PENGGUNAAN KINCIR ANGIN SAVONIUS sebagai SUMBER ENERGI LISTRIK Dosen Pengampu : Drs. Purwandari Disusun Oleh : Rizcy Dwi Prastikasari (09421.127) Septya Sri Ekawaty (09421.135) PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM IKIP PGRI MADIUN 2012
PEMBAHASAN Kincir angin adalah sebuah mesin yang digerakkan oleh tenaga angin untuk menumbuk biji-bijian. Kincir angin juga digunakan untuk memompa air untuk mengairi sawah. Kincir angin modern adalah mesin yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik, disebut juga dengan turbin angin. Sejarah Kincir Angin Sebetulnya, kincir angin yang pertama kali digunakan adalah di Persia pada abad 5. Kemudian kincir angin tersebut menyebar ke seluruh Eropa. Di Belanda sendiri, kincir angin digunakan pertama kali sekitar abad 13. Pada saat itu, masih banyak lokasi di Belanda yang masih berada di bawah air. Dengan menggunakan kincir air yang ada di dalam bangunan kincir angin tersebut, air yang ada di tanah Belanda dialihkan, disalurkan dan dibendung sehingga kita bisa melihat saat ini tidak banyak air di sini. Selanjutnya, tanah yang masih sedikit basah dikeringkan dengan kincir angin. Dengan adanya perkembangan teknologi dan arsitektur, penggunaan kincir angin pun juga berkembang. Sekitar abad 17, banyak terjadi revolusi di negara-negara Eropa. Karena faktor tersebut, masyarakat di Belanda menggunakan kincir angin untuk kepentingan lain. Tidak hanya digunakan sebagai alat untuk mengalihkan dan membendung air, kincir angin juga dipergunakan sebagai salah satu sarana pembantu dalam bidang pertanian dan industri. Kincir angin memang memegang peran penting dalam berbagai bidang di negara ini. Pada akhir 1890-an, di Denmark, kincir angin dimanfaatkan untuk membangkitkan listrik. Sejak saat itu, penggunaan kincir angin pembangkit tenaga listrik berkembang secara luas dengan segala penyempurnaannya. Ada beberapa contoh Kincir Angin misal : kincir angin untuk menggergaji (sawmill red.) atau kincir angin untuk menggiling jagung (cornmill red.), Kincir Angin SAVONIUS. Turbin angin Savonius pertama kali diperkenalkan oleh insinyur Finlandia Sigurd J. Savonius pada tahun 1922. Turbin angin sumbu vertikal yang terdiri dari dua sudu berbentuk setengah silinder (atau elips) yang dirangkai sehingga membentuk S,
satu sisi setengah silinder berbentuk cembung dan sisi lain berbentuk cekung yang dilalui angin seperti berikut: A. MANFAAT KINCIR ANGIN SAVONIUS 1. Sebagai sumber energi penerangan di daerah petani / nelayan yang belum mendapat sambungan. Listrik Kincir model ini sengaja dikembangkan khusus untuk teknologi rakyat. 2. Daya dan putaran yang dihasilkan turbin savonius relatif rendah, sehingga pada penerapannya digunakan untuk keperluan yang membutuhkan daya kecil dan sederhana seperti memompa air. B. APLIKASI KINCIR ANGIN SAVONIUS 1. Energi listrik mempunyai banyak kegunaan dari pemanas sampai penggerak mesin-mesin industri, dari penghasil cahaya sampai penghidup komputer dan sebagainya. 2. Turbin angin tipe Savonius sendiri digunakan pada lampu-lampu penerangan di jalan tol. Selain itu, bisa digunakan sebagai kebutuhan rumah tangga, dll. Lampu-lampu jalan tol tidak perlu lagi menggunakan listrik. Cukup dengan turbin angin Savonius ini, lampu akan menyala. C. BAGIAN-BAGIAN KINCIR ANGIN SAVONIUS
1. Papan kayu digunakan sebagai alas tempat pembentukan kincir angin 2. Stator adalah bagian yang tak berputar (diam) yang mempunyai bagian terdiri dari rangka stator yang merupakan salah satu bagian utama dari generator yang terbuat dari besi tuang dan ini merupakan rumah dari semua bagian-bagian generator 3. Rotor adalah merupakan elemen yang berputar, pada rotor terdapat kutubkutub magnet dengan lilitan-lilitan kawatnya dialiri oleh arus searah. 4. 2 buah sudu (baling-baling) 5. LED 6. Tiiang penyangga D. CARA KERJA KINCIR ANGIN SAVONIUS Kincir angin Savonius merupakan sumber energi alternatif yang ramah Cara kincir angin bekerja yaitu: - Angin (energy kinetic) meniup kincir angin sehingga sudu dan rotor bergerak. - Sudu dan rotor akan berputar pada porosnya. - Putaran sudu dan rotor ini mempengaruhi kumparan stator yang ada di bawah rotor.
- Dengan rotor berisi magnet dan stator berisi kumparan (generator), maka akan menghasilkan energy. - Melelui generator tersebut terjadi perubahan energy mekanik menjadi energy listrik yang dapat menyalakan lampu. Berdasarkan prinsip aerodinamis, rotor turbin ini memanfaatkan gaya hambat (drag) saat mengekstrak energi angin dari aliran angin yang melalui sudu turbin. Koefisien hambat permukaan cekung lebih besar daripada permukaan cembung. Oleh sebab itu, sisi permukaan cekung setengah silinder yang dilalui angin akan memberikan gaya hambat yang lebih besar daripada sisi lain sehingga rotor berputar. Setiap turbin angin yang memanfaatkan potensi angin dengan gaya hambat memiliki efisiensi yang terbatasi karena kecepatan sudu tidak dapat melebihi kecepatan angin yang melaluinya. Dengan memanfaatkan gaya hambat, turbin angin savonius memiliki putaran dan daya yang rendah. Meskipun demikian turbin savonius tidak memerlukan energi awal memulai rotor untuk berputar yang merupakan keunggulan turbin ini. P r i n s i p k e r j a u n t u k k i n c i r a n g i n m o d e l s a v o n i u s y a i t u k i n c i r a n g i n m o d e l penampang dua daun dipasang tegak lurus pada kincir (berporos vertikalatau tegak) dengan putaran ke arah kanan. 1. Dengan prinsip kerja bahwa setiap pada terpaan / tiupan angin yang mengenai daun kincir, menyebabkan daun kincir tersebut berputar dengan arah putar satu arah yaitu kearah kanan secara terus
menerus walaupun angin yang menerpa daun kincir datang dari arah yang b e r b e d a - b e d a, s e h i n g g a e n e r g i p u t a r y a n g d i h a s i l k a n d a p a t s t a b i l d a n menghasilkan energi putar yang cukup untuk dapat memulai alternator chass bekerja menchass baterey secara kontinyu, seh ingga dapat menstabilkan inverter yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik AC. 2. Elemen-elemen konstruksi kincir angin model savonius adalah penampang daun kincir dua daun dipasang tegak lurus pada kincir (berporos vertical) terbuat dari bahan fiber glass, AS kincir, kopel bearing (pil blok) riga buah, dan satu buah pulley kincir. 3. B e s a r n y a t e g a n g a n A C y a n g d i h a s i l k a n o l e h k i n c i r a n g i n m o d e l S a v o n i u s ditentukan seberapa besar kapasitas inverter yang digunakan. 4. Semakin besar kecepatan angin, rapat massa udara luas penampang rotor/kincirangin, semakin besar pula daya yang dihasilkan.
E. KELEBIHAN dan KEKURANGAN KINCIR ANGIN - Kelebihan Ramah lingkungan ( tidak polusi, bersih) Merupakan renewable energy (energi yang tidak dapat habis) Sering dipadukan dengan sumber energi lain terutama sumber energi yang terbarukan. Merendahkan efek rumah kaca. - Kekurangan Hanya bisa di tempat-tempat tertentu yang memiliki banyak angin (tidak bisa di sembarang tempat) Butuh lahan yang cukup besar Materi berhubungan dengan kincir angin
Energi angin dapat dimanfaatkan untuk menggerakkan kincir angin yang langsung dihubungkan dengan turbin pembangkitlistrik. Stasiun pembangkit energi hidroelektrik dan termoelektrik setiap hari mengubah energi panas menjadi energi mekanik kemudian menjadi energi listrik. Energi listrik mempunyai banyak kegunaan dari pemanas sampai penggerak mesin-mesin industri, dari penghasil cahaya sampai penghidup komputer dan sebagainya. Keberadaan energi dalam suatu sistem dapat berwujud banyak tipe yang berbeda seperti energi kinetik, energi potensial, energi listrik, energi nuklir dan lain-lain. Jenis energi sistem berubah menjadi energi bentuk lain dapat sekaligus beberapa jenis energi; sebagai contoh energi listrik diubah menjadi energi panas pada kabel, menjadi energi cahaya pada lampu, menjadi energi gerak pada mesin cuci. Energi total sistem disebut sebagai energi mekanik. Maka energi mekanik sistem mencakup energi kinetik sistem, energi potensial gravitasi dan energi pitensial elastik, tetapi tidak mencakup energi listrik dan energi nuklir. Kebanyakan tipe-tipe energi saat itu adalah energi mekanik, sehingga fisikawan sejak awal mendifinisikan bentuk energi kinetik adalah bagian dari energi mekanik.. Leibnitz merupakan fisikawan pertama yang meneliti tergantung pada apa sajakah tipe-tipe energi itu. Leibnitz mencatat, setelah percobaannya yang mencakup tentangtumbukan antara dua benda, bahwa jumlah besar ½ (massa). (kecepatan) 2 benda sebelum dan sesudah tumbukan adalah sama. Dia menamakan besaran ini sebagai vis viva yang artinya gaya hidup. Maka Leibnitz menemukan bahwa energi mekanik sebuah benda berbanding lurus dengan massanya dan kuadrat kecepatannya. Pada akhir abad ke 18, fisikawan Thomas Young mulai menggunakan istilah energi kinetik untuk menyebutkan gaya hidup. Jadi energi kinetik benda sebanding dengan massa benda dan kuadrat kecepatannya.satuan energi kinetik dalam SI adalah joule(j), sedangkan dalam sisten cgs adalah erg.
SIMPULAN Turbin angin Savonius pertama kali diperkenalkan oleh insinyur Finlandia Sigurd J. Savonius pada tahun 1922. Kincir angin Savonius merupakan sumber energi alternatif yang ramah. Digunakan dalam berbagai bidang, misal : penerangan, memompa air, bidang industri : pemanas, penggerak. Cara kerja Kincir Angin ini mengubah energi kinetik menjadi energi mekanik lalu menghasilkan energi listrik.
DAFTAR PUSTAKA - http://nugrohoadi.wordpress.com/2008/05/03/pembangkit-listrik-tenagaangin-di-indonesia/ - http://pemanfaatan kincir angin.com, di unduh tanggal 31-3-2012 pukul 17:46 - http://konsep kerja kincir air.htm di unduh tanggal 1-4-2012 pukul 06:27 - Kanginan Marthen, IPA FISIKA SMP KELAS VII, 2006, Erlangga, Jakarta