PLTA Angin

A.      Prinsip kerja PLT Angin

Pembangkit Listrik Tenaga Angin adalah pembangkit listrik yang menghasilkan  listrik dengan memanfaatkan energi angin yang ada dibumi ini. Dengan beberapa komponen (kincir angin,rotor,generator dan struktur pendukung lainnya) pada PLT Angin,energi angin dapat di ubah menjadi energi listrik. Pada prinsipnya,cara kerja dari PLT angin ini cukup sederhana, energi angin akan memutar turbin/kincir angin,yang kemudian akan diteruskan untuk memutar rotor pada generator pada bagian belakang turbin angin,sehingga akan menghasilkan energi listrik. Energi Listrik ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum dapat dimanfaatkan.

Walaupun sampai saat ini pembangunan turbin angin masih belum dapat menyaingi pembangkit listrik konvensonal(Contoh: PLTA,PLTD,PLTU,PLTG dll), turbin angin masih lebih dikembangkan oleh para ilmuwan didunia karena dalam waktu dekat manusia akan dihadapkan dengan masalah kekurangan sumber daya alam tak terbaharui(Contoh : batubara, minyak bumi) sebagai bahan dasar untuk membangkitkan listrik.

Perhitungan daya yang dapat dihasilkan oleh sebuah turbin angin dengan diameter kipas r adalah :

 

dimana : ρ adalah kerapatan angin pada waktu tertentu

v adalah kecepatan angin pada waktu tertentu.

Pada umumnya daya efektif yang dapat dihasilkan oleh sebuah turbin angin hanya sebesar 20%-30%. Jadi rumus diatas dapat dikalikan dengan 0,2 atau 0,3 untuk mendapatkan hasil yang cukup eksak.

Manfaat PLT Angin secara umum adalah:

1.        Mengurangi ketergantungan pada BBM yang semakin langka dan mahal.

2.        Mengurangi pencemaran udara dan lingkungan sebagai akibat pembakaran BBM dan tumpahan/ buangan minyak pelumas bekas.

3.        Memanfaatkan potensi alam yang murah untuk mewujudkan budaya efisiensi.

4.        Pada saat pembangunan akan membuka lapangan kerja bagi penduduk lokal.

5.        Menambah pasokan daya listrik.

6.        Sebagai obyek wisata-studi.

7.        Sebagai usaha pemberdayaan masyarakat sekitarnya.

B.       Komponen pada PLT Angin

1.      Baling-baling angin

Berfungsi sebagai penangkap angin,baik dalam kecepatan rendah atau kecepatan tinggi.Sehingga dapat menggerakkan rotor.

2.      Menara atau Tower

Menara ini biasanya dibuat dari pipa baja atau kisi-kisi baja. Karena kecepatan angin meningkat dengan bertambahnya ketinggian, maka menara-menara ini dibuat tinggi agar dapat menangkap lebih banyak energi dan membangkitkan lebih banyak listrik.

3.      Nacelle

Semacam rumah/dudukan yang di dalamnya berisi komponen-komponen penting seperti generator, gear box, batang penerus putaran, pengendali, dsb.

4.      Gearbox

Alat ini berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada kincir menjadi putaran tinggi

5.      Brake System

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 dugaan 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.

6.      Rotor

berfungsi mengubah energi kinetik angin menjadi energi gerak kecepatan rendah.

7.      Generator

Ini adalah salah satu komponen terpenting dalam pembuatan sistem turbin angin. Generator ini dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik. Prinsip kerjanya dapat dipelajari dengan menggunakan teori medan elektromagnetik. Singkatnya, (mengacu pada salah satu cara kerja generator) poros pada generator dipasang dengan material ferromagnetik permanen. Setelah itu disekeliling poros terdapat stator yang bentuk fisisnya adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop. Ketika poros generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan fluks pada stator yang akhirnya karena terjadi perubahan fluks ini akan dihasilkan tegangan dan arus listrik tertentu. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik untuk akhirnya digunakan oleh masyarakat. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh generator ini berupa AC(alternating current) yang memiliki bentuk gelombang kurang lebih sinusoidal.

8.      Pengendali

Berfungsi menghidupkan mesin pada kecepatan angin sekitar 8 - 16 mil per jam (mph) dan menghentikannya pada kecepatan sekitar 65 mph. Lebih dari 65 mph generatornya bisa kelebihan panas.

9.      Anemometer

Untuk mengukur kecepatan angin dan mengirimkan datanya ke pengendali.

10.  Rem

Untuk menghentikan rotor dalam keadaan darurat.

11.  Penyimpan energy

Karena keterbatasan ketersediaan akan energi angin (tidak sepanjang hari angin akan selalu tersedia) maka ketersediaan listrik pun 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. Penyimpanan energi ini diakomodasi dengan menggunakan alat penyimpan energi. Contoh sederhana yang dapat dijadikan referensi sebagai alat penyimpan energi listrik adalah aki mobil. Aki mobil memiliki kapasitas penyimpanan energi yang cukup besar. Aki 12 volt, 65 Ah dapat dipakai untuk mencatu rumah tangga (kurang lebih) selama 0.5 jam pada daya 780 watt.Kendala dalam menggunakan alat ini adalah alat ini memerlukan catu daya DC(Direct Current) untuk meng-charge/mengisi energi, sedangkan dari generator

dihasilkan catu daya AC(Alternating Current). Oleh karena itu diperlukan rectifier-inverter untuk mengakomodasi keperluan ini.

12.  Rectifier-inverter

Rectifier berarti penyearah. Rectifier dapat menyearahkan gelombang sinusodal(AC) yang dihasilkan oleh generator menjadi gelombang DC. Inverter berarti pembalik. Ketika dibutuhkan daya dari penyimpan energi(aki/lainnya) maka catu yang dihasilkan oleh aki akan berbentuk gelombang DC. Karena kebanyakan kebutuhan rumah tangga menggunakan catu daya AC , maka diperlukan inverter untuk mengubah gelombang DC yang dikeluarkan oleh aki menjadi gelombang AC, agar dapat digunakan oleh rumah tangga.

13.  Struktur pendukung lain

Beberapa struktur pendukung akan dipelukan agar alat ini bisa berfungsi sempurna yaitu : tiang penyangga kincir,fondasi dan bangunan pendukung lain.