Pembangkit Listrik | Tenaga Angin | Desain Produk | Alat Pendukung Produk

Teknologi Elektronika

Produk Pembangkit Listrik Sederhana Energi Angin

Produk karya rekayasa pembangkit listrik sederhana yang menjadi pembahasan kali ini adalah pembangkit listrik sederhana energi angin. Angin yang menggerakkan kincir angin, akan memutarkan dinamo dan menghasilkan listrik. Kestabilan daya listrik dapat diperoleh dengan cara menyimpan energi listrik pada baterai/akumulator (DC) melalui kontrol panel.

Beban listrik yang membutuhkan arus listrik DC dapat langsung menggunakan listrik hasil pembangkitan, sedangkan beban listrik yang membutuhkan arus listrik AC (standar PLN), melalui inverter arus listrik DC dialirkan agar diperoleh arus listrik AC yang digunakan untuk beban di antaranya berupa mesin listrik, pompa air, penerangan umum.

1. Desain Produk Pembangkit Listrik Sederhana Energi Angin

Desain merupakan proses membuat dan menciptakan objek baru. Desain produk rekayasa merupakan gambar rancangan awal dalam membuat sebuah produk rekayasa. Pembangkit listrik sederhana energi angin sebagai produk yang akan dikembangkan dalam pembahasan produk rekayasa pada materi prakarya dan kewirausahaan berikut ini.

Gambar 2.10 menunjukkan desain pembangkit listrik sederhana energi angin, sedangkan Gambar 2.11 menunjukkan ukuran aluminium angle yang digunakan untuk membuat menara dalam pembuatan model kincir angin.

2. Bahan Pendukung Produk Rekayasa Pembangkit Listrik Sederhana Energi Angin

Pembuatan model pembangkit listrik sederhana dalam hal ini adalah menara pembangkit listrik energi angin dapat dikelompokkan ke dalam tiga kelompok berikut.

a. Dudukan menara
b. Menara

c. Kincir angin

Bagian dudukan menara, bagian menara dan bagian kincir disatukan menjadi satu kesatuan membentuk model pembangkit listrik sederhana energi angin. Material yang digunakan sesuai dengan bahan yang ada di sekitar di antaranya kayu, bambu, kaleng bekas, aluminium angle.

a. Bagian Dudukan Menara

Bahan pendukung pembuatan pembangkit listrik sederhana energi angin terdiri atas: dudukan menara, plat penopang bagian bawah, dan screw. Dudukan menara diambil ukuran garis tengah 25 cm. Plat dibentuk sedemikian rupa seperti pada Gambar 2.12 membentuk siku sebagai media untuk menyatukan antara dudukan menara dan menara dan dipasang dengan menggunakan screw.

b. Bagian Menara

Bahan pendukung pembuatan bagian menara digunakan aluminium angle yang dipotong dengan variasi ukuran seperti ditunjukkan pada Gambar 2.13.

c. Bagian Kincir Angin

Bahan pendukung bagian kincir angin :

• Klem, dibentuk sedemikian rupa sehingga membentuk lingkaran dengan diameter sesuai dengan dinamo DC yang disiapkan.
• Plat dudukan kincir, dipotong membentuk siku. 
• Center kincir, terbuat dari kayu dibentuk sebagai tempat untuk dudukan blade/kincir 
• Gear pengunci kincir, sebagai media untuk menggabungkan antara center kincir dan dinamo DC. Pemasangan center kincir dengan gear seperti ditunjukkan pada Gambar 2.15.
• Blade/kincir, dibuat sebanyak tiga buah.
• Kabel, dinamo, dan screw , dapat diperoleh di toko yang menyediakan komponen elektronik.

3. Alat Pendukung Produk Rekayasa Pembangkit Listrik Sederhana Energi Angin

Alat-alat yang digunakan dalam pembuatan model pembangkit listrik sederhana energi angin seperti pada Gambar 2.16.

a. Bor tangan,

Bor Tangan sebagai alat pelubang bahan yang akan digunakan. Jenis bor tangan pengoperasiannya secara manual dan menggunakan mesin. Mata bor disesuaikan dengan kebutuhan. Perhatikan keselamatan kerja dalam menggunakannya. Perawatan pada mesin perlu menjadi perhatian.

b. Obeng,
Obeng (screwdriver) digunakan untuk memasang baut (screw). Jenis obeng di antaranya obeng kembang atau plus (+) dan slotted atau obeng minus (-). Penggunaannya disesuaikan dengan jenis baut yang akan digunakan.

c. Tespen,
Tespen sebagai alat untuk mendeteksi kelistrikan. Perhatikan spesifikasinya. Alternatif alat yang dapat digunakan adalah multitester / AVO meter. Alat ini dapat digunakan untuk mengukur besaran listrik Ampere (satuan arus listrik), Ohm (satuan hambatan listrik) dan Volt (satuan tegangan) listrik. Perhatikan selector switch saat menggunakannya. Pelajari manual book dari multitester.

d. Gergaji
Gergaji sebagai alat perkakas yang digunakan untuk memotong atau membelah. Jenis gergaji disesuaikan dengan bahan yang digunakan dalam pembuatan model menara kincirangin: apakah menggunakan bambu, kayu, besi/aluminium, PVC atau bahan yang lain. Ada dua jenis gergaji: gergaji tangan atau gergaji mesin. Perhatikan keselamatan kerja saat menggunakan alat ini.

f. Penggaris
Penggaris sebagai alat pengukur dan alat bantu gambar. Penggaris segitiga yang terdiri atas segitiga siku-siku dan segitiga 30° - 60° baik digunakan dalam hal ini.

h. Meteran pita

Meteran merupakan perkakas yang digunakan untuk mengukur satuan panjang baik dalam perencanaan maupun pada proses pembuatan model menara kincir angin. Komponen yang perlu diperhatikan pada meteran pita adalah bagian TruZero Hook, adalah komponen yang berada di awal pengukuran agar pengukuran bisa akurat. Tru Zero Hook yang baik dapat bergeser ke depan dan ke belakang saat dipakai dan bukan ke samping atau diagonal. Stanley adalah penemu pertama measuring tape rule pada tahun 1930.

j. Pensil

Pensil digunakan untuk memberi tanda pada ukuran yang akan dibuat.

4. Proses Pembuatan Produk Rekayasa Pembangkit Listrik Sederhana Energi Angin

a. Produk Rekayasa Pembangkit Listrik Sederhana

Angin yang menggerakkan kincir angin akan memutarkan generator dan menghasilkan listrik. Kestabilan daya listrik dapat diperoleh dengan cara menyimpan dayanya di baterai/ akumulator (DC) melalui kontrol panel. Beban listrik yang membutuhkan arus listrik DC dapat langsung menggunakan listrik hasil pembangkit, sedangkan beban listrik yang membutuhkan arus listrik AC (standar PLN), arus listrik DC dia-lirkan ke inverter agar diperoleh arus listrik AC yang digun-akan untuk beban-beban, di antaranya berupa mesin listrik, pompa air, penerangan umum. Diagram alir proses pem buatan model kincir angin ditunjukkan seperti pada Gambar.

 

Tahapan Proses Produksi

1. Siapkan alat dan bahan. Perhatikan dan gunakan alat keselamatan kerja.
2. Langkah awal dalam pembuatan model menara, ukur dan potong aluminium engle dengan beberapa ukuran yang ada sesuai kebutuhan.
3. Tentukan posisi lubang untuk penempatan screw, beri tanda titik dengan menggunakan pensil. Bor tiap-tiap titik.
4. Siapkan dudukan menara.
5. Rakit dan pasang satu per satu potongan-potongan aluminium engle tadi hingga membentuk menara kincir angin.
6. Satukan dudukan menara dan menara.
7. Siapkan dinamo, cek kondisinya dengan menggunakan multitester.
8. Pasang kincir pada center blades.
9. Pasang center kincir yang sudah dipasang blades pada dinamo, dan gunakan klem pasang bagian kincir pada menara.
10. Sambungkan kabel untuk kutub positif dan kutub negatif (DC).
11. Pastikan rangkaian sudah benar. Coba dengan memberikan angin buatan dengan menggunakan kipas angin. Ukur ujung tegangan DC dengan menggunakan multitester (posisi selector switch pada DC volt).
12. Sambungkan pada lampu LED, perhatikan lampunya.
13. Arus listrik yang dibangkitkan diindikasikan dengan menyalanya lampu.

b.  Kesehatan dan Keselamatan Kerja (K3)

Keamanan kerja adalah unsur-unsur penunjang yang mendukung terciptanya suasana kerja yang aman, baik berupa materil maupun nonmateril. Unsur-unsur penunjang keamanan yang bersifat material di antaranya sebagai berikut : 1) baju kerja, 2) helm, 3) kaca mata, 4) sarung tangan, 5) sepatu

Unsur-unsur penunjang keamanan yang bersifat nonmaterial adalah sebagai berikut . 1) buku petunjuk penggunaan alat, 2) rambu-rambu dan isyarat bahaya, 3) Himbauan-himbauan, 4) Petugas keamanan.

Kesehatan kerja adalah suatu kondisi kesehatan yang bertujuan agar masyarakat pekerja memperoleh derajat kesehatan setinggi-tingginya, baik jasmani, rohani, maupun sosial, dengan usaha pencegahan dan pengobatan terhadap penyakit atau gangguan kesehatan yang disebabkan oleh pekerjaan dan lingkungan kerja maupun penyakit umum.

Keselamatan kerja dapat diartikan sebagai keadaan terhindar dari bahaya selama melakukan pekerjaan. Dengan kata lain keselamatan kerja merupakan salah satu faktor yang harus dilakukan selama bekerja. Tidak ada seorang pun di dunia ini yang menginginkan terjadinya kecelakaan. Keselamatan kerja sangat bergantung .pada jenis, bentuk, dan lingkungan di mana pekerjaan itu dilaksanakan.

 

c. Penerapan K3

Kesehatan dan keselamatan Kerja (K3) pada dunia usaha dan dunia industri harus diperhatikan dengan saksama oleh semua tenaga kerja dalam lingkup kerjanya. Pelaksanaan K3 merupakan salah satu bentuk upaya untuk menciptakan tempat kerja yang aman, sehat, dan bebas dari pencemaran lingkungan sehingga dapat mengurangi kecelakaan dalam kerja dan dapat meningkatkan efisiensi dan produktivitas kerja.

Bekerjalah dengan aman dari bahaya listrik. Keselamatan adalah prioritas utama pada setiap pekerjaan. Kecelakaan listrik terjadi akibat kecerobohan atau kurangnya pengertian tentang listrik. Oleh sebab itu, perlu diperhatikan keselamatan kerja untuk meningkatkan kesiapan terhadap bahaya listrik dan potensi lain yang mungkin muncul pada pekerjaan. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam kerja yang menggunakan peralatan listrik, antara lain sebagai berikut.

1. Kembangkan sikap tanggung jawab atas keselamatan diri.
2. Biasakan menjaga kebersihan di area kerja dari kotoran/material.
3. Pakailah pakaian keselamatan kerja, tidak terlalu longgar untuk menghindari terjerat mesin yang berputar.
4. Gunakan safety shoes.
5. Gunakan kacamata pada saat memakai peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan scrap yang dapat membahayakan mata.
6. Gunakan pelindung telinga pada tempat yang bising.
7. Logam cicin (penghantar listrik yang baik), sebaiknya tidak digunakan pada saat bekerja pada rangkaian yang berarus listrik.
8. Helm yang kuat dikenakan di tempat yang dianjurkan. 
9. Rambut panjang diikat/dipotong jika bekerja pada mesin.

Pengemasan Produk Rekayasa Pembangkit Listrik Sederhana Energi Angin

1. Sistem Penyimpanan Energi Listrik

Sumber daya alam di Indonesia sangat memungkinkan untuk dikembangkan energi baru terbarukan. Hasil pembangkit energi listrik yang dihasilkan dapat dimanfaatkan untuk menghidupkan perekonomian di daerah tersebut. Listrik yang dihasilkan dapat menerangi jalanan, beberapa rumah tinggal. Bahkan, jika energi listrik yang dibangkitkan lebih besar lagi yang mampu direalisasikan, energi listrik itu dapat dimanfaatkan untuk menerangi perkampungan, kegiatan industri kecil, wisata edukasi, wisata kuliner menjadi satu bagian sistem yang saling mendukung.

Pembangkit listrik energi angin sering diistilahkan dengan Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB). Pengemasan energi listrik yang dibangkitkan oleh PLTB menggunakan aki/baterai. Sistem ini membutuhkan kontrol elektronik untuk mengubah tegangan AC menjadi DC untuk dapat di simpan ke dalam baterai.

Pada skala kecil digunakan generator DC dan disimpan di dalam baterai. Peralatan yang menggunakan sumber listrik DC dapat menggunakannya langsung dari baterai. Beban listrik yang berkembang di pasar banyak menggunakan standar PLN yaitu AC 220V/50 Hz. Inverter mengubah sumber listrik DC yang tersimpan di baterai menjadi AC sehingga mampu melayani keperluan energi listrik dari beban listrik seperti rumah tangga yang membutuhkan listrik di antaranya lampu, PC, TV, AC.

1. Turbin angin, komponen yang terdiri atas baling-baling, generator listrik, ekor turbin angin yang digunakan untuk mendapatkan hembusan angin dengan mempertimbangkan kekuatan angin, kemampuan generator dan kekuatan baling-baling. Terdapat dua kelompok turbin, yaitu sumbu horizontal dan sumbu vertikal. Turbin ukuran kecil di bawah 100 kilowatt dan digunakan bersamaan dengan fotovoltaik. Sistem ini sering diistilahkan dengan sistem hybrid.

a. Baling-baling, mengubah hembusan angin menjadi energi kinetik untuk memutar generator. Kebutuhan tertentu energi kinetik yang dihasilkan baling-baling ditambahkan gear-box untuk pengaturan kecepatan putar generator listrik sesuai kebutuhan melalui controller. Pengontrol mesin mulai dengan kecepatan angin sekitar 8-16 mil per jam (mph). Mesin dapat rusak jika tidak di-kontroi.

b. Generator listrik, mengubah energi kinerik yang dihasilkan oleh baling-baling menjadi energi listrik. Untuk skala kecil menggunakan generator DC. Jika menggunakan aki 12 VDC, generator diusahakan mampu menghasilkan minimal energi listrik sebesar 12 Volt.

c. Ekor turbin, berfungsi mengarahkan unit turbin angin untuk dapat selalu berhadapan dengan arah angin.

2. Panel kontrolPanel kontrol dalam hal ini mengubah arus listrik AC menjadi arus listrik DC dan mengontrol pengisian arus listrik ke dalam baterai agar tidak merusak baterai karena over charging.

3. BateraiMenyimpan arus listrik yang dihasilkan generator agar dapat digunakan setiap saat. (pelajari tentang deep cycle battery). Pada saat kebutuhan/permintaan beban meningkat, alat penyimpan energi ini dapat berfungsi sebagai back up energi listrik dan menyimpan sebagian energi yang dihasilkan ketika terjadi kelebihan daya pada saat turbin angin berputar kencang.

4. InverterMengubah tegangan listrik DC dari baterai menjadi AC untuk keperluan beban listrik.

5. Terminal Sumber Listrik DC/ACBeban listrik berupa peralatan eketronik, motor listrik, peralatan rumah tangga. Perhatikan spesifikasi dari semua peralatan listrik sebelum dihubungkan dengan sumber listrik, apakah AC atau DC.

Perawatan Produk Rekayasa sebagai Pembangkit Listrik Sederhana

1. Pemeliharaan Lingkungan

Sumber energi terbarukan ke depan menjadi penyangga pasokan energi nasional di antaranya berupa energi angin atau pembangkit tenaga hybrid yang belum banyak dimanfaatkan. Pengelolaan oleh masyarakat sangat dibutuhkan dalam menjaga keberlangsungan dan kehandalan dalam memenuhi kebutuhan tenaga listrik. Penguasaan teknologi energi dan pengelolaan sumber daya menjadi tantangan untuk terus ditingkatkan.

Kolaborasi bersama antara pemerintah pusat, daerah, akademisi, industri, dan komunitas masyarakat dapat membawa perubahan positif bagi lingkungan. Bertambahnya aktivitas produktif masyarakat baik dalam bidang pariwisata, pertanian, perikanan, kuliner, kerajinan, atau secara umum adanya pengembangan industri kretif yang dapat membawa peningkatan kesejahteraan masyarakat.

2. Pemeliharaan Peralatan
Kehandalan ketersediaan pasokan Iistrik harus terus dijaga melaiui hal-hal berikut.

• Pemeliharaan (maintenance) secara berkala setiap bulan. Kendala kerusakan seperti tersambar petir berakibat pada kerusakan peralatan seperti inverter. Hal ini menjadi tantangan bagi masyarakat untuk mendalami langkah-langkah perbaikan terutama bagi teknisi setempat.
• Kendala rusaknya kincir karena terpaan angin melebihi kecepatan, dibutuhkan pengendalian pengoperasian.
• Kendala korosi pada casing generator kincir. Pemeliharaan dengan memberikan pelapisan/ pengecatan secara berkala agar uap air yang mengandung garam dapat diatasi.
• Pemuaian pada generator karena adanya energi panas. Perawatan yang dilakukan dengan melakukan pembongkaran komponen dan menggulung ulang kumparan.
• Pembangkit listrik tenaga hybrid yang menggunakan kombinasi antara kincir angin dan phovoltaic, perawatan panel surya dengan membersihkan debu yang menempel.

Wirausaha di Bidang Rekayasa Pembangkit Listrik Sederhana

1. Pemetaan dan Pemanfaatan Peluang Usaha

Pemetaan peluang usaha dimaksudkan untuk menemukan peluang dan potensi usaha yang dapat dimanfaatkan, serta untuk mengetahui besarnya potensi usaha yang tersedia dan berapa lama usaha dapat bertahan. Ancaman dan peluang selalu menyertai suatu usaha sehingga penting untuk melihat dan memantau perubahan lingkungan dan kemampuan adaptasi dari suatu usaha agar dapat tumbuh dan bertahan dalam persaingan.

Pemetaan potensi usaha dapat didasarkan pada sektor unggulan dari daerah. Pemetaan potensi menjadi sangat penting untuk mendorong pertumbuhan dan pemerataan ekonomi daerah. Pemetaan potensi usaha dapat dilakukan secara kuantitaif maupun kualitatif.

Analisis SWOT

Analisa SWOT adalah suatu kajian terhadap lingkungan internal dan eksternal wirausaha/perusahaan. Analisis internal lebih menitikberatkan pada aspek kekuatan (s trenght) dan kelemahan (weakness), sedangkan analisis eksternal untuk menggali dan mengidentifikasi semua gejala peluang (opportunity) yang ada dan yang akan datang serta ancaman (threat) dari kemungkinan adanya pesaing/calon pesaing.

Terdapat beberapa peluang usaha yang bisa dimanfaatkan secara kreatif dan mampu menghasilkan nilai tambah, antara lain sebagai berikut.

• Memanfaatkan barang bekas
• Memanfaatkan barang yang tersedia atau disediakan oleh alam
• Memanfaatkan kejadian atau peristiwa yang ada di sekitar

Indonesia memiliki potensi alam berupa sinar matahari yang bersinar sepanjang tahun dan potensi angin di daerah pantai yang memungkinkan untuk pembangkit listrik terbarukan melalui panel surya dan turbin bertenaga angin. Energi listrik yang dibangkitkan oleh panel surya dan turbin bertenaga angin berpotensi untuk dimanfaatkan pada proses elektrolisis air guna memproduksi gas H2 yang dapat dipakai dalam fuel cell. Bahan bakar baru yang aman dan ramah lingkungan diperlukan untuk menggantikan bahan bakar fosil. Fuel cell dengan bahan bakar gas H2 dan 02 sebagai alternatif yang tepat sebab gas buang berupa air sangat ramah lingkungan.

Lahan pertanian yang luas dapat dimanfaatkan untuk budidaya tanaman sebagai bahan bakar bioetanol untuk fuel cell. Tanaman seperti jagung, singkong, tebu, nira, sagu, sorgum, berbagai jenis rumput laut, kayu yang mengandung selulosa. Perencanaan yang baik, dalam upaya melakukan budidaya dengan menjaga kelestarian lingungan dalam jangka panjang akan dapat memberikan dukungan terhadap kesejahteraan masyarakat.

Membuat Produk Karya Rekayasa Pembangkit Listrik Sederhana

Jika kamu adalah seorang wirausaha yang bergerak di bidang penyedia energi listrik terbarukan, terdapat permintaan kebutuhan energi listrik untuk pelayanan kebutuhan listrik Desa Wisata di daerah sekitar.

Potensi daerah terkait energi terbarukan menjadi dasar untuk pengembangan pembangkit listrik terbarukan. Sumber daya alam yang ada akan dikembangkan menjadi produk unggulan desa tersebut.

Wisata kuliner menjadi bagian dalam pelayanan kebutuhan pengunjung yang berwisata di Desa Wisata ini sehingga membutuhkan energi listrik untuk mengoperasikan peralatan rumah tangga di antaranya berupa penerangan, kulkas, kipas angin.

1. Lakukan observasi tentang potensi daerah yang terkait sumber daya alam, sumber daya budaya, sumber daya manusia untuk dilakukan pengembagan Desa Wisata.
2. Data potensi yang diperoleh menjadi dasar untuk membuat keputusan. Lakukan analisis SWOT sederhana untuk menentukan jenis pembangkit listrik sederhana yang akan dikembangkan.
3. Buat model pembangkit listrik sederhana dengan menggunakan material yang ada di sekitar.
4. Buatlah laporan dan presentasikan hasil karya yang dibuat.

Refleksi Diri

Renungkan dan tuliskan pada selembar kertas.

Ungkapkan pemahaman apa yang kamu peroleh setelah mempelajari produk rekayasa sebagai pembangkit listrik sederhana berdasarkan beberapa hal berikut ini.

1. Data tentang aneka jenis pembangkit listrik sederhana.
2. Catatan hasil kunjungan home indusri industri kecil pengguna produk pembangkit listrik sederhana atau informasi dari sumber/referensi bacaan tentang energi terbarukan yang sudah kamu lakukan bersama kelompokmu.
3. Catatan kesulitan yang dihadapi saat mencari informasi dan pengamatan terhadap produk rekayasa pembangkit listrik sederhana.
4. Catatan mengenai produk rekayasa sebagai pembangkit listrik sederhana yang meliputi penjelasan aneka jenis pembangkit, manfaat pembangkit listrik sederhana, teknik pengemasan hasil rekayasa sebagai pembangkit listrik sederhana secara mandiri.
5. Catatan mengenai sumber daya yang harus disiapkan untuk mewujudkan sebuah karya rekayasa pembangkit listrik sederhana sesuai dengan peluang yang ada di daerah setempat.

Rangkuman

1. Pembangkit listrik sederhana sebagai upaya untuk dapat mengidentifikasi potensi alam terkait dengan sumber energi baru terbarukan. Listrik sebagai kebutuhan utama masyarakat untuk meningkatkan kesejahteraan hidupnya.
2. Sumber daya yang ada di Indonesia baik berupa sumber daya alam maupun sumber daya budaya dapat dikreasikan oleh sumber daya manusia dengan dukungan karya inovasi teknologi tepat guna sehingga aktivitas dalam berproduksi menjadi lebih lancar.
3. Kepekaan terhadap potensi alam yang dimiliki sebagai langkah awal dalam pembuatan karya terkait dengan pembangkit listrik sederhana berdasarkan konsep yang dimiliki.
4. Kreativitas dan inovasi yang dimiliki dalam membuat, menguji, dan mempresentasikan alat pembangkit listrik sederhana dalam memahami teknik pembangkitan dan prosedur pengerjaan penuh dengan kedisiplinan dan tanggung jawab.
5. Kreativitas dan inovasi dalam Prakarya dan Kewirausahaan yang terkait merancang pembuatan karya pembangkit listrik sederhana akan muncul dan berkembang melalui pembiasaan dalam mengamati, mencari informasi, mengumpulkan data, berekspresi dengan semangat juang tinggi, motivasi yang timbul dari dalam diri dan terus berupaya pantang menyerah untuk menggali ide-ide.
6. Menghargai hasil karya dan terus berinovasi secara disiplin dan bertanggung jawab sebagai bentuk dan upaya dalam mengembangkan ekonomi kreatif dan menghadapi tantangan di masa yang akan datang.