Pembangkit Listrik Tenaga Angin Kapasitas Menengah

Diposting : Senin, 20 Februari 2012 06:56  


Pengembangan teknologi lokal PLT-Angin di Indonesia saat ini baru mencapai tahap percontohan yang dikembangkan oleh beberapa institusi litbang. Teknologi ini menggunakan generator magnet permanen (PMG) dengan kapasitas terbesar yang dibuat adalah 10 kW. PLT-Angin dengan kapasitas rendah kurang menarik bagi investasi. Sementara untuk kapasitas menengah (100-300 kW) PLT-Angin dengan generator induksi mempunyai beberapa keuntungan dibanding PLT-Angin jenis PMG, antara lain: dimensinya lebih kecil sehingga biaya investasi lebih murah, sistem kontrol yang lebih baik, dan lebih mudah diproduksi masal.

Tujuan penelitian adalah melakukan rancang bangun dan integrasi seluruh komponen sistem Pembangkit Listrik Tenaga Angin berkapasitas 100 kW. Metoda penelitian meliputi dasar penyusunan konsep awal, dasar perancangan, dan analisis sistem. Penyusunan konsep Sistem PLT-Angin didasarkan pada karakteristik angin di Indonesia secara umum, tetapi selanjutnya seluruh konsep akan merujuk pada data angin yang telah direkam selama 12 bulan di Desa Taman Jaya, Sukabumi. Hasil kegiatan Penelitian Dan Pengembangan Energi Angin untuk Pembangkit Listrik Tenaga Angin Kapasitas Menengah pada tahun 2010, antara lain :

 

a. Hub

 
   

Jenis material hub adalah baja ASTM A136 / JIS G3101. Proses pembuatan hub dengan Welding dan Machining atau Casting, Machining, dan Balanced. Welding yang dilakukan minimal kelas B. Selain itu dilakukan juga Welding Inspection dan Quality berupa dimensi dan toleransi, inspeksi NDI, inspeksi Dye Surface Penetrant, macrography (Metalography), Micro Hardness. Proses coating dilakukan dengan Hot Dip Galvanized ASTM A123 minimum 70 micron thickness.

b. Main Shaft (Poros Utama)

 
   

Pada Gambar di atas ditunjukkan desain dan geometri main shaft (poros utama) yang menjadi media penerus tenaga yang dihasilkan oleh bilah turbin dengan gerakan berputar. Material yang digunakan untuk membuat main shaft ini adalah Material Steel 709 – ASTM 4130 dan dibuat dengan proses machining.

c. Bed plane

 
   

Pada sistem pembangkit listrik tenaga angin, bedplane merupakan suatu media yang digunakan sebagai tempat seluruh komponen sistem, baik komponen mekanik maupun elektrik. Desain bedplane yang telah dibuat ditunjukkan pada Gambar 35. Bedplane dibuat menggunakan baja (H-Beam dan L Shape) yang berada di pasaran Indonesia yaitu dengan tipe : JIS 3192. Penyambungan tiap-tiap baja dilakukan dengan pengelasan, sehingga beberapa gabungan baja akan terangkai menjadi satu komponen.

d. Nacelle Cover dan Nose

 
   

Nacelle Cover berfungsi untuk melindungi seluruh komponen mekanikal dan elektrikal sistem pembangkit listrik tenaga angin yang berada pada komponen bedplate khususnya terhadap air hujan. Desain nacelle dan nose (Gambar 34) yang telah dirancang menggunakan fiberglass atau komposit sebagai materialnya. Sedangkan proses manufakturnya dengan menggunakan sistem casting (cetak).

e. Root assy

 
   

Root assy merupakan media penyambung antara bilah turbin dengan Hub dengan menggunakan mur dan baut. Spesifikasi yang telah ditentukan untuk Root assy adalah jenis material dari bahan ST 37, proses pembuatan dengan Welding dan Machining. Rancangan root assy yang telah dibuat dapat dilihat pada Gambar di atas.

f. Rekapitulasi Beban Nacelle

 
   

Assembly keseluruhan komponen prototipe sistem PLT-Angin 100 kW di mana rincian beban tiap-tiap komponen dan total berat sistem nacelle tersebut dapat dilihat pada Tabel di atas.

g. Analisis Nacelle

Simulasi dan analisis statis terhadap assembly keseluruhan nacelle telah dilakukan menggunakan perangkat lunak Catia. Simulasi ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan struktur dari sistem nacelle yang telah dibuat, khususnya pada bedplate terhadap beban yang terjadi akibat adanya angin. Kecepatan angin yang digunakan dalam simulasi ini yaitu sebesar 25 m/detik dan bila dikonversikan menjadi beban yaitu sebesar 8 ton dengan arah tegak lurus terhadap poros utama.

Berdasarkan hasil simulasi tersebut dapat dilihat bahwa tegangan maksimum terjadi di daerah yaw (di bagian bawah nacelle) dengan nilai berdasarkan von mises stress yaitu sebesar 1,42754 x 108 N/m2. Nilai tegangan maksimum berada tepatnya di lubang dudukan sistem nacelle, seperti yang terlihat pada gambar berikut ini.

 
   

Material yang digunakan untuk bedplate ini adalah baja, dengan nilai maksimum stressnya sebesar 2,5 x 108 N/m2 sampai dengan 3,5 x 108 N/m2 (General Steel) sehingga struktur bedplate ini masih dalam batas aman karena memiliki nilai von misses stress yang jauh dibawah kemampuan maksimum material tersebut.

h. Gear Box

Gearbox yang digunakan pada prototipe sistem pembangkit listrik tenaga angin ini telah dipilih dengan kriteria, antara lain jenis : 3 stage, torsi : 53.000 Nm, sistem lubrikasi pump Oil Lubrikasi, dan komponen Gearbox sesuai Standar AGMA dan ISO.

i. Peralatan Sistem Kontrol

Sistem kontrol merupakan komponen yang sangat penting, karena sistem ini mengatur hampir seluruh pengoperasian komponen elektrikal dan mekanikal. Sistem kontrol biasanya dapat bekerja secara otomatis sesuai dengan rancangan yang dikehendaki, karena sudah diberikan suatu algoritma program pada sistem prosesnya. Rancangan desain komponen yang telah difabrikasi di tahun 2010 ini antara lain adalah Hub, Bedplane dan Nose. Pengadaan komponen penunjang yang telah dilakukan di tahun 2010 antara lain adalah gearbox, bearing+housing, ballast load, peralatan sistem kontrol. Selain itu juga telah dilakukan pengadaan dan instalasi tower serta pembuatan ruang kontrol.