Download - Acara 3. Energi Angin
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
1/39
LAPORAN PRAKTIKUM
ENERGI ALTERNATIF
ENERGI ANGIN
Oleh:
Desi Puspitasari
NIM A1H01200
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KE!UDA"AAN
UNI#ER$ITA$ %ENDERAL $OEDIRMAN
FAKULTA$ PERTANIAN
PUR&OKERTO
201'
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
2/39
I( PENDAHULUAN
A( Latar !ela)a*+
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.
Massa udara yang bergerak disebut angin. Angin dapat bergerak secara
horizontal maupun secara vertikal dengan kecepatan yang bervariasi dan
berfluktuasi secara dinamis. aktor pendorong bergeraknya massa udara adalah
perbedaan tekanan udara antara satu tempat dengan tempat yang lain. Angin selalu
bertiup dari tempat dengan tekanan udara tinggi ke yang tekanan udara lebih
rendah. !ika tidak ada gaya lain yang mempengaruhi, maka angin akan bergerak
secara langsung dari udara bertekanan tinggi ke udara bertekanan rendah. Akan
tetapi, perputaran bumi pada sumbunya, akan menimbulkan gaya yang akan
mempengaruhi arah pergerakan angin. "engaruh perputaran bumi terhadap arah
angin disebut pengaruh #oriolis $%akitan,&00&'.
(alam kehidupan sehari)hari, dipermukaan bumi ada semacam gas yang
sangat penting bagi kehidupan manusia,yaitu angin. Angin adalah suatu gerakan
udara yang horizontal pada permukaan bumi. !adi terjadinya angin adalah gerakan
udara yang bersifat meratakan udara. Angin sangat mempengaruhi pertumbuhan
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
3/39
serta perkembangan dari tanaman tersebut, karena angin bisa membantu proses
perkembangbiakan tanaman)tanaman pertanian.
!( Tu,ua*
*ujuan dalam praktikum acara angin adalah
+. Mengetahui prinsip kerja angin menjadi energi listrik
&. Mengetahui besarnya voltase yang dihasilkan dari energi angin.
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
4/39
II( TIN%AUAN PU$TAKA
Angin merupakan gerakan udara dari daerah bertekanan tinggi menuju
daerah pergerakan rendah yang arahnya horizontal atau hampir horizontal dengan
permukaan bumi. edangkan pergerakan udara arah vertikal dinamai aliran udara.
Angin diberi nama berdasarkan arah darimana angin itu bertiup. Angin selalu
bertiup dari tempat yang bertekanan tinggi ke tempat yang bertekanan rendah, di
belahan bumi utara arah angin membelok ke kanan dan di sebelah selatan arah
angin membelok ke kiri. "eyimpangan ini disebabkan oleh perputaran bumi pada
porosnya $rotasi'. Angin mempunyai arah dan kecepatan. "erubahan arah dan
kecepatan angin merupakan efek dari perubahan tekanan. "erubahan tekanan per
satuan jarak biasanya dinyatakan dalam satuan milibar-km disebut gradien
tekanan.$usri dan yamsu, &000'. Arah angin sebenarnya di ubah oleh /
+' otasi bumi $perputaran bumi pada sumbunya'
&' 1aya sentrifugal $gaya yang mengarah ke pusat bumi'
2' 3ekuatan gesekkan dengan permukaan bumi.
*ekanan udara adalah tekanan yang diberikan oleh udara karena beratnya
kepada setiap bidang seluas + cm&yang mendatar dari permukaan bumi. 4al ini
dapat dipahami baha setiap lapisan udara yang dibaah mendapat tekanan udara
dari yang diatasnya. 6leh karena itu lapisan yang dibaah keadaan tegang.
3etegangan itu sangat besar sehingga berat udara yang diatasnya bertahan dalam
keadaan seimbang. *inggi barometer ialah panjang kolom air raksa yang
seimbang dengan tekanan udara pada aktu itu $3ensaku, &00&'.
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
5/39
4ubungan antara tekanan udara dan ketinggian tempat ini dimanfaatkan
dalam merancang alat pengukuran ketinggian tempat yang disebut Altimeter.
*ekanan udara umumnya menurun sebesar ++ mb untuk setiap bertambahnnya
ketinggian tempat sebesar +00 meter. *ekanan udara dipengaruhi oleh suhu, suhu
udara didaerah tropis menunjukkan fluktasi musiman yang sangat kecil. 6leh
sebab itu dapat dipahami jika tekanan udara dikaasan tropis relatif konstan
$*akeda, &005'.
Menurut Ahrens $&007', teori pergerakan angin yang dipengaruhi oleh
tekanan dan temperatur di sebut dengan thermal circulation. "roses ini
menjelasakan baha dalam keadaan netral posisi isobar secara vertikal tersusun
sejajar dan datar pada bidang horizontal. 3etika terjadi pemanasan di permukaan
maka isobar ini akan terdorong keatas dan terjadi kekosongan udara pda lapisan
baahny, sebaliknya pada ilayah lainnya akan mengalami penyusutan aatau
penurunan garis isobark dan pemampatan massa udara. 3ekosongan udara pada
sel tekanan rendah ini akan mendorong massa udara dari sel tekanan tinggi
$mampat' bergerak menuju sel tekanan rendah yang kosong. "roses ini terus
berlangsung membentuk pola sirkulasi $looping' secara terus menurus selama sel
tekanan rendah dan tinggi masih terbentuk. irkulasi yang disebabkan oleh suhu
dan merubah struktur tekanan udara ini disebut dengan nama thermal circulation.
(i Atmosfer tedapat gaya) gaya yang menimbulkan pergerakan massa udara atau
angin yaitu gaya primer dan gaya skunder.
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
6/39
Adapun beberapa macam angin,antara lain /
+. Angin lokal
Angin lokal adalah angin setempat yang biasanya perubahan arahnya
kekal setiap hari seperti /
a. Angin laut dan angin darat
Angin laut adalah angin yang bertiup dari arah laut ke arah darat yang
umumnya terjadi pada siang hari dari pukul 08.00 sampai dengan pukul
+9.00. Angin ini bisa dimanfaatkan para nelayan untuk pulang dari
menangkap ikan di laut.
1ambar +. Angin laut
Angin darat adalah angin yang bertiup dari arah darat ke arah laut, yang
pada umumnya terjadi saat malam hari, dari jam &0.00 sampai dengan
09.00.
1ambar &. Angin darat
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
7/39
b. Angin lembah dan angin gunung
Angin %embah adalah angin yang bertiup dari arah lembah ke puncak
gunung dan biasa terjadi pada siang hari.
1ambar 2. Angin lembah
Angin 1unung adalah angin yang bertiup dari puncak gunung ke lembah
gunung dan terjadi pada malam hari.
1ambar :. Angin gunung
&. Angin passat
"assat artinya penyebaran. Angin passat adalah angin yang bergerak
terus)menerus dari pusat tekanan tinggi subtropis ke daerah tekana rendah
tropis. Akibat rotasi bumi, maka arah angin passat ini bukan tegak lurus
dengan garis khatulistia, tetapi mengalami pembelokan sedikit. (i utara
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
8/39
khatulistia, angin passat ini berubah arah menjadi angin "assat *imur %aut
$"%', dan di selatan khatulistia menjadi angin "assat *enggara $"*'.
1ambar 5. Angin pasat
2. Angin dingin dan angin panas
a. Angin dingin
Angin dingin adalah angin yang berasal dari aliran udara dari daerah
dingin $kutub' ke daerah iklim sedang atau angin dari daerah gunung ke
lembah.
b. Angin panas
Angin panas ada dua macam / angin panas yang berasal dari daerah panas
dan anngin panas yang terjadi akibat pemanasan udara secara dinamis
yang dikenal juga dengan angin oehn. *ipe)tipe angin panas $oehn' /
terdapat diberbagai daerah dikenal dengan berbagai nama antara lain /
Angin kumbang $!abar', Angin ahorok $umut', Angin 1ending $!atim',
Angin arubu $umsel', Angin ;onda $Argentina', dan Angin #hinok
$Amerika arat'.
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
9/39
:. Angin musim $Monsoon'
Angin musim $Monsoon' merupakan angin yang mengalami perubahan
arah menurut perubahan musim dan tergantung letak matahari. Angin ini
timbul akibat perbedaan pemanasan antara daratan dan lautan dalam skala
besar. Angin di
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
10/39
dirancang untuk satu alat pengukur jurusan angin akan memberikan informasi
tentang keduanya $#ulp, +8@5'.
umus untuk menghitung energi kinetik yang dihasilakan oleh angin yaitu /
E 0,5 m.v& ....................................................................$+'
!ika suatu blok udara yang mempunyai penampang A $m &' dan bergerak
dengan kecpatan B $m-s', maka jumlah massa udara yang mengalir tiap detik
adalah /
M A. B. C $kg-detik' ......................................................$&'
(imana /
m massa udara yang mengalir $kg-detik'
C kerapatan udara $kg-m2'
A penampang udara $m&'
B kecepatan angin $m-detik'
elanjutnya didapatkan energi yang dihasilkan persatuan aktu adalah /
" E- satuan aktu
0,5 A B2C $att' ........................................................$2'
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
11/39
III( METODOLOGI
A( Alat -a* !aha*
Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum kali ini adalah
+. Alat tulis
&. Anemometer
2. 3incir angin
:. 3alkulator
5. Multimeter
9. Dynamo sepeda
7. *urbin ventilator
!( Pr.se-ur Ker,a
"rosedur kerja yang dilakukan saat praktikum, yaitu/
+. Menyiapkan alat dan bahan.
&. Merangkai dynamo sepeda pada kincir angin.
2. Menghidupkan kipas angin $dengan jarak kipas ke kincir angin yaitu 5, +0, +5,
&0, dst sampai turbin ventilator tidak bergerak'.
:. Menghitung kecepatan angina dan voltase.
I#( HA$IL DAN PEM!AHA$AN
A( Hasil
*abel +. "engukuran
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
12/39
Do !arak $cm' 3ecepatan Angin $m-s' *egangan $B'
+ +0 &,@ &@,8
&0 &,7 2+,@
&
+0 2,@ :&,+
&0 2,+ :&
20 2,9 27,2
2
+0 : :&,+
&0 2 72,8
20 &,2 :&,7
:0 &,8 20,9
Alat)alat yang digunakan dalam praktikum, yaitu/
+. 3ipas angin, berfungsi sebagai sumber angin dan sebagai penggerak turbin
ventilator.
&. Multimeter, berfungsi untuk mengukur tegangan yang dihasilkan pada turbin
ventilator.
2. Anemometer, berfungsi untuk mengukur kecepatan angin yang dihasilkan
pada kipas angin.:. *urbin ventilator, berfungsi sebagai penggerak.
5. (ynamo sepeda, berfungsi sebagai pengukur tegangan yang akan
disambungkan dengan multimeter ketika turbin berputar.
9. "enggaris, berfungsi untuk mengukur jarak dengan kelipatan 5 cm antara jarak
kipas dan turbin ventilator.
!( Pe/ahasa*
ecara umum angin adalah gerakan massa udara yang bergerak dari sel
tekanan rendah menuju tekanan yang tinggi. "engetahuan mengenai angin sangat
penting untuk dipelajari karena angin merupakan gaya yang mampu mendorong
terjadinya arus dan gelombang di laut. elain itu dengan mempelajari angin
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
13/39
identifikasi distribusi pergerakan material, bahang di laut dapat diselidiki sehingga
sangat bermanfaat dalam bidang ekplorasi alut dan dalam bidang perikanan laut.
Menurut *uryanti dan Effendy $&009', angin adalah dinamika perpindahan
massa udara secara mendatar $horizontal', yang pada umumnya diukur dalam dua
parameter yaitu kecepatan dan arah. 1erak vertikal massa udara dapat diabaikan
karena gerak vertikal $' setara dengan gaya gravitasi. 3ecepatan angin umumnya
diukur dengan anemometer sedangkan arah angin diukur dengan panah angin
$wind vane' dan kantong angin $wind sack'. Damun seiring berkembangnya
pengetahuan dan teknologi pengukuran angin dilakukan dengan menggunakan
teknologi penginderaan jauh.
Angin buatan dapat dibuat dengan menggunakan berbagai alat mulai dari
yang sederhana hingga yang rumit. ecara sederhana angin dapat kita ciptakan
sendiri dengan menggunakan telapak tangan, kipas sate, koran, majalah, dan lain
sebagainya dengan cara dikibaskan. edangkan secara rumit angin dapat kita buat
dengan kipas angin listrik, pengering tangan, hair dryer, pompa ban, dan lain
sebagainya. ecara alami kita bisa menggunakan mulut, hidung, lubang dubur,
dan sebagainya untuk menciptakan angin.
erdasarkan skalanya angin dapat dikelompokan menjadi tiga yaitu angin
skala mikro, meso dan makro $Ahrens, &007'. Angin skala mikro adalah angin
yang hanya terjadi sesaat. Angin skala makro adalah angin lokal seperti angin
darat dan laut $sea and land breeze ', angin lembah dan gunung $mountain and
valley breeze', dan Chinook Wind $Foehn'. Angin lokal merupakan angin yang
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
14/39
timbul akibat kondisi lokal yang biasanya disebabkan oleh perbedaan suhu dan
topografi. Angin lokal cakupan ilayahnya terbatas pada daerah yang kecil.
+. Angin darat $Land breeze ', merupakan angin yang berhembus $blowing' dari
darat menuju laut dan terjadi pada malam hari. "roses terjadinya angin ini
karena adanya gaya gradien tekanan akibat laju penurunan suhu darat yang
lebih cepat dibandingkan lautan sehingga terbentuk sistem tekanan tinggi di
darat yang mendorong massa udara untuk bergerak menuju laut. Angin darat
terjadi ketika pada malam hari energi panas yang diserap permukaan bumi
sepanjang hari akan dilepaskan lebih cepat oleh daratan $udara dingin'.
ementara itu di lautan energi panas sedang dalam proses dilepaskan ke
udara. 1erakan konvektif tersebut menyebabkan udara dingin dari daratan
bergerak menggantikan udara yang naik di lautan sehingga terjadi aliran
udara dari darat ke laut. Angin darat terjadi pada tengah malam dan dini hari.
ecara singkat angin darat terjadi ketika daratan lebih cepat melepaskan
panas dibandingkan dengan lautan. (aratan bertekanan maksimum dan lautan
bertekanan minimum. Angin darat adalah angin yang bertiup dari arah darat
ke arah laut, yang pada umumnya terjadi saat malam hari, dari jam &0.00
sampai dengan 09.00.
1ambar 9. Angin darat
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
15/39
&. Angin laut $Sea breeze ', adalah angin yang bertiup dari arah laut ke arah
darat yang umumnya terjadi pada siang hari dari pukul 08.00 sampai dengan
pukul +9.00. Angin ini bisa dimanfaatkan para nelayan untuk pulang dari
menangkap ikan di laut
1ambar 7. Angin laut
"ersamaan angin darat dan angin alut diatas dapat dihitung dengan
menggunakan pendekatan teorema solenoid vortisitas dan persamaan gaya
gradien tekanan. Menurut 4olton $&00:' persamaan teorema solenoid tersebut
dapat ditulis sebagai berikut/
2. Angin lembah $alley breeze'. "ada siang hari udara yang seolah)olah
terkurung pada dasar lembah lebih cepat panas dibandingkan dengan udara di
puncak gunung yang lebih terbuka $bebas', maka udara mengalir dari lembah
ke puncak gunung menjadi angin lembah. "roses terjadinya angin lembah
dapat dijelaskan sebagai berikut pada aktu siang, pemanasan lembah
gunung oleh sinar matahari akan menyebabkan udara menjadi panas dan
kemudian naik ke atas hingga ke puncak gunung. =dara panas yang naik ke
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
16/39
atas menjadi dingin melalui pendinginan adiabatik dan kemudian
menghasilkan aan kumulus serta hujan lebat.
1ambar @. Angin %embah (an Angin 1unung.
:. Angin gunung $!ountain breeze', adalah angin yang memiliki konsep
pembentukan sama dengan angin lembah. Angin gunung adalah angin yang
bertiup dari puncak gunung ke lembah gunung yang terjadi pada malam hari
$ikipedia, &008'. "roses terjadinya angin gunug dapat dijelaskan sebagai
berikut pada aktu malam hari, lembah gunung lebih cepat mengalami
penurunan suhu udara jika dibandingkan dengan puncak gunung. =dara dari
pusat tekanan tinggi bergerak menuju pusat tekanan rendah yaitu di puncak
gunung sehingga terbentuk angin gunung. Angin gunung juga sering disebut
dengan nama gravity winds atau nocturnal drainage winds karena arah
pergerakan angin menuju lembah gunung juga di dorong oleh gaya gravitasi
bumi.
5. Angin oehn, Angin ini dikenal dengan nama yang berbeda)beda diantaranya
adalah angin #hinook $ =A', ohorok $umut', 1ending $"asuruan',
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
17/39
3umbang $#irebon'. Angin ini terjadi karena pada saat udara menuruni lereng
$leewerd' maka akan dipanaskan oleh karena adanya kompresi. "ada saat
pengangkatan massa udara dilereng arah tujuan angin $indard' mengalami
kondensasi, terjadi pelepasan panaslatensehingga udara yang turun pada sisi
berikutnya $leewerd' lebih hangat dan kering dibandingkan pada sisi tujuan
angin pada ketinggian yang sama. "ada umumnya angin ini terjadi pada
musim dingin atau musim semi, sehingga suhu udara didaerah tersebut
dibaah suhu pembekuan, sehingga turunnya udara dengan suhu +0 o# cukup
berbeda dengan suhu udara disekitarnya. (aerah pada ketinggian yang sama
tetapi pada lereng yang berbeda sering kali mengalami perbedaan penerimaan
mjumlah hujan sehingga bagian lereng yang menerima curah hujan lebih
sedikit dikenal sebagai daerah bayangan hujan $rainshadow e""ect'.
1ambar 8. Angin #hinook $*uryanti dan Effendy, &009'.
istem angin dalam skala makro atau global yang sering dikaji adalah sistem
angin pasat $tradewind' dan sistem angin monsoon $!onsoon winds'. Angin
dalam skala global adalah angin yang bergerak secara luas dalam sistem bumi.
+. Angin pasat $#rade wind' adalah sistem angin yang terbentuk akibat adanya
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
18/39
perbedaan gradien global hemispher bumi utara dan selatan sehingga
mengakibatkan terbentuknya pergerakan massa udara. Angin pasat menurut
*uryanti dan Effendy, $&009' adalah udara yang bergerak menuju ekuator
dari timur laut dibelahan bumi utara dan dari arah tenggara di belahan bumi
selatan. Angin ini terbentuk di lintang kuda yaitu adanya sabuk tekanan
tinggi &5o)20 o%=-%. *ekanan tinggi ini mendorong udara menuju ke sabuk
tekanan rendah di sepanjang ekuatro yang dikenal dengan nama doldrums.
ilayah sebaliknya mengalami apa yang disebut dengan angin anti
pasat. =dara di atas daerah ekuator yang mengalir ke daerah kutub dan turun
di daerah maksimum subtropik merupakan angin Anti "asat. (i belahan
bumi =tara disebut Angin Anti "assat arat (aya dan di belahan bumi
elatan disebut Angin Anti "assat arat %aut. "ada daerah sekitar lintang &0o
) 20o %= dan %, angin anti passat kembali turun secara vertikal sebagai
angin yang kering. Angin kering ini menyerap uap air di udara dan
permukaan daratan. Akibatnya, terbentuk gurun di muka bumi, misalnya
gurun di audi Arabia, 1urun ahara $Afrika', dan gurun di Australia.
&. Angin monsoon $!onsoon winds', dicirikan oleh perubahan arah akibat
perubahan musim (ominan di daerah
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
19/39
monsoon di kelompokan menjadi dua yaitu monsoon barat dan monsoon
timur. (alam ikipedia $&008', klasifikasi ini adalah sebagai berikut/
a. Angin Musim arat
Angin Musim arat-Angin Monsun arat adalah angin yang
mengalir dari enua Asia $musim dingin' ke enua Australia $musim
panas' dan mengandung curah hujan yang banyak di
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
20/39
"ada tahun +@05, seorang %aksamana muda Angkatan %aut
daun berdesir,
kincir angin
bergerak olehangin
iuk kecil terbentuk namun
tidak pecahH permukaan
tetap seperti kaca
:Angin
sedang&0)&8 ++)+9
(ebu terangkat
dan
menerbangkan
kertasH cabang
pohon kecil
bergerak
6mbak kecil mulai
memanjangH garis > garis
buih sering terbentuk
5 Angin
segar
20)28 +7)&+ "ohon kecil
berayunH
6mbak ukuran sedangH buih
berarak ) arak
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
21/39
gelombang kecil
terbentuk di
perairan di darat
9Angin
kuat:0)50 &&)&7
#abang besar
bergerakH siulanterdengar pada
kabel teleponH
payung sulit
digunakan
6mbak besar mulai
terbentuk, buih tipis mulai
melebar dari puncaknya,
kadang > kadang timbul
pecikan
7Angin
ribut5+)9& &@)22
"ohon > pohon
bergerakH terasa
sulit berjalan
melaan arah
angin
%aut mulai bergolak, buih
putih mulai terbaa angin
dan membentuk alur > alur
sesuai arah angin
@
Angin
ribut
sedang
92)75 2:):0
anting > rantingpatahH semakin
sulit bergerak
maju
1elombang agak tinggi dan
lebih panjangH puncakgelombang yang pecah
mulai bergulungH buih yang
terbesar anginnya semakin
jelas alur ) alurnya
8
Angin
ribut
kuat
79)@7 :@)55
3erusakan
bangunan mulai
munculH atap
rumah lepasH
cabang yang lebih
besar patah
1elombang tinggi terbentuk
buih tebal berlajur)lajur,
punak gelombang roboh
bergulung > gulungH percik
> percik air mulai
mengganggu penglihatan
+0 adai @@)+0&
!arang terjadi di
daratanH pohon >
pohon tercabutH
kerusakan
bangunan yang
cukup parah
1elombang sangat tinggi
dengan puncak memayungi,
buih yang ditimbulkan
membentuk tampal > tampal
buih raksasa yang didorong
angin, daerahuruh
permukaan laut memutihH
gulungan ombak menjadi
dahsyatH penglihatan
terganggu
++adai
kuat
+02)
++759)92
angat jarangterjadi kerusakan
yang menyebar
luas
1elombang amat sangattinggi, permukaan laut
tertutup penuh tampal >
tampal putih buih karena
daerahuruh puncak
gelombang menghamburkan
buih yang terdorong anginH
penglihatan terganggu
+& *opan 2++@ 29: =dara tertutup penuh oleh
buih dan percik airH
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
22/39
permukaan laut memutuh
penuh oleh percik > percik
air yang terhanyt anginH
penglihatan amat sangat
terganggu
3incir Angin pembangkit listrik adalah suatu pembangkit listrik yang
menggunakan angin sebagai sumber energi untuk menghasilkan energi listrik.
"embangkit ini dapat mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik dengan
menggunakan turbin angin atau kincir angin. istem pembangkitan listrik
menggunakan angin sebagai sumber energi merupakan sistem alternatif yang
sangat berkembang pesat, mengingat angin merupakan salah satu energi yang
tidak terbatas di alam. 3incir angin adalah sebuah mesin yang digerakkan oleh
tenaga angin untuk menumbuk biji)bijian. kincir angin juga digunakan untuk
memompa air untuk mengairi saah.kincir angin moderen adalah mesin yang
digunakan untuk menghasilkan energi listrik,disebut juga dengan turbin angin.
*urbin angin sebagai mesin konversi energi dapat digolongkan berdasarkan
prinsip aerodinamik yang dimanfaatkan rotornya. erdasarkan prinsip
aerodinamik, turbin angin dibagi menjadi dua bagian yaitu/
a. !enis drag yaitu prinsip konversi energi yang memanfaatkan selisih koefisien
drag.b. !enis li"t yaitu prinsip konversi energi yang memanfaatkan gaya li"t.
"engelompokan turbin angin berdasarkan prinsip aerodinamik pada rotor
yang dimaksud yaitu apakah rotor turbin angin mengekstrak energi angin
memanfaatkan gaya drag dari aliran udara yang melalui sudu rotor atau rotor
angin mengekstrak energi angin dengan memanfaatkan gaya li"t yang dihasilkan
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
23/39
aliran udara yang melalui profil aerodinamis sudu. 3edua prinsip aerodinamik
yang dimanfaatkan turbin angin memiliki perbedaan putaran pada rotornya,
dengan prinsip gaya drag memiliki putaran rotor relatif rendah dibandingkan
turbin angin yang rotornya menggunakan prinsip gaya li"t.
!ika dilihat dari arah sumbu rotasi rotor, turbin angin dapat dibagi menjadi
dua bagian yaitu/
+. *urbin Angin umbu 4orizontal $*A4'
*urbin angin sumbu horizontal merupakan turbin angin yang sumbu
rotasi rotornya paralel terhadap permukaan tanah. *urbin angin sumbu
horizontal memiliki poros rotor utama dan generator listrik di puncak menara
dan diarahkan menuju dari arah datangnya angin untuk dapat memanfaatkan
energi angin. otor turbin angin kecil diarahkan menuju dari arah datangnya
angin dengan pengaturan baling > baling angin sederhana sedangkan turbin
angin besar umumnya menggunakan sensor angin dan motor yang mengubah
rotor turbin mengarah pada angin. erdasarkan prinsip aerodinamis, rotor
turbin angin sumbu horizontal mengalami gaya li"t dan gaya drag$ namun
gaya li"tjauh lebih besar dari gaya drag sehingga rotor turbin ini lebih dikenal
dengan rotor turbin tipe li"t, seperti terlihat pada gambar +:.
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
24/39
1ambar +0. 1aya Aerodinamis otor *urbin Angin 3etika (ilalui
Aliran =dara.
1ambar ++. 3omponen =tama *urbin Angin umbu 4orizontal.
erdasarkan letak rotor terhadap arah angin, turbin angin sumbu
horizontal dibedakan menjadi dua macam yaitu/
%. &pwind
'. Downwind
*urbin angin jenis upwind memiliki rotor yang menghadap arah
datangnya angin sedangkan turbin angin jenis downwind memiliki rotor yang
membelakangi-menurut jurusan arah angin.
1ambar +&. *urbin Angin !enis &pwind danDownwind.
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
25/39
otor pada turbin upwind terletak di depan turbin, posisinya mirip
dengan pesaat terbang yang didorong baling > baling. =ntuk menjaga turbin
tetap menghadap arah angin, diperlukan mekanisme yaw seperti ekor turbin.
3ekurangannya, membutuhkan nacelle yang panjang untuk menjaga rotor
sejauh mungkin dari menara untuk menghindari terjadinya tabrakan sudu.
udu dibuat kaku untuk menghindari sudu melentur ke arah menara.
*urbin angin downwind memiliki rotor di sisi bagian belakang turbin.
entuk nacelledidesain untuk menyesuaikan dengan arah angin, sehingga
tidak membutuhkan mekanisme ya. 3eunggulannya yaitu sudu rotor dapat
lebih fleksibel karena tidak ada bahaya tabrakan dengan menara. udu
fleksibel memiliki keuntungan, biaya pembuatan sudu lebih murah dan
mengurangi tegangan pada toer selama keadaan angin dengan kecepatan
tinggi karena melentur memberikan beban angin didistribusikan secara
langsung ke sudu daripada ke menara. udu yang fleksibel dapat juga sebagai
kekurangan dimana kelenturannya menyebabkan keletihan sudu. (ibelakang
menara merupakan masalah dengan mesin downwind karena menyebabkan
turbulensi aliran dan meningkatkan kelelahan pada turbin.
a. 3elebihan *A4
(asar menara yang tinggi membolehkan akses ke angin yang lebih
kuat di tempat)tempat yang memiliki geseran angin $perbedaan antara
laju dan arah angin antara dua titik yang jaraknya relatif dekat di dalam
atmosfir bumi. (i sejumlah lokasi geseran angin, setiap sepuluh meter ke
atas, kecepatan angin meningkat sebesar &0I. 3euntungannya, naungan
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
26/39
menara berkurang. =dara akan mulai menekuk di sekitar menara sebelum
berlalu begitu sehingga ada kehilangan daya dari gangguan yang terjadi,
hanya tidak setingkat dengan turbin downwind.
b. 3elemahan *A4
Menara yang tinggi serta bilah yang panjangnya bisa mencapai 80
meter sulit diangkut. (iperkirakan besar biaya transportasi bisa mencapai
&0I dari seluruh biaya peralatan turbin angin. *A4 yang tinggi sulit
dipasang, membutuhkan derek yang yang sangat tinggi dan mahal serta
para operator yang tampil. 3onstruksi menara yang besar dibutuhkan
untuk menyangga bilah)bilah yang berat, gearboJ, dan generator. *A4
yang tinggi bisa memengaruhi radar airport. =kurannya yang tinggi
merintangi jangkauan pandangan dan mengganggu penampilan lansekap.
erbagai varian donind menderita kerusakan struktur yang
disebabkan oleh turbulensi. *A4 membutuhkan mekanisme kontrol
yawtambahan untuk membelokkan kincir ke arah angin.
&. *urbin Angin umbu Bertikal $*AB'
*urbin angin sumbu vertikal merupakan turbin angin yang sumbu rotasi
rotornya tegak lurus terhadap permukaan tanah. !ika dilihat dari efisiensi
turbin, turbin angin sumbu horizontal lebih efektif dalam mengekstrak energi
angin dibanding dengan turbin angin sumbu vertikal.
Meskipun demikian, turbin angin vertikal memiliki keunggulan, yaitu/
+. *urbin angin sumbu vertikal tidak harus diubah posisinya jika arah angin
berubah, tidak seperti turbin angin horizontal yang memerlukan
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
27/39
mekanisme tambahan untuk menyesuaikan rotor turbin dengan arah
angin.
&. *idak membutuhkan struktur menara yang besar
2. 3onstruksi turbin sederhana:. *urbin angin sumbu vertikal dapat didirikan dekat dengan permukaan
tanah, sehingga memungkinkan menempatkan komponen mekanik dan
komponen elektronik yang mendukung beroperasinya turbin.
5. 3arena bilah)bilah rotornya vertikal, tidak dibutuhkan mekanisme ya.
9. ebuah *AB bisa diletakkan lebih dekat ke tanah, membuat
pemeliharaan bagian)bagiannya yang bergerak jadi lebih mudah.
7. *AB memiliki sudut airfoil $bentuk bilah sebuah baling)baling yang
terlihat secara melintang' yang lebih tinggi, memberikan
keaerodinamisan yang tinggi sembari mengurangi drag pada tekanan
yang rendah dan tinggi.
@. (esain *AB berbilah lurus dengan potongan melintang berbentuk kotak
atau empat persegi panjang memiliki ilayah tiupan yang lebih besar
untuk diameter tertentu daripada ilayah tiupan berbentuk lingkarannya
*A4.
8. *AB biasanya memiliki tip speed ratio$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.
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
28/39
+0. *AB bisa didirikan pada lokasi)lokasi dimana struktur yang lebih tinggi
dilarang dibangun.
++. *AB 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',
+&. *AB tidak harus diubah posisinya jika arah angin berubah.
edangkan 3ekurangan *AB adalah /
+. 3ebanyakan *AB memproduksi energi hanya 50I dari efisiensi *A4
karena drag tambahan yang dimilikinya saat kincir berputar.
&. *AB tidak mengambil keuntungan dari angin yang melaju lebih
kencang di elevasi yang lebih tinggi.
2. 3ebanyakan *AB mempunyai torsi aal yang rendah, dan
membutuhkan energi untuk mulai berputar.
:. ebuah *AB yang menggunakan kabel untuk menyanggahnya memberi
tekanan pada bantalan dasar karena semua berat rotor dibebankan pada
bantalan. 3abel yang dikaitkan ke puncak bantalan meningkatkan daya
dorong ke baah saat angin bertiup.
!ika dilihat dari prinsip aerodinamik rotor yang digunakan, turbin angin
sumbu vertikal dibagi menjadi dua bagian yaitu/
+. *urbin angin (arrieus
*urbin angin (arrieus pada umumnya dikenal sebagai turbin
eggbeater. *urbin angin (arrieus pertama kali ditemukan oleh 1eorges
(arrieus pada tahun +82+. *urbin angin (arrieus merupakan turbin angin
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
29/39
yang menggunakan prinsip aerodinamik dengan memanfaatkan gaya li"t
pada penampang sudu rotornya dalam mengekstrak energi angin.
*urbin (arrieus memiliki torsi rotor yang rendah tetapi putarannya
lebih tinggi dibanding dengan turbin angin avonius sehingga lebih
diutamakan untuk menghasilkan energi listrik. Damun turbin ini
membutuhkan energi aal untuk mulai berputar. otor turbin angin
(arrieus pada umumnya memiliki variasi sudu yaitu dua atau tiga sudu.
Modifikasi rotor turbin angin (arrieus disebut dengan turbin angin 4.
1ambar +2. *urbin Angin (arrieus.
&. *urbin angin avonius
*urbin angin avonius pertama kali diperkenalkan oleh insinyur
inlandia igurd !. avonius pada tahun +8&&. *urbin angin sumbu
vertikal yang terdiri dari dua sudu berbentuk setengah silinder $atau
elips' yang dirangkai sehingga membentuk KL, satu sisi setengah silinder
berbentuk cembung dan sisi lain berbentuk cekung yang dilalui angin
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
30/39
seperti pada gambar &.+:. erdasarkan prinsip aerodinamis, rotor turbin
ini memanfaatkan gaya hambat $drag' saat mengekstrak energi angin dari
aliran angin yang melalui sudu turbin.
3oefisien hambat permukaan cekung lebih besar daripada
permukaan cembung. 6leh sebab itu, sisi permukaan cekung setengah
silinder yang dilalui angin akan memberikan gaya hambat yang lebih
besar daripada sisi lain sehingga rotor berputar. etiap turbin angin yang
memanfaatkan potensi angin dengan gaya hambat memiliki efisiensi
yang terbatasi karena kecepatan sudu tidak dapat melebihi kecepatan
angin yang melaluinya.
1ambar +:. "rinsip otor avonius
(engan memanfaatkan gaya hambat, turbin angin savonius
memiliki putaran dan daya yang rendah dibandingkan dengan turbin
angin (arrius. Meskipun demikian turbin savonius tidak memerlukan
energi aal memulai rotor untuk berputar yang merupakan keunggulan
turbin ini dibanding turbin (arrieus.
"ada saat ini, sistem pembangkit listrik tenaga angin mendapat perhatian
yang cukup besar sebagai sumber energi alernatif yang bersih, aman, serta ramah
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
31/39
lingkungan serta kelebihan)kelebihan lain yang telah disebutkan sebelumnya di
atas. *urbin angin skala kecil mempunyai peranan penting terutama bagi daerah)
daerah yang belum terjangkau oleh jaringan listrik ."emanfaatan energi angin
merupakan pemanfaatan energi terbaru yang paling berkembang saat ini.
erdasarkan data dari EA $World Wind (nergi Association', sampai dengan
tahun &007 perkiraan energi listrik yang dihasilkan oleh turbin angin mencapai
82,@5 1 dan menghasilkan lebih dari +I dari total kelistrikan secara global.
Amerika, panyol dan #hina merupakan negara terdepan dalam pemanfaatan
energi angin. (iharapkan pada tahun &0+0, total kapasitas pembangkit listrik
tenaga angin secara global mencapai +70 1igaatt.
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
32/39
dibangun. Mengacu pada kebijakan energi nasional, maka pembangkit listrik
tenaga bayu $"%*' ditargetkan mencapai &50 megaatt $M' pada tahun &0&5.
3elebihan kincir angin adalah sebagai berikut/
+. *idak perlu adanya pengaah angin, karena dapat berputar oleh tiupan angin
dari segala arah dan tidak akan mengalami overspeed.
&. (apat ditempatkan disembarang tempat, ditempatkan disisi jalan yang ramai
akan lebih baik.
2. "ersediaan angin yang tidak terbatas, sehingga tidak akan pernah habis.
:. umber energi yang ramah lingkungan, dimana penggunaannya tidak
mengakibatkan emisi gas buang atau polusi yang berarti ke lingkungan.
3ekurangan kincir angin adalah sebagai berikut/
+. *idak ramah lingkungan, karena menimbulkan suara $bising'.
&. *idak dapat diandalkan, karena sumber kincir angin tergantung dari faktor)
faktor alami.
2. iaya instalasi yang masih relatif tinggi.
:. (ampak visual, mengganggu pandangan akibat pemasangan kincir angin.
5. "enggunaan lahan untuk kincir angin dapat mengurangi lahan pertanian.
9. (alam keadaan tertentu kincir angin dapat menyebabkan interferensi
elektromagnetik, mengganggu penerimaan televisi atau transmisi gelombang
mikro untuk perkomunikasian.
7. "engaruh ekologi yang terjadi dari penggunaan kincir angin terhadap populasi
burung dan kelelaar.
1rafik yang dihasilkan berdasarkan praktikum, grafik hubungan antara
kecepatan dengan voltase dapat dilihat pada 1ambar +5. 1rafik hubungan antara
kecepatan dengan jarak dapat dilihat pada 1ambar +9. 1rafik hubungan antara
voltase dengan jarak dapat dilihat pada 1ambar +7.
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
33/39
1 2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Grafk Hubungan Kecepatan dengan Voltase
1
2
3
kecepatan (m/s)
voltase (v)
1ambar +5. 1rafik 4ubungan 3ecepatandengan Boltase.
erdasarkan grafik diatas kipas angin 2 dan kipas angin & hubungan antara
voltase dengan kecepatan tidak konstan atau labil, hal tersebut disebabkan karena
praktikan kurang teliti dalam mengunakan multimeter. 3ipas angin + hubungan
antara voltase dengan kecepatan, semakin tinggi kecepatan maka tegangan juga
semakin besar atau tinggi.
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
34/39
01234
5
Grafk Hubungan Kecepatan dengan Jarak
1
2
3
jarak (m)
kecepatan (m/s)
1ambar +9. 1rafik 4ubungan 3ecepatan dengan !arak
erdasarkan grafik diatas kipas angin 2 dan kipas angin & hubungan antara
jarak dengan kecepatan tidak konstan atau labil, hal tersebut disebabkan karena
praktikan kurang teliti dalam mengunakan anemometer. "ada kipas angin ke &
jarak berhenti pada jarak ke 20 karena pada saat itu sudah tidak bergerak atau
memutar. 3ipas angin + hubungan antara jarak dengan kecepatan, semakin
jarakya jauh maka kecepatan akan rendah atau lambat, namun pada kipas angin +
jarak berhenti sampai menit ke &0 karena menit ke 20 sudah tidak memutar atau
bergerak.
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
35/39
0102030405060
7080
Grafk Hubungan Jarak dengan Voltase
1
2
3
jarak (m)
voltase (v)
1ambar +7. 1rafik 4ubungan !arak dengan Boltase
erdasarkan grafik diatas kipas angin 2, kipas angin &, dan kipas angin +
hubungan antara voltase dengan jarak tidak konstan atau labil, hal tersebut
disebabkan karena praktikan kurang teliti dalam pembacaan multimeter.
*urbin ventilator menrupakan sistem pembangkit listrik tenaga angin.
*urbin ventilator juga merupakan pemanfaatan energi listrik yang berasal dari
"%D sehingga diharapkan biaya operasional dapat dikurangi dan keuntungan lebih
maksimal.
#ara kerja dari turbin ventilatorsebagai pembangkitan listrik tenaga angin
ini tidak jauh berbeda dengan cara kerja pembangkit listrik tenaga angin pada
umumnya yaitu aalnya energi angin memutar turbin angin. *urbin angin bekerja
berkebalikan dengan kipas angin $bukan menggunakan listrik untuk menghasilkan
angin, namun menggunakan angin untuk menghasilkan listrik'. 3emudian angin
akan memutar sudut turbin, lalu diteruskan untuk memutar rotor pada generator di
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
36/39
bagian belakang turbin angin.1enerator mengubah energi gerak menjadi energi
listrik dengan teori medan elektromagnetik, yaitu poros pada generator dipasang
dengan material ferromagnetik permanen. etelah itu di sekeliling poros terdapat
stator yang bentuk fisisnya adalah kumparan)kumparan kaat yang membentuk
loop. 3etika poros generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan "luks
pada stator yang akhirnya karena terjadi perubahan "luks ini akan dihasilkan
tegangan dan arus listrik tertentu. *egangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh
generator ini berupa A# $alternating current' yang memiliki bentuk gelombang
kurang lebihsinusoidal.Energi %istrik ini akan disimpan kedalam baterai sebelum
dapat dimanfaatkan.
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
37/39
#( KE$IMPULAN DAN $ARAN
A( Kesi/pula*
erdasarkan praktikum kali ini dapat disimpulkan sebagai berikut /
+. Angin menggerakan turbin yang akan disalurkan ke generator. (ari generator
mengubah energi gerak menjadi listrik. 4al tersebut merupakan prinsip kerja
dari energi angin menjadi listrik.
&. 4asil tegangan atau voltase pada saat praktikum yaitu pada kipas + jarak +0
dan jarak &0 yaitu &@,8 dan 2+,@H kipas & jarak +0, &0, 20 memperoleh voltase
sebesar :&,+H :&H 27,2 sedangkan pada kipas 2 pada jarak +0, &0, 20, dan :0
memperoleh voltase sebesar :&,+H 72,8H :&,7H dan 20,9.
!( $ara*
"raktikum kali ini sudah berjalan dengan baik, namun sebaiknya alat yang
digunakan diperbanyak sehingga pembagian shift tidak sampai malam, dan lebih
kondusif.
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
38/39
DAFTAR PU$TAKA
Adisaputra, Asyari. &0++. ariabilitas Arus$ Suhu$ dan Angin di )erairan *aratSumatera Serta +nter,-elasinya dengan +ndian cean Dipole !ode /+D!0
dan (l 1ino Southern scillation /(1S0. kripsi.
-
7/24/2019 Acara 3. Energi Angin
39/39
LAMPIRAN