,

dan nacelle dapat masing-masing menjadi sangat berat dan besar. Crane yang sangat

besar sering dibutuhkan. Turbin juga telah dirancang dengan menara telescoping

untuk didirikan dan disambung dengan tower secara mudah. Menara ini tidak hanya

bertindak sebagai penyangga turbin, tetapi juga sebagai crane untuk penempatan

puncak menara.

2.7.4 Penghubungan jaringan listrik

Sambungan turbin-grid terdiri dari konduktor listrik, transformer, dan

switchgear untuk mengaktifkan sambungan dan pemutusan. Semua peralatan ini

harus diperiksa untuk menangani arus yang diharapkan dan konduktor listrik harus

berukuran cukup besar untuk meminimalisir penurunan tegangan antara turbin dan

titik koneksi (POC) ke jaringan listrik. POC adalah istilah yang umum digunakan

untuk menunjukkan grid koneksi pada batas properti turbin angin pemilik itu. Istilah

lain yang sering digunakan adalah titik kopling umum, PCC. PCC merupakan titik

terdekat dalam sistem grid di mana pengguna lain yang terhubung ke grid. Setelah

turbin terinstal dan grid terhubung, siap untuk dioperasikan.

2.7.5 Pengoperasian turbin

Keberhasilan operasi dari turbin angin membutuhkan sistem informasi untuk

memantau Kinerja turbin, pemahaman tentang faktor-faktor yang mengurangi kinerja

turbin ,dan pengetahuan tentang langkah-langkah untuk memaksimalkan

produktivitas turbin. Operasi turbin otomatis membutuhkan sistem pengawasan

dalam rangka memberikan operasi informasi kepada pemilik turbin dan personil

42

pemeliharaan. Banyak turbin dalam windfarm memiliki kemampuan untuk

berkomunikasi dengan remote sistem pengawasan melalui sambungan telepon.

Sistem pengawasan jarak jauh menerima data dari turbin individu dan

menampilkannya pada layar komputer untuk operator sistem. Data ini dapat

digunakan untuk mengevaluasi produksi energy oleh turbin dan ketersediaan

(Persentase waktu itu turbin angin yang tersedia untuk produksi listrik). efisiensi

turbin angin dengan desain yang matang biasanya antara 97% dan 99% (Vachon et

al., 1999). Berkurangnya efisiensi disebabkan oleh pemeliharaan dan perbaikan yang

tidak dilakukan secara periodik, sistem listrik padam, dan kesalahan sistem kontrol.

Misalnya, ketidakmampuan sistem kontrol untuk mengikuti perubahan angin yang

cepat, ketidakseimbangan karena getaran pada pisau, atau suhu komponen yang

tinggi dapat menyebabkan controller untuk menghentikan gerakan turbin. Controller

biasanya membersihkan kondisi kesalahan dan operasi dilanjutkan. Bila kesalahan

terjadi lagi biasanya menyebabkan controller untuk mengambil turbin off line sampai

teknisi dapat mendeteksi penyebab anomali pembacaan sensor. Ini mengakibatkan

penurunan efisiensi turbin. Produsen turbin angin memberikan kurva daya merupakan

daya output turbin sebagai fungsi dari kecepatan angin. Sejumlah faktor dapat

mengurangi efisensi energi turbin atau kincir angin dari yang diharapkan,

berdasarkan kurva daya yang dipublikasikan dan sumber daya angin di situs. Ini

termasuk pengurangan ketersediaan, daya yang rendah karena kurangnya tindakan

pengendalian dalam menanggapi kondisi angin, dan interaksi antara turbin dalam

windfarm. Pisau kotor telah diamati dapat menurunkan kinerja aerodinamis sebanyak

10-15%. Airfoil yang sensitif terhadap akumulasi kotoran memerlukan pembersihan

atau penggantian dengan airfoil yang kinerjanya kurang rentan terhadap degradasi

oleh akumulasi kotoran dan serangga. Gangguan batu es bisa menurunkan kinerja

aerodinamis. Penangkapan energi juga berkurang ketika angin mengalami perubahan

arah. Controller pada beberapa desain turbin melawan angin mungkin menunggu

sampai besarnya kesalahan yaw rata-rata di atas nilai yang telah ditentukan sebelum

43

menyesuaikan orientasi turbin, sehingga periode operasi pada kesalahan yaw non-nol

tinggi. Angin turbulen juga dapat menyebabkan beberapa kesalahan. Sebagai contoh,

saat angin bergolak, kesalahan tiba-tiba dapat menyebabkan sistem untuk shut down

dan restart, juga mengurangi efisiensi energi. Dalam angin kencang, hembusan dapat

menyebabkan turbin ditutup untuk perlindungan. Masalah-masalah ini dapat

mengurangi produksi energi sebesar 15% dari proyeksi nilai-nilai. Operator tidak

hanya harus siap untuk meminimalkan masalah ini, tetapi juga harus

mengantisipasinya dalam pembiayaan dan evaluasi perencanaan.

2.7.6 Perawatan dan perbaikan sistem

Komponen turbin angin memerlukan pemeliharaan rutin dan inspeksi untuk

memastikan bahwa minyak pelumas bersih, segel berfungsi, dan komponen layak

beroperasi. Kondisi Masalah yang diidentifikasi oleh sistem pengawasan mungkin

mengharuskan turbin dibawa keluar dari operasi untuk perbaikan.

2.7.7 Sistem keamanan

Turbin angin yang sudah terpasang harus menyediakan lingkungan kerja yang

aman untuk proses operasi dan pemeliharaan. Turbin juga perlu dirancang dan

dioperasikan dengan cara bahwa itu tidak bahaya bagi rumah penduduk sekitar.

Masalah keamanan mencakup hal-hal seperti perlindungan terhadap kontak dengan

tegangan listrik tinggi, perlindungan terhadap kerusakan petir untuk personel atau

turbin, perlindungan dari efek penumpukan es pada turbin atau penumpahan es,

penyediaan menara peralatan pendakian yang aman, dan lampu untuk

memperingatkan malam waktu lalu lintas udara setempat keberadaan tmbine angin.

Pemeliharaan dan perbaikan dapat dilakukan dengan on-site personil atau kontraktor

pemeliharaan turbin.

44

BAB III

ANALISIS DAMPAK DAN PEMANFAATAN TURBIN ANGIN

3.1 Potensi Pemanfaatan Turbin Angin di Indonesia

Indonesia mrupakan negara beriklim tropis yang dilalau oleh garis

khatulistiwa, sehingga pada dasarnya selat-selat di Indonesia memiliki potensi besar

untuk ditempati kincir yang digunakan untuk memutar generator pembangkit listrik.

Selain angin di selat-selat memiliki energi kinetik yang sangat besar, tetapi juga angin

yang berhembus setiap tahunnya juga sangat setabil. Hal ini membuat listrik yang

dihasilkan generator menjadi sangat setabil,dan juga masyarakat dapat menikmati

listrik tersebut sepanjang tahun.

Sebagian daerah Indonesia bagian timur memiliki padang rumput yang luas.

Tentu saja padang rumput yang luas tersebut juga memiliki angin yang berhembus

sangat kencang. Daerah-daerah tersebut antara lain Nusa Tenggara dan Papua, selain

dua daerah tersebut memilik curah hujan yang rendah, dua daerah tersebut juga

selalu dilalui oleh angin yang bertiup dari Australia ke Asia, ataupun sebaliknya.

Curah hujan yang rendah, mengakibatkan laju korosi pada alat-alat yang digunakan

termasuk kincir juga lambat. Sehingga pengeluaran biaya guna perawatannya pun

juga relatif murah.

Sebenarnya seluruh daerah di Indonesia ini memilki potensi untuk

mengembangkan teknologi pembangkit listrik ini. Namun, potensi yang didapatkan

tidak sebesar biaya yang dikeluarkan. Oleh sebab itu, perlu adanya teknologi lain

yang harus digunakan untuk mencukupi kebutuhan pasokan listrik rumah tangga, di

daerah-daerah lain seperti, Jawa, Sumatra, Kalimantan, Bali, Sulawesi, dan Maluku.

Darerah-daerah lain yang bisa berpotensi untuk mengembangkan teknologi ini

mungkin masih ada banyak lagi. Daerah-daerah tersebut haruslah memiliki syarat-

__________________________________________________________________________

1Ian Woofender, Wind Power for Dummies(Indiana: Willey Publishing, Inc,2009), hlm.68.

45

syarat tertentu. Seperti, memiliki angin yang bertiup sepanjang tahun, jika dipasang

pada selat haruslah selat tersebut memiliki arus yang relatif tenang, dan harus jauh

dari jalur penerbangan.

Angin yang bertiup sepanjang tahun, biasanya terdapat pada daerah-daerah

yang dilalui oleh garis khatulistiwa. Karena angin akan selalu bergerak melintasi

garis khatulistiwa tersebut sepanjang tahun yang disebabkan oleh efek dari rotasi

bumi. Angin yang dihasilkanpun cukup memiliki energi potensial yang besar karena

efek dari gerak rotasi bumi tersebut.

Sebagian negara-negara yang menggunakan teknologi pembangkit listrik

tenaga angin memasang kincir angin di daerah selat, ataupun daerah-daerah pantai

curam. Cara ini ditempuh karena negara tersebut tidak dilalui oleh garis khatulistiwa.

Sehingga, untuk mendapatkan energi kineti angin yang relatif besar, mereka

memanfaatkan energi kinetik dari angin laut dan angin darat. Pemilihan lokasinyapun

harus diperhatikan, karena kesalahan letak tempat dapat menyebabkan kurangnya

kemampuan dari kincir untuk menangkap energi kinetik angin.

46

3.2 Kendala yang dihadapi dalam pembuatan PLTTA

Sebenarnya di Indonesia sendiri, sangat sulit untuk menemukan tempat atau

lokasi yang cocok untuk membangun kincir angin. Indonesia banyak memiliki pulau-

pulau yang memiliki pesisir yang dapat menjadi sumber angin, tetapi pulau-pulau

tersebut hanya memiliki jumlah penduduk yang sedikit. Kebutuhan energi terbesar

terdapat di Pulau Jawa. Bila kita membuat pembangkit listrik tenaga turbin angin,

diperlukan biaya infrastruktur yang cukup besar. Oleh karena itu, perlu

dipertimbangkan keseimbangan antara manfaat pembuatan turbin dengan kondisi

yang ada. Bila kita membangun turbin angin di Pulau Jawa, tentu ini akan sangat

bermanfaat karena Pulau Jawa merupakan pusat industri yang ada di Indonesia.

Selain pemilihan tempat yang strategis, kendala lainnya adalah rata-rata kecepatan

angin di Indonesia hanya sekitar lima meter per sekon. Sedangkan dalam

penggunaannya, perlu kecepatan angin kira-kira 8 meter per sekon. Hal ini menjadi

kendala yang sangat besar karena tidak mungkin kita memasang kincir penangkap

angin pada daerah yang tidak membantunya berfungsi atau tidak dapat memutar

turbin untuk bekerja.

Hal lain yang dapat menjadi kendala adalah kurangnya sumber daya manusia.

Teknisi dalam pengoperasian yang kurang, dapat menghambat kinerja dari teknologi

ini 1. Kekurangan yang sangat mencolok dapat terlihat pada teknisi pada kincir itu

sendiri, padahal bagian kincir ini adalah bagian yang sangat vital. Dimana seluruh

proses dari pembangkit listrik tenaga angin berawal dari kerja kincir.

Kekurangan teknisi pada teknisi kincir disebabkan ilmu aerodinamis yang

masih sangat awam bagi masyarakat. Di Indonesia baru satu perguruan tinggi yang

memiliki jurusan aeronotic and aeronospace engineering, yaitu Institut Teknologi

Bandung. Namu lulusan jurusan tersebut juga masih enggan untuk mengembangkan

teknologi ini. Bukan karena tidak bisa atau tidak berminat, tetapi karena

_______________________________________________________________________________

1Dan Chiras, et al., Wind Power Basic( Canada : Friesencre,2010), hlm.6.

47

memperhitungkan koefisien yang sangat kecil apabila teknologi ini diterapkan di

Indonesia.

Selain kendala-kendala diatas, kendala lain yang mampu menghalani

teknologi ini adalah burung. Burung pada setiap waktu tertentu akan terbang untuk

mencari makan, tidak sedikit dari burung tersebut tersangkut oleh kincir angin

ataupun masuk ke generator. Sehingga akan terjadi kendala non-tekis yang bisa

menghentikan laju produksi listrik pembngkit listrik tenaga angin ini.

Ian Woofender pernah bercerita, “I remember Tom Gray of the American

Wind Energy Association (AWEA)saying that it’s easy to compare wind farms

unfavorably to nothing, because nothing has no impact. This is certainly true of the

issue of birds and wind turbines.” (Ian Woofender,2009:22) Menurut cerita Ian, Tom

Gray menggerutu, bahwa bahaya utama dalam teknologi ini bukan berasal dari hal-

hal teknis, melainkan berasal dari burung dan angin itu sendiri ”.

48

3.3 Dampak di Bidang Ekonomi

Memang pada dasarnya dampak positif paling mendominasi dalam

penggunaan angin sebagai sumber litrik. Tapi dalam masyarakat juga terjadi

prokontra yang membuat teknologi ini perlu diaplikasikan atau tidak. Salah satu dari

alasan tersebut karena dari dampak ekonomi yang ditimbulkan.

Memang benar bahwa teknologi ini sangat praktis, namun dari yang kita tahu,

koefisien dari penggunaan angin sebagai penggerak turbin sangat kecil. Degan biaya

yang sagat besar, jumlah daya yang dihasilkan juga sangat kecil. Ini dikrenakanenergi

angin yang menggerakkan kincir menjdi berkurang karena sebagian besar energi

kinetik angin diubah menjadi energi kalor oleh gaya gesek angin dengan kincirnya.

Hanya sekitar 40 % energi kinetik angin yang berubah menjadi listrik, lalu

kemana energi tersebut pergi? pertanyaan ini dijawab oleh ilmuan asal Inggris Hugh

Piggott, energi tersebut kebanyakan berubah menjadi energi kalor. Sebagian lagi

dikarenakan efisiensi dari generator yang digunakan.

Selain dikarenakan tingkat koefisien yang lebih kecil dibandingkan dengan

menggunakan sumber energi yang lain, tingkat kesulitan untuk perwatan alat-alat

yang dipergunakannyapun sangat tinggi. Tingkat pengetahuan masarakat cara

perawatan yang benar sangat minim, dikarenakan teknologi ini belum terlalu dikenal

masyarakat Indonesia.

Dampak dari minimnya pengetahuan masyarakat ini menyebabkan biaya

perawatan yang seharusnya bisa minim, namun pada akhirnya menjadi sangat besar.

Selain harga alat-alat yang dipergunakan juga sangat mahal. Alt-alat yang

dipergnakanpun cepat rusak karena kesalahn penggunaan.

Walaupun dampak negatif yang sangat besar, dapak positif yang

ditimbulkannya bagi lingkungan juga sangat dirasakan, ini di karenakan teknologi ini

tidak menimbulkan pencemaran lingkungan.

49

Selain itu penggunan teknologi ini juga mengurangi penggunaan bahan bakar fosil

yang cenderung harganya yang lebih mahal. Dengan mengurangi tingkat polusi air

dan udara juga diharapkan dapat mengurangi biaya untuk perwatan dan rehabilitasi

lingkungan yang tercemar.

Pada dasarnya penerapan teknologi ini juga mampu mengurangi beban pajak

bagi masyarakat. Pajak yang seiring waktu besarnya terus menggelembung, dapat

ditekan dengan penggunaan teknologi ini. Tingkat pencemaran yang dapat dikurangi

jug mampu mengurangi biaya perawatan kesehatan masyarakat, masyarakat akan

terhndar dari bahaya penyakit yang disebabkan oleh pencemaran air dan udara.

3.4 Dampak di bidang lingkungan

Keuntungan utama dari penggunaan pembangkit listrik tenaga angin secara

prinsipnya adalah disebabkan karena sifatnya yang terbarukan. Hal ini berarti

eksploitasi sumber energi ini tidak akan membuat sumber daya angin yang berkurang

seperti halnya penggunaan bahan bakar fosil. Oleh karenanya tenaga angin dapat

berkontribusi dalam ketahanan energi dunia di masa depan. Tenaga angin juga

merupakan sumber energi yang ramah lingkungan, dimana penggunaannya tidak

mengakibatkan emisi gas buang atau polusi yang berarti ke lingkungan.

Penetapan sumber daya angin dan persetujuan untuk pengadaan ladang angin

merupakan proses yang paling lama untuk pengembangan proyek energi angin. Hal

ini dapat memakan waktu hingga 4 tahun dalam kasus ladang angin yang besar yang

membutuhkan studi dampak lingkungan yang luas.

Emisi karbon ke lingkungan dalam sumber listrik tenaga angin diperoleh dari

proses manufaktur komponen serta proses pengerjaannya di tempat yang akan

didirikan pembangkit listrik tenaga angin. Namun dalam operasinya membangkitkan

50

listrik, secara praktis pembangkit listrik tenaga angin ini tidak menghasilkan emisi

yang berarti. Jika dibandingkan dengan pembangkit listrik dengan batubara, emisi

karbon dioksida pembangkit listrik tenaga angin ini hanya seperseratusnya saja.

Disamping karbon dioksida, pembangkit listrik tenaga angin menghasilkan sulfur

dioksida, nitrogen oksida, polutan atmosfir yang lebih sedikit jika dibandingkan

dengan pembangkit listrik dengan menggunakan batubara ataupun gas. Namun

begitu, pembangkit listrik tenaga angin ini tidak sepenuhnya ramah lingkungan,

terdapat beberapa masalah yang terjadi akibat penggunaan sumber energi angin

sebagai pembangkit listrik, diantaranya adalah dampak visual , derau suara, beberapa

masalah ekologi, dan keindahan.

Dampak visual biasanya merupakan hal yang paling serius dikritik.

Penggunaan ladang angin sebagai pembangkit listrik membutuhkan luas lahan yang

tidak sedikit dan tidak mungkin untuk disembunyikan. Penempatan ladang angin

pada lahan yang masih dapat digunakan untuk keperluan yang lain dapat menjadi

persoalan tersendiri bagi penduduk setempat. Selain mengganggu pandangan akibat

pemasangan barisan pembangkit angin, penggunaan lahan untuk pembangkit angin

dapat mengurangi lahan pertanian serta pemukiman. Hal ini yang membuat

pembangkitan tenaga angin di daratan menjadi terbatas. Beberapa aturan mengenai

tinggi bangunan juga telah membuat pembangunan pembangkit listrik tenaga angin

dapat terhambat. Penggunaan tiang yang tinggi untuk turbin angin juga dapat

menyebabkan terganggunya cahaya matahari yang masuk ke rumah-rumah penduduk.

Perputaran sudu-sudu menyebabkan cahaya matahari yang berkelap-kelip dan dapat

mengganggu pandangan penduduk setempat.

Efek lain akibat penggunaan turbin angin adalah terjadinya derau frekuensi

rendah. Putaran dari sudu-sudu turbin angin dengan frekuensi konstan lebih

mengganggu daripada suara angin pada ranting pohon. Selain derau dari sudu-sudu

turbin, penggunaan gearbox serta generator dapat menyebabkan derau suara mekanis

51

dan juga derau suara listrik. Derau mekanik yang terjadi disebabkan oleh operasi

mekanis elemen-elemen yang berada dalam nacelle atau rumah pembangkit listrik

tenaga angin. Dalam keadaan tertentu turbin angin dapat juga menyebabkan

interferensi elektromagnetik, mengganggu penerimaan sinyal televisi atau transmisi

gelombang mikro untuk perkomunikasian.

Penentuan ketinggian dari turbin angin dilakukan dengan menganalisa data

turbulensi angin dan kekuatan angin. Derau aerodinamis merupakan fungsi dari

banyak faktor seperti desain sudu, kecepatan perputaran, kecepatan angin, turbulensi

aliran masuk. Derau aerodinamis merupakan masalah lingkungan, oleh karena itu

kecepatan perputaran rotor perlu dibatasi di bawah 70m/s. Beberapa ilmuwan

berpendapat bahwa penggunaan skala besar dari pembangkit listrik tenaga angin

dapat merubah iklim lokal maupun global karena menggunakan energi kinetik angin

dan mengubah turbulensi udara pada daerah atmosfir.

Pengaruh ekologi yang terjadi dari penggunaan pembangkit tenaga angin

adalah terhadap populasi burung dan kelelawar. Burung dan kelelawar dapat terluka

atau bahkan mati akibat terbang melewati sudu-sudu yang sedang berputar. Namun

dampak ini masih lebih kecil jika dibandingkan dengan kematian burung-burung

akibat kendaraan, saluran transmisi listrik dan aktivitas manusia lainnya yang

melibatkan pembakaran bahan bakar fosil. Dalam beberapa studi yang telah

dilakukan, 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 daerah tersebut.

Ladang angin lepas pantai memiliki masalah tersendiri yang dapat

mengganggu pelaut dan kapal-kapal yang berlayar. Konstruksi tiang pembangkit

listrik tenaga angin dapat mengganggu permukaan dasar laut. Hal lain yang terjadi

dengan konstruksi di lepas pantai adalah terganggunya kehidupan bawah laut. Efek

52

negatifnya dapat terjadi seperti di Irlandia, dimana terjadinya polusi yang

bertanggung jawab atas berkurangnya stok ikan di daerah pemasangan turbin angin.

Studi baru-baru ini menemukan bahwa ladang pembangkit listrik tenaga angin lepas

pantai menambah 80 – 110 dB kepada noise frekuensi rendah yang dapat

mengganggu komunikasi ikan paus dan kemungkinan distribusi predator laut. Namun

begitu, ladang angin lepas pantai diharapkan dapat menjadi tempat pertumbuhan

bibit-bibit ikan yang baru. Karena memancing dan berlayar di daerah sekitar ladang

angin dilarang, maka spesies ikan dapat terjaga akibat adanya pemancingan berlebih

di laut.

Dalam operasinya, pembangkit listrik tenaga angin bukan tanpa kegagalan

dan kecelakaan. Kegagalan operasi sudu-sudu dan juga jatuhnya es akibat perputaran

telah menyebabkan beberapa kecalakaan dan kematian. Kematian juga terjadi kepada

beberapa penerjun dan pesawat terbang kecil yang melewati turbin angin. Reruntuhan

puing-puing berat yang dapat terjadi merupakan bahaya yang perlu diwaspadai,

terutama di daerah padat penduduk dan jalan raya. Kebakaran pada turbin angin dapat

terjadi dan akan sangat sulit untuk dipadamkan akibat tingginya posisi api sehingga

dibiarkan begitu saja hingga terbakar habis. Hal ini dapat menyebarkan asap beracun

dan juga dapat menyebabkan kebakaran berantai yang membakar habis ratusan acre

lahan pertanian. Hal ini pernah terjadi pada Taman Nasional Australia dimana 800

km2 tanah terbakar. Kebocoran minyak pelumas juga dapat teradi dan dapat

menyebabkan terjadinya polusi daerah setempat, dalam beberapa kasus dapat

mengkontaminasi air minum.

Meskipun dampak-dampak lingkungan ini menjadi ancaman dalam

pembangunan pembangkit listrik tenaga angin, namun jika dibandingkan dengan

penggunaan energi fosil, dampaknya masih jauh lebih kecil. Selain itu penggunaan

energi angin dalam kelistrikan telah turut serta dalam mengurangi emisi gas buang.

53

Penggunaan inovasi dalam teknologi, bagaimanapun selalu memunculkan

permasalahan baru yang memerlukan pemecahan dengan terknologi baru lagi. Oleh

karena itu kita sebagai orang-orang yang bergerak di bidang science dan teknologi

haruslah dapat terus mengembangkan teknologi yang lebih ramah lingkungan yang

memiliki efek negatif sekecil mungkin.

54

BAB IV

SIMPULAN DAN SARAN

4.1 Simpulan

Indonesia merupakan Negara yang kaya akan potensi sumber daya alamnya.

Angin adalah salah satu bentuk energi yang tersedia di alam, Pembangkit Listrik

Tenaga Angin mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik dengan

menggunakan turbin angin atau kincir angin. Cara kerjanya cukup sederhana, energi

angin yang memutar turbin angin, diteruskan untuk memutar rotor pada generator

dibagian belakang turbin angin, sehingga akan menghasilkan energi listrik. Energi

Listrik ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum dapat dimanfaatkan.

Pemanfaatan energi angin sebenarnya bukan barang baru bagi umat manusia.

Semenjak 2000 tahun lalu teknologi pemanfaatan sumber daya angin dan air sudah

dikenal manusia dalam bentuk kincir angin (wind mills). Selain ramah lingkungan,

sumber energi ini juga selalu tersedia setiap waktu dan memiliki masa depan bisnis

yang menguntungkan. Kini sebagian besar negara maju di Eropa dan Amerika Serikat

telah memanfaatkan sumber energi ini. Pada masa awal perkembangannya, teknologi

energi angin lebih banyak dimanfaatkan sebagai sulih tenaga manusia dalam bidang

pertanian dan manufaktur, maka kini dengan teknologi dan bahan yang baru, manusia

membuat turbin angin untuk membangkitkan energi listrik yang bersih, baik untuk

penerangan, sumber panas atau tenaga pembangkit untuk alat-alat rumah tangga.

Menurut data dari American Wind Energy Association (AWEA), hingga saat ini telah

ada sekitar 20.000 turbin angin diseluruh dunia yang dimanfaatkan untuk

menghasilkan listrik. Kebanyakan turbin semacam itu dioperasikan di lahan khusus

yang disebut “ladang angin” (wind farm).

55

Di negara-negara Eropa, pemanfaatan sumber energi yang dapat diperbaharui

diperkirakan bakal mencapai 8% dari permintaan energi di tahun 2005. Energi angin

menjadi salah satu alternatif yang banyak dipilih dan sekaligus berfungsi mengurangi

emisi gas karbondioksida (CO2) yang dihasilkan oleh perangkat sumber energi

sebelumnya. Tujuh tahun belakangan ini, kapasitas energi angin terpasang di Eropa

melonjak hingga 40% per tahun dan saat ini kapasitas tersebut dapat memenuhi

kebutuhan listrik lebih dari 5 juta kepala keluarga. Industri energi tenaga angin

diperkirakan bakal memiliki kapasitas 40.000 MW (mega Watt) yang dapat

mencukupi kebutuhan listrik untuk 50 juta kepala keluarga pada tahun 2010. Energi

angin adalah energi yang relatif bersih dan ramah lingkungan karena tidak

menghasilkan karbon dioksida (CO2) atau gas-gas lain yang berperan dalam

pemanasan global, sulphur dioksida dan nitrogen oksida (jenis gas yang

menyebabkan hujan asam). Energi ini pun tidak menghasilkan limbah yang

berbahaya bagi lingkungan ataupun manusia. Meski demikian, harap diingat bahwa

sekecil apapun semua bentuk produksi energi selalu memiliki akibat bagi lingkungan.

Hanya saja efek turbin angin sangat rendah, bersifat lokal dan mudah dikelola. Di

samping itu turbin atau kincir angin memiliki pesona tersendiri dan menjadi atraksi

wisata yang menarik, seperti misalnya saja kincir-kincir angin di negeri Belanda.

Oleh karena itu, Indonesia memiliki potensi yang luar biasa untuk

mengembangkan teknologi turbin angin ini. Biaya memang cukup besar dalam proses

instalasinya, tetapi pemanfaatan energi selain sebagai energi alternative juga dapat

mebuka lapangan kerja baru bagi para insinyur di Indonesia. Selain membuat

investasi di bidang lingkungan, kita juga membangun investasi di bidang ekonomi.

Tidak ada salahnya kita mencoba untuk mengembangkan turbin angin ini di

Indonesia. Jika negara yang kurang memiliki sumber daya alam saja mampu

memanfaatkan teknologi ini, maka kita harus bisa untuk memanfaatkan potensi

energy angin yang ada di Indonesia semaksimal mungkin. Dengan demikian,

ketergantungan akan bahan bakar fosil menjadi berkurang dan dapak negative

56

pemakain bahan bakar fosil dapat ditekan secara perlahan. Marilah kita berusaha dan

terus mencari inovasi dalam pembangunan pembangkit listrik turbin angin di

Indonesia.

4.2 Saran

Menurut kami, pemerintah harus mendukung pengembangan teknologi turbin

angin di Indonesia. Apabila mereka mengatakan bahwa rata-rata kecepatan angin di

Indonesia masih kurang untuk menghasilkan energi yang besar, tentu hal ini bisa

dicari solusinya. Contohnya negara Jepang, Jepang telah menemukan solusi bila

kecepatan angin di negara mereka relatif tidak konstan dan kecil, mereka membuat

turbin angin dengan desain bilah yang ringan. Dengan desain bilah yang ringan

tersebut, angin yang kecil mampu memutar turbin angin yang mereka bangun. Oleh

karena itu, Indonesia harus mampu mencontoh inovasi tersebut.

Pemerintah harus mendukung penelitian di bidang energi lebih baik lagi

karena penelitian di bidang energi merupakan investasi yang sangat berharga di masa

depan. Tidak selamanya bahan bakar fosil itu ada, sebaliknya sumber daya terbarukan

seperti angin akan selalu ada. Bila kita membandingkan dana yang keluar untuk

pembangunan pembangkit listrik turbin angin dengan manfaat yang kita peroleh

kelak, tentu kita akan lebih memilih pengembangan teknologi turbin angin.

Energi angin sebagai energi ramah lingkungan tidak hanya member dampak

positif di bidang lingkungan saja, tetapi memberi dampak postif di bidang ekonomi.

Selain menghemat pengeluaran pemerintah terhadap bahan bakar minyak,

pengembangan teknologi turbin angin mampu mebuka lapangan kerja bagi para

insinyur dan lulusan pendidikan lain. Jika memang lebbih banyak dampak positif

yang diperoleh, mengapa tidak kita coba.

57

DAFTAR PUSTAKA

Sathayajith, Mathew.2011. Advances in Wind Energy Conversion Technology.New

York : springer.

Stankovic, Sinisa.2009.Urban Wind Energy.London : Earthscan

Chiras, Dan.2010.Wind Power Basic-A Green Energy Guide.Canada: Friesens

Woofenden, Ian.2009.Wind Power for Dummies.Canada: Wiley

Nelson, Vaughn.2009.Wind Energy- Renewable Energy and Environment.New

York : Taylor&Francis Group

58

Penulis dilahirkan di Boyolali pada 17 Juni 1994 sebagai anak pertama dari tiga

bersaudara. Selama enam tahun, bersekolah di SD N 1 Sambi. Setelah lulus sekolah

dasar pada tahun 2006, kemudian melanjutkan ke SMP N 1 Banyudono. Pada tahun

2009, Penulis lulus dari jenjang SMP dan diterima di SMA N 1 Boyolali. Setelah

menjalani studi selama tiga tahun, penulis lulus SMA pada tahun 2012 dan pada

tahun yang sama melanjutkan studi di Institut Teknologi Bandung dan masih tercatat

sebagai mahasiswa di Fakultas Teknik Mesin Dirgantara hingga saat ini.

INDEKS

A

B

C

D

E

F

G

H

59

I

J

K

L

M

N

O

P

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

60

LAMPIRAN

61

Topik :

Tema :

Judul :

Tujuan :

Rumusan masalahan :

Aspek yang diteliti :

Metode penelitian :

Teknik pengumpulan data :