I.PENDAHULUAN
A.Latar Belakang
Angin adalah udara yang bergerak yang diakibatkan oleh rotasi bumi dan juga karena adanya perbedaan tekanan udara di
sekitarnya. Angin bergerak dari tempat bertekanan udara tinggi ke bertekanan
udara rendah.
Angin memiliki hubungan yang erat
dengan sinar matahari karena daerahyang terkena banyak paparan sinar mentari
akan memiliki suhu yang lebih tinggi serta tekanan udara yang lebih rendah dari
daerah lain di sekitarnya sehingga menyebabkan terjadinya aliran udara. Angin
juga dapat disebabkan oleh pergerakan benda sehingga mendorong udara di
sekitarnya untuk bergerak ke tempat lain.
Angin buatan dapat dibuat dengan
menggunakan berbagai alat mulai dari yang sederhana hingga yang rumit. Secara
sederhana angin dapat kita ciptakan sendiri dengan menggunakan telapak tangan,
kipas sate, koran, majalah, dan lain sebagainya dengan cara dikibaskan.
Sedangkan secara rumit angin dapat kita buat dengan kipas angin listrik,
pengering tangan, hair dryer, pompa ban, dan lain sebagainya. Secara alami kita
bisa menggunakan mulut, hidung, lubang dubur, dan sebagainya untuk menciptakan
angin.
Udara dapat membawa partikel bau dari
suatu zat sehingga angin dapat membawa bau atau aroma mulai dari aroma yang
sedap hingga aroma yang tidak sedap di hidung kita. Bau masakan, bau amis, bau
laut, bau sampah, bau bensin, bau gas, bau kentut, bau kotoran, dan lain
sebagainya adalah beberapa contoh bau yang dapat dibawa angin.
Apabila dipanaskan, udara
memuai. Udara yang telah memuai menjadi lebih ringan sehingga naik. Apabila hal
ini terjadi, tekanan udara turun kerena udaranya berkurang. Udara dingin di
sekitarnya mengalir ke tempat yang bertekanan rendah tadi. Udara menyusut
menjadi lebih berat dan turun ke tanah. Di atas tanah udara menjadi panas lagi
dan naik kembali. Aliran naiknya udara
panas dan turunnya udara
dingin ini dinamanakan konveksi.
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 : Indonesia, negara kepulauan yang 2/3
wilayahnya adalah lautan dan mempunyai garis pantai terpanjang di dunia yaitu ±
80.791,42 Km 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.
Pencemaran di Indonesia sudah mencapai
tingkat yang mengkhawatirkan. Asap dari kendaraan bermotor seperti mobil dan
sepeda motor juga turut andil dalam proses pencemaaran lingkungan. Sehingga
dapat digaris bawahi bahwa sumber energi yang bersumber dari bahan bakar fosil
menyebabkan pencemaran lingkungan. Sehingga para peneliti berkerja keras
menemukan sumber energi yang ramah lingkungan.
Energi angin yang bersih, karena tidak
menghasilkan polusi dan ketersediaanya di alam cukup melipah, mendorong
peneliti melakukan penelitian akan potensi energi yang terdapat pada angin.
Oleh karena itu dengan mengetahui
proses konversi energi angin menjadi energi mekanik dapat menjadi bahan
pertimbangan dalam pengembangan energi angin menjadi salah satu sumber energi
yang terbarukan dan tidak menimbulkan polusi bagi lingkungan.
B.Tujuan
Tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengetahui jenis-jenis angin, proses
terjadinya angin, serta penggunaan alat pengukur kecepatan angin.
II.TINJAUAN PUSTAKA
Energi angin adalah pemanfaatan angin
sebagai sumber energi. Sistem energi angin adalah perubahan energi kinetik
(pergerakan) dari angin menjadi energi mekanik atau listrik yang bisa
dimanfaatkan untuk kepentingan praktis. Energi mekanik yang berasal dari angin
dapat dimanfaatkan pelayaran (transportasi) dan kepentingan yang lainnya,
seperti memompa air dari sumur yang dalam dan menggiling gandum.
Angin adalah udara yang bergerak dari
tekanan yang tinggi ke tekanan yang rendah, yang terjadi dialam. Udara yang
bergerak tersebut mempunyai massa, kerapatan dan kecepatan. Sehingga dengan
adanya faktor-faktor tersebut, angin mempunyai energi kinetik dan energi
potensial. Akan tetapi faktor kecepatan lebih mendominasi posisi massa terhadap
permukaan bumi. Dengan demikian energi kinetik lebih dominan daripada energi
potensial.
Energi angin di Indonesia memiliki
prospek yang menguntungkan untuk dikembangkan. Angin merupakan udara yang
bergerak. Udara tersebut bergerak dari wilayah yang mempunyai tekanan atmosfer
tinggi menuju daerah yang mempunyai tekanan atmosfer yang lebih rendah. Makin
besar perbedaan tekanan makin cepat udara bergerak. Seandainya tekanan udara
seluruh permukaan bumi sama, kemungkinan tak akan ada angin. Namun hal tersebut
tidak akan terjadi, karena jika dilihat kondisi matahari yang menyinari dan
menghangatkan sebagian wilayah bumi dan sebagian wilayah lainnya yang tetap
gelap. Ditempat yang hangat udaranya akan mengembang dan mempunyai tekanan
udara yang lebih rendah dibanding udara ditempat yang gelap atau dingin.
Sehingga pemanasan yang tak merata dari permukaan bumi menimbulkan perbedaan
tekanan, sehingga menyebabkan angin.
Angin dikendalikan oleh energi dari
matahari, merupakan udara yang bergerak, sehingga ia mempunyai energi gerak yakni
energi kinetik. Dahulu sekitar tahun tahun 600-an energi tersebut oleh orang
asia dalam hal ini persia mulai digunakan untuk menghembuskan layar yang
dipasang pada puncak menara, dan disambungkan pada roda batu di bawah. Saat
angin menerpa layar, layar bergerak dan kemudian menggerakkan roda batu untuk
berputar. Putaran roda tersebut kemudian digunakan untuk menggiling jagung
ataupun memompa air dari sumur, merupakan mesin kreasi orang Asia untuk
pertanian, yang berteknologi lahir pada zamannya.
Masalah pertanian jadi masalah
kehidupan sehari-hari. Mesin tersebut, kini disebut orang dengan kincir angin
angin. Sekitar 500 tahun kemudian kincir angin tersebut dibuat pula oleh orang
Eropa, awalnya dibangun di Prancis sekitar tahun 1180 kemudian di Inggris tahun
1187.
Pembuatan kincir angin di Eropa terus
berlangsung besar-besaran hingga abad ke-19, yang kemudian menurun
pembangunannya setelah ditemukan energi angin yakni energi uap dan minyak. Tapi
pada abad 19 perkembangan kincir angin ditandaidengan lahirnya kincir angin
untuk keperluan pembangkit listrik, saat itu kincir angin model pembangkit
listrik mulai dibangun di Denmark pada 1890.
Kemudian 100 tahun setelah itu, yakni
pada tahun 1992, Denmark menguasai hampir 40% manufaktur turbin angin untuk kincir
angin, dan meningkat menjadi 60% pada tahun 1997. Dan itu merupakan manufaktur
turbin angin kincir angin seluruh dunia. Yang merupakan prestasi tersendiri
dari Denmark yang merintis sekian lama.( Hidayat,2005).
A.
Karakteristik angin:
Angin merupakan gerakan gerakan udara
akibat pemanasan matahari yang
tidak merata pada permukaan bumi
Gaya-gaya mengendalikan angin terdiri
dari gaya gravitasi bumi, gaya
gradien tekanan udara, gaya Coriolis dan gaya gesekan
permukaan
Peredaran angin dapat dibagi menjadi :
Angin lokal; misalnya: angin darat dan
angin laut, angin lembah dan angin
gunung dan angin turun kering
Angin musim (di Indonesia); misalnya:
angin musim timur dan angin
musim barat
Angin global; misalnya: angin
geostropik dan angin gradien
B.
7 KELAS ANGIN
Kelas
|
Ketinggian 10 m
|
Ketinggian 50 m
|
||
Rapat daya
(W/m2)
|
Kecepatan (m/detik)
|
Rapat daya
(W/m2)
|
Kecepatan (m/detik)
|
|
1
|
<100
|
<4,4
|
<200
|
<5,6
|
2
|
100-150
|
4,4-5,1
|
200-300
|
5,6-6,4
|
3
|
150-200
|
5,1-5,6
|
300-400
|
6,4-7,0
|
4
|
200-250
|
5,6-6,0
|
400-500
|
7,0-7,5
|
5
|
250-300
|
6,0-6,4
|
500-600
|
7,5-8,0
|
6
|
300-400
|
6,4-7,0
|
600-800
|
8,0-8,8
|
7
|
>400
|
>100
|
>800
|
>8,8
|
Pada umumnya angin yang dipakai sebagai
pembangkit energi adalah angin yang ada dipemukaan bumi, yakni pada ketinggian
maksimal 1 km.
Perilaku angin dapat diprediksikan dari
data angin. Data angin yang terpercaya memerlukan pencatatan yang lengkap dan
kontinyu selama beberapa tahun minimal satu tahun. Data yang didekat dengan
stasiun pengukuran dapat diprediksi dengan cara melakukan pengukuran selama
beberapa bulan dan kemudian mengkorelasikan hasil-hasilnya dengan data di
stasiun pengukuran.
Seperti diketahui bahwa energi yang
dimiliki oleh angin bergantung pada kecepatannya, dilain pihak kecepatan angin
disuatu tempat merupakan variabel random sehimgga sulit diprediksi secara
akurat. Oleh karena itu diperlukan penggambaran secara statistik yakni dengan
distribusi probabilitasnya. Data angin yang diperlukan untuk memprediksi
potensi angin disuatu tempat dapat berupa distribusi kecepatan dan distribusi
frekuensi kecepatan angin. Kedua data tersebut masing-masing menggambarkan
kecepatan angin rata-rata dan frekuensi atau lamanya angin bertiup dalam
periode tertentu (Steiner,1999).
C.
Perilaku Angin Sebagai Fungsi Kecepatan
Kecepatan angin bertambah dengan
naiknya ketinggian
Adanya fluktuasi kecepatan angin,
misalnya terjadi turbulensi pada suatau
selang waktu tertentu
Turbulensi secara acak terhadap selang
waktu
Terdapat korelasi turbulensi pada
ketinggian berbeda
Bertambahnya kecepatan angin terhadap
naiknya ketinggian sangatbergantung pada kondisi permukaan bumi di bawahnya,
hal tersebut berkaitan dengan gaya gesek permukaan
Kecepatan rata-rata angin sebagai
fungsi ketinggian ditunjukkan olehgrafik dibawah ini, dengan hubungan: U(z) =
(u*/0.4) ln (z/zo)
Dimana U(z) adalah kecepatan rata-rata
angin pada ketinggian z. Variabel
u* dan zo masing-masing kecepatan gesek (friction velocity)
dan lebar kekasaran (roughhnesslenght) yang keduanya bergantung pada kondisi
permukaan alam, misalnya untuk gurun pasir zo berkisar 0.0002 s.d. 0.001 meter,
sementara untyuk daerah perkotaan dengan bangunan-bangunan nilai zo berkisar 1
s.d. 2 m.
Pada ketinggian tertentu kecepatan
angin tidak lagi dipengaruhi oleh kondisi
permukaan tanah, ketinggian tersebut dinamakan ketinggian gradien (gradien
height)
Selang waktu pengukuran kecepatan angin
merupakan variabel random,sehingga pengukurannya selalu berupa rata-ratanya
pada selang waktu tertentu. A nemograf mencatat variasi kecepatan angin
horizontal dan arah angin terhadapa waktu. Dari hasil eksperimen diketahui
bahwa selang waktu yang baik untuk menghitung rata-rata kecepatan angin adalah
antara 20 menit sampai 1 jam.
D.
Analisa Lokasi Pendirian Turbin Angin
aLokasi di sekitar tempat pendirian
turbin sangat perlu diperhatikan karena menentukan
perilaku angin ditempat tersebut
bLokasi dapat berupa:
1.Dataran dengan kekasaran permukaan seragam (uniform
roughness)
2.Dataran dengan kekasaran berubah (changes in roughness)
3.Dataran dimana lokasi tersebut dapat penghalang-penghalang
aliran airseperti bangunan-bangunan, pohon-pohon dll
4.Bukit (perabungan)
5.lembah atau jurang
6.Celah antara pegunungan dll ( Hidayat,2005).
E.
Pengembangan Energi Angin di Indonesia
Energi angin yang bersih karena tidak
menghasilkan polusi dan selalu tersedia mendorong penmeliti melakukan survei
potensi energinya diseluruh Indonesia. Hal ini telah dilakukan Lembaga
Antarikasa dan Penerbangan Nasional (lapan) di 20 daerah.
Namun, daerah yang mamiliki energi
angin potensial di Indonesia ternyata hanya beberapa. Kecepatan angin rata-rata
tahunan di Indonesia. Hanya di Indonesia terutama di Bali, Nusa Tenggara Barat
(NTB) dan Nusa Tenggara Timur (NTT) kecepatannya lebih dari 5 meter per detik,
diperkirakan potensinya setara dengan 448.342 mW.
Lokasi yang memiliki energi angin
potensial adalah Denpasar, Nusa Dua, dan pulau Nusa Penida di Bali seta Penfui
di Kupang, NTT. Menurut pengamatan Lapan, potensi angin di Penfui tergolong
besar, yaitu sekitar 2.130 kWh per meter persegi pertahun.
Pengukuran yang akurat dari keceptan
angin memerlukan turbin angin dan yang dapat meramalkan tangkapan energi. Alat
yang umum digunakan dalam pengukuran kecepatan angin disebut anemometer.
Anemometer yang paling sering digunakan adalah tipe mangkok yang terdiri atas
mangkok kecil dan poros yang berputar.
Alat yang mengubah energi kinetik pada
angin ke bentuk energi yang dapat dimanfaatkan disebut wind machine. Pada
dasarnya, semua wind machine memindahkan energi kinetik dari angin dengan
menghembuskannya perlahan dan merubahnya energi ini menjadi energi mekanik
dengan menggerakan putaran poros. Dua tipe dasar dari dari wind machine
diklasifikasikan sebagai drag dan lift type.
Pada umumnya untuk merubah energi angin
menjadi energi mekanik dapat dilakukan dengan menggunakan kincir angin. Dikenal
dua jenis kincir angin yaitu kincir angin berporos aksial dan berporos
horizontal. Berdasarkan klasifikasi tersebut dikembangkan berbagai jenis kincir
antara lain jenis drag, lift dan generik.Untuk mengembangkan angin di suatu
wilayah harus diperhatikan
beberapa faktor, antara lain:
1. kecepatan angin dan perubahan kecepatan rata-rata (30-40
km/jam)
2. turbulensi angin
3. topografi, dan
4. ketinggian hembusan angin di atas wilayah (Culp,1985).
III. PELAKSANAAN PRAKTIKUM
A.
Waktu dan Tempat
Praktikum
ini dilaksanakan di Balai Agro Techno Park (ATP) pada tanggal 27 Mei-28 Mei
2011 dari pukul 17.00 sampai dengan pukul 12.00.
B.
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan
pada praktikum angin adalah anemometer.
C.
Cara Kerja
1.
Anemometer dipasang dengan ketinggian 10 meter dan berada di tempat terbuka
yang memiliki jarak dari penghalang sejauh 10 kali dari tinggi penghalang
(pohon, gedung atau sesuatu yang menjulang tinggi).
2.
Tiang anemometer dipasang menggunakan 3 buah labrang/ kawat penahan
tiang, dimana salah satu kawat/labrang berada pada arah utara dari tiang
anemometer dan antar labrang membentuk sudut 1200.
3.
Pemasangan penangkal petir pada tiang anemometer merupakan faktor terpenting
terutama untuk daerah rawan petir. Hal ini mengingat tiang anemometer memiliki
ketinggian 10 meter dengan ujung-ujung.
IV.
HASIL DAN PEMBAHASAN
A.
Hasil
Jam
|
Kecepatan
Angin (m/s)
|
17.00
|
0
|
17.30
|
0
|
18.00
|
0
|
06.00
|
1
|
06.30
|
0,5
|
07.00
|
1
|
07.30
|
0
|
08.00
|
0,5
|
08.30
|
1
|
09.00
|
1
|
09.30
|
1
|
10.00
|
1
|
10.30
|
3
|
11.00
|
2
|
11.30
|
1,5
|
12.00
|
2
|
b. Pembahasan
Angin adalah udara yang bergerak yang diakibatkan oleh rotasi bumi dan juga karena
adanya perbedaan tekanan udara di sekitarnya. Angin bergerak dari tempat bertekanan udara
tinggi ke bertekanan udara rendah.
Apabila dipanaskan, udara
memuai. Udara yang telah memuai menjadi lebih ringan sehingga naik. Apabila hal
ini terjadi, tekanan udara turun kerena udaranya berkurang. Udara dingin di
sekitarnya mengalir ke tempat yang bertekanan rendah tadi. Udara menyusut
menjadi lebih berat dan turun ke tanah. Di atas tanah udara menjadi panas lagi
dan naik kembali. Aliran naiknya udara
panas dan turunnya udara
dingin ini dinamanakan konveksi.
Pada praktikum kali ini kami melakukan
pengamatan di ATP yang berada di gelumbang. Pada pengamatan angin pada hari
pertama yang di mulai pada pukul 17.00, 17.30, 18.00 kecepatan anginnya 0 m/s.
Pengamatan pun dilanjutkan pada pagi hari tanggal 28 Mei 2011 pada pukul 06.00
hingga pukul 12.00. Kecepatan angin tertinggi terjadi pada pukul 10.30 yaitu 3
m/s sedangkan rata-rata kecepatan angin di Agro Techno Park adalah 1 m/s.
Faktor terjadinya angin
1. Gradien barometris
Bilangan yang menunjukkan perbedaan tekanan udara dari 2 isobar yang jaraknya 111 km. Makin besar gradien barometrisnya, makin cepat tiupan angin.
2. Letak tempat
Kecepatan angin di dekat khatulistiwa lebih cepat dari yang jauh dari garis khatulistiwa.
3. Tinggi tempat
Semakin tinggi tempat, semakin kencang pula
angin yang bertiup, hal ini disebabkan oleh pengaruh gaya gesekan yang
menghambat laju udara. Di permukaan bumi, gunung, pohon, dan topografi yang
tidak rata lainnya memberikan gaya gesekan yang besar. Semakin tinggi suatu
tempat, gaya gesekan ini semakin kecil.
4. Waktu
Di siang hari angin bergerak lebih cepat
daripada di malam hari
Jenis-jenis angin
1. Angin laut
Angin
laut adalah angin yang bertiup dari arah laut ke arah darat yang umumnya terjadi pada siang hari dari pukul 09.00 sampai dengan pukul 16.00. Angin ini
biasa dimanfaatkan para nelayan untuk pulang
dari menangkap ikan di laut.
2. Angin darat
Angin
darat adalah angin yang bertiup dari arah
darat ke arah laut yang umumnya terjadi pada saat malam hari dari jam 20.00
sampai dengan jam 06.00. Angin jenis ini bermanfaat bagi para nelayan untuk
berangkat mencari ikan dengan perahu bertenaga angin sederhana.
3. Angin lembah
Angin
lembah adalah angin yang bertiup dari arah
lembah ke arah puncak gunung yang biasa terjadi pada siang hari.
4.
Angin gunung
Angin
gunung adalah angin yang bertiup dari
puncak gunung ke lembah gunung yang terjadi pada malam hari.
5. Angin Fohn
Angin
Fohn/angin
jatuh adalah angin yang terjadi seusai hujan
Orografis. angin yang bertiup pada suatu
wilayah dengan temperatur dan kelengasan yang berbeda. Angin Fohn terjadi
karena ada gerakan massa udara yang naik pegunungan yang tingginya lebih dari
200 meter di satu sisi lalu turun di sisi lain. Angin Fohn yang jatuh dari
puncak gunung bersifat panas dan kering, karena uap air sudah dibuang pada saat
hujan Orografis.
Biasanya angin ini bersifat
panas merusak dan dapat menimbulkan korban. Tanaman yang terkena angin ini bisa
mati dan manusia yang terkena angin ini bisa turun daya tahan tubuhnya terhada
serangan penyakit.
Angin lokal 3 macam yaitu :
1.
Angin darat dan angin laut Angin ini terjadi di daerah pantai.
angin laut terjadi pada siang hari daratan lebih cepat
menerima panas dibandingkan dengan lautan. Angin bertiup dari laut ke darat.
Sebaliknya, angin darat terjadu pada malam hari daratan lebih cepat melepaskan
panas dibandingkan dengan lautan. Daratan bertekanan maksimum dan lautan
bertekanan minimum. Angin bertiup dari darat ke laut.
2.
Angin lembah dan angin gunung.
Pada siang hari udara
yang seolah-olah terkurung pada dasar lembah lebih cepat panas dibandingkan
dengan udara di puncak gunung yang lebih terbuka (bebas), maka udara mengalir
dari lembah ke puncak gunung menjadi angin lembah. Sebaliknya pada malam hari
udara mengalir dari gunung ke lembah menjadi angin gunung.
3. Angin Jatuh yang
sifatnya kering dan panas.
Angin Fohn atau Angin
jatuh ialah angin jatuh bersifatnya kering dan panas terdapat di lereng pegunungan
Alpine. Sejenis angin ini banyak terdapat di Indonesia dengan nama angin
Bahorok (Deli), angin Kumbang (Cirebon), angin Gending di Pasuruan (Jawa
Timur), dan Angin Brubu di Sulawesi Selatan).
V.
KESIMPULAN DAN SARAN
A.
Kesimpulan
1. Angin adalah udara yang bergerak yang diakibatkan oleh rotasi bumi dan juga karena
adanya perbedaan tekanan udara di sekitarnya.
2. Angin terjadi karena
adanya perbedaan tekanan udara atau perbedaan suhu udara pada suatu daerah atau
wilayah,
3. Anemometer, adalah
alat yang mengukur kecepatan angin..
4. Semakin tinggi
tempat, semakin kencang pula angin yang bertiup, hal ini disebabkan oleh
pengaruh gaya gesekan yang menghambat laju udara.
5. Kecepatan angin
di dekat khatulistiwa lebih cepat dari yang jauh dari garis khatulistiwa.
B.
Saran
Dalam praktikum, diharapkan para
praktikan selalu memperhatikan asisten yang sedang menjelaskan alat-alat
dan cara kerja dari alat-alat tersebut sehinga para praktikan dapat dengan
mudah melakukan pengukuran.
DAFTAR PUSTAKA
Hidayat.2005. http://intl.feedfury.com/content/16689388-angin.html. Diakses
pada tanggal 22 Mei 2011.
terjadinya-angin-ilmu-pengetahuan-alam. Diakses pada tanggal 22 Mei 2011.
pantai.html. Diakses pada tanggal 22 Mei 2011.