Jumat, 03 Februari 2012


BAB I PENDAHULUAN
1.1    LATAR BELAKANG
Di indonesia terdapat potensi sumber energi terbarukan yang masih belum di manfaatkan secara optimal. Apalagi di negara kita ini masih bergantung kepada sumber energi fosil yang ketersediaannya terbatas di alam. Sumber energi terbarukan yang ada di indonesia contohnya yaitu energi angin, energi air, energi matahari, energi gelombang pasang surut, energi panas bumi dll. Sumber energi tersebut dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit tenaga listrik yang dapat dimanfaatkan baik dalam skla rumah tangga maupun skala besar.
Potensi Energi Terbarukan

Tabel 13. Potensi Energi Terbarukan, Ditjen Listrik dan Pemanfaatan Energi

Energi Terbarukan
Potensi
Kapasitas Terpasang
Tenaga Air
75,67 GW
4200 MW
Panas Bumi
27 GW
807 MW
Mini/Mikrohydro
712 MW
206 MW
Biomassa
49,81 GW
445 MW
Energi Surya
4,8 kWh/m2/hari
8 MW
Energi Angin
3 – 6 m/det.
0,6 MW

Sumber:. ”Statistik Ekonomi Energi Indonesia 2004”, Pusat Informasi Energi dan Sumber Daya Mineral,
Jakarta, 2004.                                                                                                               
1.2    TUJUAN
Adapun tujuan di buwatnya makalah ini adalah sebagai pembelajaran bagai mahasiswa  agar dapat memahami tentang energi dan cara pemanfaatannya.kapasitas energi terbarukan yang ada di indonesia dapat dimanfaatkan sebagai energi altrnatif pembangkit tenaga listrik yang efisien dan berdayaguna. Mengingat sumber energi yang berasal dari bahan bakar energi fosil ketrsediaanya sudah terbatas. Potensi energi angin dan air di wilayah indonesia sangat bagus apalagi di daerah pesisir dan pegunungan yang memiliki sumber angin yang cukup kencang, dan air terjun yang ada di daerah pegunungan.
1.3    RUMUSAN MASALAH
Apakah itu energi..?
Apakah energi angin dan energi air..?
Bagaimana terjadinya angin...?
Dan bagaimana cara memanfaatkan energi angin dan energi air..?

1.4    MANFAAT
Energi sangat bermanfaat bagi kehidunpan manuasia, apalagi energi listrik sebagai sumber aktifitas kegiatan manusia di dunia. Pemanfaatan energi angin dan energi air dapat di manfaatkan sebagai pembangkit tenaga listrik yang sangat bermanfaat bagi manusia dalam penerangan dan kegiatan rumah tangga. Pembangkit tenaga listrik dari energi angin maupun energi air dapat di buat dengan sklala kecil atau skala besar, tergantung dari kapasitas angin dan air nya.

1.5    HIPOTESIS
Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja. Dari air dan angin yang bergerak adalah energi yang akan menghasilkan kerja. Energi angin adalah udara yang bergerak dengan kecepatan tertentu yang dapat dimanfaatkan sebagai pemutar kincir angin dan di konversikan menjadi energi listrik. Energi air adalah fluida yang memiliki energi potensian kemudian berubah menjadi energi kinetik yang dapat menggerakkan turbin sebagai pembangkit tenaga listrik. Energi listrik adalah energi yang dapat dikonversikan menjadi energi cahaya, energi gerak, energi panas energi bunyi dll. Dari turbin yang di gerakkan oleh air atau angin maka kan di konversikan menjadi energi listrik.















BAB II PEMBAHASAN
A.     PEMANFAATAN ENERGI  ANGIN SEBAGAI PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK
2.1 Sejarah Energi angin
Energi angin telah lama di kenal oleh masyarakat dunia. pasukan viking dikenal sebagai bangsa penakluk dengan menggunakan perahu layar yang memanfaatkan energi angin. Cristoper Columbus dengan m,enggunakan perahu layar dapat menemukan benua america. Kincir angin pertama kali di temukan untuk menggiling padi di persia, kemudian belanda terkenal sebagai negeri kincir angin, di gerakkan untuk  mrnggunakan pompa irigasi.
2.2  Proses Terjadinya Angin
Pada dasarnya angin terjadi karena adanya perbedaan suhu antara udara panas dan udara dingin. Di daerah khatulistiwa, udaranya menjadi panas mengembang dan menjadi ringan, naik ke atas dan bergerak ke daerah yang lebih dingin. Sebaliknya daerah kutub yang dingin, udaranya menjadi dingin dan turun ke bawah. Dengan demikian terjadi suatu perputaran udara.
2.3 Pemanfaatan Tenaga Bayu Untuk Energi Listrik
Dalam Majalah PII Engineer Monthly edisi Agustus 2008, antara lain dibahas alasan perlunya dibangun PLTN di Indonesia, selain daripada itu dibahas selintas mengenai pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB). Makalah ini membahas secara singkat mekanisme peralatan pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB), berukuran kecil yang mungkin dapat dikembangkan di daerah-daerah pedesaan atau pulau-pulau terpencil di Indonesia yang mempunyai potensi angin yang cukup (cukup kencang dan bertiup sepanjang tahun). 
Tenaga angin telah lama dimanfaatkan di tanah air kita sejak ratusan mungkin ribuan tahun yang lalu, khususnya untuk menggerakkan kapal layar sampai sekarang, dan yang banyak kita lihat sekarang digunakan dalam tambak-tambak ikan di tepi pantai untuk menggerakkan baling-baling (atau turbin angin) untuk menjalankan memompaan air. Namun baiklah kalau kita di Indonesia mulai mempopulerkan PLTB, khususnya ukuran kecil. PLTB ukuran kecil adalah istilah yang biasanya diberikan kepada unit 50 KW atau lebih kecil. Tempat-tempat terpencil yang biasanya menggunakan diesel-generator dapat menggantikannya atau menambahkannya dengan PLTB ukuran kecil ini. Salah satu contoh PLTB ukuran kecil terlihat di gambar #1 sbb: 
                   Gambar #1  listrik

2.4 Komponen PLTB
 Komponen-komponen PLTB dari ukuran besar, pada umumnya dapat terlihat dalam gambar #2, sbb; sedangkan untuk ukuran kecil biasanya tidak semua komponen ada seperti yang terklihat dalam gambar #2  
a.      Anemometer:  Mengukur kecepatan angin, dan mengirim data angin ini ke Alat Pengontrol.
b.      Blades (Bilah Kipas): Kebanyakan turbin angin mempunyai 2 atau 3 bilah kipas. Angin yang menghembus menyebabkan turbin tersebut berputar.
  
listrik
Gambar#2

c.       Brake (Rem): Suatu rem cakram yang dapat digerakkan secara mekanis, dengan tenaga listrik atau hidrolik untuk menghentikan rotor atau saat keadaan darurat. 
d.      Controller (Alat Pengontrol): Alat Pengontrol ini menstart turbin pada kecepatan angin kira-kira 12-25 km/jam, dan mematikannya pada kecepatan 90 km/jam. Turbin tidak beroperasi di atas 90 km/jam, karena angina terlalu kencang dapat merusakkannya.
e.       Gear box (Roda Gigi): Roda gigi menaikkan putaran dari 30-60 rpm menjadi kira-kira 1000-1800 rpm yaitu putaran yang biasanya disyaratkan untuk memutar generator listrik.
f.       Generator: Generator pembangkit listrik, biasanya sekarang alternator arus bolak-balik.
g.      High-speed shaft (Poros Putaran Tinggi): Menggerakkan generator.
h.      Low-speed shaft (Poros Puutaran Rendah): Poros turbin yang berputar kira-kira 30-60 rpm.
i.        Nacelle (Rumah Mesin): Rumah mesin ini terletak di atas menara . Di dalamnya berisi gear-box, poros putaran tinggi / rendah, generator, alat pengontrol, dan alat pengereman.
j.        Pitch (Sudut Bilah Kipas): Bilah kipas bisa diatur sudutnya untuk mengatur kecepatan rotor yang dikehendaki, tergantung angin terlalu rendah atau terlalu kencang.
k.      Rotor: Bilah kipas bersama porosnya dinamakan rotor.
l.        Tower (Menera): Menara bisa dibuat dari pipa baja, beton, rangka besi. Karena kencangnya angin bertambah dengan ketinggian, maka makin tinggi menara makin besar tenaga yang didapat.
m.    Wind direction (Arah Angin): Gambar #2 adalah turbin yang menghadap angin, desain turbin lain ada yang mendapat hembusan angin dari belakang.
n.      Wind vane (Tebeng Angin): Mengukur arah angin, berhubungan dengan penggerak arah yang memutar arah turbin disesuaikan dengan arah angin.
o.      Yaw drive (Penggerak Arah): Penggerak arah memutar turbin ke arah angin untuk desain turbin yang menghadap angina. Untuk desain turbin yang mendapat hembusan angina dari belakang tak memerlukan alat ini.
p.      Yaw motor (Motor Penggerak Arah): Motor listrik yang menggerakkan penggerak arah.  
2.5 Data kekeuatan angin
Untuk keperluan perencanaan pemasangan PLTB skala besar atau menengah, sebaiknya data kekuatan angin di suatu daerah perlu diperoleh, agar dapat mendesain ukuran PLTB yang tepat dan ekonomis. Salah satu contoh data yang diambil di suatu tempat  (Lee Ranch, Colorado) di Amerika Serikat pada tahun 2002 adalah sebagai berikut: 
listrik
B.   PEMAMFAATAN ENEGRI AIR SEBAGAI PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK

2.6 ENERGI AIR
Air merupakan sumber energi yang murah dan relatif mudah didapat, karena pada air tersimpan energi potensial (pada air jatuh) dan energi kinetik (pada air mengalir). Tenaga air (Hydropower) adalah energi yang diperoleh dari air yang mengalir. Energi yang dimiliki air dapat dimanfaatkan dan digunakan dalam wujud energi mekanis maupun energi listrik. Pemanfaatan energi air banyak dilakukan dengan menggunakan kincir air atau turbin air yang memanfaatkan adanya suatu air terjun atau aliran air di sungai. Sejak awal abad 18 kincir air banyak dimanfaatkan sebagai penggerak penggilingan gandum, penggergajian kayu dan mesin tekstil. Memasuki abad 19 turbin air mulai dikembangkan.

2.6.1  Kincir Air (Water Wheel)
Kincir air merupakan sarana untuk merubah energi air menjadi energi mekanik berupa torsi pada poros kincir. Ada beberapa tipe kincir air yaitu :
1.      Kincir Air Overshot
2.      Kincir Air Undershot
3.      Kincir Air Breastshot
4.      Kincir Air Tub

1. Kincir Air Overshot
Overshot11
Gambar 1.1 Kincir air Overshot
Sumber.

Kincir air overshot bekerja bila air yang mengalir jatuh ke dalam  bagian sudu-sudu sisi bagian atas, dan karena gaya berat air  roda kincir berputar. Kincir air overshot adalah kincir air yang paling banyak digunakan dibandingkan dengan jenis kincir air yang lain.
a.      Keuntungan
   Tingkat efisiensi yang tinggi dapat mencapai 85%.
   Tidak membutuhkan aliran yang deras.
   Konstruksi yang sederhana.
   Mudah dalam perawatan.
   Teknologi yang sederhana mudah diterapkan di daerah yang terisolir.     
b.      Kerugian
   Karena aliran air berasal dari atas maka biasanya reservoir air atau bendungan air, sehingga memerlukan investasi yang lebih  banyak.
   Tidak dapat diterapkan untuk mesin putaran tinggi.
   Membutuhkan ruang yang lebih luas untuk penempatan.
   Daya yang dihasilkan relatif kecil.

.2. Kincir Air Undershot
Undershot11
Gambar 1.2 Kincir air Undershot
Kincir air undershot bekerja bila air yang mengalir, menghantam dinding sudu yang terletak  pada bagian bawah dari kincir air. Kincir air tipe undershot tidak mempunyai tambahan keuntungan dari head.Tipe ini cocok dipasang pada perairan dangkal pada daerah yang rata.    Tipe ini disebut juga dengan ”Vitruvian”. Disini aliran air berlawanan dengan arah sudu yang memutar kincir.

a.       Keuntungan
n  Konstruksi lebih sederhana
n  Lebih ekonomis
n  Mudah untuk dipindahkan
b.      Kerugian         
n  Efisiensi kecil
n  Daya yang dihasilkan relatif kecil





2.6.2  Penggunaan Kincir Air
      1. Mesin penggiling gandum
Mesin penggiling gandum dengan penggerak kincir air sudah digunakan sejak abad pertama sebelum masehi, pada jaman kerajaan Romawi dan walaupun terkesan kuno tapi mesin penggiling ini masih tetap dipakai sampai sekarang.
      2. Mesin pemintal benang
Mesin pemintal benang yang digerakan oleh kincir air ini pertama kali diperkenalkan oleh dua insinyur Inggris, adalah Richards Arkwright dan James Hargreaves yang pada tahun 1773. dan mulai dibuat di USA pada tahun 1780-an. Pada abad ke-19 penggunaan mesin ini sudah digunakan untuk pembuatan secara massal, jadi orang tidak lagi membuat pakaiannya sendiri.  
      3.Mesin gergaji kayu
Mesin gergaji kayu dengan penggerak kincir air banyak ditemukan di New England,USA, pada tahun 1840-an
4.      Mesin tekstil
Mesin tekstil dengan penggerak kincir air ini digunakan oleh industri tekstil pada abad ke-19. karena sumber energinya berupa air, maka pengeluaran untuk produksi dapat diminimalisir. Tetapi seiring dengan perkembangan teknologi, lambat laun mesin ini mulai ditinggalkan
5.       Turbin air
Turbin air dikembangkan pada abad 19 dan digunakan secara luas untuk pembangkit tenaga listrik.. Turbin air mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis. Energi mekanis diubah dengan generator listrik menjadi tenaga listrik. Berdasarkan prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis, turbin air dibedakan menjadi dua kelompok yaitu turbin impuls dan turbin reaksi. 





                                           Tabel 1.1 Pengelompokan Turbin

high head
medium head
low head
impulse turbines
reaction turbines


23
gbr.Nozle
Bentuk sudu turbin terdiri dari dua bagian yang simetris.  Sudu dibentuk  sedemikian sehingga pancaran air akan mengenai tengah-tengah sudu dan pancaran air tersebut akan berbelok ke kedua arah sehinga bisa membalikkan pancaran air dengan baik dan membebaskan sudu dari gaya-gaya samping. Untuk turbin dengan daya yang besar, sistem penyemprotan airnya dibagi lewat beberapa nosel. Dengan demikian diameter pancaran air bisa diperkecil dan ember sudu lebih kecil.
240px-S_vs_pelton_schnitt_1_zoom
Gambar 1.7  Turbin Pelton dengan banyak nozle
Turbin Pelton untuk pembangkit skala besar membutuhkan head lebih kurang 150 meter tetapi untuk skala mikro head 20 meter sudah mencukupi.
a.       Turbin Francis    
Turbin francis merupakan salah satu turbin reaksi. Turbin dipasang diantara sumber air tekanan tinggi di bagian masuk dan air bertekanan rendah di bagian keluar.  Turbin Francis menggunakan sudu pengarah. Sudu pengarah mengarahkan air masuk secara tangensial. Sudu pengarah pad turbin Francis dapat merupakan suatu sudu pengarah yang tetap ataupun sudu pengarah yang dapat diatur sudutnya. Untuk penggunaan pada berbagai kondisi aliran air penggunaan sudu pengarah yang dapat diatur merupakan pilihan yang tepat.

Keterangan gambar :

1.      Generator Rotor
2.      Generator Stator
3.      Turbine Shaft
4.      Runner
5.      Turbine Head Cover
6.      Stay Ring Discharge Ring
7.      Supporting Cone
8.      Guide Vane
9.      Operating Ring
10.  Guide Vane Servomotor
11.  Lower Guide Bearing
12.  Thrust Bearing
13.  Upper Guide Bearing
14.  Spiral Case
15.  Draft Tube Cone
Gambar 1.10.  Turbin Francis

francis
Gbr. Sketsa turbin francis


b.       Turbin Kaplan & Propeller
Turbin Kaplan dan propeller merupakan turbin rekasi aliran aksial. Turbin ini tersusun dari propeller seperti pada perahu.. Propeller tersebut biasanya mempunyai tiga hingga enam sudu.

Verticle Kaplan Turbine (courtsey Voith-Siemens).
Gbr. Turbin kaplan
BAB III PENUTUP
3.1 KESIMPULAN
Sumber energi terbarukan yang sangat berkesinambunagan di indonesia masih belum banyak di manfaatkan secara efektif, maka dari dengan kita sadar bahwa sumber energi yang kita maafaatkan saat ini adalah sumber energi yang bersumber dari energi tak terbarukan yaitu sumber energi fosil. Pemanfaatan energi terbarukan menjadi alternatif sebagai pengganti energi yang ramah lingkungan dan ketersediaannya berkesinambungan di alam. Dari energi angin dan energi air yang berupa sumber energi terpasang dapat kita manfaatkan sebagai pemutar turbin dan kincir angin untuk menghasilkan energi listrik. Pada umumnya di daerah-daerah pesisir, dan di daerah aliran sungai dapat kita jadikan sebagai alternatif  pembangkit tenaga listrik.
3.2 KRITIK DAN SARAN
a. kritik
Dalam mengembangkan pembangkit listrik tenaga bayu/angin(PLTB) dan pembangkit listrik tenaga air/micro hidro(PLTA/PLTMH) pemerintah harus turut berperan aktif untuk mendukung dalam pembuatannya, karena di butuhkan modal yang cukup besar dan tenaga ahli yang di bidangnya. Keterbatasan SDM yang masih belum mampu menjangkau dalam pembuatan pembangkit listrik ini mengakibatkan sumber energi yang ada tersia-siakan dan masih belum terpasang secara efektif.
b.saran
Pada masa ini negara kita sebelum di landa krisis energi kita harus mempersiapkan SDM yang handal mengenai pemanfaatan energi terbarukan. Pemerintah harus memberikan kebijakan dalam pembangunan di daerah-daerah yang masih belum terjangkau listrik, dengan memanfaatkan energi terbarukan yang ada di daerah tersebut. Perlunya di kembangkan pendidikan tehnologi dalam pemanfaatan energi.