Perubahan Energi dan Cara Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB)

Gambar Cara kerja pembangkit listrik tenaga angin atau bayu

Pembangkit listrik tenaga bayu adalah sebuah pembangkit listrik yang memanfaatkan energi angin untuk menggerakkan turbin generator sehingga menghasilkan energi listrik. Proses perubahan energi listrik pada pembangkit listrik tenaga bayu yakni dari udara yang bergerak memutar kipas raksasa sehingga menjadi energi putar.

Energi putaran tersebut memutar turbin generator listrik sehingga timbul energi listrik. Pembangkit listrik tenaga bayu merupakan sumber energi alternatif yang ramah lingkungan karena tidak membakar fosil untuk mendapatkan energi listrik. Penggunaan angin juga menjadi sumber daya yang ramah lingkungan dan murah karena tersedia di seleuruh penjuru dunia.

Pembangkit listrik tenaga bayu memiliki ketinggian hingga 120 meter dan kipas yang membentang hingga 45 meter panjangnya. Pembangkit listrik tenaga bayu memiliki ketinggian 120m tujuannya agar cara kerjanya dapat optimal dalam menangkap hembusan angin yang bergerak. Kecepatan angin minimal yang diperlukan oleh Pembangkit Listrik Tenga bayu agar dapat menghasilkan listrik adalah 14 km per jam. Kemudian untuk mencapai tenaga maksimum, pembangkit listrik tenaga bayu membutuhkan hembusan kecepatan angin hingga 57 km per jam.

Daftar Isi

• Mekanisme Perubahan Energi Pembangkit Listrik Tenaga Bayu 
• Komponen Pada Pembangkit Listrik Tenaga Bayu
• Bagaimana Cara Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Bayu?
• Manfaat atau Kelebihan Adanya PLTB
• Kekurangan dari PLTB
• Kesimpulan

Mekanisme Perubahan Energi Pembangkit Listrik Tenaga Bayu

Tujuan dari pembangkit litrik tenaga bayu adalah untuk menghasilkan energi listrik. Di dalamnya terdapat sebuah turbin generator listrik yang merupakan sebuah mesin yang dapat menghasilkan energi listrik jika berputar. Turbin generator listrik tersebut terhubung dengan poros kipas raksasa yang memiliki bentuk lengkungan untuk menangkap aliran angin yang bergerak.

Ketika angin yang bergerak  menabrak permukaan dari kipas, menyebabkan terjadinya energi putaran dari kipas tersebut. Konsep sederhananya seperti ketika kita bermain kincir angin. Sehingga semakin besar luas penampang dan diameter dari kipas tersebut maka semakin banyak angin yang tertangkap dan memutar kipas. Putaran kipas tersebut terhubung dengan poros pada turbin generator listrik sehingga dapat menghasilkan energi listrik.

Komponen Pada Pembangkit Listrik Tenaga Bayu

Agar cara kerja pembangkit listrik tenaga bayu dapat maksimal, maka beberapa komponen perlu mendukung dan terjaga dengan baik agar kondisinya tetap prima. Komponen pertama yang terlihat dari luar adalah tower. Tower ini merupakan poros penyangga kipas dan mesin yang memiliki tinggi menjulang hingga 120 meter. Di dalam tower terdapat ruangan yang berisi tangga untuk naik keatas. 

Kemudian komponen kedua adalah nacelle atau juga disebut dengan pod atau pylon. Komponen ini juga mirip seperti yang ada di pesawat dengan baling-baling. Fungsi dari nacell atau pod pada pembangkit listrik tenaga bayu yakni sebagai rumah mesin dan komponen elektrikal. Kemudian untuk komponen ketiga yang terlihat dari luar adalah blade atau yang disebut dengan kipas.

Kipas ini memiliki diameter 45 m yang memiliki penampang melengkung. Penampang melengkung pada kipas ini tujuannya untuk menangkap energi gerak dari angin yang diubah menjadi energi putaran pada poros kipas tersebut. Konsep lengkungan pada permukaan kipas mirip dengan konsep airfoil pada sayap pesawat.

Gambar Komponen pembangkit listrik tenaga angin atau bayu

Kemudian untuk komponen pada bagian dalam nacelle pembangkit listrik tenaga bayu diantaranya adalah rotor, gearbox dan turbin generator lsitrik. Komponen pertama adalah rotor, rotor pada pembangkit listrik tenaga bayu memiliki fungsi sebagai poros putar pada kipas. Poros tersebut terhubung secara tidak langsung dengan sistem transmisi.

Kemudian untuk komponen kedua yakni sistem transmisi gearbox memiliki fungsi untuk mengkonversi putaran. Konsepnya seperti gear pada sepeda, yakni mempercepat putaran dari rotor hingga trubin generator listrik mendapatkan putaran yang cukup untuk menghasilkan energi listrik. Kemudian yang terakhir adalah turbin generator listrik. Turbin generator listrik merupakan komponen yang cukup penting pada pembangkit listrik tenaga bayu.

Konsep dasarnya seperti dinamo sepeda yang dapat menghasilkan energi listrik ketika porosnya berputar. Putaran pada turbin generator listrik harus dijaga sedemikian rupa agar listrik yang dihasilkan tetap stabil. Pemantuan keseluruhan komponen mekanis pada pembangkit listrik tenaga bayu menggunakan sensor yang tertanam dan terhubung melalui komponen elektrik. Sehingga teknisi dapat memantau pasokan energi maupun kondisi dari masing-masing komponen dari jarak jauh.

Bagaimana Cara Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Bayu?

1. Pertama angin (udara bergerak yang mengandung energi kinetik) bertiup ke arah baling-baling atau kipas. Kemudian udara yang menabrak kipas dapat memutar baling-baling atau kipas sesuai kecepatan angin.

2. Rotor berputar, menangkap sebagian energi kinetik dari angin, dan memutar poros penggerak pusat yang menyangganya. Meskipun bagian tepi terluar bilah rotor bergerak sangat cepat, poros tengah (poros penggerak) yang terhubung dengannya bergerak cukup lambat.

3. Pada sebagian besar cara kerja turbin modern besar, bilah rotor dapat berputar di penghubung bagian depan sehingga bertemu dengan angin pada sisi terbaik (ini disebut "pitch" atau gerak maju baling-baling) untuk memanen energi. Sehingga inilah yang disebut sebagai mekanisme kontrol pitch. Pada turbin besar, motor listrik kecil atau batang hidrolik berputar di bawah kontrol elektronik. Pada turbin yang lebih kecil, kontrol pitch seringkali sepenuhnya mekanis. Namun, banyak turbin yang memiliki rotor tetap dan tidak ada kontrol pitch sama sekali.

4. Kemudian di dalam nacelle (badan utama turbin yang berada di atas menara dan di belakang bilah rotor), terdapat sistem transmisi gearbox yang mengubah putaran kecepatan rendah dari poros penggerak (mungkin, 16 putaran per menit, rpm) menjadi kecepatan tinggi (sekitar 1600 rpm), cukup cepat untuk menggerakkan turbin generator listrik secara efisien.

5. Generator, tepat berada di belakang gearbox, mengambil energi kinetik dari putaran poros penggerak dan mengubahnya menjadi energi listrik. Bila bekerja pada kapasitas maksimum, generator turbin 2MW akan menghasilkan daya 2 juta watt atau sekitar 700 volt.

6. Anemometer (alat pengukur kecepatan otomatis) dan baling-baling angin di bagian belakang nacelle pembangkit listrik tenaga bayu memberikan pengukuran kecepatan dan arah angin.

7. Sehingga dengan memakai pengukuran ini, seluruh bagian atas turbin (rotor dan nasel) dapat diputar oleh yaw motor, yang dipasang di antara nasel dan menara, dan menghadap langsung ke arah angin yang akan datang dan menangkap sejumlah energi maksimum. Jika terlalu berangin atau turbulen, rem akan diterapkan untuk menghentikan rotor agar tidak berputar (demi alasan keamanan). Kemudian penggunaan rem juga diterapkan selama perawatan rutin.

8. Kemudian arus listrik yang dihasilkan oleh turbin generator listrik mengalir melalui kabel lalu mengalir melalui bagian dalam menara turbin.

9. Setelah itu trafo step-up mengubah listrik menjadi sekitar 50 kali tegangan lebih tinggi sehingga dapat disalurkan secara efisien ke jaringan listrik, ke gedung atau perkampungan terdekat. Jika listrik mengalir ke jaringan, ia diubah menjadi tegangan yang lebih tinggi (130.000 volt atau lebih) oleh gardu induk di dekatnya, yang tentunya melayani banyak turbin.

10. Rumah-rumah menikmati energi hijau yang bersih: turbin pun tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca atau polusi saat beroperasi.

Gambar Pembangkit listrik tenaga bayu di Sulawesi Selatan

Sumber : Media Indonesia

Manfaat atau Kelebihan Adanya PLTB

Pembangkit listrik tenaga bayu atau PLTB memiliki kelebihan dan manfaat karena pemakaian energi terbaharukan. Tidak seperti pembangkit listrik batubara yang membuang karbon dioksida yang dapat menyebabkan pencemaran lingkungan serta global warming. Selain itu penggunaan pembangkit listrik tenaga bayu tidak boros tempat karena pembangunan sipil dari PLTB tersebut hanya membutuhkan lahan yang berdiri diatas tanah dengan luas area kurang dari 400 meter persegi.

Kekurangan dari PLTB

Salah satu kekurangan dari pembangkit listrik tenaga bayu yakni terkait tenaga yang dihasilkan satu kincir hanya dapat mengaliri 1000 rumah penduduk dengan rata-rata angin efektif yang dapat dipanen sepanjang tahun sebesar 30%. Kemudian untuk memasang sebuah kincir di lahan yang banyak pasokan angin membutuhkan infrastruktur yang mumpuni. Infrastruktur seperti ketersediaan luasan badan jalan yang cukup untuk membawa kincir dari unit produksi ke lahan untuk pemasangan.

Kesimpulan

Pembangkit listrik tenaga bayu memiliki konsep sama seperti pembangkit listrik tenaga air. Hanya saja fluida yang digunakan yakni angin yang sumbernya berada di ketinggian tertentu. Kecepatan hembusan angin pada pembangkit listrik tenaga bayu pada satu titik lokasi belum tentu sama dengan titik lainnya. 

Sehingga kesimpulannya pada satu area yang cukup luas perlu mengintegrasikan beberapa pembangkit listrik tenaga bayu agar mendapatkan pasokan listrik yang lebih stabil. Melalui perkembangan teknologi, terdapat berbagai sensor yang tertanam pada sebuah kincir PLTB.

Sensor tersebut dapat mendeteksi arah angin optimal, sehingga mengarahkan kincir pada arah yang tepat secara otomatis. Selain itu, teknisi juga dapat memantau kondisi dari setiap komponen dan output energi listrik yang dihasilkan secara jarak jauh. Saat ini Indonesia telah memiliki lahan pembangkit listrik tenaga bayu tepatnya di sidrap jeneponto Sulawesi Selatan.

Pembangunan PLTB memiliki kelebihan yakni energi yang digunakan cukup ramah lingkungan. Sedangkan kekurangannya, listrik yang dihasilkan tidak terlampau besar jika dibandingkan dengan pembangkit listrik tenaga batubara. Sehingga pada satu area lahan membutuhkan banyak kincir PLTB agar listrik yang dihasilkan lebih stabil.