'Kebun Angin' yang Diresmikan Jokowi di Yogya Jadi Pembangkit Listrik Terbesar di RI

Pembangkit listrik tenaga angin di Jogjakarta

Selain energi cahaya matahari seperti yang sudah penulis paparkan di artikel terdahulu, sumber energi alternatif terbarukan yang juga melimpah di negeri kita adalah angin. Jika PLTS hanya menghasilkan energi listrik pada siang hari maka PLTB (Pembangkit Listrik Tenaga Bayu, bukan tenaga angin agar akronimnya tidak rancu dengan Pembangkit Listrik Tenaga Air yang disingkat PLTA) bisa menghasilkan energi listrik 24 jam sepanjang tahun.

Pada prinsipnya PLTB mengkonversi tenaga gerak angin menjadi tenaga putar oleh turbin, kemudian tenaga putar digunakan untuk menggerakkan sebuah generator listrik atau dinamo. Oleh karena itu fungsi terpenting sebuah PLTB terletak pada turbin dan dinamonya. Dalam praktek perancangan PLTB pemilihan jenis turbin dan dinamo harus dilakukan dengan cermat disesuaikan dengan kondisi tempat didirikannya PLTB agar diperoleh hasil yang maksimal dalam hal efisiensinya.

Berbicara PLTB tentu tidak bisa dilepaskan dengan turbin angin. Ada dua macam pengelompokan turbin angin berdasarkan arah sumbunya. Turbin Angin Sumbu Horisontal atau TASH (Horizontal Axis Wind Turbine atau HAWT) mempunyai sumbu mendatar sejajar dengan tanah. Bilah turbin terpasang tegak lurus dengan sumbunya. Sedang Turbin Angin Sumbu Vertikal atau TASV (Vertical Axis Wind Turbine atau VAWT) mempunyai sumbu yang tegak lurus dengan tanah dan bilahnya dipasang sejajar dengan sumbu.

Turbin Angin Sumbu Horisontal

Turbin Angin Sumbu Horisontal Savonius

Turbin Angin Sumbu Verikal Darrieus Tipe H

Turbin Angin Sumbu Vertikal Darrieus Tipe H Terpuntir

Turbin Angin Sumbu Vertikal Darrieus Tipe Oval

TASH mempunyai bilah dengan penampang mirip penampang rotor atau propeler pesawat terbang. Prinsip kerjanya pun mirip, hanya berkebalikan. Kalau pada rotor pesawat terbang digerakkan oleh mesin untuk menghasilkan daya dorong angin, sedang pada TASH daya dorong angin digunakan untuk menggerakkan turbin sehingga menghasilkan tenaga gerak putar yang selanjutnya digunakan untuk memutar sumbu generator listrik.

TASV mempunyai dua jenis yang dibedakan dari bentuk bilahnya, yaitu :

Turbin Savonius, mempunyai bilah berbentuk setengah tabung berjumlah 2 atau 3 dan disambungkan dengan sumbu ditengahnya.
Turbin Darrieus, mempunyai bilah yang penampangnya berbentuk seperti penampang sayap pesawat terbang yang dipasang sejajar sumbu melalui sebuah pemegang.

Sampai saat ini masih menjadi perdebatan mengenai turbin mana yang lebih efisien. Penulis sendiri cenderung menyesuaikan pemilihan jenis turbin dengan penempatannya mengingat karakteristik dari TASH dan TASV yang berbeda. Untuk memilih jenis turbin harus memperhatikan kelebihan dan kekurangan masing-masing jenis turbin sebagai berikut.

Turbin Sumbu Horisontal (TASH).

Kelebihan :

Lebih mudah start dari kondisi diam dengan angin berkecepatan rendah.
Menghasilkan putaran per menit (RPM / Rotary Per Minute) yang lebih tinggi.
Lebih bisa memanfaatkan perbedaan kecepatan angin akibat perbedaan ketinggian karena perletakannya di atas tiang atau menara.

Kekurangan :

Torsi yang dihasilkan lebih kecil.
Memerlukan pengarah (yaw) agar permukaan bilah selalu menghadap arah datangnya angin.
Memerlukan tiang yang tinggi.
Sulit untuk membangun turbin berukuran besar, baik secara konstruksi maupun pengoperasiannya, sehingga nyaris tidak mungkin untuk diaplikasikan pada pembangkit daya besar.
Biaya konstruksi lebih mahal.
Tingkat kebisingan lebih tinggi.
Rentan terhadap badai, oleh sebab itu biasanya dipasangkan rem untuk mengurangi kecepatan putar saat angin bertipu sangat kencang.

Turbin Angin Sumbu Vertikal (TASV).

Kelebihan :

Mempunyai torsi yang lebih besar.
Tidak memerlukan tiang atau menara yang tinggi.
Tidak memerlukan pengarah (yaw).
Karena konstruksinya yang dekat dengan tanah memungkinkan dibangun dalam skala besar dan memungkinkan pembangunan pembangkit berdaya besar.
Tingkat kebisingan lebih rendah.
Biaya konstruksi lebih murah.
Lebih tahan terhadap badai.

Kekurangan :

Lebih sulit start dari posisi diam, membutuhkan angin berkecepatan lebih tinggi.
Putaran per menit lebih rendah.
Efisiensi lebih kecil karena adanya hambatan pada bilah yang berlawanan.
Tidak bisa memanfaatkan perbedaan kecepatan angin akibat perbedaan ketinggian.

Catatan : perkembangan terbaru turbin Darrieus memungkinkan turbin start dengan kecepatan angin rendah, dengan menambahkan perangkat pengarah bilah turbin agar selalu berada sesuai dengan sudut serang angin.

Kebanyakan PLTB saat ini menggunakan turbin jenis TASH termasuk yang dikembangkan oleh Ricky Elson, ahli motor penggerak listrik bersama timnya di Ciheras, Tasikmalaya Jawa Barat.

TASV kurang populer selain karena efifiensinya yang rendah juga karena kecepatan putarnya yang rendah membuatnya memerlukan dinamo khusus putaran rendah (low RPM generator) untuk mendapatkan tegangan listrik yang cukup. Masih cukup sulit menemukan generator putaran rendah di Indonesia, sehingga jika kita memaksakan menggunakan TASV alternatifnya adalah membuat sendiri generatornya.

Untuk mengkonversi tenaga gerak menjadi tenaga listrik diperlukan sebuah generator atau dinamo. Namun sebuah gearbox diperlukan untuk menyesuaikan antara kecepatan putar turbin dengan kebutuhan generator (umumnya untuk mempercepat), terutama apabila menggunakan turbin bersumbu horisontal (TASH / HAWT).

Generator bekerja berdasarkan prinsip hukum Faraday, dimana sebuah kumparan atau gulungan kawat konduktor bergerak berputar di dalam medan magnet sehingga menghasilkan gaya gerak listrik yang berbeda polaritas pada kedua ujung konduktor. Kawat yang digunakan biasanya adalah kawat tembaga dengan diameter tertentu yang dilapisi dengan lapisan tipis email. Lapisan email berfungsi sebagai isolator atau penyekat arus listrik. Kawat semacam ini biasanya disebut kawat email.

Besarnya arus yang dihasilkan oleh generator tergantung besarnya diameter kawat, semakin besar diameter kawat akan menghasilkan arus yang semakin besar pula. Oleh karena itu generator dengan daya besar biasanya berdimensi besar dan semakin berat. Faktor dimensi dan bobot ini menyebabkan generator berdaya besar sulit diterapkan dengan menggunakan turbin bersumbu horisontal. Penempatan turbin bersumbu horisontal yang mensyaratkan dipasang pada pucuk sebuah tiang atau menara membuat generator yang besar dan berat memerlukan sebuah menara yang besar dan kuat menopang berat struktur keseluruhan. Disamping itu untuk mengangkat generator ke pucuk menara memerlukan sebuah derek.

Generator berdaya besar lebih sesuai digunakan bersama sebuah turbin bersumbu vertikal, karena generator bisa diletakkan di lantai. Selain itu turbin bersumbu vertikal menghasilkan torsi yang lebih besar sehingga cocok untuk memutar generator besar yang berat. Namun semakin besar torsi yang dihasilkan akan membuat turbin susah start atau mulai berputar dari kondisi diam. Dengan demikian turbin yang besar untuk menggerakkan generator besar membutuhkan tenaga tersendiri untuk menstart turbin.

PLTB dengan Turbin Sumbu Horisontal

Bagan Sebuah Generator

Pada dasarnya generator yang dibutuhkan untuk sebuah PLTB bisa menggunakan generator AC maupun DC. Namun karena kecepatan angin bertiup tidaklah konstan sehingga kecepatan putar generator juga sulit dijaga konstan, maka agar dihasilkan tenaga listrik yang bertegangan tetap diperlukan sebuah aki untuk menyimpan daya listrik. Generator AC masih memerlukan sebuah penyearah arus listrik (rectifier) untuk mengubah arus AC dari generator menjadi arus DC.

Seperti juga pada PLTS, tegangan yang dihasilkan oleh generator baik AC lewat rectifier maupun DC secara langsung tidak konstan. Ia tergantung pada seberapa cepat angin bertiup. Semakin cepat angin semakin cepat pula turbin berputar dan semakin besar tegangan listrik yang dihasilkan. Oleh karena itu sebelum diumpankan ke aki untuk disimpan diperlukan sebuah pengendali tegangan dan pengendali pengisian aki (charge controller)seperti juga diterapkan di PLTS.

Selanjutnya tenaga listrik dari aki bisa langsung digunakan untuk menyalakan peralatan yang membutuhkan sumber lsitrik DC seperti lampu LED, televisi LED maupun lemari pendingin DC. Untuk menggerakkan peralatan listrik arus AC dibutuhkan sebuah inverter seperti halnya pada PLTS>

Dengan demikian segala keterbatasan masalah penyimpanan daya listrik pada PLTS juga dipunyai oleh PLTB. Selain itu masalah pemeliharaan PLTB lebih memerlukan banyak waktu dan biaya. Adanya bagian-bagian yang bergerak dimana harus menggunakan bearing membutuhkan pelumasan yang periodik dan kontinyu. Perawatan pada PLTB dengan turbin bersumbu horisontal menjadi lebih sulit karena semua bagian bergerak berada di ketinggian menara. Selain itu umur turbin, gearbox dan generator juga lebih pendek dari panel surya terutama di iklim tropis saat musim penghujan, dimana timbulnya karat akibat percikan air hujan harus diwaspadai betul.

Jika perawatan bagian bergerak pada PLTB tidak dilakukan dengan benar maka karat akan membuat pergerakan bantalan peluru pada bearing menjadi terhambat dan jika dibiarkan akan membuat bearing macet tidak bisa bergerak. Akibatnya putaran turbin, gearbox dan generator akan terhambat dan kinerja PLTB secara umum akan menurun, bahkan bisa tidak berfungsi sama sekali akibat turbin tidak bisa berputar. Ini adalah penyebab utama kerusakan PLTB yang banyak terjadi di Indonesia.

Jika PLTB dan PLTS digabungkan menjadi sebuah pembangkit listrik hybrid sehingga mampu menghasilkan daya listrik sebesar 900 Watt saja, maka keterbatasan listrik di negara ini akan bisa teratasi. Daerah-daerah yang secara topografis sulit dilewati jaringan tranmisi PLN pada tiap rumah penduduk bisa dipasangkan perangkat pembangkit listrik hybrid ini. Namun tentu saja dibutuhkan paling tidak seorang teknisi yang sudah dilatih untuk perawatan dan penanganan kerusakan ringan yang bisa diambil dari pemuda setempat.

'Kebun Angin' yang Diresmikan Jokowi di Yogya Jadi Pembangkit Listrik Terbesar di RI

Di Pantai Samas, Bantul, Yogyakarta, Presiden Joko Widodo (Jokowi) meresmikan proyek pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) terbesar dalam sejarah Indonesia. Kapasitasnya mencapai 50 megawatt (MW).

"PLTB Samas menjadi sejarah terbesar di Indonesia. PLTA Jatigede juga tertunda cukup lama. Dan Alhamdulillah, di bawah kepemimpinan Jokowi, proyek ini bisa dilanjutkan," kata Menteri ESDM Sudirman Said, saat peresmian sejumlah proyek listrik oleh Presiden Jokowi di Pantai Samas, Bantul, Yogyakarta, Senin (4/5/2015).

Sudirman mengatakan, pemerintah memang mendorong penggunaan listrik dengan energi baru terbarukan, seperti panas bumi, angin, biomassa, dan lainnya.

"Karena energi fosil suatu saat akan habis. Sehingga memilih energi baru terbarukan bukan keharusan, tapi harus kita lakukan bersama-sama," jelas Sudirman.

Rencananya akan ada 30 turbin angin di pembangkit listrik ini, setiap turbin menghasilkan listrik hingga 2 MW. Proyek ini ditargetkan selesai pada 2018 dan menelan biaya sekitar Rp 2 triliun.

Menurut Sudirman Said, bila sudah selesai, PLTB 50 MW ini pemandangannya sangat indah, karena seperti 'perkebunan angin'.

"Ini bisa jadi obyek wisata juga, di bawah turbin nanti juga akan ada perkebunan yang hijau, karena PLTB tidak merusak lingkungan, karena hanya memanfaatkan sumber anginnya saja," kata Sudirman.