Pengertian Energi Angin, Komponen, dan Prinsip Kerja Energi Angin

Sumber energi yang umum digunakan manusia bisa digolongkan berdasarkan bentuk energinya, misalnya bentuk energi angin adalah kinetik, bentuk energi air adalah potensial, dan bentuk energi matahari adalah internal. Energi angin dan air pindah melaui kerja, sedangkan energi matahari berpindah melaui panas. Bahan bakar fosil (minyak, gas, batu bara) yang saat ini merupakan energi dominan di dunia juga tergolong dalam bentuk energi internal.

Semua energi yang ada tersebut bisa kita maksimalkan untuk keperluan mengurangi krisis energi. Krisis energi terjadi karena jumlah kebutuhan energi yang digunakan lebih banyak daripada jumlah ketersedian energi yang ada. Maka dari itu, Indonesia yang mempunyai jumlah penduduk terbanyak keempat harus segera mengatasi permasalahan itu, karena sudah jelas, jumlah penduduk yang banyak tentu saja menghabiskan energi yang banyak pula.

Maka dari itu, Indonesia seharusnya tidak bisa menggantungkan kebutuhan energi hanya dari fosil saja, karena fosil jika digunakan lama-kelamaan akan habis. Harus ada gebrakan berupa energi terbarukan atau energi di mana jika digunakan terus menerus tidak akan habis. Salah satunya yaitu energi angin.

Energi angin sebenarnya bukanlah penemuan baru lagi, karena masyarakat dahulu juga menggunakan energi angin untuk menghasilkan listrik dari kincir angin. Mungkin perbedaannya, kincir angin dulu belum dimaksimalkan secara penuh sehingga energi listrik yang dihasilkan belum penuh. Namun perlu kita garis bawahi ada sejarah yang menyatakan bahwa manusia tidak terlepas dari angin.

Sejarah Energi Angin

Angin sudah menjadi bagian dari manusia dan sering dimanfaatkan untuk kehidupan manusia. Sekitar 5000 tahun yang lalu, angin digunakan oleh penduduk mesir untuk penggerak layar kapal agar bisa menyeberangi Sungai Nil. Selain itu angin digunakan untuk menggiling gandum dan biji-bijan dengan menggunakan kincir.

Kata “Kincir Angin” berasal dari Persia sekarang Iran. Kincir angin yang terlihat sekarang ternyata berbeda bentuknya dengan yang dahulu. Kincir angin dahulu berbentuk seperti roda yang berdayung besar. Kemudian seiring berjalannya waktu, Belanda mengembangkan desain kincir angin di mana baling-balingnya menjadi seperti pisau.

Di Amerika sendiri kincir angin digunakan untuk keperluan menggiling gandum, jagung, memompa air, dan memotong kayu di pabrik kayu. Sampai pada akhirnya kincir angin digunakan untuk menghasilkan listrik di daerah pedesaan sekitar tahun 1930. Jadi, seperti itulah bagaimana energi angin dari duhulu hingga sekarang digunakan manusia untuk memenuhi kebutuhan.

Pengertian Energi Angin

Energi angin merupakan energi yang sangat fleksibel. Lain halnya dengan energi air, pemanfaayan energi angin dapat dilakukan dimana-mana, baik di daerah dataran tinggi maupun di daerah landai, bahkan dapat diterapkan di laut. Semua energi yang dapat diperbarui dan bahkan energi pada bahan bakar fosil-kecuali energi pasang surut dan panas bumi-berasal dari matahari. Matahari meradiasi 1,74x1.014 kilowatt jam energi ke bumi setiap jam. Dengan kata lain, bumi menerima 1,74x1.017 watt daya. Sekitar 1-2 persen dari energi tersebut diubah menjadi energi angin. Jadi, energi angin berjumlah 50-100 kali lebih banyak daripada energi energi yang diubah menjadi biomassa oleh seluruh tumuhan yang ada di permukaan bumi.

Sebagaimana diketahui, pada dasarnya angin terjadi karena ada perbedaan antara udara panas dan udara dingin. Daerah sekitar khatulistiwa yang panas, yaitu pada busur 0⁰, udaranya menjadi panas, mengembang dan menjadi ringan, naik ke atas dan bergerak ke daerah yang lebih dingin misalnya daerah kutub. Sebaliknya di daerah kutub yang dingin, udaranya menjadi dingin dan turun ke bawah. Dengan demikian terjadi suatu perputaran udara, berupa perpindahan udara dari kutub utara, melalui lapisan udara yang lebih tinggi. Udara yang bergerak inilah yang merupakan energi yang dapat diperburui, yang dapat digunakan untuk memutar turbin dan akhirnya dapat menghasilakan listrik.

Baca Juga : Pengertian Angin, Manfaat Angin, serta Cara Mengukur Angin

Komponen Tenaga Angin

Angin menggerakan kincir dan menghasilkan listrik, namun sebenarnya prosesnya tidak semudah itu, karena terdapat berbagai macam sub-sistem ataupun komponen-kompoen (alat yang diperlukan untuk menghasilkan listrik dari energi angin) yang dapat meningkatkan safety dan efisien dari turbin angin, yaitu:

1.    Anemometer: Alat ini dugunakan untuk mengukur kecepatan angin dan data yang diterima dikirimkan ke pengontrol.

2.    Brake: berupa cakram rem. Alat ini digunakan untuk menghentika rotor apabila rotor mendapatkan kecepatan angin yang sangat tinggi.

3.    Blades: Alat ini berupa pisau. Biasanya terdapat dua buah atau 3 buah pisau. Pisau akan bergerak ketika angin bertiup dan menyebabkan blades berputar.

4.    Rotor: rotor merupakan pisau yang terhubung bersama-sama.

5.    Tower: biasanya berupa batang beton atau besi sebagai tempat diletaknya kincir. Posisi kincir diletakkan diatas agar jangkauan angin bisa dijangkau

6.    Gearbox: alat ini berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada kincir menjadi putaran tinggi.

7.    Brake System: digunakan untuk menjaga putaran pada poros setelah gearbox agar bekerja pada titik aman saat terdapat angin yang besar. Alat ini perlu dipasang karena generator memiliki titik kerja aman dalam pengoperasiannya. Generator ini akan menghasilkan energi listrik maksimal pada saat bekerja pada titik kerja yang telah ditentukan. Kehadiran angin diluar dugaan akan menyebabkan putaran  yang cukup cepat pada poros generator, sehingga jika tidak diatasi maka putaran ini  dapat merusak generator. Generator ini dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik.

Prinsip kerjanya dapat dipelajari dengan menggunakan teori medan elektromagnetik. Singkatnya, poros pada generator dipasang dengan material ferromagnetik permanen. Setelah itu disekeliling poros terdapat stator yang bentuk fisisnya adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop. Ketika poros generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan fluks pada stator yang akhirnya karena  terjadi perubahan fluks ini akan dihasilkan tegangan dan arus listrik yang dihasilakan disalurkan melalui kabel jaringan listrik untuk akhirnya digunakan masyarakat. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleg generator ini berupa AC (alternating current) yang memiliki bentuk gelombang kurang lebih sinusoidal.

8.    Penyimpanan Energi: karena keterbatan ketersediaan akan energi angin (tidak sepanjang hari angin akan tersedia) maka ketersedian listrik pun tidak menentu. Oleh karena itu digunakan alat penyimpanan energi yang berfungsi sebagai back-up energi listrik. Ketika beban penggunaan daya listrik masyarakat meningkat atau ketika kecepatan angin suatu daerah sedang menurun, maka kebutuhan permintaan akan daya listrik tidak dapat terpenuhi. Oleh karena itu kita perlu menyimpan sebagian energi yang dihasilkan ketika terjadi kelebihan daya pada saat turbin angin berputar kencang atau aat penggunaan daya pada masyarakat umum. Penyimpanan energi ini diakomodasi dengan menggunakan alat penyimpan energi. Contoh dari alat ini adalah aki.kendala dalam menggunakan alat ini adalah alat ini memerlukan catu daya DC (Direct Current) untuk meng-charge/mengisi energi, sedangkan dari generator dihasilkan catu daya AC (Alternating Current). Oleh karena itu diperlukan rectifier-inverter untuk mengakomodasi keperluan ini.

9.    Rectifier-inverter: rectifier berarti penyearah. Rectifier dapat menyearahkan gelombang sinusoidal (AC) yang dihasilkan oleh generator menjadi gelombang DC. Inverter berarti pembalik. Ketika dibutuhkan daya dari penyimpan energi (aki/lainnya) maka catu daya yang dihasilkan oleh aki akan  berbentuk gelombang DC. Karena kebanyakan kebutuhan rumah tangga menggunakan catu daya AC, maka diperlukan inverter untuk mengubah gelombang DC yang dikeluarkan oleh aki menjadi gelombang AC, agar dapat dugunakan oleh rumah tangga.

Prinsip Kerja Energi Angin

Adapun prinsip kerja dari pemanfaatan energi angin ini adalah mengubah energi dari angin menjadi energi putar pada kincir angin. Kincir angin berputar berlawalanan arah dengan kipas angin (kincir angin berputar menghasilkan listrik, kipas angin berputar memerlukan listrik). Angin digunakan untuk memutar turbin, kemudian turbin angin sekaligus memutarkan rotor pada generator yang akhirnya akan menghasilkan listrik.

Begitulah ulasan dari kami tentang Pengertian Energi Angin, Komponen, dan Prinsip Kerja Energi Angin. Semoga artikel ini bisa bermanfaat dan menambah pengetahuan buat kita semua. Jangan lupa ikuti postingan kami selanjutnya dan share artikel kami. Terima kasih.

Sumber: Nurahmat, Nursam. 2017. Gaya, Usaha, dan Energi. Yogyakarta: Penerbit Istana Merdeka.