Posted by: lizenhs | October 4, 2014

ENERGI ANGIN, KINCIR ANGIN DAN PROSPEKNYA

ENERGI ANGIN, KINCIR ANGIN DAN PROSPEKNYA
Oleh : Haslizen Hoesin

Pendahuluan
Kalau dilihat kehidupan masa lampau sampai sekarang, yang menjadi masalah didunia itu adalah energi, pangan dan pendidikan. Bila ketiga hal itu terpenuhi Insya Allah manusia sejahtera.
Ketiga masalah ini saling berkaitan satu sama lain, tidak dapat diberikan prioritas mana yang dilebihkan. Walau demikian, dalam paparan berikut penekanannya tetap ada yaitu masalah energi, lebih khusus lagi yaitu energi yang disediakan alam, relatif murah dan tak akan habis, energi angin dengan kincir anginnya.
Mengenai energi, diruang kerja bang Aldy (Aldy Anwar-Almarhum) pada jurusan Fisika Teknik – ITB (sekarang Teknik Fisika), sering diadakan diskusi kecil (Ruang tersebut disebut Lab. Helioteknologi oleh bang Aldy). Pada suatu diskusi kelompok kecil di lab. Helioteknologi, tahun 1975, bang Aldy mengatakan bahwa bila menguasai tiga hal yaitu Energi, Informasi dan Materi (bahan) baik dalam bentuk fisik, teknologi-nya atau ilmu – nya, akan menguasai dunia. Benarkah ituuu?? Silakan anda (pembaca) berfikir dan memikirkan jawabannya atau mencoba menjawab dan jawabannya pasti sama, semoga. Diskusi kelompok kecil itu diadakan setiap Jum’at dengan topik yang berbeda-beda. Pada umumnya: Energi Baru Terbarukan, Penelitian Energi, Pemanfaatan Energi Baru Terbarukan dan Teknologi Tepat Guna. Karena sesuatu dan lain hal kadang-kadang diskusi dipindah ke lab. TKL.
Kembali kepada energi, “Energi Baru Terbarukan” (dalam hai ini energi angin) yang disediakan alam, sudah dikenal sejak dulu. Telah dimanfaatkan seperti pengerakkan perahu (kapal) dilaut lepas dengan menggunakan layar. Berikut paparan tentang kincir angin. Selamat membaca, semoga bermanfaat.

Sejarah Kincir Angin
Naskah tertua tentang kincir angin terdapat dalam tulisan Arab dari abad ke-9 M yang menjelaskan bahwa kincir angin telah dioperasikan di perbatasan Iran dan Afganistan sekarang provinsi Sistan Iran Timur. Kincir angin yang pertama kali digunakan di Provinsi Sistan, Iran Timur itu juga dicatat oleh geografer Istakhri pada abad ke-19 M. Sejarawan Joseph Nedham menulis bahwa: “Sejarah kincir angin diawali oleh kebudayaan Islam” (Joseph Nedham, 1986. Science and Civilization in China: Volume 4, Physics and Physical Technology, prt 2, Mechanical Engineering. Taipe: Caves Books Ltd. Vol 4). Kadang-kadang kincir angin itu disebut Persian Windmill.
Tulisan lain mengenai kincir angin dimuat pula dalam kitab Al-hiyal karya Abu Musa Bersaudara, yaitu kincir angin di Taragona, Spanyol yang dituliskan oleh para penulis Muslim Al-Himyari pada tahun 661 h/1262 M, Kitab Al-Rwd al Mi’tar (Kitab Taman yang Haram). Jenis kincir yang sama digunakan di Cina untuk menguapkan air laut dalam memproduksi garam. Kincir angin yang digunakan di Cina lebih dari 2.000 tahun yang lalu, Menurut catatan tertua, yang ditemukan oleh arkeolog di Cina adalah AD 1219, bahwa Kincir angin juga digunakan untuk mengalirkan air kesawah.
Tentang teknologi kincir angin, juga dijelaskan Forbes R.J. (1965), dalam buku ‘Studies in Ancient Technology’; vol II, Leiden , E.J Brill. Forbes meriwayatkan sebagai berikut: Seseorang datang dari Parsi atau Persia menghadap Khalifah Umar bin Khattab radiallahu’anhu. Peristiwa ini berlangsung sekitar 10 (sepuluh) tahun setelah Umar menjadi Khalifah. Orang tersebut mengaku dapat membuat kincir yang digerakkan dengan tenaga angin. Sang Khalifah langsung memerintahkan orang tersebut melaksanakan pembuatan kincir (proyek) dengan biaya pemerintah. Memang hebat perhatian Sang Khalifah kepada rakyatnya. Kincir angin itu dibuat pada tahun 644 M. Seorang Geografer Muslim Al-Mas’udi yang hidup sekitar abad ke-10 menyebut wilayah tempat awal berkembang kincir angin itu (di sekitar Propinsi Sistan di wilayah Parsi) dengan “Negeri Angin Dan Pasir”
Sebagai informasi tambahan, bahwa teknologi kincir angin dan kincir air merupakan sumber energi utama yang digunakan pada masa kekhalifahan. Dengan kedua sumber energi inilah, pabrik-pabrik penggilingan bahan pangan beroperasi. Pemanfaatan kedua sumber energi itu didukung dengan teknologi yang beragam. Hal ini tentu melihat potensi angin yang sedemikian kencang di daerah Timur Tengah dan juga terdapat sungai, maka para ilmuwan muslim memanfaatkaanya untuk produksi bahan pangan. Mengenai Teknologi pembaca baca pada tulisan “Beberapa Pemikiran Tentang Perkembangan Teknologi Dan Masyarakat Terhadap Agama (1)” https://lizenhs.wordpress.com/2012/07/14/1053/ dan (2).
Bila membahas kincir angin, sebenarnya terdapat dua jenis kincir angin, yakni: Vertikal dan Horizontal. Kincir angin pertama, sumbu vertikal berdiri di Sistan. Sedangkan, kincir angin horizontal dibangun pertama pada abad ke-9 M di Pakistan dan Iran. Kincir angin horizontal juga digunakan untuk industri penggilingan bahan pangan serta irigasi. Revolusi pertanian yang terjadi pada era tersebut, telah menjadikan dunia Islam memiliki ketahanan pangan yang tangguh, karena berdiri industri pangan, mendorong lahir beragam jenis masakan dan hidangan. Peradaban ini menghasilkan aneka jenis hidangan khas Muslim.
Bila merancang kincir angin, maka yang diperlukan adalah data angin memahami Skala Beaufort, daerah turbulensi angin, jenis-jenis dan kriteria kincir angin.
Skala Beaufort
Menurut Beaufort kecepatan angin dibagi atas 13 skala, dari 0 sampai 12, skala 0 (nol) ekivalen dengan kecepatan angin nol. Skala antara 5 antara 8 sampai 10.7 m/detik atau 19 – 38 km/jam. Skala 10 untuk kecepatan antara 24.5 sampai 28.5 m/detik atau 10.89 – 102 km/jam dan skala 12 untuk kecepatan yang lebih besar dari 32,7 m/detik atau 118 km/jam.
Data dan Peta Potensi Angin Indonesia
Indonesia berada di daerah khatulistiwa jarang terdapat angin kencang, umumnya berkeceptan lemah. Untuk membuat penelitian tentang lokasi dan pola angin yang cocok bagi pembangkit diperlukan waktu minimal 1 tahun. Nur Pamudji juga menjelaskan, secara iklim, Indonesia sulit dapat angin berkondisi kencang yang konsisten. Meskipun demikian, untuk daerah dekat pantai masih mungkin mendapatkan kecepatan angin yang besar menggerakkan kincir angin.
Kecepatan angin di Indonesia berkisar antara 1.4 meter/detik – 6m/detik. Dari data ini nyatalah bahwa kecepatan angin di Indonesia lemah. Meskipun demikian, didaerah dekat pantai masih mungkin mendapatkan kecepatan angin yang besar untuk menggerakkan kincir angin. Yang jadi pertanyaan kenapa harus kecepatan kencang, kecilpun jadi bila niatnya mensejahterakan masyarakat pedesaan yang terisolir sehingga mereka tidak meninggalkan kampung halaman mereka.
Memang, satu dari beberapa program yang harus dilakukan sebelum mengembangkan kincir angin adalah pemetaan potensi energi angin. Hingga sekarang, Indonesia belum memiliki peta komprehensif, karena pengembangannya butuh biaya miliaran rupiah.
Menurut suatu penelitian, rata-rata secara global kecepatan angin di darat adalah sekitar 30 – 40 km/jam. Kecepatan rata-rata angin di daratan sangat tergantung pada dimana diukur dan kapan dilakukan pengukuran. Contoh wilayah Indonesia bagian Timur seperti NTT, NTB, Sulsel dan Pantai Selatan Jawa mempunyai kecepatan angin rata-rata yang cukup tinggi yaitu 5 m/s, sementara di Indonesia bagian barat cenderung lebih rendah dari nilai tersebut.
Kecepatan angin 4 m/detik hingga 5 m/detik tergolong berskala menengah bila dikonversikan kepada Watt, potensi kapasitasnya antara 10-100 kW.
“Agar lebih bermanfaat dan tepat sasaran, jelas harus ada data potensi energi angin yang kontinu dan akurat di lokasi terpilih dengan lama pengukuran minimal satu tahun,” kata Soeripno Martosaputro dari Lapan.
Untuk pengukuran kecepatan angin yang lebih baik memang dilakukan pada ketinggian 10 m, dengan pertimbangan efek dari lapisan pembatas dan korelasi Eddy sudah tidak mempengaruhi kecepatan angin lagi. Rata-rata stasiun cuaca, terutama di Indonesia melakukan pengukuran pada 0,5 m hingga 2 m. Sebagian besar stasiun cuaca bahkan mengambil nilai tengahnya dengan menempatkan anemometer dalam sangkar cuaca yang berketinggian 1,2 m.
Mengenai listrik dari tenaga angin PT PLN (Persero) mengaku belum mau mengembangkan pembangkit listrik tenaga angin. Masalahnya, belum ada data yang akurat tentang lokasi yang mendukung dibuat untuk pembangkit.
“Kita gak punya data angin,” tutur Direktur Utama PLN, Nur Pamudji kepada wartawan di kantor pusat PLN Jakarta Selatan, Selasa (19/3/2013).
Turbulen
Mengenai turbulen, yang perlu diketahui, bagaimana hubungan turbulensi dengan variabilitas rata-rata (besar arah angin) terhadap ketinggian dan kecepatan angin dilaut pada ketinggian 10 meter keatas. Ternyata turbulensi terhadap ketinggian tegak (vertical) (H dalam Meter), bentuk kurvanyanya seperti huruf (b) di daerah darat dan berbentuk kurva fungsi x pangkat bilangan genap di laut (di pantai), artinya turbulensi besar pada ketinggian rendah di daratan dan tidak terdapat turbulensi di laut.
Dari bentuk kurva itu dapat diketahui bahwa kincir angin didarat harus dipasang lebih dari 20 meter tingginya, untuk mendapatkan angin yang cukup stabil.
Untuk mendapatkan gambaran mengenai tenaga yang dihasilkan kincir. Alat yang digunakan adalah diagram Karakteritik Kincir Angin, yaitu kurva tenaga angin sebagai fungsi dari perbandingan kecepatan keliling kincir dengan kecepatan angin. Dari diagram tersebut dapat dilihat jenis turbin untuk daerah putaran yang diinginkan disesuaikan dengan data kecepatan angin.
Perkembangan Kincir Angin
Sekarang Kincir Angin banyak sekali digunakan seperti: Dinegeri Belanda, kincir angin digunakan untuk menggiling gandum, pemompa air penggerak generator dan sebagainya. Di Amerika kincir angin telah digunakan sejak tahun 1920 dan 20% kebutuhan listriknya dipenuhi dengan energy angin. Dekat Sandusky, Ohaio, Nasa membuat kincir angina model model dua propeller, panjang 62 ft terbuat dari aluminium, tinggi menara 100 ft menghasilkan listrik 100kw.
Terdapat dua jenis turbin angin yang umum digunakan saat ini, yaitu berdasarkan arah poros berputar (sumbu): turbin angin sumbu horisontal dan turbin angin sumbu vertikal.
Ukuran turbin anginpun bervariasi. Turbin kecil yang digunakan untuk memasok energi rumah tunggal atau bisnis mungkin memiliki kapasitas kurang dari 100 kilowatt. Beberapa turbin komersial berukuran besar mungkin memiliki kapasitas 5 juta watt, atau 5 megawatt. Turbin yang lebih besar sering dikelompokkan bersama-sama sebagai ladang angin yang memasok listrik ke jaringan listrik.
Turbin Angin Sumbu Horisontal
Kebanyakan turbin angin yang digunakan saat ini adalah tipe sumbu horisontal. Turbin angin sumbu horisontal memiliki bilah baling-baling seperti di pesawat. Turbin angin terbesar di dunia memiliki baling-baling yang lebih lebih panjang dari lapangan sepak bola. Turbin angin yang tinggi dan lebar dibangun untuk menangkap lebih banyak angin.
Jenis turbin angin poros harisontal yang memiliki unjuk kerja yang lebih baik adalah rotor sudu tipe propeller. Jenis rotor propeller dengan sudu propoler 3 bilah yang paling optimum, mulai kapasitas kecil kelas watt sampai dengan kapasitas MegaWatt.
Kincir angin poros horisontal dipakai bila diinginkan untuk menghasilkan torsi dan putaran yang tinggi.
Turbin Angin Sumbu Vertikal
Turbin angin sumbu vertikal memiliki bilah yang memanjang dari atas ke bawah. Turbin angin jenis ini yang paling umum adalah turbin angin Darrieus. Jenis turbin angin vertikal biasanya berdiri setinggi 100 meter dengan lebar 50 kaki. Turbin angin sumbu vertikal menempati porsi kecil untuk digunakan pada saat ini.
Terdapat tiga jenis disain turbin angin bersumbu vertikal:
1. Savonius
Turbin angin poros tegak tipe Savonius, kebanyakan menggunakan sudu tipe pelat lengkung . Berbagai model pelat lengkung untuk sudu tipe turbin angin savonius telah banyak dikembangkan dan diujicobakan. Sejauh ini, kapasitas turbin angin tipe savonius baru dikembangkan untuk skala 10 an kilowatt. Namun kelebihanya, bahwa tipe turbin angin ini tidak memerlukan yaw system dan dapat beroperasi pada lokasi yang kondisi angin tidak laminar.
2. Darrius
Turbin angin Darrius merupakan salah satu tipe turbin angin poros tegak yang menggunakan sudu profil propeller. Dalam aplikasinya turbin angin Darrius umumnya memerlukan kecepatan angin awal yang lebih tinggi untuk start up. Dengan kondisi demikian, seringkali tipe turbin ini memerluan penggerak mula (prime mover) untuk start up dan penggerak mula akan berhenti setelah dicapai batas minimum untuk menggerakan turbin secara mandiri.
3. Giromill
Turbin angin Girromill mempunyai konstruksi dan karakteristik yang mirip dengan tipe Darrius, bedanya hanya pada posisi rotor, dimana untuk turbin angin Giromill, sudu sama–sama menggunakan profil propeller dan dipasang tegak sejajar dengan poros. Sedangkan pada tipe Darrius, sudu propeller dipasangkan melengkung. Dalam aplikasi turbin angin Darrius umumnya memerlukan kecepatan angin awal yang lebih tinggi untuk start up dan kadang-kadang memerlukan penggerak mula (prime mover) untuk start up dan penggerak mula akan berhenti setelah dicapai batas minimum untuk menggerakan turbin secara mandiri.
Bila ditinjau dari kincir angin 

Bila ditinjau kincie angin itu sendiri dapat digolongkan atas:
1. Jenis Turbin. Efisien pada putaran rendah. Momen enersi besar sehingga mengurangi variabilitas putaran. Pengaturan mudah. Pembuatan mudah dan sederhana, Diperlukan banyak bahan.
2. Jenis Propeler. Efisien pada putaran tinggi. Pengaturan sulit. Pembuatan sulit. Bahan yang diperlukan sedikit.
3. Jenis Eggbeater (Rotor vertical). Efisien pada putaran tinggi, Pengaturan sulit, Pembuatan agak sulit, Bahan diperlukan sedikit, Perlu starter
Berdasarkan Fungsi
Bila berdasarkan fungsi kincir angin dibagi menjadi dua jenis yaitu: kincir angin untuk kepentingan industri dan kincir angin untuk penyaluran air. Kincir angin untuk kepentingan industri terdapat banyak jenisnya dan mereka diberi nama sesuai dengan penggunaan mereka, contoh kincir angin untuk menggergaji (sawmill red.) atau kincir angin untuk menggiling jagung (cornmill red.). Jenis kincir angin yang paling tua adalah kincir angin standar (standardmolen atau postmill bahasa Inggris). Kincir angin ini dapat menangkap banyak angin dapat membantu proses pengalihan air lebih cepat. Oleh karena itu, kincir angin tipe ini banyak ditemukan di pusat kota Belanda, karena bermanfaat sekali untuk proses pengalihan air. Dan lain-lain
Kegunaan Sebuah Kincir Angin.
Pada awalnya, kincir angin digunakan untuk membantu proses irigasi untuk memindahkan air, menggiling hasil panen. Fungsi dari kincir angin pun sekarang bertambah, kincir angin juga mempunyai berbagai macam kegunaan, antara lain, memproduksi kertas, mengeluarkan minyak dari biji, mengaduk air agar lebih tinggi kadar oksigennya bahkan sebagai tempat obyek wisata, dsb.
Menggerakkan Pompa Air
Walaupun kecepatan angin rendah di Indonsia, tapi kincir angin telah memberi manfaat yang besar pada penduduk seperti di Daerah Gunung Kidul. Sebagai contoh adalah pompa air di desa Kemadang Alang-alang 2.5 km dari pantai ditepi jalan menuju Teluk Baron di desa Gunung kidul, pompa ini digerakkan oleh kincir yang diputar dengan tenaga angin, guna memompa air dengan kapasitas kira-kira satu kleng minyak tanah selama 2 menit, sedangkan kedalaman pompa 50 m. Kalau angin lebih kencang air yang keluar lebih banyak.
Wisata Taman Kincir Angin
Kincir angin ini dapat memberi air minum penduduk sekitar 1000 penduduk desa tersebut, yang dulunya mengambil air dari telaga airnya kotor. Kincir dipasang tahun 1960. Sekarang lain lagi, desa Gunung Kidul jadi taman kincir angin (jadi lokasi pariwisata).
Pantai Baru dusun Ngentak memiliki sebuah ikon kincir angin, sebanyak 38 kincir angin sebagai pembangkit tenaga listrik untuk aktivitas nelayan di wilayah pantai. Pohon cemara udang sepanjang pantai membuat suasana teduh. Pantai dilengkapi Tempat Pelelangan Ikan. Selain menikmati alam pantai, pengunjung juga dapat menikmati kuliner, aneka sajian ikan laut segar. Kincir angin di Gunung Kidul digunakan untuk pembangkit listrik disebut juga Pembangkit Listrik Tenaga Hibrid (PLTH). PLTH ini dipantai Baru, dusun Ngentak, Poncosari, Srandakan, Bantul, diresmikan menjadi kawasan wisata mulai tahun 2010.

Walaupun pemetaan belum lengkap dan akurat, sejak empat tahun lalu, satu lembaga swadaya masyarakat memanfaatkan kincir angin untuk menggerakkan pompa air di beberapa wilayah, di Indramayu, Jawa Barat. Hingga kini, sudah 40 kincir angin berdiri di beberapa kota/kabupaten.
“Biaya investasinya sekitar Rp 60 juta hingga beroperasi. Dengan kecepatan angin kurang dari 3 meter per detik, air yang dapat dipompa sekitar 2,7 meter kubik per jamnya,” kata pengembang kincir angin untuk energi pompa air. Produknya diberi nama “energi gratis” (EGRA).
Kincir angin EGRA yang pertama ada di Indramayu digunakan untuk mengairi kebun mangga seluas 10 hektar. Sebelum menggunakan teknologi kincir angin, air yang dipompa menggunakan mesin diesel menghabiskan biaya solar Rp 132.000 per hari. Kini, biaya pemeliharaan kincir sekitar Rp 500.000 per tahun. (GSA). Tahun 2007, tujuh unit dengan kapasitas sama 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
Pertamina Lirik Energi Angin
Pertamina pun mulai lirik energi angin, menggandeng PT Viron Energy, mengembangkan pembangkit listrik tenaga angin (PLA) berkapasitas 10 megawatt di Sukabumi. PLA berkapasitas berada di Desa Taman Jaya, Sukabumi. Direncanakan PLA dibangun di lima titik dan masing-masing titik dilengkapi dengan turbin. Semoga proyek ini bisa berjalan dengan baik dan memberikan hasil yang nyata berupa energi listrik di akhir 2014. Sehingga bisa dipertanggung jawabkan ke market” : ungkap Afdal. Kecepatan angin rata-rata di desa tersebut sebesar 7,3m/detik pada ketinggian 45 meter. Turbin dibangun dengan ketinggian 80 meter sehingga akan diperoleh kecepatan angin yang lebih tinggi.
Penutup
Paparan diatas, dapat membuka mata bahwa walaupun kecepatan angin di Indonesia umumnya rendah, tapi cukup memberi manfaat bagi penduduk desa (terutama yang terpencil/terisolir) dan cukup efektif, seperti di daerah pantai yang anginnya cukup kencang dan mempunyai variabilitas yang rendah sebab turbulensi angin laut (pantai) lebih kecil dibandingkan dengan di daratan. Ya, jangan angin yang gratis itu dibiarkan lewat begitu saja, tanpa dimanfaatkan. Jangan pula berpikir kapasitas besar saja, kecilpun sudah cukup bila bisa membantu masyarakat, sehingga mereka menjadi sejahtera dan mau tetap di kampung. Jangan miskinkan mereka karena ingin potensi listrik yang besar, sehingga mereka meninggalkan kampung pergi kekota untuk bekerja sebagi buruh atau pengemis yang tak jelas masa depannya, tanah di kampung dijual, dibeli orang kota atau digarap oleh orang yang tak jelas niatnya untuk membangun pesesaan. Perhatikanlah kinerja Khalifah Umar bin Khattab. Itulah landasan yang utama dilakukan.
Baca juga:
Teknologi Tepat Guna: Apaaa……. Itu????? https://lizenhs.wordpress.com/2008/12/23/teknologi-tepat-guna-apaaa-itu/
Teknologi Tepat Guna: Menaikan Air Dengan Kincai Aia https://lizenhs.wordpress.com/2008/12/23/teknologi-tepat-guna-menaikan-air-dengan-kincia-aia/
ENERGI BARU TERBARUKAN (DIPERBAHARUI) ATAU ENERGI RAMAH LINGKUNGAN, APA ITU…..UU? https://lizenhs.wordpress.com/2011/06/07/energi-baru-terbarukan-diperbaharui-atau-energi-ramah-lingkungan-apa-itu%E2%80%A6-uu/
Pustaka
Hoesin. Haslizen. (1976). “Kincir Angin dan Prospeknya”. Bulletin Esence – Fisika Teknik ITB. Oktober 1979, hal 6 – 8, 11.
Kriteria kecepatan angin dalam Skala Beaufort. http://iptechamkg.blogspot.com/2012/11/squall.html
Park. Jack, (1981). “The Wind Power Book”. Cheshire Books, Palo Alto, California. USA
Beberapa pustaka tidak ditampilkan
https://lizenhs.wordpress.com/2013/12/05/energi-angin-kincir-angin-dan-prospeknya/#more-2079


Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Categories

%d bloggers like this: