digilib.uns.ac.id BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Pada saat ini, energi tidak hanya dievaluasi dalam perspektif ekonomi, tetapi menjadi lebih kompleks karena munculnya tantangan global, seperti penipisan sumber daya energi dan perubahan iklim. Terbatasnya kapasitas untuk mengatasi polusi yang disebabkan oleh bahan bakar fosil adalah salah satu pertimbangan utama yang telah memaksa dunia untuk mencari sistem energi alternatif. Selain beralih ke sumber alternatif yang tersedia untuk menghasilkan energi bersih, pemulihan energi dari limbah seperti heat sink dan sistem pembuangan udara juga memiliki potensi besar dalam membantu mengatasi masalah energi global. Angin buatan dari sistem pembuangan udara menghasilkan kecepatan cukup tinggi, konsisten dan dapat diprediksi sehingga sistem ini cocok untuk dimanfaatkan menjadi bentuk energi yang berguna. Sistem ini memungkinkan negara-negara dengan kecepatan angin rendah terutama di daerah perkotaan. Dimana kecepatan angin rata-rata di Indonesia sendiri terbilang cukup rendah yaitu antara 3-5 m/s (LAPAN, 2006). Menara pendingin atau cooling tower adalah salah satu sistem yang baik untuk ekstraksi tenaga angin. Jenis cooling tower yang paling umum digunakan adalah induced draft cooling tower. Udara sekitar ditarik ke menara pendingin dan udara panas dipaksa keluar dari outlet menara pendingin dengan bantuan kipas. Sistem pembuangan udara ini cocok untuk pembangkit listrik karena dapat menghasilkan kecepatan angin hingga 9 m /s (Chong, 2013). Udara buangan dengan kecepatan tinggi dari cooling tower ini dapat dimanfaatkan sebagai penggerak dari turbin angin Turbin angin dapat ditempatkan diatas cooling tower dimana kecepatan angin yang dihasilkan lebih tinggi dan konsisten jika dibandingkan dengan angin alami. Gambar 1.1 menunjukkan profil kecepatan angin yang dihasilkan dari udara buang cooling tower menghasilkan kecepatan yang tidak seragam pada setiap bagian. Data kecepatan angin dapat dilihat pada Lampiran 1. Daerah di bagian tengah cooling tower menghasilkan commit kecepatan to user angin rendah dan kecepatan tertinggi 1
digilib.uns.ac.id 2 berada di daerah pinggir dari cooling tower yaitu pada daerah antara 30 cm dan 45 cm. Oleh karena itu, performa dari turbin angin dipengaruhi oleh penempatan dari turbin itu sendiri dan akan lebih baik jika terletak di daerah pinggir di mana kecepatan angin yang tinggi, memungkinkan penangkapan maksimum udara yang keluar. Gambar 1.1 Profil kecepatan angin dari outlet cooling tower Adapun cara yang dilakukan untuk meningkatkan performa turbin angin antara lain adalah menempatkan diffuser atau penutup di sekeliling turbin dan menggunakan beberapa sudu pengarah (guide vane). Sudu pengarah ditempatkan di posisi aliran udara masuk yang akan menuju ke turbin angin. Sudu pengarah dengan sudut kemiringan yang optimum digunakan untuk mempercepat aliran angin dengan menciptakan efek venturi dan untuk mengarahkan aliran angin ke arah turbin angin. Dengan mengatur jumlah dan sudut kemiringan sudu pengarah pada kondisi optimal maka akan didapat daya yang maksimal. Dengan mempertimbangkan pengaruh jumlah dan sudut kemiringan tersebut diharapkan performa turbin angin skala kecil pada kecepatan angin cooling tower yang tidak seragam dapat ditingkatkan.
digilib.uns.ac.id 3 Selain itu juga perlu dipastikan bahwa pemasangan turbin angin ini tidak memberikan dampak negatif pada cooling tower. Untuk kasus pemulihan energi dengan turbin angin ini, parameter yang kemungkinan terpengaruh dengan pemasangan turbin angin antara lain adalah kecepatan putar fan, kecepatan asupan angin (air intake), kecepatan angin yang keluar dan konsumsi daya motor dari cooling tower (Söylemez, 2004). 1.2 Perumusan Masalah Dari uraian latar belakang yang telah dijabarkan, maka penulis menarik perumusan masalah sebagai berikut: 1. Sejauh mana pengaruh posisi turbin pada cooling tower terhadap kecepatan putar dan daya yang dihasilkan oleh turbin. 2. Sejauh mana pengaruh jumlah dan sudut kemiringan pada sudu pengarah terhadap kecepatan putar dan daya yang dihasilkan turbin. 3. Sejauh mana pengaruh pemasangan turbin angin terhadap konsumsi daya dari cooling tower. 1.3 Batasan Masalah Permasalahan turbin angin, cooling tower serta pengarah aliran ini adalah masalah yang cukup luas dan kompleks. Namun karena keterbatasan waktu dan sarana, maka penelitian ini dibatasi pada hal-hal sebagai berikut: 1. Model turbin angin yang digunakan adalah turbin angin sumbu vertikal cross flow. 2. Di kedua ujung turbin angin dipasang diffuser yang dilengkapi dengan sudu pengarah sebagai pengarah aliran angin yang berasal dari model cooling tower. 3. Kecepatan angin dianggap konstan dan stasioner serta berasal dari satu arah yaitu dari bawah turbin angin dengan menggunakan model cooling tower. 4. Temperatur udara yang keluar dari outlet cooling tower dianggap sama dengan udara sekitar.
digilib.uns.ac.id 4 1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Mengetahui pengaruh dari perubahan posisi turbin angin pada cooling tower terhadap kecepatan putaran dan daya yang dihasilkan turbin angin. 2. Mengetahui pengaruh jumlah sudu pengarah terhadap kecepatan putar dan daya yang dihasilkan turbin angin. 3. Mengetahui pengaruh sudut kemiringan dari sudu pengarah terhadap kecepatan putar dan daya yang dihasilkan turbin angin. 4. Mengetahui pengaruh pemasangan turbin angin terhadap konsumsi daya dari model cooling tower. Manfaat dari penelitian ini antara lain: 1. Menjadi acuan untuk pengembangan turbin angin yang dapat diterapkan di lingkungan perkotaan yang memiliki kecepatan angin yang rendah. 2. Memberi pengetahuan tentang teknologi turbin angin khususnya turbin angin sumbu vertikal tipe cross flow. 3. Memberi pengetahuan tentang pemanfaatan limbah pada sistem pembuangan udara pada cooling tower sebagai sumber tenaga angin untuk menggerakan turbin. 4. Menjadi acuan untuk pengembangan sistem pemulihan energi dari cooling tower dengan menggunakan turbin angin yang dapat diterapkan di lingkungan perkotaan maupun kawasan industri. 5. Mengurangi ketergantungan terhadap penggunaan energi fosil dengan memanfaatkan udara buangan cooling tower untuk menghasilkan energi listrik. 1.5 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: BAB I : Pendahuluan, menjelaskan tentang latar belakang masalah, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan, dan manfaat penelitian, serta sistematika penulisan.
digilib.uns.ac.id 5 BAB II : Dasar teori, berisi tinjauan pustaka yang berkaitan berkaitan dengan turbin angin, cooling tower, pengarah aliran dan teori tentang metode peningkatan unjuk kerja turbin angin. BAB III : Metodologi penelitian, menjelaskan peralatan yang digunakan, tempat dan pelaksanaan penelitian, langkah-langkah percobaan dan pengambilan data. BAB IV : Data dan analisis, menjelaskan data hasil pengujian, perhitungan data hasil pengujian serta analisis hasil dari perhitungan. BAB V : Penutup, berisi tentang kesimpulan dan saran.