acara 3. energi angin

7/24/2019 Acara 3. Energi Angin

1/39

LAPORAN PRAKTIKUM

ENERGI ALTERNATIF

ENERGI ANGIN

Oleh:

Desi Puspitasari

NIM A1H01200

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KE!UDA"AAN

UNI#ER$ITA$ %ENDERAL $OEDIRMAN

FAKULTA$ PERTANIAN

PUR&OKERTO

201'


2/39

I( PENDAHULUAN

A( Latar !ela)a*+

Energi angin merupakan salah satu sumber energi tertua, dan konversi energi

angin menjadi bentuk energi yang berguna telah dilakukan selama lebih dari 5000

tahun untuk tujuan seperti mendorong perahu dan kapal layar.

Massa udara yang bergerak disebut angin. Angin dapat bergerak secara

horizontal maupun secara vertikal dengan kecepatan yang bervariasi dan

berfluktuasi secara dinamis. aktor pendorong bergeraknya massa udara adalah

perbedaan tekanan udara antara satu tempat dengan tempat yang lain. Angin selalu

bertiup dari tempat dengan tekanan udara tinggi ke yang tekanan udara lebih

rendah. !ika tidak ada gaya lain yang mempengaruhi, maka angin akan bergerak

secara langsung dari udara bertekanan tinggi ke udara bertekanan rendah. Akan

tetapi, perputaran bumi pada sumbunya, akan menimbulkan gaya yang akan

mempengaruhi arah pergerakan angin. "engaruh perputaran bumi terhadap arah

angin disebut pengaruh #oriolis $%akitan,&00&'.

(alam kehidupan sehari)hari, dipermukaan bumi ada semacam gas yang

sangat penting bagi kehidupan manusia,yaitu angin. Angin adalah suatu gerakan

udara yang horizontal pada permukaan bumi. !adi terjadinya angin adalah gerakan

udara yang bersifat meratakan udara. Angin sangat mempengaruhi pertumbuhan


3/39

serta perkembangan dari tanaman tersebut, karena angin bisa membantu proses

perkembangbiakan tanaman)tanaman pertanian.

!( Tu,ua*

*ujuan dalam praktikum acara angin adalah

+. Mengetahui prinsip kerja angin menjadi energi listrik

&. Mengetahui besarnya voltase yang dihasilkan dari energi angin.


4/39

II( TIN%AUAN PU$TAKA

Angin merupakan gerakan udara dari daerah bertekanan tinggi menuju

daerah pergerakan rendah yang arahnya horizontal atau hampir horizontal dengan

permukaan bumi. edangkan pergerakan udara arah vertikal dinamai aliran udara.

Angin diberi nama berdasarkan arah darimana angin itu bertiup. Angin selalu

bertiup dari tempat yang bertekanan tinggi ke tempat yang bertekanan rendah, di

belahan bumi utara arah angin membelok ke kanan dan di sebelah selatan arah

angin membelok ke kiri. "eyimpangan ini disebabkan oleh perputaran bumi pada

porosnya $rotasi'. Angin mempunyai arah dan kecepatan. "erubahan arah dan

kecepatan angin merupakan efek dari perubahan tekanan. "erubahan tekanan per

satuan jarak biasanya dinyatakan dalam satuan milibar-km disebut gradien

tekanan.$usri dan yamsu, &000'. Arah angin sebenarnya di ubah oleh /

+' otasi bumi $perputaran bumi pada sumbunya'

&' 1aya sentrifugal $gaya yang mengarah ke pusat bumi'

2' 3ekuatan gesekkan dengan permukaan bumi.

*ekanan udara adalah tekanan yang diberikan oleh udara karena beratnya

kepada setiap bidang seluas + cm&yang mendatar dari permukaan bumi. 4al ini

dapat dipahami baha setiap lapisan udara yang dibaah mendapat tekanan udara

dari yang diatasnya. 6leh karena itu lapisan yang dibaah keadaan tegang.

3etegangan itu sangat besar sehingga berat udara yang diatasnya bertahan dalam

keadaan seimbang. *inggi barometer ialah panjang kolom air raksa yang

seimbang dengan tekanan udara pada aktu itu $3ensaku, &00&'.


5/39

4ubungan antara tekanan udara dan ketinggian tempat ini dimanfaatkan

dalam merancang alat pengukuran ketinggian tempat yang disebut Altimeter.

*ekanan udara umumnya menurun sebesar ++ mb untuk setiap bertambahnnya

ketinggian tempat sebesar +00 meter. *ekanan udara dipengaruhi oleh suhu, suhu

udara didaerah tropis menunjukkan fluktasi musiman yang sangat kecil. 6leh

sebab itu dapat dipahami jika tekanan udara dikaasan tropis relatif konstan

$*akeda, &005'.

Menurut Ahrens $&007', teori pergerakan angin yang dipengaruhi oleh

tekanan dan temperatur di sebut dengan thermal circulation. "roses ini

menjelasakan baha dalam keadaan netral posisi isobar secara vertikal tersusun

sejajar dan datar pada bidang horizontal. 3etika terjadi pemanasan di permukaan

maka isobar ini akan terdorong keatas dan terjadi kekosongan udara pda lapisan

baahny, sebaliknya pada ilayah lainnya akan mengalami penyusutan aatau

penurunan garis isobark dan pemampatan massa udara. 3ekosongan udara pada

sel tekanan rendah ini akan mendorong massa udara dari sel tekanan tinggi

$mampat' bergerak menuju sel tekanan rendah yang kosong. "roses ini terus

berlangsung membentuk pola sirkulasi $looping' secara terus menurus selama sel

tekanan rendah dan tinggi masih terbentuk. irkulasi yang disebabkan oleh suhu

dan merubah struktur tekanan udara ini disebut dengan nama thermal circulation.

(i Atmosfer tedapat gaya) gaya yang menimbulkan pergerakan massa udara atau

angin yaitu gaya primer dan gaya skunder.


6/39

Adapun beberapa macam angin,antara lain /

+. Angin lokal

Angin lokal adalah angin setempat yang biasanya perubahan arahnya

kekal setiap hari seperti /

a. Angin laut dan angin darat

Angin laut adalah angin yang bertiup dari arah laut ke arah darat yang

umumnya terjadi pada siang hari dari pukul 08.00 sampai dengan pukul

+9.00. Angin ini bisa dimanfaatkan para nelayan untuk pulang dari

menangkap ikan di laut.

1ambar +. Angin laut

Angin darat adalah angin yang bertiup dari arah darat ke arah laut, yang

pada umumnya terjadi saat malam hari, dari jam &0.00 sampai dengan

09.00.

1ambar &. Angin darat


7/39

b. Angin lembah dan angin gunung

Angin %embah adalah angin yang bertiup dari arah lembah ke puncak

gunung dan biasa terjadi pada siang hari.

1ambar 2. Angin lembah

Angin 1unung adalah angin yang bertiup dari puncak gunung ke lembah

gunung dan terjadi pada malam hari.

1ambar :. Angin gunung

&. Angin passat

"assat artinya penyebaran. Angin passat adalah angin yang bergerak

terus)menerus dari pusat tekanan tinggi subtropis ke daerah tekana rendah

tropis. Akibat rotasi bumi, maka arah angin passat ini bukan tegak lurus

dengan garis khatulistia, tetapi mengalami pembelokan sedikit. (i utara


8/39

khatulistia, angin passat ini berubah arah menjadi angin "assat *imur %aut

$"%', dan di selatan khatulistia menjadi angin "assat *enggara $"*'.

1ambar 5. Angin pasat

2. Angin dingin dan angin panas

a. Angin dingin

Angin dingin adalah angin yang berasal dari aliran udara dari daerah

dingin $kutub' ke daerah iklim sedang atau angin dari daerah gunung ke

lembah.

b. Angin panas

Angin panas ada dua macam / angin panas yang berasal dari daerah panas

dan anngin panas yang terjadi akibat pemanasan udara secara dinamis

yang dikenal juga dengan angin oehn. *ipe)tipe angin panas $oehn' /

terdapat diberbagai daerah dikenal dengan berbagai nama antara lain /

Angin kumbang $!abar', Angin ahorok $umut', Angin 1ending $!atim',

Angin arubu $umsel', Angin ;onda $Argentina', dan Angin #hinok

$Amerika arat'.


9/39

:. Angin musim $Monsoon'

Angin musim $Monsoon' merupakan angin yang mengalami perubahan

arah menurut perubahan musim dan tergantung letak matahari. Angin ini

timbul akibat perbedaan pemanasan antara daratan dan lautan dalam skala

besar. Angin di


10/39

dirancang untuk satu alat pengukur jurusan angin akan memberikan informasi

tentang keduanya $#ulp, +8@5'.

umus untuk menghitung energi kinetik yang dihasilakan oleh angin yaitu /

E 0,5 m.v& ....................................................................$+'

!ika suatu blok udara yang mempunyai penampang A $m &' dan bergerak

dengan kecpatan B $m-s', maka jumlah massa udara yang mengalir tiap detik

adalah /

M A. B. C $kg-detik' ......................................................$&'

(imana /

m massa udara yang mengalir $kg-detik'

C kerapatan udara $kg-m2'

A penampang udara $m&'

B kecepatan angin $m-detik'

elanjutnya didapatkan energi yang dihasilkan persatuan aktu adalah /

" E- satuan aktu

0,5 A B2C $att' ........................................................$2'


11/39

III( METODOLOGI

A( Alat -a* !aha*

Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum kali ini adalah

+. Alat tulis

&. Anemometer

2. 3incir angin

:. 3alkulator

5. Multimeter

9. Dynamo sepeda

7. *urbin ventilator

!( Pr.se-ur Ker,a

"rosedur kerja yang dilakukan saat praktikum, yaitu/

+. Menyiapkan alat dan bahan.

&. Merangkai dynamo sepeda pada kincir angin.

2. Menghidupkan kipas angin $dengan jarak kipas ke kincir angin yaitu 5, +0, +5,

&0, dst sampai turbin ventilator tidak bergerak'.

:. Menghitung kecepatan angina dan voltase.

I#( HA$IL DAN PEM!AHA$AN

A( Hasil

*abel +. "engukuran


12/39

Do !arak $cm' 3ecepatan Angin $m-s' *egangan $B'

+ +0 &,@ &@,8

&0 &,7 2+,@

&

+0 2,@ :&,+

&0 2,+ :&

20 2,9 27,2

2

+0 : :&,+

&0 2 72,8

20 &,2 :&,7

:0 &,8 20,9

Alat)alat yang digunakan dalam praktikum, yaitu/

+. 3ipas angin, berfungsi sebagai sumber angin dan sebagai penggerak turbin

ventilator.

&. Multimeter, berfungsi untuk mengukur tegangan yang dihasilkan pada turbin

ventilator.

2. Anemometer, berfungsi untuk mengukur kecepatan angin yang dihasilkan

pada kipas angin.:. *urbin ventilator, berfungsi sebagai penggerak.

5. (ynamo sepeda, berfungsi sebagai pengukur tegangan yang akan

disambungkan dengan multimeter ketika turbin berputar.

9. "enggaris, berfungsi untuk mengukur jarak dengan kelipatan 5 cm antara jarak

kipas dan turbin ventilator.

!( Pe/ahasa*

ecara umum angin adalah gerakan massa udara yang bergerak dari sel

tekanan rendah menuju tekanan yang tinggi. "engetahuan mengenai angin sangat

penting untuk dipelajari karena angin merupakan gaya yang mampu mendorong

terjadinya arus dan gelombang di laut. elain itu dengan mempelajari angin


13/39

identifikasi distribusi pergerakan material, bahang di laut dapat diselidiki sehingga

sangat bermanfaat dalam bidang ekplorasi alut dan dalam bidang perikanan laut.

Menurut *uryanti dan Effendy $&009', angin adalah dinamika perpindahan

massa udara secara mendatar $horizontal', yang pada umumnya diukur dalam dua

parameter yaitu kecepatan dan arah. 1erak vertikal massa udara dapat diabaikan

karena gerak vertikal $' setara dengan gaya gravitasi. 3ecepatan angin umumnya

diukur dengan anemometer sedangkan arah angin diukur dengan panah angin

$wind vane' dan kantong angin $wind sack'. Damun seiring berkembangnya

pengetahuan dan teknologi pengukuran angin dilakukan dengan menggunakan

teknologi penginderaan jauh.

Angin buatan dapat dibuat dengan menggunakan berbagai alat mulai dari

yang sederhana hingga yang rumit. ecara sederhana angin dapat kita ciptakan

sendiri dengan menggunakan telapak tangan, kipas sate, koran, majalah, dan lain

sebagainya dengan cara dikibaskan. edangkan secara rumit angin dapat kita buat

dengan kipas angin listrik, pengering tangan, hair dryer, pompa ban, dan lain

sebagainya. ecara alami kita bisa menggunakan mulut, hidung, lubang dubur,

dan sebagainya untuk menciptakan angin.

erdasarkan skalanya angin dapat dikelompokan menjadi tiga yaitu angin

skala mikro, meso dan makro $Ahrens, &007'. Angin skala mikro adalah angin

yang hanya terjadi sesaat. Angin skala makro adalah angin lokal seperti angin

darat dan laut $sea and land breeze ', angin lembah dan gunung $mountain and

valley breeze', dan Chinook Wind $Foehn'. Angin lokal merupakan angin yang


14/39

timbul akibat kondisi lokal yang biasanya disebabkan oleh perbedaan suhu dan

topografi. Angin lokal cakupan ilayahnya terbatas pada daerah yang kecil.

+. Angin darat $Land breeze ', merupakan angin yang berhembus $blowing' dari

darat menuju laut dan terjadi pada malam hari. "roses terjadinya angin ini

karena adanya gaya gradien tekanan akibat laju penurunan suhu darat yang

lebih cepat dibandingkan lautan sehingga terbentuk sistem tekanan tinggi di

darat yang mendorong massa udara untuk bergerak menuju laut. Angin darat

terjadi ketika pada malam hari energi panas yang diserap permukaan bumi

sepanjang hari akan dilepaskan lebih cepat oleh daratan $udara dingin'.

ementara itu di lautan energi panas sedang dalam proses dilepaskan ke

udara. 1erakan konvektif tersebut menyebabkan udara dingin dari daratan

bergerak menggantikan udara yang naik di lautan sehingga terjadi aliran

udara dari darat ke laut. Angin darat terjadi pada tengah malam dan dini hari.

ecara singkat angin darat terjadi ketika daratan lebih cepat melepaskan

panas dibandingkan dengan lautan. (aratan bertekanan maksimum dan lautan

bertekanan minimum. Angin darat adalah angin yang bertiup dari arah darat

ke arah laut, yang pada umumnya terjadi saat malam hari, dari jam &0.00

sampai dengan 09.00.

1ambar 9. Angin darat


15/39

&. Angin laut $Sea breeze ', adalah angin yang bertiup dari arah laut ke arah

darat yang umumnya terjadi pada siang hari dari pukul 08.00 sampai dengan

pukul +9.00. Angin ini bisa dimanfaatkan para nelayan untuk pulang dari

menangkap ikan di laut

1ambar 7. Angin laut

"ersamaan angin darat dan angin alut diatas dapat dihitung dengan

menggunakan pendekatan teorema solenoid vortisitas dan persamaan gaya

gradien tekanan. Menurut 4olton $&00:' persamaan teorema solenoid tersebut

dapat ditulis sebagai berikut/

2. Angin lembah $alley breeze'. "ada siang hari udara yang seolah)olah

terkurung pada dasar lembah lebih cepat panas dibandingkan dengan udara di

puncak gunung yang lebih terbuka $bebas', maka udara mengalir dari lembah

ke puncak gunung menjadi angin lembah. "roses terjadinya angin lembah

dapat dijelaskan sebagai berikut pada aktu siang, pemanasan lembah

gunung oleh sinar matahari akan menyebabkan udara menjadi panas dan

kemudian naik ke atas hingga ke puncak gunung. =dara panas yang naik ke


16/39

atas menjadi dingin melalui pendinginan adiabatik dan kemudian

menghasilkan aan kumulus serta hujan lebat.

1ambar @. Angin %embah (an Angin 1unung.

:. Angin gunung $!ountain breeze', adalah angin yang memiliki konsep

pembentukan sama dengan angin lembah. Angin gunung adalah angin yang

bertiup dari puncak gunung ke lembah gunung yang terjadi pada malam hari

$ikipedia, &008'. "roses terjadinya angin gunug dapat dijelaskan sebagai

berikut pada aktu malam hari, lembah gunung lebih cepat mengalami

penurunan suhu udara jika dibandingkan dengan puncak gunung. =dara dari

pusat tekanan tinggi bergerak menuju pusat tekanan rendah yaitu di puncak

gunung sehingga terbentuk angin gunung. Angin gunung juga sering disebut

dengan nama gravity winds atau nocturnal drainage winds karena arah

pergerakan angin menuju lembah gunung juga di dorong oleh gaya gravitasi

bumi.

5. Angin oehn, Angin ini dikenal dengan nama yang berbeda)beda diantaranya

adalah angin #hinook $ =A', ohorok $umut', 1ending $"asuruan',


17/39

3umbang $#irebon'. Angin ini terjadi karena pada saat udara menuruni lereng

$leewerd' maka akan dipanaskan oleh karena adanya kompresi. "ada saat

pengangkatan massa udara dilereng arah tujuan angin $indard' mengalami

kondensasi, terjadi pelepasan panaslatensehingga udara yang turun pada sisi

berikutnya $leewerd' lebih hangat dan kering dibandingkan pada sisi tujuan

angin pada ketinggian yang sama. "ada umumnya angin ini terjadi pada

musim dingin atau musim semi, sehingga suhu udara didaerah tersebut

dibaah suhu pembekuan, sehingga turunnya udara dengan suhu +0 o# cukup

berbeda dengan suhu udara disekitarnya. (aerah pada ketinggian yang sama

tetapi pada lereng yang berbeda sering kali mengalami perbedaan penerimaan

mjumlah hujan sehingga bagian lereng yang menerima curah hujan lebih

sedikit dikenal sebagai daerah bayangan hujan $rainshadow e""ect'.

1ambar 8. Angin #hinook $*uryanti dan Effendy, &009'.

istem angin dalam skala makro atau global yang sering dikaji adalah sistem

angin pasat $tradewind' dan sistem angin monsoon $!onsoon winds'. Angin

dalam skala global adalah angin yang bergerak secara luas dalam sistem bumi.

+. Angin pasat $#rade wind' adalah sistem angin yang terbentuk akibat adanya


18/39

perbedaan gradien global hemispher bumi utara dan selatan sehingga

mengakibatkan terbentuknya pergerakan massa udara. Angin pasat menurut

*uryanti dan Effendy, $&009' adalah udara yang bergerak menuju ekuator

dari timur laut dibelahan bumi utara dan dari arah tenggara di belahan bumi

selatan. Angin ini terbentuk di lintang kuda yaitu adanya sabuk tekanan

tinggi &5o)20 o%=-%. *ekanan tinggi ini mendorong udara menuju ke sabuk

tekanan rendah di sepanjang ekuatro yang dikenal dengan nama doldrums.

ilayah sebaliknya mengalami apa yang disebut dengan angin anti

pasat. =dara di atas daerah ekuator yang mengalir ke daerah kutub dan turun

di daerah maksimum subtropik merupakan angin Anti "asat. (i belahan

bumi =tara disebut Angin Anti "assat arat (aya dan di belahan bumi

elatan disebut Angin Anti "assat arat %aut. "ada daerah sekitar lintang &0o

) 20o %= dan %, angin anti passat kembali turun secara vertikal sebagai

angin yang kering. Angin kering ini menyerap uap air di udara dan

permukaan daratan. Akibatnya, terbentuk gurun di muka bumi, misalnya

gurun di audi Arabia, 1urun ahara $Afrika', dan gurun di Australia.

&. Angin monsoon $!onsoon winds', dicirikan oleh perubahan arah akibat

perubahan musim (ominan di daerah


19/39

monsoon di kelompokan menjadi dua yaitu monsoon barat dan monsoon

timur. (alam ikipedia $&008', klasifikasi ini adalah sebagai berikut/

a. Angin Musim arat

Angin Musim arat-Angin Monsun arat adalah angin yang

mengalir dari enua Asia $musim dingin' ke enua Australia $musim

panas' dan mengandung curah hujan yang banyak di


20/39

"ada tahun +@05, seorang %aksamana muda Angkatan %aut

daun berdesir,

kincir angin

bergerak olehangin

iuk kecil terbentuk namun

tidak pecahH permukaan

tetap seperti kaca

:Angin

sedang&0)&8 ++)+9

(ebu terangkat

dan

menerbangkan

kertasH cabang

pohon kecil

bergerak

6mbak kecil mulai

memanjangH garis > garis

buih sering terbentuk

5 Angin

segar

20)28 +7)&+ "ohon kecil

berayunH

6mbak ukuran sedangH buih

berarak ) arak


21/39

gelombang kecil

terbentuk di

perairan di darat

9Angin

kuat:0)50 &&)&7

#abang besar

bergerakH siulanterdengar pada

kabel teleponH

payung sulit

digunakan

6mbak besar mulai

terbentuk, buih tipis mulai

melebar dari puncaknya,

kadang > kadang timbul

pecikan

7Angin

ribut5+)9& &@)22

"ohon > pohon

bergerakH terasa

sulit berjalan

melaan arah

angin

%aut mulai bergolak, buih

putih mulai terbaa angin

dan membentuk alur > alur

sesuai arah angin

@

Angin

ribut

sedang

92)75 2:):0

anting > rantingpatahH semakin

sulit bergerak

maju

1elombang agak tinggi dan

lebih panjangH puncakgelombang yang pecah

mulai bergulungH buih yang

terbesar anginnya semakin

jelas alur ) alurnya

8

Angin

ribut

kuat

79)@7 :@)55

3erusakan

bangunan mulai

munculH atap

rumah lepasH

cabang yang lebih

besar patah

1elombang tinggi terbentuk

buih tebal berlajur)lajur,

punak gelombang roboh

bergulung > gulungH percik

> percik air mulai

mengganggu penglihatan

+0 adai @@)+0&

!arang terjadi di

daratanH pohon >

pohon tercabutH

kerusakan

bangunan yang

cukup parah

1elombang sangat tinggi

dengan puncak memayungi,

buih yang ditimbulkan

membentuk tampal > tampal

buih raksasa yang didorong

angin, daerahuruh

permukaan laut memutihH

gulungan ombak menjadi

dahsyatH penglihatan

terganggu

++adai

kuat

+02)

++759)92

angat jarangterjadi kerusakan

yang menyebar

luas

1elombang amat sangattinggi, permukaan laut

tertutup penuh tampal >

tampal putih buih karena

daerahuruh puncak

gelombang menghamburkan

buih yang terdorong anginH

penglihatan terganggu

+& *opan 2++@ 29: =dara tertutup penuh oleh

buih dan percik airH


22/39

permukaan laut memutuh

penuh oleh percik > percik

air yang terhanyt anginH

penglihatan amat sangat

terganggu

3incir Angin pembangkit listrik adalah suatu pembangkit listrik yang

menggunakan angin sebagai sumber energi untuk menghasilkan energi listrik.

"embangkit ini dapat mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik dengan

menggunakan turbin angin atau kincir angin. istem pembangkitan listrik

menggunakan angin sebagai sumber energi merupakan sistem alternatif yang

sangat berkembang pesat, mengingat angin merupakan salah satu energi yang

tidak terbatas di alam. 3incir angin adalah sebuah mesin yang digerakkan oleh

tenaga angin untuk menumbuk biji)bijian. kincir angin juga digunakan untuk

memompa air untuk mengairi saah.kincir angin moderen adalah mesin yang

digunakan untuk menghasilkan energi listrik,disebut juga dengan turbin angin.

*urbin angin sebagai mesin konversi energi dapat digolongkan berdasarkan

prinsip aerodinamik yang dimanfaatkan rotornya. erdasarkan prinsip

aerodinamik, turbin angin dibagi menjadi dua bagian yaitu/

a. !enis drag yaitu prinsip konversi energi yang memanfaatkan selisih koefisien

drag.b. !enis li"t yaitu prinsip konversi energi yang memanfaatkan gaya li"t.

"engelompokan turbin angin berdasarkan prinsip aerodinamik pada rotor

yang dimaksud yaitu apakah rotor turbin angin mengekstrak energi angin

memanfaatkan gaya drag dari aliran udara yang melalui sudu rotor atau rotor

angin mengekstrak energi angin dengan memanfaatkan gaya li"t yang dihasilkan


23/39

aliran udara yang melalui profil aerodinamis sudu. 3edua prinsip aerodinamik

yang dimanfaatkan turbin angin memiliki perbedaan putaran pada rotornya,

dengan prinsip gaya drag memiliki putaran rotor relatif rendah dibandingkan

turbin angin yang rotornya menggunakan prinsip gaya li"t.

!ika dilihat dari arah sumbu rotasi rotor, turbin angin dapat dibagi menjadi

dua bagian yaitu/

+. *urbin Angin umbu 4orizontal $*A4'

*urbin angin sumbu horizontal merupakan turbin angin yang sumbu

rotasi rotornya paralel terhadap permukaan tanah. *urbin angin sumbu

horizontal memiliki poros rotor utama dan generator listrik di puncak menara

dan diarahkan menuju dari arah datangnya angin untuk dapat memanfaatkan

energi angin. otor turbin angin kecil diarahkan menuju dari arah datangnya

angin dengan pengaturan baling > baling angin sederhana sedangkan turbin

angin besar umumnya menggunakan sensor angin dan motor yang mengubah

rotor turbin mengarah pada angin. erdasarkan prinsip aerodinamis, rotor

turbin angin sumbu horizontal mengalami gaya li"t dan gaya drag$ namun

gaya li"tjauh lebih besar dari gaya drag sehingga rotor turbin ini lebih dikenal

dengan rotor turbin tipe li"t, seperti terlihat pada gambar +:.


24/39

1ambar +0. 1aya Aerodinamis otor *urbin Angin 3etika (ilalui

Aliran =dara.

1ambar ++. 3omponen =tama *urbin Angin umbu 4orizontal.

erdasarkan letak rotor terhadap arah angin, turbin angin sumbu

horizontal dibedakan menjadi dua macam yaitu/

%. &pwind

'. Downwind

*urbin angin jenis upwind memiliki rotor yang menghadap arah

datangnya angin sedangkan turbin angin jenis downwind memiliki rotor yang

membelakangi-menurut jurusan arah angin.

1ambar +&. *urbin Angin !enis &pwind danDownwind.


25/39

otor pada turbin upwind terletak di depan turbin, posisinya mirip

dengan pesaat terbang yang didorong baling > baling. =ntuk menjaga turbin

tetap menghadap arah angin, diperlukan mekanisme yaw seperti ekor turbin.

3ekurangannya, membutuhkan nacelle yang panjang untuk menjaga rotor

sejauh mungkin dari menara untuk menghindari terjadinya tabrakan sudu.

udu dibuat kaku untuk menghindari sudu melentur ke arah menara.

*urbin angin downwind memiliki rotor di sisi bagian belakang turbin.

entuk nacelledidesain untuk menyesuaikan dengan arah angin, sehingga

tidak membutuhkan mekanisme ya. 3eunggulannya yaitu sudu rotor dapat

lebih fleksibel karena tidak ada bahaya tabrakan dengan menara. udu

fleksibel memiliki keuntungan, biaya pembuatan sudu lebih murah dan

mengurangi tegangan pada toer selama keadaan angin dengan kecepatan

tinggi karena melentur memberikan beban angin didistribusikan secara

langsung ke sudu daripada ke menara. udu yang fleksibel dapat juga sebagai

kekurangan dimana kelenturannya menyebabkan keletihan sudu. (ibelakang

menara merupakan masalah dengan mesin downwind karena menyebabkan

turbulensi aliran dan meningkatkan kelelahan pada turbin.

a. 3elebihan *A4

(asar menara yang tinggi membolehkan akses ke angin yang lebih

kuat di tempat)tempat yang memiliki geseran angin $perbedaan antara

laju dan arah angin antara dua titik yang jaraknya relatif dekat di dalam

atmosfir bumi. (i sejumlah lokasi geseran angin, setiap sepuluh meter ke

atas, kecepatan angin meningkat sebesar &0I. 3euntungannya, naungan


26/39

menara berkurang. =dara akan mulai menekuk di sekitar menara sebelum

berlalu begitu sehingga ada kehilangan daya dari gangguan yang terjadi,

hanya tidak setingkat dengan turbin downwind.

b. 3elemahan *A4

Menara yang tinggi serta bilah yang panjangnya bisa mencapai 80

meter sulit diangkut. (iperkirakan besar biaya transportasi bisa mencapai

&0I dari seluruh biaya peralatan turbin angin. *A4 yang tinggi sulit

dipasang, membutuhkan derek yang yang sangat tinggi dan mahal serta

para operator yang tampil. 3onstruksi menara yang besar dibutuhkan

untuk menyangga bilah)bilah yang berat, gearboJ, dan generator. *A4

yang tinggi bisa memengaruhi radar airport. =kurannya yang tinggi

merintangi jangkauan pandangan dan mengganggu penampilan lansekap.

erbagai varian donind menderita kerusakan struktur yang

disebabkan oleh turbulensi. *A4 membutuhkan mekanisme kontrol

yawtambahan untuk membelokkan kincir ke arah angin.

&. *urbin Angin umbu Bertikal $*AB'

*urbin angin sumbu vertikal merupakan turbin angin yang sumbu rotasi

rotornya tegak lurus terhadap permukaan tanah. !ika dilihat dari efisiensi

turbin, turbin angin sumbu horizontal lebih efektif dalam mengekstrak energi

angin dibanding dengan turbin angin sumbu vertikal.

Meskipun demikian, turbin angin vertikal memiliki keunggulan, yaitu/

+. *urbin angin sumbu vertikal tidak harus diubah posisinya jika arah angin

berubah, tidak seperti turbin angin horizontal yang memerlukan


27/39

mekanisme tambahan untuk menyesuaikan rotor turbin dengan arah

angin.

&. *idak membutuhkan struktur menara yang besar

2. 3onstruksi turbin sederhana:. *urbin angin sumbu vertikal dapat didirikan dekat dengan permukaan

tanah, sehingga memungkinkan menempatkan komponen mekanik dan

komponen elektronik yang mendukung beroperasinya turbin.

5. 3arena bilah)bilah rotornya vertikal, tidak dibutuhkan mekanisme ya.

9. ebuah *AB bisa diletakkan lebih dekat ke tanah, membuat

pemeliharaan bagian)bagiannya yang bergerak jadi lebih mudah.

7. *AB memiliki sudut airfoil $bentuk bilah sebuah baling)baling yang

terlihat secara melintang' yang lebih tinggi, memberikan

keaerodinamisan yang tinggi sembari mengurangi drag pada tekanan

yang rendah dan tinggi.

@. (esain *AB berbilah lurus dengan potongan melintang berbentuk kotak

atau empat persegi panjang memiliki ilayah tiupan yang lebih besar

untuk diameter tertentu daripada ilayah tiupan berbentuk lingkarannya

*A4.

8. *AB biasanya memiliki tip speed ratio$perbandingan antara kecepatan

putaran dari ujung sebuah bilah dengan laju sebenarnya angin' yang lebih

rendah sehingga lebih kecil kemungkinannya rusak di saat angin

berhembus sangat kencang.


28/39

+0. *AB bisa didirikan pada lokasi)lokasi dimana struktur yang lebih tinggi

dilarang dibangun.

++. *AB yang ditempatkan di dekat tanah bisa mengambil keuntungan dari

berbagai lokasi yang menyalurkan angin serta meningkatkan laju angin

$seperti gunung atau bukit yang puncaknya datar dan puncak bukit',

+&. *AB tidak harus diubah posisinya jika arah angin berubah.

edangkan 3ekurangan *AB adalah /

+. 3ebanyakan *AB memproduksi energi hanya 50I dari efisiensi *A4

karena drag tambahan yang dimilikinya saat kincir berputar.

&. *AB tidak mengambil keuntungan dari angin yang melaju lebih

kencang di elevasi yang lebih tinggi.

2. 3ebanyakan *AB mempunyai torsi aal yang rendah, dan

membutuhkan energi untuk mulai berputar.

:. ebuah *AB yang menggunakan kabel untuk menyanggahnya memberi

tekanan pada bantalan dasar karena semua berat rotor dibebankan pada

bantalan. 3abel yang dikaitkan ke puncak bantalan meningkatkan daya

dorong ke baah saat angin bertiup.

!ika dilihat dari prinsip aerodinamik rotor yang digunakan, turbin angin

sumbu vertikal dibagi menjadi dua bagian yaitu/

+. *urbin angin (arrieus

*urbin angin (arrieus pada umumnya dikenal sebagai turbin

eggbeater. *urbin angin (arrieus pertama kali ditemukan oleh 1eorges

(arrieus pada tahun +82+. *urbin angin (arrieus merupakan turbin angin


29/39

yang menggunakan prinsip aerodinamik dengan memanfaatkan gaya li"t

pada penampang sudu rotornya dalam mengekstrak energi angin.

*urbin (arrieus memiliki torsi rotor yang rendah tetapi putarannya

lebih tinggi dibanding dengan turbin angin avonius sehingga lebih

diutamakan untuk menghasilkan energi listrik. Damun turbin ini

membutuhkan energi aal untuk mulai berputar. otor turbin angin

(arrieus pada umumnya memiliki variasi sudu yaitu dua atau tiga sudu.

Modifikasi rotor turbin angin (arrieus disebut dengan turbin angin 4.

1ambar +2. *urbin Angin (arrieus.

&. *urbin angin avonius

*urbin angin avonius pertama kali diperkenalkan oleh insinyur

inlandia igurd !. avonius pada tahun +8&&. *urbin angin sumbu

vertikal yang terdiri dari dua sudu berbentuk setengah silinder $atau

elips' yang dirangkai sehingga membentuk KL, satu sisi setengah silinder

berbentuk cembung dan sisi lain berbentuk cekung yang dilalui angin


30/39

seperti pada gambar &.+:. erdasarkan prinsip aerodinamis, rotor turbin

ini memanfaatkan gaya hambat $drag' saat mengekstrak energi angin dari

aliran angin yang melalui sudu turbin.

3oefisien hambat permukaan cekung lebih besar daripada

permukaan cembung. 6leh sebab itu, sisi permukaan cekung setengah

silinder yang dilalui angin akan memberikan gaya hambat yang lebih

besar daripada sisi lain sehingga rotor berputar. etiap turbin angin yang

memanfaatkan potensi angin dengan gaya hambat memiliki efisiensi

yang terbatasi karena kecepatan sudu tidak dapat melebihi kecepatan

angin yang melaluinya.

1ambar +:. "rinsip otor avonius

(engan memanfaatkan gaya hambat, turbin angin savonius

memiliki putaran dan daya yang rendah dibandingkan dengan turbin

angin (arrius. Meskipun demikian turbin savonius tidak memerlukan

energi aal memulai rotor untuk berputar yang merupakan keunggulan

turbin ini dibanding turbin (arrieus.

"ada saat ini, sistem pembangkit listrik tenaga angin mendapat perhatian

yang cukup besar sebagai sumber energi alernatif yang bersih, aman, serta ramah


31/39

lingkungan serta kelebihan)kelebihan lain yang telah disebutkan sebelumnya di

atas. *urbin angin skala kecil mempunyai peranan penting terutama bagi daerah)

daerah yang belum terjangkau oleh jaringan listrik ."emanfaatan energi angin

merupakan pemanfaatan energi terbaru yang paling berkembang saat ini.

erdasarkan data dari EA $World Wind (nergi Association', sampai dengan

tahun &007 perkiraan energi listrik yang dihasilkan oleh turbin angin mencapai

82,@5 1 dan menghasilkan lebih dari +I dari total kelistrikan secara global.

Amerika, panyol dan #hina merupakan negara terdepan dalam pemanfaatan

energi angin. (iharapkan pada tahun &0+0, total kapasitas pembangkit listrik

tenaga angin secara global mencapai +70 1igaatt.


32/39

dibangun. Mengacu pada kebijakan energi nasional, maka pembangkit listrik

tenaga bayu $"%*' ditargetkan mencapai &50 megaatt $M' pada tahun &0&5.

3elebihan kincir angin adalah sebagai berikut/

+. *idak perlu adanya pengaah angin, karena dapat berputar oleh tiupan angin

dari segala arah dan tidak akan mengalami overspeed.

&. (apat ditempatkan disembarang tempat, ditempatkan disisi jalan yang ramai

akan lebih baik.

2. "ersediaan angin yang tidak terbatas, sehingga tidak akan pernah habis.

:. umber energi yang ramah lingkungan, dimana penggunaannya tidak

mengakibatkan emisi gas buang atau polusi yang berarti ke lingkungan.

3ekurangan kincir angin adalah sebagai berikut/

+. *idak ramah lingkungan, karena menimbulkan suara $bising'.

&. *idak dapat diandalkan, karena sumber kincir angin tergantung dari faktor)

faktor alami.

2. iaya instalasi yang masih relatif tinggi.

:. (ampak visual, mengganggu pandangan akibat pemasangan kincir angin.

5. "enggunaan lahan untuk kincir angin dapat mengurangi lahan pertanian.

9. (alam keadaan tertentu kincir angin dapat menyebabkan interferensi

elektromagnetik, mengganggu penerimaan televisi atau transmisi gelombang

mikro untuk perkomunikasian.

7. "engaruh ekologi yang terjadi dari penggunaan kincir angin terhadap populasi

burung dan kelelaar.

1rafik yang dihasilkan berdasarkan praktikum, grafik hubungan antara

kecepatan dengan voltase dapat dilihat pada 1ambar +5. 1rafik hubungan antara

kecepatan dengan jarak dapat dilihat pada 1ambar +9. 1rafik hubungan antara

voltase dengan jarak dapat dilihat pada 1ambar +7.


33/39

1 2

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Grafk Hubungan Kecepatan dengan Voltase

1

2

3

kecepatan (m/s)

voltase (v)

1ambar +5. 1rafik 4ubungan 3ecepatandengan Boltase.

erdasarkan grafik diatas kipas angin 2 dan kipas angin & hubungan antara

voltase dengan kecepatan tidak konstan atau labil, hal tersebut disebabkan karena

praktikan kurang teliti dalam mengunakan multimeter. 3ipas angin + hubungan

antara voltase dengan kecepatan, semakin tinggi kecepatan maka tegangan juga

semakin besar atau tinggi.


34/39

01234

5

Grafk Hubungan Kecepatan dengan Jarak

1

2

3

jarak (m)

kecepatan (m/s)

1ambar +9. 1rafik 4ubungan 3ecepatan dengan !arak

erdasarkan grafik diatas kipas angin 2 dan kipas angin & hubungan antara

jarak dengan kecepatan tidak konstan atau labil, hal tersebut disebabkan karena

praktikan kurang teliti dalam mengunakan anemometer. "ada kipas angin ke &

jarak berhenti pada jarak ke 20 karena pada saat itu sudah tidak bergerak atau

memutar. 3ipas angin + hubungan antara jarak dengan kecepatan, semakin

jarakya jauh maka kecepatan akan rendah atau lambat, namun pada kipas angin +

jarak berhenti sampai menit ke &0 karena menit ke 20 sudah tidak memutar atau

bergerak.


35/39

0102030405060

7080

Grafk Hubungan Jarak dengan Voltase

1

2

3

jarak (m)

voltase (v)

1ambar +7. 1rafik 4ubungan !arak dengan Boltase

erdasarkan grafik diatas kipas angin 2, kipas angin &, dan kipas angin +

hubungan antara voltase dengan jarak tidak konstan atau labil, hal tersebut

disebabkan karena praktikan kurang teliti dalam pembacaan multimeter.

*urbin ventilator menrupakan sistem pembangkit listrik tenaga angin.

*urbin ventilator juga merupakan pemanfaatan energi listrik yang berasal dari

"%D sehingga diharapkan biaya operasional dapat dikurangi dan keuntungan lebih

maksimal.

#ara kerja dari turbin ventilatorsebagai pembangkitan listrik tenaga angin

ini tidak jauh berbeda dengan cara kerja pembangkit listrik tenaga angin pada

umumnya yaitu aalnya energi angin memutar turbin angin. *urbin angin bekerja

berkebalikan dengan kipas angin $bukan menggunakan listrik untuk menghasilkan

angin, namun menggunakan angin untuk menghasilkan listrik'. 3emudian angin

akan memutar sudut turbin, lalu diteruskan untuk memutar rotor pada generator di


36/39

bagian belakang turbin angin.1enerator mengubah energi gerak menjadi energi

listrik dengan teori medan elektromagnetik, yaitu poros pada generator dipasang

dengan material ferromagnetik permanen. etelah itu di sekeliling poros terdapat

stator yang bentuk fisisnya adalah kumparan)kumparan kaat yang membentuk

loop. 3etika poros generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan "luks

pada stator yang akhirnya karena terjadi perubahan "luks ini akan dihasilkan

tegangan dan arus listrik tertentu. *egangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh

generator ini berupa A# $alternating current' yang memiliki bentuk gelombang

kurang lebihsinusoidal.Energi %istrik ini akan disimpan kedalam baterai sebelum

dapat dimanfaatkan.


37/39

#( KE$IMPULAN DAN $ARAN

A( Kesi/pula*

erdasarkan praktikum kali ini dapat disimpulkan sebagai berikut /

+. Angin menggerakan turbin yang akan disalurkan ke generator. (ari generator

mengubah energi gerak menjadi listrik. 4al tersebut merupakan prinsip kerja

dari energi angin menjadi listrik.

&. 4asil tegangan atau voltase pada saat praktikum yaitu pada kipas + jarak +0

dan jarak &0 yaitu &@,8 dan 2+,@H kipas & jarak +0, &0, 20 memperoleh voltase

sebesar :&,+H :&H 27,2 sedangkan pada kipas 2 pada jarak +0, &0, 20, dan :0

memperoleh voltase sebesar :&,+H 72,8H :&,7H dan 20,9.

!( $ara*

"raktikum kali ini sudah berjalan dengan baik, namun sebaiknya alat yang

digunakan diperbanyak sehingga pembagian shift tidak sampai malam, dan lebih

kondusif.


38/39

DAFTAR PU$TAKA

Adisaputra, Asyari. &0++. ariabilitas Arus$ Suhu$ dan Angin di )erairan *aratSumatera Serta +nter,-elasinya dengan +ndian cean Dipole !ode /+D!0

dan (l 1ino Southern scillation /(1S0. kripsi.


39/39

LAMPIRAN

acara 3. energi angin

Documents