DAFTAR ISI

Halaman

1BAB I Pendahuluan

1I.1.Latar Belakang

1I.2.Rumusan Masalah

1I.3.Tujuan

2BAB II Tinjauan Teori

2II.1.Proses Terjadinya Angin

4II.2.Potensi Energi Angin

5II.3.Sejarah Pemanfaatan Energi Angin

6BAB III Pembahasan

6III.1.Keuntungan, Kekurangan, dan Faktor-faktor yang Berperan dalam PLTB

7III.2.Komponen Penyusun PLTB

III.3.Prinsip Kerja PLTB1913III.4.Keadaan PLTB di Dunia dan Indonesia Saat Ini

BAB IV Penutup23IV.1.Kesimpulan23DAFTAR PUSTAKA24

BAB IPENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Sampai saat ini sumber energi non-terbarukan masih merupakan sumber energi utama dalam kehidupan manusia. Hal ini ditunjukkan dengan masih banyaknya pemakaian sumber energi non-terbarukan di berbagai bidang seperti dalam industri, transportasi, dan pembangkit listrik. Padahal seperti yang telah diketahui bahwa pemakaian sumber energi yang terus menerus akan menyebabkan sumber energi non-terbarukan ini semakin habis. Apalagi dengan semakin bertambahnya jumlah manusia dari waktu ke waktu maka hal tersebut akan semakin memperparah ketersediaan sumber energi non-terbarukan karena kebutuhan akan sumber energi non-terbarukan ini akan terus meningkat dengan seiring meningkatnya jumlah manusia. Hal inilah yang menyebabkan terjadinya krisis energi seperti yang terjadi sekarang ini dimana jumlah permintaan sumber energi non-terbarukan semakin meningkat sedangkan jumlah persediaan sumber energi non-terbarukan sangat terbatas dan terkontrol agar persediaannya tidak cepat habis.

Selain persediaannya yang dapat habis, sumber energi non-terbarukan dapat dikatakan sebagai sumber energi yang tidak ramah lingkungan karena hasil dari penggunaan sumber energi non-terbarukan ini biasanya meninggalkan limbah yang dapat mengakibatkan polusi. Oleh karena itu, untuk mengurangi ketergantungan akan sumber energi non-terbarukan, saat ini telah digembar-gemborkan tentang pemanfaatan sumber energi terbarukan sebagai sumber energi alternatif dalam kehidupan manusia. Selain dapat diperbaharui, sumber energi terbarukan merupakan sumber energi yang ramah lingkungan dan bersih sehingga tidak menyebabkan polusi karena sumber energi terbarukan menggunakan komponen penyusun alam sebagai sumber energinya. Salah satu contoh sumber energi terbarukan ini adalah angin atau bayu dan pemanfaatannya umumnya digunakan sebagai pembangkit atau yang biasa dikenal dengan Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB).I.2. Rumusan Masalah

1. Apa saja keuntungan, kerugian, dan faktor-daktor yang berperan dalam Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB)?

2. Apa saja komponen penyusun dari Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB)?

3. Bagaimana prinsip kerja dari Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB)?

4. Bagaimana keadaan PLTB di dunia pada umumnya dan di Indonesia pada khsusnya saat ini dan di wilayah mana saja di Indonesia yang sudah menerapkan sumber energi angin sebagai sumber pembangkit listrik?I.3. Tujuan

1. Mengetahui keuntungan, kerugian, dan faktor-faktor yang berperan dalam Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB)

2. Mempelajari komponen penyusun dari Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB)

3. Mempelajari prinsip kerja dari Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB)4. Mendapatkan informasi tentang keadaan PLTB di dunia pada umumnya dan di Indonesia pada khsusnya saat ini dan wilayah-wilayah di Indonesia yang sudah menerapkan sumber energi angin sebagai sumber pembangkit listrikBAB II

TINJAUAN TEORI

II.1. Proses Terjadinya AnginPenyebab timbulnya angin adalah matahari. Bumi menerima radiasi sinar matahari secara tidak merata. Dengan demikian, daerah khatulistiwa akan menerima energi radiasi matahari lebih banyak daripada di daerah kutub. Atau dengan kata lain, udara di daerah khatulistiwa akan lebih tinggi dibandingkan dengan udara di daerah kutub. Pertukaran panas pada atmosfer akan terjadi secara konveksi. Berat jenis dan tekanan udara yang disinari cahaya matahari akan lebih kecil dibandingkan jika tidak disinari. Perbedaan berat jenis dan tekanan inilah yang akan menimbulkan adanya pergerakan udara. Pergerakan udara ini merupakan prinsip dari terjadinya angin. Secara ilmiah, pada abad ke-17, seorang fisikawan Italia, Evangelista Torricelli, mendeskripsikan bahwa angin dihasilkan karena adanya perbedaan suhu udara dan juga perbedaan kepadatan (akibat perbedaan suhu udara) di antara dua daerah.

Apabila diasumsikan bahwa bumi tidak berotasi, permukaan yang datar, dan udara yang lebih hangat terjadi pada daerah khatuliswa dibandingkan pada kutub, maka sirkulasi udara pada bumi dapat diperkirakan pada gambar 1.

Gambar 1. Pola sirkulasi udara sederhana

Udara pada permukaan bumi di kutub memiliki tekanan yang lebih tinggi daripada di khatulistiwa sehingga udara akan mengalir dari kutub menuju khatulistiwa pada permukaan bumi. Udara pada permukaan bumi di khatulistiwa memiliki berat jenis yang rendah sehingga udara akan terangkat hingga lapisan troposfir. Karena tekanan udara pada lapisan troposfir di khatulistiwa lebih tinggi daripada tekanan udara di bagian atas kutub, maka udara akan bergerak secara horizontalpada lapisan troposfir dari khatulistiwa menuju kutub. Dan karena berat jenis di udara pada kutub lebih tinggi maka udara akan bergerak turun menuju permukaan bumi.Apabila asumsi bahwa bumi tidak berotasi dihilangkan maka pola aliran udara pada gambar 1 akan berubah menjadi seperti gambar 2. Gerakan rotasi akan mengakibatkan timbulnya tiga sel sirkulasi pada setiap belahan bumi. Sel sirkulasi ini dikenal sebagai sel Hadley, sel Ferrel, dan sel Polar (kutub).

Gambar 2. Pola sirkulasi udara tiga selPada model baru, daerah khatulistiwa tetap menjadi lokasi yang terhangat di bumi. Area yang terhangat merupakan zona tekanan rendah dan dikenal dengan zona konvergen intertropikal (ITCZ). Zona ini saling bertukar udara dengan udara dari subtropik. Ketika udara pada permukaan bumi subtropik mencapai khatulistiwa, udara akan terangkat, mencapai ketinggian 14 km (troposfir) dan mulai bergerak secara horisontal menuju arah kutub utara dan selatan.Gaya koriolis menyebabkan penyimoangan pergerakan udara pada bagian atas atmosfer dan pada posisi lintang 30o, udara akan mengalir secara zonal dari barat ke timur. Aliran zonail ini dikenal sebagai aliran jet subtropical. Aliran zonal juga mengakibatkan akumulasi udara pada bagian atas atmosfer bergerak tidak lagi membujur. Untuk mengompensasi akumulasu ini, sebagian udara pada bagian atas atmosfer turun kembali ke permukaan dan mengakibatkan zona tekanan tinggi subtropik. Dari zona ini, udara permukaan akan bergerak menuju dua arah. Sebagian kembali ke khatulistiwa menyempurnakan sistem sirkulasi yang disebut Sel Hadley. Udara yang bergerak inipun mengalami penyimpangan akibat efek Koriolis, yang menyebabkan Northeast Trades (penyimpangan ke kanan pada belahan utara) dan Southeast Trades (penyimpangan ke kiri pada belahan selatan). Efek Koriolis adalah pembelokan yang terlihat pada suatu obyek ketika dilihat dari referensi yang berputar, di mana sebenarnya obyek tersebut bergerak secara lurus.

Udara permukaan yang bergerak menuju kutub dari zona subtropik (30o) terangkat pada lintang 60o. Pergerakan udara ini juga mengalami penyimpangan menghasilksn Wetserlies. Gaya Koriolis menyimpangkan angin ini dan mengakibatkan mengalir dari barat ke timur membentuk aliran jet kutub pada lintang 60o utara dan selatan. Pada permukaan bumi tersebut, Westerlies subtropik bertubrukan dengan udara dingin dari kutub. Tubrukan ini mengakibatkan udara bbergerak ke atas dan mengakibatkan siklon mid-latitude. Sebagian besar dari udara yang terangkat akan mengarah ke kutub dan turun kembali ke eprmukaanGambar 3 menggambarkan tekanan udara yang sebenarnya pada Bumi, dari pengamatan selama 39 tahun. Pola sirkulasi yang diperlihatkan tampak berbeda dengan gambar 2. Perbedaan ini diakibatkan oleh material permukaan bumi dan ketinggiannya. Daratan bersifat lebih mudah panas dan lebih mudah dingin kembali, sedangkan air sulit menjadi panas dan sulit menjadi dingin kembali. Hal ini mengakibatkan belahan bumi utara dan selatan menjadi tidak seragam. Belahan bumi utara didominasi oleh daratan, sedangkan selatan sebaliknya. Ketinggian mengakibtkan pusat tekanan menjadi lebih intensif ketika ketinggian meningkat.

Gambar 3. Arah angin permukaan dan pusat tekanan atmosfer rata-rata pada bula Januari, 1959-1997. garis merah merupakan zona konvergen itertropik (ITCZ)Gambar 3 menunjukkan tekanan udara dan arah angin bulanan pada permukaan bumi dati tahun 1959-1997. Pebedaan tekanan terlihat dari perbedaan warna. Biru menyatakan tekanan rendah, sedangkan kuning hingga orange menyatakan sebaliknya. Arah dan besar angin ditunjukkan dengan arah panah dan panjangnya.II.2. Potensi Energi Angin

Untuk mencari tahu berapa besar energi angin di Bumi ini, titik mulanya adalah memperkirakan total energi kinetik di atmosfer. Lorenz memberikan 1.5 x 106Joules/m2 sebagai energi kinetik yang tersedia di atmosfer[1]. Smil menyatakan bahwa pergerakan udara di atmosfer merupakan 2% dari energi dari matahari ke Bumi[2]. Dimana radiasi Matahari yang mencapai Bumi tahunan adalah 5.8 x 1024Joules, atau 1.84 X 1017W, dan 360W/m2.Dan yang terserap oleh permukaan Bumi (daratan dan air) adalah 2.9 x 1024Joules, atau 9.19 X 1016W, dan 180W/m2[3]. Jika jumlah energi matahari yang terserap secara langsung oleh atmosfer lebih sedikit digunakan, perkiraan besaran tertinggi dari energi kinetik dapat dijabarkan. Smilmemberi gambaran, 3.8 x 1022 J, untuk energi angin tahunan pada atmosfer di bawah ketinggian 1 km. Dia menyatakan nilai maksimum yang dapat dikonversikan adalah 3.8 x 1021 Joule, 1.20 x 1014W atau 1.1 x 106 TWh.

Menurut Komisi Eropa, sumber angin dunia diperkirakan 50,000 TWh/tahun[4]. Total potensial dihitung pada daratan dengan kecepatan angin rata-rata diatas 5,1 m/s pada ketinggian 10 m. Kemudian direduksi 90% sebagai penggunaan lain, kepadatan penduduk, dan lain-lain. Perhitungan ini tidak melingkupi Greenland, Antarctic atau area lepas pantai. Perhitungan lain oleh Wijk dan Coelingh yang memberikan nilai 20.000 TWh/tahun dianggap lebih konservatif[5].

Tabel 1. Sebaran potensi energi angin. (TWh/tahun)DaerahGrubb and Meyer [4]Wijk and Coelingh [5]

Afrika10 600-

Australia3 0001 638

Amerika Utara14 0003 762

America Latin5 400-

Eropa Barat500520

Europe Timur10 600-

Asia4 900-

Perkiraan Total50 00020 000 (+area lain)

Sumber lain menyatakan total potensial yang lebih tinggi, yaitu 106.458 TWh/tahun[6]. Potensi ini termasuk Selandia Baru dan Jepang. Namun study-study tersebut belum memasukkan potensial lepas pantai, yang diperkirakan mencapai 3000 TWh/tahun untuk di Eropa saja dengan jarak 30 km dari pantai dan kedalaman kurang dari 40 m[7]. Membandingkan antara penggambaran dari Smil, 100.000 TWh, dan dari Wind Energy-The Facts report, 50.000 TWh, Smil menggambarkan untuk seluruh daratan dan air, sedangkan Wind Energy-The Facts report menggambarkan jumlah yang dapat dihasilkan oleh turbin angin pada 120 m pertama dari 1 km, dan memperhitungkan rugi-rugi dan faktor reduksi[2][3]. Hingga saat ini, 100GW turbin angin telah terpasang dan dapat memproduksi 2,2 x 102 TWh, dengan asumsi 25% faktor pembebanan. Konsumsi listrik dunia adalah 18.000 TWh/tahun pada tahun 2005[8]. Dengan demikian, total sumber energi angin yang tersedia dapat memenuhi permintaan listrik dunia, apalagi angin dapat ditemukan di segala penjuru dunia.II.3. Sejarah Pemanfaatan Energi Angin

Manusia telah menggunakan energi angin selama setidaknya 5.500 tahun. Para nelayan menggunakan angin untuk menggerakkan kapalnya untuk mencari ikan ke tengah laut. Pedagang, penjajah dan bahkan misionaris menggunakan angin untuk menggerakkan kapal yang membawa mereka ke seluruh belahan dunia demi Glory, Gold, and Gospel. Arsitek pada masa dahulu menggunakan angin alami sebagai sirkulasi udara dalam suatu bangunan. Hammurabi, Raja Babilonia menggunakan energy angin untuk sistem irigasi pada abad ke-17 sebelum Masehi. Suku asli Sri Lanka, Sinhala, menggunakan angin muson dalam peleburan logam. Kincir angin pertama kali didirikan di Sistan, Afghanistan sejak abad ke-7. Kincir ini digunakan untuk menggiling jagung, biji-bijian, mengalirkan air, dan pada industri tebu. Kincir angin yang digunakan merupakan kincir angin dengan poros vertikal, dan tiap-tiap kipas berbentuk segi-empat yang dilapisi dengan bahan kain. Kincir angin dengan poros horizontal pertama kali ditemukan di Eropa untuk menggiling gandum.

Energi angin dapat dikonversikan menjadi energi mekanik, seperti pada penggilingan biji, ataupun untuk memompa air. Pada perkembangannya, energi angin dikonversikan menjadi energi mekanik, dan dikonversikan kembali menjadi energi listrik. Dalam bentuknya sebagai energi listrik, maka energi dapat ditransmisikan dan dapat digunakan untuk mencatu peralatan-peralatan elektronik.

BAB IIIPEMBAHASAN

III.1. Keuntungan, Kekurangan, dan Faktor-faktor yang Berperan dalam PLTBIII.1.1. KeuntunganKeuntungan utama dari penggunaan PLTB secara prinsipnya adalah disebabkan oleh sifat sumber energinya yang dapat diperbaharui dan mudah didapatkan karena angin berhembus tidak mengenal waktu, artinya angin dapat berhembus pada pagi hingga malam hari. Hal ini berarti eksploitasi sumber energi ini tidak akan membuat sumber daya angin berkurang seperti halnya penggunaan bahan bakal fosil. Selain itu, tenaga angin juga merupakan sumber energi yang ramah lingkungan dimana penggunaannya tidak mengakibatkan emisi gas buang atau polusi yang berarti ke lingkungan. Oleh karena itu, tenaga angin dapat berkontribusi dalam ketahanan energi dunia di masa depan.III.1.2. Kerugian

Beberapa masalah yang muncul akibat dari penggunaan sumber energi angin sebagai pembangkit listrik antara lain:

Dampak visualPenggunaan ladang angin sebagai pembangkit listrik membutuhkan lahan yang luas dan tidak dapat disembunyikan. Penempatan ladang angin juga menjadi persoalan bagi penduduk setempat. Selain mengganggu pandangan, pemasangan barisan pembangkit angin dapat mengurangi lahan pertanian serta pemukiman sehingga membuat pembangkitan tenaga angin di daratan menjadi terbatas.

Derau suara (derau frekuensi rendah)

Putaran dari sudu-sudu turbin angin dengan frekuensi konstan lebih mengganggu dari pada suara angin pada ranting pohon. Selain derau dari sudu-sudu turbin, penggunaan gearbox serta generator dapat menyebabkan derau suara mekanis 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.

Masalah ekologi

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. 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.III.1.3. Faktor-faktor yang berperan

Kecepatan dan kestabilan angin

Kecepatan angin akan mempengaruhi kecepatan putaran rotor yang akan menggerakkan generator. Kecepatan angin yang diharapkan biasanya berkisar antara 2 hingga 17 m/s dan konstan. Jika terlalu pelan, listrik yang dihasilkan tidak terlalu besar. Bahkan turbin sendiri tidak dapat berputar. Tapi jika terlalu besar, maka bisa merusak ataupun malah menumbangkan turbin itu sendiri.

Rotor (kincir)rotor turbin sangat bervariasi jenisnya, diameter rotor akan berbanding lurus dengan daya listrik. Semakin besar diameter semakin besar pula listrik yang dihasilkan, dilihat dari jumlah sudut rotor (baling-baling), sudut dengan jumlah sedikit berkisar antara 3 6 buah lebih banyak digunakan.

Jenis generator

Generator terbagi dalam beberapa karakteristik yang berbeda, generator yang cocok untuk Sistem Konversi Eenergi Angin (SKEA) adalah generator yang dapat menghasilkan arus listrik pada putaran rendah.III.2. Komponen Penyusun PLTB

Secara fisik, komponen penyusun dari PLTB terdiri dari 4 bagian utama, yaitu turbin angin, generator, tiang penyangga, dan panel kontrol.

Gambar 4. Komponen Fisik PLTBIII.2.1. Turbin angin

Turbin angin adalah pembangkit tenaga listrik yang menggunakan kincir angin/baling-baling sebagai penggerak generator sehingga dapat menghasilkan/membangkitkan energi listrik. Dilihat dari jenis poros/sumbu yang digunakan turbin angin dapat dibedakan menjadi 2, yaitu:

1. Turbin angin sumbu horizontal.

2. Turbin angin sumbu vertikal

Turbin angin sumbu horizontal (TASH) memiliki poros rotor utama dan generator listrik di puncak menara. Turbin berukuran kecil diarahkan oleh sebuah baling-baling yang sederhana, sedangkan turbin berukuran besar pada umumnya menggunakan sensor angin. Sebagian besar memiliki sebuah gearbox yang mengubah perputaran kincir angin dari pelan menjadi lebih cepat berputar.

Karena menara menghasilkan turbulensi di belakangnya, turbin biasanya diarahkan melawan arah anginnya menara. Bilah-bilah turbin dibuat kaku agar tidak terdorong menuju menara oleh angin berkecepatan tinggi. Sebagai tambahan, bilah-bilah itu diletakkan di depan menara pada jarak tertentu dan sedikit dimiringkan.

Karena turbulensi menyebabkan kerusakan struktur menara, dan reliabilitas 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 saat angin berhembus sangat kencang, bilah-bilahnya bisa ditekuk sehingga mengurangi wilayah tiupan angin dari bilah-bilah tersebut.

Gambar 5. Turbin angin jenis TASHContoh dari turbin angin jenis TASH adalah turbin angin propeler. Turbin angin propeler adalah jenis turbin angin dengan poros horizontal. Turbin angin ini harus diarahkan sesuai dengan arah angin yang paling tinggi kecepatannya. Kecepatan angin pada turbin diukur dengan alat yang disebut anemometer.

Kelebihan TASH :

Dasar menara yang tinggi membolehkan akses ke angin yang lebih kuat di tempat-tempat yang memiliki geseran angin (perbedaan antara laju angin dan arah angin antara dua titik yang jaraknya relatif dekat di dalam atmosfir bumi. Di sejumlah lokasi geseran angin, setiap sepuluh meter ke atas, kecepatan angin meningkat 20%).

Kekurangan TASH :

TASH yang tinggi sulit dipasang, membutuhkan derek yang sangat tinggi dan mahal.

Konstruksi menara yang besar dibutuhkan untuk menyangga bilah-bilah yang berat, gearbox, dan generator.

TASH yang tinggi bisa mempengaruhi radar airport.

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. 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.Turbin angin sumbu vertikal/tegak (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. TASV mampu mendayagunakan angin dari berbagai arah.

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 diatas 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 lebih rendah, sehingga yang tersedia adalah energi angin yang sedikit. Aliran udara di dekat tanah dan obyek lain yang 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.

Gambar 6. Turbin angin jenis TASVContoh turbin angin jenis TASV adalah turbin angin jenis Darrieus. Turbin angin jenis Darrieus ini memiliki poros yang tegak. Turbin angin jenis ini tidak memerlukan mekanisme orientasi arah angin (tidak perlu mendeteksi arah angin yang paling tinggi kecepatannya) seperti pada turbin angin propeler.

Kelebihan TASV :

Tidak membutuhkan struktur menara yang besar. 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.

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.

Kekurangan TASV :

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.

Kebanyakan TASV memproduksi energi hanya 50% dari efisiensi TASH karena drag tambahan yang dimilikinya saat kincir berputar. Sebuah TASV yang menggunakan kabel untuk menyanggahnya memberi tekanan pada bantalan dasar karena semua berat rotor dibebankan pada bantalan. Kabel yang dikaitkan ke puncak bantalan meningkatkan daya dorong ke bawah saat angin bertiup.III.2.2. Generator

Generator adalah salah satu komponen terpenting dalam pembuatan sistem turbin angin. Generator berfungsi untuk mengubah energi gerak menjadi energi listrik. Prinsip kerjanya enggunakan teori medan elektromagnetik. Pada dasarnya, poros pada generator dipasang dengan material ferromagnetik permanen. Setelah itu di sekeliling poros terdapat stator yang bentuk fisisnya adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop. Ketika poros generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan fluks pada stator yang akhirnya karena terjadi perubahan fluks ini akan dihasilkan tegangan dan arus listrik tertentu. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik untuk akhirnya digunakan oleh masyarakat. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh generator ini berupa AC(alternating current) yang memiliki bentuk gelombang kurang lebih sinus.Generator serempak (synchronous generator), generator tak-serempak (asynchronous generator), rotor sangkar maupun rotor belitan ataupun generator magnet permanen yang juga sedang berkembang sebagai solusi untuk pembangkitan listrik pada putaran turbin yang rendah tanpa harus menggunakan gear box merupakan jenis-jenis generator yang dapat digunakan untuk pembangkitan listrik pada sistem turbin angin.

Penggunaan generator serempak memudahkan kita untuk mengatur tegangan dan frekuensi keluaran generator dengan cara mengatur arus medan dari generator. Sayangnya penggunaan generator serempak jarang diaplikasikan karena biayanya yang mahal, membutuhkan arus penguat, dan membutuhkan sistem kontrol yang rumit.

Generator tak-serempak sering digunakan untuk sistem turbin angin baik untuk sistem fixed-speed maupun sistem variable speed. Keuntungan dari sistem fixed-speed menggunakan generator tak-serempak adalah murah, sistemnya sederhana, dan kokoh (robast). Sistem ini beroperasi pada kecepatan yang konstan, sehingga turbin hanya memperoleh daya maksimum pada satu nilai kecepatan angin. Kelemahan dari sistem ini adalah generator memerlukan daya reaktif untuk bisa menghasilkan listrik sehingga harus dipasang kapasitor bank atau dihubungkan dengan grid. Sistem ini rentan terhadap pulsating power menuju grid dan rentan terhadap perubahan mekanis secara tiba-tiba.

Gambar 7. Sistem fixed speedUntuk sistem varible speed, ada beberapa jenis yang umum digunakan, antara lain sebagai berikut:

Gambar 8, Sistem Variable Speed I

Gambar 9. Sistem Variable Speed IISistem variable speed pertama menggunakan generator induksi rotor belitan. Karakteristik kerja generator induksi diatur dengan mengubah-ubah nilai resistansi rotor sehingga torsi maksimum selalu didapatkan pada kecepatan putar turbin berapa pun. Sistem ini lebih aman terhadap perubahan beban mekanis secara tiba-tiba, terjadi reduksi pulsating power menuju grid dan memungkinkan memperoleh daya maksimum pada beberapa kecepatan angin yang berbeda. Sayangnya jangkauan kecepatan yang bisa dikendalikan masih terbatas.Pada sistem variable speed yang kedua menggunakan rangkaian elektronika daya untuk mengatur nilai resistansi rotor. Sistem ini memungkinkan memperbaiki jangkauan kecepatan yang bisa dikendalikan sistem pertama.

Selain itu, saat ini juga sedang dikembangkan generator magnet permanen tanpa harus menggunakan gear box sebagai solusi untuk pembangkitan listrik pada putaran turbin yang rendah. Pengembangan generator jenis ini didasarkan pada banyaknya permasalahan yang timbul akibat penggunaan generator induksi pada sistem PLTB. Oleh karena itu, dicetuskanlah ide untuk menggunakan generator sinkron permanen magnet multi pole sebagai solusinya. Penggunaan generator sinkron memungkinkan digunakannya rangkaian elektronika daya yang lebih sederhana dan murah. Selain itu generator ini memungkinkan bekerja pada putaran angin yang rendah, sehingga dapat mengeliminasi fungsi gearbox. Sistem yang baru ini biasanya lebih dikenal dengan nama sistem direct-drive.

Gambar 10. Direct Drive Generator Permanen MotorIII.2.3. Tiang penyangga atau TowerTiang ini berfungsi meletakkan baling-baling ditempat yang tinggi yang relatif lebih berangin. Tiang bisa dibuat dari pipa baja, beton, rangka besi. Karena kencangnya angin bertambah dengan ketinggian, maka makin tinggi menara makin besar tenaga yang didapatIII.2.4. Panel Kontrol

Alat ini berfungsi sebagaI kontrol tegangan listrik yang dihasilkan oleh turbin angin. Selain tersusun dari 4 bagian utama tersebut, ada beberapa komponen penyusun yang juga berperan dalam PLTB karena menentukan arah dan kecepatan angin sehingga dihasilkan daya yang optimal, yaitu sebagai berikut: Anemometer:Mengukur kecepatan angin, dan mengirim data angin ini ke Alat Pengontrol.

Blades (Bilah Kipas): Kebanyakan turbin angin mempunyai 2 atau 3 bilah kipas. Angin yang menghembus menyebabkan turbin tersebut berputar.

Brake (Rem): Suatu rem cakram yang dapat digerakkan secara mekanis, dengan tenaga listrik atau hidrolik untuk menghentikan rotor atau saat keadaan darurat.

Wind controller (Pengontrol kecepatan angin): 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 angin terlalu kencang dapat merusakkannya.

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.

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

Low-speed shaft (Poros Putaran Rendah): Poros turbin yang berputar kira-kira 30-60 rpm.

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.

Pitch (Sudut Bilah Kipas): Bilah kipas bisa diatur sudutnya untuk mengatur kecepatan rotor yang dikehendaki, tergantung angin terlalu rendah atau terlalu kencang.

Rotor: Bilah kipas bersama porosnya dinamakan rotor.

Wind direction (Arah Angin): Gambar 5 adalah turbin yang menghadap angin, desain turbin lain ada yang mendapat hembusan angin dari belakang.

Wind vane (Tebeng Angin): Mengukur arah angin, berhubungan dengan penggerak arah yang memutar arah turbin disesuaikan dengan arah angin.

Yaw drive (Penggerak Arah): Penggerak arah memutar turbin ke arah angin untuk desain turbin yang menghadap angin. Untuk desain turbin yang mendapat hembusan angin dari belakang tak memerlukan alat ini. Yaw motor (Motor Penggerak Arah): Motor listrik yang menggerakkan penggerak arah.

Gambar 11. Komponen Penyusun PLTBIII.3. Prinsip Kerja PLTBJika dilihat pada gambar 12 di bawah, prinsip kerja dari PLTB cukuplah sederhana. Angin yang berhembus dengan kecepatan tertentu (1) akan memutar bilah kipas (B). Putaran dari bilah kipas ini yang kemudian akan memutar rotor (A). Dengan demikian, poros utama (C) yang terhubung dengan rotor akan ikut berputar juga. Putaran yang tidak terlalu cepat karena massanya yang besar kemudian diteruskan oleh poros laju rendah ke belakang melalui gearbox. Gearbox mengubah laju putar menjadi lebih cepat, konsekuensinya dengan momen gaya yang lebih kecil, sesuai dengan kebutuhan generator yang ada di belakangnya. Perbandingan antara putaran gearbox dan generator (gear ratio) menyesuaikan kebutuhan daya listrik yang ingin dihasilkan. Generator kemudian mengubah energi kinetik putar menjadi energi listrik

Gambar 12. Proses pembangkitan Listrik dengan tenaga anginTerdapat sebuah kecepatan angin minimum, disebut cut-in speed, agar turbin mulai menghasilkan listrik. Kecepatan angin yang terlalu besar juga harus dibatasi agar tidak merusak turbin dan generator, kecepatan maksimum yang diijinkan ini disebut cut-out speed. Pada grafik di atas ditunjukkan hubungan antara laju angin dengan daya yang diperoleh melalui turbin. Turbin yang dipakai diharapkan bekerja pada laju angin 29 mil/jam (47 km/jam = 13 m/s) sehingga menghasilkan daya yang sesuai dengan disainnya (rated power).

Gambar 13. Daerah kerja PLTBIII.4. Keadaan PLTB di Dunia dan Indonesia Saat Ini Pembangkit listrik tenaga angin atau bayu (PLTB) mengalami perkembangan yang sangat pesat dalam 20 tahun terakhir ini, terutama di belahan Eropa utara. Jerman dan Denmark telah menggunakan tenaga angin untuk membangkitkan hampir 20% kebutuhan energi listriknya. Pada akhir tahun 2010, diperkirakan PLTB terpasang di dunia akan mencapai lebih dari 150 GW.

Sebagai negara yang berada di ekuator, potensi dari PLTB memang tidak terlalu besar. Dari data Blueprint Energi Nasional, Departemen ESDM RI, diketahui bahwa potensi PLTB di Indonesia hanya sebesar 9,29 GW dan beberapa wilayah di Indonesia disinyalir dapat berkontribusi besar terhadap penggunaan pembangkit listrik tenaga bayu/angin (PLTB) diantaranya wilayah NTT, Maluku, dan beberapa wilayah Indonesia bagian timur. Namun sayangnya baru sekitar 0,5 GW yang dikembangkan, yang berarti baru sekitar 5,38%. Dari survey dan studi literatur dari Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN), yang menjadi penghambat pengembangan teknologi PLTB di Indonesia dan mengurangi minat masyarakat untuk memakai energi angin ini adalah:

Rendahnya distribusi kecepatan angin di Indonesia. Daerah di Indonesia rata-rata hanya memiliki kecepatan angin pada kisaran 2,5 6 m/s.

Besarnya fluktuasi kecepatan angin di Indonesia. Yang berarti profil kecepatan angin selalu berubah secara drastis dengan interval yang cepat.

Gambar 14. Peta persebaran potensi angin Indonesia. Dapat dilihat bahwa distribusi kecepatannya relatif rendah

Dengan rata-rata kecepatan angin yang rendah, generator yang dipasang harus dirancang untuk berputar secara optimal pada kecepatan angin yang rendah (yang kemungkinan terjadinya paling besar). Masalahnya, karena fluktuasi kecepatan angin di Indonesia cukup besar, kecepatan angin sering melonjak tinggi selama beberapa saat. Jika kita merancang generator untuk berputar secara optimal pada kecepatan angin rendah, generator tidak akan kuat menahan kecepatan angin yang tinggi. Akibatnya generator akan rusak.

Maka dari itu, biasanya turbin angin yang dipasang di Indonesia tidak dirancang untuk berputar secara optimal pada kecepatan rendah yang kemungkinan terjadinya paling besar tersebut. Biasanya turbin angin yang dipasang di Indonesia dirancang untuk berputar secara optimal pada kecepatan angin yang sedikit lebih tinggi daripada kecepatan rendah yang dimaksud tadi.

Namun solusi ini menghadapi masalah baru yaitu turbin tidak akan berputar dengan baik pada kecepatan yang sangat rendah (yang sering terjadi juga karena besarnya fluktuasi). Akibatnya daya tidak terbangkitkan pada kecepatan rendah. Maka sistem turbin angin di Indonesia sering tidak menghasilkan daya (karena kecepatan sangat rendah cukup sering terjadi).Oleh sebab itu, PLTB yang cocok dikembangkan di Indonesia adalah pembangkit dengan kapasitas di bawah 100 kW. Tentu saja ini berbeda dengan Eropa yang berkonsentrasi untuk mengembangkan PLTB dengan kapasitas di atas 1 MW atau lebih besar lagi untuk dibangun di lepas pantai.

Masalah lain dari penggunaan PLTB adalah ketersediaannya yang rendah. Untuk mengatasi masalah ini maka PLTB harus dioperasikan secara paralel dengan pembangkit listrik lainnya. Pembangkit listrik lainnya bisa berbasis SEA atau pembangkit konvensional. Walaupun sebuah PLTB hanya membangkit daya kurang dari 100 kW, jika dibangun puluhan PLTB dalam satu daerah maka akan cukup untuk memasok listrik pada satu daerah tersbut. Dengan memanfaatkan PLTB maka kebutuhan akan bahan bakar fossil akan jauh berkurang. Selain mengurangi biaya operasi, penggunaan PLTB akan meningkatkan jaminan pasokan energi suatu daerah. Di daerah kepulauan seperti halnya NTB dan NTT, yang mana semua kebutuhan energinya harus didatangkan dari daerah lain, keberadaan PLTB akan membantu meningkatkan kemandiriannya. Di banding dengan diesel, PLTB mempunyai potensi mengurangi emisi CO2 sebesar 700 gram untuk setiap kWh energi listrik yang dibangkitkan.

BAB IVPENUTUP

IV.1. Kesimpulan1. PLTB merupakan sebuah solusi alternatif untuk mengurangi penggunaan sumber energi non-terbarukan sebagai pembangkit listrik.

2. Keuntungan dari PLTB adalah sumber energinya dapat diperbaharui, mudah diperoleh, dan ramah lingkungan sedangkan kerugian dari PLTB adalah dampak visual, derau suara, dan dari sisi ekologi

3. Faktor yang sangat berperan untuk PLTB adalah kecepatan angin kestabilan angin

4. Komponen utama dari PLTB secara fisik terdiri dari turbin angin, generator, tiang, dan panel kontrol sedangkan komponen pnyusunnya lainnya yaitu anemometer, blades, brake, pengontrol kecepatan angin, gearbox, high-speed shaft, low-speed shaft, Nacelle, pitch, Rotor, Wind direction, Wind Vane, Yaw drive, yaw motor5. Prinsip kerja dari PLTB pada dasarnya mengubah energi kinetik menjadi energi listrik\

6. Perkembangan PLTB di dunia sangat capat dan diperkirakan akan mencapai 150 GW pada akhir tahun 20107. Kondisi PLTB di Indonesia tidak begitu berkembang dibandingkan dengan negara-negara Eropa karena potensi angin di Indonesia yang dapat dikatakan rendah dan fluktuasi kecepatan angin yang besar.

DAFTAR PUSTAKA

http://konversi.wordpress.com/2008/11/06/permasalahan-yang-sering-terjadi-pada-sistem-wind-turbine-di-indonesia/http://konversi.wordpress.com/2008/11/03/pembangkit-listrik-energi-terbarukan/http://konversi.wordpress.com/2009/03/25/energy-angin-dan-potensinya/http://konversi.wordpress.com/2009/03/01/dampak-lingkungan-pembangkit-listrik-tenaga-angin/http://konversi.wordpress.com/2008/12/09/rekin-project-bagian-1-pembangkit-listrik-tenaga-angin/http://konversi.wordpress.com/2009/01/24/optimalisasi-ekstraksi-energi-angin-kecepatan-rendah-di-indonesia-dengan-aplikasi-konverter-boost/http://yefrichan.wordpress.com/2010/05/12/pembangkit-listrik-tenaga-anginbayu-pltb/http://www.majalahenergi.com/forum/Energi-Angin/37-Penggunaan-Energi-Alternatif-Tenaga-Angin