Pembangkit
listrik adalah suatu rangkaian alat atau mesin yang merubah energi mekanikal
untuk menghasilkan energi listrik, biasanya rangkaian alat itu terdiri dari
turbin dan generator listrik. Turbin adalah sebuah mesin berputar yang
mengambil energi dari aliran fluida. Turbin tersederhana memiliki satu bagian
yang bergerak, "asembli rotor-blade". Fluid yang bergerak
bekerja kepada baling-baling untuk memutar mereka dan menyalurkan energi ke
rotor. Contoh turbin awal adalah kincir angin dan roda air. Fungsi dari turbin
adalah untuk memutar rotor dari generator listrik, sehingga dari putaran rotor
itu dihasilkanlah energi listrik. Listrik yang dihasilkan, dinaikkan dulu voltasenya
menjadi 150 KV sampai dengan 500 KV melalui trafo step up. Penaikan
tegangan ini berfungsi untuk mengurangi kerugian akibat hambatan pada kawat
penghantar sela proses transmisi, dengan tegangan yang ekstra tinggi maka arus
yang mengalir pada kawat penghantar menjadi kecil.
Energi Listrik adalah energi akhir yang dibutuhkan bagi
peralatan listrik untuk menggerakkan motor, lampu penerangan, memanaskan,
mendinginkan ataupun untuk menggerakkan kembali suatu peralatan mekanik untuk
menghasilkan bentuk energi yang lain. Energi yang dihasilkan ini dapat berasal
dari berbagai sumber misalnya, air, minyak, batu bara, angin, panas bumi,
nuklir, matahari dan lainnya. Energi ini besarnya dari beberapa volt sampai
ribuan hingga jutaan volt.
1. Perkembangan
Turbin Angin
Turbin angin pertama sebagai pembangkit listrik adalah berupa
sebuah kincir angin tradisional yang dibuat oleh Poul la Cour di Denmark lebih
dari 100 tahun yang lalu. Berikutnya baru di awal abad ke-20, mulai ada mesin
eksperimental untuk turbin angin ini. Pengembangan lebih serius baru dilakukan
pada saat terjadi krisis minyak pada era 1970-an, dimana banyak pemerintah di
seluruh dunia mulai menggelontorkan dana untuk riset dan pengembangan sumber
energi alternatif. Di awal 80-an, terlihat pengembangan utama dilakukan di
California dengan pembangunan ladang pembangkit listrik turbin angin dengan
ratusan turbin kecil, sehingga sampai akhir dekade tersebut sudah terbangun
15.000 turbin angin dengan kapasitas pembangkit total sebesar 1.500 MW di
daerah itu.
Sejauh ini, sebagian besar ladang turbin angin yang terpasang
masih di daratan. Hasil studi yang dilakukan oleh DEWI tahun 2004 yang lalu,
"WindEnergy-Study 2004-Assesment of the Wind Energy Market until
2012", menunjukkan optimisme bahwa pelipatgandaan kapasitas terpasang
turbin angin di seluruh dunia dari 4~150.000 MW bisa tercapai. Hasil studi
pasar lainnya oleh BTM Consult ApS di tahun yang sama, "World Market
update 2003", juga menunjukkan kecenderungan yang serupa. Hingga sekitar
tahun 2002, kapasitas total terpasang untuk turbin angin di darat berkisar 24
GW dan lebih dari 3 tahun terakhir, laju instalasi per tahunnya telah mencapai
4 GW. Saat ini laju rata-rata turbin terpasang secara internasional sudah
mendekati 1 MW per unit.
Gambar 1
Pengembangan kapasitas terpasang
turbin angin beserta prediksinya hingga tahun 2012
Saat
ini, angin sebagai sebuah sumber energi telah dan sedang tumbuh dengan laju
pertumbuhan cukup tinggi, rata-rata per tahun mencapai 25%. Hal ini
menjadikannya sebagai satu sumber energi dengan laju pertumbuhan tercepat di dunia
sejak 1990. Lima pasar terbesar untuk energi angin saat ini adalah di negara
Jerman, Spanyol, Amerika Serikat, Denmark dan India.
2. Mekanisme Turbin Angin
Sebuah
pembangkit listrik tenaga angin dapat dibuat dengan menggabungkan beberapa
turbin angin sehingga menghasilkan listrik ke unit penyalur listrik. Listrik
dialirkan melalui kabel transmisi dan didistribusikan ke rumah-rumah, kantor,
sekolah, dan sebagainya. Turbin angin dapat memiliki tiga buah bilah turbin.
Jenis lain yang umum adalah jenis turbin dua bilah. Turbin angin bekerja
sebagai kebalikan dari kipas angin. Bukannya menggunakan listrik untuk membuat
angin, seperti pada kipas angin, turbin angin menggunakan angin untuk membuat
listrik.
Angin akan memutar sudut turbin, kemudian memutar sebuah poros yang dihubungkan
dengan generator, lalu menghasilkan listrik. Turbin untuk pemakaian umum
berukuran 50-750 kilowatt. Sebuah turbin kecil, kapasitas 50 kilowatt,
digunakan untuk perumahan, piringan parabola, atau pemompaan air. Berikut ini
adalah jenis-jenis turbin angin:
a. Turbin angin
propeler adalah jenis turbin angin dengan poros horizontal seperti baling-
baling pesawat terbang pada umumnya. Turbin angin ini harus diarahkan sesuai
dengan arah angin yang paling tinggi kecepatannya.
b. Turbin angin
Darrieus merupakan suatu sistem konversi energi angin yang digolongkan dalam
jenis turbin angin berporos tegak. Turbin angin ini pertama kali ditemukan oleh
GJM Darrieus tahun 1920. Keuntungan dari turbin angin jenis Darrieus adalah
tidak memerlukan mekanisme orientasi pada arah angin (tidak perlu mendeteksi
arah angin yang paling tinggi kecepatannya) seperti pada turbin angin propeler.
Gambar 2
Turbin Darrieus
3. Prinsip
Kerja PLTAngin
Angin adalah salah satu bentuk
energi yang tersedia di alam, Pembangkit Listrik Tenaga Angin mengkonversikan
energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin angin atau kincir
angin. Cara kerjanya cukup sederhana, energi angin yang memutar turbin angin,
diteruskan untuk memutar rotor pada generator dibagian belakang turbin angin,
sehingga akan menghasilkan energi listrik. Energi Listrik ini biasanya akan
disimpan kedalam baterai sebelum dapat dimanfaatkan. Secara sederhana sketsa
kincir angin adalah sebagai berikut :
Gambar 3 Sketsa Kincir Air
Syarat
– syarat dan kondisi angin yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi
listrik dapat dilihat pada tabel berikut.
Angin
kelas 3 adalah batas minimum dan angin kelas 8 adalah batas maksimum energi
angin yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.
Pemanfaatan energi angin merupakan pemanfaatan energi
terbarukan yang paling berkembang saat ini. Berdasarkan data dari WWEA (World Wind Energy
Association), sampai dengan tahun 2007 perkiraan energi listrik yang dihasilkan
oleh turbin angin mencapai 93.85 GigaWatts, menghasilkan lebih dari 1% dari
total kelistrikan secara global. Amerika, Spanyol dan China merupakan negara
terdepan dalam pemanfaatan energi angin. Diharapkan pada tahun 2010 total
kapasitas pembangkit listrik tenaga angin secara glogal mencapai 170 GigaWatt.
Gambar 4 Pertumbuhan dimensi turbin angin hingga tahun
2005
Di tengah potensi angin melimpah di kawasan pesisir
Indonesia, total kapasitas terpasang dalam sistem konversi energi angin saat
ini kurang dari 800 kilowatt. Di seluruh Indonesia, lima unit kincir angin
pembangkit berkapasitas masing-masing 80 kilowatt (kW) sudah dibangun. Tahun
2007, tujuh unit dengan kapasitas sama menyusul dibangun di empat lokasi,
masing-masing di Pulau Selayar tiga unit, Sulawesi Utara dua unit, dan Nusa
Penida, Bali, serta Bangka Belitung, masing-masing satu unit. Mengacu pada
kebijakan energi nasional, maka pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB)
ditargetkan mencapai 250 megawatt (MW) pada tahun 2025.
Pembangkit ini menggunakan rotor
berdiameter 18 meter dengan 2 unit blade yang ditempatkan pada suatu tower
dengan ketingggian 31 meter. Kecepatan putaran rotor berkisar antara 30 –
120 rpm. Kecepatan angin nominal sebesar 12,5 meter/detik. Pembangkit akan
cut-in pada kecepatan angin 3 meter/detik dan cut-off pada kecepatan angin 25
meter/detik. Pembangkit dapat bertahan hingga kecepatan angin 50 meter/detik.
Gambar 5 Pembangkit Listrik Tenaga Angin
4. Dampak
Pembangkit Listrik Tenaga Angin Terhadap Lingkungan
Keuntungan utama
dari penggunaan pembangkit listrik tenaga angin secara prinsipnya adalah
disebabkan karena sifatnya yang terbarukan. Hal ini berarti eksploitasi sumber
energi ini tidak akan membuat sumber daya angin yang berkurang seperti halnya
penggunaan bahan bakar fosil. Oleh karenanya tenaga angin dapat berkontribusi
dalam ketahanan energi dunia di masa depan. Tenaga angin juga merupakan sumber
energi yang ramah lingkungan, dimana penggunaannya tidak mengakibatkan emisi
gas buang atau polusi yang berarti
ke lingkungan.
Emisi karbon ke
lingkungan dalam sumber listrik tenaga angin diperoleh dari proses manufaktur
komponen serta proses pengerjaannya di tempat yang akan didirikan pembangkit
listrik tenaga angin. Namun dalam operasinya membangkitkan listrik, secara
praktis pembangkit listrik tenaga angin ini tidak menghasilkan emisi yang
berarti. Jika dibandingkan dengan pembangkit listrik dengan batubara, emisi
karbondioksida pembangkit listrik tenaga angin ini hanya seperseratusnya saja.
Disamping karbondioksida, pembangkit listrik tenaga angin menghasilkan sulfur
dioksida, nitrogen oksida, polutan atmosfir yang lebih sedikit jika
dibandingkan dengan pembangkit listrik dengan menggunakan batubara ataupun gas.
Namun begitu, pembangkit listrik tenaga angin ini tidak sepenuhnya ramah
lingkungan, terdapat beberapa masalah yang terjadi akibat penggunaan sumber
energi angin sebagai pembangkit listrik, diantaranya adalah dampak visual,
derau suara, beberapa masalah ekologi, dan keindahan.
Dampak visual biasanya merupakan hal yang paling serius dikritik.
Penggunaan ladang angin sebagai pembangkit listrik membutuhkan luas lahan yang
tidak sedikit dan tidak mungkin untuk disembunyikan. Penempatan ladang angin
pada lahan yang masih dapat digunakan untuk keperluan lain dapat menjadi
persoalan tersendiri bagi penduduk setempat. Selain mengganggu pandangan akibat
pemasangan barisan pembangkit angin, penggunaan lahan untuk pembangkit angin
dapat mengurangi lahan pertanian serta pemukiman. Hal ini yang membuat
pembangkitan tenaga angin di daratan menjadi terbatas. Beberapa aturan mengenai
tinggi bangunan juga telah membuat pembangunan pembangkit listrik tenaga angin
dapat terhambat. Penggunaan tiang yang tinggi untuk turbin angin juga dapat menyebabkan
terganggunya cahaya matahari yang masuk ke rumah-rumah penduduk. Perputaran
sudu-sudu menyebabkan cahaya matahari yang berkelap-kelip dan dapat mengganggu
pandangan penduduk setempat.
Efek lain akibat penggunaan turbin angin adalah terjadinya derau frekuensi
rendah. Putaran dari sudu-sudu turbin angin dengan frekuensi konstan lebih
mengganggu daripada suara angin pada ranting pohon. Selain derau dari sudu-sudu
turbin, penggunaan gearbox serta generator dapat menyebabkan derau suara
mekanis dan juga derau suara listrik. Derau mekanik yang terjadi disebabkan
oleh operasi mekanis elemen-elemen yang berada dalam nacelle atau rumah
pembangkit listrik tenaga angin. Dalam keadaan tertentu turbin angin dapat juga
menyebabkan interferensi elektromagnetik, mengganggu penerimaan sinyal televisi
atau transmisi gelombang mikro untuk perkomunikasian.
Penentuan ketinggian dari turbin angin dilakukan dengan menganalisa data
turbulensi angin dan kekuatan angin. Derau aerodinamis merupakan fungsi dari
banyak faktor seperti desain sudu, kecepatan perputaran, kecepatan angin,
turbulensi aliran masuk. Derau aerodinamis merupakan masalah lingkungan, oleh karena itu
kecepatan perputaran rotor perlu dibatasi di bawah 70m/s. Beberapa ilmuwan
berpendapat bahwa penggunaan skala besar dari pembangkit listrik tenaga angin
dapat merubah iklim lokal maupun global karena menggunakan energi kinetik angin
dan mengubah turbulensi udara pada daerah atmosfir.
Pengaruh ekologi yang terjadi dari penggunaan pembangkit tenaga angin
adalah terhadap populasi burung dan kelelawar. Burung dan kelelawar dapat
terluka atau bahkan mati akibat terbang melewati sudu-sudu yang sedang
berputar. Namun dampak ini masih lebih kecil jika dibandingkan dengan kematian
burung-burung akibat kendaraan, saluran transmisi listrik dan aktivitas manusia
lainnya yang melibatkan pembakaran bahan bakar fosil. Dalam beberapa studi yang
telah dilakukan, adanya pembangkit listrik tenaga angin ini dapat mengganggu
migrasi populasi burung dan kelelawar. Pembangunan pembangkit angin pada lahan
yang bertanah kurang bagus juga dapat menyebabkan rusaknya lahan di daerah
tersebut.
Ladang angin lepas pantai memiliki masalah tersendiri yang dapat mengganggu
pelaut dan kapal-kapal yang berlayar. Konstruksi tiang pembangkit listrik tenaga
angin dapat mengganggu permukaan dasar laut. Hal lain yang terjadi dengan
konstruksi di lepas pantai adalah terganggunya kehidupan bawah laut. Efek negatifnya dapat terjadi seperti di
Irlandia, dimana terjadinya polusi yang bertanggung jawab atas berkurangnya
stok ikan di daerah pemasangan turbin angin. Studi baru-baru ini menemukan bahwa ladang pembangkit
listrik tenaga angin lepas
pantai menambah 80 – 110 dB kepada noise frekuensi rendah yang dapat mengganggu
komunikasi ikan paus dan kemungkinan distribusi predator laut. Namun
begitu, ladang angin
lepas pantai diharapkan dapat menjadi tempat pertumbuhan bibit-bibit ikan yang
baru. Karena memancing dan berlayar di daerah sekitar ladang angin dilarang,
maka spesies ikan dapat terjaga akibat adanya pemancingan berlebih di laut.
Dalam operasinya, pembangkit listrik tenaga angin bukan tanpa kegagalan dan
kecelakaan. Kegagalan operasi sudu-sudu dan juga jatuhnya es akibat perputaran
telah menyebabkan beberapa kecalakaan dan kematian. Kematian juga terjadi kepada
beberapa penerjun dan pesawat terbang kecil yang melewati turbin angin.
Reruntuhan puing-puing berat yang dapat terjadi merupakan bahaya yang perlu diwaspadai, terutama
di daerah padat penduduk dan jalan raya. Kebakaran pada turbin angin dapat
terjadi dan akan sangat sulit untuk dipadamkan akibat tingginya posisi api
sehingga dibiarkan begitu saja hingga terbakar habis. Hal ini dapat menyebarkan
asap beracun dan juga dapat menyebabkan kebakaran berantai yang membakar habis
ratusan acre
lahan pertanian. Hal
ini pernah terjadi pada Taman Nasional Australia dimana 800 km2
tanah terbakar. Kebocoran minyak pelumas juga dapat teradi dan dapat menyebabkan terjadinya polusi
daerah setempat, dalam beberapa kasus dapat mengkontaminasi air minum.
Meskipun dampak-dampak lingkungan
ini menjadi ancaman dalam pembangunan pembangkit listrik tenaga angin, namun
jika dibandingkan dengan penggunaan energi fosil, dampaknya masih jauh lebih
kecil. Selain itu penggunaan energi angin dalam kelistrikan telah turut serta
dalam mengurangi emisi gas buang.
Sumber:
http://konversi.wordpress.com
Tidak ada komentar:
Posting Komentar