Cari Blog Ini

Minggu, 12 Februari 2012

laporan agroklimatologi-angin


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

           pada tanggal 22 Mei 2011.
          terjadinya-angin-ilmu-pengetahuan-alam. Diakses pada tanggal 22 Mei 2011.
         pantai.html. Diakses pada tanggal 22 Mei 2011.