PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN

   Pembangkit Listrik Tenaga Angin

• 
• 

Category: Listrik & Elektronika

Published on Thursday, 27 February 2014 04:45

Written by S Susa'at

Hits: 4644

PENGENALAN KOMPONEN DAN PRINSIP KERJA SISTEM

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN/BAYU (PLTB)

Oleh: S. Susa’at (WI Madya, Departemen Elektro);  P4TK BOE/VEDC Malang

Abstrak:

Pembangkit listrik tenaga angin merupakan salah satunya energi terbarukan (renewable energy) di Indonesia yang layak untuk dikembangkan, karena Indonesia mempunyai luas lautan yang hampir dua sepertiga dari daratan, sehingga sumber angin dari laut sangat memungkinkan untuk memutar generator sebagai pembangkit tenaga listrik tenaga angin (PLTB).Secara prinsip mesin pembangkit listrik tenaga angin (PLTB) adalah sebuah generator untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik, dimana tenaga mekanik ini dihasilkan oleh angin yang akan memutar baling-baling yang berbentuk sudu-sudu blade dan porosnya dikopel dengan mesin generator pembangkit. Mesin pembangkitlistrik di sini dilengkapi beberapa komponen utama seperti baling-baling penera angin yang biasa disebut blades, hub untuk penghubung baling-baling yang berdiameter besar dengan poros utama (main shaft), transmisi gearbox untuk mempercepat putaran mesin, suatu pengarah penyimpangan untuk memutar pencarian arah kecepatan angin pada  menara, tower penyanggauntuk kedudukan mesin generator dan perlengkapannya, poros kecepatan tinggi (high speed shaft), lalu komponen yang terpenting yaitu mesin generator sebagai pembangkit listrik. Kemudian sebuah frame bagian luar yang melindungi dalam mesin generator atau pembangkit padabagian eksternal dari suatu mesin generator yang biasa disebut housing dari mesin baling-baling yang berdiameter besar atau kipas penera angin tersebut. Mesin pembangkit ini juga dilengkapi frame internal untuk mendukung dan mendistribusikan  ke beban. Sedangkan gearbox yang dikopel pada poros mesin pembangkit di sini untuk meningkatkan kecepatan poros, hal ini berkebalikan dengan mesin motor listrik, dimana gearbox biasanya justru mereduksi putaran mesin untuk mengangkat beban yang berat. Adapun kapasitas daya listrik (Watt/ kilo Watt/ Mega Watt) yang dihasilkantergantung dari besar kecilnya generator dan kemampuan angin dalam memutar poros (shaft) dari mesin generator pembangkit, serta komponen pelengkap yang lainnya, seperti sistem transmisi gearbox, sistem mekanik lainnya.

Prinsip Pembangkit Listrik Tenaga Angin/Bayu (PLTB)

          Sistem pembangkit listrik tenaga angin (PLTB) umumnya terdapat mesin pembangkit listrik yang mempunyai bagian penting seperti gambar di bawah ini, diantaranya turbin angin dengan bagian-bagian komponen utama baling-baling kipas (blades), penghubung baling-baling kipas dengan poros mesin (hub), transmisi pemercepat putaran poros (gearbox), suatu pengarah penyimpangan untuk memutar menara (Nacelle), mesin pembangkit listrik (generator), dan menara (tower).

 Gambar 1. Bagian Komponen Penting Turbin PLTB

Adapun detail gambar area dan arah putaran sudu baling-baling kipas untuk menera angin adalah seperti gambar berikut.

                                                             Gambar 2. Area dan Arah Putaran Kipas Baling-baling PLTB

           Sedangkan bagian komponen dan lay out  penting yang lain seperti gambar di samping dan gambar di bawahnya berikut merupakan istilah di PLTB terdapat Nacelle untuk mengarahkan putaran menara yang terdiri dari sebuah frame bagian luar untuk melindungi bagian dalam mesin dari lingkungan luar (eksternal), dan sebuah  frame internal untuk mendukung dan mendistribusikan  berat/beban mesin.

Kemudian sebuah gearbox untuk meningkatkan kecepatan poros, sebuah generator untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik, dan suatu pengarah penyimpangan untuk berpu-tarnya menara pada  Nacelle.

 Gambar 3. Bagian Komponen

Tidak kalah pentingnya komponen lain  lagi seperti baling-baling penera angin yang sering digunakan pada sistem PLTA biasanya dengan 4 (empat) model seperti gambar di bawah berikut.

   

                                                  Gambar 4. Macam Model Baling-baling

Sedangkan komponen turbin pembangkit tenaga angin secara detail seperti gambar berikut

  

  Gambar 5. Detail Komponen Mesin Turbin Listrik Tenaga Angin

Sesuai susunan dan fungsi dari beberapa komponen penting dalam turbin pembangkit listrik tersebut, maka dapat diuraikan tugas dan fungsinya masing-masing.

Low- and High-Speed Shaft:

Mentransmisikan gerakan rotasi dari poros/pusat kegiatan baling-baling kepada gearbox dan dari gearbox kepada generator (gambar 1h. di samping bagian atas

Gearbox:

Mengkonversi putaran kecepatan rendah dari poros masukan baling-baling kecepatan tinggi ke poros generator yang merupakan poros kecepatan tinggi.Gear box pada turbin angin  menggunakan suatu roda gigi dengan sistem perplanetan (gambar 1h di samping bagian bawah).

Kopling:

Menggabungan  gearbox kepada generator. Kopling yang digunakan Gambar 6.Model Shaft flexibell karena  untuk mengurangi beban osilasi yang bisa menyebabkan kerusakan komponen.

 Gambar 6. Model Shaft dan Gear box

Bearing:

 Sejumlah bearing diperlukan untuk poros, gearbox, yaw mekanis, generator, dan komponen berputar lain seperti gambar 7.

Rem mekanis:

 Adalah suatu gesekan mekanis mengerem dan sistem hidroliknya menghentikan atau menahan  baling baling turbin selama pemeliharaan dan over haul. Suatu rem-cakram hidrolik pada yaw mekanis  menjaga posisi nacelle ketika nacelle  pada posisinya (gambar 8). 

            Gambar 7. Model Bearing

Generator Elektrik:

 Mengkonversi poros kecepatan tinggi menjadi energi listrik. Sesuai prinsip generator, bahwa generator akan membangkitkan listrik yang besar jika putaran poros oleh adanya angin semakin tinggi kecepatannya (gambar 9).

Unit Pendingin:

Fan besar menggerakkan udara ke generator dan gearbox dan membuang panas dari nacelle. Saluran pipa udara dingin langsung kepada generator (lihat gambar 10).

               Gambar 8. Rem Mekanis

Yaw Mekanisme dan Four-Point Bearing:

Perputaran  turbin secara langsung oleh angin dalam rangka menghasilkan tenaga maksimum. Empat sensor yaw memonitor arah angin danmengaktipkan yaw motor untuk mengatur posisi nacelle. Four-point bearing (gambar 7) menghubungkan nacelle ke  menara. Yaw mekanis (gambar 9) memutar mata pisau/baling baling  90 derajat  di bawah angin kencang untuk mengurangi tekanan pada komponen internal dan menghindari kondisi over speed.

Gambar 9. Rem Mekanis

Elektronik  Controller:

Suatu pengontrol dasar, ditempatkan di dasar dari  menara, menggunakan PC dan serat optik untuk memonitor dan merekam data capaian, seperti halnya untuk memudahkan komunikasi kedua sub-controllers. Untuk pengontrol nacelle berfungsi  memonitor aktivitas nacelle. Pengontrol poros, yang berkomunikasi secara langsung dengan  pengontrol agar nacelle lebih presisi dalam  memonitor aktivitas baling-baling.

 Gambar 10. Model Generator Elektrik                           Gambar 11. Fan Pendingin

Sensor:

Sebuah anemometer, ditempatkan pada atas menara, untuk mengukur kecepatan angin dan pengiriman data kepada yaw mekanisme. Sebuah  pengukur arah angin yang mengirimkan data kepada yaw mekanisme. Sebuah sensor untuk memonitor di dalam menara dan untuk menentukan jika turbin tengah menyimpang (arah) untuk suatu periode waktu tertentu. Suatu thermocouple temperatur di dalam badan nacelle. 

Gambar 11. Model Yaw mekanis dan 4-Point Bearing

    

Gambar 12. Model Sensor dan Unit Control

Sedangkan Model Rotor seperti gambar 13  terdiri dari beberapa komponen, dintaranya:

Gambar 13. Model Rotor

Baling baling:

Baling-Baling menggunakan prinsip mengangkat untuk mengkonversi energi dari  angin ke dalam daya mekanis. Stall-regulated blades membatasi momentum pada saat kecepatan angin terlalu tinggi untuk mencegah kerusakan mesin. Variable-Pitch pada mata pisau berputar untuk memperkecil area permukaan mereka bertujuan  mengatur kecepatan putaran.

Pitch Drive:

Sistem Ini mengendalikan pitch/jarak  dari  mata pisau untuk mendapatkan sudut optimal pada kecepatan yang diinginkan.

      Extenders:

 Komponen baja ini berfungsi mendukung rotor dan mengamankan rotor dalam berkoneksi.

 Sedangkan model bentuk menara (tower) seperti (gambar 1p) di atas dengan panjang ketinggian disesuaikan sesuai daerah sumber angin berada.Biasanyatinggi menara bisa mencapai 60-100 m dengan beban 200 – 400 ton (gambar 14).

Gambar 14. Model bentuk Menara (Tower)

     Menara (Tower):

Komponen ini secara khas dibuat dari baja digulung, berbentuk pipa, dan dirakit perbagian karena besarnya ukuran dan bebannya. Didalam tower terdapat tangga yang berguna untuk maintenance mesin.

Kesimpulan

 1.  Clean and inexhaustible fuel.

Energi angin tidak menghasilkan emisi/ pancaran dan  tidak bisa habis. Sebuah single turbin angin 1 MW yang bekerja selama 1 tahun mampu menggantikan lebih dari1,500 ton karbon dioksida 6.5 ton sulfur diksida 3.2 ton Nitrogen doiksida dan 60 pound mercury.

2.  Local Economic Developtment

Lokasi pembangkit dapat secara signifikan menaikkan pendapatan dari pemilik tanah yang membiarkan tanah mereka untuk pengembangan pembangkit ini., yang kemudian akan meningkatkan pendapatan baagi masyarakat lokal.

3.  Energi Price Stability

Energi angin memiliki kelebihan diantaranya mengurangi ketergantungan terhadap bahan baker, yang harganya tidak stabil.

4.  Reduced reliance on imported fuels

 Pemanfaatan energi angin ini tidak memerlukan bahan baker lain, sehingga mengurangi ketergantungann atau import bahan bakar, sehingga mengurangi ketergantungan terhadap kebijakan global tentang bahan baker, sert ketergantungan jepada negara negara penghasil minyak.

Referensi

1.  Manwell, J.F; Mc Gowan, J.G; and Rogers, A.L. 2009. Wind Energy Explained: Theory, Design and Application: Second Edition. Chippenham, Wiltshire: Wiley & Sons, Ltd.

2.  www.greenpeace.org. Pembangkit Listrik Tenaga Angin: (terjemahan), diakses 12 Februari 2014 melalui www.vedcmalang.com.

3.    www.tribunews.com. Pembangkit Listrik Tenaga Angin untuk Masyarakat Fukushima, Jepang, diresmikan November 2013, diakses 14 Februari 2014 melalui www.vedcmalang.com

http://www.vedcmalang.com/pppptkboemlg/index.php/menuutama/listrik-electro/1059-art-1

Penulis : Drs.Simon Arnold Julian Jacob