Pengukuran Kecepatan Energi Angin
Transcript of Pengukuran Kecepatan Energi Angin
PENGUKURAN KECEPATAN ENERGI ANGIN
I. Tujuan Percobaan
- Mengetahui kecepatan dan arah angin pada suatu wilayah tertentu dengan menggunakan alat pengukur kecepatan angin yaitu anemometer sebagai potensi PLTB.
II. Dasar Teori
Sumber energi merupakan sesuatu yang memiliki kemampuan untuk menyimpan
atau menghasilkan energi. Ada banyak macam jenis energi serta sumber energi yang ada
di dunia ini. Masing-masing dari sumber tersebut memiliki kapasitas yang berbeda-beda.
Energi merupakan kebutuhan penting umat manusia, karena setiap aktivitas yang
dilakukan pasti berhubungan dengan energi. Sebagai contoh sederhana, memasak nasi
kita membutuhkan energi seperti energi listrik, mengendarai mobil kita juga
membutuhkan energi seperti bahan bakar minyak. Seperti halnya manusia industri-
industri juga membutuhkan energi untuk menjalankan peralatan operasional pada pabrik.
Sementara, jenis energi ini banyak dimanfaatkan oleh umat manusia adalah energi yang
berasal dari fosil yang biasa kita sebut sebgai minyak bumi. Minyak bumi diolah menjadi
banyak jenis bahan bakar minyak, mulai dari aftur, bensin, solar, hingga minyak tanah.
Pada prose pembakaran bahan bakar ini menghasilkan gas-gas emisi yang mencemari
udara, seperti CO, CO2, NOX, SOX.
Jenis energi yang berasal dari fosil tersebut merupakan energi yang tidak bisa untuk
diperbarui. Karena hal tersebut, maka dimungkinkan akan terjadi kelangkaan energi
tersebut di masa depan atau bahkan mungkin juga energi yang menjadi penopang utama
bagi kehidupan sehari-hari bagi manusia akan habis. Jika hal ini berlangsung
berkepanjangan, dan manusia tidak bergegas untuk menggunakan energi alternatif
sebagai pengganti, saat cadangan minyak bumi yang ada telah habis, maka manusia akan
menjadi kesulitan karena terlalu bergantung pada sumber energi tersebut, dalam hal ini
dalah energi fosil. Sebagai salah satu solusi permasalahan ini adalah energi terbarukan
yang salah satunya adalah energi angin. Banyak sekali orang membuat kincir angin
dan kincir air untuk dikonversi menjadi energi listrik.
Oleh karena itu dengan mengetahui proses konversi energy angin menjadi energy
listrik dapat menjadikan bahan pertimbangan dalam mengembangkan energy angin
menjadi salah satu sumber energy alternative yang terbarukan dan tidak menimbulkan
polusi bagi lingkungan.
2.1 Angin
A. Pengertian Angin
Angin adalah pertukaran sejumlah massa udara yang diakibatkan oleh fenomena
termal. Sumber energi termal pendorong adalah matahari. Karena matahari memanaskan
permukaan bumi secara tidak merata, maka terbentuklah angin
Angin adalah masssa udara yang bergerak dari daerah bertekanan maksimum ke
daerah bertekanan minimum. Gerakan massa udara yang arahnya horizontal dikenal
dengan istilah angin. Anemometer mangkok adalah alat yang digunakan untuk mengukur
kecepatan angin. Satuan yang biasa digunakan dalam menentukan kecepatan angin adalah
km/jam atau knot (1 knot = 0,5148 m/det = 1,854 km/jam). Sisteman penamaan angin
biasanya dihubungkan dengan arah datangnya massa udara tersebut (Buys Ballot, 1992).
Untuk mengukur kecepatan angin dapat menggunakan anemometer.
B. Proses Terjadinya Angin
Angin terjadi bila terdapat pemanasan permukaan bumi yang tak sama oleh sinar
matahari. Di siang hari udara di atas lautan relati lebih dingin daripada daratan. Sinar
matahari menguapkan air lautan dan diserap lautan. Penguapan dan obsorsi sinar matahari
di daratan kurang sehingga udara di atas daratan lebih panas. Dengan demikian udara di
atas mengembang,jadi ringan dan naik ke atas (Nanang Okta : 2006)
C. Jenis-Jenis Angin
1. Berdasarkan arah datangnya
Angin baratan adalah angin yang arahnya selalu dari barat, tetapi berbeda
dengan angin barat.
Angin timuran adalah angin yang arahnya selalu dari timur tetapi berbeda
dengan angin timur. Dari arahnya dan sekaligus dari tempatnya dikenal angin
baratan khatulistiwa, angin baratan subtropik, angin timuran kutub.
Angin baratan khatulistiwa adalah angin baratan yang terdapat di sekitar
khatulistiwa yang memisahkan angin pasat belahan bumi utara dan pasat
belahan bumi selatan..
Angin baratan subtropik, adalah angin baratan yang terdapat di pinggiran
menghadap kutub dari kawasan subtropik. ,
Angin timuran kutub adalah angin timuran yang terdapat di kawasan kutub.
Angin pasat, adalah nama angin di kawasan tropik yang berasal dari daerah
tekanan tinggi subtropik yang berpusat di sekitar 30o – 40o lintang utara dan di
sekitar 30o – 40o lintang selatan. Angin tersebut bertiup dari suatu arah hampir
sepanjang tahun. Di bagian belahan bumi utara arah umumnya dari timur laut,
dan di bagian belahan bumi selatan dari arah tenggara. Angin pasat timbul
karena adanya daerah dengan tekanan tinggi luar tropik di belahan bumi utara
dan selatan dan yang lebih tinggi dari pada tekanan udara di kawasan tropik.
Angin pasat terlihat jelas di atas lautan Pasifik dan di atas lautan Atlantik
(Hasan:2004).
Gambar 1. Pola sirkulasi udara akibat rotasi bumi
Gambar 2. Skema arah datangnya angin
2. Dari perubahan arahnya
Angin menganan adalah angin yang arahnya berubah ke arah kanan atau searah
dengan arah putaran jarum jam. Angin tersebut terdapat di kawasan tropik belahan
bumi utara ketika angin dari daerah tekanan tinggi subtropik menuju ke arah
kawasan tropik Selain itu juga terdapat di sekitar daerah siklon atau siklontropis di
belahan bumi selatan.
Angin mengiri adalah angin yang arahnya berubah ke arah kiri atau berlawanan
dengan arah putaran jarum jam. Angin tersebut terdapat di kawasan tropik belahan
bumi selatan ketika angin dari daerah tekanan tinggi subtropik menuju ke arah
kawasan tropik Selain itu juga terdapat di sekitar daerah siklon atau siklontropis di
belahan bumi utara.
3. Dari tempatnya
Angin lokal, nama angin yang biasa bertiup di suatu tempat disebut “angin lokal
atau angin setempat”.
Angin lorong, angin lokal kencang diujung terowongan atau celah diantara dua
bukit,
Angin laut, angin lokal di kawasan pantai yang terjadi pada siang hari; arahnya
dari laut menuju daratan karena perbedaan suhu ketika permukaan darat lebih
tinggi dari pada suhu di atas laut yang bersebelahan. Umumnya angin laut lebih
kuat dibandingkan angin darat. Angin laut dapat memasuki daratan sampai sekitar
30 km dari pantai, sedangkan angin darat hanya mencapai sekitar 10 km dari pantai
ke arah laut.
Angin darat, angin lokal di kawasan pantai yang terjadi pada malam hari; arahnya
dari daratan menuju lautan karena perbedaan suhu ketika permukaan laut suhunya
lebih tinggi dari pada suhu di atas daratan yang bersebelahan.
Angin gunung, angin lokal di pegunungan yang terjadi pada malam hari dari
puncak gunung menuju lembah ketika udara di puncak gunung menjadi dingin dan
rapat massanya lebih besar dibandingkan dengan yang ada di lembah. Angin
gunung juga disebut angin katabatik.
Angin lembah, angin lokal yang di pegunungan yang terjadi pada siang hari dari
lembah ke arah puncak gunung ketika lereng gunung mendapat banyak penyinaran
matahari, sehingga udara naik sepanjang lereng gunung. Angin lembah disebut
pula angin anabatik.
Angin permukaan, adalah angin yang bertiup di dekat permukaan bumi.
Pengukuran angin tersebut dilakukan pada ketinggian 10 meter dari permukaan
bumi di kawasan terbuka.
4. Berdasarkan waktu terjadinya
Angin musim adalah nama angin yang bertiup secara musiman. Dalam
sebagian tahun bertiup dari satu arah, dan sebagian tahun lainnya bertiup dari arah yang
berlawanan. Angin musim tersebut terdapat di banyak daerah, misalnya di Afrika, Arab,
India, Indonesia. Di Indonesia bagian tengah dan timur pada umumnya dikenal angin
musim barat dan angin musim timur. Angin musim barat berlangsung mulai sekitar bulan
Oktober dan berakhir sekitar bulan Maret; angin musim timur berlangsung sekitar bulan
April sampai sekitar bulan September. Di sebagian Indonesia bagian barat, di India,
dikenal angin musim barat daya dan angin musim timur laut. Angin musim barat daya
berlangsung dari sekitar bulan Mei sampai sekitar bulan September, dan angin musim
timur laut berlangsung sekitar bulan Oktober sampai sekitar bulan April. Pergantian arah
angin tersebut berkaitan dengan musim panas dan musim dingin di benua Asia. Musim
angin timur laut berkaitan dengan musim dingin di Asia, dan musim angin barat daya
berkaitan dengan musim panas di Asia (Will:2007).
5. Dari sifat udara yang dibawa
Angin jatuh (fohn), angin lokal yang terdapat di tempat-tempat tertentu di balik
gunung. Angin tersebut sering sangat kencang, panas dan kering yang timbulnya
pada musim tertentu. Angin tersebut timbul ketika udara yang dibawah dingin dan
di atas panas melewati gunung. Setelah melewati gunung udara turun dengan
kencang seperti angin jatuh. Angin jatuh tersebut bertiup kencang dan berlangsung
terus-menerus sampai berhari-hari sehingga menimbulkan dampak yang sangat
terasa di daerah yang dilewati. Biasanya terjadi pada musim kemarau yang sangat
kering. Karena dampak yang sangat terasa tersebut penduduk setempat memberi
nama menurut kesan yang dirasakan. Di Indonesia angin jatuh yang terkenal
adalah: angin bohorok di Tapanuli Sumatra Utara, angin kumbang di daerah
Cirebon Jawa Barat, angin gending di daerah Pasuruhan Jawa Timur, angin
barubu di Sulawesi Selatan, angin wambraw di daerah Manokwari. Angin taku
yakni angin timur-timur laut kuat di Juneau Alaska yang biasanya bertiup dalam
waktu antara bulan Oktober dan Maret (Alamsyah, 2007).
Angin anabat, adalah angin lokal yang bertiup naik sepanjang lereng gunung yang
panas karena sinar matahari.
Angin gravitas, adalah gerak udara dingin dari tempat yang tinggi ke arah pantai
laut di dekatnya yang panas. Angin gravitasi juga sering diserupakan dengan
“angin jatuh” atau angin katabat.
Angin hitam, adalah angin yang kuat, sangat bergolak-galik, kering yang bertiup
ke bawah di lereng gunung; angin tersebut terkenal di Kurdistan selatan, Persia,
dan dinamai juga dengan angin reshabar.
Angin katabat adalah angin turun sepanjang lereng gunung yang timbul karena
dalam arah horizontal kerapatan udara di sepanjang lereng lebih besar daripada
kerapatan udara di sekitarnya. Perbedaan kerapatan tersebut karena pendinginan
permukaan lereng mendinginkan udara di sekatnya.
Angin krakatao adalah lapisan angin timuran di atas wilayah tropik pada
ketinggian 18 – 24 km. Lapisan tersebut menempati puncak dari angin baratan
troposfer tengah yang tebalnya sampai 6 km dan kira-kira 2 km di atas tropopauze.
Nama angin tersebut dikenali ketika adanya debu letusan gunung Krakatao pada
tahun 1883.
6. Dikalangan pelayaran dan penerbangan
Angin buritan adalah nama angin yang bertiup dari arah belakang searah
dengan arah gerak kapal atau pesawat terbang; disebut pula angin turutan.
Angin haluan atau angin sakal adalah angin yang bertiup dari depan arah
kapal atau pesawat terbang. Baik angin buritan maupun angin sakal keduanya
disebut angin membujur.
Angin lambung adalah angin yang bertiup dari arah samping kapal atau
pesawat terbang; disebut pula angin silang yalah angin yang mempunyai
komponen berarah tegaklurus terhadap arah gerakan kapal atau pesawat
terbang.
7. Berdasarkan kecepatan angin
Angin teduh, adalah angin yang kecepatannya kurang dari 1 knot.
Angin ribut, adalah angin yang luar biasa kekuatannya lebih dari 28 knot.
Angin ribut kuat, adalah angin ribut yang kecepatannya 41 sampai 47 knot.
Angin ribut hebat, adalah angin ribut yang kecepatannya lebih dari 48 knot.
Angin ribut lemah, adalah angin ribut yang kecepatannya 25 sampai 33 knot.
Angin ribut sedang, adalah angin ribut yang kecepatannya 25 sampai 33
knot.
8. Berdasarkan sifat fisis dan sifat teori atau angin teoritik
Angin geostrofik adalah angin mendatar yang secara teori dihasilkan dari
adanya keseimbangan antara gaya Corioli dan landaian mendatar tekanan.
Dalam fisika keseimbangan tersebut dinyatakan dengan rumus : Vg = – g/f
Әp/Әn; dengan g = percepatan gravitas bumi, f = faktor Corioli, p = tekanan
atmosfer, dan Әp/Әn = landaian tekanan sepanjang arah garis n tegaklurus
isobar. Angin geostrofikk arahnya hampir sejajar dengan arah isobar.
Angin alobar adalah Komponen angin yang secara teori dihasilkan oleh
ketidak seragaman perubahan lokal dari tekanan mengikut waktu
Angin isalobar, adalah angin yang secara teori ditimbulkan oleh perubahan
lokal tekanan mengikut waktu.
Angin landaian adalah komponen kecepatan angin yang tegaklurus garis
kontur tekanan tetap di suatu titik pada peta ketinggian. Secara teori angin
landaian (Vgr) dihasilkan dari adanya keseimbangan antara gaya Corioli dan
gaya sentripetal dengan landaian mendatar tekanan, dan dinyatakan dengan
rumus : Vgr2/R + f Vgr = – g Әp/Әn; dengan R = jejari lengkungan lintasan, f =
faktor Corioli, g = percepatan gravitas bumi, Әp/Әn = landaian tekanan
tegaklurus isobar.
Angin langkisau adalah angin kuat yang mendadak terjadi dalam waktu
singkat yang kemudian diikuti keadaan tenang (ta ada angin); umumnya hanya
disebutkan langkisau saja.
Angin membujur setara adalah angin khayalan, dalam penerbangan, yang
diwujudkan seperti angin sebenarnya dengan kecepatan seragam sebesar
kecepatan rata-rata pesawat terbang terhadap bumi dan selalu sejajar dengan
lintasannya.
Angin pilin adalah badai angin kecil dengan udara di dalamnya berputar
mengelilingi pusat yang bertekanan rendah; kadang-kadang putaran udara
menjulur ke atas sampai beberapa ratus meter dan menimbulkan pilin debu
bila terjadi di padang pasir.
Angin puyuh, adalah putaran kuat turus udara berbentuk juntaian yang
terdapat pada bagian bawah awan Kumulonimbus dan hampir selalu tampak
sebagai awan corong. Pusarnya bergaris tengah beberapa ratus meter.
Biasanya berputar siklonal (mengiri bila dilihat dari atas) dengan kecepatan
sekitar 150 – 500 km/jam. Angin puyuh termasuk fenomena atmosfer skala
lokal yang mempunyai potensi kekuatan sangat merusak. Di Indonesia angin
puyuh disebut juga “puting beliung”.
Angin semu, adalah angin yang arah dan kecepatannya diukur dari benda
yang bergerak. Besar arah dan kecepatannya sama dengan beda vektor antara
angin sebenarnya dan kecepatan benda yang bergerak.
Angin sakal setara, sama dengan angin membujur setara.
Angin termal adalah angin yang secara teori diturunkan dari perbedaan suhu
dan tekanan dalam lapisan atmosfer
D. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Laju Angin
1. Keadaan Topografi
Topografi secara ilmiah artinya adalah bentuk permukaan bumi dan objek lain
seperti planet, satelit alami (bulan dan sebagainya), dan asteroid. Dalam pengertian
yang lebih luas, topografi tidak hanya mengenai bentuk permukaan saja, tetapi juga
vegetasi dan pengaruh manusia terhadap lingkungan, dan
bahkan kebudayaan lokal(Ilmu Pengetahuan Sosial). Topografi umumnya
menyuguhkan relief permukaan, model tiga dimensi, dan identifikasi jenis lahan.
Penggunaan kata topografi dimulai sejak zamanYunani kuno dan berlanjut
hingga Romawi kuno, sebagai detail dari suatu tempat. Kata itu datang dari kata
Yunani, topos yang berarti tempat, dan graphia yang berarti tulisan. Objek dari
topografi adalah mengenai posisi suatu bagian dan secara umum menunjuk pada
koordinat secara horizontal seperti garis lintang dan garis bujur, dan secara vertikal
yaitu ketinggian. Mengidentifikasi jenis lahan juga termasuk bagian dari objek studi
ini. Studi topografi dilakukan dengan berbagai alasan, diantaranya
perencanaan militer dan eksplorasi geologi.
Keadaan ini sangat berpengaruh, jika angin menerpa pada topografi berupa gunung ia
akan cenderung naik, berbeda jika ia menerpa pada topografi berupa daratan, ia akan
cenderung lurus-lurus saja.
2. Daratan atau Lautan
Keadaan ini juga sangat penting. Pada keadaan ini saat angin bergerak di atas daratan
dan lautan juga sangat berbeda. Walau bagaimanapun angin yang bergerak di daratan
cenderung mengikuti keadaan permukaan daratan, berbeda jika angin yang berhembus
di atas lautan maka ia akan ikut mempengaruhi bentuk muka air laut, bahkan
pergerakan arus di atas laut. Sehingga ia bebas bergerak di atas lautan daripada di
daratan.
3. Pepohonan
Adanya pepohonan juga sangat berpengaruh, jika pohon tersebut cukup tinggi dan
menggaanggu laju angin.
2.2 Energi Angin
Energi angin saat ini adalah sumber energi terbarukan yang paling populer di dunia.
Energi angin merupakan salah satu sumber energi tertua, dan konversi energi angin menjadi
bentuk energi yang berguna telah dilakukan selama lebih dari 5000 tahun untuk tujuan seperti
mendorong perahu dan kapal layar. Dewasa ini energi angin banyak digunakan untuk
menghasilkan listrik, dan merupakan salah satu sektor energi terbarukan paling maju dengan
potensi di tahun-tahun mendatang memiliki rasio yang jauh lebih besar sebagai pemasok
kebutuhan energi dunia dibandingkan di saat ini.
Energi angin juga merupakan sumber energi terbarukan yang berarti tidak dapat habis
seperti bahan bakar fosil. Energi angin yang tersedia di atmosfer lima kali lebih besar
daripada konsumsi energi dunia saat ini. Potensi energi angin di darat dan dekat pantai sekitar
72 TW (tera watt) yang melebihi lima kali lebih banyak dari penggunaan energi dunia saat ini
dalam segala bentuk.
Berdasarkan data dari GWEC, jumlah PLTB yang ada di dunia saat ini adalah sebesar
157.900 MWatt (sampai dengan akhir tahun 2009), dan pembangkit jenis ini setiap tahunnya
mengalami peningkatan dalam pembangunannya sebesar 20-30%. Teknologi PLTB saat ini
dapat mengubah energi gerak angin menjadi energi listrik dengan efisiensi rata-rata sebesar
40%. Efisiensi 40% ini disebabkan karena akan selalu ada energi kinetik yang tersisa pada
angin karena angin yang keluar dari turbin tidak mungkin mempunyai kecepatan sama
dengan nol. Gambar ini merupakan laju pertumbuhan dan daya elektrik total PLTB di dunia
yang ada sampai saat ini.
Gambar 3. Laju pertumbuhan dan daya elektrik total PLTB di dunia (2009)
Karena matahri memanaskan permukaan bumi secara tidak merata, maka terbentuklah
angin. Energi kinetik dari angi dapat digunakan untuk menjalankan turbin angin. Beberapa
mampu memproduksi tenaga 5MW. Keluaran tenaga kubus adalah funsi dari kecepatan
angin, maka turbin tersebut paling tidak membutuhkan angin dalam kisaran 5,5 m / d(20
km/j), dan dalam praktek sangat sedikit wilayah yang memiliki angin yang bertiup terus
menerus. Namun begitu di daerah pesisir atau daerah ketinggian, angin yang cukup tersedia
konstan (Buyz:2003).
2.3 Energi Kinetik Angin
Energi kinetik angin yang dapat masuk ke dalam area efektif turbin angin dapat
dihitung berdasarkan persamaan berikut :
dimana pada persamaan tersebut dapat kita lihat bahwa energi angin (P ; Watt)
bergantung terhadap faktor-faktor seperti aliran massa angin (m ; kg/s), kecepatan angin (v ;
m/s), densitas udara (ρ ; kg/m3), luas permukaan area efektif turbin (A ; m3 ). Di akhir
persamaan, secara jelas dapat disimpulkan bahwa energi angin akan meningkat 8 kali lipat
apabila kecepatan angin meningkat 2 kali lipatnya, atau dengan kata lain apabila kecepatan
angin yang masuk ke dalam daerah efektif turbin memiliki perbedaan sebesar 10% maka
energi kinetik angin akan meningkat sebesar 30%.
Daya angin yang dihasilkan karena pergerakan angin. Energi yang terkait dengan
gerakan seperti itu adalah energi kinetik dan ditentukan oleh ekspresi berikut:
Energi Kinetik=12
mV 2....(2.1)
Dimana,
m = Massa udara (Kg)
V = Kecepatan massa udara (m/s)
Massa udara didefinisikan sebagai perkalian antara Volume dengan kerapatan :
m = Q x ρ......(2.2)
dimana,
Q = Volume /debit (m3)
ρ = kerapatan udara (Kg/m3)
Oleh karena itu, ekspresi daya dapat diturunkan sebagai berikut:
Daya=dE k
dt..........(2.3)
12
.ddt
. m v2
12
.ddt
. Q v2
12
.dQdt
. v2
disini, dQdt = Rate of discharge (m3/s) = A (m2) .v (m/s)
dimana, A = daerah yang melawati rotor sudu.(Umanand, 2007).
2.4 Gaya yang Bekerja pada Turbin
Pada prinsipnya gaya-gaya angin yang bekerja pada sudu-sudu kincir sumbu
horizontal terdiri atas tiga komponen (Gambar ), yaitu:
Gaya aksial, yang mempunyai arah sama dengan angin, gaya ini harus ditampung
oleh poros dan bantalan
Gaya sentrifugal s, yang meninggalkan titik tengah. Bila kipas bentuknya simetris,
semua gaya sentrifugal s akan saling meniadakan atau resultannya sama dengan nol
Gaya tangensial t, yang menghasilkan momen, bekerja tegak lurus pada radius dan
yang merupakan gaya produktif
2.5 Daya Energi Listrik
Daya adalah energi per satuan waktu. Daya angin berbanding lurus dengan
kerapatan udara, dan kubik kecepatan angin, seperti diungkapkan dengan persamaan
berikut:
P=12
ρA V3( watt
m2 )
2.6 Kincir Angin
2.6.1 Sejarah Kincir Angin
Sekitar tahun 1890 Negara Denmark sudah mulai memanfaatkan tenaga untuk
memompa air maupun membangkitkan tenaga listrik guna memenuhi kebutuhan industri susu
yang terletak terpencar dan yang semakin berkembang khususnya didaerah yang tidak
tersedia bahan bakar lokal. Dalam periode 1890-1945 produksi kincir angin kebanyakan
berkapasitas 5 KW meskipun ada beberapa yang berkapasitas lebih besar (Ahmad:2005).
Dengan berakhirnya Perang Dunia II, kebutuhan akan tersedianya tenaga listrik
diperkirakan akan meningkat, sedangkan persediaan bahan bakar fosil tidak mencukupi
sehingga di beberapa Negara Eropa mulai memikirkam untuk memanfaatkan sumber energi
pengganti lain termasuk sumber energi angin dan prototype yang telah diproduksi
berkapasitas 100 KW(Ahmad:2005).
Sejak tahun 1958 penelitian mengenai tenaga angin mulai ditinggalkan karena
berkembangnya teknologi tenaga nuklir yang nampaknya mempunyai prospek yang lebih
baik, serta telah stabilnya penyediaan bahan bakar konvensional yang harganya relatif lebih
murah dan mungkin besarnya ukuran unit pembangkit listrik tenaga termis yang ternyata
lebih menguntungkan (Ahmad:2005).
Sejak melandanya krisis energi tahun 1973 pada saat harga bahan bakar minyak mulai
melonjak dan pada saat bersamaan masyarakat di negara-negara maju mulai memberikan
tanggapan negatif pada pembangunan pembangkit-pembangkit listrik tenaga nuklir
khususnya mengenai hal bahaya pencemaran lingkungan maka sejak itu energi angin mulai
mendapat perhatian lagi dalam perkembangannya(Ahmad:2005).
Di Indonesia, tenaga angin telah dikembangkan pemanfaatannya sejak tahun 1979
yang dimulai dengan penelitian-penelitian dan pengukuran data angin serta konsep-konsep
teknologi sesuai dengan kondisi dan energi angin yang tersedia di Indonesia(Ahmad:2005).
2.6.2 Roda Sebagai Basis Teknologi Kincir Angin
Revolusi teknologi, dapat kita artikan sebagai tahapan-tahapan dimana terjadi
akselerasi yang tinggi pada perkembangan produk teknologi. Revolusi ini biasanya ditandai
oleh keadaan dimana sebelum revolusi terjadi, produk ini tidak pun terpikirkan oleh manusia,
namun sesaat sesudah penemuannya, ratusan atau ribuan manfaat produknya kemudian
dikembangkan dalam durasi waktu yang singkat. Kita harus menyadari bahwa teknologi
berkembang dari satu hal yang sangat sederhana, yaitu roda. Kemudian dari penemuan roda
dari kayu gelondongan oleh masyrakat- masyarakat Neolithikum dilembah Mesopotamia
perlahan melahirkan revolusi dalam dunia “ roda” . Teknologi ini memegang peranan penting
karena membawa penemuan, pengetahuan dan pembaharuan terhadap penemuan teknologi
baru. Salah satunya kincir angin yang prinsip kerjanya sama dengan roda.
2.6.3 Teknologi Kincir Angin Zaman Kuno
Kincir angin zaman kuno di temukan pertama kali di Persia pada abad ke-7 M .Kincir
angin zaman kuno merupakan cikal bakal dari perkembangan kincir angin modern saat ini.
Kincir angin yang dengan jelas dimuat dalam Kitab Al- Hiyal (Buku tentang Alat-alat
Mekanik) yang ditulis oleh Banu Musa bersaudara abad ke-3H (ke-9 M). Buku tersebut
menyebutnya sebagai roda angin “yang jamak dipakai oleh rakyat”. Deskripsi rinci alat ini
terdapat pada Kitab Nukhbat Al-Dahr (Kosmografi) oleh Al-Dimauntsyqi,ditulis sekitar
tahun 700H/1300M.
Gambar 4. Kincir angin kuno
Walaupun mekanismenya sederhana tetapi kincir angin ini telah dikenal oleh seluruh
peradaban lainnya pada masa itu, dan beberapa negara masih menggunakan mekanisme
seperti ini hingga di era modern ini. Bisa dibilang, kincir angin kuno yang awalnya tampak
seperti roda dayung besar ini merupakan cikal bakal kincir angin modern yang digunakan
sebagai pembangkit listrik tenaga angin. Kincir angin menjadi sumber energy yang penting
yang dipergunakan bukan hanya untuk memipil jagung dan memompa air, tetapi juga untuk
menghaluskan gula tebu, sebagai kincir penggiling (crushing mill), dan lain-lain. Penggunaan
tenaga untuk menggerakan kincir angin telah di kenal pada masa khalifah Umar Bin al-
Khathtab (wafat abad ke-7M).
2.6.4 Perencanaan Kincir Angin
Untuk perencanaan kincir angin diperlukan data sebagai berikut:
1. Survei data angin
2. Lokasi kincir yang baik
3. Rumus energi angin yang baik
4. Perencanaan
2.6.5 Macam-Macam Kincir Angin
Sejalan dengan kemajuan dan perkembangan teknologi aerospace, maka sampai pada
saat ini telah banyak dikenal jenis-jenis kincir angin, baik yang berporos horizontal maupun
yang berporos vertikal. Masing-masing jenis kincir angin mempunyai prinsip kerja dan
karakteristik yang berbeda-beda (Sapiludin:2001).
Syarat-syarat yang perlu diperhatikan dalam memilih jenis kincir angin untuk penggerak
muka mula suatu generator adalah :
1. Mempunyai efisiensi daya tinggi.
2. Besar investasi dan biaya operasi harus serendah mungkin sehingga cukup memadai
terhadap daya yang dihasilkan.
3. Bahan yang digunakan mudah didapat serta mudah pengolahannya disamping harus
mempunyai kekuatan yang memenuhi syarat teknis.
Dengan melihat dan mempertimbangkan persyaratan diatas maka jenis-jenis kincir angin
yang mempunyai prospek cukup baik dimasa mendatang yaitu :
a. Kincir Angin Darrieus.
Kincir angin darrieus diciptakan pada tahun 1920 oleh G.J.M. Darrieus dari Perancis.
Kincir angin ini terdiri dari sudu-sudu berpenampang airfoil (seperti bentuk pesawat terbang),
dengan jumlah sudu satu pasang, dua pasang, atau lebih. Dimana gaya dorong untuk memutar
rotor adalah dari kombinasi gaya-gaya aerodinamika yang terjadi pada sudut-sudut kincir
tersebut.
Adapun keuntungannya :
1. Tidak perlu pengaturan sudut-sudut untuk menggerakan sebuah generator.
2. Tidak memerlukan suatu orientasi karena berporos vertikal.
Adapun kerugiannya :
1. Beroperasi pada putaran rendah.
2. Tidak dapat start sendiri.
3. Efisiensi aerodinamika rendah.
Gambar 5. kincir angin darrieus
b. Kincir Angin Savonius
Kincir angin savonius merupakan kincir angin berporos vertikal yang telah dikenal sejak
tahun 1925. Dalam beberapa hal tertentu kincir angin savonius mempunyai beberapa
kelebihan dibandingkan dengan jenis kincir angin yang lain, misalnya :
1. Konstruksi sederhana, sehingga mudah dibuat.
2. Bahan bakunya mudah didapat.
3. Tidak memerlukan keahlian khusus dalam pembuatan.
4. Biaya investasinya dan operasinya atau pemeliharaannya murah.
Pada umumnya sudut kincir angin savonius umumnya berbentuk huruf “S”, yang terdiri
dari dua, tiga atau lebih. Masalah utama dari kincir angin savonius dan juga kincir angin
poros vertikal lainnya adalah pada sudutnya kembali ia menentang aliran udara dan ini
merupakan suatu kerugian yang besar. Untuk mengatasi adanya kerugian besar diatasi dengan
membuat sudut berbentuk traveling down seluas-luasnya dan traveling up wind sekecil-
kecilnya.
Gambar 6. kincir angin savonius
c. Kincir Angin Giromill
Kincir angin giromill mempunyai prinsip kerja hampir sama dengan kincir angin darrieus
dengan perbedaan pada kincir angin giromill bentuk sudutnya lurus dan dipasang vertikal
dengan sudut variable Pitch dan tidak memerlukan kecepatan awal.
Karena bentuk sudutnya lurus maka pembuatannya mudah dan murah. Tetapi
kelemahannya adalah menpunyai perbandingan putaran yang rendah dan energi yang
diekstesikan kecil. Keuntungan dari kincir angin giromill :
1. Dapat melakukan start sendiri.
2. Efisiensi aerodinamika lebih tinggi dari rotor darrieus.
3. Sudut rotor yang lurus mudah dibuat.
Gambar 7. kincir angin giromill
d. Kincir Angin Propeller
Kincir angin propeller merupakan kincir angin yang konvensional dimana suatu putaran
searah dengan arah angin dengan jumlah sudut dua, tiga ataupun lebih yang berpenampang
airfoil. Dimana perputaran kincir angin ini disebabkan adanya gaya aerodinamika yang
bekerja pada suatu kincir angin. Agar propeller dapat berputar maka letak bidang rotasinya
harus tegak lurus dengan arah angin. Dan untuk maksud ini dapat digunakan tipe up wind dan
down wind.
Kelebihan jenis Up Wind :
1. Konstruksi lebih sederhana.
2. Karakteristik aerodinamis angin tidak terganggu karena arah angin langsung menuju
rotor.
3. Untuk variable pitch start lebih ringan.
4. Tidak memerlukan sudut orientasi.
Kerugian jenis Up Wind :
1. Jarak rotor ke sumbu menara harus jauh, hal ini akan memungkinkan terjadi
pelenturan poros karena beban rotor yang terlalu berat.
2. Memerlukan ekor pengarah.
3. Kapasitas turbin umumnya kecil, hal ini karena jari-jari sudut yang bisa dipasang
ukurannya kecil, bila besar memungkinkan terjadi defleksi sudut.
Kelebihan jenis Down Wind :
1. Sambungan rotor dan poros dapat dibuat sedekat mungkin ke menara dan ingin
mengurangi kemungkinan pelenturan poros, karena beban rotor yang terlalu berat.
2. Kapasitas turbin umumnya besar, hal ini karena defleksi sudut bisa dihindari
walaupun dengan ukuran jari-jari sudut yang panjang.
3. Biasanya jenis down wind memiliki kemampuan untuk menyesuaikan diri terhadap
arah angin, sehingga tidak memerlukan ekor sebagai penyearah.
Kerugian jenis Down Wind :
1. Memerlukan sudut orientasi.
2. Karakteristik aerodinamika angin tergantung karena angin terhalang oleh menara.
3. Biaya kontruksi lebih tinggi.
Gambar 8. kincir angin popeller
a. Kincir Angin Vorteks Terbatas
Kincir angin jenis vorteks terbatas merupakan bentuk pengembangan dari kincir angin.
Kincir angin jenis ini diharapkan dapat memanfaatkan energi angin yang semaksimal
mungkin dengan jalan mempercepat angin yang ada(Alamsyah, 2007).
Konstruksi dari kincir angin vorteks terbatas terdiri dari menara silinder (tower) dimana
pada dinding silinder dipasang sudut-sudut vertikal yang bisa disetel. Pada bagian bawah
silinder diletakkan sebuah kincir angin propeller yang dilindungi oleh saluran divergen.
Apabila ada aliran angin masuk ke dalam silinder melalui sudut-sudut vertikal yang
mempunyai sudut pembukaan yang tidak sama, maka akan terjadi putaran angin dalam
silinder seperti angin pusar (vorteks) atau angin tornado.
Dalam pusat vorteks ini arus angin mempunyai kecepatan sudut yang tinggi sekitar 10
kali kecepatan sudut pada dinding silinder atau aliran angin diluar silinder. Karena dipuncak
silinder ada aliran angin maka tekanan udara pada silinder bagian atas akan minimum,
sehingga dengan aliran ini vorteks udara dalam silinder akan naik ke atas dengan kecepatan
tinggi. Dengan jalan ini maka energi yang dapat diekstrasi oleh kincir angin propeller
menjadi lebih besar. Sampai pada saat ini kincir angin vorteks terbatas masih dalam taraf
percobaan. Dan melihat sistem dan konstruksinya maka biaya investasinya akan mahal. Dari
beberapa jenis kincir angin yang telah disebutkan diatas terlihat pada masing-masing kincir
angin mempunyai karakteristik yang berbeda-beda.
Gambar 9. kincir angin vorteks terbatas
b.Sistem Kincir Belanda
Keberadaan kincir Belanda sudah ada sejak dulu sebelum dapat digunakan sebagai
sumber energi alternatif dalam fungsinya untuk menghasilkan energi listrik. Dilihat dari
bentuk fisiknya kincir Belanda ini sangat berbeda dengan kincir-kincir yang lainnya. Kincir
Belanda memiliki ciri khusus yaitu pada ukurannya yang besar dan berat (Alamsyah, 2007).
Keuntungan daripada kincir angin Belanda ini adalah walaupun permenitnya kecil tetapi
karena baling-balingnya yang berukuran besar membuat tenaga putarannya juga sangat kuat.
Kelemahan daripada kincir angin Belanda ini adalah memerlukan angin yang besar untuk
dapat menggerakkan kincir angin yang berat. Kalau angin bertiup lemah maka kincir tidak
akan dapat bergerak. Beruntung negeri Belanda terletak di pinggir laut utara yang berangin
kencang sehingga kincir yang berat itu tetap dapat berputar.
Untuk dapat menghasilkan tenaga listrik, idealnya kincir Belanda dihubungkan dengan
gear box percepatan sebelum ke generator. Rasio perbandingan gear box yang akan
dipergunakan didapat dari perhitungan putaran rata-rata kincir dan putaran yang dibutuhkan
oleh generator.
Gambar 10. kincir angin sistem Belanda
2.7 Turbin Angin
Turbin angin merupakan elemen utama dari sebuah ladang angin (wind farm), dan
digunakan untuk mengubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik dan kemudian
menjadi listrik. Dalam konteks produksi listrik, turbin angin ini juga dikenal sebagai
generator angin. Sebuah turbin angin terdiri dari rotor, baling-baling yang melekat pada rotor,
generator dan struktur menara.
Untuk menghasilkan listrik diperlukan generator, yang mengubah energi kinetik menjadi
listrik. Dalam turbin angin komersial terdapat gearbox yang ditempatkan di antara rotor dan
generator, untuk mengubah kecepatan putaran rendah baling-baling ke rotasi kecepatan tinggi
yang diperlukan untuk memproduksi listrik. Kecepatan rotasi turbin angin biasanya antara
40-400 rpm (rotasi per menit) sedangkan untuk menghasilkan listrik kita membutuhkan 1200-
1800 rpm.
Turbin angin dipasang di atas struktur menara tinggi (biasanya di atas 80 meter) untuk
dapat beroperasi pada ketinggian yang diperlukan. Turbin angin memanfaatkan aliran angin
pada ketinggian yang lebih tinggi karena kecepatannya yang lebih tinggi dan lebih konstan
(karena pengaruh penurunan drag).
Ada dua desain utama turbin angin, turbin angin sumbu horizontal dan turbin angin
sumbu vertikal. Sebuah turbin angin sumbu horizontal berputar di sumbu horizontal turbin
angin tersebut. Baling-baling turbin angin modern dikendalikan oleh motor yang terkontrol
secata komputerisasi dan dioptimalkan sehingga mereka selalu menghadap ke arah yang
terbaik untuk "menangkap" angin, sehingga dapat mempertahankan kinerja tinggi untuk
waktu yang cukup lama. Turbin angin sumbu horizontal merupakan turbin angin tipe lama
dan yang paling umum digunakan saat ini pada ladang angin komersial.
Di sisi lain, turbin sumbu vertikal berputar pada sumbu vertikal (omni-directional) yang
berarti mereka menghadap ke arah arah angin untuk berputar. Turbin angin sumbu vertikal
tidak memerlukan tidak perlu kecepatan angin yang tinggi dan teratur untuk beroperasi
seperti pada sumbu horizontal, sehingga turbin angin jenis ini dapat diletakkan pada
ketinggian yang lebih rendah. Ini merupakan keuntungan turbin omni-directional,
kemampuan yang mereka miliki membuatnya lebih cocok untuk daerah perkotaan dan di atas
atap.
Turbin angin dapat didirikan baik di darat (dikenal sebagai turbin angin darat) atau di laut
(turbin angin lepas pantai). Turbin angin darat biasanya lebih murah karena mereka lebih
mudah untuk diinstal. Turbin angin lepas pantai lebih mahal, tetapi mereka memperoleh
keuntungan dari hembusan angin yang lebih konstan dan lebih banyak yang ditemukan di
laut, memungkinkan untuk dipasang dengan kapasitas yang lebih besar.
Untuk produksi skala besar, turbin angin listrik diinstal dalam bentuk ladang angin. Ladang
angin yang besar luasnya dapat mencapai beberapa mil persegi dan terdiri dari beberapa ratus
turbin angin. Ladang angin yang terletak di darat disebut ladang angin darat dan ladang angin
yang diletakkan di laut disebut ladang angin lepas pantai. Lokasi turbin angin yang terbaik
adalah yang memiliki hembusan konstan, kecepatan angin yang non-turbulen minimal 10m/h
(16km/h), dan terletak di dekat sebuah sistem transmisi.
Sebelum membangun ladang angin, angin di lokasi tersebut dipantau dan diukur
setidaknya selama satu tahun. Pengukuran dilakukan pada tempat dan ketinggian yang
berbeda. Data yang dikumpulkan akan menentukan desain, ketinggian, lokasi turbin angin di
ladang angin, dan jarak antar turbin angin. Sebuah gardu juga diperlukan di lokasi tersebut,
tempat semua listrik yang dihasilkan dari turbin angin individu (tegangan menengah)
dikumpulkan dan ditransmisikan dalam sistem transmisi lokal (ditransformasikan ke
tegangan tinggi).
2.7.1 Komponen Turbin Angin
Turbin angin yang digunakan untuk pembangkit listrik tenaga angin tersusun dari
berbagai komponen. Berikut ini akan dijelaskan bagian-bagian dari turbin angin:
(Daryanto:2007).
Gambar 11. Komponen turbin angin
1. Blades
Kebanyakan turbin baik dua atau tiga pisau. Angin bertiup di atas menyebabkan
pisau-pisau untuk mengangkat dan berputar
2. Rotor
Pisau dan terhubung bersana-sama disebut rotor
3. Pitch
Blades yang berbalik, atau nada, dari angin untuk mengontrol kecepatan rotor dan
menjaga rotor berputar dalam angin yang terlalu tinggi atau terlalu rendah untuk
menghasilkan listrik.
4. Brake
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 titk 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 merusak generator.
Dampakanya adalah overheat, rotor breakdown.
5. Low-Speed Shaft
Mengubah poros rotor kecepatan rendah sekitar 30-60 rotasi per menit.
6. Gear box
Gears menghubungkan poros kecepatan tinggi di poros kecepatan rendah dan
meningkatkan kecepatan sekitar 30-60 rpm, sekitar 1000-1800 rpm, kecepatan rotasi
yang diperlukan oleh sebagian besar generator unyuk meng hasilkan listrik. Gearbox
adalah bagian mahal dan berat dari turbin angin.
7. Generator
Berfungsi mengkonversi energi putar manjadi energi listrik. Ada berbagai jenis
generator yang dapat digunakan dalam sistem turbin angin, antara lain generator
serempak (synchronous generator), generator tak serempak (unsynchronous
generator), rotor sangkar maupun rotor belitan ataupun generator magnet permanen.
Penggunaan generator serempak memudahkan kita untuk mengatur tegangan dan
frekuensi keluaran generator dengan cara mengatur-atur arus medan generator.
Sayangnya penggunaan generator serempak jarang daplikasikan karena biayanya yang
mahal, membutuhkan arus penguat dan membutuhkan sistem kontrol yang rumit.
Generator tak serempak sering digunakan untuk sistem turbin angin dan sistem
mikrohidro, baik untuk sistem fixed-speed maupun sistem variable speed.
8. Controller
Pengontrol mesin mulai dengan kecepatan angin sekitar 8-16 mil per jam (mph) dan
menutup mesin turbin sekitar 55 mph di atas, karena dapat rusak oleh angin yang
kencang.
9. Anemometer
Mengukur kecepatan angin dan mengirimkan data kecepatan angin ke pengontrol.
10. Wind vane
Tindakan arah angin dan berkomunikasi dengan yaw drive untuk menggerakkan
turbin dengan koneksi yang benar dengan angin.
11. Nacelle
Nacelle berada di atas menara dan berisi gear box, poros kecepatan rendah dan tinggi,
generator, kontrol dan rem.
12. High-Speed Shaft
Drive generator. Poros yang berhubungan langsung dengan rotor generator.
13. Yaw Drive
Yang digunakan untuk menjaga rotor menghadap ke arah angin sebagai perubahan
angin.
14. Yaw Motor
Kekuatan dari drive yaw.
15. Tower
Menara yang terbuat dari baja tabung, beton atau kisi baja. Karena kecepatan angin
maningkat dengan tinggi, menara tinggi memungkinkan turbin untuk menangkap
lebih banyak energi dan menghasilkan listrik lebih banyak. Tower pembankit listrik
tenaga angin ada tiga macam seperti gambar di bawah ini:
Gambar 12. macam-macam tower Pembangkit listrik Tenaga angin
2.7.2 Jenis-jenis Turbin Angin
Ada dua jenis turbin angin yang umum digunakan saat ini, yaitu berdasarkan arah
poros berputar (sumbu): turbin angin sumbu horisontal dan turbin angin sumbu vertikal.
Ukuran turbin angin bervariasi. Turbin kecil yang digunakan untuk memasok energi rumah
tunggal atau bisnis mungkin memiliki kapasitas kurang dari 100 kilowatt. Beberapa turbin
komersial berukuran besar mungkin memiliki kapasitas 5 juta watt, atau 5 megawatt. Turbin
yang lebih besar sering dikelompokkan bersama-sama sebagi ladang angin yang memasok
listrik ke jaringan listrik.
Turbin Angin Sumbu Horisontal
Gambar 13. Turbin Horisontal
Kebanyakan turbin angin yang digunakan saat ini adalah tipe sumbu horisontal.
Turbin angin sumbu horisontal memiliki bilah baling-baling seperti di pesawat. Sebuah turbin
angin horisontal berdiri setinggi bangunan 20-lantai dan memiliki tiga pisau yang rentangnya
menjangkau 200 kaki. Turbin angin terbesar di dunia memiliki baling-baling yang lebih lebih
panjang dari lapangan sepak bola. Turbin angin yang tinggi dan lebar dibangun untuk
menangkap lebih banyak angin.
Turbin Angin Sumbu Vertikal
Gambar 14. Turbin Vertikal
Turbin angin sumbu vertikal memiliki bilah yang memanjang dari atas ke bawah.
Turbin angin jenis ini yang paling umum adalah turbin angin Darrieus, dinamai sesuai dengan
nama insinyur Perancis Georges Darrieus yang desainnya dipatenkan pada tahun 1931. Jenis
turbin angin vertikal biasanya berdiri setinggi 100 meter dengan lebar 50 kaki. Turbin angin
sumbu vertikal menempati porsi kecil untuk digunakan pada saat ini.
2.7.3 Kelebihan dan Kelemahan Tiap jenis Turbin
Keunggulan dan Kelemahan Turbin Angin Sumbu Horizontal (TASH)
Keunggulan TASH
Dasar menara yang tinggi membolehkan akses ke angin yang lebih kuat ditempat-tempat
yang memiliki geseran angin (perbedaan antara laju dan arah anginantara dua titik yang
jaraknya relatif dekat di dalam atmosfir bumi. Di sejumlah lokasigeseran angin, setiap
sepuluh meter ke atas, kecepatan angin meningkat sebesar 20%.
Kelemahan 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 mempengaruhi radar airport.
• Ukurannya yang tinggi merintangi jangkauan pandangan dan mengganggu
penampilan pemandangan.
Keunggulan dan Kelemahan Turbin Angin Sumbu Vertikal (TASV)
Keunggulan 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
bagianbagiannya 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.
Kelemahan 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.
• 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.
2.7.4 Kelebihan dan Kelemahan Turbin Angin secara garis besar
Kelebihan
Penggunaan angin untuk energi memiliki dampak lingkungan yang lebih sedikit
dibandingkan banyak sumber energi lainnya. Turbin angin (sering disebut kincir angin) tidak
melepaskan emisi yang mencemari udara atau air (dengan sedikit perkecualian), dan mereka
tidak memerlukan air untuk pendinginan. Turbin angin juga dapat mengurangi jumlah listrik
yang dihasilkan dari bahan bakar fosil dan oleh karena itu mengurangi jumlah polusi udara,
emisi karbon dioksida, dan penggunaan air dibandingkan pembangkit listrik berbahan bakar
fosil.
Kebanyakan ilmuwan percaya bahwa perubahan iklim disebabkan oleh emisi gas
rumah kaca akibat aktivitas manusia dam penggunaan energi angin dapat membantu
menguranginya.
(Anonim)
Kelemahan
Turbin angin memang memiliki dampak negatif terhadap lingkungan, tetapi dampak
negatif bisa diseimbangkan dengan kebutuhan kita akan listrik; dampak lingkungan dengan
menggunakan angin untuk energi secara keseluruhan relatif lebih rendah dibandingkan
sumber energi lainnya untuk membuat listrik.
Turbin angin modern adalah mesin yang sangat besar, dan beberapa pihak tidak suka
mengenai dampak visual mereka pada lanskap. Ada beberapa turbin angin yang terbakar,
bahkan ada cairan pelumas yang bocor, meskipun hal ini relatif jarang. Beberapa pihak tidak
menyukai suara yang ditimbulkan oleh baling-baling turbin angin.
Beberapa jenis turbin angin dan proyek energi angin menyebabkan kematian burung dan
kelelawar. Namun cara untuk mengurangi dampak dari turbin angin pada burung dan
kelelawar terus diliti.
Sebagian besar proyek pembangkit listrik tenaga angin di darat juga membutuhkan jalan
dan sarana transportasi yang menambah dampak fisik terhadap lingkungan. Memproduksi
logam dan bahan lainnya di turbin angin, dan beton untuk pondasi juga memerlukan
penggunaan energi, yang mungkin berasal dari bahan bakar fosil.
2.8 Proses Pembangkitan Energi Listrik Tenaga Angin Secara Umum
Suatu pembangkit listrik dari energi angin merupakan hasil dari penggabungan dari
beberapa turbin angin sehingga akhirnya dapat menghasilkan listrik. Cara kerja dari
pembangkitan listrik tenaga angin ini yaitu awalnya energi angin memutar turbin angin.
Turbin angin bekerja berkebalikan dengan kipas angin (bukan menggunakan listrik untuk
menghasilkan listrik, namun menggunakan angin untuk menghasilkan listrik). Kemudian
angin akan memutar sudu-sudu turbin, lalu diteruskan untuk memutar rotor pada generator
yang letaknya di bagian belakang turbin angin. Generator mengubah energi putar rotor
menjadi energi listrik dengan prinsip hukum faraday, yaitu bila terdapat penghantar di dalam
suatu medan magnet, maka pada kedua ujung penghantar tersebut akan dihasilkan beda
potensial (Alamsyah, 2007).
Gambar 15.1 proses kerja pembangkit listrik tenaga angin (PK PLTB)
Ketika poros generator mulai berputar, maka akan terjadi perubahan flukspada stator
yang akhirnya dihasilakn tegangan dan arus listrik. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan
disalurkan melalui kabel jaringan listrik didistribusikan.
Tegangan arus listrik yang dihasilkan oleh generator berupa AC (alternating current)
yang memiliki bentuk gelombang kurang lebih sinusoidal. Energi listrik ini biasanya akan
disimpan kedalam baterai sebelum dimanfaatkan.
2.9 Syarat Angin Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Angin
Tidak semua jenis angin dapat digunakan untuk memutar turbin pembangkit listri tenaga
angin. Untuk iti berikut akan dijelaskan klasifikasi dan kondisi angin yang dapat digunakan
untuk menghasilkan energi listrik.
syarat angin untuk pembangkit listrik Indonesia, negara 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, namun
sayang potensi ini nampaknya belum dilirik oleh pemerintah. Sungguh ironis, disaat
Indonesia menjadi tuan rumah konfrensi dunia mengenai pemanasan global di Nusa Dua,
Bali pada akhir tahun 2007, pemerintah justru akan membangun pembangkit listrik berbahan
bakar batubara yang merupakan penyebab nomor 1 pemanasan global.
2.10 Kecepatan Angin dan Perkiraan Konversinya
Table dibawah ini menunjukan
No. Ketinggian 10 m Ketinggian 50 mDaya (W/m2)
Kecepatan (m/s)
Daya (W/m2)
Kecepatan (m/s)
1 <100 <4.4 <200 <5.62 100-150 4.4 – 5.1 200 – 300 5.6 – 6.43 150-200 5.1 – 5.6 300 – 400 6.4 – 7.04 200-250 5.6 – 6.0 400 – 500 7.0 – 7.55 250-300 6.0 – 6.4 500 – 600 7.5 – 8.06 300-400 6.4 – 7.0 600 – 800 8.0 – 8.87 >400 >7.0 >800 >8.8
Pada umumnya angin yang dipakai sebagai pembangkit energi adalah angin yang
ada dipemukaan bumi, yakni pada ketinggian maksimal 1 km.
Gambar 15.2 Profil kecepatan angin terhadap ketinggian
2.11 Potensi Energi Angin Di Dunia
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.
Smil menyatakan bahwa pergerakan udara di atmosfer merupakan 2% dari energi dari
matahari ke Bumi. 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(Smill:2004).
Jika jumlah energi matahari yang terserap secara langsung oleh atmosfer lebih sedikit
digunakan, perkiraan besaran tertinggi dari energi kinetik dapat dijabarkan. Smil memberi
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 (Smill:2004).
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 (Lorenz 2000).
Daerah Grubb and Meyer [4] Wijk and Coelingh [5]Afrika 10 600 -
Australia 3 000 1 638Amerika Utara 14 000 3 762America Latin 5 400 -Eropa Barat 500 520
Europe Timur 10 600 -Asia 4 900 -
Perkiraan Total 50 000 20 000 (+area lain) Tabel 1. Sebaran potensi energi angin. (TWh/tahun)
Gambar 16 : Total kapasitas energi angin terpasang di dunia
Di seluruh dunia, banyak negara yang berinvestasi pada tenaga angin di darat
maupun turbin lepas pantai. Sebuah organisasi nirlaba berbasis di Jerman yang mewakili
asosiasi energi angin di lebih dari 100 negara, World Wind Energy Association,
mengatakan bahwa nantinya akan ada diversifikasi pasar tenaga angin yang lebih besar.
Organisasi World Wind Energy Association (WWEA) mempromosikan pembaharuan
energy, menyarankan pemerintah untuk membuat kebijakan, dan menjalankan
pengembangan industri tenaga angin. Negara di Amerika Latin dan Afrika memasang
peternakan tenaga angin pertama yang pernah dimiliki. Pasar tenaga angin yang lebih
besar dan beragam juga berarti meningkatkan persaingan dan harga yang lebih baik bagi
konsumen.
Berikut 10 dari banyak negara anggota WWEA yang menghasilkan tenaga angin terbesar.
1.China
Negara China mempunyai pasar angin terbesar dari negara manapun di dunia ini.
Berdasarkan data terakhir WWEA, China menghasilkan kapasitas angina sekitar 67,7
gigawatts pada bulan Juni 2012 lalu. Bukan tidak mungkin kini China bisa
menghasilkan lebih dari 80 gigawatts. Pengembangan tenaga angin skala besar telah
dimulai kurang dari 10 tahun yang lalu. Sejak itu, China telah berkembang menjadi
mesin utama dalam industri angin global. Tenaga angin sangat dibutuhkan di China
karena sumber energi konvensional di China tidak akan cukup untuk memenuhi
kebutuhan di masa depan.
Gambar 17. PLTB China
2.Amerika Serikat
Amerika Serikat berada tepat di bawah China dalam peringkat total kapasitas tenaga
angin. Saat ini kapasitas tenaga angin yang dimiliki Amerika Serikat mendekati angka
60 gigawatts. Jumlah ini disebabkan oleh pemasangan per kapita di Amerika Serikat
tidak pada jumlah yang mengesankan. Selain itu, dukungan politik tenaga angin di
Amerika Serikat juga belum pasti, sehingga hal ini menciptakan tantangan bagi
produsen dan investor untuk mencari rencana stabilitas jangka panjang.
3.Jerman
Pasar tenaga angin di Eropa dipimpin oleh Jerman dengan total kapasitas lebih dari 30
gigawatts, membantu Uni Eropa untuk melampaui 100 gigawatts tenaga angin yang
dipasang musim gugur yang lalu. Meskipun berfokus pada lobi batubara, namun
Jerman tetap berkomitmen dengan energi terbarukan. Tenaga angin dan energi
terbarukan lainnya mendapatkan dukungan publik yang kuat, kemudian dukungan ini
diterjemahkan dalam kebijakan politik.
4.Spanyol
Kapasitas tenaga angin Spanyol menunjukkan angka yang mengesankan, tetapi
keadaan ekonomi Spanyol menunjukkan sebaliknya. Spanyol berada tepat di bawah
Jerman untuk total kapasitas tenaga angin, dan negara ini masih bergulat dengan krisis
ekonomi yang dimulai tahun 2008 lalu. Kondisi ekonomi ini menyebabkan kurangnya
dukungan untuk energi terbarukan. Spanyol tidak memiliki sumber daya fosil dan
masih ada kesenjangan antara potensial sumber daya dengan investasi energi
terbarukan.
5.India
Negara berkembang pertama yang memperkenalkan tenaga angin berskala besar
adalah India. Populasi yang semakin berkembang dan tingkat pertumbuhan industri
yang tinggi menciptakan peningkatan tuntutan kebutuhan energi. India tidak memiliki
sumber daya fosil, namun negara ini telah berinvestasi dalam energi terbarukan
meskipun pertumbuhan tenaga angin di negara ini lebih lambat dari China.
Gambar 18. PLTB India
6.Italia
Tahun 2011, publik Italia memutuskan adanya referendum untuk tenaga nuklir. Hal
ini masuk akal bagi sebuah negara yang tidak bergantung pada impor bahan bakar
fosil yang memutuskan berinvestasi dalam tenaga angin. Namun, sektor energi
terbarukan merupakan pisau bermata dua bagi Italia karena adanya keterlibatan mafia
Sisilia yang mengatakan bahwa energi terbarukan bisa menjadi bisnis yang penting.
7.Perancis
Tahun 2012 lalu presiden Perancis, François Hollande, mengumumkan untuk
mengurangi ketergantungan negara pada tenaga nuklir. Pergeseran kebutuhan energi
merupakan langkah yang tepat, yang akhirnya menjadikan Perancis sebagai negara
terbesar ke-7 di dunia. Dewasa ini, perusahaan Perancis merupakan pemimpin
manufaktur teknologi dan tenaga angin.
8.Kanada
Kebijakan politik tentang energi di Kanada mendapat dukungan dari provinsi. Secara
keseluruhan, kapasitas tenaga angin yang dimiliki Kanada lebih dari 5,5 gigawatts.
Program energi angin, terutama di Ontarlo dan Nova Scotia, telah mempunyai sistem
insentif bagi investor yang berbasis masyarakat yang merupakan elemen penting
untuk mengambil potensi pemegang saham di industri tenaga angin.
9.Brazil
Alasan Brazil berada di daftar 10 besar negara penghasil tenaga angin adalah karena
pertumbuhan industri di Brazil sangat tinggi. Lelang terbuka energi angin pada harga
dan kondisi yang tepat di Brazil terbukti bisa mengalahkan gas, tenaga air, nuklir, dan
batubara. Harga tenaga angin di Brazil sekitar 5 sen per kilowatt-hour.
Gambar 19. PLTB Brazil
10.Denmark
Posisi terakhir ditempati oleh negara yang menggunakan tenaga angin untuk
menggerakkan 28 persen listrik keseluruhan. Target Denmark mencapai 50 persen di
tahun 2020 kelak. Denmark memiliki pengalaman dan pengetahuan tentang cara
mengintegrasikan tenaga angin ke dalam sistem. Misalnya salah satu daerah di
Denmark, lebih dari 100 persen listrik berasal dari sumber daya terbarukan dan tenaga
angin yang sebagian besar digunakan untuk penghangat ruangan.
Dan dibawah ini merupakan table kapasitas energy angin yang terpasang pada
2004/2005
Kapasitas tenaga angin yang terpasang
(akhir tahun)[1]
Kapasitas (MW)
Urutan Negara 2005 2004
01 Jerman 18.428 16.629
02 Spanyol 10.027 8.263
03 AS 9.149 6.725
04 India 4.430 3.000
05 Denmark 3.128 3.124
06 Italia 1.717 1.265
07 Britania Raya 1.353 888
08 China 1.260 764
09 Belanda 1.219 1,078
10 Jepang 1.040 896
11 Portugal 1.022 522
12 Austria 819 606
13 Perancis 757 386
14 Kanada 683 444
15 Yunani 573 473
16 Australia 572 379
17 Swedia 510 452
18 Irlandia 496 339
19 Norwegia 270 270
20 Selandia Baru 168 168
21 Belgia 167 95
22 Mesir 145 145
23 Korea Selatan 119 23
24 Taiwan 103 13
25 Finlandia 82 82
26 Polandia 73 63
27 Ukraina 73 69
28 Kosta Rika 70 70
29 Maroko 64 54
30 Luxemburg 35 35
31 Iran 32 25
32 Estonia 30 3
33 Filipina 29 29
34 Brasil 29 24
35 Republik Ceko 28 17
Total dunia 58.982 47.671
2.12 Pontensi energi angin Indonesia
Energi angin di Indonesia memiliki potensi yang sangat besar untuk dikembangkan
sebagai sumber energi terbarukan (Toni:2008).
Potensi ini bukan hanya pada besarnya nilai energi yang dapat dihasilkan namun juga
akan memberikan lapangan pekerjaan bagi masyarakat Indonesia. Dalam beberapa tahun
mendatang diperkirakan dapat menjadi sumber energi tumpuan bagi Indonesia.
Tabel Perkiraan potensi energi angin di beberapa pulau di Indonesia
No. Daerah
Luas WPEA
Daya Listrik yang dapat dihasilkan (MW)
1 Jawa 1200 96002 Sumatra 1000 80003 Kalimantan 600 48004 Sulawesi 800 6400
5 Nusa Tenggara
500 4000
6 Lainnya 500 4000 Jumlah 4600 36800
Sumber : majalah LAPAN No. 16 Tahun ke-4Keterangan : WPEA = Wilayah Produksi Energi Angin
Pada tahun 2006 lalu, Presiden mengeluarkan dekrit presiden nomor 5 tahun 2006 yang
berkaitan tentang Kebijakan Energi Nasional di tahun 2025 (Gambar 2).
Dari keputusan tersebut dapat terlihat bahwa Indonesia berusaha untuk mengurangi
ketergantungan energi dari sumber daya fosil yang semakin menipis.
Namun skema pembagian energi ini pun masih terlihat bahwa 83% sumber energi
bergantung dari energi fosil (minyak, batubara, dan gas), hanya sekitar 17% yang berasal dari
sumber energi terbarukan termasuk energi angin (kurang lebih 1%).
Pada tahun 2011 Perusahaan Listrik Negara (PLN) memprediksikan pertumbuhan listrik
di Indonesia mencapai 5.500 MW pertahunnya. Angka tersebut sama dengan kapasitas total
sebesar 100.000 MW pada tahun 2025 nanti.
Energi angin di Indonesia memiliki potensi yang sangat besar untuk dikembangkan
sebagai sumber energi terbarukan (Darwis:2009).
Potensi ini bukan hanya pada besarnya nilai energi yang dapat dihasilkan namun juga
akan memberikan lapangan pekerjaan bagi masyarakat Indonesia. Dalam beberapa tahun
mendatang diperkirakan dapat menjadi sumber energi tumpuan bagi Indonesia.
Pada tahun 2006 lalu, Presiden mengeluarkan dekrit presiden nomor 5 tahun 2006
yang berkaitan tentang Kebijakan Energi Nasional di tahun 2025
Dari keputusan tersebut dapat terlihat bahwa Indonesia berusaha untuk mengurangi
ketergantungan energi dari sumber daya fosil yang semakin menipis.
Namun skema pembagian energi ini pun masih terlihat bahwa 83% sumber energi
bergantung dari energi fosil (minyak, batubara, dan gas), hanya sekitar 17% yang berasal dari
sumber energi terbarukan termasuk energi angin (kurang lebih 1%).
Pada tahun 2011 Perusahaan Listrik Negara (PLN) memprediksikan pertumbuhan
listrik di Indonesia mencapai 5.500 MW pertahunnya. Angka tersebut sama dengan kapasitas
total sebesar 100.000 MW pada tahun 2025 nanti.
Gambar 20. Skema pembagian Energi
Dengan skenario national perpaduan energi (energy mix) di atas, kebutuhan listrik
yang disediakan dari energi angin dapat diperkirakan sebesar 1000 MW pada tahun 2025.
Sedangkan menurut data World Wind Energi Association Report (WWEA 2010),
kapasitas terpasang pembangkit listrik tenaga angin di Indonesia sebesar 1,4 MW yang
tersebar di Nusa Penida (Bali), Bangka Belitung, Yogyakarta dan Pulau Selayar (Sulawesi
Utara).
Jumlah tersebut belum mencapai angka yang signifikan untuk memenuhi skenario
energy mix 2025. Artinya pemerintah harus berusaha keras untuk membangun Pembangkit
Listrik Tenaga Bayu dengan kapasitas total 1.000 MW hingga 13 tahun mendatang.
Jumlah ini bukanlah mustahil untuk dipenuhi jika kita melihat potensi energi angin
yang tersebar di seluruh pesisir nusantara. Indonesia yang memiliki total garis pantai
mencapai 81.000 km dengan kecepatan angin rata-rata 3-5 m/s.
2.13 Tantangan Kedepan
Indonesia memiliki karakteristik kecepatan angin rata-rata (Vmean) yang relatif lebih
rendah dibandingkan dengan negara-negara pengguna SKEA seperti Finlandia, Amerika
Serikat, dan negara-negara lainya. Daerah-daerah di Indonesia umumnya memiliki
Vmean antara 3-6 m/s, berbeda dengan negara-negara Eropa yang berkisar di antara 9-12 m/s.
Keunikan karakter angin Indonesia menimbulkan masalah ketika teknologi PLTB, yang
umumnya dirancang mengikuti karakteristik angin negara-negara Eropa, diaplikasikan di
Indonesia.
Adapun data kecepatan rata-rata angin di Indonesia dapat dilihat pada Gambar di bawah
ini yang didapat dari NASA.
Gambar 21.
Kecepatan angin di
Indonesia
Dapat dilihat bahwa daerah yang memiliki kecepatan angin rata-rata terbesar adalah
daerah Nusa Tenggara, 5,5-6,5 m/s. Sedangkan pulau-pulau besar di Indonesia, seperti
Sumatera, Kalimantan, Jawa, Sulawesi dan Papua hanya memiliki kecepatan angin rata-rata
antara 2,7 – 4,5 m/s. Kecepatan angin pada daerah-daerah di Indonesia memang relatif lebih
kecil dari daerah-daerah konsumen energi angin seperti Finlandia, Belanda, dan Amerika
Serikat.
Kendala terdahulu yang sering dijumpai ketika kita ingin membuat suatu pembangkit
listrik tenaga angin adalah kecepatan angin di Indonesia yang sangat rendah jika
dibandingkan dengan negara-negara di eropa utara dan amerika. Kemudian fluktuasi
kecepatan angin tersebut sering kali membuat turbin bekerja tidak efektif (Susilo:2002).
Namun hal ini dapat teratasi dengan teknologi generator dan konverter daya modern
dimana dengan kecepatan angin yang sangat rendah pun, hanya sekitar 2,5 m/s, kita masih
dapat menuai energi listrik secara optimal. Teknologi ini masih terus dikembangkan karena
memiliki beberapa keunggulan, yaitu :
1. Tidak memerlukan sistem transmisi (gearbox) yang mengakibatkan rendahnya
efisiensi turbin.
2. Sistem dapat digunakan pada kecepatan angin yang rendah sekalipun (2,5 – 3 m/s),
sehingga efisiensi tinggi.
3. Pengendalian sistem dan pemeliharaan yang cenderung lebih mudah.
Namun beberapa kendala umum yang sering muncul ketika ingin mengembangkan sistem
ini juga ada yaitu sebagai berikut :
1. Belum banyak industry yang bermain di wilayah ini karena biaya investasi yang
masih cenderung mahal.
2. Belum ada pemetaan spasial yang spesifik dan akurat, yang secara khusus
dilakukan untuk menghitung potensi aktual tiap daerah.
3. Secara ekonomis, energi ini belum bisa bersaing dengan energi fosil.
ANEMOMETER
Wind Body Thermal Anemometer
Anemometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur arah dan
kecepatan angin. Satuan meteorologi dari kecepatan angin adalah Knots dalam Skala
Beaufort. Sedangkan satuan meteorologi dari arah angin adalah 0o – 360o serta arah
mata angin. Anemometer harus ditempatkan di daerah terbuka.
Spesifikasi
Adapun perincian dari Anemometer Lutron AM-4201 adalah sebagai berikut:
1. Tampilan:
18 mm (0,7 ") LCD (Liquid Crystal Display), 3 1 / 2 digit
2. Pengukuran:
m /s (meter per detik)
km /h (kilometer per jam)
ft min (feet per menit)
knot (mil laut per jam)
Temperatur (° C, ° F)
3. Suhu operasi:
0 ° C sampai 50 ° C (32 ° F ke 122 ° F)
4. Operasi kelembaban:
Kurang dari 80% RH (relative humidity/ kelembaban relatif)
5. Sensor suhu:
Titik k untuk jenis termometer dalam penelitian
6. Power supply (kebutuhan energi):
Alat ini menggunakan baterai 006P 9V untuk DC (Direct Current/ Arus Searah),
baterai MN1604 (PP3) baterai (tugas berat jenis) dan bentuk lainnya yang setara
7. Konsumsi daya:
Alat ini memerlukan arus sebesar 9 mA (mikro ampere)
8. Berat:
325 gr termasuk baterai
9. Dimensi Alat:
168 x 80 x 35 mm (6,6 x 3,2 x 1,2 inci)
10. Sensor kepala:
Sepanjang 72 mm.
Adapun kegunaan dari Anemometer adalah sebagai berikut:
a. Mengukur kecepatan angin
b. Memperkirakan cuaca
c. Memperkirakan tinggi gelombang laut
d. Memperkirakan kecepatan dan arah arus
III. Alat dan Bahan yang Digunakan
Alat yang digunakan :
-Anemometer
Bahan yang digunakan :
-
IV. Prosedur Percobaan
Cara kerja dalam praktikum kecepatan angin ini adalah sebagai berikut :
1. Bawa anemometer ke tempat yang terbuka
2. Arahkan anemometer keatas selama beberapa menit
3. Lihat kecepatan angin ada anemometer tersebut
4. Catat hasil pengamatan.
V. Data Pengamatan
Percobaan I
Tanggal : 19 September 2013
No Kecepatan Angin (m/s)
Temperature (◦C) Waktu (wib) Lokasi
1 1,30 35,2 13:43
Pos Satpam
2 1,03 35,3 13:463 1,40 35,2 13:494 1,25 33,0 13:535 1,33 33,4 13:556 1,02 33,2 13:567 1,01 33,7 14:018 1,20 34,0 14:079 1,32 32,9 14:0910 1,40 33,1 14:1411 1,33 33,5 14:1512 1,29 33,5 14:15 13 1,12 32,4 14:19
Lab. Elektro
14 1,04 32,2 14:2515 1,04 32,1 14:4016 1,21 31,8 15:1517 1,11 31,6 15:3018 1,50 31,8 15:3219 1,70 31,5 15:3320 1,29 32,7 15:3721 1,01 32,9 15:3922 1,04 32,6 15:4123 1,05 30,9 15:4224 1,03 30,1 15:43
Percobaan II
Tanggal : 26 September 2013
No Kecepatan Angin (m/s)
Temperature (◦C) Waktu (wib) Lokasi
1 1,39 36,0 13:00
Gudang Perlengkapan
Bengkel Mesin
2 1,38 37,2 13:033 1,17 37,4 13:204 1,13 36,7 13:305 1,08 38,8 13:336 1,15 37,8 13:397 1,03 37,6 13:408 1,46 36,2 14:109 1,12 36,3 14:2010 1,49 37,2 14:2511 1,23 36,6 14:3012 1,33 36,3 14:50 13 1,82 37,2 15:12
Bengkel Sipil
14 1,23 36,6 15:2515 1,25 36,6 15:2916 1,04 36,4 15:4017 1,23 38,1 15:4918 1,18 37,4 15:5919 1,08 36,8 16:0020 1,06 35,5 16:1021 1,25 35,5 16:1522 1,26 35,0 16:1923 1,22 35,1 16:2024 1,19 35,6 16:25
Percobaan III
Tanggal : 3 September 2013
No Kecepatan Angin (m/s)
Temperature (◦C) Waktu (wib) Lokasi
1 1,08 35,5 13:21
Lapangan Futsal
2 1,06 35,5 13:243 1,25 35,1 13:254 1,47 33,2 13:255 1,25 33,3 13:266 1,26 33,4 13:277 1,22 34,5 13:408 1,19 35,29 14:009 1,59 35,8 14:1210 1,28 35,4 14:1311 1,20 34,6 14:1612 1,06 34,9 14:17 13 1,13 33,2 14:35
Bengkel Maintainance dan
Repair
14 1,04 33,1 14:4015 1,04 32,1 15:0016 1,03 31,9 15:1317 1,04 32,3 15:1518 1,05 32,8 15:1719 1,07 32,9 15:1920 1,10 33 15:2621 1,13 33,1 15:2922 1,21 33,7 15:3123 1,05 32,0 15:3324 1,06 31,3 15:40
Percobaan IV
Tanggal :
No Kecepatan Angin (m/s)
Temperature (◦C) Waktu (wib) Lokasi
1 1,19 33,1 13:30
Gudang dan Perlengkapan Mesin
2 1,25 34 13:403 1,03 33,9 13:504 1,05 35,2 14:005 1,19 33,2 14:106 1,04 34,4 14:207 1,47 35,4 14:308 1,04 33,7 14:409 1,26 33,4 14:5010 1,04 33,3 15:0011 1,06 33,5 15:1012 1,05 33,9 15:20
VI. Analisa Data
Berdasarkan percobaan yang telah diakukan, yaitu Menentukan kecepatan angin yang
ada di kawasan/area Politeknik Negeri Sriwijaya yang dilakukan selama ± 4 minggu,
menggunakan alat Anemometer dapat dianalisa bahwa Angin adalah udara yang bergerak
akibat rotasi bumi dan perbedaan tekanan udara di sekitarnya. Angin bergerak dari tempat
bertekanan udara tinggi ke bertekanan udara rendah. Sebenarnya yang kita lihat saat angin
berhembus adalah partikel-partikel ringan seperti debu yang terbawa bersama angin. Angin
bisa kita rasakan hembusannya karena kita mempunyai indra perasa, yaitu kulit, sehingga kita
bisa merasakannya.
Pada percobaan ini, dapat dilihat pada data yang didapatkan kecepatan angin yang
paling tinggi adalah 1,82 m/s yang berlokasi di Bngkel Sipil, tepatnya di jalan depan bengkel
mesin, lalu 1,70 m/s yang berlokasi di Lab. Elektro, tepatnya di lantai 3 area terbuka, dan
untuk kecepatan rata-rata di setiap lokasi berkisar antara 1,02 m/s-1,59 m/s tergantung dari
lokasi pengukuran, berdasarkan lokasi pengamatan, lokasi yang paling bagus untuk
pengukuran kecepatan angin adalah di area terbuka seperti lapangan dan di atas gedung
kuliah seperti di atas Lab. Elektro, karena tempatnya yang tinggi dan tidak ada penghalang
untuk jalur anginnya (dalam hal ini seperti pohon, gedung, dan kendaraan) maka angin
terukur pada kecepatan yang paling tinggi, lalu untuk yang di area Bengkel Sipil, angin yang
di dapatkan juga cukup tinggi karena posisi pengukuran pada saat itu pengamat berada di
tengah persimpangan 4 dimana angin bisa saja datang dari berbagai arah.
Jadi dapat dianalisa bahwa semakin tinggi lokasinya semakin kencang pula angin
yang bertiup. Hal ini disebabkan oleh pengaruh gaya gesekan yang menhambat laju udara. Di
permukaan bumi, gunung, pohon, dan topografi yang tidak rata lainnya memberikan gaya
gesekan yang besar. Semakin tinggi suatu tempat, gaya gesekan ini semakin kecil. Angin
bergerak lebih cepat pada siang hari, dan sebaliknya terjadi pada malam hari.
Dalam konversi energi angin menjadi energi listrik ditentukan oleh koefisien
atau efisiensi yang dimiliki rotor, efisiensi transmisi dan efisiensi generator. Semakin tinggi
kecepatan angin yang di terima oleh baling-baling semakin tinggi pula daya yang
dapat dihasilkan dan semakin besar diameter rotor yang menerima laju angin
semakin tinggi pula daya yang dihasilkan oleh turbin angin.
VII. Kesimpulan
Berdasarkan percobaan dan pengamatan yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa :
Angin adalah gerakan massa udara dari daerah yang bertekanan tinggi ke daerah yang
bertekanan rendah.
Kecepatan angin sangat beragam dari tempat ke tampat lain, dan dari waktu ke waktu.
Kecepatan angin ditentukan oleh perbedaan tekanan udara antara tempat asal dan
tujuan angin dan resistensi medan yang dilaluinya.
Anemometer, adalah alat untuk mengukur kecepatan angin.
Tinggi Lokasi, semakin tinggi lokasinya semakin kencang pula angin yang bertiup.
Waktu, Angin bergerak lebih cepat pada siang hari, dan sebaliknya terjadi pada
malam hari.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan angin adalah:
1) perbedaan tekanan udara di dua tempat (gradien barometris)
2) relief permukaan bumi
3) letak suatu tempat
4) ketinggian suatu tempat
5) lamanya siang dan malam.
Kecepatan angin yang paling tinggi di kawasan/area Politeknik Negeri Sriwijaya
adalah 1,82 di Bengkel Sipil dan 1,70 di Lab. Elektro.
IX. GAMBAR ALAT
Anemometer