optimalisasi sistem pembangkit energi dari sumber terbarukan.
Uraian sebelumnya hanya memberikan gambaran bahwa energi listrik memegang
peranan strategis dalam kehidupan masyarakat Indonesia pada khususnya dan manusia pada
umumnya. arti strategis adalah manusia tidak dapat hidup tanpa listrik karena dibutuhkan
dalam kehidupan yang serba elektronis di zaman modern ini.
Buktinya saat adanya pemadaman bergilir masyarakat merasa terganggu dan resah dengan
kurangnya pasokan listrik dan kerugian yang sangat besar bagi industri dan juga kebutuhan
dalam rumah tangga yang diakibatkan oleh hal tersebut. Kecenderungan peningkatan kebutuhan
energi listrik harus segera diantisipasi oleh pemerintah BUMN dalam hal ini PLN yang
memonopoli produksi energi listrik Tanah Air. Gejala ini harus diantisipasi oleh penyedia jasa
energi listrik yaitu PLN Perusahaan Listrik Negara dengan pembangunan pembangkit
listrik baru berbahan bakar non-fosil tidak terbaharui.
Pemerintah menetapkan empat sumber biofuel, yaitu kelapa sawit, singkong, minyak
jarak dan tebu. Saat ini yang menjadi fokus utama adalah kelapa sawit dan minyak jarak,”
ungkap Said D. Jenie, Kepala badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi BPPT disela
penyambutan rombongan Palm Oil Expedition di Jakarta, Magdalena, 2003.
Namun cara seperti ini juga belum sepenuhnya menanggulangi masalah krisis
listrik yang ada di Negara ini, dikarenakan sumber biofuel di Indonesia sendiri belum
begitu tinggi, langkah ini sebagai optimalisasi hasil dari sistem pembangkit listrik dengan
energi terbarukan merupakan bentuk bayaran kompensasi terhadap kecilnya debit energi yang
dihasilkan.
Debit energi
yang dihasilkan
dari pembangkit energi terbarukan relatif lebih kecil
dibandingkan dengan debit energi dari sumber tak terbarukan Djiteng Marsudi, 2005. Akan
tetapi dengan optimalisasi sistem diharapkan akan mengahasilkan energi listrik dengan debit
yang tidak kalah besar atau setidaknya masyarakat
sudah bisa
mandiri dengan
mempunyai pembangkit-pembangkit listrik lokal yang bisa memenuhi kebutuhan energi listrik
secara swadaya. Penelitian diawali mendesain rangkaian
listrik yaitu menentukan jumplah kutub pole, jumlah belitan tiap kutub dan diameter belitan
pada stator generator dan menentukan jumlah magnet permanen untuk memproduksi kekuatan
medan magnet pada rotor. Mendesain rangkaian magnetik yaitu menentukan jarak optimal antara
stator dan rotor. Setelah proses tersebut dilanjutkan dengan proses perakitan stator
dengan rotor untuk dijadikan sebuah generator magnet permanen.
1.1 Prinsip Medan Magnet Permanen
Apabila sepotong bahan magnetik keras mengalami suatu gaya pemagnetan yang kuat,
domain-domainnya akan tersusun secara teratur pada arah yang sama. Jika gaya pemagnetan
dihilangkan, maka sebagian besar domain tetap dalam kedudukan yang teratur dan dihasilkan
suatu magnet permanen. Kutub utara merupakan tempat keluarnya garis gaya magnetik dari
magnet dan kutub selatan merupakan tempat garis masuk ke magnet.
Telah diterangkan bahwa garis gaya yang mengelilingi kawat pembawa arus akan saling
tolak menolak
jika garis-garis
tersebut mempunyai arah yang sama. Magnet tersebut
akan saling tarik menarik jika mempunyai arah yang berlawanan. Hal tersebut berlaku pula pada
medan magnet permanen.
Gambar 1. Kutub-kutub pada medan magnet permanen
Pada gambar 1 ditentukan dari arah garis- garis gaya keluar melalui utara, masuk ke
selatan. Jika kutub yang sama didekatkan satu sama lain, maka garis-garis yang sama arah akan
saling berlawanan, sehingga cenderung untuk saling memisahkan kedua magnet secara fisik.
Kutub-kutub yang
berlainan jika
didekatkan satu sama lain akan menghasilkan suatu efek tarik-menarik secara fisik karena
garis-garis gaya dari kedua magnet akan bergabung menjadi simpul loop panjang yang
menyatu. Medan dengan garis-garis yang sama mendorong dan memisahkan kedua magnet.
Garis-garis yang tidak sama akan tarik-menarik, bergabung dan menarik magnet secara bersama-
sama.
Gambar 2. Kutub magnet yang sama akan tolak menolak
Medan dengan garis-garis yang sama mendorong dan memisahkan kedua magnet.
Gambar 3. Kutub magnet yang tidak sama akan tarik-menarik
Garis-garis yang tidak sama akan tarik- menarik, bergabung dan menarik magnet secara
bersama-sama.
1.2 Generator
Berdasarkan arus
yang dihasilkan.
Generator dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu generator AC dan generator DC. Generator
AC menghasilkan arus bolak-balik AC dan generator DC menghasilkan arus searah DC.
Generator AC dan generator DC memiliki perbedaan prinsip. Generator DC kumparan
jangkar ada pada bagian rotor dan terletak diantara
kutub-kutub magnet
yang tetap
ditempat, diputar oleh tenaga mekanik. Pada generator AC, konstruksinya sebaliknya yaitu,
kumparan jangkar disebut juga kumparan stator karena berbeda pada tempat yang tetap,
sedangkan
kumparan rotor
bersama-sama dengan kutub magnet diputar oleh tenaga
mekanik. Gambar 4. Kontruksi generator sinkron
Jika kumparan rotor yang berfungsi sebagai pembangkit kumparan medan magnet
yang terletak di antara kutub magnet utara dan selatan diputar oleh tenaga air atau tenaga
lainnya, maka pada kumparan rotor akan timbul medan magnet atau fluks yang bersifat bolak-
balik atau fluks putar. Flux putar ini akan memotong-motong kumparan stator, sehingga
pada ujung-ujung kumparan stator timbul gaya gerak listrik karena pengaruh induksi dan flux
putar tersebut. Gaya gerak listrik ggl yang timbul pada kumparan stator juga bersifat bolak-
balik, atau berputar dengan kecepatan sinkron terhadap kecepatan putar rotor.
1.3 Generator AC
Pada generator AC dipakai sebuah medan magnetik yang berputar sehingga energi listrik
dan lilitan stator dapat dikeluarkan. Arus penguatan untuk rotor dihasilkan oleh satu atau
lebih lilitan generator yang dipasang pada poros dimana juga rotor terpasang. Listrik yang
dihasilkan disearahkan dengan bantuan dioda. Dioda adalah elemen pengantar tanggung yang
meneruskan arus listrik hanya pada satu arah.
Bagian utama generator AC terdiri atas magnet permanen tetap, kumparan solenoida.
cincin geser, dan sikat. Pada generator. Perubahan garis gaya magnet diperoleh dengan
cara memutar kumparan di dalam medan magnet permanen. Karena dihubungkan dengan cincin
geser, perputaran kumparan menimbulkan GGL induksi AC. OIeh karena itu, arus induksi yang
ditimbulkan berupa arus AC. Adanya arus AC ini ditunjukkan oleh menyalanya lampu pijar
yang
disusun seri
dengan kedua
sikat. Sebagaimana percobaan Faraday, GGL induksi
yang ditimbulkan oleh generator AC dapat diperbesar dengan cara memperbanyak lilitan
kumparan, menggunakan magnet permanen
yang lebih kuat, mempercepat perputaran kumparan, dan menyisipkan inti besi lunak ke
dalam kumparan.
Prinsip dasar generator arus bolak-balik menggunakan hukum Faraday yang menyatakan
jika sebatang penghantar berada pada medan magnet
yang berubah-ubah,
maka pada
penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik. Besar tegangan generator bergantung
pada :
a. Kecepatan putaran
b. Jumlah kawat pada kumparan yang
memotong fluk
c. Banyaknya
fluk magnet
yang
dibangkitkan oleh medan magnet.
Jumlah kutub generator arus bolak-balik tergantung dari kecepatan rotor dan frekuensi
dari ggl yang dibangkitkan. Hubungan tersebut dapat ditentukan dengan persamaan berikut ini.
p f
ns .
120 =
…………… 1 dengan :
ns = medan putar lilitan rpm f
= frekuensi Hz p = jumlah kutub pada rotor
1.4 Generator DC
