.jpg)
Energi merupakan bagian penting dalam kehidupan masyarakat
karena hampir semua aktivitas manusia selalu membutuhkan energi.
Misalnya untuk penerangan, proses industri atau untuk menggerakkan
peralatan rumah tangga diperlukan energi listrik, untuk menggerakkan
kendaraan baik roda dua maupun empat diperlukan bensin, serta masih
banyak peralatan di sekitar kehidupan manusia yang memerlukan energi.
Sebagian besar energi yang digunakan di Indonesia berasal dari energi
fosil yang berbentuk minyak bumi dan gas bumi. Ketergantungan terhadap
bahan bakar fosil setidaknya memiliki tiga ancaman serius, yakni:
1. Menipisnya cadangan minyak bumi.
2. Kenaikan / ketidakstabilan harga akibat laju permintaan yang
lebih besar dari produksi minyak.
3. Polusi gas rumah kaca (terutama CO2) akibat pembakaran bahan
bakar fosil.
Kadar CO2 saat ini disebut sebagai yang tertinggi selama 125 tahun
belakangan, efek buruk CO2 terhadap pemanasan global telah disepakati
hampir oleh semua kalangan. Hal ini menimbulkan ancaman serius bagi
kehidupan makhluk hidup di muka bumi. Oleh karena itu, pengembangan
dan implementasi bahan bakar terbarukan yang ramah lingkungan perlu
mendapatkan perhatian serius dari berbagai negara. Pemerintah
sebenarnya telah menyiapkan berbagai peraturan untuk mengurangi
ketergantungan terhadap bahan bakar fosil (misalnya: Kebijakan Umum
Bidang Energi (KUBE) tahun 1980 dan Keputusan Menteri Pertambangan
dan Energi No. 996.K / 43 / MPE / 1999 tentang prioritasi penggunaan
bahan bakar terbarukan untuk produksi listrik yang hendak dibeli PLN).
Namun sayang sekali, pada tataran implementasi belum terlihat adanya
usaha serius dan sistematik untuk menerapkan energi terbarukan guna
substitusi bahan bakar fosil. (Yuli Setyo : 2005)
Pemanfaatan energi angin sebenarnya bukan barang baru bagi umat
manusia. Semenjak 2000 tahun lalu teknologi pemanfaatan sumber daya
angin dan air sudah dikenal manusia dalam bentuk kincir angin (wind
mills). Selain ramah lingkungan, sumber energi ini juga selalu tersedia
setiap waktu dan memiliki masa depan bisnis yang menguntungkan. Kini
sebagian besar negara maju di Eropa dan Amerika Serikat telah
memanfaatkan sumber energi ini. Pada masa awal perkembangannya,
teknologi energi angin lebih banyak dimanfaatkan sebagai sulih tenaga
manusia dalam bidang pertanian dan manufaktur, maka kini dengan
teknologi dan bahan yang baru, manusia membuat turbin angin untuk
membangkitkan energi listrik yang bersih, baik untuk penerangan, sumber
panas atau tenaga pembangkit untuk alat-alat rumah tangga. Menurut data
dari American Wind Energy Association (AWEA), hingga saat ini telah
ada sekitar 20.000 turbin angin diseluruh dunia yang dimanfaatkan untuk
menghasilkan listrik. Kebanyakan turbin semacam itu dioperasikan di
lahan khusus yang disebut “ladang angin” (wind farm).
Di negara-negara Eropa, pemanfaatan sumber energi yang dapat
diperbaharui diperkirakan bakal mencapai 8% dari permintaan energi di
tahun 2005. Energi angin menjadi salah satu alternatif yang banyak dipilih
dan sekaligus berfungsi mengurangi emisi gas karbondioksida (CO2) yang
dihasilkan oleh perangkat sumber energi sebelumnya. Tujuh tahun
belakangan ini, kapasitas energi angin terpasang di Eropa melonjak hingga
40% per tahun dan saat ini kapasitas tersebut dapat memenuhi kebutuhan
listrik lebih dari 5 juta kepala keluarga. Industri energi tenaga angin
diperkirakan bakal memiliki kapasitas 40.000 MW (mega Watt) yang
dapat mencukupi kebutuhan listrik untuk 50 juta kepala keluarga pada
tahun 2010. Energi angin adalah energi yang relatif bersih dan ramah
lingkungan karena tidak menghasilkan karbon dioksida (CO2) atau gas-gas
lain yang berperan dalam pemanasan global, sulphur dioksida dan nitrogen
oksida (jenis gas yang menyebabkan hujan asam). Energi ini pun tidak
menghasilkan limbah yang berbahaya bagi lingkungan ataupun manusia.
Meski demikian, harap diingat bahwa sekecil apapun semua bentuk
produksi energi selalu memiliki akibat bagi lingkungan. Hanya saja efek
turbin angin sangat rendah, bersifat lokal dan mudah dikelola. Di samping
itu turbin atau kincir angin memiliki pesona tersendiri dan menjadi atraksi
wisata yang menarik, seperti misalnya saja kincir-kincir angin di negeri
Belanda. (Nanang Okta : 2006)
B. Permasalahan
Permasalahan yang muncul dalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimanakah mengaplikasikan turbin angin dua sudu untuk
penggerak mula alternator mobil ?
2. Berapakah daya dan tegangan yang dihasilkan oleh alternator mobil ?
C. Pembatasan Masalah
Hasil yang dicapai akan optimal jika skripsi ini membatasi
permasalahan. Permasalahan yang akan dikaji dalam skripsi ini adalah :
1. Penelitian ini hanya membahas sejauh mana kemampuan turbin untuk
menggerakan sebuah alternator mobil.
2. Penelitian ini hanya menghitung daya dan tegangan yang dihasilkan
dari jumlah putaran.
D. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah
1. Mengetahui kemampuan turbin angin dua sudu untuk penggerak mula
alternator mobil
2. Mengetahui berapa daya dan tegangan yang dihasilkan dari alternator
E. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari hasil penelitian ini adalah :
1. Bagi Mahasiswa elektro, dapat memahami mengenai kegunaan turbin
angin sebagai pembangkit tenaga listrik.
2. Bagi Dosen, dapat dijadikan sebagai media untuk penelitian dengan
skala yang lebih besar lagi.
3. Bagi Pemerintah, dapat dijadikan sebagai masukan referensi untuk
pembangkit listrik tenaga angin dan dimanfaatkan untuk kepentingan
masyarakat Indonesia.
F. Penegasan Istilah
Penegasan istilah bertujuan untuk menghindari salah pengertian dan
memperjelas maksud penelitian dengan judul Pemanfaatan Turbin Angin
Dua Sudu Sebagai Penggerak Mula Alternator Pada Pembangkit Listrik
Tenaga Angin.
1. Turbin
Mesin atau motor yang roda penggeraknya berporos dengan sudu
(baling-baling) yang digerakan oleh aliran air, uap dan udara.
(Kamus Besar Bahasa Indonesia)
2. Angin
Gerakan udara dari daerah yang bertekanan tinggi ke daerah yang
bertekanan rendah. (Kamus Besar Bahasa Indonesia)
3. Sudu
Daun mekanis dari suatu roda gerak turbin yang dijalankan oleh
air, uap dan angin. (Kamus Besar Bahasa Indonesia)
4. Generator
Sebuah mesin listrik yang dapat mengubah daya mekanis menjadi
daya listrik. (Drs. Yon Rijono, 2002:107)
5. Alternator
Generator elektris yang digerakan untuk menghasilkan arus bolak-
balik. (Kamus Besar Bahasa Indonesia)
G. Sistematika Penulisan Skripsi
Untuk memperjelas dan memudahkan penyusunan skripsi ini maka
penulis mencantumkan sistematikanya, adapun sistematika tersebut
adalah:
1. Bagian awal, terdiri dari: judul, pengesahan, motto dan persembahan,
kata pengantar, abstrak, daftar isi, daftar gambar, daftar tabel dan
daftar lampiran.
2. Bagian isi yang terdiri dari:
a. BAB I Pendahuluan, berisi latar belakang, permasalahan,
pembatasan masalah, penegasan istilah, tujuan istilah, manfaat
penelitian metedologi penelitian dan sistematika penulisan skripsi.
b. BAB II Landasan Teori. Dalam landasan teori akan diuraikan
mengenai prinsip pembangkit listrik, karakteristik turbin dan
prinsip kerja turbin, serta keadaan angin.
c. BAB III Metode Penelitian, bab ini akan menguraikan tentang
penentuan obyek penelitian, metode pengumpulan data, alat dan
bahan yang digunakan, prosedur penelitian serta metode analisis
data.
d. BAB IV merupakan hasil penelitian dan pembahasan. Dalam bab
ini diuraikan tentang hasil penelitian yang dilakukan dilapangan,
analisis data serta pembahasan.
e. BAB V penutup, berisi simpulan dan saran. Bagian akhir berisi
daftar pustaka serta lampiran – lampiran.
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Turbin Angin
1. Jenis Turbin Angin
Dalam perkembangannya, turbin angin dibagi menjadi dua
jenis turbin angin Propeller 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 angina terdiri atas dua jenis, yaitu :
a. Turbin angin Propeller 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.
b. Turbin angin Darrieus merupakan suatu sistem 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 jenis Darrieus adalah tidak
memerlukan mekanisme orientasi pada arah angin (tidak perlu
mendeteksi arah angin yang paling tinggi kecepatannya) seperti
pada turbin angin propeller.
Gambar 2.1 Turbin angin Propeller dan Darrieus
Kecepatan angin diukur dengan alat yang disebut anemometer.
Anemometer jenis mangkok adalah yang mempunyai sumbu vertikel
dan tiga buah mangkok yang berfungsi menangkap angin.
Gambar 2.2 Anemometer
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 ultrasonik atau jenis laser yang mendeteksi perbedaan
fase dari suara atau cahaya koheren yang dipantulkan dari molekul –
molekul udara. ( M. Safarudin : 2003)
Kecepatan angin minimun untuk menggerakan sebuah turbin
angin berskala kecil (10 kW), dapat menghasilkan listrik dengan
kecepatan angin rata-rata sebesar 3 m/s. Sedangkan untuk turbin angin
berskala besar (100 kW) dapat menghasilkan listrik dengan kecepatan
angin rata-rata sebesar 5 m/s. ( Yuli Setyo : 2005)
2. 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 kerumah – rumah, kantor, sekolah, pabrik 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 pemompa air.
Sistem semula jadi pengudaraan digerakkan oleh tiga kaidah :
1. Tekanan Angin
2. Kesan Tingkat (perbedaan suhu)
3. Campuran tekanan angin & perbedaan suhu
( M. Safarudin : 2003)
3. Kontruksi Turbin Angin
Kontruksi turbin angin secara umum dijelaskan oleh Wikipedia
Indonesia, terdiri dari sudu, gearbox, break system, generator,
penyimpan energi, dan Rectifier-inverter.
a. Sudu
Sudu merupakan bagian dari sebuah kincir angin berupa pelat
yang rata. Bila sejumlah udara dengan kecepatan bergerak melalui
bidang seluas R2 (luas sudu), maka daya yang terdapat di dalam angin
dapat ditentukan dengan rumus :
P = �? 3 R2
P = Daya (watt)
= Kerapatan udara (Kg/m3)
v = Kecepatan angin (m/s)
R = Luas sudu (m2)
Energi kinetik dari satu m3 udara yang bergerak, ditentukan
dengan rumus :
E = �? 2
E = Energi (Joule)
= Kerapatan udara (Kg/m3)
v = Kecepatan angin (m/s)
Untuk mendapatkan hasil yang optimal maximal dari
sebuah kincir angin maka perlu diperhatikan sebagai berikut :
1. Bentuk sudu seperti sekerup atau memuntir, sehingga
aerodinamisnya semakin baik.
2. untuk mendapatkan energi yang lebih baik sayap – sayap
dipasang langsung pada rotor.
3. untuk sudu yang ideal berjumlah 3 buah sudu, karena
menghasilkan pembagian gaya dan keseimbangan yang lebih
baik. ( Harm Hofman : 1987)
b. Gearbox
Alat ini berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada
kincir menjadi putaran tinggi. Dalam pemeliharaannya digunakan
oli untuk menjaga permukaan harus tetap pada ukurannya, dari
waktu ke waktu harus diisi dengan oli yang baru. Agar kondisi
gearbox bisa tahan lama.
Gambar 2.3 Gearbox
Sumber: Wikipedia indonesia
c. 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 akan menyebabkan putaran
yang cukup cepat pada poros generator, sehingga jika tidak diatasi
maka putaran ini dapat merusak generator. Dampak dari kerusakan
akibat putaran berlebih diantaranya : overheat, rotor breakdown,
kawat pada generator putus, karena tidak dapat menahan arus yang
cukup besar.
Sebagaimana yang pernah diulas di 
Sebuah alat GPS tanpa peta bagaikan sebuah layar dengan sebuah titik di atas gurun pasir atau lautan. Tidak ada petunjuk alamat, hanya penunjuk arah mata angin. Hendak kemana kita bila itu yang kita punya di dalam sebuah kota? Matikan GPS, gunakan alat bantu yang lain, yaitu turun dari mobil dan bertanya kepada penduduk sekitar.
Syarat utamanya adalah aplikasi yang kita gunakan memakai peta yang routable. Maksudnya, petanya mempunyai fitur panduan yang dapat memandu kita menelusuri jalan-jalan untuk mencari suatu alamat tertentu. Biasanya fitur ini memberikan pilihan kepada kita, apakah kita hendak mempergunakan rute terpendek (shortest) atau rute tercepat (fastest). Jangan heran bila diaplikasikan pada kota yang memiliki kelas jalan yang berbeda-beda seperti kota-kota besar di Jawa, rute yang ditawarkan pun bisa beraneka ragam. Ini yang mengasyikkan, karena kadang kita diarahkan kepada rute yang melalui ‘jalan-jalan tikus’ (bila kita pilih metode shortest) atau melulu melalui jalan tol karena kita lebih suka rute yang tercepat.
Kadang kita berkunjung ke rumah teman untuk kali pertama. Gawatnya, rumah kawan ini berada di dalam sebuah komplek perumahan dan memiliki puluhan gang. Bila perjalanan kita ditemani oleh GPS, bukan masalah besar untuk menemukan kembali jalan keluar. Ini asli aku alami waktu mengunjungi rumah seorang sohib di Bintaro sektor 5, sebuah kawasan yang bukan ‘daerah jajahan’. Dengan berbekal GPS, sang kawan tak perlu mengantarku keluar kompleknya -yang kalau malam diportal dimana-mana itu- karena GPS telah mencatat jejak langkahku waktu memasuki kompleknya. Tinggal nyalakan GPS, arahkan ke Home/Rumah, ia telah menunjukkan jalan keluarnya.
Tak salah bila banyak pengembang software yang ikut mengembangkan produknya berbasiskan GPS sebagai pasar potensial mereka. Salah satunya adalah 
Terbang dengan pesawat selama lebih dari dua jam kadang membosankan. Walaupun masih sering menimbulkan perdebatan, penggunaan GPS pribadi di pesawat terbang sungguh mengasyikkan. Syarat utamanya tentu aplikasi yang kita gunakan mempunyai peta/map yang cukup detil sehingga dapat memberikan informasi posisi terkini kita saat itu.
Saat kita terbang, aplikasi yang dapat menampilkan informasi 3 dimensi seperti halnya BeeLineGPS akan memberikan informasi ketinggian kita saat itu. Bahkan terpampang juga kecepatan vertikal pesawat kita, baik saat pesawat itu naik ataupun turun. Sungguh suatu sajian informasi yang sangat menghibur dan bermanfaat.