PEMBANGUNAN DAN PERAWATAN JALAN DI PERKEBUNAN

ENERGI TENAGA ANGIN

Indonesia adalah gugusan negara kepulauan dengan 2/3 dari wilayahnya adalah lautan dan mempunyai garis pantai sepanjang ± 80.791,42 Km.

Garis pantai ini merupakan wilayah potensial untuk pengembangan pembanglit listrik tenaga angin yang belum digarap secara optimal. 

 

Pemanfaatan energi angin merupakan pemanfaatan energi terbarukan yang paling berkembang saat ini. Berdasarkan data dari WWEA (World Wind Energy Association), sampai dengan tahun 2007 perkiraan energi listrik yang dihasilkan oleh turbin angin mencapai 93.85 GigaWatts, menghasilkan lebih dari 1% dari total kelistrikan secara global. Amerika, Spanyol dan China merupakan negara terdepan dalam pemanfaatan energi angin dan semakin berkembang.  

Sumber daya yang sangat potensil ini, saat ini baru tereksploitasi kurang dari 800 kilowatt. Di seluruh Indonesia, lima unit kincir angin pembangkit berkapasitas masing-masing 80 kilowatt (kW) sudah dibangun. Tahun 2007, tujuh unit dengan kapasitas sama menyusul dibangun di empat lokasi, masing-masing di Pulau Selayar tiga unit, Sulawesi Utara dua unit, dan Nusa Penida, Bali, serta Bangka Belitung, masing-masing satu unit. Mengacu pada kebijakan energi nasional, maka pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) ditargetkan mencapai 250 megawatt (MW) pada tahun 2025.
 

Secara keseluruhan potensi energi angin di Indonesia rata-rata tidak besar, tetapi berdasarkan survei dan pengukuran data angin yang telah dilakukan sejak 1979, banyak daerah yang prospektif karena memiliki kecepatan angin rata-rata tahunan sebesar 3.4-4.5 m/detik atau mempunyai energi antara 200 kWh/m sampai 1000 kWh/m. Potensi ini sudah dapat dimanfaatkan untuk pembangkit energi listrik skala kecil sampai 10 kW.  

 

Lokasi yang diinginkan dalam penempatan turbin angin adalah pada daerah yang memiliki kecepatan angin yang relatif konstan, arahnya tak berubah-ubah dan sedikit kemungkinan kecepatan angin yang sangat besar.  Ditinjau dari letaknya pemanfaatan energi angin dibedakan menjadi tiga, onshore, offshore dan nearshore.

Instalasi turbin onshore didefinisikan pada jarak 3 km atau lebih dari garis pantai dan umumnya instalasi dilakukan di daerah berbukit untuk mendapatkan percepatan topografis.  Akan tetapi penentuan lokasi tepatnya harus dilakukan secara hati-hati karena dapat menyebabkan perbedaan kecepatan angin yang signifikan.

 

Instalasi turbin nearshore umumnya didefinisikan di wilayah pantai dari 3 km di daratan ke 10 km pada laut dari garis pantai.  Pemanfaatan pada lokasi ini mengutamakan keuntungan dari adanya angin darat dan angin laut sehubungan dengan perbedaan suhu laut dan darat.

Ketika instalasi dilakukan di laut lebih dari 10 km dari pantai maka disebut sebagai intalasi turbin offshore.  Keuntungan dari pemasangan ini disebabkan oleh kecepatan angin yang relatif lebih tinggi sehubungan dengan tahanan geseknya yang lebih rendah dibandingkan di daratan.  Selain itu, keberadaan turbin-turbin relatif tidak mengganggu dibandingkan dengan pemasangan di daratan.  Akan tetapi, pemasangan di laut tentu akan memiliki kekurangan yakni membutuhkan transmisi yang lebih kompleks sehubungan dengan jarak dan harus melalui lautan.

 

Ketika turbin-turbin ini diinstalasi dalam jumlah yang besar maka instalasi ini sering disebut sebagai ladang angin (wind farm).  Pada ladang angin perlu diperhatikan "efek wind park" yakni turbin-turbin ini cenderung menghalangi turbin yang lain.  Umumnya digunakan jarak antar turbin 3 - 5 kali diameter turbin pada instalasinya.

 

Konversi Energi Angin.

Energi angin dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi menggunakan kincir angin. Energi mekanik yang dihasilkan oleh kincir angin dapat dimanfaatkan secara langsung atau dikonversi menjadi energi listrik.  Animasi  menunjukkan pemanfaatan energi mekanik secara langsung terjadi sebagai berikut: Angin yang bergerak mengenai sayap kincir menyebabkan kincir berputar. Perputaran kincir tersebut menyebabkan terbentuknya energi mekanik, yang kemudian dapat menggerakan pompa sehingga air naik ke atas dan di tampung ke dalam tangki.

Sedangkan konversi energi angin menjadi energi listrik adalah sebagai berikut : angin yang melalui sudu-sudu kincir menyebabkan kincir berputar. 

Putaran kincir menyebabkan generator ikut berputar. Di dalam generator energi angin diubah menjadi energi listrik. Untuk pembangkit tenaga listrik skala kecil, karena kecepatan angin senantiasa berubah-ubah, maka perlu adanya pengatur tegangan. Disamping itu perlu baterai untuk menyimpan energi, karena seiring terdapat kemungkinan dimana angin tidak bertiup. Bila angin tidak bertiup,  generator tidak berfungsi sebagai motor, sehingga perlu sebuah pemutus otomatik untuk mencegah generator bekerja sebagai motor.

Perlu menjadi catatan bahwa apabila energi mekanik yang dihasilkan maka pada umumnya turbin angin disebut sebagai kincir angin, akan tetapi bila dikonversi menjadi listrik maka disebut sebagai turbin angin. 

Design Turbin Angin.

Kebanyakan turbin angin dimanfaatkan untuk membangkitkan energi listrik sehubungan dengan kemudahan dalam pemanfaatannya.    

Berdasarkan sumbu putarnya, turbin angin didisain dalam dua tipe besar yakni turbin dengan sumbu putar horizontal dan turbin dengan sumbu putar vertikal.  Turbin sumbu horizontal memiliki rotor dan generator listrik di bagian atas menara.  Sumbu ini diarahkan pada arah angin.  Kebanyakan sudu turbin menghadap ke arah angin yang datang untuk menghindari turbulensi akibat terhalang oleh menara turbin.

Beberapa tipe dari turbin sumbu horizontal mencakup kincir angin dan turbin angin modern.  Tipe yang pertama pada umumnya memiliki empat sudu yang terbuat dari kayu.  Tipe ini biasa digunakan untuk memompa air.  Tipe yang kedua biasanya memilki tiga sudu dan dapat diarahkan dengan sistem kendali.  Turbin ini memiliki kecepatan dan efisiensi yang tinggi.  Turbin jenis ini telah dikembangkan secara komersial untuk menghasilkan listrik.

Beberapa keuntungan turbin jenis sumbu horizontal adalah stabilitas yang baik karena pusat gravitasinya disamping sudu, kemampuannya untuk mengatur sudu sehingga "angle of attack" yang terbaik dapat diperoleh.

Turbin sumbu vertikal memiliki poros rotor yang berputar secara vertikal.  Keuntungannya adalah generator dan gearbox dapat diletakkan di bawah sehingga beban menara lebih ringan.  Turbin juga tidak perlu diarahkan sesuai arah angin.  Akan tetapi selama perputaran dapat terjadi gaya berbalik dan gaya drag.  Selain itu penempatan di atas menara lebih sulit, sehingga harus dipasang di tempat yang agak rendah yang berarti ekstraksi energinya juga lebih rendah.

Beberapa jenis dari turbin sumbu vertikal mencakup kincir angin dengan layar berputar, turbin Darrieus dan Savonius.  Tipe pertama merupakan penemuan yang relatif baru, terbuat dari layar dan dapat membangkitkan listrik pada kecepatan 2m/s.  Turbin Darrieus memiliki efisiensi yang cukup tinggi tetapi menghasilkan ripple torka yang besar.  Torka awal dari turbin ini sangat rendah, sehingga umumnya perlu turbin lain untuk menggerakkan turbin sampai pada kecepatan tertentu.  Turbin Savonius relatif sederhana dan terdiri dari dua atau lebih mangkuk.

Gaya Angin Pada Turbin Sumbu Horizontal  

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