STUDI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN LAUT UNTUK MEMENUHI KEBUTUHAN PENERANGAN JEMBATAN SURAMADU

STUDI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN LAUT UNTUK MEMENUHI KEBUTUHAN PENERANGAN JEMBATAN SURAMADU Nama Mahasiswa : Ganda Akbar Rizkyan NRP : 20 0 00 Jurusan : Teknik Sistem Perkapalan FTK-ITS Dosen Pembimbing : Ir. Sardono Sarwito, M.Sc. Muh. Badrus Zaman, ST. MT. ABSTRAK Pada pembangkit listrik konvensional, penggunaan bahan bakar fosil sebagai bahan bakar utama merupakan hal yang cukup kontras terhadap isu menipisnya cadangan sumbersumber bahan bakar tersebut. Sebagai konsekuensi atas kebutuhan manusia akan listrik, maka harus dicari solusi terhadap pemenuhan listrik dengan pemanfaatan energi alternatif terbarukan. Salah satu energi alternatif terbarukan yang saat ini cukup mendapat perhatian dikalangan pengusaha serta ilmuwan dalam bidang energi, adalah pemanfaatan tenaga angin untuk menggerakkan turbin angin guna memenuhi kebutuhan manusia akan listrik. Pada tugas akhir ini akan dilakukan studi tentang pemanfaatan tenaga angin laut untuk memutar turbin angin vertikal jenis H-Darrieus yang ditujukan untuk memenuhi kebutuhan penerangan di jembatan Suramadu. Dari data kecepatan angin rata-rata terendah yaitu 8. m/s diperoleh daya listrik sebesar.2 kw untuk masing-masing turbin yang digunakan untuk melayani beban penerangan sebesar 9 kw, sehingga total turbin yang terpasang adalah 2 turbin. Untuk mengantisipasi asumsi tidak tersedianya angin selama dua jam, digunakan baterai yang diisi oleh turbin tersebut sebanyak 2 baterai pada 8. Ah. Sebagai hasil akhir nantinya, dilakukan pembuatan wiring diagram yang sesuai dengan perencanaan Kata kunci: angin laut, turbin angin vertikal, jembatan Suramadu 1. PENDAHULUAN Listrik merupakan kebutuhan manusia yang sangat penting dalam kehidupannya. Hampir semua kegiatan manusia di setiap harinya, memerlukan listrik yang pastinya diperlukan sebuah pembangkit listrik untuk dapat memenuhi kebetuhan tersebut. Pada pembangkit listrik konvensional, penggunaan bahan bakar fosil sebagai bahan bakar utama merupakan hal yang cukup kontras terhadap isu menipisnya cadangan sumber-sumber bahan bakar tersebut. Sebagai konsekuensi atas kebutuhan manusia akan listrik, maka harus dicari semacam solusi terhadap pemenuhan listrik dengan pemanfaatan energi alternatif terbarukan. Salah satu energi alternatif terbarukan yang saat ini cukup mendapat perhatian di kalangan pengusaha serta ilmuwan dalam bidang energi, adalah penggunaan energi angin untuk menggerakkan turbin angin guna memenuhi kebutuhan manusia akan listrik. Pada pembangunan jembatan suramadu yang menghubungkan antara jawa timur dengan pulau madura, tentunya konsumsi listrik untuk kedepan akan sangat mempengaruhi pasokan listrik serta suplai yang telah ada saat ini. Dengan memanfaatkan energi angin laut, diharapkan sebagian dari total kebutuhan listrik untuk jembatan dapat dipenuhi. Saat ini telah digunakan dua buah genset dengan daya masing-masing sebesar 00 KVA dan suplai dari PLN sebesar 20 KVA 1

untuk memenuhi seluruh kebutuhan listrik jembatan suramadu. Untuk kebutuhan penerangannya, dibutuhkan daya total sebesar 9 kw untuk penggunaan 1 buah lampu jenis high pressure sodium (HPS) dengan masing-masing daya sebesar 20 watt pada 0 Hz. (suramadu, 2009) 2. DASAR TEORI Sebuah pembangkit listrik tenaga angin dapat dibuat dengan menggabungkan beberapa turbin angin sehingga menghasilkan listrik ke unit penyalur listrik. Listrik dialirkan melalui kabel transmisi dan didistribusikan ke rumahrumah, kantor, sekolah, dan sebagainya. Angin akan memutar sudut turbin, kemudian memutar sebuah poros yang dihubungkan dengan generator, lalu menghasilkan listrik. Turbin untuk pemakaian umum berukuran 0-0 kilowatt. Sebuah turbin kecil, kapasitas 0 kilowatt, digunakan untuk perumahan, piringan parabola, atau pemompaan air. (http://www2.kompas.com) DAYA TOTAL Daya total aliran angin adalah sebanding dengan tenaga kinetik aliran udara:.. 2 Vi Ptot = m KEi = m 2g c (2-1) P tot = daya total aliran udara watt = massa udara per detik kg/s V i = kecepatan angin masuk m/s g c. = faktor konversi m = 1.0 kg/ns 2 Massa aliran udara per detik dapat dihitung dengan persamaan:. m = ρav i (2-2) ρ = massa jenis udara kg/m A = luas penampang turbin m 2 Sehingga didapatkan: 1 Ptot = ρav (2-) i 2g c Dari persamaan tersebut disimpulkan bahwa daya total dari aliran angin adalah sebanding dengan kerapatan udara, luas penampang baling-baling dan kecepatan angin. DAYA MAKSIMUM Daya maksimum angin (watt) yang dapat diserap oleh sudu rotor dapat dinyatakan dengan persamaan: 8 Pmax = ρav i (2-) 2 DAYA NYATA Daya nyata adalah daya yang yang dapat dimanfaatkan oleh turbin untuk dijadikan sebuah energi baru. Daya ini dapat dinyatakan dalam persamaan berikut: 1 P = η ρavi (2-) 2g c η = efisiensi dari turbin angin (~0.9) TORSI Pada semua benda yang berputar selalu terdapat torsi, yaitu gaya yang menyebabkan sebuah tetap dapat berputar pada kecepatan putarnya. Besarnya torsi dapat dinyatakan dalam persamaan berikut: P π D Ptot (2-) T = = ω v T = F L (2-) T = torsi Nm ω = kecepatan anguler poros rps D = diameter poros m v = kecepatan linear m/s F = gaya putar N L = panjang lengan gaya m TURBIN ANGIN H-DARRIEUS Secara teori, besarnya efisiensi yang dihasilkan oleh turbin angin adalah sebesar 0.9 sesuai dengan batas Betz (Betz limit, diambil dari ilmuwan Jerman Albert Betz). Angka ini secara teori menunjukkan efisiensi maksimum yang dapat dicapai 2

oleh rotor turbin angin tipe sumbu horisontal. Pada kenyataannya karena ada rugi-rug gesekan dan kerugian di ujung sudu, efisiensi aerodinamik dari rotor, η ro otor ini akan lebih kecil lagi yaitu berkisar pada harga maksimum 0. saja untuk sudu yang dirancang dengan sangat baik. Gambar 2.. Marine Battery (http://google.co.id) Gambar 2.1. Batas Betz (www.windturbine-performance.com) Turbin H-Darrieus mula-mula diperkenalkan di Perancis pada sekitar tahun 1920-an. Turbin angin sumbu vertikal ini mempunya bilah-bilah tegak yang berputar ke dalam dan keluar arah angin. Gambar 2.2. Turbin Angin H-Darrieus (http://id.wikipedia.org/wiki/darrieus_wind_turbin) BATERAI Baterai adalah alat listrik-kimiawi yang menyimpan energi dan mengeluarkannya dalam bentuk listrik. Baterai terdiri dari tiga komponen penting, yaitu: batang karbon sebagai anoda (kutub positif baterai) seng (Zn) sebagai katoda (kutub negatif baterai) pasta sebagai elektrolit (penghantar) Dalam perhitungan kebutuhan baterai, persamaan yang digunakan dalam pembahasan ini antara lain: Kapasitas Yang Diperlukan Qt ot n Q = Qba att (2-8) Q tot P t = kapasitas total baterai = daya tiap zona = waktu penggunaan Ah watt jam V charger = tegangan DC dipakai volt Setelah kapasitas total diketahui, maka untuk selanjutnya dilakukan analisa pemilihan baterai yang terdapat dipasaran. Parameter yang digunakan untuk memilih baterai adalah besarnya kapasitas (Ampere- yang hour) serta tegangan. Persamaan digunakan untuk menetukan jumlah baterai adalah: Kebutuhan Baterai Untuk Pemenuhan Kapasitas P t Q tot = (2-9) V ch arg er nq = jumlah baterai untuk pemenuhan kapasitas Q batt = kapasitas baterai yang digunakan Ah

Kebutuhan Baterai Untuk Pemenuhan Tegangan Vch arg er nv = Vbatt (2-) n v = jumlah baterai V batt = tegangan baterai volt Total Kebutuhan Baterai n = n Q n v n = jumlah total baterai (2-) MARINE CABLE Untuk instalasi listrik pada bidang marine, sebaiknya menggunakan jenis kabel yang sesuai dengan standar marine sehingga dapat diperoleh hasil yang lebih optimal baik dari segi keamanan serta masa pakai. Contoh pembacaan kode pada kabel marine adalah sebagai berikut: FA DPYCY Artinya: FA = flame retardant D = double core (S=single;T=three;F=four; M=multiple) P = EPR insulated (C=FR-XLPE; Y=PVC) Y = PVC inner sheated cable C = galvanized steel wire braided cable (CB=copper alloy) Y = PVC protective covering (digunakan pada daerah yang terendam minyak atau daerah berminyak) = luas penampang konduktor (mm 2 ) komponen 1 phase berbeda dengan persamaan yang digunakan untuk komponen phase. Menentukan Kabel Dan MCB komponen 1 phase I 1φ = V I 1φ = arus yang mengalir A P total = daya total pada fase R, S dan T watt V phase = tegangan fase (netral dengan R/S/T) volt Cos θ = faktor daya (umumnya 0.8) Menentukan Kabel Dan MCB komponen Ptotal I φ = (2-1) Vline Cosθ phase I φ = arus yang mengalir A P total = daya total pada fase R, S dan T watt V line = tegangan line (fase dengan fase) volt Cos θ = faktor daya (umunya 0.8) Menentukan Ukuran Busbar I = sc I total Cosθ (2-12) I sc = arus hubungan pendek A P phase total (2-1) PERENCANAAN WIRING DIAGRAM Dalam perencanaan wiring diagram, terdapat proses perhitungan untuk menentukan jenis serta ukuran kabel, kapasitas dari pengaman atau MCB (Magnetic Circuit Breaker) serta ukuran dari Bus-Bar. Selain itu, persamaan yang digunakan untuk menentukan arus

. METODOLOGI Mulai Pengumpulan Data : - Kec. Angin laut - Kebutuhan daya penerangan jembatan - Spesifikasi turbin angin jenis H-Darrieus Analisa dan perhitungan daya untuk beban penerangan Analisa dan Perhitungan kapasitas listrik dan parameter lain yang dihasilkan turbin Pemilihan turbin angin Analisa turbin dengan CFD. ANALISA DAN PEMBAHASAN ANALISA KEBUTUHAN DAYA PENERANGAN Data-data yang telah diperoleh tentang jembatan Suramadu antara lain: panjang total = 8 m lampu sisi Cause Way Sby = buah lampu sisi Approach Sby = buah lampu sisi Main Bridge = 80 buah lampu sisi Approach Mdr = 2 buah lampu sisi Cause Way Mdr = buah total jumlah lampu PJU = 1 buah daya tiap lampu HPS = 20 watt daya kebutuhan penerangan = 9 kw Sedangkan untuk distribusi tiang lampu PJU di setiap bagian jembatan adalah: Cause Way Surabaya sisi kiri = buah @20 watt selter terletak pada P.18 sisi kanan = buah @20 watt selter terletak pada P.18A Sesuai? Ya Analisa dan perhitungan kebutuhan baterai Tidak Approach Surabaya sisi kiri = 18 buah @20 watt selter terletak pada P. sisi kanan = 18 buah @20 watt selter terletak pada P.A Pembuatan wiring diagram Kesimpulan Selesai Gambar.1 :Diagram Alir Metodologi Main Bridge sisi kiri = 20 buah @20 watt selter terletak pada P. sisi tengah = 20 buah @2x20 watt selter terletak pada P.A sisi kanan = 20 buah @20 watt selter terletak pada P.A

ZONA BAGIAN TOTAL DAYA POSISI DAYA (kw) ZONA (kw) Cause Way Surabaya Kiri 9.2 1 Approach Surabaya Kiri. 18. Main Bridge Kiri Cause Way Surabaya Kanan 9.2 2 Approach Surabaya Kanan. 18. Main Bridge Kanan Main Bridge Tengah.00 Approach Madura Kanan 9 Cause Way Madura Kanan. 1. Approach Madura Kiri 9 Cause Way Madura Kiri. 1. 9 9 Tabel.1. Pembagian Zona PERHITUNGAN EFISIENSI TURBIN ANGIN Turbin yang digunakan adalah turbin jenis vertikal yaitu H-Darrieus yang sudah ada dipasaran sehingga tidak dilakukan pembuatan desain dari turbin yang dibutuhkan. Dari berbagai jenis produk yang ada di pasaran, dipilih turbin angin jenis vertikal dengan karakteristik sebagai berikut : Buatan = HAWKSFORD Jenis = VAWT Daya (P 2 ) = kw Kec. Kerja = 12 m/s Range kec. = -2 m/s Maks kec. = 0 m/s Teg.output = 200-00 VDC Tinggi (H 2 ) =. m Diameter (D 2 ) = 2 m Luas (A 2 ) = m 2 Massa (m 1 ) = 00 kg Putaran = 00 RPM Harga = $ 1,29.00 Buatan =CWE Jenis = VAWT Daya (P 2 ) = kw Kec. Kerja =. m/s Range kec. = 2.8-22. m/s Maks kec. =. m/s Teg.output = 20-00 VAC Tinggi (H 2 ) =. m Diameter (D 2 ) = m Luas (A 2 ) = 18. m 2 Massa (m 1 ) = 88 kg Buatan = MUCE Jenis = VAWT Daya (P 2 ) = kw Kec. Kerja = m/s Range kec. =.-2 m/s Maks kec. = 0 m/s Teg.output = 80 VAC Tinggi (H 2 ) = m Diameter (D 2 ) = m Luas (A 2 ) = 1 m 2 Massa (m 1 ) = kg Putaran = 1 RPM Buatan = SANTA FE Jenis = VAWT Daya (P 2 ) = kw Kec. Kerja = 12. m/s Range kec. = -2 m/s Maks kec. = 0 m/s Teg.output = 220 VAC Tinggi (H 2 ) = m Diameter (D 2 ) = 2. m Luas (A 2 ) = 8.2 m 2 Massa (m 1 ) = 10 kg Putaran = RPM Harga = $,18.00 Buatan = EVERWIND Jenis = VAWT Daya (P 2 ) = kw Kec. Kerja = m/s Range kec. = -2 m/s Maks kec. = m/s Teg.output = 80 VAC Tinggi (H 2 ) =.2 m Diameter (D 2 ) =.2 m Luas (A 2 ) = 2.0 m 2 Massa (m 1 ) = 2 kg Putaran = 10 RPM Buatan = HAWKSFORD Jenis = VAWT Daya (P 2 ) = kw Kec. Kerja = 12 m/s Range kec. = -2 m/s Maks kec. = m/s Teg.output = 280-80 VDC

Tinggi (H 2 ) =.2 m Diameter (D 2 ) = m Luas (A 2 ) =.2 m 2 Massa (m 1 ) = 0 kg Harga = $ 2,99.00 Semakin besar nilai efisiensi maka penggunaan turbin angin akan semakin sedikit pada dimensi dan kecepatan angin yang sama. Persamaan yang digunakan adalah dengan mengaplikasikan persamaan (2-), menjadi: P2 2 η = ρ udara D2 H 2 V2 (-1) dimana: P 2 = daya nominal turbin watt D 2 = diameter turbin m H 2 = tinggi turbin m V 2 = kecepatan nominal turbin m/s ρ udara = massa jenis udara pada suhu 2 o C kg/m Sehingga didapat: PRODUKSI η I HAWKSFORD kw 0.0 II CWE kw 0. III MUCE kw 0.0 IV SANTA FE kw 0.1 V EVERWIND kw 0.1 VI HAWKSFORD kw 0.2 Tabel.2. Efisiensi Turbin Angin PERHITUNGAN DAYA YANG DIHASILKAN TURBIN ANGIN Besarnya nilai efisiensi yang telah didapatkan untuk setiap jenis turbin angin digunakan untuk menghitung besarnya daya listrik yang dapat dihasilkan tubin tersebut. Untuk parameter lainnya, seperti kecepatan angin laut digunakan acuan kecepatan angin laut yang berhembus pada bulan desember. Alasannya adalah, dari perhitungan yang telah dilakukan oleh tim Suramadu, pada bulan desember kecepatan angin merupakan kecepatan yang terendah sepanjang tahun 200. Untuk mengitung besarnya daya tersebut, digunakan persamaan (2-). Sehingga didapat: PRODUKSI P (kw) I HAWKSFORD kw 1.9 II CWE kw 2.2 II MUCE kw.21 IV SANTA FE.kW 1.1 V EVERWIND kw.8 VI HAWKSFORD kw.2 Tabel.. Daya Aktual Turbin Angin ANALISA PARAMETER TURBIN ANGIN Analisa dilakukan untuk masing-masing jenis turbin angin, sehingga akan diketahui turbin mana yang paling optimal untuk dipasang di jembatan Suramadu. Berikut ini akan disajikan tabel analisa hasil perhitungan untuk setiap turbin angin. HAWKSFORD kw ZONA DAYA ZONA (kw) [n] [N] [l.f] MASSA (TON) 1 18. 12.0 1.00 0.9.0 2 18. 12.0 1.00 0.9.0.00.2.00 0.9.0 1..8.00 0.9.0 1..8.00 0.9.0 9 2.0 CWE kw ZONA DAYA ZONA (kw) [n] [N] [l.f] MASSA (TON) 1 18..1 8.00 0.89 8.0 2 18..1 8.00 0.89 8.0.00.81.00 0.9. 1..00.00 0.8.2 1..00.00 0.8.2 9.99 MUCE kw ZONA DAYA ZONA (kw) [n] [N] [l.f] MASSA (TON) 1 18..8.00 0.9 2.2 2 18..8.00 0.9 2.2.00..00 0.8 1.0 1..90.00 0.98 1.88 1..90.00 0.98 1.88 9 2 9.8

ZONA SANTA FE kw DAYA ZONA (kw) [n] [N] [l.f] MASSA (TON) 1 18. 9.9.00 0.9 2. 2 18. 9.9.00 0.9 2..00.0.00 0.8 1.8 1..98 8.00 0.99 2.0 1..98 8.00 0.99 2.0 9 2.12 EVERWIND kw ZONA DAYA ZONA (kw) [n] [N] [l.f] MASSA (TON) 1 18..88.00 0.9 2.21 2 18..88.00 0.9 2.21.00 2.0.00 0.9 1. 1..2.00 0.82 2.21 1..2.00 0.82 2.21 9 19 88 HAWKSFORD kw ZONA DAYA ZONA (kw) [n] [N] [l.f] MASSA (TON) 1 18..0.00 0.8 18.00 2 18..0.00 0.8 18.00.00 2.9.00 0.90 9.00 1..2.00 0.8 1.00 1..2.00 0.8 1.00 9 2.00 Tabel.. Analisa Parameter Turbin Angin Jumlah Turbin Terpasang (N) Harga N merupakan pembulatan dari n. untuk mendapatkan n, terlebih dahulu dihitung besarnya daya yang dihasilkan turbin kemudian dibagi dengan daya masing-masing turbin akibat kecepatan angin. Persamaan yang digunakan adalah: dimana: P n = (-2) P = beban tiap zona watt P = daya turbin watt P sedangkan P didapat dengan mengaplikasikan persamaan (2-). Faktor beban / load factor (L.F) Faktor beban dalam hal ini adalah rasio dari total daya beban penerangan ditiap zona dengan total daya turbin angin yang terpasang pada zona tersebut. Pada perencanaan ini dipilih faktor beban yang paling rendah diantara turbin yang ada sehingga daya yang tidak terpakai dapat diminimalkan. Persamaan yang digunakan adalah: n l. f = (-) N PEMILIHAN TURBIN ANGIN Setelah dilakukan proses analisa terhadap tubin angin, didapatkan parameterparameter yang dapat digunakan sebagai acuan dalam pemilihan turbin. Parameter tersebut antara lain: Mampu beroperasi pada kecepatan rendah Faktor ini disesuaikan dengan kondisi angin di Indonesia yang fluktuatif dan cenderung berkecepatan rendah. Sehingga pada kecepatan yang rendah, turbin tetap dapat beroperasi. Memiliki batas kecepatan maksimum yang tinggi Pada daerah pantai (laut), kemungkinan angin dapat berhembus relatif lebih kencang. Sehingga faktor ini sebagai pertimbangan agar turbin tidak cepat rusak karena angin yang kencang. Tegangan yang dihasilkan adalah tegangan DC Karena putaran turbin yang tidak konstan, maka frekuensi juga tidak akan konstan apabila digunakan generator AC. Selain itu juga diharapkan dapat mengurangi rugi elektrik dari sistem kontrolnya. Dimensi yang tidak terlalu besar namun ringan Jembatan merupakan struktur yang cukup berpengaruh terhadap berat, sehingga sedapat mungkin dipilih turbin yang ringan. Selain itu faktor estetika jembatan dan keselamatan dari para pengendara juga 8

harus dipertimbangkan, sehingga dipilih turbin yang diameternya tidak terlalu besar. Memiliki efisiensi yang relatif tinggi Turbin dengan efisiensi tinggi, akan berpengaruh pada jumlah turbin yang harus dipasang pada kecepatan yang sama. Dari keseluruhan parameter diatas, maka turbin yang paling sesuai dan optimal untuk dipasang di jembatan Suramadu untuk memenuhi kebutuhan penerangan adalah turbin: Buatan = MUCE Jenis = VAWT Daya (P 2 ) = kw Kec. Kerja = m/s Range kec. =.-2 m/s Maks kec. = 0 m/s Teg.output = 21 VDC Tinggi (H 2 ) = m Diameter (D 2 ) = m Luas (A 2 ) = 1 m 2 Massa (m 1 ) = kg Putaran = 1 RPM 0 m Gambar.2. Rencana Peletakan Turbin Angin Di Approach Bridge (Tampak Melintang) 0 m, m, m, m, m, m, m, m, m, m, m, m, m Gambar.1. Rencana Peletakan Turbin Angin Di Main Bridge (Tampak Melintang) Gambar.. Rencana Peletakan Turbin Angin (Tampak Samping) 9

ANALISA TURBIN ANGIN DENGAN CFD Tujuan dilakukan analisa turbin dengan menggunakan CFD adalah untuk mengetahui besarnya gaya putar yang terjadi pada turbin tersebut akibat angin yang mengenainya. Dari nilai gaya tersebut nantinya digunakan untuk menghitung besarnya torsi hingga didapatkan daya yang dihasilkan turbin. Daya hasil analisa CFD akan dibandingkan dengan daya hasil perhitungan matematis. Tujuannya adalah sebagai proses validasi dari turbin tersebut. Namun tentunya proses analisa dengan CFD ini bukan satusatunya cara untuk mengetahi hasil sebenarnya, karena memang CFD adalah sebuah pendekatan. Gambar.. Pola Aliran Angin Terhadap Turbin Dari perhitungan ANSYS, gaya yang bekerja pada blade atau sudu turbin adalah sebesar 2.1 N. Dengan mengaplikasikan persamaan (2-) maka diperoleh torsi sebesar: T = F L (-) T = torsi Nm F = gaya putar N L = panjang lengan gaya m Sehingga apabila panjang lengan adalah diameter turbin yaitu sebesar empat meter, maka: T = 2.1 T = 2129.2 Nm Kemudian dengan mengaplikasikan persamaan (2-), selanjutnya dilakukan perhitungan daya secara matematis dengan menggunakan persamaan (-2). Dari kedua perhitungan tersebut diperoleh: Daya hasil CFD =. kw Daya hasil perhitungan = kw ANALISA DAN PERHITUNGAN KEBUTUHAN BATERAI Dalam pembahasan ini, akan dilakukan analisa serta perhitungan matematis dari kebutuhan baterai yang digunakan untuk menyimpan energi listrik dari turbin angin. Tujuan dilakukan penyimpanan energi listrik adalah sebagai langkah antisipasi apabila tidak terdapat angin atau kecepatan angin terlalu rendah pada saat malam hari. Dari tujuan tersebut, maka dapat diasumsikan bahwa dalam perhitungan nantinya hanya waktu sesaat saja (bukan sepanjang malam) baterai beroperasi. Dalam perencanaan ini, diasumsikan waktu operasi dari baterai adalah selama dua jam. Gambar.. Hasil Perhitungan Gaya Pada Blade Turbin Untuk proses pengisian baterai (charging), digunakan sistem yang telah terintegrasi dengan sistem pendukung dari turbin angin. Sehingga yang perlu dilakukan

adalah menghitung kebutuhan baterai yang perlukan dan pembuatan wiring diagramnya. Parameter serta jenis baterai yang digunakan antara lain: Tegangan charger = 2 volt Pemakaian baterai = 2 jam Merk Baterai = ROLLS MARINE Tipe Baterai = 8 CH PM Kapasitas baterai = 8 Ah Tegangan baterai = 8 volt Dimensi Panjang = 18 mm Lebar = 28 mm Tinggi = mm Massa = 18.8 kg Secara keseluruhan, perhitungan kebutuhan baterai untuk semua zona adalah: ZONA DAYA KAPASITAS ZONA (kw) DIPERLUKAN(Ah) n Q n v n N 1 18. 12.0 1.8. 2 18. 12.0 1.8..00 8. 0.99 2.9 1. 112.0 1.. 1. 112.0 1.. 9 8. 2 Tabel.. Kebutuhan baterai Rangkaian Baterai Untuk Zona 1, 2, Dan Rangkaian Baterai Untuk Zona Gambar.. Rangkaian Baterai Zona (Seri) PERENCANAAN WIRING DIAGRAM Setelah dilakukan serangkaian A analisa serta perhitungan dari komponen-komponen yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan PJU jembatan Suramadu, untuk selanjutnya dilakukan pembuatan wiring diagram dari sejumlah turbin angin dan baterai untuk masing-masing zona. Contoh perhitungan untuk zona 1 adalah sebagai berikut: Menentukan Kabel Dan MCB komponen 1 phase I 1φ = V P phase R / S / T I1 φ = 220 0.8 I1 φ = Cosθ Menentukan Kabel Dan MCB komponen phase Ptotal Iφ = V Cosθ I φ = I φ =.98 line 0000 80 0.8 A A Gambar.. Rangkaian Baterai Zona 1, 2,, dan (Seri-Paralel) Menentukan Ukuran Busbar I sc = I total I sc =. = 2.1 I sc A

Ketiga nilai arus tersebut digunakan untuk memilih kabel, pengaman serta ukuran busbar untuk masing-masing panel. Sehingga didapatkan pemilihan sebagai berikut: Menentukan Kabel Dan MCB komponen 1 phase Besar arus = A Kabel = Pengaman = 20 A Menentukan Kabel Dan MCB komponen phase Besar arus =.98 A Kabel = FPYC 1 Pengaman = 0 A Menentukan Ukuran Busbar Besar arus = 2.1 A Busbar = x(0x) Untuk menentukan nilai arus dari saklar, diambil nilai satu tingkat diatas nilai pengaman. Sehingga apabila nilai arus pengaman adalah 0 A, maka arus yang digunakan untuk saklar adalah 80 A. Tabel nilai arus untuk kabel dan pengaman dapat dilihat di lembar lampiran. Pada perhitugan arus pada bagian phase, P total yang digunakan merupakan daya dari keseluruhan turbin yang digunakan untuk masing-masing zona. Secara keseluruhan, perencanaan wiring diagram untuk seluruh zona adalah sebagai berikut: JL ZONA 1 x(0x) Nomer Saluran Phase 1 R1 2 S1 TI Arus (Amp) Titik Lampu HPS Daya (Watt) @20 Watt R S T x80a x0a FPYC 1 A DPYC 1 R2 S2 T2 R.2 0 A A DPYC 1 DPYC 1 8 9 12 S T R S T.2.2 Cadangan. 20 0 0 20 20 BATERAI SET pcs @8 Ah;8 Volt Gambar.8. Wiring Diagram Zona 1 12

JL ZONA 2 x(0x) Nomer Saluran Phase 1 R1 2 S1 TI Arus (Amp) Titik Lampu HPS Daya (Watt) @20 Watt R S T x80a x0a FPYC 1 A DPYC 1 R2 S2 T2 R.2 0 A A DPYC 1 DPYC 1 8 9 12 S T R S T.2.2 Cadangan. 20 0 0 20 20 BATERAI SET pcs @8 Ah;8 Volt Gambar.9. Wiring Diagram Zona 2 JL ZONA x(20x) A A DPYC 1. DPYC 1. Nomer Saluran Phase 1 R1 2 S1 Arus (Amp) 9.9 9.9 Titik Lampu HPS Daya (Watt) @20 Watt R S T 10 10 x80a x0a FPYC 1 A A A A DPYC 1. DPYC 1. DPYC 1. DPYC 1. TI R2 S2 T2 9.9 9.9 8.2 8.2 10 100 10 100 8 9 R S T Cadangan.82 0 00 20 20 BATERAI SET pcs @8 Ah;8 Volt Gambar.. Wiring Diagram Zona 1

JL ZONA x(2x) Nomer Saluran Phase 1 R1 2 S1 Arus Titik Lampu HPS Daya (Watt) (Amp) @20 Watt R S T x80a x0a FPYC 1 TI R2 S2 T2 1.20 1.20 1.20 200 200 200 8 9 R S T Cadangan 89.9 20 20 20 BATERAI SET pcs @8 Ah;8 Volt Gambar.. Wiring Diagram Zona JL ZONA x(2x) Nomer Saluran Phase 1 R1 2 S1 Arus Titik Lampu HPS Daya (Watt) (Amp) @20 Watt R S T x80a x0a FPYC 1 TI R2 S2 T2 1.20 1.20 1.20 200 200 200 8 9 R S T Cadangan 89.9 20 20 20 BATERAI SET pcs @8 Ah;8 Volt Gambar.12. Wiring Diagram Zona RECTIFIER CHARGING CONTROLLER UNLOADER DC OUTPUT 2 Volt;10 Amp INVERTER KE BATERAI SET pcs @8 Ah;8 Volt Gambar.1. Skema Turbin Angin Set AC OUTPUT 80VAC/0Hz;phs 1

. KESIMPULAN Setelah melalui serangkaian proses analisa dan perhitungan didapatkan beberapa poin kesimpulan dari Studi Pembangkit Listrik Tenaga Angin Laut Untuk Memenuhi Jembatan Suramadu, antara lain: 1. Dalam perencanaan ini dilakukan pembagian daerah (zona) penerangan sebanyak lima zona dengan masingmasing kebutuhan daya sebagi berikut: ZONA BAGIAN POSISI 1 Cause Way Sby Kiri 9.2 Approach Sby Kiri. Main Bridge Kiri TOTAL DAYA TIAP DAYA (kw) ZONA (kw) 18. Cause Way Sby Kanan 9.2 2 Approach Sby Kanan. 18. Main Bridge Kanan Main Bridge Tengah.00 Approach Mdr Kanan 9 Cause Way Mdr Kanan. Approach Mdr Kiri 9 Cause Way Mdr Kiri. 1. 1. 9 9 2. Setelah dilakukan analisa beban penerangan hingga analisa terhadap turbin angin, didapatkan turbin angin yang paling sesuai (optimal) untuk memenuhi kebutuhan PJU, dengan spesifikasi sebagai berikut: Buatan = MUCE Jenis = VAWT Daya (P 2 ) = kw Kec. Kerja = m/s Range kec. =.-2 m/s Maks kec. = 0 m/s Teg.output = 21 VDC Tinggi (H 2 ) = m Diameter (D 2 ) = m Luas (A 2 ) = 1 m 2 Massa (m 1 ) = kg Putaran = 1 RPM. Melalui proses perhitungan matematis, jumlah turbin yang harus terpasang untuk masing-masing zona adalah sebagai berikut: Zona 1 turbin Zona 2 Zona Zona Zona turbin turbin turbin turbin. Daya yang dihasilkan oleh setiap turbin yang diasumsikan pada kecepatan rata-rata terendah pada bulan Desember tahun 200 adalah sebesar.21 kw pada 8. m/s. Dengan menggunakan CFD, diketahui besarnya gaya yang terjadi pada sudu turbin sebesar 2.1 N. Dari proses validasi turbin, yaitu membandingkan daya nyata yang dihasilkan turbin secara perhitungan matematis dengan CFD diperoleh: Daya hasil CFD =. kw Daya hasil perhitungan = kw. Pada analisa dan perhitungan baterai untuk cadangan listrik, diasumsikan tidak terdapat angin selama dua jam berturut-turut sehingga diperoleh jumlah baterai yang harus digunakan untuk masing-masing zona sebanyak: Zona 1 baterai Zona 2 baterai Zona baterai Zona baterai Zona baterai 8. Spesifikasi baterai yang digunakan adalah: Merk = ROLLS MARINE Tipe = 8 CH PM Kapasitas = 8 Ah Tegangan = 8 volt Dimensi Panjang = 18 mm Lebar = 28 mm Tinggi = mm Massa = 18.8 kg 9. Dari keseluruhan proses analisa dan perhitungan dilakukan pembuatan wiring diagram yang terdapat pada bagian analisa dan pembahasan 1