KONVERSI ENERGI

PEMANFAATAN ALTERNATOR MOBIL SEBAGAI
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN


ABSTRAK
FREDY ANWAR S “ Pemanfaatan Alternator Mobil Sebagai Pembangkit Listrik
Tenaga Angin.Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, kebutuhan hidup manusiapun semakin meningkat. Meningkatnya kebutuhan hidup manusia secara otomatis meningkat pula kebutuhan penyediaan sumber energi listrik.Dikhawatirkan pemenuhan energi listrik ini makin lama makin berkurang, telah
dilakukan pemanfaatan sumber daya alam dan segala sesuatu yang dimungkinkan
dapat digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik. Pemenuhan energi listrik di
daerah terpencil, daerah yang tidak dapat dijangkau dengan jaringan PLN. Energi
listrik yang cocok adalah pembangkit listrik tenaga angin dan pembangkit listrik
tenaga surya. Untuk dapat memanfaatkan tenaga angin maka dipilih alternator
mobil sebagai alat yang dapat digunakan untuk proses konversi energi angin
menjadi energi listrik.Permasalahan yang timbul adalah bagaimana caranya supaya energi yangdihasilkan oleh angin dapat dimanfaatkan dengan maksimal. Tujuan penelitian iniadalah bagaimana memanfaatkan alternator mobil sebagai pembangkit listrik tenaga angin. Metodelogi yang digunakan adalah eksperimen dengan one shot
case study dimana obyek penelitian diberi perlakuan tertentu kemudian dilakukan
pengukuran. Teknik analisis data yang digunakan adalah analisis deskriptif.
Berdasarkan hasil pengukuran dan pengamatan dari pemanfaatan
alternator mobil sebagai pembangkit listrik tenaga angin, alternator mobil dapat
mengeluarkan tenaga listrik DC dengan memanfaatkan tenaga angin. Dengan
kecepatan angin sebesar 5,7 m/det sampai dengan 6,3 m/det akan memutar balingbaling
yang menghasilkan kecepatan putaran alternator sebesar 120 rpm sampai
dengan 210 rpm dan tegangan keluaran rata-rata sebesar 10,64 volt, arus sebesar
3,8 ampere, sehingga energi yang dikeluarkan perjam sebesar 40,4 Watt jam.
Saran yang diajukan adalah untuk menambah suatu alat untuk merubah
listrik searah (DC) menjadi listrik bolak-balik (AC) yang sering disebut inverter,
hal ini dimaksudkan untuk menyesuaikan kebutuhan dari alat pemakai.

BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Energi diperlukan sekali oleh masyarakat yang sudah maju dalam
jumlah yang besar dan dengan biaya yang serendah mungkin. Energi angin
terdapat dimana–mana, juga di Indonesia. Kita hanya perlu menguasai
teknologinya untuk dapat memanfaatkan energi yang terkandung oleh angin,
yang antara lain dapat dilakukan dengan menggunakan generator angin.
Dalam perkembangan industri di Negeri Belanda kincir angin telah
memainkan peranan penting. 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. Hal ini dapat dilihat munculnya berbagai macam
pembangunan, baik pembangunan fisik maupun non fisik. Sarana dan
prasarana yang tidak asing lagi adalah penyediaan energi listrik. Sarana ini
sudah banyak terdapat diseluruh wilayah Indonesia, bahkan hampir seluruh
pelosok tanah air, hanya sebagian kecil yang belum karena tidak dapat
dijangkau dengan jaringan PLN.
Sumber energi listrik dapat dikelompokkan menjadi dua macam
yaitu dapat diperbaruhi dan tidak dapat diperbaruhi. Pembangkit listrik yang
dapat diperbaruhi 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
2
diperbaruhi seperti; Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), Pembangkit
Listrik Tenaga Diesel (PLTD), Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG),
Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), dan lain sebagainya.
Dikhawatirkan energi ini semakin lama semakin berkurang. Telah dilakukan
banyak sekali kemungkinan–kemungkinan lain pemanfaatan sumber daya
alam dan segala sesuatu yang dimungkinkan dapat digunakan sebagai
pembangkit tenaga listrik.
Pemenuhan energi listrik di daerah terpencil, daerah yang 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 ditunjang dengan letak negara Indonesia yang terletak didaerah
khatulistiwa memungkinkan pemanfaatan energi surya untuk diubah ke energi
listrik, karena sinar surya bersinar sepanjang tahun.
Menindaklanjuti himbauan pemeritah untuk hemat energi listrik dan
minimnya pusat kajian konversi energi listrik dilingkungan perguruan tinggi
menyebabkan pengetahuan tentang konversi energi listrik pada diri mahasiswa
terbatas pada aspek kognitif saja, maka mahasiswa bersama dosen Teknik
Elektro Universitas Negeri Semarang (UNNES) melakukan penelitian
sekaligus pembuatan suatu energi listrik alternatif yang ramah lingkungan.
Berdasarkan segi geografis kampus Universitas Negeri Semarang,
terletak di daerah perbukitan Sekaran, Gunungpati, Semarang Pembangkit
energi listrik yang cocok pada daerah tersebut adalah pembangkit listrik
tenaga angin dan pembangkit listrik tenaga surya (pembangkit listrik
3
Hibrrida). Suatu alternatif pembangkit pembangkit energi listrik diperbukitan
kampus UNNES Sekaran, Gunungpati, Semarang. Seperti penjelasan diatas
listrik juga merupakan bentuk energi sekunder paling praktis penggunaannya
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, karena
keandalan fluktuasi, jumlah beban, maka disediakan dua atau lebih generator
yang dioperasikan dengan tugas terus–menerus, cadangan dan bergiliran untuk
generator tersebut. Maka dari itu untuk dapat mewujudkan semua diatas
dibutuhkan dana yang besar, seperti telah diketahui generator adalah
merupakan barang yang sangat mahal.
Dari uraian tersebut di atas maka mendorong penulis untuk mencoba
memanfaatkan alternator mobil sebagai ganti dari generator pada pembangkit
listrik tenaga angin. Melalui penelitian ini akan diungkap cara memanfaatkan
dan unjuk kerja dari alternator mobil yang ada pada pembangkit listrik tenaga.
Dengan alasan tersebut di atas maka peneliti mengambil judul dalam
penelitian ini yaitu “PEMANFAATAN ALTERNATOR MOBIL
SEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN”.
B. Permasalahan
Berdasarkan pada pemikiran dalam alasan pemilihan judul, maka
penulis mengembangkan permasalahan sebagai berikut :
1. Bagaimana mewujudkan alternator mobil pada pembangkit listrik tenaga
angin.
2. Sejauh mana cara kerja alternator mobil sebagai pembangkit listrik tenaga
angin.
C. Pembatasan Masalah
Ada banyak jenis alternator mobil dengan merk dan karakteristik yang
berbeda-beda. 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
penelitian ini.
D. Penegasan Istilah
Dalam suatu penelitian perlu adanya penjelasan dan apa yang diinginkan
oleh peneliti agar tidak menjadi salah penafsiran antara peneliti dengan pengguna,
maka dari itu dibawah ini akan dijelaskan beberapa maksud yang terkandung
dalam tema yang diajukan.
a. Pemanfaatan
Pemanfaatan adalah proses, cara, perbuatan memanfaatkan ( Kamus Besar
Bahasa Indonesia, 1989 : 555 ).
b. Alternator
Alternator adalah suatu mesin yang mengubah tenaga mekanik menjadi
tenaga listrik ( Nippodenso, 1980 : 1).
5
c. Pembangkit
Pembangkit adalah alat untuk membangkit sesuatu (Kamus Besar Bahasa
Indonesia, 1993 : 76).
d. Listrik
Listrik adalah daya atau kekuatan yang ditimbulkan oleh adanya pergesekan
atau melalui proses kimia, yang bisa dipergunakan untuk menghasilkan
panas, cahaya, atau untuk menjalankan mesin. (Kamus Besar Bahasa
Indonesia, 1993 : 528).
e. Tenaga Angin
Tenaga adalah daya atau kekuatan yang dapat menggerakkan sesuatu.
(Kamus Besar Bahasa Indonesia, 1993 : 927). Angin adalah gerakan udara
dari daerah yang berkuatan tinggi ke daerah yang berkekuatan rendah.
(Kamus Besar Bahasa Indonesia, 1993 : 36).
Jadi yang dimaksud dengan tenaga angin pada penelitian ini adalah daya atau
kekuatan udara yang digunakan untuk menggerakkan suatu benda (alternator)
dan benda tersebut menjadi bergerak atau berputar sehingga hasil putarannya
tersebut nantinya dihrapkan akan menghasilkan suatu energi listrik yang
selanjutnya akan disimpan ke baterai sebelum dimanfaatkan oleh konsuman.
Makna atau arti Judul Pemanfaatan Alternator Mobil Sebagai
Pembangkit Listrik Tenaga Angin adalah proses memanfaatkan suatu mesin
yang dapat mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik yang digunakan
untuk membangkitkan sesuatu daya atau kekuatan.
6
E. Tujuan Penelitian
Setiap kegiatan penelitian akan memiliki tujuan penelitian sebab apabila
tidak memiliki tujuan maka penelitian tersebut tidak akan menghasilkan sesuatu
yang bermanfaat, begitu pula dalam skripsi ini.
Adapun tujuan dari penelitian ini :
1. Dapat mewujudkan suatu alternator pada pembangkit listrik tenaga angin menggunakan alternator mobil.
2. Dapat mengetahui cara kerja dari alternator mobil.
3. Sebagai model hasil rekayasa untuk pengembangan alat praktikum
mahasiswa.
F. Manfaat Penelitian
Secara umum dalam penelitian yang dilakukan ini, diharapkan mampu untuk memberikan sumbangsih dalam hal tentang alternator pada pembangkit
listrik tenaga angin.
Adapun secara lebih khusus mampu memberikan manfaat pada :
1. Peneliti
Mampu menambah wawasan dan lebih memacu semangat untuk
memperdalam pengetahuan tentang alternator baik secara teori maupun secara
praktek sehingga menjadi lebih baik.
2. Mahasiswa
7
Mampu memberi rangsangan yang positif untuk mendalami tentang
penelitian alternator mobil lebih khusus.
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Landasan Teori
Pengubahan energi angin menjadi energi listrik pada alat – alat yang kecil
dapat dilakukan memakai alternator mobil. Juga dalam teknik mobil terdapat
gejala bahwa energi yang harus dibangkitkan pada jumlah putaran yang banyak
berubah–ubah. Karena daya usaha yang dibangkitkan itu harus dapat diredam,
maka dari itu alternator mempunyai konstruksi yang sederhana, dan selain itu
terdapat beberapa kebaikan bila dibandingkan dengan dynamo. Kebaikan pada
alternator ialah 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 silicon diode
(rectifer) mempunyai sifat pengarahan arus, serta dapat mencegah kembalinya
arus dari baterai ke alternator. Untuk mencegah kesalahpahaman, sebenarnya
generator arus bolak – balik menghasilkan arus searah seperti dynamo arus searah
dengan mempergunakan beberapa dioda. Disini alternator dapat disamakan
dengan generator arus bolak–balik.
Seperti terlihat pada gambar 1, pada saat magnet digerakan dekat
kumparan akan timbul gaya electromagnet pada kumparan. Arah tegangan yang
dibangkitkan pada saat magnet bergerak mendekat atau menjauhi kumparan juga
berlawanan. Besarnya tegangan yang akan dibangkitkan akan meningkat sesuai
dengan meningkatnya gaya magnet dan kecepatan gerak magnet.
10
Gambar.1 Prinsip Pembangkitan Arus
( Nippondenso, 1980:7 )
Selain itu, tegangan yang dibangkitkan juga bertambah besar bila jumlah
kumparannya ditambah. Arah arus listrik pada kumparan dan arah gaya magnet
yang dihasilkan dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2.Hubungan antara arus listrik pada kumparan dan medan magnet
( Nippondenso,1980:7)
Gaya gerak listrik yang dibangkitkan dalam kumparan akan bertambah
dengan besar bila perubahan medan magnetnya berjalan dengan cepat. Dengan
kata lain, bertambah banyak dan cepatnya flux magnet yang mengalir melalui
kumparan, maka gaya gerak listrik yang dibangkitkan juga bertambah besar.
11
Hubungan tersebut dapat dinyatakan dengan :
(e) = -N
⎭ ⎬ ⎫
⎩ ⎨ ⎧
Δ
ΔΦ
t
volt (Nippondenso, 1980 : 7)
Dengan arti :
N : banyak lilitan dari kumparan
ΔΦ : perubahan flukx magnit dalam satuan webber (Wb)
Δt : perubahan waktu dalam satuan detik (dt)
Dan daya :
P = E x I (F. Suryatmo, 1984 : 67)
Dimana :
P : Daya (watt)
E : Tegangan (volt)
I : Arus (ampere)
B. Bagian–bagian pada alternator mobil.
1. Rangka Stator
Rangka stator adalah salah satu bagian utama dari alternator yang
terbuat dari besi tuang dan ini merupakan rumah dari semua bagianbagian
alternator.
2. Stator
Stator terdiri dari stator core (inti) dan kumparan stator dan
diletakkan pada frame depan dan belakang. Stator core dibuat dari
beberapa lapis plat besi tipis dan mempunyai alur pada bagian dalamnya
untuk menempatkan kumparan stator. Seperti ditunjukan pada gambar 3.
12
Gbr. 3 stator
( Nippondenso,1980:22 )
Stator core ini akan mengalirkan flux magnet yang disuplai oleh inti rotor
sedemikian rupa sehingga flux magnet akan menghasilkan efek yang
maksimum pada saat melalui kumparan stator.
Jumlah alur ini berbeda – beda menurut jumlah kutub magnet dan
kumparan. Ada 3 kumparan stator yang terpisah pada stator core.
Hubungan pada kumparan stator bisa Y atau Δ. Tapi hubungan Y adalah
yang paling populer saat ini.
3. Rotor
Rotor berfungsi untuk membangkitkan medan magnet. Rotor
berputar bersama poros, karena gerakannya maka disebut alternator
dengan medan magnet berputar.
Rotor terdiri dari : inti kutub (pole core), kumparan medan, slip ring,
poros dan lain lain. Inti kutub berbentuk seperti cakar dan didalamnya
terdapat kumparan medan.
13
Gbr. 4 Rotor
( Nippondenso,1980:22 )
4. Slepring atau cincin geser
Dibuat dari bahan kuningan atau tembaga yang dipasang pada
poros dengan memakai bahan isolasi. Slepring ini berputar secara
bersama–sama dengan poros (as) dan rotor. Banyaknya slepring ada 2 dan
pada tiap–tiap slepring dapat menggeser borstel positif dan borstel negatif,
guna penguatan (Excitation Current) ke lilitan magnit pada rotor.
5. Dioda
Dioda hanya dapat dialiri arus listrik secara satu arah saja. Prinsip
inilah yang digunakan untuk merubah arus AC yang dibangkitkan di
kumparan stator menjadi arus DC. Dioda mempunyai sisi ( + ) dan ( - ).
14
Gambar.5 Dioda
( Nippondenso,1980:24 )
Dioda dipasang pada holder fins. Sisi – sisi plus dan minus dioda
dihubungkan seperti pada gambar 6.
Gambar 6.dioda pada holder fins
( Nippondenso,1980:24 )
Salah satu fungsi alternator mobil adalah untuk mengisi baterai. Oleh
karena itu, arus AC tidak dapat langsung digunakan. Untuk merubah arus
AC menjadi DC digunakan proses penyearahan. Proses penyearahan pada
15
alternator menggunakan dioda. Gambar 7, pada dioda arus mengalir dari P
ke N dan tidak sebaliknya.
Gambar 7. Penyearahan pada dioda
( Nippondenso,1980:11 )
Ini adalah sifat dasar dioda yang digunakan untuk fungsi penyearahan.
Bahkan pada arah P ke N, bila tegangannya kurang dari suatu nilai
tertentu, maka arus tidak dapat mengalir. Pada dioda silicon, harga ini
biasanya berkisar antara 0,6 – 0,7 volt. Bila arus sudah mengalir, maka
akan terus bertambah besar meskipun perubahan tegangan hampir tidak
ada. Hubungan antara tegangan dan arus bervariasi, tergantung pada
temperatur sekelilingnya. Bila temperatur naik, maka arus semakin mudah
mengalir. Karakteristik dioda dapat dilihat pada gambar 8.
Gambar 8. Karakteristik dioda
( Nippondenso,1980:11 )
16
Sistem penyearahan dengan dioda terbagi menjadi dua cara :
- Penyearahan setengah gelombang, hanya sisi ( + ) dari arus AC yang
digunakan.
- Penyearahan gelombang penuh, sisi ( - ) dari arus AC dirubah menjadi
DC.
Gambar dibawah ini memperlihatkan rangkaian penyearahan dan
gelombang arus AC satu phasa yang telah diarahkan.
Gambar 9. Penyearahan
( Nippondenso,1980:11 )
Sedangkan dioda yang digunakan pada alternator biasanya berbentuk
butiran yang ditempatkan pada lempengan dari metal. Butiran yang
digunakan adalah sebuah lempengan tipis yang terbuat dari silicon. Semi
konduktor adalah suatu bahan yang karakteristik hantaran listriknya
berada antara metal dan kaca, seperti pada gambar di bawah ini.
17
Gambar 10.Konstruksi dioda untuk alternator
( Nippondenso,1980:12 )
C. Angin
Adanya perbedaan suhu antara wilayah yang satu dengan wilayah yang
lain dipermukaan bumi ini menyebabkan timbulnya angin. Wilayah yang
mempunyai suhu tinggi (daerah khatulistiwa) udara menjadi panas sehingga
mengembang dan menjadi ringan, akibatnya bergerak keatas menuju wilayah
yang mempunyai suhu lebih rendah (daerah kutub). Sebaliknya di wilayah yang
mempunyai suhu rendah, udaranya menjadi digin dan bergerak turun ke wilayah
yang mempunyai suhu panas. Dengan demikian, terbentuk perputaran udara yaitu
perpindahan udara dari daerah khatulistiwa ke daerah kutub dan sebaliknya dari
daerah kutub ke daerah khatulistiwa. Perpindahan udara atau gesekan udara
terhadap permukaan bumi inilah yang disebut angin (Harun, 1987:5).
Perbedaan suhu di permukaan bumi di karenakan penyinaran matahari ke
bumi dan peredaran bumi terhadap matahari. Oleh karena itu adanya angin pada
suatu wilayah tergantung perbedaan suhu, sehingga dapat dikatakan secara
periodic angin di suatu wilayah dibagkitkan kembali selama ada perbedaan suhu
oleh penyinaran matahari. Atas dasar hal tersebut angin dapat di katakan sebagai
sumber daya energi terbarukan. Dan untuk mengetahui suatu energi yang
dibangkitkan olehangin selama perjam dapat dinyatakan dengan rumus :
18
W = P x t (F. Suryatmo, 1984 : 48)
Dimana :
W : energi (watt jam)
P : daya (watt)
t : waktu (detik)
Dan untuk mengetahui daya atau energi yang dikeluarkan oleh alternator
berdasarkan kecepatan angin dan diameter baling-baling (telah diketahui dan
diameternya 1,5 m) dapat dinyatakan dengan rumus :
P =
12
1 v3 D2 Watt (Sobandri Sachri, 1987 : 11)
Dimana :
P : daya atau energi (watt)
V : kecepatan aliran udara (m/det)
D : diameter baling-baling (m)
D. Kerangka Berpikir
Pada prinsipnya dari penggunaan alternator mobil ini merupakan sebagai
alat yang digunakan untuk salah satu pembangkit listrik alternatif yang ramah
lingkungan, tidak menimbulkan polusi, biaya perawatan yang murah atau bahkan
tanpa memerlukan perawatan yang berarti tanpa memerlukan bahan bakar, karena
sumber energinya diperoleh dari alam secara cuma-cuma. Dapat dikatakan bahwa
pembangkit ini mempunyai keandalan yang tinggi karena pembangkit tersebut
dapat bekerja dalam waktu yang lama, biaya operasi yang rendah dan ramah
lingkungan.
Alternator adalah salah satu komponen yang sangat penting. Alternator
mobil ini mengeluarkan tenaga listrik AC dengan memanfaatkan putaran tenaga
angin kemudian diubah menjadi tenaga listrik DC sebelum disuplay ke
akumulator. Oleh karena itu tidak diperlukan tenaga operator untuk
mengoperasikan kerja dari alternator tersebut. Lebih jelasnya dapat dilihat
diagram blok sistem kerja alternator pada gambar 11.
Gambar 11. Diagram blok sistem kerja alternator
Untuk lebih jelasnya lagi dibawah ini dijelaskan dari masing-masing blok
diagram tersebut :
1. Baling-baling merupakan alat untuk menangkap perputaran angin
2. Alternator berfungsi mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik.
3. Akumulator berfungsi untuk menyimpan energi listrik.
4. Beban merupakan perangkat yang memerlukan daya listrik agar dapat
bekerja.
Berdasarkan kerangka berpikir tersebut diharapkan penelitian akan terarah dan
akan berjalan lancar sesuai dengan prosedur.
Baling-baling Alternator ACCU Beban


BAB V
PENUTUP
A. Simpulan
Dari hasil analisis dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa pemanfaatan
alternator mobil dapat digunakan untuk menghasilkan listrik dengan bantuan
angin,
20
BAB III
METODE DAN PENELITIAN ALAT
A. Desain Penelitian
Metode penelitian yang digunakan adalah metode studi kepustakaan dan metode
penelitian eksperimen. Metode studi kepustakaan dilakukan untuk mencari materi yang
mendukung dan sesuai dengan materi skripsi disamping sebagai bahan perbandingan
landasan teori dari rangkaian yang dibuat. Sedangkan metode penelitian eksperimen adalah
penelitian yang dilakukan dengan mengadakan manipulasi pada obyek penelitian serta
adanya kontrol (nazir,1998:74). Dalam penelitian ini metode eksperimen adalah metode
eksperimen sungguhan. Dalam penelitian ini alat uji dibuat untuk diteliti. Jadi eksperimen
merupakan observasi dibawah kondisi buatan, diamana kondisi tersebut dibuat dan diatur
oleh peneliti.
Pola eksperimen yang dipakai adalah model one shot case study. Penelitian model
ini sering disebut sebagai model sekali tembak, yaitu menggunakan suatu perlakuan atau
treatment hanya satu kali selanjutnya dianalisis. (Suharsimi Arikunto, 1989 : 76 ).
Model one shoot case study ini dipilih karena berguna untuk menjajagi masalahmasalah
yang dapat diteliti. Model one shoot case study juga dapat digunakan untuk
mengembangkan ide atau gagasan-gagasan yang muncul setelah dilakukan penelitian.
B. Obyek Penelitian.
Obyek penelitian ini adalah alternator mobil sebagai pembangkit listrik tenaga
angin dengan merk NISSAN
C. Alat dan Bahan Penelitian
Tabel 1. Alat dan bahan penelitian
NO Nama Alat dan
Bahan
Merk Kelas Model Jumlah
1 Voltmeter Heles 4,0/V - 1
2 Tachometer Fuji Kogyo
co,LTD.Digital
- L 1
3 Alternator NISSAN - - 1
4 Ampermeter Tech Japan 2,5 YT-65 1
5 Anemometer SIMS - BTC serial
1277
1
D. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di depan gedung laboratorium E6 Teknik Elektro
Universitas Negeri Semarang dan waktu penelitian dilakukan pada bulan juni.
E. 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 putaran
banyak berubah dan terjadi banyak perubahan beban oleh semua pemakainya. Oleh
karena itu pengatur menyesuaikan dengan arus medan secara lancar, pengatur itu
mampu untuk mempertahankan tegangan alternator pada 12 volt.
Pada pengatur itu diisi dari apa yang disebut dioda medan atau dioda pembantu
dalam alternator. Semua dioda medan itu diuntaikan secara lancar kepada beberapa
dioda induk positif.
Pada semua kincir angin mempunyai pengaruh yang mengganggu yaitu
bahwa jumlah putaran dipertinggi tanpa keharusan. Dalam hal ini sebaiknya
dipakai berbagai pengatur mekanis, yang tidak menimbulkan kehilangan tegangan.
Lagipula, kalau dikehendaki pada semua pengatur tegangan adalah mungkin untuk
melaraskan tegangan pengaturnya sedikit lebih tinggi, sehingga kehilangan
tegangan pada semua saluran keluar (output) dapat diimpaskan. Kini biasanya pada
alternator dipakai sebuah pengatur elektronis. Karena semua ukurannya yang kecil
dan karena getarannya alat itu sering dipasang dalam alternator itu sendiri. Sesuai
dengan asas elektronik terjadi kehilangan tegangan pada semua pengatur eletronis.
Tegangan sel pada sebuah accu biasa adalah 2V/sel. Tetapi sebetulnya
tegangan kerjanya adalah lebih tinggi. Seperti diketahui, guna mengalirkan arus
melalui sebuah accu, tegangan alternatornya harus lebih tinggi dari tegangan accu
itu sendiri. Dipihak lain harus dijaga supaya tegangan itu tidak terlalu tinggi guna
mencegah mendidihnya (gas) dari accu. Sebagai tegangan pengatur yang aman
pada 20o C harus dipertahankan 2,35 V/sel sampai 2,4 V/sel. Bagi accu 12V hal itu
berarti tegangan kerja sebesar 14,1 V-14,4 V.
Pengaturan diselaraskan pada accu dan selain itu dirakitkan sedemikian
rupa, sehingga pada suhu yang lebih rendah tegangan pengatur dengan sendirinya
23
akan menjadi lebih tinggi dan pada suhu yang lebih tinggi akan menjadi lebih
rendah.
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. Jumlah
putarannya begitu tinggi, sehingga alternator tidak dapat langsung dihubungkan
dengan poros angin. Guna menghindarkan itu dapat ditempuh dengan dua jalan :
a. Alternator diubah sedemikian rupa, sehingga jumlah putaran yang dikehendaki
dapat menghasilkan daya.
b. Dengan menggunakan perbandingan rambatan.
Jadi besarnya energi listrik yang dapat dihasilkan ini tergantung dari
konstruksinya, tetapi ditentukan oleh energi mekanis yang dimasukkan. Dan bila
pada sebuah pengantar didalam alternator dikenakan gaya, maka dari pengantar ini
dapat diambil arus listrik.
Secara prinsip, diantaranya kutub utara dan kutub selatan pada alternator
terdapat medan magnet permanen, yang disebut medan stator. Didalam medan ini
dapat berputar sebuah kerangka pada poros khayalan. Bagian yang berputar ini
disebut angker atau rotot. Bila ujung – ujungnya selalu berhubungan pada titik yang
sama melalui kontak seret, maka terjadilah arus bolak –balik. Setelah setengah
putaran dari porosnya, pada dasarnya tidak ada yang 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 dengan
mana garis – garis gaya magnetic dapat lebih baik dihantarkan. Disamping
pengantar yang berputar dalam medan magnetic, dapat pula yang diam dan medan
magnet yang berputar, hal ini misalnya pada dynamo sepeda. Disini sebuah magnet
permanen 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 ini
menghasilkan arus searah dan pada umumnya dipakai pada instalasi kecil dimana
kemalaran tegangan, frekuensi tegangan dan daya yang dikeluarkan tidak terlalu
kritis.
Keuntungan dari alternator arus searah ialah bahwa energi yang dihasilkan
dapat disimpan dengan mudah ke accu. Keuntungan yang lain adalah bahwa
alternator arus searah dapat berfungsi sendiri, jadi tiak tergantung dari suatu sumber
tegangan pembantu. Kerugian yang paling besar biasanya adalah pemeliharaan
sikat – sikat arang atau kontak – kontak seret.
4. Pengukuran kecepatan angin dengan menggunakan Anemometer.
Tabel 2. Pengukuran alternator mobil
No Jam Tegangan
alternator
Kecepatan
alternator
Kecepatan
angin
1
2
3
4
5
25
D. Teknik Analisis
Analisis pada penelitian ini dilakukan dengan pengambilan data dari alat, maka
hasil dari pengukuran dimasukan dalam table dan dihitung secara teoritis. Analisi ini
dipakai untuk mengetahui bagaimana alat ini bekerja dengan baik, maka analisis yang
digunakan adalah analisis deskriptif. Tolak ukur keberhasilan dari alat ini adalah dapat
dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik dengan bantuan tenaga angin.
26
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Penelitian
Data penelitian yang disajikan berdasarkan pada hasil Pengujian
pemberian masukan. Hasil Pengujian pemberian masukan dapat dilihat pada
tabel 3.
Tabel 3. Pengukuran alternator mobil
No
Jam
Tegangan
Alternator
Kecepatan
Alternator
Kecepatan
Angin
Daya
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
B. Analisis Data dan Pembahasan.
1. Analisis Data.
Hasil penelitian yang dilakukan seperti pada tabel dapat di
analisis. Rata-rata untuk keluaran pembangkit listrik tenaga angin dengan
rentang waktu 07.00 sampai dengan 17.00 adalah :
n
V rata rata V
Σ
(− ) =
= 9,1 + 9,5 + 11,6 + 11,8 + 11,2 + 12,1 + 11,8 + 10,9 + 9,3 + 9,1
10
27
= 10,64 Volt
Arus 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 bertahan
selama 1,9 jam dengan perhitungan sebagai berikut :
P = E x I
= 7,5 Volt x 3,8 Ampere
= 40,4 Watt
Energi yang dikeluarkan perjam adalah :
W = P x t
= 40,4 Watt x 1 jam
= 40,4 Watt jam
Energi yang diserap beban 12 Volt / 21 Watt adalah :
W = P x t
40,4 Watt Jam = 21 Watt x t
t = 40,4 Watt Jam
21
= 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 12
Volt / 21 Watt selama ±1,9 jam.
28
Gambar 12. Pengaruh kecepatan angin dan tegangan
Seperti terlihat pada gambar diatas pada saat kecepatan angin yang
tidak begitu besar yaitu sekitar 5,7 m/det sampai dengan 5,8 m/det,
tegangan yang dikeluarkan oleh alternator hanya 9,1 volt sampai
dengan 9,5 volt saja. Jika kecepatan angin besar maka tegangan yang
dihasilkan semakin besar pula, yaitu pada kecepatan angin sebesar 6,1
m/det menghasilkan tegangan 10,9 volt dan pada kecepatan angin 6,3
m/det menghasilkan tegangan sebesar 12,1 volt.
9
9,5
10
10,5
11
11,5
12
12,5
5 5,5 6 6,5
( m/det )
( Volt )
29
2. Pembahasan
Menurut hasil penelitian, pada pagi hari atau tepatnya antara
pukul 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. Kondisi tersebut hampir
sama dengan penelitian pada sore hari atau tepatnya antara pukul 3 sampai
dengan 5 sore dengan data kecepatan angin 5,7 m/det sampai dengan 5,8
m/det dan tegangan alternator antara 9,1 volt sampai dengan 9,3 volt.
Kecepatan angin mulai kencang pada pukul 10 siang sampai dengan pukul
3 sore dengan data kecepatan angin antara 6,2 m/det sampai dengan 6,1
m/det dan tegangan alternator 10,9 volt sampai dengan 12,1 volt.
Dari segi waktu jika menggunakan pembangkit surya lebih
mendominasi penyuplaian tegangan ke beban pada siang hari tapi tidak
menutup kemungkinan juga pada siang hari yang kan menyuplai ke beban
adalah tenaga angin, bila angin yang digunakan untuk memutar sudu
mencukupi dan sesuai dengan yang dibutuhkan oleh alternator mobil.
Pada malam hari diharapkan penyuplaian tegangan ke beban akan disuplai
oleh alternator mobil, namun apabila alternator mobil tidak mencukupi
penyuplaian ke beban pada malam hari maka yang menyuplai ke beban
adalah akumulator. Hal ini sesuai dari jenis energi yang digunakan yaitu
tenaga angin dan tenaga surya, dapat dimanfaatkan pada waktu siang hari
maupun malam hari.
30
BAB V
PENUTUP
A. Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan, dapat diambil kesimpulan
sebagai berikut :
1. Bahwa alternator mobil dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik tenaga
angin, dengan tegangan rata-rata yang dikeluarkan alternator mobil selama satu
jam menghasilkan tegangan sebesar 10,64 volt.
2. Alternator mobil dapat mengeluarkan tenaga listrik DC dengan memanfaatkan
tenaga angin. Dengan kecepatan angin sebesar 5,7 m/det sampai dengan 6,3
m/det akan memutar baling-baling yang menghasilkan kecepatan putaran
alternator sebesar 120 rpm sampai dengan 210 rpm dan tegangan keluaran sebesar
9,1 volt sampai dengan 12,1 Volt, kemudian dengan tegangan ini mampu untuk
menghidupkan beban lampu 12 volt/21 watt selama + 1,9 jam.
B. Saran
Menyadari bahwa dalam memanfaatkan alternator mobil sebagai pembangkit
listrik tenaga angin masih terdapat banyak kekurangan, untuk itu demi kesempurnaan
alat ini maka perlu diberikan saran-saran guna perbaikan serta pengembangan alat ini
antara lain menambah suatu alat untuk merubah listrik searah (DC) menjadi listrik
bolak-balik (AC) yang sering disebut dengan inverter. Hal ini dimaksudkan untuk
menyesuaikan kebutuhan dari alat pemakai.
31
31
DAFTAR PUSTAKA
Boentarto. 1993. Cara Pemeriksan Penyetelan Dan Perawatan Kelistrikan Mobil,
Yogyakarta : Andi.
Daryanto. 1993. Memahami Dan Merawat Sistem Kelistrikan Mobil, Bandung :
Yrama Widjaya.
F Suryatmo. 1984. Teknik Listrik Motor Dan Generator Arus Bolak-Balik,
Bandung : Alumni.
Harun. 1987. Energi Angin, Bandung : Bina Cipta.
Nippondenso. 1980. Alternator. Semarang.
Poerwadaminta. 1993. Kamus Besar Bahasa Indonesia, Jakarata : Balai Pustaka.
Sobandri Sachri. 1987. Generator Angin, Bandung : Binacipta.
Suharsimi Arikunto. 1997. Prosedur Penelitian, Jakarta : Rineka Cipta.
Turbin Angin Sebagai Alternatif Pembangkit Listrik.Pembangkit Listrik Tenaga
Angin[online] URL:Hhttp:/www.Google.com.
32
LAMPIRAN 1
Hasil Perhitungan Daya Alternator Berdasarkan Kecepatan Angin
Tabel daya alternator
No
Jam
Tegangan
Alternator
Kecepatan
Alternator
Kecepatan
Angin
Daya
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
Perhitungan untuk mengetahui daya atau energi yang dikeluarkan oleh alternator
berdasarkan kecepatan angin yang bertiup pada jam 07.00 sampai pada jam 17.00
dengan diameter baling-baling 1,5 m.
P =
12
1 v3 D2 Watt
Keterangan :
P = daya : energi (watt)
V = Kecepatan aliran udara (m/det)
D = diameter sayap/baling-baling (m)
Pada jam 07.00-08.00 menghasilkan kecepatan angin sebesar 5,7 m/det dan energi
yang dikeluarkan adalah sebesar :
P =
12
1 . 5,73 . 1,52
=
12
1 . 185,193 . 2,25
= 34,7 watt.
33
Pada jam 08.00-09.00 menghasilkan kecepatan angin sebesar 5,8 m/det dan energi
yang dikeluarkan adalah sebesar :
P =
12
1 . 5,83 . 1,52
=
12
1 . 195,112 . 2,25
= 36,5 watt
Pada jam 09.00-10.00 menghasilkan kecepatan angin sebesar 6,2 m/det dan energi
yang dikeluarkan adalah sebesar :
P =
12
1 . 6,23 . 1,52
=
12
1 . 238,328 . 2,25
= 44,6 watt
Pada jam 10.00-11.00 menghasilkan kecepatan angin sebesar 6,2 m/det dan energi
yang dikeluarkan adalah sebesar :
P =
12
1 . 6,23 . 1,52
=
12
1 . 238,328 . 2,25
= 44,6 watt
Pada jam 11.00-12.00 menghasilkan kecepatan angin sebesar 6,1 m/det dan energi
yang dikeluarkan adalah sebesar :
P =
12
1 . 6,13 . 1,52
=
12
1 . 226,981 . 2,25
= 42,5 watt
34
Pada jam 12.00-13.00 menghasilkan kecepatan angin sebesar 6,3 m/det dan energi
yang dikeluarkan adalah sebesar :
P =
12
1 . 6,33 . 1,52
=
12
1 . 250,047 . 2,25
= 46,8 watt
Pada jam 13.00-14.00 menghasilkan kecepatan angin sebesar 6,2 m/det dan energi
yang dikeluarkan adalah sebesar :
P =
12
1 . 6,23 . 1,52
=
12
1 . 238,328 . 2,25
= 44,6 watt
Pada jam 14.00-15.00 menghasilkan kecepatan angin sebesar 6,1 m/det dan energi
yang dikeluarkan adalah sebesar :
P =
12
1 . 6,13 . 1,52
=
12
1 . 226,981 . 2,25
= 42,5 watt
Pada jam 15.00-16.00 menghasilkan kecepatan angin sebesar 5,8 m/det dan energi
yang dikeluarkan adalah sebesar :
P =
12
1 . 5,83 . 1,52
=
12
1 . 195,112 . 2,25
= 36,5 watt
35
Pada jam 16.00-17.00 menghasilkan kecepatan angin sebesar 5,7 m/det dan energi
yang dikeluarkan adalah sebesar :
P =
12
1 . 5,73 . 1,52
=
12
1 . 185,193 . 2,25
= 34,7 watt.
Daya rata-rata alternator yang dibangkitkan dari rentang waktu 07.00 sampai dengan
17.00 adalah :
P (rata-rata) = ΣP/n
= 34,7 + 36,5 + 44,6 + 44,6 + 42,5 + 46,8 + 44,1 + 42,9 + 36,7 + 34,7
10
= 408,6
10
= 40,8 watt.
Pengukuran dan perhitungan yang dilakukan dalam penelitian ini terdapat selisih,
pada pengukuran daya atau energi yang dihasilkan sebesar 40,4 watt sedangkan pada
perhitungan daya atau energi yang dihasilkan sebesar 40,8 watt. Jadi terdapat selisih
sebesar 0,4 watt.
36
Lampiran 2
Gambar 13. Alternator Merk Nissan
Gambar 14. Sebelum alternator dipasang
37
Gambar 15. Sesudah alternator dipasang
Diposkan oleh Media Pendidikan di 18:47

da