Bab 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Pada saat ini, penggunaan sumber energi fosil tak pelak lagi merupakan sumber energi utama yang digunakan oleh umat manusia. Dalam penggunaan energi nasional di tahun 2004, penggunaan Bahan Bakar Minyak (BBM) sebesar 63%, batubara 18%, gas 17%, dan listrik 10%. Sementara BBM sendiri dalam hal ini digunakan untuk pembangkitan listrik sebesar 11%. Namun karena ketersediaannya yang terbatas dan tidak dapat diperbarukan, maka perlu dicari solusi alternatif energi lain yang ketersediaannya tidak terbatas dan dapat diperbarukan. Alasan lainnya ialah untuk mengurangi polusi yang ditimbulkan dari pemakaian energi fosil tersebut, seperti yang kita ketahui bersama bahwa sumber polusi terbesar di dunia berasal dari gas buang/emisi bahan bakar fosil tersebut. Adapun yang dimaksud dengan sumber energi terbarukan adalah sumber energi yang persediaannya tidak terbatas, dapat diperbaharui, dan atau dapat dibuat. Energi terbarukan mendapatkan energi dari aliran energi yang berasal dari proses alam yang berkelanjutan, seperti sinar matahari, angin, air yang mengalir, proses biologi, dan geothermal. Angin sebagai sumber energi yang jumlahnya melimpah merupakan sumber energi yang terbarukan dan tidak menimbulkan polusi udara karena tidak menghasilkan gas buang yang dapat menyebabkan efek rumah kaca. Indonesia sebagai negara kepulauan yang berada di daerah tropis memiliki potensi angin yang besar karena dilalui angin muson pada setiap musim. Potensi energi angin yang besar ini belum dimanfaatkan secara optimal karena minimnya penguasaan teknologi konversi energi angin. Energi angin telah dimanfaatkan oleh beberapa negara maju sebagai sumber energi alternatif. Pemanfaatan energi angin dilakukan dengan menggunakan perangkat berupa turbin angin. Negara-negara di Eropa seperti Jerman, Belanda, Inggris, Perancis, Denmark, dan Rusia telah memanfaatkan 1
energi angin dalam skala besar menggunakan turbin angin berteknologi tinggi dan berukuran besar sebagai pembangkit listrik alternatif. Tenaga angin menunjuk kepada pengumpulan energi yang berguna dari angin. Mula-mula angin mengalir akibat perbedaan temperatur, sehingga menumbuk dan memutarkan rotor turbin angin, putaran rotor inilah yang diteruskan oleh transmisi dengan mekanisme tertentu kepada sebuah generator, masukan awal generator berupa daya AC, dengan menggunakan berbagai peralatan tertentu keluaran listrik dari generator bisa di konversikan menjadi daya DC, dan pada akhirnya listrik DC tesebut bisa di salurkan ke sebuah sistem kapasitas induk, yang kemudian akan di salurkan ke penduduk untuk skala besar, sedangkan untuk skala.kecil, bisa disalurkan ke rumah atau alat yang membutuhkannya. Pada tahun 2005 telah ada ribuan turbin angin yang beroperasi di beberapa bagian dunia, dengan kapasitas total 58.982 MW yang 69% berada di Eropa. Hasil tersebut kurang dari 1% penggunaan listrik dunia. Meskipun masih berupa sumber energi listrik minor di kebanyakan negara, penghasilan tenaga angin lebih dari empat kali lipat antara 1999 dan 2005. Ladang angin baru dan taman angin lepas pantai telah direncanakan dan dibuat di seluruh dunia. Ini merupakan cara penyediaan listrik yang tumbuh dengan cepat di abad ke-21 dan menyediakan tambahan bagi stasiun pembangkit listrik utama. Tenaga angin dapat digunakan dalam ladang angin skala besar untuk penghasilan listrik nasional dan juga dalam turbin individu kecil untuk menyediakan listrik di lokasi yang terisolir. Mengacu pada hal tersebut, perlu adanya kajian lebih lanjut dan mendalam terutama pada penelitian dan pengujian yang diperlukan untuk pengembangan teknologi turbin angin, sebab pengembangan turbin angin masih sangat luas disamping juga karena masih banyak hal yang belum diketahui. Teknologi turbin angin membuka pilihan pengelolaan energi terbarukan yang mudah, murah, serta ramah lingkungan. 2
1.2 Rumusan Masalah Pemanfaatan angin sebagai sumber energi memerlukan alat konversi energi berupa turbin angin. Beberapa masalah yang diangkat pada penelitian ini mengacu pada hal tersebut adalah: 1. Bagaimana merancang turbin angin yang sesuai untuk penggunaan di Indonesia. 2. Bagaimana merancang konstruksi badan turbin angin dan struktur penopang turbin angin. 3. Bagaimana kinerja turbin angin pada berbagai kecepatan angin. 1.3 Tujuan Tujuan penelitian adalah membuat prototipe turbin angin yang cocok untuk penerapan di Indonesia. Dari tujuan tersebut, beberapa tujuan khusus yang ingin dicapai antara lain: 1. Merancang dan membuat turbin angin sesuai dengan spesifikasi untuk operasi kecepatan angin rendah dan konstruksi sederhana. 2. Mengetahui karakteristik keluaran daya turbin angin pada berbagai kecepatan angin dengan turbin yang dimodifikasi yaitu pemotongan pada 0,5R disertai pengaturan sudut pitch. 1.4 Manfaat Pengembangan turbin angin sebagai pembangkit listrik akan memberikan kontribusi pada pasokan energi nasional. Angin merupakan sumber energi terbarukan dan persediaannya melimpah, sehingga nantinya diharapkan dapat mengurangi ketergantungan terhadap sumber energi fosil yang tidak dapat diperbarukan. Energi angin juga ramah lingkungan sehingga pemanfaatannya meminimalisir kerusakan lingkungan. Selain itu pemanfaatan turbin angin di beberapa daerah di wilayah Indonesia dapat membantu mengembangkan potensi daerah tersebut karena ketersediaan sumber energi alternatif berarti terbukanya kesempatan yang lebih besar untuk memanfaatkan teknologi dalam rangka menunjang kemajuan daerah. 3
1.5 Batasan Masalah Banyak aspek yang terlibat dalam kegiatan perancangan dan pembuatan suatu alat, namun dalam penelitian ini, tidak semua aspek dilibatkan. Terdapat batasan masalah yang perlu diberikan agar penelitian berjalan. Batasan masalah tersebut antara lain adalah: 1. Spesifikasi turbin angin yang akan dibuat adalah: a. Diameter rotor : 3,5 m b. Bahan sudu : kayu c. Jumlah sudu : 3 d. Kecepatan angin nominal : 5 m/s 2. Melakukan modifikasi pemotongan dan pengaturan sudut pitch. 3. Melakukan pengujian performa turbin angin yang telah dimodifikasi pada berbagai kecepatan angin dan melakukan perbandingan terhadap hasil pengujian yang dilakukan oleh sdr. Adi Andriyanto (13102131) yang menggunakan turbin angin tanpa modifikasi pemotongan dan pengaturan sudut pitch dengan spesifikasi yang sama. 1.6 Sistematika Penulisan Penulisan tugas sarjana ini dilakukan dengan sistematika sebagai berikut: Bab I Pendahuluan Meliputi subbab latar belakang yang mendasari dilakukannya penelitian ini, rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan. Bab II Tinjauan Pustaka Berisi ringkasan kerangka teoritis yang digunakan oleh penulis untuk menganalisis permasalahan dan parameter seputar perancangan dan pembuatan turbin angin. Bab III Perancangan dan Pembuatan Turbin Angin Berisi tahapan-tahapan yang dilakukan dalam penelitian ini terkait dengan penentuan spesifikasi turbin, perancangan turbin, 4
modifikasi pemotongan dan pengaturan sudut pitch, dan perancangan komponen-komponen turbin angin. Bab IV Pengujian dan Analisis Berisikan analisis dari apa yang telah dikerjakan pada pengujian turbin angin, beserta beberapa koreksi atas kesalahan yang mungkin terjadi dalam pengujian. Bab V Penutup Terdiri dari kesimpulan dan saran. Kesimpulan meliputi hasil akhir yang diambil dari hasil analisis yang telah dilakukan sedangkan saran berisi saran penulis untuk memperbaiki dan menyempurnakan penelitian yang telah dilakukan untuk memperoleh hasil yang lebih baik dan bermanfaat. 5