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.
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.
Gaya Angin Pada Turbin Sumbu Horizontal
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.
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
