...

1. BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Setiap makhluk hidup pasti membutuhkan energi untuk kelangsungan
hidup meraka.Tumbuhan dan hewan memperoleh energi yang berasal dari alam
untuk pertumbuhan dan kelestariannya.Begitu pula dengan manusia, manusia
memanfaatkan energi yang berasal dari otot mereka untuk beraktivitas sehari-hari
seperti berjalan dan berlari. Manusia telah mengembangkan berbagai cara
pemanfaatan energi yang tersedia untuk meningkatkan kualitas hidup mereka.
Zaman eraglobalisasi seperti ini, energi sangat diperlukan oleh masyarakat
yang sudah maju dalam jumlah yang besar dan dengan biaya yang serendah
mungkin.Energi yang biasa dimanfaatkan oleh manusia adalah energi yang
terkandung oleh angina.Energi angin terapat di mana-mana, termasuk di
Indonesia. Kita hanya perlu menguasai teknologinya untuk dapat memanfaatkan
energi yang terdapat oleh angin, yang antara lain dapat dilakukan dengan
menggunakan generator angin.
Seiring perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang sangat pesat,
mendorong bangsa Indonesia untuk melewati tahap-tahap perkembangannya agar
dapat hidup sederajat dan tidak tertinggal dengan bangsa-bangsa lain. Dapat
terlihat dengan jelas bermunculan berbagai macam pembangunan, baik
pembangunan fisik dan non fisik.Sarana dan prasarana yang sudah kita alami
adalah penyediaan energi listrik.Sarana ini sudah banyak terdapat diseluruh
wilayah Indonesia, bahkan sampai seluruh pelosok tanah air dan hanya sebagian
kecil yang belum karena tidak dapat dijangkau dengan jaringan PLN.
Sumber energi listrik dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu dapat
diperbaruhi dan tidak dapat diperbaharui.Pembangkit listrik yang dapat
diperbaharui seperti; pembangkit listrik yang digerakkan oleh tenaga surya, energi
gelombang laut dan energi angin, saat ini masih dikembangkan secara terbatas di
Indonesia.Sedangkan pembangkit listrik yang tidak dapat diperbarui seperti;
1

2. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG),
Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) dan sebagainya.Dikhawatirkan energi
ini semakin lama semakin berkurang.Oleh karena itu telah dilakukan banyak
sekali kemungkinan-kemungkinan lain pemanfaatkan sumber daya alam dan
segala sesuatu yang dimungkinkan dapat digunakan sebagai pembangkit tenaga
listrik.
Daerah wilayah Indonesia yang merupakan daerah terpencil dalam
pemenuhan energi listrik menyebabkan daerah tersebut tidak dapat dijangkau
dengan jaringan PLN. Energi listrik yang cocok dan yang paling efisien adalah
pembangkit listrik tenaga angin dan pembangkit listrik tenaga surya.Hal ini
diperkuat dengan letak negara Indonesia yang terletak didaerah khatulistiwa
memungkinkan pemanfaatan energi surya untuk diubah ke energi listrik, karena
sinar surya bersinar sepanjang tahun.
Listrik juga merupakan bentuk sekunder paling praktis penggunaanya oleh
manusia, dimana listrik dihasilkan dari proses konversi energi listrik yang sudah
umum digunakan adalah mesin generator AC dimana penggerak utamanya adalah
bisa berjenis mesin turbin, mesin diesel atau mesin baling-baling. Dalam
pengoperasian pembangkit listrik dengan generator, karenakeandalan fluktuasi,
jumlah beban, maka disediakan dua atau lebih generatoryang dioperasikan dengan
tugas terus–menerus, cadangan dan bergiliran untuk generator tersebut. Maka dari
itu untuk dapat mewujudkan semua diatasdibutuhkan dana yang besar, seperti
telah diketahui generator adalahmerupakan barang yang sangat mahal.
Berdasarkan penjelasan diatas, maka saya mencoba untuk memanfaatkan
alternator mobil sebagai pengganti generator pada pembangkit listrik tenaga
angin. Melalui penulisan ini akan diungkapkan cara memanfaatkan dan
menjelaskan cara kerja dari alternator mobil yang ada pada pembangkit listrik
tenaga. Dengan alasan tersebut maka saya mengambil judul dalam penulisan ini
yaitu “PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN DENGAN
MENGGUNAKAN ALTERNATOR MOBIL”.
2

3. B. Tujuan Penulisan
Penulisan ini bertujuan untuk :
1. Mengwujudkan suatu alternator pada pembangkit listrik tenaga angin
menggunakan alternator mobil.
2. Mengetahui cara kerja dari alternator mobil.
C. Batasan Penelitian
Alternator mobil sangatlah banyak jenisnya tetapi berbeda sesuai dengan
merk dan karakteristik.Oleh karena itu untuk menghindari persepsi yang salah dan
membatasi masalah, sehingga pembatasannya tidak terlalu meluas, maka dititik
beratkan tentang alternator mobil dengan merk NISSAN yang digunakan dalam
penulisan ini.
3

4. BAB II
TENTANG TULISAN
A. Teori
Pemanfaatan alternator mobil dapat menghasilkan perubahan energi angin
menjadi energi listrik.Gejala yang dialami dalam teknik mobil biasanya energi
yang harus dibangkitkan pada jumlah putaran yang banyak berubah–ubah.Karena
daya usaha yang dibangkitkan itu harus dapat diredam, maka alternator
mempunyai konstruksi yang sederhana dan selain itu terdapat beberapa kebaikan
bila dibandingkan dengan dinamo. Kebaikan pada alternator yaitu tidak terdapat
bunga api antara sikat-sikat dan slip ring, disebabkan tidak terdapat komutator
yang dapat menyebabkan sikat menjadi aus. Rotornya lebih ringan dan tahan
terhadap putaran tinggi dan dioda silikon(rectifer) mempunyai sifat pengarahan
arus, serta dapat mencegah kembalinyaarus dari baterai ke alternator. Untuk
mencegah kesalahpahaman, sebenarnya generator arus bolak-balik menghasilkan
arus searah seperti dinamo arus searahdengan mempergunakan beberapa
dioda.Disini alternator dapat disamakandengan generator arus bolak–balik.
B. Bagian-bagian Pada Alternator Mobil
1. Rotor
Rotor merupakan bagian yang berputar didalam alternator.Pada rotor
terdapat kumparan rotor (rotor coil) yang berfungsi untuk membangkitkan
kemagnetan.Kuku-kuku yang terdapat pada rotor berfungsi sebagai kutub-kutub
magnet, dua slip ring yang terdapat pada alternator berfungsi sebagai penyalur
listrik kekumparan rotor. Rotor ditumpu oleh dua buah bearing, pada bagian
depannya terdapat puli dan kipas, sedangkan dibagian di bagian belakang terdapat
slip ring.
4

5. 2. Stator
Stator merupakan bagian dari alternator yang bersifat stasioner atau statis.
Stator berupa inti (core) besi yang tersusun atas lapisan plat tipis dengan sejumlah
pole yang tersusun melingkar seperti jari-jari pada roda kereta kuda. Seutas kawat
tembaga utuh dililitkan di tiap-tiap pole membentuk kumparan-kumparan (coil)
dengan jumlah lilitan tertentu.
3. Rectifier (rangkaian dioda)sebagai penyearah arus yang dihasikan oleh stator.
Dioda / rectifier berfungsi untuk menyearahkan arus listrik.Didalam
alternator terdapat 2 buah rectifier, yaitu rectifier negatif dan rectifier
positif.Rectifier positif ditandai dengan adanya terminal B pada
alternator.Terminal B pada alternator biasannya berupa baut yang dibuat lebih
panjang dan atau lebih besar.
4. Regulator
Regulator bekerja mengatur voltase accu dan voltase stator, regulator akan
mengatur kemampuan kumparan rotor untuk menghasilkan output dari alternator
dan pengaturannya tergantung dari kecepatan putaran mesin.
5. Carbon Brush
Sebagai penyuplai arus listrik ke rotor untuk menghasilkan
kemagnetan.Sikat arang berfungsi mengalirkan arus ke kumparan rotor melalui
slip ring.Rumah sikat / Brush holder berfungsi sebagai tempat sikat arang.
6. Bearing
Memungkinkan rotor dapat berputar lembut.
5

6. 7. Internal Fan
Internal Fan berfungsi untuk mendinginkan rotor dan dioda.
C. Angin
Anginmerupakanudara yang bergerak yang diakibatkan oleh rotasibumi
dan juga karena adanya perbedaan tekanan udara di sekitarnya.Angin bergerak
dari tempat bertekanan udara tinggi ke tempat bertekanan udara rendah. Apabila
dipanaskan, udaraakan 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.
D. Langkah Kerja
1. Pemasangan alternator pada tower.
2. Pengukuran tegangan pada alternator.
Pengatur tegangan menjaga agar dalam waktu kerja tegangan alternator
tetap konstan dalam batas-batas tertentu.Meskipun dalam hal itu jumlah
putaranbanyak berubah dan terjadi banyak perubahan beban oleh semua
pemakainya. Olehkarena itu pengatur menyesuaikan dengan arus medan secara
lancar, pengatur itumampu untuk mempertahankan tegangan alternator pada 12
volt.
Pada pengatur itu diisi dari apa yang disebut dioda medan atau dioda
pembantudalam alternator. Semua dioda medan itu diuntaikan secara lancar
kepada beberapadioda induk positif.
Begitupula pada semua kincir angin mempunyai pengaruh yang
mengganggu yaitubahwa jumlah putaran dipertinggi tanpa keharusan.Dalam hal
ini sebaiknyadipakai berbagai pengatur mekanis, yang tidak menimbulkan
6

7. kehilangan tegangan.Lagipula, kalau dikehendaki pada semua pengatur tegangan
adalah mungkin untuk melaraskan tegangan pengaturnya sedikit lebih tinggi,
sehingga kehilangantegangan pada semua saluran keluar (output) dapat
diimpaskan. Kini biasanya padaalternator dipakai sebuah pengatur
elektronis.Karena semua ukurannya yang kecildan karena getarannya alat itu
sering dipasang dalam alternator itu sendiri.Sesuaidengan asas elektronik terjadi
kehilangan tegangan pada semua pengatur eletronis.
Tegangan sel pada sebuah accu biasa adalah 2V/sel. Tetapi
sebetulnyategangan kerjanya adalah lebih tinggi.Seperti diketahui, guna
mengalirkan arusmelalui sebuah accu, tegangan alternatornya harus lebih tinggi
dari tegangan accuitu sendiri. Dipihak lain harus dijaga supaya tegangan itu tidak
terlalu tinggi gunamencegah mendidihnya (gas) dari accu. Sebagai tegangan
pengatur yang amanpada 20oC harus dipertahankan 2,35 V/sel sampai 2,4 V/sel.
Bagi accu 12V hal ituberarti tegangan kerja sebesar 14,1 V-14,4 V.Pengaturan
diselaraskan pada accu dan selain itu dirakitkan sedemikianrupa, sehingga pada
suhu yang lebih rendah tegangan pengatur dengan sendirinyaakan menjadi lebih
tinggi dan pada suhu yang lebih tinggi akan menjadi lebihrendah.
3. Pengukuran kecepatan alternator.
Semua alternator mobil dirancang dengan putaran yang tinggi.
Biasanya jumlah putaran pada mobil adalah 2 atau 2,2 kali jumlah putaran
motornya. Jumlahputarannya begitu tinggi, sehingga alternator tidak dapat
langsung dihubungkandengan poros angin. Guna menghindarkan itu dapat
ditempuh dengan dua jalan:
a. Alternator diubah sedemikian rupa, sehingga jumlah putaran yang
dikehendakidapat menghasilkan daya.
b. Dengan menggunakan perbandingan rambatan.
Jadi besarnya energi listrik yang dapat dihasilkan ini tergantung
darikonstruksinya, tetapi ditentukan oleh energi mekanis yang dimasukkan. Dan
bilapada sebuah pengantar didalam alternator dikenakan gaya, maka dari
pengantar inidapat diambil arus listrik.
7

8. Secara prinsip, diantaranya kutub utara dan kutub selatan pada
alternatorterdapat medan magnet permanen, yang disebut medan stator. Didalam
medan inidapat berputar sebuah kerangka pada poros khayalan. Bagian yang
berputar inidisebut angker atau rotot. Bila ujung-ujungnya selalu berhubungan
pada titik yangsama melalui kontak seret, maka terjadilah arus bolak-balik.
Setelah setengahputaran dari porosnya, pada dasarnya tidak adayang berubah,
kecuali ujung-ujung kerangka itu menjadi terbalik kutub-kutubnya.
Begitulah, sebuah rotor tidak terdiri dari satu helai kawat, tetapi
banyak lilitan yang rumit atau susunan lilitan. Kecuali itu bahannya sebuah rotor
tidak hanya terdiri dari lilitan-lilitan tetapi juga dari sebuah nadi (inti) besi
denganmana garis-garis gaya magnetik dapat lebih baik dihantarkan.
Disampingpengantar yang berputar dalam medan magnetik, dapat pula yang diam
dan medanmagnet yang berputar, hal ini misalnya pada dinamo sepeda. Disini
sebuah magnetpermanen dijalankan dan arusnya disalurkan melalui lilitan yang
tidak bergerak.Lilitan penguatan pada alternator seri dihubungkan secara seri
dengan rotornya,pada alternator yang lain dibuat kombinasi dari kedua
kemungkinan. Alternator inimenghasilkan arus searah dan pada umumnya dipakai
pada instalasi kecil dimanakemalaran tegangan, frekuensi tegangan dan daya yang
dikeluarkan tidak terlalukritis.Keuntungan dari alternator arus searah ialah bahwa
energi yang dihasilkandapat disimpan dengan mudah ke accu.
Keuntungan yang lain adalah bahwaalternator arus searah dapat berfungsi
sendiri, jadi tidak tergantung dari suatu sumbertegangan pembantu. Kerugian yang
paling besar biasanya adalah pemeliharaan sikat-sikat arang atau kontak-kontak
seret.
8

9. 4. Pengukuran kecepatan angin dengan menggunakan Anemometer.
Tabel Pengukuran Alternator Mobil
Tegangan Kecepatan Kecepatan Daya
NO. Jam Alternator Alternator Angin Alternator
1
2
3
4
5
E. Teknik Analisis
Analisis pada penulisan ini dilakukan dengan pengambilan data dari alat,
makahasil dari pengukuran dimasukan dalam tabel dan dihitung secara
teoritis.Analisi inidipakai untuk mengetahui bagaimana alat ini bekerja dengan
baik, maka analisis yangdigunakan adalah analisis deskriptif.Tolak ukur
keberhasilan dari alat ini adalah dapatdimanfaatkan sebagai pembangkit listrik
dengan bantuan tenaga angin.
F. Hasil Penelitian
Data penelitian yang disajikan berdasarkan pada hasil Pengujianpemberian
masukan. Hasil Pengujian pemberian masukan dapat dilihat di bawah ini :
No. Jam Tegangan Kecepatan Kecepatan Daya
9

10. Alternator Alternator Angin Alternator
1 07.00-08.00 9,1 volt 120 rpm 5,7 m/det 34,7 watt
2 08.00-09.00 9,5 volt 135 rpm 5,8 m/det 36,5 watt
3 09.00-10.00 11,6 volt 185 rpm 6,2 m/det 44,6 watt
4 10.00-11.00 11,8 volt 200 rpm 6,2 m/det 44,6 watt
5 11.00-12.00 11,2 volt 170 rpm 6,1 m/det 42,5 watt
6 12.00-13.00 12,1 volt 210 rpm 6,3 m/det 46,8 watt
7 13.00-14.00 11,8 volt 200 rpm 6,2 m/det 44,1 watt
8 14.00-15.00 10,9 volt 150 rpm 6,1 m/det 42,9 watt
9 15.00-16.00 9,3 volt 130 rpm 5,8 m/det 36,7 watt
10 16.00-17.00 9,1 volt 120 rpm 5,7 m/det 34,7 watt
G. Analisis Data
Hasil penelitian yang dilakukan seperti pada tabel dapat dianalisis. Rata-
rata untuk keluaran pembangkit listrik tenaga angin denganrentang waktu 07.00
sampai dengan 17.00 adalah :
V(rata-rata) =ΣV / n
= (9,1 + 9,5 + 11,6 + 11,8 + 11,2 + 12,1 + 11,8 +
10,9 + 9,3 + 9,1) / 10
= 10,64
VoltArus rata-rata yang diperoleh oleh pembangkit listrik tenaga angin I
=3,8 Ampere selama t = 10 jam. Jika tegangan ini digunakan untuk menghidupkan
beban lampu sebesar 12 Volt/21 Watt mampu bertahanselama 1,9 jam dengan
perhitungan sebagai berikut :
P =ExI
= 7,5 Volt x 3,8 Ampere
= 40,4 Watt
Energi yang dikeluarkan/jam adalah :
W =Pxt
= 40,4 Watt x 1 jam
= 40,4 Watt jam
Energi yang diserap beban 12 Volt / 21 Watt adalah :
10

11. W =Pxt
40,4 Watt Jam= 21 Watt x t
t = 40,4 Watt Jam / 21 Watt
= 1,9 Jam
Jadi tegangan rata-rata yang dikeluarkan alternator mobil selama satu jam
menghasilkan tegangan (E) sebesar 7,5 volt dengan arus (I)sebesar 3,8 Ampere,
mampu untuk menghidupkan beban lampu 12Volt / 21 Watt selama9,1±jam.
Volt
12
11,5
11
10,5
10
9,5
9
5 5,5 6 6,5 m/det
Pengaruh kecepatan angin dan tegangan
Seperti terlihat pada gambar diatas pada saat kecepatan angin yangtidak
begitu besar yaitu sekitar 5,7 m/det sampai dengan 5,8 m/det,tegangan yang
11

12. dikeluarkan oleh alternator hanya 9,1 volt sampaidengan 9,5 volt saja. Jika
kecepatan angin besar maka tegangan yangdihasilkan semakin besar pula, yaitu
pada kecepatan angin sebesar 6,1m/det menghasilkan tegangan 10,9 volt dan pada
kecepatan angin 6,3m/det menghasilkan tegangan sebesar 12,1 volt.
H. Pembahasan
Menurut hasil penelitian, pada pagi hari atau tepatnya antarapukul 7
sampai dengan 9 pagi diperoleh data kecepatan angin yang tidak begitu besar
yaitu antara 5,7 m/det sampai dengan 5,8 m/det dan tegangan alternator antara 9,1
volt sampai dengan 9,5 volt.Kecepatan angin mulai kencang pada pukul 10 siang
sampai dengan pukul 12siang dengan data kecepatan angin antara 6,2 m/det
sampai dengan 6,1m/det dan tegangan alternator 11,6 volt sampai dengan 11,2
volt.Dari segi waktu jika menggunakan pembangkit surya lebihmendominasi
penyuplaian tegangan ke beban pada siang hari tapi tidak menutup kemungkinan
juga pada siang hari yang kan menyuplai ke bebanadalah tenaga angin, bilaangin
yang digunakan untuk memutar sudut mencukupi dan sesuai dengan yang
dibutuhkan oleh alternator mobil.Pada malam hari diharapkan penyuplaian
tegangan ke beban akan disuplaioleh alternator mobil, namun apabila alternator
mobil tidak mencukupipenyuplaian ke beban pada malam hari maka yang
menyuplai ke bebanadalah akumulator. Hal ini sesuai dari jenis energi yang
digunakan yaitu tenaga angin dan tenaga surya, dapat dimanfaatkanpada waktu
siang harimaupun malam hari.
12

13. DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2012. Sumber Energi Listrik.
http://www.alpensteel.com/article/107-215- angin/1950-sumber-
energi-listrik.html (22 April 2012)
Anonim. 2012. Alternator. http://alternator.webs.com/ (22 April 2012)
Anonim. 2012. Angin. http://id.wikipedia.org/wiki/Angin (22 April 2012)
Anonim. 2012. Rotor Pada Alternator.
http://www.google.co.id/search?q=rotor+pada+alternator&ie=utf-
8&oe=utf- 8&aq=t&rls=org.mozilla:en-
US:official&client=firefox-a (23 April 2012)
Anonim. 2012. Seputar Alternator.
http://www.galerimotor.com/alternator1.html(23 April 2012)
Anonim. 2012. Rotor Pada Alternator.
http://www.google.co.id/search?q=rotor+pada+alternator&ie=utf-
8&oe=utf- 8&aq=t&rls=org.mozilla:en-
US:official&client=firefox-a (23 April 2012)
Novaera. 2010. Stator pada Sepeda Motor - Apa Tuh?
http://kotsk.blogspot.com/2010/11/stator-pada-sepeda-motor-apa-
tuh.html (23 April 2012)
Rivai, Anton. 2011. Fungsi Alternator Pada Pembangkit Listrik.
http://anton- rivai.blogspot.com/2011/12/fungsi-alternator-pada-
pembangkit.html (23 April 2012)
Setiono, Puji. 2006. Pemanfaatan Alternator Mobil Sebagai Pembatasan
ListrikTenagaAngin.http://www.scribd.com/doc/56316363/Alterna
tor (22 April 2012)
13