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