KAJIAN POTENSI ENERGI ANGIN DI WILAYAH KALIMANTAN BARAT

Transkripsi

1 KAJIAN POTENSI ENERGI ANGIN DI WILAYAH KALIMANTAN BARAT Firsta Zukhrufiana S. *, Auliya a Hajar F, Wandayantolis Stasiun Klimatologi Mempawah Kalimantan Barat * firstabmkg@gmail.com ABSTRAK Sebagai negara tropis, Indonesia memiliki banyak sumber energi alternatif, salah satunya adalah angin. Energi angin dipandang sebagai salah satu energi alternatif yang layak dikembangkan untuk mendudukung kebutuhan listrik Kalimantan Barat yang semakin meningkat. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui potensi energi angin sebagai pembangkit listrik di wilayah Kalimantan Barat. Penelitian ini menggunakan metode pembagian distribusi frekuensi arah dan kecepatan angin yang kemudian dihitung potensi energi anginnya berdasarkan data observasi manual UPT BMKG wilayah Kalimantan Barat. Berdasarkan penelitian yang dilakukan dengan metode tersebut, dapat disimpulkan bahwa syarat untuk menghasilkan potensi energi angin dengan kecepatan angin ratarata harian >2.5 m/s tidak terpenuhi. Namun dengan kecepatan angin rata-rata harian yang dihasilkan, masih dapat menghasilkan daya listrik sebesar Watt day/year dan dapat diaplikasikan untuk penguunaan beberapa peralatan rumah di kabupaten/kota, Mempawah, Kubu Raya dan Ketapang provinsi Kalimantan Barat. Kata kunci : energi alternatif, angin, daya listrik ABSTRACT As tropical state, Indonesia has a lot of alternative energy resources, for instance : wind. Wind is being regarded as one of worth developing alternative energy to support electricity needs in West Kalilmantan. This study was arranged to know the potency of wind as power plants in West Kalimantan. This study was conducted by taking advantage of frequency distribution of wind speed and direction, then calculated them according to manual observation data of BMKG. The research came to the conclusions that the requirement to produce energy from winds with the average wind speed > 2.5 m/s can not be fulfilled. Nevertheless, the daily average wind speed can produce Watt day/year and it is able to applied in household appliance utilization in some regencies (Mempawah, Kubu Raya and Ketapang). Key words : alternative energy, wind, electricity power. 1. PENDAHULUAN Indonesia yang merupakan negara tropis, dikenal sebagai wilayah yang berlebih energi atau surplus energi akibat penyinaran matahari sepanjang tahun (Tjasyono, 2006). Kondisi ini kerap kali menguntungkan wilayah Indonesia terkait dengan energi yang dihasilkan dari sumber energi utama di bumi, yaitu matahari. Matahari merupakan awal dari fluktuasi kondisi dinamika atmosfer di permukaan bumi. Sebagai wilayah yang mendapat penyinaran matahari sepanjang tahun, mengakibatkan fluktuasi tekanan udara menjadi relative rendah sehingga wilayah Indonesia menjadi daerah pertemuan massa udara baik dari belahan bumi utara dan selatan, juga menjadi daerah pertemuan beberpa sirkulasi, seperti sikulasi Hadley dan Walker. Namun, faktor lokal juga kerap kali mendominasi kondisi dinamika atmosfer di Indonesia. Energi angin dikenal secara global sebagai sumber energi yang hemat biaya dan ramah lingkungan, sehingga dapat digunakan sebagai pilihan energi alternatif di wilayah manapun dengan potensi angin yang cukup (Iulian, dkk dan Budiastra, dkk. 2009). Wilayah Kalimantan Barat yang tepat berada di lintang 0 derajat atau equator menjadikan Kalimantan Barat sering kali dihampiri belokan-belokan kinetik, ataupun gangguan pusaran udara pada kecepatan angin tertentu. Energi angin dipandang sebagai salah satu 1

2 energi alternatif yang layak dikembangkan untuk mendukung kebutuhan listrik Kalimantan Barat yang semakin meningkat. Berdasarkan rencana pengembangan sistem kelistrikan PT. PLN (Persero) di provinsi Kalimantan Barat, sampai dengan bulan September 2015, lebih dari 95% pasokan listrik di Kalimantan Barat bersumber dari pembangkit berbahan bakar minyak. Kecukupan dan keandalan pasokan masih relative rendah karena umur beberapa mesin diesel sudah tua dan cadangan pembangkitan tidak memadai. Pasokan listrik di Kalimantan Barat terdiri atas PLTD Sewa 266 MW (52.71%), PLTD/PLTG Sendiri 222 MW (43.97%) dan sisanya berasal dari PLTS, PLTMH, dan pembelian listrik Excess Power dari Serawak, Malaysia. Pembangkit listrik bertenaga angin atau yang dikenal dengan PLTB (Pembangkit Listrik Tenaga Bayu) belum dikembangkan di wilayah Kalimantan Barat meski telah muncul banyak kajian tentang analisis dan kelayakan pembangkit listrik tenaga bayu di Kalimantan Barat (Keputusan Menteri ESDM No. 5899, 2016). Mengingat 95% pasokan listrik di Kalimantan Barat menggunakan bahan bakar minyak yang meningkatkan emisi GRK, hal tersebut tidak sejalan usaha pemerintah dalam Rencana Aksi Nasional Mitigasi Perubahan Iklim sebagai upaya mencapai target reduksi emisi GRK sebesar 26% pada tahun Oleh karena itu, potensi energi angin akan diulas didalam kajian ini sebagai bentuk nyata inisiatif dan kepedulian terhadap lingkungan sekitar (PP No. 61, 2011). 1.1 Potensi Tenaga Angin Angin merupakan massa udara yang bergerak akibat pengaruh dari gradient tekanan udara atau perbedaan tekanan udara. Angin bergerak menuju ke tekanan udara yang lebih rendah. Hal ini juga diakibatkan oleh adanya perbedaan penerimaan radiasi matahari sehingga mengakibatkan perbedaan suhu dan tekanan udara. Dalam penelitian Daryanto, dkk. (2007) dan Soeripno (1994) dijelaskan proses pemanfaatan energi angin dilakukan melalui dua tahapan konversi energi, yaitu : - Aliran angin menggerakkan baling-baling - Putaran baling-baling dihubungkan dengan generator dan akan menghasilkan arus listrik Proses konversi energi dimulai dari energi kinetik menjadi energi gerak kemudian menjadi energi listrik. Besarnya energi listrik dipengaruhi oleh : - Baling-baling (rotor), rotor turbin, diameter rotor akan berbanding lurus dengan daya listrik - Kecepatan angin (kelompok 3-8, terlampir dalam tabel) akan mempengaruhi kecepatan putara baling-baling yang akan menggerakkan generator - Jenis generator, generator terbagi dalam beberapa karakteristik yang berbeda, generator yang sesuai dengan sistem konversi energi angin adalah generator yang dapat menghasilkan listrik pada putaran rendah (Habibie, dkk. 2011). Syarat dan kondisi angin yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik dan balingbaling dengan jari-jari 1 meter, dilihat pada tabel berikut (Djojodiharjo, dkk. 1980) : Tabel 1. Tingkatan kecepatan angin 10 meter di atas permukaan tanah Kelas Kecepatan (m/s) Kondisi Alam di daratan Angin tenang, asap lurus ke atas Asap bergerak mengikuti arah angin Wajah terasa ada angin, daun-daun bergoyang pelan, petunjuk arah angin bergerak Debu jalan, kertas beterbangan, ranting pohon bergoyang Ranting pohon bergoyang, bendera berkibar Ranting pohon besar bergoyang, air plumping berombak kecil Ujung pohon melengkung, hembusan angin terasa di telinga Dapat mematahkan ranting pohon, jalan berat melawan arah angin Dapat mematahkan ranting pohon, rumah rubuh Dapat merubuhkan pohon, menimbulkan kerusakan Menimbulkan kerusakan parah Tornado Klasifikasi angin pada kelompok 3 hingga kelompok 8 dapat dimanfaatkan sebagai penghasil daya listrik dengan batas minimum kelompok 3 dan maksimum kelompok 8. 2

3 1.2 Wind Rose Windrose digunakan untuk menampilkan distribusi angin baik arah maupun kecepatannya, biasanya pengolahan data ini menggunakan software WRPLOT View berbasis windows. Windrose dapat menggambarkan frekuensi kejadian angin tiap arah mata angin dan kelas kecepatan angi pada lokasi dan waktu tertentu. Dapat pula digunakan untuk menampilkan grafik dari kecenderungan arah pergerakan angin pada suatu wilayah. Berikut adalah penampilan software windrose : Gambar 1. Tampilan software WRPLOT View. 2. DATA DAN METODE 2.1 Data Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data observasi manual kecepatan angin periode tahun di UPT BMKG wilayah Kalimantan Barat, yaitu: Stasiun Klimatologi Mempawah, Stasiun Meteorologi Supadio, Stasiun Meteorologi Maritim, Stasiun Meteorologi Ketapang, Stasiun Meteorologi Nangapinoh, Stasiun Meteorologi Sintang, Stasiun Meteorologi Paloh dan Stasiun Meteorologi Putussibau. 2.2 Metode - Tabel distribusi frekuensi arah dan kecepatan angin dengan menggunakan software WRPLOT View. - Penghitungan potensi energi angin secara matematis menggunakan rumus berikut (Djojodiharjo, dkk. 1980): P = potensi energi angin (wattday/ year) C = konstanta Betz (16/27 atau 59.3 %) A = luas sapuan rotor (dianggap 1m 2 ) v i = kecepatan angin rata-rata harian (m/s) ρ = kerapatan udara rata-rata (kg/m 3 ) = 1.29 kg/m 3 Kecepatan angin rata-rata harian di stasiun dirumuskan sebagai berikut (Djojodiharjo, dkk dan Ilmi, dkk. 2016) : V(I) = V(j)/N; (V(j) > 2.5 m/s) Keterangan : V (I) = kecepatan rata-rata harian Vj = kecepatan per jam N = jumlah pengamatan 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan pengolahan data menggunakan software WRPLOT View, diperoleh hasil distribusi frekuensi yang mendeskripsikan kejadian angin dengan masing-masing arah mata angin. Berdasarkan formulasi kecepatan angin rata-rata harian yang diperlukan untuk menghasilkan potensi energi angin sebesar > 2.5 m/s, maka kejadian tersebut disubstitusikan ke dalam persamaan P (Potensi Energi Angin). Berdasarkan pengolahan data frekuensi kejadian angin > 2.5 m/s per hari adalah sebagai berikut : Gambar 2. Diagram distribusi frekuensi angin > 2.5 m/s per hari. Frekuensi kejadian angin > 2.5 m/s per hari, terjadi di Ketapang (lokasi penetian Stasiun Meteorologi Ketapang) sebesar 760 kali atau 41.6 %. Kemudian, berturut-turut tertinggi lainnya yaitu Mempawah (lokasi penelitian Stasiun Klimatologi Mempawah) sebesar 593 kali atau 32.5 % dan Supadio atau kabupaten Kubu Raya (lokasi penelitian Stasiun Meteorologi Supadio) sebesar 550 kali atau 30.1 %; persentase kejadian dapat dilihat pada gambar berikut : Keterangan : 3

4 Berdasarkan perhitungan potensi energi angin di wilayah Kalimantan Barat, maka dapat diaplikasikan untuk penggunaan peralatan rumah tangga dengan hitungan dan tabulasi pada Tabel 3 (lampiran 1). Gambar 3. Persentase angin > 2.5 m/s per hari Kecepatan rata-rata harian pada semua lokasi penelitian selama periode di wilayah Kalimantan Barat tidak ada yang memenuhi syarat > 2.5 m/s. Tabel 2. Hasil perhitungan energy potensi angina. Berdasarkan tabel tersebut, kabupaten/ kota Mempawah, Kubu Raya dan Ketapang memiliki daya listrik yang cukup untuk menggunakan sejumlah peralatan rumah tangga dalam sebulan. Dalam periode 1 bulan, angin sebesar kwh; Kubu Raya sebesar kwh dan Ketapang sebesar kwh. Ketiga lokasi tersebut mencukupi kebutuhan daya listrik bulanan penggunaan peralatan rumah tangga sebesar kwh. Beda halnya dengan kabupaten/ kota Pontianak, Sambas, Melawi, Sintang dan Kapuas Hulu yang memiliki daya listrik kurang dari kwh dalam sebulan, sehingga lokasi tersebut tidak dapat menggunakan beberapa peralatan rumah tangga seperti yang tertera dalam tabel di atas. Gambar 4. Potensi energi angin wilayah Kalimantan Barat 4

5 4. KESIMPULAN Berdasarkan pengolahan data dan analisis maka beberapa poin dapat disampaikan seperti berikut : Berdasarkan data observasi manual unsur kecepatan angin di 8 UPT BMKG wilayah Kalimantan Barat, syarat untuk menghasilkan potensi energi angin yaitu kecepatan angin rata-rata harian > 2.5 m/s tidak terpenuhi. Berdasarkan kecepatan angin rata-rata harian yang dihasilkan, maka daya listrik yang dihasilkan adalah sekitar hingga Watt day/ year dengan potensi tertinggi kabupaten/ kota Ketapang dan terendah adalah Kapuas Hulu. Berdasarkan konversi potensi energi angin dan daya guna listrik kebutuhan rumah tangga maka hanya 3 kabupaten/kota, Mempawah, Kubu Raya dan Ketapang dapat menggunakan berbagai peralatan rumah tangga karena daya listrik yang dihasilkan mencukupi daya listrik yang dibutuhkan untuk penggunaan alat-alat rumah tangga. Penurunan Emisi Gas Rumah Kaca. Indonesia, Keputusan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia, No K/20/MEM/2016 Tentang Pengesahan Rencana Usaha Penyediaan Tenaga Listrik PT PLN (Perseo) Tahun 2016 s.d 2025 H. K, Bayong Tjasyono Meteorologi Indonesia Volume I. Jakarta : Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika Habibie, M. N Kajian Potensi Energi Angin di Wilayah Sulawesi dan Maluku. Jurnal Meteorologi dan Geofisika, Vol. 12, No. 12 Soeripno Analisis Data Angin Desa Bulak Baru Jepara. Oktober 1993-Juni LAPAN. Jakarta Munteanu, I Optimal Control of Wind Energy Systems : Towards a Global Approach. Springer. London. WRPLOT View, Wind Rose Plots for Meteorological data. Lakes Environmental Software. diakses 27 Maret DAFTAR PUSTAKA Abdullah, I Kajian Potensi Energi Angin di daerah Kawasan Pesisir Pantai Serdang Bedagai untuk menghasilkan Energi Listrik. Jurnal Ilmiah Mekanik Teknik Mesin ITM, Vol. 3, No. 1. Budiastra, I. N Pemanfaatan Energi Angin Sebagai Energi Alternatif Pembangkit Listrik Di Nusa Penida Dan Dampaknya Terhadap Lingkungan. Jurnal Bumi Lestari, Vol. 9, No. 2. Daryanto Y Kajian Potensi Energi Angin untuk Pembangkit Listrik Tenaga Bayu. Balai PPT AGG. Yogyakarta Djojodiharjo H., Darwin S Analisis Data Angin di beberapa tempat di Indonesia. LAPAN. Jakarta, Peraturan Pemerintah No. 61 Tentang Rencana Aksi Nasional 5

6 Lampiran 1 Tabel 3. Kebutuhan listrik untuk keperluan rumah tangga 6

7 7