Optimasi Bilah pada Rancang Bangun Pembangkit Listrik Tenaga Bayu dengan Pemanfaatan Energi Angin di Jalan Raya Menggunakan Vertical Axis Wind Turbine

Abstract

Negara yang terkenal sebagai negara kepulauan terbesar adalah Indonesia yang memiliki panjang garis pantai sejauh 108.000 km, kondisi geografis alam Indonesia mempunyai potensi yang baik dalam bentuk pengembangan energi terbarukan yang salah satunya yaitu energi bayu atau energi angin. Pemanfaatan potensi hembusan bayu yang besar ini kemudian dimanfaatkan untuk Pembangkit Listrik Tenaga Bayu. Konsep sederhana pembangkit listrik energi bayu merupakan bayu sumber tenaga memutarkan kincir yg tersambung pada generator, dimana generator tadi memiliki lilitan tembaga sebagai akibatnya terjadilah GGL (Gaya Gerak Listrik). Setelah listrik didapatkan maka listrik tadi akan disimpan dalam baterai supaya bisa digunakan pada beban. Salah satu bagian penting dari Pembangkit Listrik Tenaga Bayu adalah turbin bayu. Turbin bayu yang dirancang mempunyai prinsip kerja dengan memanfaatkan tiupan bayu yang berasal dari kendaraan (turbulensi kendaraan) yang lewat kemudian dapat membuat bilah turbin yang tersambung menjadi berputar dengan bantuan generator sehingga menghasilkan energi listrik. Jarak bilah terhadap poros tersebut, kemudian di optimasi agar bayu yang ditangkap oleh bilah dapat memutar generator sehingga diperoleh energi listrik yang paling besar. Optimasi tersebut dilakukan dengan tujuan agar dengan kekuatan bayu yang sama, turbin dapat menghasilkan energi yang paling optimal (besar). Turbin bayu atau yang biasa dikenal dengan kincir bayu yang juga dapat digunakan untuk membangkitkan listrik. Pada awalnya turbin ini dirancang guna membantu memenuhi kebutuhan para petani dalam menggiling padi, keperluan irigasi, dan lain sebagainya. Di negara-negara seperti Denmark, Belanda, dan juga negara Eropa lainnya turbin bayu dahulu banyak dibangun dan lebih dikenal dengan nama Windmill. Sedangkan saat ini turbin bayu cenderung lebih banyak dimanfaatkan guna membantu menyediakan kebutuhan listrik masyarakat dalam kehidupan sehari-hari dengan memanfaatkan prinsip konversi energi yang berasal dari sumber daya alam yang dapat diperbaharui yaitu bayu. Para ilmuan masih terus mengembangkan pemanfaatan turbin bayu, hal itu karena menurut persediaan sumber daya alam yang tidak dapat di perbarui akan segera habis dalam waktu dekat (Contoh: batubara, minyak bumi) untuk bahan dasar dalam pembangkitan energi listrik walaupun sampai saat ini pemanfaatan turbin bayu masih belum dapat menggantikan atau bakan menyaingi pembangkit listrik konvensional. Turbin bayu sumbu vertikal/tegak mempunyai jenis poros/sumbu rotor utama yang disusun tegak lurus. Dengan disusun tegah lurus seperti ini turbin tidak harus diarahkan menghadap bayu agar menjadi lebih efektif, hal ini juga di nilai mempermudah jika digunakan di tempat-tempat yang memiliki arah bayu yang bervariasi. Turbin jenis ini mampu memanfaatkan bayu dari berbagai arah. Salah satu kelebihan dari penggunaan sumbu vertikal ini yaitu generator dan juga gearbox dapat ditempatkan di dekat tanah, hal ini tentu dapat lebih memudahkan dalam hal perawatan pada gearbox. Tapi hal ini berakibat pada putaran turbin yang cukup rendah pada beberapa desain. Turbin sumbu tegak sering dipasang lebih dekat ke dasar tempat turbin diletakkan karena sulit untuk dipasang di atas menara, contoh pemasangan turbin jenis ini seperti di atas tanah atau atap sebuah bangunan Pada penelitian ini penulis melakukan penelitian dengan menguji pengaruh dari diameter bilah terhadap daya yang dihasilkan. Menggukan 4 vasiasi jarak bilah terhadap rotor yaitu 0,8 m, 1,1 m, 1,4 m, dan 1,7 m. Selain mengukur daya yang dihasilkan, penulis juga akan mengukur RPM yang dihasilkan dari rotor turbin. Cara perancangan turbin angin dengan tipe savonius di lakukan dengan terlebih dahulu membuat skema perancangan yang terlebih dahulu kemudian dilakukan pemilihan bahan dan kemudian dilakukan perancangan yang telah di tentukan untuk memenuhi kualifikasi turbin yang dapat divariasikan diameter bilah dengan poros. Cara kerja turbin angin dengan tipe savonius yaitu hembusan angin di jalan raya yang tidak selalu terjadi pada satu arah mengakibatkan turbin tipe savonius sangat cocok dipilih meskipun tanpa merubah arah bilah turbin. Ketika angin mengenai bilah turbin maka rotor akan berputar, rotor di hubungan dengan generator menggunakan puleh dan karet penghubung sehinnga generator dapat berputar dan menghasilkan tegangan. Berdasakan 4 variasi diameter bilah yang tentukan di dapatkan nilai daya tertinggi ketika diameter bilah sebesar 0,8 m dan di dapatkan nilai daya yaitu sebesar 0.7106 watt dan nilai daya terkecil di dapatkan ketika diameter bilah yang digunakan sebesar 1,7 m dengan nilai daya yang di hasilkan yaitu sebesar 0 watt, hal ini dikarenakan pada saat diameter bilah 1,7 m di dapatkan nilai rpm yang juga kecil yaitu sebesar 384 RPM, hal ini mengakibatkan tengan yang dihasilkan oleh generator terlalu kecil sehingga tidak dapat menyalakan beban berupa lampu yang digunakan, maka arus tidak dapat terukur sehingga daya yang terhitung sebesar 0 watt. Torsi turbin dipengaruhi oleh jari-jari bilah yang digunakan, ketika jari-jari bilah sebesar 0,4 m maka di dapatkan nilai torsi sebesar 4,62 N.m dan ketika jarijari bilah 0,85 m maka didapatkan nilai torsi sebesar 5,97 N.m. Nilai torsi berpengaruh pada putaran generator yang dihasilkan. ketika nilai torsi 4,62 N.m didapatkan nilai putaran generator sebesar 31 rpm, pada nilai torsi sebesar 5,97 N.m di dapatkan nilai nilai putaran generator terkecil yaitu 24 rpm. Hal ini menunjukan ketika nilai torsi semakin besar maka nilai putaran generator akan semakin kecil.