Pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) atau Pembangkit listrik tenaga angin adalah jenis Pembangkit listrik yang mengubah tenaga angin menjadi energi listrik. Transformasi energi dilakukan dengan memanfaatkan hembusan angin untuk memutar kincir angin yang terhubung dengan turbin angin. Pembangkit listrik tenaga angin menghasilkan listrik dari tenaga angin dengan menggabungkan beberapa turbin angin sekaligus. Bagian yang diputar oleh tenaga angin adalah sudu-sudu turbin. Tegangan listrik atau beda potensial listrik yang dihasilkan oleh generator listriknya sesuai dengan hukum induksi Faraday. Pembangkit listrik tenaga bayu memerlukan kondisi angin tertentu agar dapat menghasilkan energi listrik. Sejak April 2013, London Array adalah ladang angin lepas pantai terbesar di dunia dengan kapasitas saat ini 630 MW, dan PLTB Gansu adalah ladang angin terbesar di dunia dan berada di daratan, dengan kapasitas saat ini mencapai 5160 MW dan akan mencapai 20000 MW pada tahun 2020.

Sumber energi

Angin terbentuk sebagai hasil perbedaan suhu di suatu wilayah dengan wilayah lainnya. Pembangkit listrik tenaga bayu menggunakan tenaga angin untuk menggerakkan turbin angin. Pergerakan angin merupakan akibat dari adanya energi surya yang menggerakkan molekul udara di atmosfer Bumi. Molekul udara ini membawa energi potensial yang kemudian diubah menjadi energi kinetik. Turbin angin memanfaatkan energi kinetik ini untuk dapat memutar porosnya dengan gerakan rotasi. Kelemahan dari pembangkitan listrik dengan bantuan energi angin adalah kondisi angin yang berubah-ubah. Energi listrik yang dihasilkan dapat berubah-ubah karena dipengaruhi oleh kecepatan angin yang berubah-ubah. Dari segi pembiayaan, biaya pembangunan Pembangkit listrik tenaga angin memerlukan modal yang banyak. Sementara itu, dari segi mekanisme Pembangkit listrik tenaga angin menghasilkan suara yang bising.

Peralatan

= Turbin angin

= Turbin angin menyatu dengan bagian baling-baling di kincir angin. Bentuknya menyerupai baling-baling pada pesawat terbang. Kecepatan pergerakan turbin angin lebih cepat dibandingkan dengan hembusan angin yang menerpanya. Energi listrik dapat dihasilkan karena rancangan mesin pada turbin angin memiliki daya dorong yang besar. Tiap baling pada turbin angin berbentuk pisau.

= Alat pengontrol

= Alat pengontrol merupakan peralatan yang mengatur kecepatan putaran turbin angin. Bagian ini terhubung langsung dengan poros turbin. Alat pengontrol ini digunakan untuk menstabilkan jumlah putaran turbin angin sehingga tetap berada pada batas normalnya. Alat ini akan berfungsi ketika kecepatan angin berada dalam rentang 12-90 kilometer per jam. Keberadaan alat pengontrol mencegah kerusakan turbin angin akibat berputar terlalu kencang.

= Roda gigi

= Roda gigi digunakan untuk mengubah tingkat kecepatan putaran dari kinciri angin terhadap turbin angin. Putaran kincir angin yang pelan diubah menjadi putaran yang cepat pada bagian roda gigi. Perbandingan kecepatan putaran ini adalah 1:60. Putaran awal dari kincir angin dalam rentang 30-60 putaran per menit diubah menjadi 1000-1800 putaran per menit. Pengubahan kecepatan putaran ini mampu memutar poros generator listrik.

= Menara

= Menara dibangun berdasarkan kecepatan angin yang diperlukan. Semakin tinggi menara, maka semakin kencang angin yang berhembus. Bahan pembuatan menara yaitu pipa baja, beton dan rangka besi.

= Rumah mesin

= Bagian atas menara terdapat rumah mesin. Di dalam rumah mesin terdapat roda gigi, poros putaran, generator listrik, alat pengontrol dan alat pengereman.

Cara kerja dan desain

Kincir angin mempunyai baling-baling yang akan berputar ketika terkena hembusan angin. Bagian baling-baling ini terhubung dengan poros turbin angin sehingga turbin angin akan berputar ketika baling-baling berputar. Energi mekanis dari turbin angin diteruskan menuju ke rotor generator listrik yang terhubung dengan turbin angin. Bagian rotor generator listrik dapat mengubah bentuk energi menjadi energi listrik karena terbuat dari bahan feromagnetik. Bahan feromagnetik ini akan menghasilkan arus listrik dengan bantuan medan elektromagnetik. Fluks magnetik yang memicu terbentuknya arus listrik dan tegangan listrik dihasilkan melalui medan magnet yang timbul akibat adanya kumparan-kumparan di bagian stator dari generator. Lokasi ideal pembangunan ladang angin adalah wilayah yang memiliki angin dengan kecepatan yang cukup dan konstan, non-turbulen, sepanjang tahun. Jarak ladang angin dari lokasi yang membutuhkan energi juga menjadi faktor penentu. Kumpulan data dari lokasi yang spesifik terhadap kecepatan dan arah angin penting untuk menentukan sebuah lokasi yang ideal untuk menempatkan ladang angin. Angin bergerak lebih cepat pada ketinggian karena tidak terpengaruh oleh gesekan dengan daratan dan objek daratan lainnya seperti pepohonan, sehingga kebanyakan turbin yang menyusun ladang angin memiliki tiang penyangga yang tinggi.

Kondisi angin

Pembangkit listrik tenaga bayu dapat menghasilkan energi listrik dengan beberapa kondisi tertentu. Kondisi ini diamati dari keadaan angin yang memutar turbin angin. Kondisi angin ini ditentukan oleh kecepatan angin. Dalam penggolongannya, kecepatan angin yang mampu memutar turbin angin terbagi menjadi dua belas tingkatan. Tingkatan terendah memiliki kecepatan angin 0,3 sampai 1,5 meter tiap detik. Sementara kecepatan angin tertinggi memiliki kecepatan lebih besar dari 32 meter tiap detik.

Perhitungan energi

Energi listrik yang dihasilkan oleh Pembangkit listrik tenaga bayu ditentukan oleh jenis rotor, kecepatan angin dan jenis generator listrik. Daya listrik yang dihasilkan oleh generator memiliki nilai yang sebanding dengan diameter rotor. Semakin besar diameternya, maka semakin besar daya listrik yang dihasilkan. Baling-baling pemutarnya juga menentukan daya listrik yang dihasilkan. Umumnya digunakan tiga sampai enam baling-baling untuk menghasilkan energi listrik. Perputaran rotor ini kemudian dipengaruhi oleh kecepatan angin. Perputaran rotor ini menghasilkan perputaran pada rotor generator. Efisiensi energi listrik yang optimal pada Pembangkit listrik tenaga bayu dapat diperoleh menggunakan generator listrik yang dapat menghasilkan listrik meski dengan kecepatan putaran yang rendah.

Dampak lingkungan

Dibandingkan dengan sumber energi lain, ladang angin memiliki dampak yang relatif rendah. Dalam memproduksi energi, ladang angin tidak mengkonsumsi bahan bakar dan tidak mengemisikan polusi udara. Pemasangan tiang penopang turbin hanya memakan luas wilayah yang sempit sehingga area di antara turbin dalam ladang angin bisa digunakan untuk aktivitas lain, terutama pertanian. Pencanangan suatu area menjadi suaka margasatwa hingga perlindungan lahan gambut telah mencegah pembangunan ladang angin. Terdapat laporan kematian berbagai spesies burung dan kelelawar di sekitar ladang angin.

Lihat pula

tenaga angin lepas pantai

Referensi

= Kutipan

=

= Daftar pustaka

= Akmal dan Ahmad, R. (2020). Kincir Angin: Membelah Bukit Pabbaresseng Kabupaten Sidenreng Rappang. Sleman: Deepublish. ISBN 978-623-02-1272-7. Hamdi (2016). Energi terbarukan. Jakarta: Kencana. ISBN 978-602-422-099-0. Silitonga, A. S., dan Ibrahim, H. (2020). Energi Baru dan Terbarukan. Sleman: Deepublish. ISBN 978-623-02-0836-2. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link) Subiyanto (2020). Simulasi Model Hibrida Sistem tenaga Surya dan bayu Terhubung Grid Menggunakan PSIM Berbasis Kontrol Cerdas. Sleman: Deepublish. ISBN 978-623-02-1137-9.