Energi Angin, Salah Satu Energi teraman di Dunia

Energi angin bisa memasok 12% kebutuhan energi dunia pada 2020, menciptakan 1,4 juta lapangan kerja dan mengurangi emisi CO2 lebih dari 1,5 miliar ton per tahun, naik lima kali lipat dari tingkat pengurangan saat ini.Pada 2030, energi angin diperkirakan mampu memasok 20% kebutuhan energi global. Hal ini terungkap dari laporan terbaru Greenpeace International dan Global Wind Energy Council yang diterbitkan Rabu (14/11) di Beijing.

Laporan edisi keempat ini meneliti tiga skenario yang berbeda dengan rentang waktu antara 2020, 2030 dan 2050. Tim peneliti kemudian membandingkan proyeksi ini dengan proyeksi dari International Energy Agency (IEA), ECOFYS dan proyeksi dari para peneliti di University of Utrecht.

Selain mengurangi emisi, energi angin juga tidak memerlukan air tawar dalam prosesnya menghasilkan energi. Energi angin bersama dengan energi surya, adalah plihan energi terbaik di saat dunia terus mengalami krisis sumber daya air.

Seperti energi yang berasal dari sinar matahari, energi angin adalah sumber energi asli yang mampu menghentikan ketergantungan negara akan bahan bakar fosil. Harga energi angin, menurut Greenpeace International dan Global Wind Energy Council, juga semakin kompetitif dibanding energi kotor yang berasal dari bahan bakar fosil yang terus mendapatkan subsidi dari pemerintah.

Energi angin juga salah satu jenis energi teraman di dunia. Kesimpulan ini muncul dari hasil penelitian terbaru mengenai turbin angin dan kesehatan yang dilakukan oleh Health Canada, awal Agustus ini.Health Canada meneliti 17 laporan independen yang disediakan oleh asosiasi industri energi angin dari Amerika, Australia, Kanada, Eropa, Inggris dan asosiasi energi angin internasional dan menyimpulkan energi angin tidak berbahaya bagi kesehatan manusia.

Semua asosiasi ini menyebutkan, energi angin adalah salah satu sumber energi listrik yang paling aman di dunia. Pada akhir 2011, kapasitas energi angin yang terpasang mencapai 237.669 MW di seluruh dunia. Energi angin saat ini memimpin sebagai sumber energi baru dunia dan sudah digunakan di lebih dari 89 negara

Kecenderungan Penggunaan Turbin Angin di Dunia ( nationalgeographic.co.id) 

Angin adalah salah satu bentuk energi yang tersedia di alam, Pembangkit Listrik Tenaga Angin mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin angin atau kincir angin. Cara kerjanya cukup sederhana, energi angin yang memutar turbin angin, diteruskan untuk memutar rotor pada generator dibagian belakang turbin angin, sehingga akan menghasilkan energi listrik. Energi Listrik ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum dapat dimanfaatkan. Secara sederhana sketsa kincir angin adalah sebagai berikut :

untuk indonesia sendiri adalah negara kepulauan yang 2/3 wilayahnya adalah lautan dan mempunyai garis pantai terpanjang di dunia yaitu ± 80.791,42 Km. Indonesia merupakan wilayah potensial untuk pengembangan pembanglit listrik tenaga angin, namun sayang potensi ini nampaknya belum dilirik oleh pemerintah. Sungguh ironis, disaat Indonesia menjadi tuan rumah konfrensi dunia mengenai pemanasan global di Nusa Dua, Bali pada akhir tahun 2007, pemerintah justru akan membangun pembangkit listrik berbahan bakar batubara yang merupakan penyebab nomor 1 pemanasan global.

Syarat – syarat dan kondisi angin yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik dapat dilihat pada tabel berikut.



Angin kelas 3 adalah batas minimum dan angin kelas 8 adalah batas maksimum energi angin yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.

Pemanfaatan energi angin merupakan pemanfaatan energi terbarukan yang paling berkembang saat ini. Berdasarkan data dari WWEA (World Wind Energy Association), sampai dengan tahun 2007 perkiraan energi listrik yang dihasilkan oleh turbin angin mencapai 93.85 GigaWatts, menghasilkan lebih dari 1% dari total kelistrikan secara global. Amerika, Spanyol dan China merupakan negara terdepan dalam pemanfaatan energi angin. 

Di tengah potensi angin melimpah di kawasan pesisir Indonesia, total kapasitas terpasang dalam sistem konversi energi angin saat ini kurang dari 800 kilowatt. Di seluruh Indonesia, lima unit kincir angin pembangkit berkapasitas masing-masing 80 kilowatt (kW) sudah dibangun. Tahun 2007, tujuh unit dengan kapasitas sama menyusul dibangun di empat lokasi, masing-masing di Pulau Selayar tiga unit, Sulawesi Utara dua unit, dan Nusa Penida, Bali, serta Bangka Belitung, masing-masing satu unit. Mengacu pada kebijakan energi nasional, maka pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) ditargetkan mencapai 250 megawatt (MW) pada tahun 2025.

Rincian peralatan kincir angin

Perhitungan daya yang dapat dihasilkan oleh sebuah turbin angin dengan diameter kipas r adalah :

dimana ρ adalah kerapatan angin pada waktu tertentu dan v adalah kecepatan                               angin pada waktu tertentu.

Umumnya daya efektif yang dapat dipanen oleh sebuah turbin angin hanya sebesar 20%-30%. Jadi rumus diatas dapat dikalikan dengan 0,2 atau 0,3 untuk mendapatkan hasil yang cukup eksak. Prinsip dasar kerja dari turbin angin adalah mengubah energi mekanis dari angin menjadi energi putar pada kincir, lalu putaran kincir digunakan untuk memutar generator, yang akhirnya akan menghasilkan listrik.

Sebenarnya prosesnya tidak semudah itu, karena terdapat berbagai macam sub-sistem yang dapat meningkatkan safety dan efisiensi dari turbin angin, yaitu :

1. Gearbox

Alat ini berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada kincir menjadi putaran tinggi. Biasanya Gearbox yang digunakan sekitar 1:60.

2. Brake System

Digunakan untuk menjaga putaran pada poros setelah gearbox agar bekerja pada titik aman saat terdapat angin yang besar. Alat ini perlu dipasang karena generator memiliki titik kerja aman dalam pengoperasiannya. Generator ini akan menghasilkan energi listrik maksimal pada saat bekerja pada titik kerja yang telah ditentukan. Kehadiran angin diluar diguaan akan menyebabkan putaran yang cukup cepat pada poros generator, sehingga jika tidak diatasi maka putaran ini dapat merusak generator. Rem cepat : biasanya berada di poros cepat dekat generator, dapat difungsikan untuk membatasi laju putar yang kelewat tinggi yang dapat merusak sistem generator. Rem lambat : biasanya berada di depan gearbox dan dioperasikan secara manual, untuk menghentikan baling-baling pada saat dilakukan maintenace.

3. Rotor turbin

Berupa baling-baling yang lazimnya terdiri atas 3 sirip, berfungsi untuk menangkap energi angin menjadi energi mekanik putarannya. Permasalahan di bagian ini adalah disain aerodinamis yang seefisien mungkin, serta ketahanan dan berat bahan sirip baling-balingnya

4. Generator

Generator 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 ferromagnetik permanen. Setelah itu disekeliling poros terdapat stator yang bentuk fisisnya 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. Penyimpan energi

Karena keterbatasan ketersediaan 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, maka kebutuhan permintaan akan daya listrik tidak dapat terpenuhi.

6. Rectifier-Inverter

Rectifier berarti penyearah. Rectifier dapat menyearahkan gelombang sinusodal(AC) yang dihasilkan oleh generator menjadi gelombang DC. Inverter berarti pembalik.7. Yaw system

Sistem yang mengatur posisi baling-baling agar tetap menghadap angin secara frontal, sehingga baling-baling dapat menangkap energi angina seefisien mungkin.

8. Tower penyangga

Menumpu seluruh berat komponen inti dan penunjang cukup jauh di atas permukaan tanah.

Ilmu-ilmu yang diperlukan adalah :

1. Aerodinamika : untuk memahami perilaku udara bergerak, dan disain baling-baling yang efisien, serta sistem yaw yang diperlukan.
2. Bahan engineering : untuk membuat bahan sirip baling-baling yang kuat dan ringan.
3. Power electronics : untuk mendisain generator yang sesuai, serta teknik penyimpanan energi listrik sebagai output sistem. Atau penyesuaian output terhadap jaringan listrik PLN jika harus dilakukan transmisi keluar lokasi.
4. Teknik kontrol : untuk mendisain sistem kontrol terhadap kecepatan turbin, atau kontrol terhadap daya generator.
5. Teknik manufaktur : untuk mencetak baling-baling, membuat rumah (nacelle) seluruh komponen peralatannya.
6. Ilmu-ilmu MIPA : Fisika (aerodinamika, mekanika), Statistika (sifat random angin),Matematika.
7. Komputer : untuk kontrol saat operasi, dan simulasi eksperimen disain baru.
8. Meteorologi : untuk mempelajari watak angin.
9. Teknik sipil : untuk membangun tower yang tangguh dan mampu menyangga sistem secara fisik.
10. Elektrokimia : untuk teknologi penyimpanan energi listrik dalam baterei.