Pembangkit listrik tenaga bayu
Pembangkit listrik tenaga bayu adalah jenis pembangkit listrik yang mengubah tenaga angin menjadi energi listrik.[1] Transformasi energi dilakukan dengan memanfaatkan hembusan angin untuk memutar kincir angin yang terhubung dengan turbin angin.[2] Pembangkit listrik tenaga angin menghasilkan listrik dari tenaga angin dengan menggabungkan beberapa turbin angin sekaligus. Bagian yang diputar oleh tenaga angin adalah sudu-sudu turbin.[3] Tegangan listrik atau beda potensial listrik yang dihasilkan oleh generator listriknya sesuai dengan hukum induksi Faraday.[4] Pembangkit listrik tenaga bayu memerlukan kondisi angin tertentu agar dapat menghasilkan energi listrik.[4]
Sumber energi
Angin terbentuk sebagai hasil perbedaan suhu di suatu wilayah dengan wilayah lainnya.[5] Pembangkit listrik tenaga bayu menggunakan tenaga angin untuk menggerakkan turbin angin. Pergerakan angin merupakan akibat dari adanya energi surya yang menggerakkan molekul udara di atmosfer Bumi. Molekul udara ini membawa energi potensial yang kemudian diubah menjadi energi kinetik. Turbin angin memanfaatkan energi kinetik ini untuk dapat memutar porosnya dengan gerakan rotasi. Kelemahan dari pembangkitan listrik dengan bantuan energi angin adalah kondisi angin yang berubah-ubah. Energi listrik yang dihasilkan dapat berubah-ubah karena dipengaruhi oleh kecepatan angin yang berubah-ubah. Dari segi pembiayaan, biaya pembangunan pembangkit listrik tenaga angin memerlukan modal yang banyak. Sementara itu, dari segi mekanisme pembangkit listrik tenaga angin menghasilkan suara yang bising.[6]
Peralatan
Turbin angin
Turbin angin menyatu dengan bagian baling-baling di kincir angin. Bentuknya menyerupai baling-baling pada pesawat terbang. Kecepatan pergerakan turbin angin lebih cepat dibandingkan dengan hembusan angin yang menerpanya. Energi listrik dapat dihasilkan karena rancangan mesin pada turbin angin memiliki daya dorong yang besar. Tiap baling pada turbin angin berbentuk pisau.[7]
Alat pengontrol
Alat pengontrol merupakan peralatan yang mengatur kecepatan putaran turbin angin. Bagian ini terhubung langsung dengan poros turbin. Alat pengontrol ini digunakan untuk menstabilkan jumlah putaran turbin angin sehingga tetap berada pada batas normalnya. Alat ini akan berfungsi ketika kecepatan angin berada dalam rentang 12-90 kilometer per jam. Keberadaan alat pengontrol mencegah kerusakan turbin angin akibat berputar terlalu kencang.[8]
Roda gigi
Roda gigi digunakan untuk mengubah tingkat kecepatan putaran dari kinciri angin terhadap turbin angin. Putaran kincir angin yang pelan diubah menjadi putaran yang cepat pada bagian roda gigi. Perbandingan kecepatan putaran ini adalah 1:60. Putaran awal dari kincir angin dalam rentang 30-60 putaran per menit diubah menjadi 1000-1800 putaran per menit. Pengubahan kecepatan putaran ini mampu memutar poros generator listrik.[8]
Menara
Menara dibangun berdasarkan kecepatan angin yang diperlukan. Semakin tinggi menara, maka semakin kencang angin yang berhembus. Bahan pembuatan menara yaitu pipa baja, beton dan rangka besi.[9]
Rumah mesin
Bagian atas menara terdapat rumah mesin. Di dalam rumah mesin terdapat roda gigi, poros putaran, generator listrik, alat pengontrol dan alat pengereman.[9]
Cara kerja
Kincir angin mempunyai baling-baling yang akan berputar ketika terkena hembusan angin. Bagian baling-baling ini terhubung dengan poros turbin angin sehingga turbin angin akan berputar ketika baling-baling berputar. Energi mekanis dari turbin angin diteruskan menuju ke rotor generator listrik yang terhubung dengan turbin angin. Bagian rotor generator listrik dapat mengubah bentuk energi menjadi energi listrik karena terbuat dari bahan feromagnetik. Bahan feromagnetik ini akan menghasilkan arus listrik dengan bantuan medan elektromagnetik. Fluks magnetik yang memicu terbentuknya arus listrik dan tegangan listrik dihasilkan melalui medan magnet yang timbul akibat adanya kumparan-kumparan di bagian stator dari generator.[2]
Kondisi angin
Pembangkit listrik tenaga bayu dapat menghasilkan energi listrik dengan beberapa kondisi tertentu. Kondisi ini diamati dari keadaan angin yang memutar turbin angin. Kondisi angin ini ditentukan oleh kecepatan angin. Dalam penggolongannya, kecepatan angin yang mampu memutar turbin angin terbagi menjadi dua belas tingkatan. Tingkatan terendah memiliki kecepatan angin 0,3 sampai 1,5 meter tiap detik. Sementara kecepatan angin tertinggi memiliki kecepatan lebih besar dari 32 meter tiap detik.[10]
Perhitungan energi
Energi listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga bayu ditentukan oleh jenis rotor, kecepatan angin dan jenis generator listrik. Daya listrik yang dihasilkan oleh generator memiliki nilai yang sebanding dengan diameter rotor. Semakin besar diameternya, maka semakin besar daya listrik yang dihasilkan. Baling-baling pemutarnya juga menentukan daya listrik yang dihasilkan. Umumnya digunakan tiga sampai enam baling-baling untuk menghasilkan energi listrik. Perputaran rotor ini kemudian dipengaruhi oleh kecepatan angin. Perputaran rotor ini menghasilkan perputaran pada rotor generator. Efisiensi energi listrik yang optimal pada pembangkit listrik tenaga bayu dapat diperoleh menggunakan generator listrik yang dapat menghasilkan listrik meski dengan kecepatan putaran yang rendah.[4]
Referensi
Catatan kaki
- ^ Akmal dan Ahmad 2020, hlm. 15.
- ^ a b Akmal dan Ahmad 2020, hlm. 16.
- ^ Hamdi 2016, hlm. 141.
- ^ a b c Hamdi 2016, hlm. 142.
- ^ Silitonga dan Ibrahim 2020, hlm. 39.
- ^ Silitonga dan Ibrahim 2020, hlm. 40.
- ^ Hamdi 2016, hlm. 139-140.
- ^ a b Subiyanto, dkk. 2020, hlm. 21.
- ^ a b Subiyanto, dkk. 2020, hlm. 22.
- ^ Hamdi 2016, hlm. 142-143.
Daftar pustaka
- Akmal dan Ahmad, R. (2020). Kincir Angin: Membelah Bukit Pabbaresseng Kabupaten Sidenreng Rappang. Sleman: Deepublish. ISBN 978-623-02-1272-7.
- Hamdi (2016). Energi terbarukan. Jakarta: Kencana. ISBN 978-602-422-099-0.
- Silitonga, A. S., dan Ibrahim, H. (2020). Energi Baru dan Terbarukan. Sleman: Deepublish. ISBN 978-623-02-0836-2.
- Subiyanto (2020). Simulasi Model Hibrida Sistem Tenaga Surya dan Bayu Terhubung Grid Menggunakan PSIM Berbasis Kontrol Cerdas. Sleman: Deepublish. ISBN 978-623-02-1137-9.