Teknologi Energi Angin & Air (Pembangkit Listrik Tenaga Bayu/PLTB) Oleh: ASROFUL ANAM, ST., MT. Jurusan Teknik Mesin S-1 Institut Teknologi Nasional Malang

Data Potensi Angin di Indonesia Measurement in situ, conduct by several institution such as : LAPAN, MEMR, Wind Guard, Windrock International, Soluziona, Nipsa etc, Skunder data from : BMKG , WMO , NCDC , 3TIER and other Wind Map by NREL : Sumba dan Timor Islands Total : 168 sites On Going Measurement by several Institutions ( P3TKEBTKE , Pertamina, UPC Renewable, Winrock International and WHyPGen) 1 Sumatera 18 sites 5 Nusa Tenggara Timur 54 sites 2 Jawa dan DIY 39 sites 6 Maluku 8 sites 3 Kalimantan dan Sulawesi 38 sites 7 Papua 2 sites 4 Bali dan NTB 15 sites Total sites 168 sites

Potensi Angin di Indonesia Perhitungan / perkiraan daya terpasang di lokasi dengan mempertimbangkan : Potensi energy angin Luasan area yang memungkinkan untuk dipasan turbin angin, di mana di area tersebut populasi manusia ( rumah ) penduduk sangat kecil ; bukan hutan lindung / konservasi ; area terbuka ; Dekat dengan existing jaringan PLN Lokasi Potensial Kapasitas (MW) Lebak Banten 100 Sukabumi – West Java Garut – West Java 150 *) Purworejo – Central Java 67.5 Bantul – DIY 50 Gunung Kidul – DIY 15 Sirdap – South Sulawesi Jeneponto – South Sulawesi 132.5 Perhitungan / perkiraan daya terpasang di lokasi dengan mempertimbangkan : Potensi energy angin Luasan area yang memungkinkan untuk dipasan turbin angin, di mana di area tersebut populasi manusia ( rumah ) penduduk sangat kecil ; bukan hutan lindung / konservasi ; area terbuka ; Dekat dengan existing jaringan PLN

Total ~ 960 MW Potensi Angin di Indonesia Lokasi Potensial Kapasitas TTS – East Nusa Tenggara 15 Kupang–NTT 50 *) East Sumba – NTT 5 ) Selayar – South Sulawesi 10 Minahasa Utara Aceh Utara 100*) Kaimana 0.1*) Baron 15) Kayong Utara 0.15 *) Bau – Bau Merauke Lokasi Pulau-pulau kecil Perhitungan / perkiraan daya terpasang di lokasi dengan mempertimbangkan : Potensi energy angin Luasan area yang memungkinkan untuk dipasan turbin angin, di mana di area tersebut populasi manusia ( rumah ) penduduk sangat kecil ; bukan hutan lindung / konservasi ; area terbuka ; Dekat dengan existing jaringan PLN Total ~ 960 MW

Pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) adalah suatu pembangkit tenaga listrik yang memanfaatkan energi angin sebagai sumber tenaga untuk memutar turbinnya. 50 kW 100 kW

Turbin Angin/wind Turbine Turbin anggin adalah mesin konversi energi hidrolik angin menjadi energi mekanik poros untuk menggerakan generator listrik. Turbin angin berfungsi mengubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik pada poros dan selanjutnya dari energi mekanik dirubah menjadi energi listrik pada generator.

Sejarah turbin angin Skotlandia Turbin angin pada pembangkit Irigasi 1700 SM Irigasi Memindahkan air 3500 SM Mesir Layar kapal (sungai nil) 1990 M Denmark (2500 kincir angin) Penggilingan, memompa, pembangkit

Jenis-jenis turbin angin Turbin angin horisontal Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT) Turbin angin vertikal Vertical Axis Wind Turbine (VAWT)

Turbin angin horisontal atau Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT) Turbin angin horisontal adalah jenis turbin angin yang umum dan sering kita lihat, designnya mirip dengan kincir angin, memiliki blade yang mirip propeller dan berputar pada sumbu horisontal. Memiliki shaft rotor horisontal dan generator pada puncak tower dan harus diarahkan ke arah angin bertiup dengan menggunakan wind plane yang diletakkan dirotor. Blade turbin dibuat kaku untuk mencegah terdorong ke tower oleh angin yang kencang. Disamping itu, blade di tempatkan pada jarak yang mencukupi didepan tower dan kadang melengkung kedepan.

Kelebihan Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT) Towernya yang tinggi memungkinkan untuk mendapatkan angin dengan kekuatan yang lebih besar. Pada beberapa area, setiap 10 meter ada kenaikan tambahan kekuatan angin 20% dan peningkatan daya 34%. Efisiensi lebih tinggi, karena blades selalu bergerak tegak lurus terhadap arah angin, menerima daya sepanjag putaran. Sebaliknya pada turbin vertikal, melibatkan gaya timbal balik yang membutuhkan permukaan airfoil untuk mundur melawan angin sebagian dari siklus. Backtracking melawan angin menyebabkan efisiensi lebih rendah.

Kekurangan Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT) Dibutuhkan konstruksi tower yang besar untuk mensupport beban blade, gear box dan generator. Komponen-komponen dari turbin angin horisontal (blade, gear box dan generator) harus diangkat ke posisinya pada saat pemasangan. Karena tinggi, maka turbin ini bisa terlihat pada jarak yang jauh, banyak penduduk lokal yang menolak adanya pemandangan ini. Membutuhkan kontrol sebagai mekanisme untuk mengarahkan blade ke arah angin Pada umumnya membutuhkan sistem pengereman pada angin yang kencang untuk mencegah turbin mengalami kerusakan.

Turbin angin vertikal atau Vertical Axis Wind Turbine (VAWT) Turbin angin vertikal memiliki shaft rotor vertikal. Kegunaan utama dari penempatan rotor ini adalah turbin angin tidak perlu diarahkan ke arah angin bertiup. Hal ini sangat berguna pada daerah dimana arah angin sangat variatif atau memiliki turbulensi. Dengan sumbu vertikal, generator dan komponen primer lainnya dapat ditempatkan dekat dengan permukaan tanah, hal ini menyebabkan maintenance lebih mudah.

Kelebihan Vertical Axis Wind Turbine (VAWT) Tidak diperlukan mekanisme yang rumit Sebuah turbin angin bisa terletak dekat tanah, sehingga lebih mudah untuk menjaga bagian yang bergerak. Memiliki kecepatan startup angin rendah dibandingkan turbin horisontal Dapat dibangun di lokasi di mana struktur yang tinggi dilarang.

Kekurangan Vertical Axis Wind Turbine (VAWT) Kekurangan utama dari turbin angin vertikal adalah menciptakan dorongan saat berputar Kecepatan angin lebih lambat pada altitude yang rendah, sehingga energi angin yang tersedia lebih rendah. Memiliki rotor terletak dekat dengan tanah di mana kecepatan angin lebih rendah dan tidak mengambil keuntungan dari kecepatan angin tinggi di atas. Memiliki penurunan efisiensi dibanding turbin horisontal,

Tipe-tipe Vertical Axis Wind Turbine (VAWT) Tipe Savonius, seperti yang ditunjukkan pada gambar diciptakan oleh seorang insinyur Finlandia SJ Savonius pada tahun 1929. Kincir VAWT ini merupakan jenis yang paling sederhana dan Savonius dapat berputar karena adanya gaya dorong dari angin, Jenis turbin ini cocok untuk aplikasi daya yang rendah dan biasanya digunakan pada kecepatan angin yang berbeda.

Tipe-tipe Vertical Axis Wind Turbine (VAWT) Tipe Darrieus, ditemukan oleh seorang insinyur Perancis George Jeans Maria Darrieus yang dipatenkan pada tahun 1931. Ia memiliki 2 bentuk turbin yang digunakan diantaranya adalah ‘‘Eggbeater/ Curved Bladed’’ dan ‘‘Straightbladed’’ VAWT. Sketsa dari kedua variasi konsep Darrieus ditunjukkan dalam gambar. Eggbeater/Curved Bladed Darrieus, Straight-Bladed Darrieus

Kincir angin Darrieus VAWT mempunyai bilah sudu yang disusun dalam posisi simetri dengan sudu bilah yang diatur relatif terhadap poros. Pengaturan ini cukup efektif untuk menangkap berbagai arah angin. Berbeda dengan Savonius, kincir angin Darrieus bergerak dengan memanfaatkan gaya angkat yang terjadi ketika angin bertiup. Bilah sudu turbin Darrieus bergerak berputar mengelilingi sumbu.

Tipe-tipe Vertical Axis Wind Turbine (VAWT) Type H-rotor, ditunjukkan pada gambar, dikembangkan di Inggris melalui penelitian yang dilakukan selama 1970-1980an Berdasarkan penelitian tersebut, diuraikan bahwa mekanisme yang digunakan pada pisau berbilah lurus (Straight-bladed) Darrieus VAWT tidak diperlukan, karena efek hambatan yang diciptakan oleh sebuah pisau akan membatasi kecepatan aliran angin. Oleh karena itu, H-rotor akan mengatur semua kecepatan angin untuk mencapai kecepatan putaran optimalnya.

Pengembangan Teknologi Turbin Angin di Indonesia Pengembangan teknologi Turbin Angin , sampai tahun 2015 telah dihasilkan beberapa prototipe : Turbin angin dengan daya output 80 W, 250 W, 1000 W, 2500 W, 3500 W, 5 kW dan 10 kW ( Lapan, BPPT, ITB, dll). Prototipe Turbin angin 20 kW*) , 50 kW** dan 100 kW***) dalam proses pengujian. Prototipe 300 kW dalam proses detail engineering (stop) Kincir angin sudu majemuk 4 daun sampai 18 daun dari berbagai kapasitas dan tinggi pemompaan. Kincir Angin EGRA dari berbagai kapasitas untuk pemompaan air dan listrik Turbin Angin 500 W dan 1000W oleh beberapa industri lokal