PKMT Tenaga Surya

download PKMT Tenaga Surya

of 55

  • date post

    23-Jun-2015
  • Category

    Documents

  • view

    520
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of PKMT Tenaga Surya

A. JUDUL PROGRAM Penggunaan Kincir Angin Savonius Sebagai Sumber Energi Lampu Celup Bawah Air (Lacuba) di Bagan Nelayan. B. LATAR BELAKANG MASALAH Manusia telah mengenal berbagai macam cara untuk dapat menangkap berbagai jenis ikan. Salah satunya adalah dengan menggunakan Bagan. Bagan adalah konstruksi bangunan lepas pantai terbuat dari bambu yang digunakan nelayan untuk menangkap ikan dan cumi-cumi. Bagan yang banyak dipakai oleh nelayan ini difungsikan di malam hari dengan bantuan minimum 10 buah lampu petromaks dengan bahan bakar, minyak tanah. Cahaya dari lampu petromaks dimanfaatkan nelayan untuk menarik ikan dan cumi-cumi agar berkumpul di wilayah sekitar bagan sehingga nelayan dapat menangkapnya dengan menggunakan jaring. Sebagian besar biaya operasional harian bagan dihabiskan untuk pembelian minyak tanah sebagai bahan bakar lampu petromaks. Dalam satu malam, lampu-lampu petromaks yang digunakan dapat menghabiskan 25 hingga 30 liter minyak tanah. Dengan harga pembelian antara Rp. 4000,-Rp. 4.500,per liter, maka total pengeluaran untuk bahan bakar ini sekitar Rp. 120.000,sampai Rp.135.000,-permalam. Pada saat minyak tanah langka, maka para nelayan sulit untuk mendapatkan bahan bakar yang mereka butuhkan sehingga mereka tidak bisa pergi melaut. Beberapa nelayan mencoba mengalihkan penggunaan lampu pertomaks dengan lampu listrik yang energinya berasal dari generator listrik bertenaga diesel. Usaha ini dapat memperbaiki mutu penerangan yang dihasilkan, tapi tidak mengurangi biaya operasional harian karena generator mesin diesel menggunakan minyak solar yang yang harganya malah lebih mahal dari minyak tanah dan juga kadang-kadang tidak stabil persediaannya.

Sementara itu, energi terbarukan (renewable energy) ramah lingkungan yang populer dengan sebutan energi hijau masih kurang dikenal masyarakat. Padahal energi hijau seperti angin lebih ekonomis dibanding dengan energi konvensional seperti BBM (Bahan Bakar Minyak). Ditambah dengan kemajuankemajuan lain di bidang teknologi kelautan, khususnya dalam hal penangkapan ikan yaitu penggunaan lampu celup bawah air (LACUBA) yang terbukti mampu

meningkatkan hasil tangkapan nelayan hingga 2-3 kali lipat dibanding dengan menggunakan lampu petromaks.

Oleh karena itu, perlu adanya upaya pengembangan pembangkit listrik di bagan nelayan memanfaatkan fenomena alam berupa tiupan angin darat serta angin laut sebagi sumber enegi untuk menggerakkan kincir yang akan memutar turbin generator untuk menghasilkan daya listrik. Adapun rancangan kincir angin yang kami buat adalah tipe poros vertikal berbentuk setengah silinder (Savonius). Dengan desain kincir tersebut diharapkan dapat memberikan daya putar yang besar dari berbagai arah mata angin dan daya listrik yang dihasilkan kincir tersebut dapat dimanfaatkan sebagai suplai energi bagi lampu LACUBA yang akan dipasang di bagan nelayan.

Kincir angin Savonius dikombinasikan dengan lampu LACUBA dapat dimanfaatkan sebagai pengganti penerangan dengan lampu petromaks, sehingga merupakan salah satu upaya untuk penghematan BBM, meningkatkan hasil tangkapan nelayan di samping juga melestarikan lingkungan sehat bagi mahluk hidup.

C.

TUJUAN Tujuan dari inovasi teknologi ini adalah :

1. Memberikan sumber energi alternatif kepada nelayan akan ketergantungan terhadap bahan bakar fosil yang terbatas. 2. Meningkatkan kesejahteraan dan pendapatan nelayan. 3. Merancang suatu sistem Pembangkit Listrik Tenaga Angin dikombinasikan dengan penggunaan lampu LACUBA yang dapat diaplikasikan pada bagan ikan nelayan sebagai suatu teknologi tepat guna. D. PERUMUSAN MASALAH Perumusan masalah yang menjadi fokus program ini adalah :

1. Ketergantungan nelayan terhadap bahan bakar fosil yang tinggi dalam hal ini minyak tanah untuk bahan bakar lampu petromaks, sementara di lain pihak ketersediaan bahan bakar tersebut semakin berkurang. 2.

Tingkat teknologi dan pendapatan nelayan yang masih perlu ditingkatkan.

3. Energi angin memiliki berpotensi sebagai sumber energi alternatif untuk memenuhi suplai energi bagi lampu LACUBA yang akan dipasang di bagan nelayan. E. LUARAN YANG DIHARAPKAN Dengan adanya suatu desain ini, diharapkan dapat memberikan solusi teknologi energi terbarukan pada bagan nelayan dengan memanfaatkan energi angin, menghemat biaya produksi dan memberikan solusi untuk meningkatkan hasil tangkapan nelayan.

F. KEGUNAAN PROGRAM Kegunaan yang diharapkan dari program ini ditujukan kepada pemerintah, masyarakat, individu dan kelompok yang memiliki peran besar dalam pelaksanaan pengembangan energi alternatif di Indonesia.

1. Bagi pemerintah program ini dapat menjadi model percontohan untuk mengatasi masalah yang bermunculan di masyarakat dengan memanfaatkan

potensi alam yang ramah lingkungan. 2. Bagi masyarakat khususnya nelayan program ini dapat menjadi salah satu solusi untuk menghemat biaya produksi dan untuk meningkatkan hasil tangkapan nelayan. 3. Bagi individu dan kelompok program ini diharapkan mampu menumbuhkan semangat untuk menemukan ide-ide kreatif dan inovatif dalam mengembangkan desain pembangkit tenaga listrik tenaga angin untuk berbagai keperluan dan pemecahan masalah di masyarakat. G. TINJAUAN PUSTAKA a. Teori Betz Betz mengasumsikan bahwa, suatu turbin ideal merupakan rotor tanpa naf (hub) dan mempunyai sudu-sudu yang tak terhingga jumlahnya tanpa hambatan (Reksoatmodjo, 2004). Juga diasumsikan bahwa, aliran udara di depan dan belakang rotor memiliki kecepatan yang seragam (aliran laminar). Jika

4 V1 = kecepatan angin di depan rotor, V2 = kecepatan angin di belakang rotor dan V = kecepatan angin saat mealui rotor, maka berdasarkan persamaan kontinuitas : A1.V1 = A.V = A2.V2 Gambar 1. Rotor Selajutnya berdasarkan teorema Eular, gaya yang bekerja pada rotor mengikuti persamaan (1) : F = AV(V - V ) (1) Karena daya kinetik angin yang diserap oleh rotor mengikuti persamaan (2): = = ( - ) (2) Selisih energi kinetik di depan dan di belakang rotor dapat dihitung dengan persamaan Bernoulli dalam persamaan (3) : = ( - ) (3) Persamaan (2) adalah sama dengan persamaan (3) sehingga dari kedua persamaan itu diperoleh harga V sesuai dalam persamaan (4) : = ( ) (4) Jika hasil V tersebut disubstitusikan ke dalam persamaan (1) dan (2) akan mneghasilkan gaya dalam persamaan (5) : = ( - ) (5) Dan dari persamaan (3) dan (5) dapat dihasilkan rumus untuk mencari daya,

sebagaimana tertuang dalam persamaan (6) : = ( - )( + ) (6) Untuk kecepatan V1 tertentu dapat dikaji besar dari P sebagai fungsi dari V2 dengan mendiferensiasi persamaan (6), sehingga didapat persamaan (7) : = ( + - - ) (7) = ( - 2 - 3 ) (8)

Pada =0, diperoleh akar persamaan : V2 = -V1yang berarti udara dalam

keadaan tenang (BN= 0), dan = yang merupakan harga yang menghasilkan daya maksimum. Dengan demikian daya maksimum yang diperoleh adalah sesuai dengan persamaan (9) : = (9) Persamaan (9) menunjukkan bahwa daya maksimum yang diperoleh tergantung pada massa jenis udara (berubah dengan tekanan dan tempratur) serta kecepatan angin. (Reksoatmodjo, 2004).

b. Kincir Angin Savonius Pada dasarnya turbin angin atau yang lebih dikenal dengan sebutan kincir angin merupakan sarana pengubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik untuk memutar generator listrik. Sejarah penggunaan energi angin dimulai sejak abad ke-17 SM dan tersebar di berbagai negara: Persia, Babilonia, Mesir, China dan di benua Eropa dengan berbagai bentuk rancangbangun. Berdasarkan kedudukan poros, jenis-jenis turbin angin itu dapat dibagi ke dalam dua kategori, yakni: turbin angin dengan sumbu horisontal dan turbin angin dengan sumbu vertikal.

Dari kedua jenis turbin angin tersebut yang banyak diterapkan dan

menghasilkan daya yang besar adalah jenis turbin angin dengan sumbu horisontal (Vadot Neyrpic, 1 MW, Perancis). Sementara dari jenis sumbu vertikal (dengan rotor Darius) hanya mencapai daya 200 kW (Iles de la Madeleine,Canada). Turbin angin dengan konstruksi sederhana yang cocok untuk penggunaan di pedesaan adalah temuan sarjana Finlandia bernama S. Savonius (1924). Turbin ini termasuk jenis turbin angin dengan sumbu vertikal, dengan rotor yang tersusun dari dua buah sudu-sudu setengah silinder (Gambar 2).

Gambar 2. Kincir Savonius

6

Konsep turbin angin Savonius ini cukup sederhana dan praktis tidak terpengaruh oleh arah angin. Ditinjau dari prinsip kerjanya, turbin angin ini tergolong pada jenis vertical-axis differential drag windmill.

Perhitungan energi yang ditimbulkan oleh angin merupakan udara bergerak yang dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan fisika klasik energi kinetik dari sebuah benda dari massa M dan kecepatan V dalam hal ini persamaan (10) :

E = MV2 (10) E = energi (J) m = massa udara (Kg) v = kecepatan angin (meter/detik), dengan syarat kecepatan v tidak mendekati kecepatan cahaya. Apabila suatu blok udara dengan luas penampang A m2 dan bergerak dengan kecepatan v, maka jumlah massa yang melewati suatu tempat mengikuti persamaan (12) adalah:

m = A v (kg/det) (12)

keterangan : A = luas penampang (m2) = Kepadatan udara (kg/m3) sehingga energi persatuan waktu dapat ditunjukkan dengan persamaan (3) atau persamaan (4)

P=Av3 (3)

Atau P=kAv3 (4) Keterangan : P = Daya (Watt) E = Energi (Joule) K = Konstanta (1.37 x 10-5) Atau pada rumus (5) yang dikembangkan Golding :

P=kFAEv3 (5) Dengan F suatu faktor = 0.59236 E = Eff. Rotor dan peralatan lain. Pada dasarnya, besaran k dipengaruhi faktor-faktor seperti : -Efisiensi sistem

-Geseran -Kecepatan angin

Demikian juga luasnya tergantung pada bentuk sudu kipas dan juga terpengaruh oleh kecepatan angin. Saat angin berinteraksi dengan sudu-sudu kipas maka setidaknya gaya-gaya yang terjadi terdiri dari 3 komponen, yaitu :

a. Gaya aksial (a), yaitu gaya yang arahnya sama dengan arah angin, gaya ini harus ditamp