ANALISIS POTENSI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN DALAM PENYEDIAAN INDUSTRI MIKRO

ANALISIS POTENSI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN DALAM PENYEDIAAN INDUSTRI MIKRO

TUGAS AKHIR

Disusun sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik program S-1 pada Jurusan

Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh:

DANANG DWI ANGGORO 20120120103

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA 2016

i

Disusun sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik program S-1 pada Jurusan

Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh:

DANANG DWI ANGGORO 20120120103

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA 2016

ii

ANALISIS PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN DALAM PENYEDIAAN ENERGI INDUSTRI MIKRO

TUGAS AKHIR

Disusun sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik program S-1 pada Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik,

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh:

DANANG DWI ANGGORO 20120120103

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

YOGYAKARTA 2016

iii

Disusun Oleh:

DANANG DWI ANGGORO 20120120103

Telah diperiksa dan disetujui:

Dosen Pembimbing 1 Dosen Pembimbing 2

Rahmat Adiprasetya A.H, S.T., M.Eng. Anna Nur Nazilah Chamim, S.T., M.Eng NIK. 197511112005011002 NIK. 197608062005012001

iv

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

ANALISIS PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN DALAM PENYEDIAAN ENERGI INDUSTRI MIKRO

Disusun Oleh:

DANANG DWI ANGGORO 20120120103

Telah Dipertahankan di Depan Tim Penguji Pada Tanggal 2 September 2016 Susunan Tim Penguji:

Dosen Pembimbing 1 Dosen Pembimbing 2

Rahmat Adiprasetya A.H, S.T., M.Eng. Anna Nur Nazilah Chamim, S.T., M.Eng NIK. 197511112005011002 NIK. 197608062005012001

Penguji

Muhamad Yusvin Mustar,S.T.,M.Eng NIK. 19880508201504123073

Tugas Akhir ini telah dinyatakan sah sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Mengesahkan

Ketua Program Studi Teknik Elektro

Ir. Agus Jamal, M.Eng. NIK. 19660829199502123020

v

Nama : Danang Dwi Anggoro

NIM : 20120120103

Program Studi : Teknik Elektro Fakultas : Teknik

Universitas : Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa naskah Tugas Akhir “ Analisis Pembangkit Listrik Tenaga Angin Dalam Penyediaan Energi Industri Mikro ” ini merupakan hasil karya tulis saya sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar sarjana di Perguruan Tinggi dan sepanjang pengetahuan penulis juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis disebutkan sumbernya dalam naskah dan daftar pustaka dengan mengikuti tata cara dan etika penulisan karya tulis.

Yogyakarta, 2 September 2016 Penulis

vi

MOTTO

“Jangan pernah takut kehilangan sebagian hartamu, Takut lah jika kamu kehilangan keluargamu”

(HUSTLE COMPANY)

“Teman sejati adalah dia yang meraih tangan anda dan menyentuh hati anda” (Heather Pryor)

“Manusia tak selamanya benar dan selamanya salah, kecuali dia yang selalu mengoreksi diri dan membenarkan kebenaran orang lain atas keliruan diri

sendiri”

“Hai orang-orang yang beriman, jadikanlah sabar dan shalatmu sebagai penolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang-orang yang sabar ”

vii

Dengan ini saya ingin mempersembahkan karya ini kepada:

1. Ibu Badriyati, Ayahanda Sudarmo, Kakak Nurul Abdatul Azizah dan Adik Rafi Bangun Adhyasta yang selalu mendukung dan memberikan nasehat kepada saya dalam mengerjakan tugas akhir ini.

2. Seluruh keluarga besar Mbah Sastro Sujono dan Mbah Mafahir yang telah memberi semangat dan selalu mendoakan saya dalam menyelesaikan tugas akhir.

3. Dosen-dosen Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, yang telah memberikan saya ilmu selama ini.

viii

KATA PENGANTAR

Asalamu’alaikum Wr. Wb.

Puji dan Syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya serta shalawat dan salam kepada junjungan Nabi besar Muhammad SAW sebagai motivasi dan inspirasi untuk terus melangkah kedepan dengan penuh optimis sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul ” ANALISIS PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN DALAM PENYEDIAAN ENERGI INDUSTRI MIKRO”. Skripsi ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan strata satu (S1) di Fakultas Teknik UMY.

Terwujudnya laporan Skripsi ini tidak lepas dari bantuan dan dorongan berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini, penulis menyampaikan ucapan rasa terima kasihsebesar-besarnya kepada :

1. Allah SWT yang telah memberikan karunia, rahmat, dan hidayah Nya.

2. Ibu saya, Ibu Badriyati dan Bapak Saya, Bapak Sudarmo yang selalu mendoakan, mendukung dan tak pernah lelah memberikan dorongan untuk penyusunan tugas akhir ini.

ix

Pembimbing I yang dengan sabar membimbing, membagi ilmunya dan mengarahkan selama melaksanakan penelitian Tugas Akhir hingga dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini.

5. Ibu Anna Nur Nazilah Chamim, M.Eng. sebagai Dosen Pembimbing II yang dengan sabar membimbing, membagi ilmunya dan mengarahkan selama melaksanakan penelitian Tugas Akhir hingga dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini.

6. Bapak Muhamad Yusvin Mustar,S.T., M.Eng sebagai penguji pada saat pendadaran.

7. Segenap Dosen pengajar di jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, terimakasih atas segala bantuan yang selama ini telah diberikan.

8. Staf Laboratorium Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

9. Teman–teman mahasiswa Teknik Elektro A dan B 2012. 10.Teman-teman “Bigbrader” Terima kasih

11.Sahabat-sahabat Ardhi, Bondan, Windu, Firli, Nyonk, Reza, Yusuf, Gandhi ,Fidel, Iwan, Fajar dan Okti. Terima kasih telah membuat kekonyolan di hidup saya dalam suka maupun duka.

x

12.Kantin S’15 Yogyakarta, Terima kasih telah memberikan wifi terkencang untuk mencari bahan Tugas Akhir.

13.Terima kasih Mba anna, yang selalu menjaga warung wifi referensi teknik dan membantu memotivasi untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

14.Kendaraan saya G-3137-TP (RX-KING) yang membuat saya punya berjuta saudara di Yogyakarta dan menikmati panjangnya jalanan. Indonesia indah dengan RX-KING

15.Terima kasih kepada sahabat Kontrakan Jahanam yang telah membantu saya mulai dari proses pengerjaan tugas akhir sampai terselesainya tugas akhir. 16.Semua pihak yang secara langsung maupun tidak langsung mendukung penulis.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna, hal ini mengingat kemampuan dan pengalaman dalam penyusunan skripsi ini yang sangat terbatas dan dimohon masukan serta saran agar penulis dan pembaca memperoleh banyak pengetahuan.

Wasalamu’alaikum Wr. Wb

Yogyakarta, 2 September 2016 Yang menyatakan,

xi

HALAMAN JUDUL ... ii

LEMBAR PENGESAHAN ... iii

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR ... iv

HALAMAN PERNYATAAN ... v

MOTTO ... vi

PERSEMBAHAN ... vii

KATA PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR TABEL ... xv

DAFTAR GAMBAR ... xvi

INTISARI ... xviii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

A. Latar Belakang Penelitian ... 1

xii

C. Batasan Masalah... 3

D. Tujuan Penelitian ... 4

E. Sistematika Penulisan ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LADASAN TEORI ... 6

A. Tinjauan Pustaka ... 6

B. Landasan Teori ... 7

1. Proses Terjadinya Angin ... 7

a. Macam-Macam Angin ... 7

1. Angin Darat dan Angin Laut ... 7

2. Angin Gunung dan Angin Lembah ... 8

3. Angin Siklon dan Angin Antisiklon ... 9

4. Angin Fohn ... 10

5. Angin Munson Barat ... 11

6. Angin Munson Timur ... 12

7. Syarat Kecepatan Angin ... 12

C. Potensi Energi Angin ... 13

D. Perkembangan Turbin Angin ... 18

1. Pengembangan Efisiensi Turbin Angin ... 19

a. Baling-Baling ... 19

b. Kontrol ... 20

xiii

BAB III METEDELOGI PENELITIAN ... 31

A. Bahan Penelitian... 31

B. Alat Penelitian ... 31

C. Cara Penelitian ... 31

D. Flowchart Pengambilan Data ... 33

E. Tempat Penelitian... 36

BAB IV ANALISIS DATA ... 37

A. Data Wilayah ... 38

B. Profil Beban ... 39

C. Potensi Angin ... 40

D. Perancangan Homer ... 41

1. Pemasukan Beban ... 42

2. Desain Wind Turbine ... 44

3. Desain Baterei ... 49

4. Desain Converter ... 51

5. Grid ... 53

E. Hasil Simulasi HOMER ... 55

xiv

2. Hasil Sistem Pembangkitan Produksi ... 58 3. Perbandingan Sistem Teroptimal Wind

Turbine dengan Grid ... 60 4. Perbandingan Biaya Pengoperasian Wind

Turbine dengan Grid ... 61

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 63 DAFTAR PUSTAKA ... 66 LAMPIRAN

xv

diatas Permukaan Laut ... 12

Tabel 2.2 Potensi Angin ... 14

Tabel 4.1 Konsumsi Lisrik 1 Rumah Industri Mikro ... 38

Tabel 4.2 Konsumsi Rata-Rata Perjam dari Beban ... 39

Tabel 4.3 Data Kecepatan Angin BMKG ... 41

Tabel 4.4 Spesifikasi Turbin Angin ... 46

Tabel 4.5 Spesifikasi Converter ... 51

Tabel 4.6 Tarif Listrik /kWh ... 53

xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Proses Angin Darat dan Angin Laut ... 8

Gambar 2.2 Proses Angin Gunung dan Angin ... 9

Gambar 2.3 Proses Angin Siklon dan Angin Antisiklon ... 10

Gambar 2.4 Proses Angin Fohn ... 11

Gambar 2.5 Sistem Kelistrikan Tenaga Angin ... 16

Gambar 2.6 Komponen Turbin Angin ... 23

Gambar 2.7 Komponen Awal HOMER ... 27

Gambar 2.8 Pemelihan Beban dan Komponen Lainya Pada HOMER ... 29

Gambar 2.9 Bagian Utama Arsitektur HOMER ... 30

Gambar 3.1 Letak Tempat Penelitian... 36

Gambar 4.1 Kondisi Pantai Setro Jenar ... 37

Gambar 4.2 Mesin Pres Plastik ... 40

Gambar 4.3 Komponen Awal Homer ... 42

Gambar 4.4 Perancangan Beban Primer Homer ... 43

xvii

Gambar 4.8 Turbin SW Whisper 200 ... 47

Gambar 4.9 Batteries Hoppecke OPzS 800 ... 49

Gambar 4.10 Perancangan Baterei ... 50

Gambar 4.11 Converter Pada Sistem ... 51

Gambar 4.12 Perancangan Converter ... 52

Gambar 4.13 Perancangan Grid ... 54

Gambar 4.14 Kapasitas Grid ... 54

Gambar 4.15 Konfigurasi Homer ... 55

Gambar 4.16 Hasil Perhitungan Homer ... 56

Gambar 4.17 Hasil Daya yang DiBangkitkan ... 58

Gambar 4.18 Hasil Rata-Rata Produksi Setiap Bulan ... 59

Gambar 4.19 Perbandingan Current System dengan Grid ... 60

INTISARI

Pada saat ini bahan bakar fosil masih banyak digunakan untuk memproduksi listrik, dimana bahan bakar tersebut jika terus digunakan akan habis dan susah diperbarui. Berdasarkan permasalahan tersebut maka perlu dilakukan pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga energi terbarukan dengan sumber pembangkit dari alamdan dapat diperbarui sebagai solusi dari habisnya bahan bakar fosil. sehingga pada studi ini diusulkan perancangan sistem PLTA(Angin).

Dari perancangan sistem PLTA (Angin) dilakukan di Desa Bulus Pesantren, Kebumen, Jawa Tengah untuk membantu industri mikro yang sering kesulitan produksi jika listrik PLN mengalami pemadaman yang cukup lama. Sistem pembangkitan mengunakan wind turbine, baterai, converter dan perhitungan dari sistem secara menyeluruh mengunakan software HOMER versi 2.68. Tujuan dari tugas akhir ini adalah mengetahui potensi dari energi angin sebagai pengganti alternatif dari energi fosil yang semakin lama semakin habis di manfaatkan. Indonesia merupakan negara tropis, memiliki potensi angin yang dapat digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga angin atau bayu baik ditepian pantai atau bukit-bukit. Hasil simulasi dengan software HOMER ini bahwa potensi angin dapat dimanfaatkan untuk menggembangkan industri mikro disekitar pantai dan membantu perekonomian masyarakat agar lebih maju.

1 A. Latar Belakang

Keterbatasan energi listrik dan tingginya ketergantungan terhadap bahan bakar fosil membuat pemerintah harus tanggap untuk mecari solusi dari permasalahan tersebut dengan mencari sumber daya lain. Indonesia merupakan negara yang kaya akan potensi sumber daya alam yang melimpah, baik matahari, air dan angin merupakan alternatif peluang energi yang dapat dimanfaatkan sebaik mungkin oleh pemerintah. Masyarakat sekarang sangat bergantung pada listrik dari bahan bakar fosil, tidak hanya sebagai penerangan juga mendukung kegiatan ekonomi. Akibat yang ditimbulkan dari beban besar pemakaian adalah sering terjadinya pemadaman bergilir dan sering terjadinya gangguan, yang mengakibatkan perekonomian berhenti. Pemerintah harus tanggap untuk membuat suatu alternatif energi sebagai pengganti, yang sangat berpotensi, salah satunya adalah memanfaakan energi angin sebagai sumber energy untuk pembangkitan energi listrik.

Angin merupakan sumber daya alam yang dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan energi listrik yang tidak akan pernah habis untuk dipakai, oleh karena itu energi angin merupakan energi alternatif yang memiliki potensi sebagai energi terbarukan. Potensi ini harus dikembangkan untuk membantu masyarakat kecil yang perekonomiannya bergantung pada sumber listrik dari (Pembangkit Listrik Negara) PLN. Pasokan listrik harus selalu stabil dan handal untuk

2

menunjang kebutuhan yang semakin banyak. Pembangkit listrik yang dimiliki PLN (Perusahaan Listrik Negara) umumnya menggunakan bahan bakar fosil yang lama kelamaan akan selalu berkurang jumlah sumber daya bila tidak ada energi alternatif lainnya, untuk itu peranan pemerintah sangat besar untuk membuat suatu inovasi baru dalam pembangkitan listrik.

Kabupaten Kebumen khususnya sekitar pantai selatan ini memiliki potensi angin yang bagus untuk digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB). Letaknya yang berdekatan dengan bibir pantai membuat kecepatan anginnya dianggap cukup baik. Warga sekitar juga memiliki potensi perekonomian yang tinggi dimana terdapat industri mikro atau indutri rumahan yang merupakan penghasilan utama. Pasokan listrik yang sering kali padam atau tidak stabil ini menyulitkan warga bekerja. Letak dari kawasan yang jauh dari perkotaan membuat pasokan energi listrik dari PLN sering mengalami gangguan yang apabila terjadi waktunya sangat lama.

Menanggulangi padamnya listrik para warga menggunakan genset sebagai energi pengganti, sementara harga BBM (Bahan Bakar Minyak) yang semakin mahal membuat para warga harus berfikir ulang untuk menekan biaya produksi diindustri mikro rumahan. Mengingat lokasi yang berada di pantai selatan memiliki potensi angin yang sangat tinggi pengembangan energi terbarukan sangat cocok untuk membantu industri yang mengalami kesulitan pasokan listrik PLN. Eksploitasi energi angin ini sangat baik mengingat angin tidak akan pernah habis dan berkurang, lain halnya dengan bahan bakar fosil yang akan habis bila dipakai terus menerus. Atas dasar pertimbangan untuk memenuhi kebutuhan

energi listrik, maka penulis mecoba melakukan pengembangan pembangkit listrik tenaga bayu sebagai energy cadangan untuk membantu industri mikro.

B. Rumusan Masalah

Karena keterbatasan pasokan lisrik dari PLN, perlu dikembangkan energi terbarukan yang berasal dari angin sebagai alternatifnya. Perlu adanya suatu peranan pemerintah untuk menyiasati kondisi ini dengan mendirikan suatu pembangkit listrik yang dapat membantu masyarakat pantai selatan khususnya para industri mikro,agar tidak mengalami kerugian ketika lisrik padam dan usaha tetap berjalan.

C. Batasan Masalah

Berdasarkan rumusan masalah diatas, maka dalam pembahasan tugas akhir ini dibatasi pada :

1. Pengambilan data hanya dilakukan pada Industri Mikro

2. Analisa perhitungan daya dan beban hanya terpusat melalui Homer.

D. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian adalah menggembangkan potensi dari angin yang akan dirubah menjadi sumber energi listrik sebagai energi terbarukan, sehingga dapat membantu pasokan listrik industri mikro disekitar pantai selatan Kebumen yang mengalami kesulitan proses produksi ketika listrik PLN mengalami pemadaman.

4

Perlu adanya pengembangan suatu energi lain yang dapat membantu keterbatasan ini dan tidak sepenuhnya bergantung pada energi fosil sebagai pasokan utamanya.

D. Manfaat Penelitian

1. Bagi pengguna dapat membantu mengatasi masalah dalam keterbatasan pasokan listrik.

2. Bagi penulis dapat mengetahui potensi dari daerah tempat tinggal yang dapat dijadikan sebagai alternatif energi.

3. Bagi kalangan akademisi nantinya bisa dikembangkan sebagai pembangkit alternatif dan menggantikan energi fosil.

E. Sistematika Penulisan

1. Bab I Pendahuluan, membahas mengenai latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.

2. Bab II Tinjauan Pustaka dan Dasar Teori, Membahas mengenai teori-teori yang mendukung dari masing-masing bagian yang berisikan dasar pemikiran secara teoritis dan secara umum dan juga menjadi panduan atau dasar dari pembuatan analisis-analisis tugas akhir ini.

3. Bab III Metodologi Penelitian, membahas mengenai tata cara dan metode penelitian yang akan dilakukan yang meliputi studi literatur, survey lapangan dan pengambilan data, simulasi sistem dan analisis terhadap data yang diperoleh.

4. Bab IV Analisis dan Hasil Penelitian, membahas data-data hasil penelitian dan analisis serta pembahasan terhadap masalah yang diajukan dalam tugas akhir.

5. Bab V Kesimpulan dan Saran, dalam bab ini dikemukakan kesimpulan dari hasil pembahasan dari bab sebelumnya dan saran untuk perbaikan dan pengembangan bagi penelitian lebih lanjut

6 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka

Keterbatasan energi fosil membuat perlu adanya suatu pemanfaatan sumber daya lain sebagai alternatif energi untuk menunjang pasokan listrik yang semakin banyak digunakan. Berdasarkan topik tugas akhir yang diambil terdapat beberapa referensi penelitian-penelitian yang berkaitan dengan tugas akhir ini, Berikut adalah sebagian contoh penunjang tulisan tugas akhir :

1. Cahya Adijana Nugraha, 2015 “Analisa Potensi Daya Angin Sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB) di Pantai Congot, Kulonprogo” Tugas Akhir, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, menejelaskan tentang analisa pembangkit listrik tenaga bayu memanfatkan angin pantai congot sebagai energi alternatif penunjang pasokan listrik warga sekitar pantai yang memiliki potensi angin cukup besar.

2. Syamsul Bahari, 2015 “Analisa Pembangkit Listrik Tenaga Angin di Sekitar Sungai Nibung Kec. Teluk Pakedei Kabupaten Kubu Raya” Tugas Akhir, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Tanjungpura. Menjelaskan tentang pemanfaatan energi angin sebagai penerangan warga sekitar sungai nibung yang sering kali mengalami kesulitan pasokan listrik PLN.

B. Landasan Teori

1. Proses Terjadinya Angin

Angin merupakan salah satu unsur yang dapat mempengaruhi kondisi cuaca dan iklim. Angin adalah pergerakan udara yang disebabkan adanya perbedaan tekanan udara yang mengakibatkan adanya hembusan atau tiupan disuatu tempat atau daratan. Permukaan bumi senantiasa mengalami pemanasan yang berbeda disetiap tempatnya sehingga kecepatan angin memiliki perbedaan arah dan kecepatannya. Arah angin juga dipengaruhi oleh rotasi bumi, jika bumi tidak berotasi, maka angin akan bergerak di jalur yang lurus dari daerah tekanan tinggi ke tekanan rendah. Arah ini dibelokkan dari jalurnya ke arah lain tepat di belahan bumi utara dan selatan karena bumi berputar pada porosnya (Angga Saputra dkk, 2015).

a. Macam-Macam Angin

Beberapa contoh angin lokal antara lain adalah angin darat, angin laut, dan angin lembah serta angin jatuh

1. Angin Darat dan Angin Laut

Angin darat bertiup dari darat menuju laut sedangkan angin laut bertiup dari laut ke darat. Kedua angin tersebut terjadi karena adanya perbedaan antara daratan dan lautan. Proses terjadinya angin darat dan angin laut:

a). Angin darat terjadi pada malam hari, karena suhu dilaut pada malam sangat tinggi karena air laut dapat menahan panas matahari pada siang hari. udara lebih dingin karena daratan tidak mendapat pemanasan dan

8

tidak dapat mengikat panas lebih lama dari air. Karena suhu panas tersebut, udara di lautan merenggang sehingga tekanan udara di lautan turun dan menyebabkan udara bergerak dari darat ke lautan.

b). Angin laut terjadi pada siang hari, karena suhu di darat lebih tinggi karena pantulan panas matahari merenggangkan udara di daratan. Karena merenggang, udara di daratan naik sehingga tekanannya turun dan menyebabkan udara bergerak dari lautan ke daratan.

Gambar 2.1 Proses terjadinya angin darat dan angin laut (sumber : http://assharrefdino.com)

2. Angin Gunung dan Angin Lembah

Perbedaan pemenasan juga terjadi dikawasan pegunungan dan lembah berikut penejelasannya :

Malam hari pegunungan lebih dulu mendingin sedangkan lembah masih hangat. Udara di lembah pada malam hari lebih renggang, maka tekanan udara di lembah pun menjadi lebih rendah. Rendahnya tekanan udara di lembah menyebabkan udara yang ada di gunung bergerak turun ke lembah

sebagai angin gunung. Siang hari pegunungan lebih dulu mendapat pemanasan dibandingkan lembah. Udara di gunung pada siang hari lebih renggang, maka tekanan udara di gunung menjadi lebih rendah. Rendahnya tekanan udara di gunung udara yang ada di lembah bergerak naik ke gunung sebagai angin lembah.

Gambar 2.2 Proses terjadinya angin gunung dan angin lembah (sumber : http://assharrefdino.com)

3. Angin Siklon dan Angin Antisiklon

Angin siklon adalah udara yang bergerak dari beberapa daerah bertekanan udara tinggi menuju titik pusat tekanan udara rendah. Gerakan udara ini terlihat berputar dari beberapa daerah bertekanan udara tinggi yang mengelilingi daerah bertekanan udara rendah.

Angin antisiklon bergerak dari suatu daerah sebagai pusat bertekanan udara tinggi menuju daerah bertekanan rendah yang mengelilnginya. Gerakan udara ini terlihat berputar terbagi kedaerah yang lebih rendah.

10

Belahan bumi selatan dan utara memiliki perbedaan angin siklon dan angin antisiklonnya.

Gambar 2.3 Proses terjadinya angin siklon dan angin antisiklon (sumber : http://assharrefdino.com)

4. Angin Fohn

Angin yang turun di lereng pegunungan, bersifat kering dan panas dinamakan angin fohn. Angin fohn terjadi karena udara yang turun mendapatkan pemanasan secara dinamis yang diikuti turunnya kelembapan nisbi. Akibatnya udara yang mencapai daratan berupa udara panas dan kering. Angin fohn di setiap daerah memiliki nama yang berbeda-beda. Di Probolinggo dan Pasuruan Jawa Timur dikenal dengan nama angin gending. Daerah Tegal, Brebes, dan Cirebon angin fohn dikenal dengan nama angin kumbang. Angin brubu dikenal di daerah Makassar, sedangkan di Papua dikenal dengan nama angin wambrau. Adapun di daerah Deli, angin fohn

disebut dengan angin bahorok, yang sering menyebabkan terjadinya kerusakan pada tanaman tembakau. Selain angin lokal, terdapat angin yang bertiup dalam suatu kawasan yang lebih luas, yaitu angin monsunatau angin musimatau anginmuson.

Angin monsun yang terjadi di Indonesia ada dua, yaitu monsun barat dan monsun timur. Angin monsun ini disebabkan adanya perbedaan tekanan udara dua benua yang mengapit kepulauan Indonesia, yaitu Benua Asia yang kaya perairan dan Australia yang kering.

Gambar 2.4 Proses terjadinya angin fohn (sumber : http://assharrefdino.com)

5. Angin Munson Barat

Angin monsun barat terjadi pada bulan Oktober-April. Bulan-bulan itu kedudukan matahari berada di belahan bumi selatan, akibatnya belahan bumi selatan suhunya lebih tinggi dari pada belahan bumi utara dan angin bertiup dari belahan bumi utara ke belahan bumi selatan

12

6. Angin Munson Timur

Angin monsoon timur terjadi pada bulan April-Oktober. Saat itu kedudukan matahari berada di belahan bumi utara. Menyebabkan benua Australia mengalami musim dinin sehingga bertekanan tinggi. Sedangkan benua Asia lebih panas, sehingga tekanannya rendah.

7. Syarat Kecepatan Angin

Syarat dan kondisi angin yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik dengan kincir angin sebagai berikut :

Tabel 2.1 Tingkatan kecepatan angin 10 meter di atas permukaan tanah Kelas Kecepatan Kondisi Alam di Daratan

1 0.00 – 0.02

2 0.3 – 1.5 Angin tenang, asap lurus ke atas 3 1.6 – 3.3 Asap bergerak mengikuti arah angin 4 3.4 – 5.4 Wajah terasa ada angin, daun-daun bergoyang

pelan, petunjuk arah angin bergerak 5 5.5 – 7.9 Debu jalan, kertas beterbangan, ranting pohon

Bergoyang

6 8.0 – 10.7 Ranting pohon bergoyang, bendera berkibar 7 10.8 – 13.8 Ranting pohon besar bergoyang, air kolam

(Lanjutan) Tabel 2.1 Tingkatan kecepatan angin 10 meter di atas permukaan tanah 8 13.9 – 17.1 Ujung pohon melengkung, hembusan angin

terasa di telinga

9 17.2 – 20.7 Dapat mematahkan ranting pohon, jalan berat melawan arah angin

10 20.8 – 24.4 Dapat mematahkan ranting pohon, rumah rubu 11 24.5 – 28.4 Dapat merubuhkan pohon, menimbulkan

kerusakan

12 28.5 – 32.6 Menimbulkan kerusakan parah (Sumber: www.kincirangin.info)

C. Potensi Energi Angin

Indonesia adalah suatu negara yang dikarunia potensi alam yang begitu besar, salah satunya angin. Potensi angin yang dapat dimanfaatkan menjadi sumber energi, mempunyai kecepatan diatas 5 m/detik dan itu berada pada 120 lokasi dan tersebar di wilayah Nusa Tenggara Timur, Nusa Tenggara Barat, Sulawesi Selatan, dan Pantai Selatan Jawa (Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional, 2006).

Menurut Kepala Penelitian dan Pengembangan Daerah Jawa Barat “Neni Sri Utami, 2012” Kecepatan angin diindonesia kurang dari 5,9 per meter detik tapi bukan tidak bisa dimanfaatkan. Indramayu memiliki 40 kincir angin yang berdiri dibeberapa kota/ kabupaten, dengan kecepatan angin yang hanya 3 meter per detik dapat memompa air 2,7 meter kubik perjamnya dan hanya memerlukan biaya 500 ribu

14

untuk biaya perawatan setiap tahunnya. Pemanfaatan potensi angin seperti ini yang diharapkan mampu membantu masyrakat untuk menakan biaya perawatan yang mulai sangat mahal diera globalisasi.

Peranan pemerintah juga sangat dibutuhkan untuk mendukung adanya suatu energi terbarukan diwilayah yang memiliki potensi tinggi seperti potensi angin. Di Desa salah satu tempat yang memiliki potensi angin, dengan letak dipinggir pantai kawasan ini memiliki potensi angin yang cukup bagus untuk menggerakan turbin angin. Kesulitan pasokan listrik menjadi kendala bagi kalangan usaha mikro disana, sehingga saya ingin menganalisa potensi angin untuk membantu usaha mikro sehingga dapat menekan biaya yang dikeluarkan untuk produksi.

Tabel 2.2 Potensi Angin

Kelas Kec. Angin

(m/s)

Daya Spesifik (W/m²)

Kapasitas (kW) Lokasi (Wilayah)

Skala Kecil 2,5 – 4,0 <75 s/d 10 Jawa,NTB,NTT,

Maluku,Sulawesi Skala

Menengah

4,0 -5,0 75 – 100 10 – 100 NTB,NTT,Sultra

Skala Besar >5,0 >150 >100 Sulsel,NTB,dan

NTT, Pantai Selatan Jawa

Energi kinetik yang dihasilkan sekumpulan udara dengan massa m, dengan kecepatan v dengan arah x adalah :

∪= / mv _{= / pAx v Joule}

seperti terlihat pada rumus dibawah, daya yang dihasilkan angin, Pw, adalah turunan energi kinetic terhadap waktu:

��= � = ��= / � � = / � Rumus kecepatan udara � diperoleh

� = , �/� kg/� Dimana :

p = tekanan dalam kPa T = temperature (Kelvin) Daya yang dibangkitkan angin menjadi :

� = �� = , ��_�

A merupakan luas area dalam � dan v adalah kecepatan angin dalam clalam n/s. Untuk kondisi udara standard 101,3 kPa dan 273K, sehingga diperoleh persamaan :

Pw= 0,647� Watt

Mula – mula daya angin Pw daya melewati turbin sehingga diperoleh daya mekanik Pm dengan kecepatan sudut _� dan daya disuplai ke transmisi. Daya output transmisi Pt, merupakan perkalian daya output Pm dan Efisiensi transmisi.

16

Daya output mekanik �_� aktual dapat ditulis :

�� = �� / �� = ��� watt

��adalah koefisien performance turbin yang nilainya tidak konstan �� dipengaruhi kecepatan angin, kecepatan putaran turbin, dan parameter sudu turbin.

Gambar 2.5 Proses sistem kelistrikan tenaga angin (https://id.wikipedia.org)

Daya output generator � adalah perkalian daya output transmisi dan efisiensi generator �_�

� = ���� watt Formulasi kecepatan angin

Langkah awal menghitung energi angin adalah mengetahui kecepatan angin rata-rata. Kecepatan angin dapat dihitung:

�̅ = ∑��= � . �� ∑�_�− �_�

�̅ = kecepatan angin rata rata (m/s)

�� = kecepatan angin terukur (m/s)

�� = waktu angin dengan satuan �� n = banyak data pengukuran

Kecepatan angin rata untuk tiap satu jam, misalnya kecepatan angin rata-rata untuk jam 0.00 sampai jam 1.0, kecepatan angin ini menggunakan variasi

kecepatan harian. Dengan mengetahui variasi harian dari kecepatan angin, dapat diketahui saat-saat dimana angin bertiup kencang dalam satu hari, sehingga dapat digunakan untuk menentukan berapa jam dalam sehari semalam energi angin di daerah tersebut dapat menggunakan penggerak turbin angin. Kecepatan angin disuatu tempat dapat dipengaruhi oleh ketinggian terhadap tanah, makin dekat dengan permukaan tanah. Kecepatan angin di suatu tempat dipengaruhi oleh ketinggian terhadap tanag, makin dekat dengan permukaan tanah, kecepatan angin makin kecil (Cahya Adijana Nugraha, 2015).

Adapun hubungan antara kecepatan angin disuatu ketinggian dengan kecepatan angin lainnya dinyatakan dengan persaman :

� �� = [

� ��]

�

Dimana :

V = Kecepatan angin diketinggian H meter di atas tanah (m/s)

� = Kecepatan angin pada ketinggian referensi (m/s)

�� = Kecepatan angin pada ketinggian referensi (m/s) H = Ketingian yang kecepatannya akan dihitung (m)

�� = Ketinggian referensi (m)

18

D. Perkembangan Teknologi Turbin Angin

Teknologi tenaga angin, sumber energi paling cepat berkembang di dunia, sepintas terlihat sederhana. Selain untuk pembangkitan listrik, turbin angin sangat cocok untuk mendukung kegiatan pertanian dan perikanan, seperti untuk keperluan irigasi, aerasi tambak ikan, dan sebagainya. Tenaga ditransfer melalui baling-baling kadang dioperasikan pada variable kecepatan, lalu ke generator dan menghasilkan energi listrik untuk digunakan (Syamsul Bahari, 2015).

Perkembangan teknologi dalam dua dekade terakhir menghasilkan turbin angin yang modular dan mudah dipasang. Saat ini sebuah turbin angin modern 100 kali lebih kuat dibanding beberapa tahun yang lalu. Pada awal tahun 2004, pemasangan tenaga angin secara global telah mencapai 40.300 MW sehingga tenaga yang dihasilkan cukup untuk memenuhi kebutuhan sekitar 19 juta rumah tangga menengah di Eropa yang berarti sama dengan mendekati 47 juta orang. Dalam 15 tahun terakhir ini, pemanfaatan tenaga angin semakin tinggi seiring dengan turunnya biaya produksi 50% mampu menyaingi PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap) dan mampu menandingi pembangkit lainnya untuk pasokan listriknya Sejarah Penggunaan Energi Angin.

Teknologi energi angin sebenarnya bukan merupakan teknologi baru, pengetahuan mengenai energi angin telah lama digunakan. Bangsa Mesir kuno telah mengenal teknologi energi angin, mereka memanfaatkannya untuk menggiling gandum. Proses yang terjadi dalam penggilingan gandum cukup sederhana, mulanya gandum digiling menggunakan tenaga hewan seperti sapi atau keledai yang berjalan

berputar mengelilingi suatu poros vertikal, hewan tersebut mendorong suatu batang kayu yang terhubung pada poros, yang di bawahnya terdapat sebuah batu berbentuk silinder yang ikut berputar, batu tersebut digunakan untuk menggiling gandum.

Tenaga putaran kincir anginlah yang menggantikan tenaga hewan tersebut. Penggunaan teknologi energi angin juga ditemukan di Persia (Iran), mereka menggunakannya untuk menggiling/menumbuk gandum dan biji-bijian lainnya, mereka juga memanfaatkannya untuk memompa air. Perkembangan paling maju terjadi di Belanda dimana mulai banyak dikembangkan beragam bentuk dari kincir angin, oleh sebab itu pula belanda dijuluki negeri kincir angin. Teknologi kincir angin terus berlanjut hingga tahun 1920 di Amerika, di mana kincir tersebut mulai digunakan untuk membangkitkan listrik. Kincir angin yang digunakan untuk membangkitkan energi listrik biasanya disebut dengan turbin angin. Hingga pada tahun 1970 terjadi kenaikan harga minyak yang membuat energi terbarukan mulai banyak diminati.

1. Pengembangan Efisiensi Turbin Angin

Pengembangan efisiensi turbin angin dengan menyempurmnakan beberapa aspek dibawah ini (Ary triwibowo, 2013) :

a. Baling-Baling

Baling-baling berukuran panjang bisa menangkap atau mengumpulkan lebih banyak energi dibandingkan dengan yang berukuran pendek. Kelemahannya adalah baling-baling panjang cenderung lebih berat dan lebih

20

mudah rusak. Fokus penelitian adalah unutk tetap mempertahankan ukuran panjang, kekuatan, ketebalan, tapi dengan berat/bobot lebih ringan.

b. Kontrol

Jika angin semakin kencang, semakin besar pula energi yang dihasilkan. Memang benar tapi tidak semudah itu. Karena baling-baling direncanakan akan berbobot ringan, angin kencang bisa dengan cepat menghancurkannya. Jika tidak ada mekanisme rem atau penurunan kecepatan baling-baling, angin bisa merusak konstruksi baling-baling, bahkan menerbangkannya dengan mudah. Rem merupakan faktor penting dalam pengendalian kecepatan putaran baling-baling itu yang masih terus dipelajari.

2. Manfaat Angin sebagai Energi Alternatif

Di kawasan pesisir di Indonesia, selain digunakan untuk pembangkit tenaga listrik, energi angin juga digunakan sebagai penggerak baling-baling untuk penggerak pompa air. Pompa air ini digunakan para nelayan untuk membudidayakan beberapa komoditas air, seperti ikan kerapu, mutiara dan lainnya. Manfaat angin sebagai energi alternatif juga dapat dirasakan di bidang pertanian. Terbukti pada beberapa kawasan pertanian telah menggunakan energi angin untuk sistem pengairan atau irigasi sawah, sehingga dapat memangkas biaya untuk irigasi. Pemanfaatan energi angin sangat dianjurkan karena energi ini tersedia langsung oleh alam dan tidak dapat habis selama masih ada matahari, air dan udara di bumi. Lalu,

pemanfaatan dari ketersediaan energi angin ini bisa ditemui dimana saja. Sehingga, jika masyarakat mampu memperdayakan energi angin di setiap daerahnya, maka masing-masing daerahnya dapat mendapatkan energi terbarukan untuk kebutuhan sehari-harinya.

E. Mekanisme Turbin Angin

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 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. Angin akan memutar sebuah poros yang dihubungkan dengan generator, lalu menghasilkan listrik

Turbin untuk pemakaian umum berukuran 50-750 kW. Sebuah turbin kecil kapasitas 50kilowatt biasanya digunakan untuk perumahan dan pemompa air. Khusus untuk turbin dengan kapasitas kecil di hindarkan dari pemakaian gearbox karena gearbox bisa menyebabkan bertambah beratnya turbin sehingga untuk mengubah arah turbin di butuhkan angin yang kencang untuk menerpa ekor yang berfungsi untuk mengarahkan arah turbin ke angin. Selain itu brake juga di hindari karena untuk turbin kapasitas kecil rata-rata di gunakan untuk kecepatan angin yang rendah, jadi

22

ketika di tambah dengan komponen brake yang memiliki gaya gesekan di brake meskipun dalam keadaan tidak mengerem gaya gesekan tersebut tetap ada, hal ini mengakibatkan putaran turbin semakin berat, Berikut ini adalah jenis turbin angin :

a. Turbin angin propeller adalah jenis turbin angin dengan poros horizontal seperti baling pesawat terbang pada umumnya. Turbin angin ini harus diarahkan sesuai denga arah angin yang paling tinggi kecepatannya.

b. Turbin angin Darrieus merupakan suatu sistem konversi energi angin yang digolongkan dalam jenis turbin agin berporos tegak. Turbin angin ini pertama kali ditemukan oleh GJM Darrieus tahun 1920.

Kini turbin angin lebih banyak digunakan untuk mengakomodasi kebutuhan listrik masyarakat, dengan menggunakan prinsip konversi energi dan menggunakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui yaitu angin. Walaupun 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 terbaharui (Contoh : batubara, minyak bumi) sebagai bahan dasar untuk membangkitkan listrik. Berikut ini merupakan komponen dari turbin angin :

Gambar 2.6 Komponen turbin angin (Sumber : mit.ilearning.me)

1. Sudu

Sudu adalah bagian rotor dari turbin angin. Rotor ini menerima energi kinetik dari angin dan dirubah ke dalam energi gerak putar. menggunakan prinsip-prinsip aerodinamika seperti halnya pesawat. Pada prinsipnya gaya-gaya angin yang bekerja pada sudu-sudu kincir sumbu horizontal terdiri atas tiga komponen yaitu:

a. Gaya aksial(a), yang mempunyai arah sama dengan angin, gaya ini harus ditampung oleh poros dan bantalan

b. Gaya sentrifugal (s), yang meninggalkan titik tengah. Bila kipas bentuknya simetris, semua gaya sentrifugal s akan saling meniadakan atau resultannya sama dengan nol

24

c. Gaya tangensial( t), yang menghasilkan momen, bekerja tegak lurus pada radius dan yang merupakan gaya produktif. Energi kinetik angin diperoleh berdasarkan energi kinetik sebuah benda dengan massa m, kecepatan v.

2. Tower

Tower atau tiang penyangga adalah bagian struktur dari turbin angin horizontal yang memiliki fungsi sebagai struktur utama penopang dari komponen sistem terangkai sudu, poros, dan generator. Bahann tower terbuat dari baja atau beton yang harus kuat untuk menopang kincir angin baik kincir angin besar dan kecil.

3. Ekor

Ekor pada wind turbin berguna untuk mengubah posisi generator dan turbin agar sesuai dengan arah datangnya angin, ekor juga bisa berfungsi untuk melakukan furling atau penggulungan yang berfungsi untuk melambatkan putaran turbin saat terjadi angin yang memiliki batas kecepatan putaran dengan cara menekuk ekor agar arah angin tidak mendarat pada bagian samping turbin hal ini menyebabkan turbin berputar pelan kalena arah angin tidak pas di tengah turbin.

4. Generator

Generator 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 ferromagnetic permanen. Setelah itu di sekeliling poros terdapat stator yang bentuk fisis nya 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.

5. Baterai

Keterbatasan 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,

26

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 di akomodasi 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.

F. HOMER Energy

HOMER adalah perangkat lunak yang digunakan untuk membantu permodelan dari sebuah sistem tenaga listrik dengan menggunakan berbagai pilihan sumber daya terbarukan. Dengan HOMER, dapat diperoleh spesifikasi paling optimal dari sumber energi yang mungkin diterapkan. HOMER adalah singkatan dari the hybrid optimisation model for electric renewables, merupakan perangkat lunak yang

digunakan untuk membantu pemodelan dari sebuah sistem tenaga listrik dengan menggunakan berbagai pilihan sumber daya terbaharukan dan salah satu tool populer untuk desain sistem PLH ( Pembangkit Listrik Hybrid ) menggunakan energi terbarukan. HOMER mensimulasikan dan mengoptimalkan sistem pembangkit listrik baik stand-alone maupun grid connected yang dapat terdiri dari kombinasi turbin angin, photovoltaic, mikrohidro, biomassa, generator (diesel/bensin), microturbine, fuel-cell, baterai, dan penyimpanan hidrogen, melayani beban listrik maupun termal. Dengan HOMER, dapat diperoleh spesifikasi paling optimal dari sumber-sumber energi yang mungkin diterapkan.

1. Tampilan Awal Homer

Tampilan perangkat lunak HOMER bisa dilihat dibawah ini. Perancang dapat menyusun sistem pembangkit dari berbagai jenis sumber daya, baik sumber daya konvensional maupun yang terbaharukan. Proses simulasi pada HOMER dilakukan untuk mengetahui karakteristik atau performansi dari suatu sistem pembangkit.

28

Gambar 2.7 Tampilan awal HOMER

Setelah kita membuka program Homer, maka yang harus kita lakukan adalah memberikan atau menambahkan masukkan device pada system hybrid yang akan kita buat. Disini, yang harus kita masukkan adalah jenis beban yang akan ditopang dari sistem kita. Homer memberikan pilihan berbagai jenis beban sesuai dengan kebutuhan pengguna. Begitu juga pada pilihan komponen yang akan kita buat. Komponen pembangkit energi yang disediakan HOMER yaitu : PV, Wind Turbine, Hydro, Converter, Electrolyzer, Hydrogen Tank, Reformer, generator, dan system battery. Disini juga ada pilihan untuk menyalurkan pembangkit dengan grid PLN atau tidak.

Gambar 2.8 Pemilihan beban dan komponen lainnya pada HOMER.

Setelah menentukan tipe beban dan komponen pembangkit, maka hal yang selanjutnya dilakukan adalah memasukkan data beban tiap jamnya. Disini ada pilihan beban yang kita buat, tipe DC dan AC. Selanjutnya simulasi dari variasi beban tiap waktunya dapat kita simulasikan dengan memasukkan presentase pada random variability. Data beban yang telah kita inputkan secara otomatis akan langsung dihitung oleh Homer dan menghasilkan data rata-rata pemakaian, data beban puncak dan load faktor beban

30

2. Konfigurasi HOMER

Gambar 2.9 Bagian utama arsitekstur HOMER.

Saat melakukan simulasi, HOMER menentukan semua konfigurasi sistem yang mungkin, kemudian ditampilkan berurutan menurut net presents costs - NPC (atau disebut juga life cycle costs). Jika analisa sensitivitas diperlukan, HOMER akan mengulangi proses simulasi untuk setiap variabel sensitivitas yang ditetapkan.

31

A. Bahan Penelitian

Penelitian ini menggunakan bahan-bahan berupa data kecepatan angin dari BMKG (Badan Meteorologi kerja dari kecepatan angin/ bayu untuk membantu proses pengambilan data.

B. Alat Penelitian

Berupa data hardcopy dari BMKG (Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika) dan jurnal mengenai Pembangkit Listrik Tenaga Angin. Penelitian juga menggunakan perangkat lunak berupa HOMER yang berfungsi sebagai simulator sistem

Penelitian menggunakan alat-alat sebagai berikut :

1. Seperangkat Laptop acer aspire 5583WXMi dengan spesifikasi Intel core 2 duo procesor T5500 (1.66 GHz, 667 MHz, 2 MB L2 cache). 2. Perangkat lunak program HOMER.

C. Cara Penelitian

Penelitian ini menggunakan tahapan sebagai berikut :

1. Melakukan observasi didaerah pesisir pantai selatan Kebumen (Pantai Bercong) Jawa Tengah.

32

3. Melakukan simulasi sistem kerja pembangkit listrik tenaga angin/bayu pada aplikasi HOMER.

4. Perhitungan dan analisa data keseluruhan objek. 5. Melakukan evaluasi dan perbaikan.

Penelitian ini menggunakan aplikasi HOMER yang berfungsi sebagai simulator sistem kerja pada pembangkit listrik tenaga angin/bayu untuk mendapatkan data keseluruhan dari pembangkitan yang telah dilakukan. Ini bertujuan agar potensi dari tenaga angin dapat dimanfaatkan sebagai energi terbarukdan dan mengatasi kekurangan pasokan energi di industri mikro.

D. Flowchart Pengambilan Data

.

Mulai

Studi Pendaluhan

Indentifikasi dan Perumusan Masalah

Studi Pustaka

Pengumpulan Data

Pengolahan Data

Analisis Data

Penulisan Skripsi

34

Memberikan gambaran tentang flowchart diatas berikut penjelasan yang menyeluruh dari langkah-langkah penulisan :

1. Studi pendahuluan

Studi pendahuluan adalah tahap awal dalam metodelogi penulisan. Pada tahap ini dilakukan pengamatan langsung keadaan Pantai Setro Jenar, Desa Bulus pesantren Kabupaten Kebumen, Jawa Tengah. Bertujuan mengetahui informasi awal mengenai lingkungan dan situasi sekitar pantai. 2. Identifikasi dan Perumusan Masalah

Setelah melakukan studi pendahuluan, permasalahan pada area pantai dapat diketahui. Kemudian penyebab dari permasalahan pada area pantai adalah masyarakat yang masih kekurangan pasokan listrik yang mengakibatkan industri mikro rumahan tidak dapat bekerja ketika listrik dari PLN padam. Mengingat potensi angin yang cukup bagus di sekitaran pantai penulis berusaha untuk memanfaatkan potensi tersebut dengan menganalisa potensi angin sebagai penyedia listrik di industri mikro.

3. Studi Pustaka

Studi pustaka dilakukan untuk mencari informasi tentang teori, metode, dan konsep yang sesuai dengan permasalahan. Informasi tersebut dapat digunakan sebagai acuan dalam penyelesaian permasalahan yaitu dengan mencari referensi dalam bentuk buku, infromasi internet maupun sumber lainnya dari bimbingan dosen.

4. Pengumpulan Data

Pengumpulan data ini dilakukan dengan cara pengamatan langsung pada area pantai, wawancara dengan masyarakat sekitar Pantai Bercong yang memiliki industri mikro rumahan.

5. Pengolahan Data

Setelah semua data terkumpul sesuai dengan kebutuhan maka pengolahan data dapat dilakukan. Pengolahan data ini menentukan jenis wind turbine yang sesuai dengan kecepatan hembusan angin dan kebutuhan listrik industri mikro dan dilaukan konfigurasi dengan menggunakan software HOMER Energy untuk menghitung beban dan jumlah turbin angin yang optimal.

6. Analisa Data

Dari simulasi akan didapatkan hasil yang nantinya akan dianalisais. Data yang akan dianalisis adalah daya keluaran turbin angin yang dibandingkan dengan daya listrik PLN sebagai penyedia industri mikro rumahan.

7. Pembuatan Karya Tulis

Setelah selesai melakukan pengolahan data dan perancangan sistem maka langkah berikutnya menyusun karya tulis sesuai dengan aturan yang baku dan penulisan sesuai dengan tata caranya.

36

E. Tempat Penelitian

Penelitian untuk menganalisis potensi energi angin ini menggunakan program HOMER. Dilakukan di Desa Muktisari, Kecamatan kebumen, Jawa tengah yang berjarak 5 Km dari pusat kota dan pengamatan lokasi pantai di Desa Bulus pesantren, Pantai Setro jenar yang letaknya di selatan Kebumen.

Gambar 3.1 Letak Tempat Penelitian

Berdasarkan UU Republik Indonesia Nomor 20 Th 2008 tentang usaha mikro, kecil dan menengah. Pasal 6 ayat (a) bahwa kriteria usaha mikro memiliki kekayaan bersih paling banyak Rp. 50 juta (lima puluh juta rupiah) tidak termasuk tanah dan bangunan tempat usaha atau memiliki hasil penjualan tahunan paling banyak Rp. 300 juta (tiga ratus juta rupiah). Dalam penelitian yang dilakukan diindustri mikro pabrik plastik di Desa Muktisari tersebut telah memenuhi kriteria diatas sesuai dengan industri mikro.

37 BAB IV ANALISIS DATA

A. Data Wilayah

Penelitian ini dilakukan di Pantai Setro jenar, Kec.Bulus Pesantren, Kebumen, Jawa Tengah. Pengamatan dilakukan untuk mengetahui potensi dari kecepatan angin. Letak pantai didaerah selatan Kebumen memiliki angin cukup kencang memungkinkan untuk menjadi energi alternatif pembantu industri mikro warga sekitar, memiliki lahan landai yang luas bisa digunakan untuk pembangunan Pembangkit Listrik Energi Angin/Bayu.

38

B. Profil Beban

Potensi energi angin di Desa Bulus Pesantren Kebumen ini dugunakan untuk mensuplai industri mikro yang ada di sekitar desa tersebut. satu sampel industri mikro yang cukup besar memakai beban listrik dari PLN. Berikut industri mikro yang memiliki beban cukup besar untuk menjalankan usahanya :

Tabel 4.1 Konsumsi listrik 1 rumah industri mikro

Beban Jumlah Daya(kW) Waktu

Adaptor 1 0,45 4 jam

Motor 1 1 0,37 4jam

Motor 2 1 0,125 4jam

Motor 3 1 0,125 4jam

Mesin Plastik Kecil 3 0,06 8jam

Kipas Angin 3 0,18 8jam

Lampu (12W) 12 0,144 10jam

Kulkas 1 0,1 24jam

Tv 1 0,12 7jam

Ac 1 0,4 8jam

Pompa Air 1 0,125 3jam

Data berikut dapat diambil kesimpulan jumlah total daya yang di gunakan dalam 1 hari adalah 15,776 kW penggunaan peralatan listrik pada industri mikro. Penggunaan daya tersebut bebarengan dengan pengunaan kebutuhan daya rumah setiap harinya. Berikut konsumsi daya listrik rata-rata perjam :

Tabel 4.2 Konsumsi listrik rata-rata perjam dari beban

Waktu Rata- Rata Pemakaian (Kwh)

00.00-01.00 0.548

01.00-02.00 0.548

02.00-03.00 0.548

0.300-04.00 0.148

04.00-05.00 0.136

05.00-06.00 0.676

06.00-07.00 0.664

07.00-08.00 1.151

08.00-09.00 1.274

09.00-10.00 1.262

10.00-11.00 1.322

11.00-12.00 1.31

12.00-13.00 0.981

13.00-14.00 0.312

14.00-15.00 0.192

15.00-16.00 0.204

16.00-17.00 0.748

17.00-18.00 0.736

18.00-19.00 0.861

19.00-20.00 1.136

20.00-21.00 1.136

21.00-22.00 0.572

22.00-23.00 0.56

40

Dari tabel diatas dapat disimpulkan bahwa pemakaian beban paling banyak terjadi pada pagi kesiang hari dengan jangka waktu pemakaian mesin selama 4 jam perhari.

Gambar 4.2 Mesin pres plastik

C. Potensi Angin

Berdasarkan data potensi angin yang didapatkan dari Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG). Rata-rata kecepatan angin di pantai khususnya daerah Desa Bulus Pesantren, Kebumen, Jawa Tengah adalah 4,79 m/s. Data

kecepatan angin di lokasi pembangkit selama satu tahun dapat di lihat pada tabel berikut.

Tabel 4.3 Data kecepatan angin perbulan

Bulan Kecepatan angin m/s

Januari 4,86

Februari 3,61

Maret 4,92

April 4,11

Mei 4,27

Juni 5,52

Juli 6,20

Agustus 5,17

September 5,21

Oktober 5,77

November 3,86

Desember 4,02

(Sumber : BMKG, 2016)

D. Perancangan Homer

Pemodelan sistem PLTB dengan sumber energi terbarukan dapat dilakukan melalui pemodelan komputer. HOMER merupakan simulasi atau alat bantu pemodelan dalam energi terbarukan dengan mengetahui sumber energi yang tersedia dan kebutuhan beban yang dipakai.

42

HOMER mampu memodelkan sistem pembangkit skala kecil yang optimal, dengan demikian kelayakan teknis dan analisa tentang beban yang terpasang, daya yang dapat dihasilkan dari sistem dapat ditentukan melalui simulasi menggunakan HOMER yang didasarkan pada konfigurasi sistem yang tepat. Berikut komponen awal dari program HOMER yang digunakan.

Gambar 4.3 Komponen awal simulasi Homer

1. Pemasukan Data Beban

HOMER dapat mengakomodasi perubahan profil beban listrik setiap bulan. Profil beban listrik di industri mikro Desa Muktisari, Kebumen, Jawa Tengah. Berikut adalah beban prymari load yang digunakan untuk mensimulasikan beban listrik.

Gambar 4.4 Perancangan beban primer Homer

Dalam simulasi program Homer diatas didapatkan berupa beban daya aktif. Kemudian untuk random variability harian yang digunakan sebesar 15% dengan time to step sebesar 20% sesuai dengan petunjuk homer yang ada. Berdasarkan simulasi program didapatkan rata-rata energi listrik perhari sebesar 21,1 kWh/ hari, rata-rata beban listrik 0,877 kW dan beban puncak yang terjadi pada kisaran 2,43kW dalam satu tahun. Sehingga faktor beban merupakan perbandingan rata-rata beban listrik dan beban puncak adalah 0,361 KW.

44

Gambar 4.5 Profil listrik bulanan dalam satu tahun

Profil beban ini merupakan perkiraan beban dalam satu tahun penggunaan, namun terlihat tidak ada yang mencolok dari grafik karena Indonesia merupakan negara tropis yang hanya memiliki dua musim sehingga dapat dikatakan beban listrik hampis sama disetiap bulannya.

2. Desain Sistem Wind Turbin

Inputan yang di butuhkan software HOMER dalam instalasi wind turbine ini meliputi biaya Kapital, kecepatan angin, dan ketinggian. Untuk perhitungan ekonomi meliputi biaya konstruksi pembangunan wind turbine, harga wind turbine. Homer akan menghitung daya keluaran wind turbine dari kecepatan angin.

Gambar 4.6 Perancangan wind turbine

Dalam penentuan turbin angin dilakukan dengan menggunakan data sheet dari berbagai macam turbin, dan di putuskan menggunakan SW Whisper 200. Pada data sheet turbin SW Whiper 200 1 kW didapatkan nominal kecepatan angin yang di butuhkan untuk menggerakan turbin sebesar 3,1 m/s dan untuk desa Bulus pesantren sendiri memiliki kecepatan rata-rata 4,78m/s sehingga dapat dipastikan wind turbine bisa berputar dan menghasilkan daya.

46

Tabel 4.4 Spesifikasi turbin angin Star-up wind speed 3,1 m/s (7mph) Rotor diameter 9 feet (2,7m)

Voltage 24,36,48 VDC

Rated power 100watt at 26 mph (11,6 m/s) Turbine controller Whisper controller

Body Cast alumunium

Blades 3-Carbon reinforced fiberglass Overspeed protection Patented side-furling

Survival wind speed 200kWh /mo at 12 mph (5,4 m/s) Warranty 5 years limted warranty

(Sumber : https://indonesian.alibaba.com)

Turbin ini digolongkan memiliki kapasitas daya yang rendah dan cocok digunakan sebagai pembantu industri mikro di sekitar pantai selatan Kebumen. Biaya pembangunan yang tidak terlalu besar sehingga analisa ini dilakukan dengan maksud membantu industri mikro pada saat listrik PLN padam sehingga produksi tetap bisa berjalan lancar. Sesuai digunakan dengan kecepatan angin Indonesia khususnya tepi pantai yang memiliki kecepatan angin rata-rata dibawah 5m/s turbin ini tetap masih bisa bekerja dengan optimal.

Gambar 4.7 Potensi kecepatan angin

Dari data angin tersebut dapat dilihat potensi angin pesisir pantai selatan Kebumen cukup bagus untuk pembuatan wind turbine skla kecil hingga menengah ini membantu peranan pemerintah daerah untuk membuat suatu energi terbarukan khususnya tepi pantai dan dapat dimanfaatkan warga sekitar agar lebih maju.

48

Dalam pengisian harga di homer, harga didapatkan dari harga untuk satu turbine tipe SW Whiper 200 1 kW DC adalah sebesar $ 440, kemudian untuk biaya replacement sebesar 50% dari biaya investasi pembangunan awal. Hal ini di karenakan pada sistem turbin angin ini apabila mengalami kerusakan, biaya penggantian komponen yang rusak harus segera dilakukan penggantian agar turbin kembali bekerja dengan baik. Replacement cost dikenakan setelah penggunaan wind turbin ini telah bekerja selama 15 tahun dan perawatan turbin dilakukan dengan jangka waktu 5 tahun sekali.

Sementara untuk biaya operational & maintenance (O&M), wind turbine dengan skala kecil yaitu di bawah 10 kW (<10 kW) umumnya tidak memerlukan biaya O&M, hal ini dikarenakan pengoperasian cukup dengan mengaktifkan turbin angin (bila sebelumnya dimatikan) dan melakukan pengereman darurat bila terjadi angin yang sangat kencang yang mungkin merusak tubin angin.

Namun dijelaskan bahwa biaya pemeliharaan tahunan pada turbin angin dengan teknologi baru atau lama rata-rata sebesar 4% dari biaya awal turbin. Turbin dengan teknologi modern atau baru biasanya memiliki substansial lebih besar dan memiliki perkembangan material baru sehingga biaya pemeliharaan dan operasionalnya lebih kecil. Biaya operasional dan pemeliharaan ini tetap ada karena meskipun turbin angin yang di gunakan adalah skala kecil namun tetap memerlukan pemeliharaan, yang umumnya adalah pergantian komponen yang aus atau rusak, pengecekan terhadap debu

atau kotoran yang melekat terutama di bagian yang berputar atau bergerak, pemeriksaan ekor pengarah, pemeriksaan karat, dll.

3. Desain Baterai

Sama seperti perancangan pada turbin, baterai juga memiliki 3 inputan yang harus di masukkan yaitu string, cost, dan baterai per string. Untuk cost terbagi menjadi 3 bagian yaitu capital, replacement dan O&M capital ini adalah harga pembelian baterai, kemudian replacement adalah biaya penggantian baterai dan yang terakhir O&M (operasional dan maintenance), O&M ini memiliki nilai 0 karena pada baterai perawatannya hanya berupa pengukuran pada baterai saja.

50

Baterai yang di gunakan dalam simulasi sistem ini adalah baterai tipe battery Hoppecke OPzS 800 yang mempunyai tegangan normal 2 volt, kapasitas 800 Ah atau 1,6 KWh. Kemudian string adalah jumlah baterai yang di gunakan sementara baterai perstring adalah baterai yang disusun secara seri agar mendapatkan komposisi tegangan sesuai dari pembangkit. Pada simulasi digunakan ini dalam satu stringnya terdapat 2 buah baterai karena mengingat kecilnya turbin angin yang dipakai dan harga dari 1 buah batereainya adalah $ 717.

Gambar 4.10 Perancangan baterai

Kemudian biaya perawatan baterai sama dengan harga pembelian karena di asumsikan bila terjadi kerusakan harus mengganti keseluruhan dari baterei tersebut karena batrei yang memang sulit untuk diperbaiki.

4. Desain Converter

Pada perancangan sistem converter ini menggunakan home power inverter Pwg 4 kW yang di jual dengan harga $ 366. Berikut spesifikasi dari converter yang digunakan pada sistem.

Gambar 4.11 Converter pada sistem (Sumber : https://indonesian.alibaba.com)

Tabel 4.5 Spesifikasi Converter

Brand Name Pwg

Model Number NC1522

Capacity(W) 4000 watt

Size 580*290*430mm

Weight 23,6kg

Input Voltage 90-280VDC

Output Voltage 110V/120V/220V/230V/240V

52

(Lanjutan)Tabel 4.5 Spesifikasi Converter

Output Frequency 50 hz

Output Current 15-25A

Material copper transformer with charger

working way home/wind system

Display LED,LCD display

Kemudian untuk replacement biayanya sama seperti biaya pembelian karena apabila terjadi kerusakan pada komponen, maka komponen tersebut harus di ganti satu set secara keseluruhan. Kemudian untuk ukuran converter sendiri bisa di rancang sesuai dengan konfigurasi yang optimal.

5. Grid

Simulasi perancangan sistem ini menggunakan koneksi ke grid, hal ini bertujuan apabila ada kelebihan energi listrik, energi listrik tersebut dapat di jual ke PLN. Menggunakan energi terbarukan skala kecil sampai dengan menengah dengan kapasitas sampai dengan 10 MW atau kelebihan tenaga listrik (excess power) dari badan usaha milik negara, badan usaha milik daerah, badan usaha swasta, koperasi dan swadaya masyarakat guna memperkuat sistem penyediaan tenaga listrik setempat (Peraturan Menteri ESDM Nomor 04 Tahun 2012 PLN). Hasil dari pembangkitan ini mungkin tidak akan dijual karena kapasitas daya yang kecil tidak memungkinkan sehingga lebih baik digunakan untuk kebutuhan industri mikro itu sendiri.

Sementara itu dari data PLN tentang Tarif Tenaga Listrik Yang disediakan oleh PT Perusahaan Listrik Negara, tarif listrik untuk keperluan rumah tangga ditetapkan seperti pada tabel di bawah ini.

Tabel 4.6 Tarif listrik /kWh

Daya Listrik Tarif listrik Keterangan

900 VA Rp 605 /kWh Bersubsidi

1300 VA Rp 1410 /kWh Non-Subsidi

2200 VA Rp 1410 /kWh Non-Subsidi (Sumber : PLN)

54

Gambar 4.13 Perancangan grid

Gambar 4.14 Kapasitas grid

Puchase diisi dengan kapasitas daya yang industri mikro yang menggunakan listrik PLN sebesar 2.200 VA dan sellback kapasitasnya di kosongkan karena hasil yang didapatkan wind turbine tidak dijual melainkan

hanya untuk pemakaian sendiri dan grid power pricre nya diisi sesuai dengan ketentuan harga kWh yang ada sebesar $ 0,141.

E. Hasil Simulasi Homer

Dari penentuan beberapa konfigurasi yang telah dijelaskan selanjutnya dilakukan simulasi konfigurasi menggunakan Homer. Dari hasil simulasi tersebut didapatkan hasil kelistrikan dan hasil keluaran ekonomi. Dari hasil simulasi yang dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak Homer didapatkan perencanaan sistem PLTA (Angin) seperti gambar dibawah ini.

Gambar 4.15 Konfigurasi Homer

Dalam perencanaan PLTA (Angin) menggunakan beban 21 kW. Untuk pemasok energi listrik didapat dari sumber yaitu turbin angin. Sumber turbin angin

56

yaitu turbin angin SW Whisper 200 dengan nominal daya 1 kW per turbin angin. Didapatkan 8 simulasi yang di hasilkan oleh Homer. simulasi yang paling bagus adalah konfigurasi yang memiliki nilai NPC (Net Present Cost) paling kecil, sama halnya dengan net present value (NPV), perbedaannya hanya jika NPV di lihat dari nilai yang besar, sedangkan NPC sebaliknya. NPC sendiri merupakan nilai dari semua biaya yang muncul selama masa pakai di kurangi dengan semua pendapatan yang diperoleh selama masa pakai. Selain itu NPC juga bisa digunakan untuk mengetahui biaya investasi yang paling optimal dari segi keluaran ekonomi dari sebuah pembangkit, sedangkan kriteria pada NPV untuk menentukan kelayakan pengembangan suatu proyek dilihat dari hasil NPV Apabila NPV > 0 suatu proyek layak untuk dilaksanakan, NPV < 0 suatu proyek tidak layak untuk dilaksanakan, dan NPV = 0 proyek layak untuk di kembangkan tapi tidak menguntungkan dan tidak mengalami kerugian.

Gambar 4.16 Hasil perhitungan Homer

Selain NPC, terdapat juga Cost of Energy (COE). COE ini merupakan rata-rata harga per kWh dari energi listrik yang di hasilkan oleh sistem. Dari NPC dan CEO itulah didapatkannya desain dari sistem pembangkit yang terbaik untuk idustri

mikro di sekitar pantai selatan Kebumen. Dari hasil simulasi terdapat beberapa hasil dan diambil hasil pada simulasi pertama yang menggunakan Grid, Wind Turbine, dan Converter serta simulasi kedua dengan grid kemudian kedua hasil itu dibandingkan mana yang lebih optimal.

Tabel 4.7 Konfigurasi terbaik

Jenis Keterangan

Turbin SW Whisper 200

Turbin yang di gunakan berjumlah 1 buah dengan masing-masing turbin memiliki kapasitas 1 kW Baterei Hoppecke

OPzS 800

Baterai yang di gunakan berjumlah 1 string baterai dengan satu stringnya berisi 2 buah baterai yang di rangkai secara seri untuk menaikkan tegangan

Converter Total kapasitas konverter yang di gunakan adalah 4 kW

Grid Grid bernilai 2,2 kW karena konfigurasi ini menggunakan listrik PLN sebagai pembantu dalam penyediaan listrik

Initial Capital Initial capital adalah biaya investasi yang di keluarkan untuk membangun konfigurasi tersebut Operating Cost Operating cost adalah biaya operasianal yang di

gunakan dalam setiap tahunnya

NPC Untuk NPC hasil dari konfigurasi yang di pakai adalah bernilai $ 12,400 hal ini menandakan hasil digunakan untuk pemakaian sendiri

58

(Lanjutan) Tabel 4.7 Konfigurasi terbaik

COE Rata-rata listrik yang di hasilkan dalam setahun bernilai sebesar 0,126 $/kWh

Ren frac Ren frac ini bernilai 0,27 hal ini menandakan bahwa sistem berjalan dengan baik dengan menggunakan energi terbarukan

1. Analisa Sistem Teroptimal

Pada anilsa sistem yang telah disimulasikan dengan program Homer didapat bahwa industri mikro di pantai selatan Kebumen menggunakan energi angin sebagai pengganti listrik PLN jika mengalami pemadaman sewaktu-waktu, mengingat proses produksi yang harus terus berjalan. Sehingga untuk mengoptimalkan sistem pada industri mikro memanfatkan potensi angin mengingat lokasi desa yang berdekatan dengan pantai di selatan Kebumen.

2. Hasil Pembangkitan Sistem Produksi Listrik

Dari simulasi Homer didapatkan hasil pembangkitan listrik total dengan bantuan grid sebesar 8,042 kWh/tahun tertera pada gambar diatas dan nilai wind turbine sebesar 2.184 kWh/tahun (27%) dari keseluruhan produksi pembangkitan yang ada, kemudian grid 5,857 kWh/tahun(73%). Hasil yang agak besar terjadi di grid karena sistem hanya sebagai penyedia listrik disaat PLN mengalami pemadaman.

Kemudian konsumsi beban penggunaan beban primer AC (beban penduduk) sebesar 7.702 kWh/tahun atau setara dengan nilai 100% karena semua daya yang dihasilkan digunakan untuk produksi industri mikro atau pemakaian sendiri.

Gambar 4.18 Rata-rata produksi setiap bulan

Dari gambar di atas bahwa pada bulan juli dan oktober wind turbine mengalami produksi yang cukup baik ini di karena angin bertiup secara stabil dalam menghasilkan daya listrik. Namun pemakaian grid terbesar terlihat

60

pada bulan februari, november dan oktober ini karena angin yang bertiup memiliki nilai yang cukup kecil sekitar 3 m/s sedangkan pada bulan lainnya kecepatan angin di anggap sedang sehingga masih dianggap baik dalam membantu proses industri mikro yang rata-rata kecepatannya 4 m/s.

3. Perbandingan Sistem Optimal Wind Turbine dengan Grid

Gambar 4.19 Perbandingan current system dengan grid

Sistem pembangkit ini selalu di bandingkan dengan grid yang telah lama teruji menjadi kebutuhan energi listrik untuk pelanggan dan dapat diketahui nilai NPC tanpa wind turbine sebesar $ 13,882. Nilai ini mengartikan bahwa apabila industri mikro hanya berlangganan PLN maka harus membayar sebesar $ 8,258 setiap tahunnya.

Pada dasarnya industri mikro tidak mencari untung dengan menjual listrik ke PLN namun hanya untuk pemakaian sendiri dan laba didapat dari hasil penjualan produk yang dihasilkan. Dapat dilihat pada setiap 5 tahun sekali wind turbin mengalami perbaikan tahunan dan pada tahun ke-15 wind turbine harus diganti dengan yang baru (penggantian total) sesuai dengan spesifikasi masa pakai agar tetap optimal dalam menghasilkan daya serta pada tahun ke-25 sudah dianggap sudah memberikan keuntungan pemakaian.

4. Perbandingan Biaya Pengoperasian Wind Turbine dengan Grid

Gambar 4.20 Perbandingan current system dengan base case

Dari homer energi dapat dijelaskan dijelaskan bahwa biaya pengoperasian wind turbine dengan base case relatif lebih murah dibanding dengan current system dalam 25 tahun. Biaya terlihat lebih irit diawal

62

pemasangan sistem namun mengalami kenaikan di awal tahun ke-4. Tahun ke-5 industri mengalami perbaikan pada Current system . Nilai dari Current system pada tahun ke-25 sebesar $ 23,489 sedangkan Base case pada tahun ke-25 memiliki nilai sebesar $27,148.

Pada grafik juga menjelaskan cumulative cash flows yaitu kenaikan harga pada tahun 0 current system dengan modal US$ 806 sedangkan pada base case pada tahun ke 0 US$ 0. Pada tahun ke-1 industri mikro sudah dapat menikmati hasil dari current system, dengan base case yang selalu meningkat setiap tahunnya dan industri mikro akan mengalami keuntungan ditahun ke- 25.

63 A. Kesimpulan

1. Dengan kontribusi wind turbine angin sebesar 27% dan PLN 73% menghasilkan daya total 8,042 kWh/tahun, dan beban yang di layani sebesar 7,702 kWh/tahun dengan kelebihan energi listrik yang digunakan untuk pemakaian sendiri.

2. Dalam simulasi program Homer didapatkan berupa beban daya aktif. Kemudian untuk random variability harian yang digunakan sebesar 15% dengan time to step sebesar 20% sesuai dengan petunjuk homer yang ada.

3. Dari simulasi program Homer juga didapatkan rata-rata energi listrik perhari sebesar 21,1 kWh/ hari, rata-rata beban listrik 0,877 kW dan beban puncak yang terjadi pada kisaran 2,43kW dalam satu tahun. Sehingga faktor beban merupakan perbandingan rata-rata beban listrik dan beban puncak adalah 0,361 KW.

4. Berdasarkan optimasi HOMER, potensi angin sebagai energi terbarukan mampu menghasilkan total daya 8,042 kWh/tahun. Hal ini terbilang cukup bagus untuk membangkitkan suatu industri mikro dengan skala kecil sampai menengah.

5. Pemeliharaan wind turbin terjadi pada waktu 5 tahun sekali dengan biaya perawatan 4% dari awal pembelian turbin angin dan pada tahun

64

ke-15 megalami perbaikan total sesuai dengan umur wind turbin itu sendiri serta pada tahun ke-25 mengalami pengembalian modal. Keuntungan juga didapat dari hasil penjualan produk industri mikro. 6. Dengan penelitian ini dilakukan dapat membantu industri mikro yang

memiliki potensi daerah cukup bagus untuk dimanfaatkan sebagai energi terbarukan khususnya di Pantai Selatan Kebumen. Perlu adanya pengembangan lain untuk memajukan energi terbarukan sebagai pendamping energi fosil yang semakin berkurang.

2. Saran

1. Perlunya penelitian lebih lanjut tentang pemanfaatan energi terbarukan untuk pembangkit listrik sehingga dapat efisien dan maksimal dalam jangka panjang.

2. Perlunya adanya pengembangan potensi daerah yang bisa dimanfaatkan untuk membantu warga sekitar dalam kesulitan pasokan listrik.

3. Dibutuhkan peranan pemerintah untuk lebih mengetahui kesulitan warganya dan memberikan solusi yang tepat jika pasokan listrik PLN padam.

4. Perlunya pembelajaran atas pemanfaatan energi angin sebagai energi terbarukan untuk memenuhi kebutuhan warga sekitar pantai yang memiliki potensi angin yang baik agar lebih maju.

5. Dibutuhkan pembelajaran lebih dalam tentang software HOMER agar perhitungan dapat lebih akurat dari data yang sebenarnya.

6. Pembangkitan Listrik Tenaga Bayu tidak berdampak pada lingkungan karena pada pembangkitan tersebut hanya memanfaatkan energi angin sebagai seumber untuk diubah menjadi energi kinetik.

66

DAFTAR PUSTAKA

Syahrul,”Prospek Pemanfaatan Energi Angin di Pedesaan” Media Elektrik, volume 3, nomor 2, Desember 2008 “Jurnal UNM”

Dines Ginting, “Sistem Energi Angin Skala Kecil Untuk Pedesaan”,Jurnal Ilmiah Teknologi Energi, Vol.1, No.5, Agustus 2007 ISSN 1858 – 3466

Anita.N., 2010, “Perancangan Pembangkit Listrik Tenaga Angin Skala Kecil di Gedung Bertingkat”. TugasAkhir, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Syamsul Bahari, 2015 “Analisa Pembangkit Listrik Tenaga Angin di Sekitar Sungai Nibung Kec. Teluk Pakedei Kabupaten Kubu Raya” Tugas Akhir, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Tanjungpura.

Nasrul Haq Rosyadi, 2016 “Analisa Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Hibrida Energi Angin dan Energi Surya sebagai Penyedia Energi

Listrik diDesa Banaran, Yogyakarta” Tugas Akhir, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. Angga Saputra dkk, 2015 “Pembangkit Listrik Tenaga Angin”, Jurusan

Teknik Mesin, Institut Teknologi Padang.

Cahya Adijana Nugraha, 2015 “Analisa Potensi Daya Angin Sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB) di Pantai Congot,

Kulonprogo” Tugas Akhir, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

Ari Triwibowo, 2013 “ Perkembangan Teknologi Kincir Angin “

http://sainsalam.com

http://assharrefdino.com/2013/11/normal-0-false-false-false-in-x-none-x_6515.html Proses terjadinya angin dan jenis-jenis angin ilmu dan cerita (Diakses 3 agustus 2016)

www.kincirangin.infoTingkat kecepatan angin (Diakses 3 agustus 2016)

mill/3201--potensi-angin-melimpah-di-kawasan-pesisir-indonesia Potensi Angin Melimpah Di Kawasan Pesisir Indonesia (Diakses 3 agustus 2016)

https://teknergi.wordpress.com/2011/08/07/perkembangan-teknologi-energi/ Perkembangan Teknologi Kincir Angin | TEKNERGI (Diakses 3 agustus 2016)

https://prezi.com/1rifxx86pyvf/perkembangan-teknologi/ Perkembangan Teknologi by Rizky Bayu Pratama on Prezi (Diakses 3 agustus 2016) https://indone5ia.wordpress.com/2011/05/21/prinsip-kerja-pembangkit-listrik-tenaga-angin-dan-perkembangannya-di-dunia/ Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Angin | Indonesia (Diakses 4 agustus 2016)

https://id.wikipedia.org/wiki/Turbin_angin Turbin angin - Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas (Diakses 4 agustus 2016)

68

http://whypgen-bppt.com/id/teknologi-whypgen/item/757-bagian-bagian-turbin-angin.html (Diakses 4 agustus 2016)

http://sayabukanengineer.co.id/2011/12/mekanisme-turbin-angin.html

Mekanisme turbin angin | All about Engineering (Diakses 6 agustus 2016)

https://asepfirman17.wordpress.com/administrasi-pendidikan/kriteria-usaha-mikro-kecil-dan-menengah-umkm/ Kriteria Usaha Mikro, Kecil dan Menengah (UMKM) | ASEP FIRMAN (Diakses 6 agustus 2016) https://indonesian.alibaba.com/product-detail/ Detail harga wind turbin,

COST FLOW GRID

motor 3 220 0.56 0.125 50 4 0.4928 14.784

transformer 220 2.25 0.45 50 4 1.98 59.4

kulkas 220 0.45 0.1 50 24 2.376 71.28

ac 220 1.81 0.4 50 8 3.1856 95.568

Pompa air 220 1.3 0.125 50 3 0.858 25.74

tv 220 0.54 0.12 50 9 1.0692 32.076

12 lampu 12w 220 0.65 0.144 50 20 2.86 85.8

3 kipas 220 0.27 0.06 50 10 0.594 17.82

mesin cuci 220 1.05 0.23 50 1 0.231 6.93

mesin plastik 220 0.09 0.02 50 7 0.1386 4.158

COST FLOW GRID

DATA PENGGUNAAN BEBAN

BEBAN

TEGANGAN (V) ARUS(A) DAYA (kw)

FREKUENSI (hz)

WAKTU / JAM

PER HARI (kwh)

PER BULAN (kwh)

motor 1

350

1.07

0.37

50

4

1.498

44.94

motor 2

220

0.56

0.125

50

4

0.4928

14.784

motor 3

220

0.56

0.125

50

4

0.4928

14.784

transformer

220

2.25

0.45

50

4

1.98

59.4

kulkas

220

0.45

0.1

50

24

2.376

71.28

ac

220

1.81

0.4

50

8

3.1856

95.568

Pompa air

220

1.3

0.125

50

3

0.858

25.74

tv

220

0.54

0.12

50

9

1.0692

32.076

12 lampu 12w

220

0.65

0.144

50

20

2.86

85.8

3 kipas

220

0.27

0.06

50

10

0.594

17.82

mesin cuci

220

1.05

0.23

50

1

0.231

6.93

mesin plastik

220

0.09

0.02

50

7

0.1386

4.158

BEBAN

Waktu Motor 1 Motor2 Motor3 Adaptor

Mesin

Kulkas

Pompa

Ac Tv

Lampu Kipas Mesin

Jumlah

Plastik Air 12 W Angin Cuci

00.00-01.00

0.1 0.4 0.048 0.548

01.00-02.00

0.1 0.4 0.048 0.548

02.00-03.00

0.1 0.4 0.048 0.548

0.300-04.00

0.1 0.048 0.148

04.00-05.00

0.1 0.036 0.136

05.00-06.00

0.1 0.54 0.036 0.676

06.00-07.00

0.1 0.54 0.024 0.664

07.00-08.00

0.1 0.125 0.54 0.036 0.12 0.23 1.151

08.00-09.00

0.37 0.125 0.125 0.45 0.02 0.1 0.024 0.06 1.274

09.00-10.00

0.37 0.125 0.125 0.45 0.02 0.1 0.012 0.06 1.262

10.00-11.00

0.37 0.125 0.125 0.45 0.02 0.1 0.012 0.12 1.322

11.00-12.00

0.37 0.125 0.125 0.45 0.02 0.1 0.12 1.31

12.00-13.00

0.1 0.125 0.54 0.036 0.18 0.981

13.00-14.00

0.02 0.1 0.012 0.18 0.312

14.00-15.00

0.02 0.1 0.012 0.06 0.192

15.00-16.00

0.02 0.1 0.024 0.06 0.204

16.00-17.00

0.1 0.54 0.048 0.06 0.748

17.00-18.00

0.1 0.54 0.096 0.736

18.00-19.00

0.1 0.125 0.54 0.096 0.861

19.00-20.00

0.1 0.4 0.54 0.096 1.136

20.00-21.00

0.1 0.4 0.54 0.096 1.136

21.00-22.00

0.1 0.4 0.072 0.572

22.00-23.00

0.1 0.4 0.06 0.56

23.00-00.00

0.1 0.4 0.06 0.56

TOTAL