5
BAB II LANDASAN TEORI
Landasan teori sangat membantu untuk dapat memahami suatu sistem. Selain dari pada itu dapat juga dijadikan sebagai bahan acuan didalam merencanakan
suatu sistem. Dengan pertimbangan hal-hal tersebut, maka landasan teori merupakan bagian yang harus dipahami untuk pembahasan selanjutnya.
Pengetahuan yang mendukung perencanaan dan realisasi alat meliputi pemindah energy otomatis dan inverter.
2.1. Turbin Angin
Turbin angin adalah kincir angin yang digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik. Turbin angin ini pada awalnya dibuat untuk mengakomodasi
kebutuhan para petani dalam melakukan penggilingan padi, keperluan irigasi, dll. Turbin angin terdahulu banyak dibangun di Denmark, Belanda, dan negara-negara
Eropa lainnya dan lebih dikenal dengan Windmill. Turbin angin mengambil energi angin dengan menurunkan kecepatannya.
Untuk bisa mencapai 100 efisien, maka sebuah turbin angin harus menahan 100 kecepatan angin yang ada, dan rotor harus terbuat dari piringan solid dan
tidak berputar sama sekali, yang artinya tidak ada energi kinetik yang akan dikonversi. Energi angin bisa ditangkap dengan dua atau tiga buah bilah sudu
yang didesain seperti sayap pesawat terbang. Untuk mendapatkan kecepatan angin yang cukup tinggi, konstan, dan tidak terlalu banyak turbulensi biasanya turbin
Universitas Sumatera Utara
6
angin dipasang di atas sebuah menara pada ketinggian 30 meter atau lebih. Bilah sudu yang digunakan berfungsi seperti sayap pesawat udara.
Ketika angin bertiup melalui bilah tersebut, maka akan timbul udara bertekanan rendah di bagian bawah dari sudu, Tekanan udara yang rendah akan
menarik sudu bergerak ke area tersebut. Gaya yang ditimbulkan dinamakan gaya angkat.
Besarnya gaya angkat biasanya lebih kuat dari tekanan pada sisi depan bilah, atau yang biasa disebut tarik. Kombinasi antara gaya angkat dan tarik
menyebabkan rotor berputar seperti propeler dan memutar generator. Turbin angin bisa digunakan secara stand-alone, atau bisa dihubungkan ke jaringan transmisi
atau bisa dikombinasikan dengan sistem panel surya. Untuk perusahaan listrik, sejumlah besar turbin angin dibangun berdekatan
untuk membentuk pembangkit listrik tenaga angin. Secara teori, efisiensi maksimum yang bisa dicapai setiap desain turbin angin adalah 59, artinya
energi angin yang bisa diserap hanyalah 59. Jika faktor-faktor seperti kekuatan dan durabilitas diperhitungkan, maka efisiensi sebenarnya hanya 35 - 45,
bahkan untuk desain terbaik. Terlebih lagi jika ditambah inefisiensi sistem wind turbin lengkap, termasuk generator, bearing, transmisi daya dan sebagainya, hanya
10-30 energi angin yang bisa dikonversikan ke listrik. Keuntungan utama dari penggunaan turbin 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.
Universitas Sumatera Utara
7
Turbin angin juga sumber energi yang ramah lingkungan, dimana penggunaannya tidak mengakibatkan emisi gas buang atau polusi yang berarti ke
lingkungan. 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.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. Dalam perkembangannya, turbin angin dibagi menjadi jenis turbin angin propeler dan turbin angin Darrieus. Kedua jenis turbin inilah yang
kini memperoleh perhatian besar untuk dikembangkan. Pemanfaatannya yang umum sekarang sudah digunakan adalah untuk
memompa air dan pembangkit tenaga listrik. Jumlah putaran per menit dari poros anemometer dihitung secara elektronik.
Biasanya, anemometer dilengkapi dengan sudut angin untuk mendeteksi arah angin. Jenis anemometer lain adalah anemometer ultrasonik atau jenis laser
yang mendeteksi perbedaan fase dari suara atau cahaya koheren yang dipantulkan dari molekul-molekul udara.
Kini turbin angin lebih banyak digunakan untuk mengakomodasi kebutuhan listrik masyarakat, dengan menggunakan prinsip konversi energi dan
Universitas Sumatera Utara
8
menggunakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui yaitu angin. Turbin angin telah lama dimanfaatkan di tanah air kita sejak ratusan mungkin ribuan
tahun yang lalu, khususnya untuk menggerakkan kapal layar sampai sekarang, dan yang banyak kita lihat sekarang digunakan dalam tambak-tambak ikan di tepi
pantai untuk menggerakkan baling-baling atau turbin angin untuk menjalankan memompaan air. Namun baiklah kalau kita di Indonesia mulai mempopulerkan
tenaga angin, khususnya ukuran kecil. Pembangkit listrik tenaga angin ukuran kecil adalah istilah yang biasanya
diberikan kepada unit 50 KW atau lebih kecil. Tempat-tempat terpencil yang biasanya
menggunakan diesel-generator
dapat menggantikannya
atau menambahkannya dengan PTLTA ukuran kecil iniWalaupun sampai saat ini
pembangunan turbin angin masih belum dapat menyaingi pembangkit listrik konvensional Contoh: PLTD,PLTU,dll.
Turbin angin masih lebih dikembangkan oleh para ilmuwan karena dalam waktu dekat manusia akan dihadapkan dengan masalah kekurangan sumber daya
alam tak terbaharu Contoh : batubara, minyak bumi sebagai bahan dasar untuk membangkitkan listrik. Pembangkit Listrik Tenaga Angin mengkonversikan
energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin angin atau kincir angin.
Prinsip dasar kerja dari turbin angin adalah mengubah energi mekanis dari angin menjadi energi putar pada kincir, lalu putaran kincir digunakan untuk
memutar generator, yang akhirnya akan menghasilkan listrik. Energi Listrik ini biasanya akan disimpan ke dalam baterai sebelum dapat dimanfaatkan.
Universitas Sumatera Utara
9
Universitas Sumatera Utara
10
Universitas Sumatera Utara
11
2.2. Alat pengontrol Controller