PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN SEDERHANA
Disusun Oleh :
Kelompok 2
Anggota
1. Andri Wasis Handoko ( M0212012 )
2. Asih Rahmini Rahmat ( M0212020 )
3. Diani Galih Saputri ( M0212028 )
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2015
I. Latar Belakang
Pemanfaatan energi yang ada di bumi akan terbuang sia-sia apabila tidak
digunakan dengan cara yang efisien, salah satu energi yang ada di bumi adalah
energi angin. Angin adalah udara yang bergerak sebagai akibat adanya perbedaan
tekanan udara. Angin mengalir dari tempat dengan tekanan udara tinggi ke tempat
dengan tekanan udara rendah. Kecepatan angin dapat diperkirakan dari
pengamatan atau spesifikasi kejadian alam.
Salah satu implementasi energi angin dalam kehidupan sehari-hari adalah
turbin angin, dimana turbin angin akan mengkonversi energi gerak menjadi energi
listrik. Dengan pemanfaatan energi tersebut maka akan dapat diketahui efisiensi
dari konversi energinya.
Efisiensi merupakan salah satu langkah dalam pelaksanaan konservasi
energi. Efisiensi energi adalah istilah umum yang mengacu pada penggunaan
energi lebih sedikit untuk menghasilkan jumlah layanan atau output berguna yang
sama. Dalam pandangan masyarakat umum kadang kala efisiensi energi diartikan
juga sebagai penghematan energi.
Dengan mengetahui prinsip kerja dan konversi energi secara lebih detail
serta dapat menghitung nilai efisiensinya maka energi yang ada tidak akan
terbuang sia-sia. Oleh sebab itu, penulis membuat peragaan konversi turbin angin
dengan pembuatan alat peraga yang diberi judul “Pembangkit Listrik Tenaga
Angin Sederhana”.
II. Tujuan
1. Mengetahui proses konversi energi pada pembangkit listrik tenaga angin
sederhana
2. Menghitung efisiensi dari pembangkit listrik tenaga angin
III. Dasar Teori
Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha (Sears dan Zemannsky,
2002).
Konversi energi adalah perubahan bentuk energi dari yang satu menjadi
bentuk energi lain. Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidakdapat
di buat tetapi dapat di konversi ( di ubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain )
( Cengel dan Bones, 2002).
Sistem konversi energi angin (SKEA) merupakan suatu sistem yang
bertujuan untuk mengubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik poros
turbin untuk kemudian diubah lagi oleh generator menjadi energi listrik. Dengan
menggunakan turbin angin, energi angin bisa dirubah menjadi energi listrik. Pada
bagian ini dibahas tentang turbin angin sumbu vertikal (VAWT).Turbin angin
sumbu vertikal adalah turbin angin yang memiliki gerakan sudu sejajar dengan
arah angin. Turbin angin jenis ini memiliki struktur yang lebih sederhana. Turbin
angin sumbu vertikal adalah turbin angin yang dapat digunakan pada kecepatan
angin yang bervariasi dengan arah yang berbeda-beda. Tidak seperti turbin angin
sumbu horizontal, turbin angin jenis ini memiliki kecepatan putar yang rendah
dengan torka yang tinggi ( Buxamusa, 2010).
Generator adalah alat yang di gunakan untuk merubah energi kinetik
menjadi energi listrik. Bagian generator ada 2 yaitu bagian yang berputar dan
bagian generator yang tidak berputar. Untuk bagian generator yang berputar
disebut rotor yang terdiri atas:
a. Poros jangkar ( Armatur )
b. Inti Jangkar
c. Komutator
d. Kumparan Jangkar
Bagian generator yang tidak berputar disebut stator yang terdiri atas:
a. Kerangka Generator
b. Kutub utama bersama belitannya
c. Bantalan-bantalan poros
d. Sikat arang ( Pull Brush )( Jatmiko.,dkk,2009).
Generator DC adalah sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang
mengubah energi kinetik menjadi energi listrik. Generator AC ini menghasilkan
arus DC / arus searah. Prinsip kerja generator (dinamo) DC sama dengan generator
AC. Namun, pada generator arah arus induksinya tidak berubah. Hal ini
disebabkan cincin yang digunakan pada generator DC berupa cincin belah
(komutator). Komutator menyebabkan terjadinya komutasi, peristiwa komutasi
merubah arus yang dihasilkan generator menjadi searah (Marsudi, 2005).
Gambar 1. Generator DC (Elektronika Dasar, 2012)
Untuk mengetahui seberapa besar efisiensi dari alat tersebut maka perlu di
hitung efisiensi dayanya. Rumus untuk efisiensi daya :
η=(Pout / Pin ) x 100%
Pout = Daya keluaran dalam satuan watt
Pin = Daya masukan dalam satuan watt
Efisiensi daya yang dapat diserap oleh kincir angin yaitu 59%
( Prasetyo,E,1996).
Untuk menghitung daya yang dihasilkan dari energi angin yaitu
Pin= kAv3
Keterangan :
P = daya dengan satuan kW
k= konstanta yang besarnya 1,37 x 10-5 kg/ m2
A=Luas penampang dengan satuan m2
v=kecepatan angin dengan satuan m/s ( Kadir,A, 1995)
IV. Metodologi Penelitian
a. Alat dan bahan
1. Keping CD Bekas 1 buah
2. Lem 1 buah
3. Styrofoam Secukupnya
4. Gunting 1 buah
5. Kardus Secukupnya
6. Generator DC 1 buah
7. LED 1 buah
8. Kertas bekas Secukupnya
9. Staples 1 buah
10. Kabel Penghubung Secukupnya
11. Multimeter digital 1 buah
12. Cutter 1 buah
13. Korek api 1 buah
14. Lakban 1 buah
b. Langkah kerja
1. Kertas digulung sekecil mungkin untuk penyangga kincir angin.
2. Kemudian direkatkan dengan lem.
3. Kardus dipotong berbentuk persegi panjang rangkap dua.
4. Setelah itu di staples.
5. Styrofoam dipotong berbentuk kubus untuk pondasi kincir angin.
6. Gulungan kertas di susun dengan menancapkannya pada styrofoam
kemudian dilakban.
7. Kepingan CD dipotong dari 4 sisi untuk membentuk baling-baling.
8. Kepingan CD panaskan dengan di bakar perlahan-lahan kemudian ditarik
ke samping dan dibentuk menjadi baling-baling.
9. Kemudian kepingan CD tersebut di masukkan ke poros generator DC
setelah itu di lem.
10. Kabel dipasang pada masing-masing kutub positif dan negatif generator
DC.
11. Rangka pembungkus generator DC dipasang dengan penyangga.
12. Kutub positif dan negatif kabel dari generator DC dihubungkan dengan
kutub positif dan negatif LED.
13. Setelah semua terpasang maka dilakukan pengujian dengan
menggunakan multimeter digital.
c. Gambar
Gambar 2. Pembangkit Listrik Tenaga Angin Sederhana
V. Data
Diamater keping CD yang digunakan sebesar
12 cm.
VI. Pembahasan
Pada percobaan pembangkit listrik angin sederhana yang telah dilakukan
bertujuan untuk mengetahui proses konversi energi pada pembangkit listrik tenaga
angin (PLTA) sederhana dan menghitung efisiensi dari pembangkit listrik tenaga
angin sederhana yang di buat. Alat dan bahan yang digunakan yaitu keping bekas
CD yang digunakan sebagai baling-balingnya. Keping CD ini dipakai karena
mudah di dapat, terbuat dari bahan plastik, perlu waktu lama untuk terurai,
berbentuk lingkaran sempurna (dapat berputar dengan stabil pada titik poros).
Setelah itu lem digunakan untuk merekatkan generator DC dengan kepingan CD,
styrofoam digunakan untuk pondasi kincir angin, gunting digunakan untuk
memotong kepingan CD, kardus digunakan untuk alas pondasi kincir angin,
generator DC digunakan untuk mengubah energi kinetik menjadi energi listrik,
LED sebagai indikator adanya energi listrik pada konversi energi saat turbin angin
berputar. Hal ini ditandai dengan menyalanya lampu LED. Setelah itu, kertas
bekas digunakan untuk penyangga kincir angin, staples digunakan untuk
merekatkan pada kardus bekas, kabel penghubung digunakan untuk
menghubungkan lampu LED dengan generator DC, multimeter digital digunakan
untuk mengetahui besarnya tegangan yang dihasilkan pada komponen, cutter
digunakan untuk memotong styrofoam, korek api yang digunakan untuk
memanasi kepingan CD yang dibuat agar mudah untuk di bengkokkan serta
lakban digunakan untuk merekatkan gulungan kertas dengan styrofoam
Prinsip kerja dari pembangkit listrik tenaga angin sederhana yaitu energi
angin memutar turbin angin. Kemudian angin akan memutar sudut turbin, lalu
v(m/s) V (Volt)
11,11 2,134
2,139
2,143
Rata-rata 2,139
diteruskan untuk memutar rotor pada generator di bagian belakang turbin angin.
Generator mengubah energi gerak menjadi energi listrik dengan teori medan
elektromagnetik, yaitu 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. Kemudian tegangan tersebut di baca oleh multimeter digital.
Pada percobaan ini menggunakan generator DC yang berfungsi untuk
mengubah energi kinetik menjadi enegri listrik. Prinsip dari dinamo yaitu di
dasarkan pada hukum Faraday yang menyatakan jika sebatang penghantar berada
pada medan magnet yang berubah-ubah, maka pada penghantar tersebut akan
terbentuk gaya gerak listrik.
Setelah pembangkit listrik tenaga angin yang dibuat selesai, kemudian diuji
dengan menggunakan multimeter digital. Pada percobaan ini untuk menghidupkan
LED dibutuhkan tenaga angin yang besar. Sehingga digunakan bantuan sepeda
motor yang digunakan untuk menggerakkan kincir angin. Sepeda motor
dijalankan. Disini kecepatan angin yang digunakan sebesar 11,11 m/s yang dapat
dilihat di speedometer sepeda motor. Kemudian diperoleh tegangannya ( seperti
yang terlihat di data ). Setelah dilakukan perhitungan yang terdapat di lampiran
diperoleh efisiensinya sebesar 16,6%.
Efisiensi yang diperoleh kecil, hal ini dikarenakan alasan-alasan sebagai
berikut :
1. Penggunaan kecepatan angin tidak tepat karena seharusnya menggunakan
anemometer sehingga menyebabkan data yang diperoleh tidak akurat.
2. Pada saat pengambilan data tegangan tidak mungkin tidak ada pengaruh dari
angin luar. Sehingga dapat dikatakan pada percobaan ini terdapat angin dari
luar yang tidak terhitung sehingga menyebabkan efisiensi yang diperoleh
kecil.
3. Pembuatan kincir angin dengan 4 sisi yang tidak efisien karena dengan 4 sisi
maka angin yang dihasilkan tidak maksimal.
4. Multimeter digital yang digunakan fluktuatif sehingga menyebabkan kurang
teliti dalam mengambil data.
VII. Kesimpulan
1. Proses konversi energi pada Pembangkit Listrik Tenaga Angin sederhana
yaitu dari energi kinetik menjadi energi listrik. Energi listrik ini dapat
ditunjukkan pada LED yang menyala.
2. Besar nilai efisiensi yang diperoleh dari eksperimen alat peraga turbin angin
adalah sebesar 16,6 %.
Daftar Pustaka
Buxamusa. 2010.Wind Flow Analysis and Modelling Power Generator for a
Multiple Wind Turbine Installation. M.S. Thesis, Ohio : Youngstown State
University
Cengel, Y.A and Boles, M.A. 2002. Thermodynamics: An Engineering Approach,
4th edition. Boston-Toronto : Mc-Graw Hill
Elektronika Dasar. 2012. http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/prinsip-
kerja-motor-dc/.Di akses pada tanggal 4 Juni 2015. Pukul 11.54 WIB
Jatmiko., Asy’ari,H., Hendarto ,A. 2009. Pemanfaatan pemandian umum untuk
Pembangkit Tenaga Listrik Mikrohidro ( PLTMh ) menggunakan kincir tipe
Overshot. Jurnal Emitor, Vol. 12 (01) 50-58
Kadir, Abdul. 1995. Energi: Sumber daya, inovasi, tenaga listrik dan potensi
ekonomi. Jakarta : UI
Marsudi, Djiteng. 2005. Pembangkit Energi Listrik. Jakarta : Erlangga
Prasetyo,E. 1996. Fisika energi, seri diktat kuliah Gunadarma. Depok:
Universitas Gunadarma
Sears dan Zemannsky. 2002. Fisika Universitas edisi ke 10 Jilid I. Jakarta :
Erlangga
LAMPIRAN
Dari percobaan ini LED menyala dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 3. LED yang menyala
Kemudian datanya dapat dilihat pada gambar berikut :
Nilai penampang kincir angin
Diketahui diameter ( d = 12 cm)
Maka luas penampangnya = 1/4πd2
= ¼ (3.14)(12 cm) 2
= 113,04 cm2
= 0,011304 m 2
Pin= kAv3
= 1,37 x 10 -5 x 11,304 x 10 -3 m 2 x (11,11) 3 m/s
= 2,123 x 10 -4 watt
Pout = V2 /R
= (2,319) 2 / 152300
= 3,53 x 10 -5 watt
Sehingga di dapatkan efisiensinya
η=Pout / Pin x 100%
= 3,53 x 10 -5 watt / 2,123 x 10 -4 watt
= 16,6 %
Top Related