kebakaran di kapal ataupun kematian. Selain itu, perencanaan yang baik akan dapat menghemat biaya operasional Koenhardono, 2009.
Mengacu pada data statistik yang diinformasikan oleh IMO, ILO dan FAO
bahwa 7 persen kecelakaan fatal terjadi di industri penangkapan ikan dan setiap tahunnya terjadi sekitar 24.000 kecelakaan tersebut, dimana 80 persen kecelakaan
kapal disebabkan oleh kesalahan manusia. Salah satu faktor penyebab kapal tersebut mengalami kecelakaan yaitu kapal tersebut tidak dilengkapi dengan
peralatan navigasi yang sesuai dengan aturan yang berlaku, baik secara nasional dan internasional, contohnya penggunaan lampu navigasi.
Dalam penelitian ini, dibuat suatu turbin angin mini tipe propeller yang digunakan sebagai alternatif pembangkit listrik, dengan alternator mobil yang
berfungsi untuk mengubah energi gerak menjadi energi listrik. Selanjutnya, arus dan daya listrik yang dihasilkan digunakan untuk mengisi ulang baterai accu
yang kemudian akan digunakan untuk kebutuhan listrik lampu. Lampu yang digunakan yaitu tiga buah rangkaian lampu LED putih, merah dan hijau, dimana
daya yang diperlukan oleh lampu LED ini jauh lebih hemat dibandingkan dengan lampu biasa.
1.2 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk: 1
Mengetahui pengaruh waktu siang dan malam terhadap besarnya kecepatan angin kmjam di daerah penelitian.
2 Mengetahui tipe angin berdasarkan kecepatan angin kmjam rata-rata di
daerah penelitian menurut tabel skala Beaufort. 3
Mengetahui pengaruh jumlah 3 sudu dan 6 sudu pada turbin angin terhadap kecepatan putaran per menit rpm alternator.
4 Mengetahui perbandingan lama waktu pengisian baterai oleh turbin angin
dengan 3 sudu dan 6 sudu. 5
Mengetahui waktu yang dibutuhkan untuk menghidupkan rangkaian lampu LED.
1.3 Manfaat Penelitian
1 Bagi penulis, menambah pengetahuan mengenai pemanfaatan energi angin
sebagai energi alternatif baik secara teori maupun praktek. 2
Bagi nelayan, memberikan informasi kepada nelayan mengenai pemanfaatan energi angin turbin angin sebagai alternatif pengganti sumber energi listrik
untuk lampu navigasi pada kapal penangkap ikan.
2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Angin dan Proses Terjadinya Angin
Menurut Harun 1987 yang diacu oleh Setiono 2006, adanya perbedaan suhu antara wilayah yang satu dengan wilayah yang lain di permukaan bumi ini
menyebabkan timbulnya angin. Terjadinya perputaran udara yaitu perpindahan udara dari daerah khatulistiwa suhu tinggi ke daerah kutub suhu rendah dan
sebaliknya dari daerah kutub suhu rendah ke daerah khatulistiwa suhu tinggi. Perpindahan udara atau gesekan udara terhadap permukaan bumi inilah yang
disebut dengan angin. Perbedaan suhu di permukaan bumi dikarenakan penyinaran matahari ke bumi dan peredaran bumi terhadap matahari. Oleh karena
itu, adanya angin pada suatu wilayah tergantung perbedaan suhu, sehingga dapat dikatakan secara periodik angin di suatu wilayah dibangkitkan kembali selama
ada perbedaan suhu oleh penyinaran matahari. Atas dasar hal tersebut, angin dapat
dikatakan sebagai sumber daya energi terbarukan. 2.1.1 Alat ukur kecepatan angin
Menurut Safarudin 2003 yang diacu oleh Alamsyah 2007, untuk memperkirakan kecepatan angin di lokasi, dapat dipergunakan dua teknik. Teknik
pertama yaitu menggunakan alat yang disebut anemometer, sedangkan teknik kedua yaitu menggunakan pengamatan langsung berdasarkan Skala Beaufort.
1 Anemometer
Kecepatan angin diukur dengan alat yang disebut anemometer. Anemometer jenis mangkok adalah yang mempunyai sumbu vertikal dan tiga buah mangkok
yang berfungsi menangkap angin.
Sumber: Safarudin 2003 diacu oleh Alamsyah 2007
Gambar 1 Anemometer.
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. 2
Skala Beaufort Menurut Hofman 1987 yang diacu oleh Alamsyah 2007, kecepatan angin
dan tipe angin juga dapat diperkirakan dengan menggunakan skala Beaufort, dimana skala Beaufort memperkirakan kecepatan angin berdasarkan kondisi
visual yang terdapat di daratan dan lautan. Sehingga, dapat ditentukan tipe angin di suatu wilayah berdasarkan besarnya kecepatan angin di wilayah tersebut.
Berikut tabel skala Beaufort beserta penjelasannya dapat dilihat pada Tabel 1 di bawah ini.
Tabel 1 Skala Beaufort.
Skala Beaufort
Skala Petersen
Uraian jelas dari angin Kecepatan angin
Lazim dipakai di
laut Lazim
dipakai di darat
ms kmjam
0 Datar Suasana
sunyi Tidak ada
angin 0-0,2 0-1
1 Datar Lemah dan
sunyi Angin
lemah 0,3-1,5 2-5
2 Riakan ringan
Kesejukan lemah
Angin lemah
1,6- 3,3 6-11
3 Riakan ringan
sampai bergelombang
Kesejukan ringan
Angin lemah
3,4-5,4 12-19 4 Bergelombang
Kesejukan sedang
Angin sedang
5,5-7,9 20-28
5 Dahsyat Angin
sepoi – sepoi yang
segar Angin
yang cukup
kencang 8,0-10,7 29-38
6 Laut yang
agak dahsyat Angin
sepoi – sepoi yang
kaku Angin
kencang 10,8-13,8 39-49
7 Laut yang liar
- Angin
keras 13,9-17,1
50-61
Skala Beaufort
Skala Petersen
Uraian jelas dari angin Kecepatan angin
Lazim dipakai di
laut Lazim
dipakai di darat
ms Kmjam
8 Laut yang
tinggi -
Angin taufan
17,2-20,7 62-74 9
Laut yang tinggi
- Taufan 20,8-24,4
75-88 10
Laut yang sangat tinggi
- Taufan
berat 24,5-28,4 89-102
11 Laut yang luar
biasa tinggi - Badai
28,5-32,6 103-117
12 Liar
- Badai
32,6 117
Sumber: Hofman 1987 diacu oleh Alamsyah 2007
2.1.2 Jenis –jenis angin
Menurut Wyrtki 1961 yang diacu oleh Suardi 2009, secara umum angin dapat dibagi menjadi angin lokal dan angin musim. Salah satu yang termasuk ke
dalam angin lokal yaitu angin angin laut dan angin darat. 1
Angin laut Angin laut terjadi ketika pada pagi hingga menjelang sore hari, daratan
menyerap energi panas lebih cepat dari lautan. Sehingga suhu udara di darat lebih panas daripada di laut, akibatnya udara panas di daratan akan naik dan digantikan
udara dingin dari lautan. 2
Angin darat Angin darat terjadi ketika pada malam hari energi panas yang diserap
permukaan bumi sepanjang hari akan dilepaskan lebih cepat oleh daratan udara dingin, sementara itu di lautan energi panas sedang dalam proses dilepaskan ke
udara. Gerakan konvektif tersebut menyebabkan udara dingin dari daratan bergerak menggantikan udara yang naik di lautan sehingga terjadi aliran udara
dari darat ke laut, dan biasanya angin darat terjadi pada tengah malam dan dini hari. Kedua angin ini banyak dimanfaatkan oleh para nelayan tradisional untuk
menangkap ikan di laut. Pada malam hari saat bertiupnya angin darat, para nelayan pergi menangkap ikan di laut. Sebaliknya pada siang hari saat bertiupnya
angin laut, para nelayan pulang dari penangkapannya.
2.1.3 Pola umum angin di Indonesia
Pola angin yang sangat berperan di Indonesia yaitu angin muson. Hal ini disebabkan karena Indonesia teletak di antara dua benua yaitu Benua Asia dan
Australia dan di antara dua samudera yaitu Samudera Pasifik dan Samudera Hindia. Menurut Wyrtki 1961 yang diacu oleh Suardi 2009, keadaan musim di
Indonesia terbagi menjadi tiga golongan, yaitu : 1
Musim Barat Oktober – April Di Pulau Jawa angin ini dikenal sebagai angin muson barat laut, musim
barat umumnya membawa curah hujan yang tinggi di Pulau Jawa. Angin muson barat berhembus pada bulan Oktober - April, terjadi pergerakan angin dari benua
Asia ke benua Australia sebagai angin muson barat. Angin ini melewati Samudera Pasifik dan Samudera Indonesia serta Laut Cina Selatan. Karena melewati lautan
tentunya banyak membawa uap air dan setelah sampai di kepulauan Indonesia turun hujan. Setiap bulan November, Desember, dan Januari Indonesia bagian
barat sedang mengalami musim hujan dengan curah hujan yang cukup tinggi. 2
Musim Timur April - Oktober Angin muson timur berhembus setiap bulan April - Oktober, dimana selama
musim timur biasanya Pulau Jawa mengalami kekeringan. Terjadi pergerakan angin dari benua Australia ke benua Asia melalui Indonesia sebagai angin muson
timur. Angin ini tidak banyak menurunkan hujan, karena hanya melewati laut kecil. Oleh sebab itu, di Indonesia sering menyebutnya sebagai musim kemarau.
3 Musim Peralihan
Diantara musim penghujan Musim Barat dan musim kemarau Musim Timur terdapat musim lain yang disebut Musim Pancaroba Peralihan. Adapun
ciri-ciri musim pancaroba peralihan, yaitu antara lain udara terasa panas, arah angin tidak teratur, sering terjadi hujan secara tiba-tiba dalam waktu yang singkat
dan lebat. Musim peralihan terbagi menjadi dua periode, yaitu periode Maret – Mei dikenal seagai musim Peralihan I atau Muson pancaroba awal tahun.
Sedangkan, periode September – November disebut musim peralihan II atau musim pancaroba akhir tahun. Pada musim-musim peralihan, matahari bergerak
melintasi khatulistiwa, sehingga angin menjadi lemah dan arahnya tidak menentu.
2.2 Jenis
Men mesin atau
yang dige alat untuk
Safarudin dua jenis,
1 Turbin
seperti diarahk
2 Turbin
digolon kali dit
Darrieu gambar
2.2.1 Kon
Men beberapa m
tersebut ya 1
Sudu Sudu m
energi kin
Turbin An
nurut Kamu u motor yan
erakkan oleh k merubah e
2003 yan yaitu turbin
n angin Pro baling – ba
kan sesuai d n angin Da
ngkan dalam temukan ol
us yaitu tid r turbin ang
Sumber
Gam
nstruksi tur
nurut Trihar macam sub
aitu sebagai
merupakan netik dari an
ngin
us Besar Ba ng roda pen
h aliran air, energi angi
ng diacu ole n angin prop
opeller ada aling pesaw
dengan arah rrieus meru
m jenis turb eh GJM Da
ak memerlu gin dapat dil
r: Safarudin 2
mbar 2 Turb
rbin angin
ryanto 200 b sistem yan
i berikut :
bagian roto ngin dan diru
ahasa Indon nggeraknya
, uap atau u in energi g
eh Alamsya peller dan tu
alah jenis t wat terbang p
angin yang upakan sua
in angin be arrieus tahu
ukan mekan lihat pada G
2003 diacu o
bin angin Pr
07, kontru ng dapat me
or dari turb ubah ke dal
nesia KBBI a berporos d
udara. Seda gerak menj
ah 2007, t urbin angin
turbin angin pada umum
g paling ting atu sistem k
erporos tega un 1920. K
nisme orien Gambar 2 di
leh Alamsyah
ropeller dan
uksi turbin eningkatkan
bin angin, d lam energi g
I, pengerti dengan sudu
angkan, turb jadi energi
turbin angin n darrieus.
n dengan p mnya. Turbin
ggi kecepata konversi en
ak. Turbin a Keuntungan
tasi pada ar bawah ini.
h 2007
n Darieus.
angin secar n efisiensi d
dimana roto gerak putar.
ian turbin a u baling-ba
bin angin a listrik. Me
n dibagi me
poros horiz n angin ini
annya. nergi angin
angin ini per dari turbin
rah angin. U
ra umum t dari turbin
or ini mene .
adalah aling
adalah enurut
enjadi
zontal harus
yang rtama
jenis Untuk
terdiri angin
erima
1 Model sudu
Model sudu yang umum digunakan untuk turbin angin tipe horizontal propeller terbagi menjadi tiga bentuk, yaitu 1 bentuk persegi panjang, 2
bentuk taper linier terbalik dan 3 bentuk taper linier. Seperti terlihat pada Gambar 3 di bawah ini.
1 2
3
Sumber: Triharyanto 2007
Gambar 3 Jenis-jenis model sudu. Model sudu yang paling baik adalah yang mendekati bentuk streamline,
dalam pengujian ini digunakan bentuk taper linear sebagai bentuk yang mendekati kondisi streamline. Menurut Hofman 1987 yang diacu oleh
Alamsyah 2007, untuk mendapatkan hasil yang optimal dari sebuah turbin angin, maka perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut yaitu bentuk sudu
seperti sekrup atau memuntir, sehingga aerodinamisnya semakin baik. Untuk mendapatkan energi yang lebih baik, puli dipasang langsung pada rotor. Serta
sudu yang ideal berjumlah 3 buah sudu, karena menghasilkan pembagian gaya dan keseimbangan yang lebih baik.
2 Jumlah sududaun pada baling-baling
Menurut Jhon 1985 yang diacu oleh Guntoro 2008, menyatakan bahwa semakin besar luas baling-baling maka akan menghasilkan gaya yang
besar pula. Akibatnya akan menyebabkan putaran rotor yang semakin cepat dan menghasilkan daya listrik keluaran yang semakin besar. Demikian pula,
dengan menambah jumlah sudu pada baling-baling akan menambah luas baling-baling yang berarti akan menambah gaya pada turbin sehingga akan
memperbesar putaran rotor. Selain itu menurut Guntoro 2008, bahwa semakin banyak jumlah sudu pada baling-baling efisiensi daya listriknya
cenderung semakin besar. Hal ini terjadi karena gaya angkat angin menjadi besar dengan bertambahnya luas baling-baling luas bertambah karena jumlah
sudu bertambah sehingga kecepatan putaran rotor alternator juga semakin lebih besar, akibatnya daya dan arus listrik yang dihasilkan juga semakin besar.
Menurut Fyson 1985 yang diacu oleh Sambada 2001, baling-baling pada kapal adalah alat untuk melanjutkan putaran yang diberikan mesin utama
yang disalurkan melalui poros shafting baling-baling yang berupa kekuatan hantar delivered horse power menjadi tenaga dorong thrust horse power
untuk melakukan gerakan atau mendorong kapal. Dimensi propeller menurut Fyson 1985 terdiri dari diameter baling-baling Dp, diameter hub biasanya
0,2 Dp, Disc Area Ratio DAR adalah total luas daun baling-baling per luas sapuan baling-baling, dan untuk baling-baling kapal berdaun tiga biasanya
memiliki nilai DAR =0,5. Bentuk daun baling-baling secara melintang dan membujur, rake dan skew, pitch dan slip.
Menurut Harvald 1992 yang diacu oleh Sambada 2001, semakin sedikit jumlah daun baling-baling semakin tinggi efisiensi baling-baling. Hal
ini berlaku jika angka maju mempunyai harga yang tetap. Dengan harga maju yang sudah tertentu demikian itu maka berarti harus dipilih baling-baling
dengan jumlah daun yang sesedikit mungkin. Tetapi jika dilakukan perhitungan dengan menganggap bahwa kecepatan, dan dengan demikian daya baling-
baling yang diperlukan serta garis tengah baling-baling semuanya sudah tertentu, dan memenuhi kriteria kavitasi maka penambahan jumlah daun
baling-baling akan menurunkan efisiensi. Jumlah daun baling-baling tidak memiliki pengaruh yang berarti pada daya yang diperlukan untuk
menggerakkan kapal. 2
Generator Generator merupakan salah satu komponen terpenting dalam pembuatan
sistem turbin angin, karena generator ini dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik.
3 Tower
Tower atau tiang penyangga yaitu bagian struktur dari turbin angin horizontal yang memiliki fungsi sebagai struktur utama penopang dari komponen
sistem terangkai sudu, poros dan generator.
2.3 Altern
Men adalah su
Pengubaha dilakukan
sebuah pu stator. Aru
utama pad yang mem
tambahan, memperha
dan semu alternator
Kec rpm alte
dengan se kecepatan
alternator. akan rend
tinggi Ala
2.4 Sistem
Men tidak sep
tidak men
nator Mobil
nurut Nipon uatu mesin
an energi a memakai a
ulley yang m us bolak-bal
da alternato mbangkitkan
, terdapat alus putaran
a bagian te r mobil disa
epatan angi ernator. D
emakin cepa n angin km
. Selain itu, dah. Sebalik
amsyah, 20
m Penyimpa
nurut Alam panjang har
nentu, oleh
l
ndenso 19 yang men
angin menja alternator m
memutarkan lik ini diuba
or adalah ro n arus listr
pula brush n rotor dan
ersebut dipe ampaikan pa
Sum
Ga in kmjam
Dimana, sem atnya putar
mjam berb , pada alter
knya, semak 07.
anan Energ
msyah 2007 ri angin aka
karena itu 80 yang d
ngubah ten adi energi l
mobil, energ n rotor dan
ah menjadi otor yang m
rik dan dio h yang me
fan untuk m egang oleh
ada Gambar
mber: Setiono
ambar 4 Alt sangat be
makin tingg ran rpm a
banding lu rnator mob
kin tinggi
gi Listrik
7, karena t an selalu te
digunakan diacu oleh
naga mekan listrik pada
gi mekanik membangk
arus searah membangkitk
de yang m engalirkan
mendingink front dan
r 4 di bawah
o 2006
ternator mo erpengaruh
gi kecepata lternator, h
urus dengan il, saat rpm
rpm maka
terbatasnya ersedia ma
alat penyim Setiono 2
nik menjad alat-alat y
dan mesin kitkan arus b
h oleh diode kan elektrom
menyearahka arus ke r
kan rotor, s rear frame
h ini.
obil. terhadap ke
an angin hal ini mem
n kecepatan m rendah m
keluaranny
a ketersedia aka ketersed
mpan energi 2006, alter
di tenaga li ang kecil
diterima m bolak-balik
e, Bagian-b magnetik. S
an arus. Se otor coil u
tator serta e. Untuk ga
ecepatan pu kmjam d
mbuktikan b n putaran
maka keluara ya akan sem
aan energi diaan listrik
i yang berf 11
rnator istrik.
dapat elalui
k pada bagian
Stator ebagai
untuk diode
ambar
utaran diikuti
bahwa rpm
annya makin
angin k pun
fungsi
sebagai masyaraka
menurun, Oleh kare
terjadi ke penggunaa
Peny energi, co
listrik ada yang cuku
memenuhi Gambar 5
2.5 Sistem