Pembangkit Listrik Tenaga Angin (PLTA)

Tenaga Angin

Potensi energi angin di Indonesia secara garis besar relatif kurang dibanding negara lain yang berada di wilayah subtropis. Hal ini memang kenyataan yang harus diterima karena wilayah geografis Indonesia yang berada di wilayah equator dan kurang/tidak memiliki potensi energi angin. Data kecepatan rata-rata angin di Indonesia hasil pengamatan oleh NASA. Dari peta tersebut terlihat bahwa secara umum wilayah Selatan Indonesia yang berada jauh dari equator memiliki potensi energi angin yang relatif lebih baik dibanding daerah lain di Indonesia. Dari Gambar tersebut diketahui 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. Dalam penerapannya, potensi yang didapatkan dari pengukuran tersebut adalah merupakan gambaran awal potensi. Selanjutnya, untuk perancangan turbin angin, terdapat beberapa parameter yang harus diperhitungkan, yaitu kecepatan cut-in (Vcut), kecepatan rating (Vrated), dan kecepatan cut-off (V cutoff). Kecepatan cut-in adalah besar kecepatan angin ketika turbin angin mulai berputar, kecepatan rating adalah kecepatan rating, dan kecepatan cut-off adalah batas kecepatan di mana turbin angin belum mengalami kerusakan. (Agus nurohim,2012)

Syarat Angin Untuk PLTA (Angin)

Pada pembangkit angin ada banyak hal yang harus diperhatikan, dikarenakan dalam mendesain turbin kecepatan angina untuk putaran awal turbin ditentukan. Contohnya tempat untuk pendirian turbin angin harus pada daerah yang kecepatan anginnya konstan yaitu kecepatan angin yang dibilang stabil jika dirata rata. Pada daerah pesisir pantai dan pegunungan merupakan daerah dengan sumber angina besar dan melimpah. Dengan bentuk fisik negara Indonesia berpulau-pulau, maka sangat cocok untuk dilakukan pemasangan turbin angina. Karena banyak dari masyarakat kecil di Indonesia khususnya didaerah perbatasan belum merasakan sumber energy tersebut. Untuk itu, table 1 akan menjelaskan kondisi angina yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik.

Tabel 1. Tingkat kecepatan angin

Pada table 1 adalah kondisi angin yang dapat di gunakan , namun pada umumnya untuk syarat angin bagi pembangkit llistrik tenaga angin biasanya menggunakan kecepatan rata rata 0,3 m/s sampai kecepatan angin 17,1 m/s di kecepatan tersebut masih merupakan titik aman, namun di sisi lain titik aman pasti ada titik tidak aman yaitu untuk syarat angin tidak aman bagi pembangkit listrik tenaga angin tersebut. Bilamana dikatakan tidak aman ketika kecepatan angin mencapai 17,2 m/s sampai dengan 36,9 seperti pada gambar 2.1 yang sudah diberi warna merah. Karena bisa membahayakan bagi peralatan itu sendiri dan bagi daerah sekitar.

Potensi Energi Angin di Indonesia

Tabel 2. Pengelompokan potensi energi angin, pemanfaatan dan lokasi potensi

Pemanfaatan Energi Angin Di Indonesia

Sebagaimana halnya dengan energi terbarukan yang lainnya, pemanfaatan energi angin sebagai salah satu sumber energi yang terbarukan dan belum sepenuhnya mencapai tahap komersial dibandingkan dengan sumber sumber fosil konvensional yang sejak lama telah dimanfaatkan oleh masyarakat. Berbagai penyebabnya penting adalah karena nilai ekonomis yakni harga Rp/kWh yang masih relatif tinggi serta belum lengkapnya data akurat mengenai potensi energi angin yang tersedia diberbagai wilayah Indonesia sebagai acuan.

Dalam mengidentifikasi lokasi/daerah-daerah potensial untuk pemanfataan baik dalam skala kecil, maupun skala besar. Harga energi per kWh yang masih tinggi pada dasarnya disebabkan oleh biaya investasi pemasangan yang tinggi dibandingkan terhadap produksi energi yang dihasilkan oleh sebuah pembangkit listrik tenaga angin yang dikenal sebagai turbin angin atau sistem konversi energi angin. Khususnya untuk skala kecil yang pada umumnya memiliki kecepatan cut-in (kecepatan minimum) yang diperlukan agar turbin angin menghasilkan listrik) yang masih relatif tinggi yakni antara 3,0 -4m/det. Nilai ekonomis yang lebih baik akan tercapai bila sebuah atau beberapa unit turbin angin dinterkoneksikan ke jaringan listrik umum yang ada (misalnya PLN) dan hal ini dapat dilakukan untuk lokasi atau daerah yang memiliki kecepatan angin rata rata tahunan 5 m/det atau lebih.

Pemanfaatan turbin angin baru yang pertama di Indonesia yaitu di Cilauteureun Pamengpeuk Jawa barat Parangtritis pada tahun 1985 untuk penerangan, pembuatan es dan baterai yang dilakukan oleh proyek R & D, proyek dalam bidang energi angin dan dilakukan bersama instansi terkait dalam negeri maupun luar negeri, khususnya dengan Jerman Barat dan Belanda dalam berbagai aspek ilmiah maupun teknis antara lain aerodinamik, kontrol serta pengukuran dan Monitoring data angin dengan sistem akuisisi

Prinsip Kerja Tenaga Angin

Angin merupakan sumber energi yang dapat diperbaharui dan sangat potensial. Angin dianggap sebagai salah satu sumber energi paling praktis dan sempurna karena bebas emisi dan gratis. Sisi terbaiknya adalah angin dapat mengurangi beban listrik 50% hingga 80%. Pada dasarnya struktur ini terdiri dari 2 – 3 bilah kipas yang terhubung ke sebatang poros. Bilah-bilah tersebut digunakan untuk mengumpulkan energi angin yang mengalir di sekelilingnya. Sementara poros disambungkan dengan kabel ke generator, yang kemudian dihubungkan ke baterai. Generator juga disebut inti dari mekanisme ini, karena generatorlah yang mengubah energi yang terkumpul. Setelah mengumpulkan dan mengubah energi, baterai diperlukan untuk menyimpan seluruh energi yang terkumpul, yang kemudian dihubungkan ke sistem listrik.

Urutan cara kerja kincir angin yang dapat menghasilkan tenaga listrik yaitu :

1. kincir angin memperlambat kecepatan angin dengan menggunakan bilah, yang cara kerjanya serupa dengan baling-baling pesawat.
2. Setelah angin mengalir di sekeliling bilah, maka bilah mengumpulkan energi kinetik.
3. Kemudian bilah, yang terhubung ke poros penggerak, berputar pelan dan mengirimkan banyak tenaga pemutar ke gearbox.
4. Gearbox kemudian menyesuaikan tenaga pemutar ini, dan sebagai pengganti berputar secara pelan dengan banyak tenaga di setiap putaran, putaran menjadi semakin cepat dengan lebih sedikit tenaga di setiap putaran.
5. kemudian generator yang terhubung ke gearbox, akan menghasilkan listrik melalui sekian banyak magnet dan kawat tembaga yang terdapat di dalamnya.

Faktor penting yang memainkan peran vital pada kerja mesin ini adalah ukuran strukturnya, mengingat jumlah listrik yang dihasilkan tergantung pada ukuran struktur mesin. Semakin besar struktur, maka semakin besar tenaga yang dihasilkan untuk memutar poros, yang berarti semakin besar listrik yang bisa dihasilkan.

Komponen Sistem Tenaga Angin

Sistem tenaga angin terdiri atas beberapa komponen, yang meliputi :

• Anemometer

Berfungsi untuk mengukur kecepatan dan mengirim data angina ke alat pengontrol, namun pada PLTH Pandansimo, Anemometer tidak dipasang atau digabung dengan kincir angina. Anemometer dipasang dengan tiang mandiri.

• Blade ( Bilah Kipas)

kebanyakan turbin angina mempunyai dua atau tiga bilah kipas. Blade berfungsi untuk menangkap energy kinetic angina dan dirubah ke energy kinetic berupa putaran

• Brake (rem)

Pada turbin angina Brake berfungsi untuk mengontrol putaran kincir angina agar tidak melebihi putaran maksimum yang diijinkan. Jika putaran mencapai maksimum yang diujikan maka brake ini akan bekerja secara otomatis. Di dalam system kincir angin terdapat 2 jenis brake yang digunakan, yaitu dari segi mekanis dan dari segi elektrik yang di beri brake. Untuk yang diterapkan di PLTH Pandansimo ini adalah menggunakan brake di system elektrik, sehingga pada saat tegangan sudah mencapai maksimum yang disebabkan putaran kincir angin yang semakin tinggi pula, maka sensor atau relay akan mengintruksikan system untuk memfungsikan brake, sehingga putaran turbin dapat diturunkkan.

• Controler (alat pengontrol)

Alat pengontrol ini berfungsi mengontrol semua system kelistrikan pada kincir angin agar berfungsi sebagaimana.

• Gear box (roda gigi)

Peralatan ini berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada kincir angin menjadi putaran tinggi. Namun pada PLTH Pandansimo tidak menggunakan gear box sehingga putaran turbin langsung diteruskan ke generator

• Generator

Generator adalah bagian yang berfungsi untuk merubah energy kinetik menjadi energi listrik.

• Nacelle (rumah mesin)

Peralatan ini berfungsi sebagai pelindung dari komponen – komponen mekanik turbin angin

• Sudut bilah kipas

sistem ini mengendalikan pitch atau jarak dari mata pisau untuk mendapatkan sudut optimal pada kecepatan yang di inginkan.

• Rotor

merupakan bagian dari rotor yang berfungsi menghubungkan sudu denga shaft (poros) utama

• Tower

Menara merupakan tiang penyangga yang fungsi utamanya adalah untuk menopang rotor , nasel dan semua komponen turbin angin yang berada di atasnya. Menara dapat berupa tipe latis (lattice) atau pipa (tubular) , baik yang dibantu dengan penopang tali pancang maupun yang self supporting.