PERANCANGAN KINCIR ANGIN TIPE AXIAL SEBAGAI PEMBANGKIT TENAGA LISRIK Perancangan Kincir Angin Tipe Axial Sebagai Pembangkit Tenaga Listrik.
PERANCANGAN KINCIR ANGIN TIPE AXIAL
SEBAGAI PEMBANGKIT TENAGA LISRIK
NASKAH PUBLIKASI
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Akhir dan Memenuhi Syarat-syarat Untuk
Mencapai Gelar Sarjana Teknik Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Diajukan oleh:
AIRLANGGA GURUH PRATAMA
D 400 080 046
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2012
SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH
Bismillahirrahmanirrohim
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya
Nama
NIM
Fakultas/Jurusan
Jenis
Judul
: Airlangga Guruh Pratama
: D 400 080 046
: Tehnik/Elektro
: Skripsi
: PERANCANGAN KINCIR ANGIN TIPE AXIAL
SEBAGAI PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK
Dengan ini menyatakan bahwa saya menyetujui untuk
1. Memberikan hak bebas royalti kepada Perpustakaan UMS atas penulisan karya
ilmiah saya, demi pengembangan ilmu pengetahuan.
2. Memberikan hak menyimpan, mengalih mediakan/mengalih formatkan,
mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), mendistribusikannya, serta
menampilkannya dalam betuk softcopy untuk kepentingan akademis kepada
perpustakaan UMS, tanpa perlu meminta ijin dari saya selama tetap
mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta.
3. Bersedia dan menjamin untuk menanggung secara pribadi tanpa melibatkan
pihak Perpustakaan UMS, dari semua bentuk tuntutan hukum yang timbul atas
pelanggaran hak cipta dalam karya ilmiah ini.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan semoga dapat
digunakan sebagaimana mestinya.
Surakarta, Juli 2012
Yang menyatakan
( Airlangga Guruh Pratama )
PERANCANGAN KINCIR ANGIN TIPE AXIAL SEBAGAI
PEMBANGKIT TENAGA LISRIK
Airlangga Guruh Pratama
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
E-mail : belutz_cursed@yahoo.com
ABSTRAKSI
Penelitian ini adalah untuk pemanfaatan turbin angin axial 4 bilah dan 3 bilah dengan menggunakan
generator magnet permanent.
Pemanfaatan Turbin Angin Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Bayu ini menggunakan turbin angin axial 4
bilah dan 3 bilah dari bahan fiber glass. Desain bilah dibuat dengan ukuran 70x20 cm, bilah tersebut digunakan
sebagai penggerak generator magnet permanent. Generator magnet permanent menggunakan 10 buah magnet
permanent dengan lilitan 100, 125, dan 150 berdiameter 28 cm. Sistem pembangkit ini memanfaatkan generator
magnet permanent sebagai pembangkit listrik.
Tegangan dan arus yang dihasilkan generator magnet permanent tergantung pada kecepatan angin yang
memutar rotor generator. Untuk turbin angin axial 4 bilah dapat menghasilkan tegangan 100 volt dan arus sebesar
0,50 mA pada kecepatan 758 rpm, dan untuk turbin angin axial 3 bilah dapat menghasilkan tegangan 90 volt dan
arus sebesar 0,45 mA pada kecepatan 807 rpm. Pada sistem pembangkit ini mampu dibebani lampu emergency
dengan nameplate 6 volt 4,5 Ah dan dapat mengisi lampu emergency pada tegangan 40 volt.
Kata kunci : PLTB, axial 4 dan 3 bilah, generator magnet permanent
1. PENDAHULUAN
Keberadaan wilayah di Indonesia yang
begitu beragamnya sumber energi alternatif
yang dapat dimanfaatkan, merupakan
tantangan bagi kita untuk melakukan
penelitian atau kajian agar memperoleh
sumber energi alternatif yang dapat
digunakan untuk memenuhi kebutuhan
energi yang terus meningkat. Seiring dengan
meningkatnya kebutuhan listrik, banyak
muncul permasalahan yang disebabkan
karena semakin berkurangnya cadangan
minyak bumi dan gas yang digunakan
sebagai bahan bakar pembangkit listrik.
Energi terbarukan mulai dikembangkan
seiring dengan terbatasnya cadangan energi
fosil dan juga adanya dampak negatif pada
lingkungan yang terjadi akibat penggunaan
energi fosil tersebut. Salah satu sumber
energi alternatif yang dapat dikembangkan
adalah Pembangkit Listrik Tenaga Angin.
Kebutuhan energi listrik yang terus
meningkat itulah, maka diperlukan waktu
yang tidak sedikit untuk membangun suatu
pembangkit tenaga listrik. Para perencana
sistem
juga
harus
dapat
melihat
kemungkinan-kemungkinan perkembangan
sistem tenaga listrik di tahun-tahun yang
akan datang. Maka dari itu diperlukan
pengembangan industri listrik yang meliputi
perencanaan pembangkitan, sistem kontrol
dan proteksi, serta sistem transmisi dan
distribusi listrik yang akan disalurkan hingga
sampai pada konsumen. Pembangunan
pembangkit skala besar sering terkendala
besarnya investasi dan jangka waktu
pembangunan yang lama pada pusat-pusat
tenaga listrik dibandingkan pembangunan
industri yang lain maka perlu diusahakan
agar dapat memenuhi kebutuhan tenaga
listrik tepat pada waktunya. PLTB
mempunyai keuntungan utama karena
sifatnya terbarukan. Hal ini berarti
eksploitasi sumber energi ini tidak akan
membuat sumber daya angin yang berkurang
seperti halnya penggunaan bahan bakar fosil.
Energi angin adalah energi yang relatif
bersih dan ramah lingkungan karena tidak
menghasilkan karbon dioksida CO2 atau
gas-gas lain yang berbahaya dalam
pemanasan global, sulphur dioksida dan
nitrogen
oksida
(jenis
gas
yang
menyebabkan hujan asam). Energi ini pun
tidak menghasilkan limbah yang berbahaya
bagi lingkungan ataupun manusia. Dengan
demikian, harap diingat bahwa sekecil
apapun semua bentuk produksi energi
selalu memiliki akibat bagi lingkungan.
Hanya saja efek turbin angin sangat rendah,
bersifat lokal dan mudah dikelola.
Energi alternatif dan yang terbarukan
mempunyai peran yang sangat penting
dalam memenuhi kebutuhan energi. Hal ini
disebabkan penggunaan bahan bakar untuk
pembangkit-pembangkit
listrik
konvensional dalam jangka waktu yang
panjang akan menguras sumber minyak
bumi, gas dan batu bara yang makin
menipis dan juga dapat mengakibatkan
pencemaran lingkungan.
1).Generator
Berdasarkan arus yang dihasilkan.
Generator dapat dibedakan menjadi dua
rnacam, yaitu generator AC dan generator
DC. Generator AC menghasilkan arus
bolak-balik (AC) dan generator DC
menghasilkan arus searah (DC). Baik arus
bolak-balik maupun
searah dapat
digunakan untuk penerangan dan alat-alat
pemanas.
1. Generator AC
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 :
a. Memperbanyak lilitan kumparan.
b. Menggunakan magnet permanen
yang lebih kuat.
c. Mempercepat perputaran kumparan,
dan menyisipkan inti besi lunak ke dalam
kumparan.
Contoh generator AC yang akan sering
dijumpai dalam kehidupan sehari-hari
adalah dinamo sepeda. Bagian utama dinamo
sepeda adalah sebuah magnet tetap dan
kumparan yang disisipi besi lunak. Jika
magnet tetap diputar, perputaran tersebut
menimbulkan GGL induksi pada kumparan.
Jika sebuah lampu pijar (lampu sepeda)
dipasang pada kabel yang menghubungkan
kedua ujung kumparan, lampu tersebut akan
dilalui arus induksi AC. Akibatnya, lampu
tersebut menyala. Nyala lampu akan makin
terang jika perputaran magnet tetap makin
cepat (laju sepeda makin kencang).
2. Generator DC
Prinsip kerja generator (dinamo) DC sama
dengan generator AC. Namun, pada
generator DC arah arus induksinya tidak
berubah. Hal ini disebabkan cincin yang
digunakan pada generator DC berupa cincin
belah (komutator). Komutator menyebabkan
terjadinya komutasi, peristiwa komutasi
merubah arus yang dihasilkan generator
menjadi searah. Berdasarkan sumber arus
kemagnetan bagi kutub magnet buatan
tersebut generator arus searah dapat
dibedakan menjadi:
a. Generator dengan penguat terpisah,
bila arus kemagnetan diperoleh dari
sumber tenaga listrik arus searah di luar
generator.
b. Generator dengan penguat sendiri,
bila arus kemagnetan bagi kutub-kutub
magnet berasal dari generator itu sendiri.
Berdasrkan hubungan lilitan penguat
magnet dengan lilitan jangkar generator
penguat sendiri dibedakan atas :
1) Generator shunt
Generator shunt yaitu generator penguat
sendiri dimana lilitan penguat magnetnya
dihubungkan shunt atau parallel dengan
lilitan jangkar.
2) Generator seri
Generator seri yaitu generator penguat
sendiri dimana lilitan
magnetnya
dihubungkan seri dengan lilitan jangkar.
3) Generator kompon
Generator kompon yaitu generator arus
searah yang lilitan penguat magnetnya
terdiri dari lilitan penguat shunt dan
lilitan penguat
seri.
Generator
komponterdiri dari dua macam yaitu:
a) Generator
kompon
panjang,
merupakan generator kompon yang lilitan
penguat serinya terletak pada rangkaian
jangkar.
b) Generator
kompon
pendek,
merupakan generator kompon yang lilitan
penguat serinya terletak pada rangkaian
beban.
output, dan inti besi yang berfungsi untuk
memperkuat medan magnet yang dihasilkan.
Prinsip kerja dari sebuah transformator
adalah sebagai berikut. Ketika Kumparan
primer dihubungkan dengan sumber
tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik
pada kumparan primer menimbulkan medan
magnet yang berubah. Medan magnet yang
berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan
dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder,
sehingga pada ujung-ujung kumparan
sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini
dinamakan induktansi timbal-balik (mutual
inductance).
Berdasarkan perbandingan antara jumlah
lilitan primer dan jumlah lilitan skunder
transformator ada dua jenis yaitu :
1. Transformator
step
up
yaitu
transformator yang mengubah tegangan
bolak-balik
rendah
menjadi
tinggi,
transformator ini mempunyai jumlah lilitan
kumparan sekunder lebih banyak daripada
jumlah lilitan primer (Ns > Np).
2. Transformator step down yaitu
transformator yang mengubah tegangan
bolak-balik
tinggi
menjadi
rendah,
transformator ini mempunyai jumlah lilitan
kumparan primer lebih banyak daripada
jumlah lilitan sekunder (Np > Ns).
Stop
kontak
2). Transformator
Transformator (trafo) adalah alat yang
digunakan
untuk
menaikkan
atau
menurunkan
tegangan
bolak-balik
(AC).Transformator terdiri dari 3 komponen
pokok yaitu : kumparan pertama (primer)
yang bertindak sebagai input, kumparan
kedua (skunder) yang bertindak sebagai
Gambar 1. Rangkaian Stepup
2. METODE PENELITIAN
Secara keseluruhan penelitian diawali
dari pengukuran kecepatan angin dan
perancangan Pembangkit Listrik Tenaga
Angin. Peralatan utama yang digunakan
untuk mendukung penelitian ini adalah :
1. Multimeter untuk mengukur tegangan
dan arus.
2. Tachometer
untuk
mengukur
kecepatan putaran mesin (rotor).
3. Anemometer
sebagai
pengukur
kecepatan angin.
4. Generator magnet permanen sebagai
pembangkit listrik saat pengujian.
5. Baling-baling (blade) dengan panjang
70 cm dan lebar 20 cm dari bahan
fiberglass berjumlah 4 dan 3 buah
sebagai penggerak.
6. Roda
gigi
(gearbox)
dengan
perbandingan jari-jari 1:2.
7. Tiang penyangga dengan tinggi 3
meter.
Pengujian dilakukan di Waduk Gajah
Mungkur, Alur penelitian ditunjukan pada
Gambar 3.
Gambar 3. Flowchart Penelitian.
3. HASIL PENELITIAN DAN
ANALISA
Hasil pengujian pertama turbin angin
pada tanggal 19 April 2012 dapat dilihat
pada tabel 1 pengukuran turbin angin axial 4
bilah.
Gambar 2. Kincir Axial 3 Bilah
.
706 753
534549 570 627 716 758
490
642
535 569 582
414 508
Kecepatan
Generator…
800
Kecepatan Generator
(RPM)
Tabel 1. Pengukuran Turbin Angin
Axial 4 Bilah.
600
400
200
0
3.0 3.3 3.5 4.0 4.3 4.5 5.0 5.3
Kecepatan Angin (m/s)
Gambar 5. Grafik
Hubungan
Kecepatan Angin dengan Kecepatan
Putar (RPM) pada Turbin Angin
Axial 4 Bilah.
150
Tegangan
Generator (V)
Tabel 2. Pengukuran Turbin Angin
Axial 3 Bilah.
100
100
78 80
75
63
60 65
70
58
55
52
50
50
49
2545
0
Tegangan…
0 Kecepatan Generator
500
(RPM) 1000
001
001
001
000
000000 000
000
000
000
000
000
000 000
000
000
000
Arus
Generator…
000
000
000
000
000
0
500
1000
Kecepatan Generator (RPM)
Gambar 4. Grafik Hubungan Arus
dengan Kecepatan Putar (RPM) pada
Turbin Angin Axial 4 Bilah.
1000
Kecepatan Generator
(RPM)
Arus Generator (mA)
Gambar 6. Grafik
Hubungan
Tegangan dengan Kecepatan Putar
(RPM) pada Turbin Angin Axial 4
Bilah.
800
807
750
746
625
648677
621
608
582 590
619 628680
565
432
Kecepatan
Generator…
600
400
200
0
0
Kecepatan 5Angin (m/s)
10
Gambar 7. Grafik
Hubungan
Kecepatan Angin dengan Kecepatan
Putar (RPM) pada Turbin Angin
Axial 3 Bilah.
Tegangan (V)
100
8790
85
7472
76
69
63 67
61
65
60
57
55
80
60
40
25
20
DAFTAR PUSTAKA
Tegangan…
0
0 Kecepatan Generator
500
(RPM)1000
Arus Generator (mA)
Gambar 8. Grafik
Hubungan
Tegangan dengan Kecepatan Putar
(RPM) pada Turbin Angin Axial 3
Bilah.
001
000
000
000
000
000
000
000
000 000
000
000
000
000
000 000
000 000
000
000
000
Arus
Generator…
0
500
1000
Kecepatan Generator (RPM)
Gambar 9. Grafik Hubungan Arus
dengan Kecepatan Putar (RPM) pada
Turbin Angin Axial 3 Bilah.
4. KESIMPULAN
Dari hasil pengujian dan analisa maka
dapat disimpulkan bahwa turbin angin tipe
axial dengan 4 bilah mampu yang
menghasilkan tegangan 100 volt dan arus
sebesar 0,50 mA pada kecepatan 758 rpm
dengan kecepatan angin 5,3 m/s. Dan turbin
angin tipe axial dengan 3 bilah mampu
yang menghasilkan tegangan 90 volt dan
arus sebesar 0,45 mA pada kecepatan 807
rpm dengan kecepatan angin 6 m/s. Pada
sistem pembangkit ini mampu dibebani
lampu emergency dengan nameplate 6 volt
4,5 Ah dan dapat mengisi lampu emergency
pada tegangan 40 volt.
Anonim. 2007. Existing Stucture of
offshore wind energy. Institut Teknologi
Sepuluh Nopember.
Desriansyah. 2006. Analisis Teknis Sudu
Kincir Angin Tipe Sumbu Horizontal Dari
Bahan Fibreglass . Indralaya.
Hery Alamsyah. 2007. Pemanfaatan
Turbin Angin Dua Sudu Sebagai Penggerak
Mula Alternator Pada Pembangkit Listrik
Tenaga Angin. Universitas Negeri Semarang.
Himran, Syukri. 2001. Utilization of
Wind Energy. CIRERD 2001. Denpasar Bali
Muhammad Hasan Ashari Widodo.
2011. Modifikasi Generator
Sebagai
Penghasil Listrik Untuk PLTB Tipe Vertikal
Axis. Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Yudhi Prasetyo. 2011. Pemanfaatan
Turbin Vertikal Axis Tipe H Pada
Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB)
Dalam
Skala
Kecil.
Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
SEBAGAI PEMBANGKIT TENAGA LISRIK
NASKAH PUBLIKASI
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Akhir dan Memenuhi Syarat-syarat Untuk
Mencapai Gelar Sarjana Teknik Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Diajukan oleh:
AIRLANGGA GURUH PRATAMA
D 400 080 046
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2012
SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH
Bismillahirrahmanirrohim
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya
Nama
NIM
Fakultas/Jurusan
Jenis
Judul
: Airlangga Guruh Pratama
: D 400 080 046
: Tehnik/Elektro
: Skripsi
: PERANCANGAN KINCIR ANGIN TIPE AXIAL
SEBAGAI PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK
Dengan ini menyatakan bahwa saya menyetujui untuk
1. Memberikan hak bebas royalti kepada Perpustakaan UMS atas penulisan karya
ilmiah saya, demi pengembangan ilmu pengetahuan.
2. Memberikan hak menyimpan, mengalih mediakan/mengalih formatkan,
mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), mendistribusikannya, serta
menampilkannya dalam betuk softcopy untuk kepentingan akademis kepada
perpustakaan UMS, tanpa perlu meminta ijin dari saya selama tetap
mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta.
3. Bersedia dan menjamin untuk menanggung secara pribadi tanpa melibatkan
pihak Perpustakaan UMS, dari semua bentuk tuntutan hukum yang timbul atas
pelanggaran hak cipta dalam karya ilmiah ini.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan semoga dapat
digunakan sebagaimana mestinya.
Surakarta, Juli 2012
Yang menyatakan
( Airlangga Guruh Pratama )
PERANCANGAN KINCIR ANGIN TIPE AXIAL SEBAGAI
PEMBANGKIT TENAGA LISRIK
Airlangga Guruh Pratama
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
E-mail : belutz_cursed@yahoo.com
ABSTRAKSI
Penelitian ini adalah untuk pemanfaatan turbin angin axial 4 bilah dan 3 bilah dengan menggunakan
generator magnet permanent.
Pemanfaatan Turbin Angin Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Bayu ini menggunakan turbin angin axial 4
bilah dan 3 bilah dari bahan fiber glass. Desain bilah dibuat dengan ukuran 70x20 cm, bilah tersebut digunakan
sebagai penggerak generator magnet permanent. Generator magnet permanent menggunakan 10 buah magnet
permanent dengan lilitan 100, 125, dan 150 berdiameter 28 cm. Sistem pembangkit ini memanfaatkan generator
magnet permanent sebagai pembangkit listrik.
Tegangan dan arus yang dihasilkan generator magnet permanent tergantung pada kecepatan angin yang
memutar rotor generator. Untuk turbin angin axial 4 bilah dapat menghasilkan tegangan 100 volt dan arus sebesar
0,50 mA pada kecepatan 758 rpm, dan untuk turbin angin axial 3 bilah dapat menghasilkan tegangan 90 volt dan
arus sebesar 0,45 mA pada kecepatan 807 rpm. Pada sistem pembangkit ini mampu dibebani lampu emergency
dengan nameplate 6 volt 4,5 Ah dan dapat mengisi lampu emergency pada tegangan 40 volt.
Kata kunci : PLTB, axial 4 dan 3 bilah, generator magnet permanent
1. PENDAHULUAN
Keberadaan wilayah di Indonesia yang
begitu beragamnya sumber energi alternatif
yang dapat dimanfaatkan, merupakan
tantangan bagi kita untuk melakukan
penelitian atau kajian agar memperoleh
sumber energi alternatif yang dapat
digunakan untuk memenuhi kebutuhan
energi yang terus meningkat. Seiring dengan
meningkatnya kebutuhan listrik, banyak
muncul permasalahan yang disebabkan
karena semakin berkurangnya cadangan
minyak bumi dan gas yang digunakan
sebagai bahan bakar pembangkit listrik.
Energi terbarukan mulai dikembangkan
seiring dengan terbatasnya cadangan energi
fosil dan juga adanya dampak negatif pada
lingkungan yang terjadi akibat penggunaan
energi fosil tersebut. Salah satu sumber
energi alternatif yang dapat dikembangkan
adalah Pembangkit Listrik Tenaga Angin.
Kebutuhan energi listrik yang terus
meningkat itulah, maka diperlukan waktu
yang tidak sedikit untuk membangun suatu
pembangkit tenaga listrik. Para perencana
sistem
juga
harus
dapat
melihat
kemungkinan-kemungkinan perkembangan
sistem tenaga listrik di tahun-tahun yang
akan datang. Maka dari itu diperlukan
pengembangan industri listrik yang meliputi
perencanaan pembangkitan, sistem kontrol
dan proteksi, serta sistem transmisi dan
distribusi listrik yang akan disalurkan hingga
sampai pada konsumen. Pembangunan
pembangkit skala besar sering terkendala
besarnya investasi dan jangka waktu
pembangunan yang lama pada pusat-pusat
tenaga listrik dibandingkan pembangunan
industri yang lain maka perlu diusahakan
agar dapat memenuhi kebutuhan tenaga
listrik tepat pada waktunya. PLTB
mempunyai keuntungan utama karena
sifatnya terbarukan. Hal ini berarti
eksploitasi sumber energi ini tidak akan
membuat sumber daya angin yang berkurang
seperti halnya penggunaan bahan bakar fosil.
Energi angin adalah energi yang relatif
bersih dan ramah lingkungan karena tidak
menghasilkan karbon dioksida CO2 atau
gas-gas lain yang berbahaya dalam
pemanasan global, sulphur dioksida dan
nitrogen
oksida
(jenis
gas
yang
menyebabkan hujan asam). Energi ini pun
tidak menghasilkan limbah yang berbahaya
bagi lingkungan ataupun manusia. Dengan
demikian, harap diingat bahwa sekecil
apapun semua bentuk produksi energi
selalu memiliki akibat bagi lingkungan.
Hanya saja efek turbin angin sangat rendah,
bersifat lokal dan mudah dikelola.
Energi alternatif dan yang terbarukan
mempunyai peran yang sangat penting
dalam memenuhi kebutuhan energi. Hal ini
disebabkan penggunaan bahan bakar untuk
pembangkit-pembangkit
listrik
konvensional dalam jangka waktu yang
panjang akan menguras sumber minyak
bumi, gas dan batu bara yang makin
menipis dan juga dapat mengakibatkan
pencemaran lingkungan.
1).Generator
Berdasarkan arus yang dihasilkan.
Generator dapat dibedakan menjadi dua
rnacam, yaitu generator AC dan generator
DC. Generator AC menghasilkan arus
bolak-balik (AC) dan generator DC
menghasilkan arus searah (DC). Baik arus
bolak-balik maupun
searah dapat
digunakan untuk penerangan dan alat-alat
pemanas.
1. Generator AC
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 :
a. Memperbanyak lilitan kumparan.
b. Menggunakan magnet permanen
yang lebih kuat.
c. Mempercepat perputaran kumparan,
dan menyisipkan inti besi lunak ke dalam
kumparan.
Contoh generator AC yang akan sering
dijumpai dalam kehidupan sehari-hari
adalah dinamo sepeda. Bagian utama dinamo
sepeda adalah sebuah magnet tetap dan
kumparan yang disisipi besi lunak. Jika
magnet tetap diputar, perputaran tersebut
menimbulkan GGL induksi pada kumparan.
Jika sebuah lampu pijar (lampu sepeda)
dipasang pada kabel yang menghubungkan
kedua ujung kumparan, lampu tersebut akan
dilalui arus induksi AC. Akibatnya, lampu
tersebut menyala. Nyala lampu akan makin
terang jika perputaran magnet tetap makin
cepat (laju sepeda makin kencang).
2. Generator DC
Prinsip kerja generator (dinamo) DC sama
dengan generator AC. Namun, pada
generator DC arah arus induksinya tidak
berubah. Hal ini disebabkan cincin yang
digunakan pada generator DC berupa cincin
belah (komutator). Komutator menyebabkan
terjadinya komutasi, peristiwa komutasi
merubah arus yang dihasilkan generator
menjadi searah. Berdasarkan sumber arus
kemagnetan bagi kutub magnet buatan
tersebut generator arus searah dapat
dibedakan menjadi:
a. Generator dengan penguat terpisah,
bila arus kemagnetan diperoleh dari
sumber tenaga listrik arus searah di luar
generator.
b. Generator dengan penguat sendiri,
bila arus kemagnetan bagi kutub-kutub
magnet berasal dari generator itu sendiri.
Berdasrkan hubungan lilitan penguat
magnet dengan lilitan jangkar generator
penguat sendiri dibedakan atas :
1) Generator shunt
Generator shunt yaitu generator penguat
sendiri dimana lilitan penguat magnetnya
dihubungkan shunt atau parallel dengan
lilitan jangkar.
2) Generator seri
Generator seri yaitu generator penguat
sendiri dimana lilitan
magnetnya
dihubungkan seri dengan lilitan jangkar.
3) Generator kompon
Generator kompon yaitu generator arus
searah yang lilitan penguat magnetnya
terdiri dari lilitan penguat shunt dan
lilitan penguat
seri.
Generator
komponterdiri dari dua macam yaitu:
a) Generator
kompon
panjang,
merupakan generator kompon yang lilitan
penguat serinya terletak pada rangkaian
jangkar.
b) Generator
kompon
pendek,
merupakan generator kompon yang lilitan
penguat serinya terletak pada rangkaian
beban.
output, dan inti besi yang berfungsi untuk
memperkuat medan magnet yang dihasilkan.
Prinsip kerja dari sebuah transformator
adalah sebagai berikut. Ketika Kumparan
primer dihubungkan dengan sumber
tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik
pada kumparan primer menimbulkan medan
magnet yang berubah. Medan magnet yang
berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan
dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder,
sehingga pada ujung-ujung kumparan
sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini
dinamakan induktansi timbal-balik (mutual
inductance).
Berdasarkan perbandingan antara jumlah
lilitan primer dan jumlah lilitan skunder
transformator ada dua jenis yaitu :
1. Transformator
step
up
yaitu
transformator yang mengubah tegangan
bolak-balik
rendah
menjadi
tinggi,
transformator ini mempunyai jumlah lilitan
kumparan sekunder lebih banyak daripada
jumlah lilitan primer (Ns > Np).
2. Transformator step down yaitu
transformator yang mengubah tegangan
bolak-balik
tinggi
menjadi
rendah,
transformator ini mempunyai jumlah lilitan
kumparan primer lebih banyak daripada
jumlah lilitan sekunder (Np > Ns).
Stop
kontak
2). Transformator
Transformator (trafo) adalah alat yang
digunakan
untuk
menaikkan
atau
menurunkan
tegangan
bolak-balik
(AC).Transformator terdiri dari 3 komponen
pokok yaitu : kumparan pertama (primer)
yang bertindak sebagai input, kumparan
kedua (skunder) yang bertindak sebagai
Gambar 1. Rangkaian Stepup
2. METODE PENELITIAN
Secara keseluruhan penelitian diawali
dari pengukuran kecepatan angin dan
perancangan Pembangkit Listrik Tenaga
Angin. Peralatan utama yang digunakan
untuk mendukung penelitian ini adalah :
1. Multimeter untuk mengukur tegangan
dan arus.
2. Tachometer
untuk
mengukur
kecepatan putaran mesin (rotor).
3. Anemometer
sebagai
pengukur
kecepatan angin.
4. Generator magnet permanen sebagai
pembangkit listrik saat pengujian.
5. Baling-baling (blade) dengan panjang
70 cm dan lebar 20 cm dari bahan
fiberglass berjumlah 4 dan 3 buah
sebagai penggerak.
6. Roda
gigi
(gearbox)
dengan
perbandingan jari-jari 1:2.
7. Tiang penyangga dengan tinggi 3
meter.
Pengujian dilakukan di Waduk Gajah
Mungkur, Alur penelitian ditunjukan pada
Gambar 3.
Gambar 3. Flowchart Penelitian.
3. HASIL PENELITIAN DAN
ANALISA
Hasil pengujian pertama turbin angin
pada tanggal 19 April 2012 dapat dilihat
pada tabel 1 pengukuran turbin angin axial 4
bilah.
Gambar 2. Kincir Axial 3 Bilah
.
706 753
534549 570 627 716 758
490
642
535 569 582
414 508
Kecepatan
Generator…
800
Kecepatan Generator
(RPM)
Tabel 1. Pengukuran Turbin Angin
Axial 4 Bilah.
600
400
200
0
3.0 3.3 3.5 4.0 4.3 4.5 5.0 5.3
Kecepatan Angin (m/s)
Gambar 5. Grafik
Hubungan
Kecepatan Angin dengan Kecepatan
Putar (RPM) pada Turbin Angin
Axial 4 Bilah.
150
Tegangan
Generator (V)
Tabel 2. Pengukuran Turbin Angin
Axial 3 Bilah.
100
100
78 80
75
63
60 65
70
58
55
52
50
50
49
2545
0
Tegangan…
0 Kecepatan Generator
500
(RPM) 1000
001
001
001
000
000000 000
000
000
000
000
000
000 000
000
000
000
Arus
Generator…
000
000
000
000
000
0
500
1000
Kecepatan Generator (RPM)
Gambar 4. Grafik Hubungan Arus
dengan Kecepatan Putar (RPM) pada
Turbin Angin Axial 4 Bilah.
1000
Kecepatan Generator
(RPM)
Arus Generator (mA)
Gambar 6. Grafik
Hubungan
Tegangan dengan Kecepatan Putar
(RPM) pada Turbin Angin Axial 4
Bilah.
800
807
750
746
625
648677
621
608
582 590
619 628680
565
432
Kecepatan
Generator…
600
400
200
0
0
Kecepatan 5Angin (m/s)
10
Gambar 7. Grafik
Hubungan
Kecepatan Angin dengan Kecepatan
Putar (RPM) pada Turbin Angin
Axial 3 Bilah.
Tegangan (V)
100
8790
85
7472
76
69
63 67
61
65
60
57
55
80
60
40
25
20
DAFTAR PUSTAKA
Tegangan…
0
0 Kecepatan Generator
500
(RPM)1000
Arus Generator (mA)
Gambar 8. Grafik
Hubungan
Tegangan dengan Kecepatan Putar
(RPM) pada Turbin Angin Axial 3
Bilah.
001
000
000
000
000
000
000
000
000 000
000
000
000
000
000 000
000 000
000
000
000
Arus
Generator…
0
500
1000
Kecepatan Generator (RPM)
Gambar 9. Grafik Hubungan Arus
dengan Kecepatan Putar (RPM) pada
Turbin Angin Axial 3 Bilah.
4. KESIMPULAN
Dari hasil pengujian dan analisa maka
dapat disimpulkan bahwa turbin angin tipe
axial dengan 4 bilah mampu yang
menghasilkan tegangan 100 volt dan arus
sebesar 0,50 mA pada kecepatan 758 rpm
dengan kecepatan angin 5,3 m/s. Dan turbin
angin tipe axial dengan 3 bilah mampu
yang menghasilkan tegangan 90 volt dan
arus sebesar 0,45 mA pada kecepatan 807
rpm dengan kecepatan angin 6 m/s. Pada
sistem pembangkit ini mampu dibebani
lampu emergency dengan nameplate 6 volt
4,5 Ah dan dapat mengisi lampu emergency
pada tegangan 40 volt.
Anonim. 2007. Existing Stucture of
offshore wind energy. Institut Teknologi
Sepuluh Nopember.
Desriansyah. 2006. Analisis Teknis Sudu
Kincir Angin Tipe Sumbu Horizontal Dari
Bahan Fibreglass . Indralaya.
Hery Alamsyah. 2007. Pemanfaatan
Turbin Angin Dua Sudu Sebagai Penggerak
Mula Alternator Pada Pembangkit Listrik
Tenaga Angin. Universitas Negeri Semarang.
Himran, Syukri. 2001. Utilization of
Wind Energy. CIRERD 2001. Denpasar Bali
Muhammad Hasan Ashari Widodo.
2011. Modifikasi Generator
Sebagai
Penghasil Listrik Untuk PLTB Tipe Vertikal
Axis. Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Yudhi Prasetyo. 2011. Pemanfaatan
Turbin Vertikal Axis Tipe H Pada
Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB)
Dalam
Skala
Kecil.
Universitas
Muhammadiyah Surakarta.