Bab I

Bab I
Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Indonesia sebagai salah satu negara berkembang turut menerapkan teknologi
yang hingga saat ini terus berkembang. Penerapan teknologi untuk menunjang
kehidupan masyarakat tentu dibarengi dengan kebutuhan energi yang menjadi syarat
berfungsinya teknologi yang diterapkan. Sumber energi yang umum digunakan
adalah sumber energi fosil yang merupakan sumber energi yang terbatas
ketersediaannya dan tidak terbarukan. Perkembangan teknologi menyebabkan
meningkatnya kebutuhan energi nasional sedangkan persediaan sumber energi fosil
terbatas. Hal ini menjadi masalah yang harus dicari solusinya sebelum terlambat.
Data hasil survey BAKOSURTANAL menunjukkan pada tahun 2004
Indonesia memproduksi 500 juta barel minyak bumi untuk keperluan domestik dan
ekspor, namun cadangan minyak bumi yang tersedia hanya untuk 18 tahun ke depan.
Produksi gas bumi sebesar 3,0 TCSF per tahun, dan cadangannya diperkirakan untuk
61 tahun. Produksi batubara 130 juta ton per tahun dan cadangannya diperkirakan
untuk 147 tahun. Dalam penggunaan nasional di tahun 2003, penggunaan BBM
sebesar 63%, batubara 18%, gas 17%, dan listrik 10%.
Penggunaan sumber energi fosil memberikan pengaruh negatif pada
lingkungan. Emisi yang dihasilkan dari pembakaran hidrokarbon (bahan bakar fosil)
menghasilkan gas karbon dioksida (CO2) yang terakumulasi di atmosfer, terjebak
sebagai gas rumah kaca dan memainkan peran penting dalam pemanasan global.
Kandungan pengotor dalam bahan bakar atau pembakaran yang tidak sempurna akan
menghasilkan zat sisa yang mengganggu keseimbangan lingkungan bahkan
membahayakan kelangsungan hidup makhluk hidup. Penambangan material bahan
1
bakar baik berupa bahan bakar gas, cair, atau padat seringkali menyebabkan
kerusakan lingkungan di sekitar area pertambangan.
Solusi dari permasalahan tersebut adalah memulai menggunakan sumber
energi yang ramah lingkungan dan terbarukan. Sumber energi ramah lingkungan yang
dimaksud adalah sumber energi yang dalam pemanfaatannya meminimalisir pengaruh
negatif pada lingkungan. Sumber energi terbarukan adalah sumber energi yang
persediaannya tidak terbatas atau bahkan dapat dibuat.
Angin sebagai sumber energi yang jumlahnya melimpah merupakan sumber
energi yang terbarukan. Energi angin akan tetap ada selama bumi masih mendapatkan
energi dari matahari. Dengan menggunakan teknologi pengolahan energi yang tepat
guna, energi angin sebagai sumber energi terbarukan akan menjadi sumber energi
yang ramah lingkungan
Indonesia sebagai negara kepulauan yang berada di khatulistiwa memiliki
potensi angin yang besar karena dilalui angin muson pada setiap musim. Potensi
energi angin yang besar ini belum dimanfaatkan secara optimal karena minimnya
penguasaan teknologi konversi energi angin.
Energi angin telah dimanfaatkan oleh beberpa negara maju sebagai sumber
energi alternatif. Pemanfaatan energi angin dilakukan dengan menggunakan
perangkat berupa turbin angin. Belanda, Inggris, Amerika, Prancis, Jerman, Denmark,
dan Rusia telah memanfaatkan energi angin dalam skala besar menggunakan turbin
angin berteknologi tinggi dan berukuran besar. Jerman adalah negara dengan
kapasitas pembangkit terbesar, sekitar 6 GW, disusul oleh denmark 2 GW [1].
Sumber energi angin yang dimanfaatkan dapat memberi kontribusi pada pemenuhan
kebutuhan energi warganya.
Banyak negara yang mengembangkan turbin angin untuk pembangkit listrik.
Teknologi yang berkaitan dengan konversi energi angin khususnya menggunakan
turbin angin masih terus dikembangkan. Pengembangan turbin angin masih luas.
Banyak hal yang belum diketahui, masih banyak penelitian dan pengujian yang
diperlukan untuk pengembangan teknologi turbin angin. Teknologi turbin angin
membuka pilihan pengelolaan energi terbarukan yang ramah lingkungan.
2
1.2 Rumusan Masalah
Pemanfaatan angin sebagai sumber energi memerlukan alat konversi energi
berupa turbin angin. Beberapa masalah yang diangkat pada penelitian ini adalah:
1. Bagaimana merancang turbin angin yang cocok untuk penggunaan di
Indonesia
2. Bagaimana kondisi aliran di sekitar rotor dan pembebanan pada rotor akibat
dari kondisi aliran tersebut dalam simulasi
3. Bagaimana pengaruh besar sudut pitch terhadap kinerja turbin angin pada
kondisi operasi tertentu dalam simulasi
4. Bagaimana merancang konstruksi badan turbin angin dan struktur penopang
tubin angin
5. Bagaimana kinerja turbin angin pada berbagai kecepatan angin.
1.3 Tujuan
Tujuan penelitian adalah membuat prototipe tubin angin yang cocok untuk
penerapan di indonesia. Dari tujuan tersebut, beberapa tujuan khusus yang ingin
dicapai adalah:
1. Membuat turbin angin untuk operasi pada kecepatan angin rendah, dan
konstruksi sederhana.
2. Mengetahui kondisi aliran di sekitar rotor dan pembebanan pada rotor
akibat kondisi aliran tersebut
3. Mengetahui pengaruh besar sudut pitch terhadap kinerja turbin angin
melalui simulasi aliran dengan program komputer
4. Mengetahui karakteristik keluaran daya turbin angin pada berbagai
kecepatan angin
1.4 Manfaat
Pengembangan turbin angin sebagai pembangkit listrik akan memberikan
kontribusi pada pasokan energi nasional. Angin adalah energi terbarukan sehingga
3
persediaannya
melimpah.
Energi
angin
juga
ramah
lingkungan
sehingga
pemanfaatannya meminimalisir kerusakan lingkungan.
Indonesia memiliki banyak potensi di setiap daerah. Namun potensi di beberapa
daerah belum berkembang karena keterbatasan energi termasuk energi listrik.
Pemanfaatan turbin angin di daerah tersebut dapat membantu mengembangkan
potensi daerahnya karena ketersediaan sumber energi alternatif berarti terbukanya
kesempatan yang lebih besar untuk memanfaatkan teknologi dalam rangka
menunjang kemajuan daerah.
1.5 Batasan Masalah
Banyak aspek yang terlibat dalam kegiatan perancangan dan pembuatan suatu
alat, namun dalam penelitian ini, tidak semua aspek dilibatkan. Terdapat batasan
masalah yang perlu diberikan agar penelitian berjalan. Batasan masalah tersebut
adalah:
1. Spesifikasi turbin angin yang akan dibuat adalah:
a. Diameter rotor
: 3,5 m
b. Bahan sudu
: kayu
c. Jumlah sudu
:3
d. Kecepatan angin nominal : 5 m/s
2. Merancang Turbin angin meliputi merancang rotor, konstruksi turbin angin
dan struktur penopangnya
3. Merancang Rotor meliputi Geometri sudu, sudut pitch dan konstruksi rotor
4. Merancang Konstruksi turbin angin dan struktur penopangnya dilakukan
dengan penekanan kepada aspek keterbuatan.
5. Melakukan analisis aliran untuk mendapatkan nilai torsi yang diberikan dan
sudut pitch optimum dan untuk mengetahui kondisi aliran yang terjadi di
sekitar rotor
6. Melakukan pengujian performa turbin angin pada berbagai kecepatan angin
4
1.6 Sistematika Penulisan
Penulisan tugas sarjana ini dilakukan dengan sistematika sebagai berikut:
Bab I Pendahuluan
Pendahuluan berisi subbab latar belakang penelitian, rumusan masalah, tujuan
penelitian, manfaat, batasan masalah, dan sistematika penulisan. Subbab latar
belakang mengemukakan mengapa penelitian ini penting untuk dilakukan. Subbab
rumusan masalah memberikan informasi masalah-masalah yang timbul dalam
pengerjaan penelitian. Subbab tujuan berisi tujuan penelitian baik secara umum
maupun tujuan khusus yang semuanya merupakan tindak lanjut dari rumusan masalah
yang telah disebutkan. Subbab manfaat adalah harapan penulis akan manfaat yang
bisa diambil dari penelitian yang dilakukan. Subbab batasan masalah menjelaskan
batasan masalah yang diberikan untuk tercapainya tujuan penelitian dengan
menggunakan potensi yang ada secara optimal dan membatasi penelitian agar terarah
dan konsisten dengan rumusan masalah. Subbab yang terakhir dalam bab 1 adalah
subbab sistematika penulisan yang menjelaskan metoda dan sistematika penulisan
laporan tugas akhir yang dilakukan oleh penulis untuk menyampaikan hasil
penelitiannya.
Bab II Tinjauan Pustaka
Tinjauan pustaka adalah bab yang berisi ringkasan kerangka teoritis yang
digunakan oleh penulis untuk menganalisis permasalahan. Bab tinjauan pustaka
terdiri dari subbab energi angin, jenis-jenis turbin angin, prinsip konversi energi
angin, merancang rotor, analisis aliran dengan Fluent, sistem transmisi daya,
konstruksi turbin angin, dan sistem kelistrikan. Semua subbab yang disebutkan
merupakan hasil karya dan penelitian yang telah ada dan menjadi pijakan bagi penulis
dalam penelitian.
Bab III Perancangan dan Pembuatan Turbin Angin
Bab perancangan dan pembuatan turbin angin berisi tahapan-tahapan yang
dilakukan dalam penelitian ini. Bab ini terdiri dari subbab metode perancangan dan
pembuatan, penentuan spesifikasi turbin angin, perancangan rotor, pemodelan
5
geometri dengan Gambit, analisis aliran dengan Fluent, dan perancangan komponenkomponen turbin angin.
Bab IV Analisis dan Pengujian
Bab Analisis dan pengujian adalah bab yang memberikan analisis dari apa yang
telah dikerjakan dalam bab sebelumnya. Bab ini berisikan subbab analisis simulasi
aliran pada profil airfoil, analisis simulasi aliran pada rotor, dan pengujian kinerja
turbin angin.
Bab V Penutup
Bab penutup adalah bab yang terakhir dalam laporan ini. Bab penutup terdiri
dari dua buah subbab yaitu kesimpulan dan saran. Kesimpulan adalah hasil akhir
yang diambil dari hasil analisis yang telah dilakukan sedangkan saran berisi saran
penulis untuk memperbaiki dan menyempurnakan penelitian yang telah dilakukan
untuk memperoleh hasil yang lebih baik dan bermanfaat.
6