Pembangkit Listrik Tenaga Bayu PLTB
Pembangkit Listrik Tenaga Angin
Berdasarkan data IEA Clean Coal Center (sampai Mei 2019) menunjukkan bahwa jumlah pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) didunia telah mencapai 2300 unit (7000 unit individu). Data ini secara tidak langsung juga menunjukkan bahwa konsumsi energi fosil dalam pemenuhan energi listrik sangat besar. Penggunaan energi fosil dalam pemenuhan energi listrik ini ternyata lambat laun menimbulkan dampak buruk terhadap lingkungan. Dampak buruk yang paling terasa saat ini adalah global warming (pemanasan global).
Semakin banyaknya dampak buruk yang timbul akibat penggunaan energi fosil ini, menyebabkan banyak negara membangun dan mengembangkan berbagai macam pembangkit listrik dengan energi alternatif. Salah satunya adalah pembangkit listrik tenaga bayu / angin (PLTB).
Pembangkit listrik tenaga bayu / angin (PLTB) merupakan pembangkit listrik yang dapat mengkonversi (mengubah) energi angin menjadi energi listrik. Energi angin memutar tubin angin / kincir angin. Turbin angin yang berputar juga menyebabkan berputarnya rotor generator karena satu poros sehingga dapat menghasilkan energi listrik.
Penggunaan angin sebagai energi utama dalam pembangkitan energi listrik saat ini tentunya tidak lepas dari sejarah penggunaan angin dalam pemenuhan kebutuhan hidup manusia. Berikut akan adalah sejarah pengguanaan angin hingga akhirnya kini digunakan untuk membangkitkan energi listrik.
Sejarah
Sejak dahulu, orang telah memanfaatkan energi angin. Lebih dari 5.000 tahun yang lalu, orang Mesir kuno menggunakan angin untuk berlayar kapal di Sungai Nil. Kemudian, orang-orang membangun kincir angin untuk menggiling gandum dan biji-bijian.
Kata "Kincir Angin" awalnya dikenal di Persia (Iran). Kincir angin ini sendiri awalnya tampak seperti roda dengan dayung-dayung yang besar. Berabad-abad kemudian, orang-orang Belanda mengembangkan desain dasar dari kincir angin ini. Mereka membuat baling-baling berjenis pisau, namun masih berbentuk layar.
Pengertian dan Macam Macam Pembangkit Listrik
Koloni Amerika menggunakan kincir angin untuk menggiling gandum dan jagung, memompa air, dan memotong kayu di pabrik kayu. Sampai akhir tahun 1920-an, Amerika menggunakan kincir angin kecil untuk menghasilkan listrik di daerah pedesaan tanpa layanan listrik. Namun ketika kabel listrik mulai mengalirkan listrik ke daerah-daerah pedesaan di tahun 1930-an, kincir angin lokal mulai jarang digunakan, meskipun kincir angin ini masih dapat dilihat pada beberapa peternakan di daerah barat.
Saat ini telah ada pembangkit listrik tenaga angin lepas pantai (offshore), seperti di daerah lepas pantai Cape Cod, Massachusetts, Amerika Serikat.
Komponen Turbin Angin
Turbin angin yang digunakan pembangkit listrik tenaga bayu / angin (PLTB) tersusun dari berbagai komponen. Berikut akan dijelaskan bagian-bagian dari turbin angin :
Bagian-Bagian Kincir Angin
Visualisasi Bahan Listrik Pada Pembangkit Hingga Konsumen
Proses Pembangkitan Energi Listrik Tenaga Angin (PLTB) Secara Umum
Suatu pembangkit listrik dari energi angin merupakan hasil dari penggabungan dari beberapa turbin angin sehingga akhirnya dapat menghasilkan listrik. Cara kerja dari pembangkitan listrik tenaga angin ini yaitu awalnya energi angin memutar turbin angin. Turbin angin bekerja berkebalikan dengan kipas angin (bukan menggunakan listrik untuk menghasilkan listrik, namun menggunakan angin untuk menghasilkan listrik). Kemudian angin akan memutar sudu-sudu turbin, lalu diteruskan untuk memutar rotor pada generator letaknya di bagian belakang turbin angin. Generator mengubah energi putar rotor menjadi energi listrik dengan prinsip hukum Faraday, yaitu bila terdapat penghantar didalam suatu medan magnet, maka pada kedua ujung penghantar tersebut akan dihasilkan beda potensial.
Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh generator ini berupa AC (alternating current) yang memiliki bentuk gelombang kurang lebih sinusoidal. Energi Listrik ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum dapat dimanfaatkan. Turbin untuk pemakaian umum berukuran 50-750 kilowatt. Sebuah turbin kecil, kapasitas 50 kilowatt, digunakan untuk perumahan, piringan parabola, atau pemompaan air.
Pengertian Sistem Tenaga Listrik
Sistem Elektrik Pembangkit Listrik Tenaga Bayu / Angin (PLTB)
Secara umum sistem kelistrikan dari PLTB dapat dibagi menjadi 2 yaitu kecepatan konstan dan kecepatan berubah. Keuntungan dari sistem kecepatan konstan (fixed-speed) adalah murah, sistemnya sederhana dan kokoh (robust). Sistem ini beroperasi pada kecepatan putar turbin yang konstan dan menghasilkan daya maksimum pada satu nilai kecepatan angin. Sistem ini biasanya menggunakan generator tak-serempak (unsynchronous generator), dan cocok diterapkan pada daerah yang memiliki potensi kecepatan angin yang besar. Kelemahan dari sistem ini adalah generator memerlukan daya reaktif untuk bisa menghasilkan listrik sehingga harus dipasang kapasitor bank atau dihubungkan dengan grid. Sistem ini rentan terhadap pulsating power menuju grid dan rentan terhadap perubahan mekanis secara tiba-tiba. Gambar berikut menunjukkan diagram skematik dari sistem ini.
Secara umum sistem variable speed mengaplikasikan elektronika daya untuk mengkondisikan daya, seperti penyearah (rectifier), konverter DC-DC, ataupun inverter. Gambar A sampai Gambar D adalah jenis-jenis sistem PLTB kecepatan berubah.
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
Pada sistem variable speed (A) menggunakan generator induksi rotor belitan. Karakteristik kerja generator induksi diatur dengan mengubah-ubah nilai resistansi rotor, sehingga torsi maksimum selalu didapatkan pada kecepatan putar turbin berapa pun. Sistem ini lebih aman terhadap perubahan beban mekanis secara tiba-tiba, terjadi reduksi pulsating power menuju grid dan memungkinkan memperoleh daya maksimum pada beberapa kecepatan angin yang berbeda. Sayangnya jangkauan kecepatan yang bisa dikendalikan masih terbatas.
Syarat Angin Untuk PLTB
Tidak semua jenis angin dapat digunakan untuk memutar turbin pembangkit listrik tenaga bayu / angin. Untuk itu berikut akan dijelaskan klasifikasi dan kondisi angin yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik.
Angin kelas 3 adalah batas minimum dan angin kelas 8 adalah batas maksimum energi angin yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.
Kincir Angin
Secara umum kincir angin dapat di bagi menjadi 2, yaitu kincir angin yang berputar dengan sumbu horizontal, dan yang berputar dengan sumbu vertikal. Gambar E menunjukan jenis-jenis kincir angin berdasarkan bentuknya. Sedangkan gambar F menunjunkan karakteristik setiap kincir angin sebagai fungsi dari kemampuannya untuk mengubah energi kinetik angin menjadi energi putar turbin untuk setiap kondisi kecepatan angin. Dari gambar F dapat disimpulkan bahwa kincir angin jenis multi-blade dan Savonius cocok digunakan untuk aplikasi PLTB kecepatan rendah. Sedangkan kincir angin tipe Propeller, paling umum digunakan karena dapat bekerja dengan lingkup kecepatan angin yang luas.
Karakteristik Kerja Turbin Angin
Gambar menunjukan pembagian daerah kerja dari turbin angin. Berdasarkan gambar G ini, daerah kerja angin dapat dibagi menjadi 3, yaitu (a) cut-in speed (b) kecepatan kerja angin rata-rata (kecepatan nominal) (c) cut-out speed. Secara ideal, turbin angin dirancang dengan kecepatan cut-in yang seminimal mungkin, kecepatan nominal yang sesuai dengan potensi angin lokal, dan kecepatan cut-out yang semaksimal mungkin. Namun secara mekanik kondisi ini sulit diwujudkan karena kompensasi dari perancangan turbin angin dengan nilai kecepatan maksimal (Vcutoff) yang besar adalah Vcut dan Vrated yang relatif akan besar pula.
Penentuan kecepatan angin suatu daerah dapat juga dilakukan dengan menggunakan metode probalistik distribusi Weibull dalam mengolah kumpulan data hasil survey seperti yang diperlihatkan pada gambar dibawah ini.
Kelebihan dan Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Angin (PLTB)
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.
Angin dan Lingkungan
Penetapan sumber daya angin dan persetujuan untuk pengadaan ladang angin merupakan proses yang paling lama untuk pengembangan proyek energi angin. Hal ini dapat memakan waktu hingga 4 tahun dalam kasus ladang angin yang besar yang membutuhkan studi dampak lingkungan yang luas.
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 karbon dioksida pembangkit listrik tenaga angin ini hanya seperseratusnya saja. Disamping karbon dioksida, 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.
Sistem Distribusi Tenaga Listrik
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 yang 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.
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 kecelakaan 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.
Perkembangan Pembangkit Listrik Tenaga Angin di Indonesia dan Dunia
Pada saat ini, sistem pembangkit listrik tenaga angin mendapat perhatian yang cukup besar sebagai sumber energi alernatif yang bersih, aman, serta ramah lingkungan serta kelebihan-kelebihan lain yang telah disebutkan sebelumnya di atas. Turbin angin skala kecil mempunyai peranan penting terutama bagi daerah-daerah yang belum terjangkau oleh jaringan listrik. Pemanfaatan energi angin merupakan pemanfaatan energi terbaru yang paling berkembang saat ini.
Berdasarkan laporan tengah tahun 2012 The World Wind Energy Association (WWEA), total kapasitas pembangkit listrik tenaga angin diseluruh dunia telah mencapai 254.000 MW atau 254 GW. Jumlah tersebut sudah merupakan penambahan 16.546 MW selama enam bulan pertama tahun 2012. Hal ini menunjukkan 10 % lebih sedikit jika dibandingkan dengan periode yang sama tahun 2011, yaitu terdapat penambahan 18.405 MW.
Total Kapasitas Terpasang 2010-2012 [MW]
Kapasitas global tumbuh sekitar 7 % dalam 6 bulan (2 % lebih sedikit dibandingkan dengan tahun 2011 untuk periode yang sama) dan 16,4 % dari basis tahunan (mid-2012 dibandingkan dengan mid-2011). Perbandingannya, pertumbuhan tahunan tahun 2011 adalah 20,3 %.
Berdasarkan laporan akhir tahun 2011 The World Wind Energy Association (WWEA), Indonesia menempati urutan ke 84 dalam kaitan total kapasitas pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) serta penambahan kapasitas ditahun 2011. Peringkat ini merosot dari yang pada akhir tahun 2010 menempati peringkat 74. Di akhir tahun 2011, total kapasitas pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) yang dimiliki oleh Indonesia hanya 1,4 MW dan hal tersebut tidak ada penambahan kapasitas jika dibandingkan dengan tahun 2010.
Pada akhir tahun 2007 telah dibangun kincir angin pembangkit dengan kapasitas kurang dari 800 watt 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. Kemudian, di seluruh Indonesia, lima unit kincir angin pembangkit berkapasitas masing-masing 80 kilowatt (kW) mulai dibangun. Mengacu pada kebijakan energi nasional, maka pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) ditargetkan mencapai 250 megawatt (MW) pada tahun 2025.
Sumber :
wwindea
iea-coal
fendysutrisna
Sumber Gambar :
evwind
carboncreditromania
jereports
informedfarmers
Berdasarkan data IEA Clean Coal Center (sampai Mei 2019) menunjukkan bahwa jumlah pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) didunia telah mencapai 2300 unit (7000 unit individu). Data ini secara tidak langsung juga menunjukkan bahwa konsumsi energi fosil dalam pemenuhan energi listrik sangat besar. Penggunaan energi fosil dalam pemenuhan energi listrik ini ternyata lambat laun menimbulkan dampak buruk terhadap lingkungan. Dampak buruk yang paling terasa saat ini adalah global warming (pemanasan global).
Pembangkit listrik tenaga bayu / angin (PLTB) merupakan pembangkit listrik yang dapat mengkonversi (mengubah) energi angin menjadi energi listrik. Energi angin memutar tubin angin / kincir angin. Turbin angin yang berputar juga menyebabkan berputarnya rotor generator karena satu poros sehingga dapat menghasilkan energi listrik.
Penggunaan angin sebagai energi utama dalam pembangkitan energi listrik saat ini tentunya tidak lepas dari sejarah penggunaan angin dalam pemenuhan kebutuhan hidup manusia. Berikut akan adalah sejarah pengguanaan angin hingga akhirnya kini digunakan untuk membangkitkan energi listrik.
Sejarah
Sejak dahulu, orang telah memanfaatkan energi angin. Lebih dari 5.000 tahun yang lalu, orang Mesir kuno menggunakan angin untuk berlayar kapal di Sungai Nil. Kemudian, orang-orang membangun kincir angin untuk menggiling gandum dan biji-bijian.
Kata "Kincir Angin" awalnya dikenal di Persia (Iran). Kincir angin ini sendiri awalnya tampak seperti roda dengan dayung-dayung yang besar. Berabad-abad kemudian, orang-orang Belanda mengembangkan desain dasar dari kincir angin ini. Mereka membuat baling-baling berjenis pisau, namun masih berbentuk layar.
Pengertian dan Macam Macam Pembangkit Listrik
Koloni Amerika menggunakan kincir angin untuk menggiling gandum dan jagung, memompa air, dan memotong kayu di pabrik kayu. Sampai akhir tahun 1920-an, Amerika menggunakan kincir angin kecil untuk menghasilkan listrik di daerah pedesaan tanpa layanan listrik. Namun ketika kabel listrik mulai mengalirkan listrik ke daerah-daerah pedesaan di tahun 1930-an, kincir angin lokal mulai jarang digunakan, meskipun kincir angin ini masih dapat dilihat pada beberapa peternakan di daerah barat.
Turbin Angin Digunakan Untuk Memenuhi Kebutuhan
Krisis minyak di tahun 1970-an mengubah gambaran energi bagi negara-negara dunia. Hal ini menciptakan minat tersendiri terhadap sumber-sumber energi alternatif, membuka jalan kembali bagi kincir angin untuk menghasilkan listrik. Di awal 1980-an, penggunaan energi angin benar-benar pesat di California, sebagian adalah karena kebijakan negara yang mendorong sumber energi terbarukan. Dukungan untuk pengembangan energi angin ini kemudian menyebar ke negara-negara lain. Disaat yang bersamaan, California telah menghasilkan lebih dari dua kali lipat energi angin dibandingkan dengan negara lain.Saat ini telah ada pembangkit listrik tenaga angin lepas pantai (offshore), seperti di daerah lepas pantai Cape Cod, Massachusetts, Amerika Serikat.
Komponen Turbin Angin
Turbin angin yang digunakan pembangkit listrik tenaga bayu / angin (PLTB) tersusun dari berbagai komponen. Berikut akan dijelaskan bagian-bagian dari turbin angin :
- Blades Kebanyakan turbin baik dua atau tiga pisau. Angin bertiup di atas menyebabkan pisau pisau untuk mengangkat dan berputar.
- Rotor Pisau dan terhubung bersama-sama disebut rotor
- Pitch Blades yang berbalik, atau nada, dari angin untuk mengontrol kecepatan rotor dan menjaga rotor berputar dalam angin yang terlalu tinggi atau terlalu rendah untuk menghasilkan listrik.
- Brake Digunakan untuk menjaga putaran pada poros setelah gearbox agar bekerja pada titik aman saat terdapat angin yang besar. Alat ini perlu dipasang karena generator memiliki titik kerja aman dalam pengoperasiannya. Generator ini akan menghasilkan energi listrik maksimal pada saat bekerja pada titik kerja yang telah ditentukan. Kehadiran angin diluar diguaan akan menyebabkan putaran yang cukup cepat pada poros generator, sehingga jika tidak diatasi maka putaran ini dapat merusak generator. Dampak dari kerusakan akibat putaran berlebih diantaranya overheat, rotor breakdown, kawat pada generator putus karena tidak dapat menahan arus yang cukup besar.
- Low-Speed Shaft Mengubah poros rotor kecepatan rendah sekitar 30-60 rotasi per menit.
- Gear Box Gears menghubungkan poros kecepatan tinggi di poros kecepatan rendah dan meningkatkan kecepatan sekitar 30-60 rotasi per menit (rpm), sekitar 1000-1800 rpm, kecepatan rotasi yang diperlukan oleh sebagian besar generator untuk menghasilkan listrik. gearbox adalah bagian mahal (dan berat) dari turbin angin dan insinyur generator mengeksplorasi direct-drive yang beroperasi pada kecepatan rotasi yang lebih rendah dan tidak perlu kotak gigi.
- Generator Berfungsi mengkonversi energi putar menjadi energi listrik. Ada berbagai jenis generator yang dapat digunakan dalam sistem turbin angin, antara lain generator serempak (synchronous generator), generator tak-serempak (unsynchronous generator), rotor sangkar maupun rotor belitan ataupun generator magnet permanen. Penggunaan generator serempak memudahkan kita untuk mengatur tegangan dan frekuensi keluaran generator dengan cara mengatur-atur arus medan dari generator. Sayangnya penggunaan generator serempak jarang diaplikasikan karena biayanya yang mahal, membutuhkan arus penguat dan membutuhkan sistem kontrol yang rumit. Generator tak-serempak sering digunakan untuk sistem turbin angin dan sistem mikrohidro, baik untuk sistem fixed-speed maupun sistem variable speed.
- Controller Pengontrol mesin mulai dengan kecepatan angin sekitar 8-16 mil per jam (mph) dan menutup mesin turbin sekitar 55 mph. tidak beroperasi pada kecepatan angin sekitar 55 mph di atas, karena dapat rusak karena angin yang kencang.
- Anemometer Mengukur kecepatan angin dan mengirimkan data kecepatan angin ke pengontrol.
- Wind Vane Tindakan arah angin dan berkomunikasi dengan yaw drive untuk menggerakkan turbin dengan koneksi yang benar dengan angin.
- Nacelle Nacelle berada di atas menara dan berisi gear box, poros kecepatan rendah dan tinggi, generator, kontrol dan rem.
- High-Speed Shaft Drive generator. Poros yang berhubungan langsung dengan rotor generator.
- Yaw Drive, Yaw drive yang digunakan untuk menjaga rotor menghadap ke arah angin sebagai perubahan arah angin.
- Yaw Motor, Kekuatan dari drive yaw.
- Tower, Menara yang terbuat dari baja tabung, beton atau kisi baja. Karena kecepatan angin meningkat dengan tinggi, menara tinggi memungkinkan turbin untuk menangkap lebih banyak energi dan menghasilkan listrik lebih banyak. Tower PLTB dapat dibedakan menjadi 3 jenis seperti gambar dibawah ini. Setiap jenis tower memiliki karakteristik masing-masing dalam hal biaya, perawatan, efisiensinya, ataupun dari segi kesusahan dalam pembuatannya.
Visualisasi Bahan Listrik Pada Pembangkit Hingga Konsumen
- Wind direction, Arah alir dari energi angin.
- Penyimpan Energi (Battery), Karena keterbatasan ketersediaan akan energi angin (tidak sepanjang hari angin akan selalu tersedia), maka ketersediaan listrik juga tidak menentu. Oleh karena itu digunakan alat penyimpan energi yang berfungsi sebagai back-up energi listrik. Ketika beban penggunaan daya listrik masyarakat meningkat atau ketika kecepatan angin suatu daerah sedang menurun, maka kebutuhan permintaan akan daya listrik tidak dapat terpenuhi. Oleh karena itu kita perlu menyimpan sebagian energi yang dihasilkan ketika terjadi kelebihan daya pada saat turbin angin berputar kencang atau saat penggunaan daya pada masyarakat menurun. Contoh sederhana yang dapat dijadikan referensi sebagai alat penyimpan energi listrik adalah aki mobil. Aki 12 volt, 65 Ah dapat dipakai untuk mencatu rumah tangga selama 0.5 jam pada daya 780 watt.
Proses Pembangkitan Energi Listrik Tenaga Angin (PLTB) Secara Umum
Suatu pembangkit listrik dari energi angin merupakan hasil dari penggabungan dari beberapa turbin angin sehingga akhirnya dapat menghasilkan listrik. Cara kerja dari pembangkitan listrik tenaga angin ini yaitu awalnya energi angin memutar turbin angin. Turbin angin bekerja berkebalikan dengan kipas angin (bukan menggunakan listrik untuk menghasilkan listrik, namun menggunakan angin untuk menghasilkan listrik). Kemudian angin akan memutar sudu-sudu turbin, lalu diteruskan untuk memutar rotor pada generator letaknya di bagian belakang turbin angin. Generator mengubah energi putar rotor menjadi energi listrik dengan prinsip hukum Faraday, yaitu bila terdapat penghantar didalam suatu medan magnet, maka pada kedua ujung penghantar tersebut akan dihasilkan beda potensial.
Proses Pembangkitan PLTB
Ketika poros generator mulai berputar, maka akan terjadi perubahan fluks pada stator yang akhirnya dihasilkan tegangan dan arus listrik. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik dan didistribusikan ke rumah-rumah, kantor, sekolah, dan sebagainya.Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh generator ini berupa AC (alternating current) yang memiliki bentuk gelombang kurang lebih sinusoidal. Energi Listrik ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum dapat dimanfaatkan. Turbin untuk pemakaian umum berukuran 50-750 kilowatt. Sebuah turbin kecil, kapasitas 50 kilowatt, digunakan untuk perumahan, piringan parabola, atau pemompaan air.
Pengertian Sistem Tenaga Listrik
Sistem Elektrik Pembangkit Listrik Tenaga Bayu / Angin (PLTB)
Secara umum sistem kelistrikan dari PLTB dapat dibagi menjadi 2 yaitu kecepatan konstan dan kecepatan berubah. Keuntungan dari sistem kecepatan konstan (fixed-speed) adalah murah, sistemnya sederhana dan kokoh (robust). Sistem ini beroperasi pada kecepatan putar turbin yang konstan dan menghasilkan daya maksimum pada satu nilai kecepatan angin. Sistem ini biasanya menggunakan generator tak-serempak (unsynchronous generator), dan cocok diterapkan pada daerah yang memiliki potensi kecepatan angin yang besar. Kelemahan dari sistem ini adalah generator memerlukan daya reaktif untuk bisa menghasilkan listrik sehingga harus dipasang kapasitor bank atau dihubungkan dengan grid. Sistem ini rentan terhadap pulsating power menuju grid dan rentan terhadap perubahan mekanis secara tiba-tiba. Gambar berikut menunjukkan diagram skematik dari sistem ini.
Sistem PLTB Kecepatan Konstan (Fixed-Speed)
Selain kecepatan konstan, ada juga sistem turbin angin yang menggunakan sistem kecepatan berubah (variable speed), artinya sistem didesain agar dapat mengekstrak daya maksimum pada berbagai macam kecepatan. Sistem variable speed dapat menghilangkan pulsating torque yang umumnya timbul pada sistem fixed speed.Secara umum sistem variable speed mengaplikasikan elektronika daya untuk mengkondisikan daya, seperti penyearah (rectifier), konverter DC-DC, ataupun inverter. Gambar A sampai Gambar D adalah jenis-jenis sistem PLTB kecepatan berubah.
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
Pada sistem variable speed (A) menggunakan generator induksi rotor belitan. Karakteristik kerja generator induksi diatur dengan mengubah-ubah nilai resistansi rotor, sehingga torsi maksimum selalu didapatkan pada kecepatan putar turbin berapa pun. Sistem ini lebih aman terhadap perubahan beban mekanis secara tiba-tiba, terjadi reduksi pulsating power menuju grid dan memungkinkan memperoleh daya maksimum pada beberapa kecepatan angin yang berbeda. Sayangnya jangkauan kecepatan yang bisa dikendalikan masih terbatas.
Syarat Angin Untuk PLTB
Tidak semua jenis angin dapat digunakan untuk memutar turbin pembangkit listrik tenaga bayu / angin. Untuk itu berikut akan dijelaskan klasifikasi dan kondisi angin yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik.
Angin kelas 3 adalah batas minimum dan angin kelas 8 adalah batas maksimum energi angin yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.
Kincir Angin
Secara umum kincir angin dapat di bagi menjadi 2, yaitu kincir angin yang berputar dengan sumbu horizontal, dan yang berputar dengan sumbu vertikal. Gambar E menunjukan jenis-jenis kincir angin berdasarkan bentuknya. Sedangkan gambar F menunjunkan karakteristik setiap kincir angin sebagai fungsi dari kemampuannya untuk mengubah energi kinetik angin menjadi energi putar turbin untuk setiap kondisi kecepatan angin. Dari gambar F dapat disimpulkan bahwa kincir angin jenis multi-blade dan Savonius cocok digunakan untuk aplikasi PLTB kecepatan rendah. Sedangkan kincir angin tipe Propeller, paling umum digunakan karena dapat bekerja dengan lingkup kecepatan angin yang luas.
Jenis - Jenis Kincir Angin
Karakteristik Kerja Turbin Angin
Gambar menunjukan pembagian daerah kerja dari turbin angin. Berdasarkan gambar G ini, daerah kerja angin dapat dibagi menjadi 3, yaitu (a) cut-in speed (b) kecepatan kerja angin rata-rata (kecepatan nominal) (c) cut-out speed. Secara ideal, turbin angin dirancang dengan kecepatan cut-in yang seminimal mungkin, kecepatan nominal yang sesuai dengan potensi angin lokal, dan kecepatan cut-out yang semaksimal mungkin. Namun secara mekanik kondisi ini sulit diwujudkan karena kompensasi dari perancangan turbin angin dengan nilai kecepatan maksimal (Vcutoff) yang besar adalah Vcut dan Vrated yang relatif akan besar pula.
Kelebihan dan Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Angin (PLTB)
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.
Angin dan Lingkungan
Penetapan sumber daya angin dan persetujuan untuk pengadaan ladang angin merupakan proses yang paling lama untuk pengembangan proyek energi angin. Hal ini dapat memakan waktu hingga 4 tahun dalam kasus ladang angin yang besar yang membutuhkan studi dampak lingkungan yang luas.
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 karbon dioksida pembangkit listrik tenaga angin ini hanya seperseratusnya saja. Disamping karbon dioksida, 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.
Sistem Distribusi Tenaga Listrik
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 yang 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.
Tingkat Kebisingan PLTB
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 kecelakaan 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.
Kerusakan Pada PLTB
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.Perkembangan Pembangkit Listrik Tenaga Angin di Indonesia dan Dunia
Pada saat ini, sistem pembangkit listrik tenaga angin mendapat perhatian yang cukup besar sebagai sumber energi alernatif yang bersih, aman, serta ramah lingkungan serta kelebihan-kelebihan lain yang telah disebutkan sebelumnya di atas. Turbin angin skala kecil mempunyai peranan penting terutama bagi daerah-daerah yang belum terjangkau oleh jaringan listrik. Pemanfaatan energi angin merupakan pemanfaatan energi terbaru yang paling berkembang saat ini.
Berdasarkan laporan tengah tahun 2012 The World Wind Energy Association (WWEA), total kapasitas pembangkit listrik tenaga angin diseluruh dunia telah mencapai 254.000 MW atau 254 GW. Jumlah tersebut sudah merupakan penambahan 16.546 MW selama enam bulan pertama tahun 2012. Hal ini menunjukkan 10 % lebih sedikit jika dibandingkan dengan periode yang sama tahun 2011, yaitu terdapat penambahan 18.405 MW.
Total Kapasitas Terpasang 2010-2012 [MW]
Kapasitas global tumbuh sekitar 7 % dalam 6 bulan (2 % lebih sedikit dibandingkan dengan tahun 2011 untuk periode yang sama) dan 16,4 % dari basis tahunan (mid-2012 dibandingkan dengan mid-2011). Perbandingannya, pertumbuhan tahunan tahun 2011 adalah 20,3 %.
Berdasarkan laporan akhir tahun 2011 The World Wind Energy Association (WWEA), Indonesia menempati urutan ke 84 dalam kaitan total kapasitas pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) serta penambahan kapasitas ditahun 2011. Peringkat ini merosot dari yang pada akhir tahun 2010 menempati peringkat 74. Di akhir tahun 2011, total kapasitas pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) yang dimiliki oleh Indonesia hanya 1,4 MW dan hal tersebut tidak ada penambahan kapasitas jika dibandingkan dengan tahun 2010.
Pada akhir tahun 2007 telah dibangun kincir angin pembangkit dengan kapasitas kurang dari 800 watt 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. Kemudian, di seluruh Indonesia, lima unit kincir angin pembangkit berkapasitas masing-masing 80 kilowatt (kW) mulai dibangun. Mengacu pada kebijakan energi nasional, maka pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) ditargetkan mencapai 250 megawatt (MW) pada tahun 2025.
Sumber :
wwindea
iea-coal
fendysutrisna
Sumber Gambar :
evwind
carboncreditromania
jereports
informedfarmers
Belum ada Komentar untuk "Pembangkit Listrik Tenaga Bayu PLTB"
Posting Komentar