MAKALAH ENERGI ANGIN

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Dalam bidang termodinamika (ilmu yang mempelajari konversi energi), energi memiliki tiga bentuk dan sifat. Energi bisa berbentuk kinetik, potensial, dan internal (energi dalam). Energi memiliki sifat bisa disimpan (stored), dipindahkan (transferred), dan diubah bentuknya (transformed). Energi kinetik bisa dijumpai pada benda yang bergerak, energi potensial dijumpai pada benda yang memiliki ketinggian terhadap referensi tertentu (sehingga bisa dimanfaatkan), dan energi internal terdapat dalam ikatan antar atom/molekul, muatan elektron pada atom/molekul, gerak atom/molekul, dsb. Energi bisa disimpan dalam ke-tiga bentuknya tersebut, seperti energi kinetik pada flywheel, energi potensial pada air berketinggian tertentu, dan energi internal pada bahan bakar atau bahan kimia

Menggunakan energi pada dasarnya memanfaatkan efek perpindahan energi. Ada dua jenis perpindahan energi, yakni kerja (work) dan perpindahan panas (heat transfer). Kerja dipicu oleh perbedaan potensi mekanik atau elektrik, dan perpindahan panas dipicu oleh perbedaan temperatur.

Bila kita cermati, sumber-sumber energi yang umum digunakan manusia bisa digolongkan berdasarkan bentuk energinya, misalnya bentuk energi angin adalah kinetik, bentuk energi air adalah potensial, dan bentuk energi matahari adalah internal. Energi angin dan air berpindah melalui kerja, sedangkan energi matahari berpindah melalui perpindahan panas. Bahan bakar fosil (minyak, gas, dan batubara) yang saat ini merupakan energi dominan di dunia juga tergolong dalam bentuk energi internal.
Dalam pemilihan sumber energi, setidaknya terdapat empat parameter penting yang patut diperhatikan, yakni: jumlah/cadangan energi, kerapatan energi (energy density [energi per volume sumber energi]), kemudahan penyimpanan energi (energy storage), dan kemudahan perubahan/perpindahan energi. Bila kemudian faktor lingkungan juga diperhitungkan, maka efek pencemaran lingkungan juga menjadi parameter penting bagi sebuah sumber energi. Dibandingkan dengan sumber energi yang lain, saat ini bahan bakar fosil unggul dalam hal jumlah, kerapatan, kemudahan penyimpanan, dan kemudahan perubahan/perpindahan energi. Maka tidak mengherankan bahwa peradaban manusia modern saat ini cukup didominasi oleh bahan bakar fosil.

Namun patut diakui bahwa bahan bakar fosil merupakan salah satu pencemar utama lingkungan (atmosfer). Sedangkan mengenai cadangan bahan bakar fosil, hingga saat ini masih belum ada kesepakatan tentang jumlah riil yang dimiliki dunia; salah satunya karena kemajuan teknologi semakin bisa mengungkap cadangan-cadangan baru bahan bakar fosil di kedalaman bumi. Namun secara umum, mayoritas ilmuwan meyakini bahwa suatu saat bahan bakar fosil akan habis. Dari ke-lima parameter utama sumber energi di atas, kecenderungan global menunjukkan bahwa, faktor jumlah/cadangan energi dan efek pencemaran lingkungan menjadi sangat penting, meski ke-tiga parameter yang lain tetap diperhitungkan

Pada makalah ini akan dibahas mengenai energi angin. Dimana energi angin ini ramah lingkungan, memiliki kerapatan energi dan perpindahan energinya cukup baik. Pengembanagan energi angin ini di Indonesia pun sangat mungkin dilakuakn karena potensi wilayah Indonesia yang umumnya merupakan wilayah pesisisr yang melimpah dengan anginnya.

RUMUSAN MASALAH

1. Apa yang dimaksud Energi Angin ?

2. Asal Energi Angin ?

3. Apa prinsip kerja Energi Angin ?

4. Bagaimana perkembangan pembangkit listrik tenaga angin ?

5. Apa saja factor yang berperan pada pembangkit tenaga angin ?

6. Apa prinsip kerja turbin kincir angin ?

7. Bagaimana mekanisme turbin angin ?

8. Apa apa saka kenis turbin angin ?

C. TUJUAN PENULISAN

1. Untuk mengetahui pengertian dari Energi Angin

2. Untuk mengetahui asal Energi Angin

3. Untuk mengetahui prinsip kerja Energi Angin

4. Untuk mengetahui perkembangan pembangkit listrik tenaga angin

5. Untuk mengetahui faktor yang berperan pada pembangkit tenaga angin

6. Untuk mengetahui prinsip kerja turbin kincir angin

7. Untuk mengetahui mekanisme turbin angin

8. Untuk mengetahui jenis turbin angin

D. MANFAAT PENULISAN

1. Agar dapat mengetahui pengertian dari Energi Angin

2. Agar dapat mengetahui asal Energi Angin

3. Agar dapat mengetahui prinsip kerja Energi Angin

4. Agar dapat mengetahui perkembangan pembangkit listrik tenaga angin

5. Agar dapat mengetahui faktor yang berperan pada pembangkit tenaga angin

6. Agar dapat mengetahui prinsip kerja turbin kincir angin

7. Agar dapat mengetahui mekanisme turbin angin

8. Agar dapat mnegetahui jenis turbin angin

BAB II

PEMBAHASAN

A. Pengertian Energi angin

Energi angin merupakan energi yang sangat fleksibel. Lain halnya dengan energi air, pemanfaatan energi angin dapat dilakukan dimana-mana, baik di daerah dataran tinggi maupun di daerah landai, bahkan dapat diterapkan di laut.

B. Asal energy angin

Semua energi yang dapat diperbaharui dan bahkan energi pada bahan bakar fosil-kecuali energi pasang surut dan panas bumi-berasal dari Matahari. Matahari meradiasi 1,74 x 1.014 kilowatt jam energi ke Bumi setiap jam. Dengan kata lain, Bumi menerima 1,74 x 1.017 watt daya.

Sekitar 1-2 persen dari energi tersebut diubah menjadi energi angin. Jadi, energi angin berjumlah 50-100 kali lebih banyak daripada energi yang diubah menjadi biomassa oleh seluruh tumbuhan yang ada di muka Bumi.

Sebagaimana diketahui, pada dasarnya angin terjadi karena ada perbedaan energi antara udara panas dan udara dingin. Daerah sekitar khatulistiwa yang panas, yaitu pada busur 0°, udaranya menjadi panas, mengembang dan menjadi ringan, naik ke atas dan bergerak ke daerah yang lebih dingin misalnya daerah kutub. Sebaliknya di daerah kutub yang dingin, udaranya menjadi dingin dan turun ke bawah. Dengan demikian terjadi suatu perputaran udara, berupa perpindahan udara dari kutub Utara ke garis Khatulistiwa menyusuri permukaan bumi, dan sebaliknya, suatu perpindahan udara dari garis khatulistiwa kembali ke kutub Utara, melalui lapisan udara yang lebih tinggi. Udara yang bergerak inilah yang merupakan energy yang dapat diperbaharui, yang dapat digunakan untuk memutar turbin dan akhirnya dapat menghasilkan listrik.

C. Prinsip kerja Energi Angin

Energi angin merupakan energi yang sangat fleksibel. Lain halnya dengan energi air, pemanfaatan energi angin dapat dilakukan dimana mana baik di daerah dataran tinggi maupun di daerah landai, bahkan dapat diterapkan di laut.

Adapun prinsip dasar kerja dari pemanfaatan energi angin ini adalah mengubah energi dari angin menjadi energi putar pada kincir angin, lalu kincir angin digunakan untuk memutar generator yang akhirnya akan menghasilkan listrik.

Sebenernya prosesnya tidak semudah itu, karena terdapat berbagai macam sub-sisterm yang dapat meningkatkan safety dan efesiensi dari turbin angin, yaitu :

1. Gearbox : alat ini berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada kincir menjadi putaran tinggi.

2. Brake System : digunakan untuk menjaga putaran pada poros setelah gearbox agar bekerja pada titik aman saat terdapat angin yang besar. Alat ini perlu dipasang karena generator memiliki titik kerja aman dalam pengoperasiannya. Generator ini akan menghasilkan energi listrik maksimal pada saat bekerja pada titik kerja yang telah ditentukan. Kehadiran angin diluar dugaan akan menyebabkan putaran yang cukup cepat pada poros generator, sehingga jika tidak diatasi maka putaran ini dapat merusak generator.

3. generator : ini adalah salah satu komponen terpenting dalam pembuatan energi turbin angin. Generator ini dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik. Prinsip kerjanya dapat dipelajari dengan menggunakan teori medan elektromagnetik. Singkatnya, (mengacu pada salah satu cara kerja generator) poros pada generator dipasang dengan material ferromagnetik permanen. Setelah itu disekeliling 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 sinusoidal.

4. Penyimpan Energi: karena keterbatasan ketersediaan akan energi angin (tidak sepanjang hari angin akan selalu tersedia) maka ketersediaan listrik pun tidak menentu. Oleh karena itu digunakan alat penyimpan energi yang berfungsi sebagai back-up energi listrik. Ketika beban penggunaan daya listrik masyarakat meningkat atau ketika kecepatan angin suatu daerah sedang menurun, maka kebutuhan permintaan akan daya listrik tidak dapat terpenuhi. Oleh karena itu kita perlu menyimpan sebagian energi yang dihasilkan ketika terjadi kelebihan daya pada saat turbin angin berputar kencang atau saat penggunaan daya pada masyarakat menurun. Penyimpanan energi ini diakomodasi dengan menggunakan alat penyimpan energi. Contoh dari alat ini adalah aki. Kendala dalam menggunakan alat ini adalah alat ini memerlukan catu daya DC(Direct Current) untuk meng-charge/mengisi energi, sedangkan dari generator dihasilkan catu daya AC(Alternating Current). Oleh karena itu diperlukan rectifier-inverter untuk mengakomodasi keperluan ini.

5. Rectifier-inverter: rectifier berarti penyearah. Rectifier dapat menyearahkan gelombang sinusoidal (AC) yang dihasilkan oleh generator menjadi gelombang DC. Inverter berarti pembalik. Ketika dibutuhkan daya dari penyimpan energy (aki/lainnya) maka catu yang dihasilkan oleh aki akan berbentuk gelombang DC. Karena kebanyakan kebutuhan rumah tangga menggunakan catu daya AC , maka diperlukan inverter untuk mengubah gelombang DC yang dikeluarkan oleh aki menjadi gelombang AC, agar dapat digunakan oleh rumah tangga.

D. Perkembangan pembangkit listrik tenaga angin

Angin adalah salah satu bentuk energi yang tersedia di alam, Pembangkit Listrik Tenaga Angin mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin energi kincir angin.

Pemanfaatan energ angin merupakan pemanfaatan energi terbarukan yang paling berkembang saat ini. Berdasarkan data dari WWEA (World Wind Energy Association), sampai dengan tahun 2007 perkiraan energi listrik yang dihasilkan oleh turbin angin mencapai 93.85 GigaWatts, menghasilkan lebih dari 1% dari total kelistrikan secara global. Amerika, Spanyol dan China merupakan energi terdepan dalam pemanfaatan energi angin. Diharapkan pada tahun 2010 total kapasitas pembangkit listrik tenaga angin secara glogal mencapai 170 GigaWatt.

Indonesia,energi kepulauan yang 2/3 wilayahnya adalah lautan dan mempunyai garis pantai terpanjang di dunia yaitu ± 80.791,42 Km merupakan wilayah potensial untuk pengembangan pembanglit listrik tenaga angin. Di tengah potensi angin melimpah di kawasan pesisir Indonesia tersebut, total kapasitas terpasang dalam energi konversi energi angin saat ini kurang dari 800 kilowatt.

Di seluruh Indonesia, lima unit kincir angin pembangkit berkapasitas masing-masing 80 kilowatt (Kw) sudah dibangun. Tahun 2007, tujuh unit dengan kapasitas sama menyusul dibangun di empat lokasi, masing-masing di Pulau Selayar tiga unit, Sulawesi Utara dua unit, dan Nusa Penida, Bali, serta Bangka Belitung, masing-masing satu unit. Mengacu pada kebijakan energi nasional, maka pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) ditargetkan mencapai 250 megawatt (MW) pada tahun 2025.

E. Faktor yang berperan pada pembangkit tenaga angin

Faktor yang sangat berperan dalam pembangkitan energi angin adalah kecepatan angin. Kecepatan angin/udara diukur dengan anemometer. Jika tingkat keakuratan alat tersebut 3%, artinya daya yang dikeluarkan akan berada dalam kisaran +/- 9%. Kecepatan angin akan berfluktuasi terhadap waktu dan tempat. Di Indonesia misalnya kecepatan angin di siang hari bisa lebih kencang dibandingkan malam hari. Di beberapa lokasi bahkan pada malam hari tidak terjadi gerakan udara yang signifikan.

Udara yang bergerak dekat dengan permukaan tanah akan mempunyai kecepatan nol dan kemudian meningkat terhadap ketinggian. Fenomena ini alamiah terjadi pada aliran dekat permukaan yang tidak bergerak. Dimana bila terlalu dekat dengan permukaan tanah, kecepatan angin yang diperoleh akan kecil sehingga daya yang dihasilkan sangat sedikit. Semakin tinggi akan semakin baik. Untuk memperoleh kecepatan angin di kisaran 5-7 m/s umumnya diperlukan ketinggian 5-12 m.

Untuk baling-baling yang besar (katakanlah diameter 20 m), kecepatan angin pada ujung baling-baling bagian atas kira-kira 1,2 kali dari kecepatan angin ujung baling-baling bagian bawah. Artinya, baling-baling pada saat di atas akan terkena gaya dorong yang lebih besar dari pada baling-baling pada saat di bawah. Faktor ini perlu diperhatikan pada saat mendesain kekuatan baling-baling dan tiang (menara) khususnya pada turbin angin yang besar.

Kecepatan angin juga dipengaruhi oleh kontur dari permukaan. Di daerah perkotaan dengan banyak rumah, apartemen dan perkantoran bertingkat, kecepatan angin akan rendah. Bandingkan dengan kecepatan angin pada daerah lapang. Kepadatan benda di permukaan bumi akan menyebabkan angin mudah bergerak atau tidak. Faktor porositas ini juga penting untuk diperhatikan manakala mendesain turbin angin.

F. Prinsip kerja turbin 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 ke dalam baterai sebelum dapat dimanfaatkan.

G. Mekanisme turbin angin

Sebuah pembangkit listrik tenaga angin dapat dibuat dengan menggabungkan beberapa turbin angin sehingga menghasilkan listrik ke unit penyalur listrik. Listrik dialirkan melalui kabel transmisi dan didistribusikan ke rumah-rumah, kantor, sekolah, dan sebagainya.

Turbin angin dapat memiliki tiga buah bilah turbin. Jenis lain yang umum adalah jenis turbin dua bilah. Jadi, bagaimana turbin angin menghasilkan listrik? Turbin angin bekerja sebagai kebalikan dari kipas angin. Bukannya menggunakan listrik untuk membuat angin, seperti pada kipas angin, turbin angin menggunakan angin untuk membuat listrik.

Angin akan memutar sudut turbin, kemudian memutar sebuah poros yang dihubungkan dengan generator, lalu menghasilkan listrik. Turbin untuk pemakaian umum berukuran 50-750 kilowatt. Sebuah turbin kecil, kapasitas 50 kilowatt, digunakan untuk perumahan, piringan parabola, atau pemompaan air.

H. Jenis turbin angin

Dalam perkembangannya, turbin angin dibagi menjadi jenis turbin angin energi dan turbin angin Darrieus. Kedua jenis turbin inilah yang kini memperoleh perhatian besar untuk dikembangkan. Pemanfaatannya yang umum sekarang sudah digunakan adalah untuk memompa air dan pembangkit tenaga listrik.

Turbin angin energi adalah jenis turbin angin dengan poros horizontal seperti baling- baling pesawat terbang pada umumnya. Turbin angin ini harus diarahkan sesuai dengan arah angin yang paling tinggi kecepatannya.

Kecepatan angin diukur dengan alat yang disebut anemometer. Anemometer jenis mangkok adalah yang paling banyak digunakan. Anemometer mangkok mempunyai sumbu energi dan tiga buah mangkok yang berfungsi menangkap angin.

Jumlah putaran per menit dari poros anemometer dihitung secara elektronik. Biasanya, anemometer dilengkapi dengan sudut angin untuk mendeteksi arah angin.

Jenis anemometer lain adalah anemometer energi atau jenis laser yang mendeteksi perbedaan fase dari suara atau cahaya koheren yang dipantulkan dari molekul-molekul udara.

Turbin angin Darrieus merupakan suatu energi konversi energi angin yang digolongkan dalam jenis turbin angin berporos tegak. Turbin angin ini pertama kali ditemukan oleh GJM Darrieus tahun 1920.

Keuntungan dari turbin angin jenis Darrieus adalah tidak memerlukan mekanisme orientasi pada arah angin (tidak perlu mendeteksi arah angin yang paling tinggi kecepatannya) seperti pada turbin angin energi.

Di Indonesia telah mulai dikembangkan proyek percontohan baik oleh lembaga penelitian maupun oleh pusat studi beberapa perguruan tinggi. Proyek ini perlu memperoleh perhatian dari pihak yang terkait untuk dikembangkan karena membutuhkan riset yang cukup intensif mengenai kecepatan angin, lokasi penempatan turbin angin, serta cara untuk mengatur pembebanan turbin yang tidak merata. Misalnya pada malam hari angin cukup kencang, sedangkan pada pagi dan siang hari kecepatan angin turun sehingga harus ada mekanisme penyimpanan energi serta mekanisme untuk menstabilkan fluktuasi tegangan listrik yang dihasilkan.

BAB III

PENUTUP

KESIMPULAN

Ø Energi terbarukan adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan energi dari sumber yang alami regenerasi dan, karenanya, hampir tak terbatas dan juga tidak akan pernah habis.

Ø Energi angin merupakan energi yang sangat fleksibel. Lain halnya dengan energi air, pemanfaatan energi angin dapat dilakukan dimana mana baik di daerah dataran tinggi maupun di daerah landai, bahkan dapat diterapkan di laut.

Ø Prinsip dasar kerja dari pemanfaatan energi angin ini adalah mengubah energy dari angin menjadi energi putar pada kincir angin, lalu kincir angin digunakan untuk memutar generator yang akhirnya akan menghasilkan listrik.

SARAN

Ø Pemanfaatan energi terbarukan ini harus dikerjakan oleh orang orang professional agar hasil yang dibuat lebih maksimal.

Ø Peralatan teknologi ini juga memerlukan perawatan yang rutin.

Ø Sehubungan dengan kurangnya kebutuhan energy di Bangka Belitung perlu dibuat teknologi seperti ini,.karena selain murah teknologi ini juga ramah lingkungan.

Ø Pembuatan teknologi ini bisa diterapkan di desa desa terpencil yang belum terjangkau oleh listrik.