Jurnal Ilmiah Foristek
Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : 10.54757/fs.v13i2.145 pISSN : 2087 – 8729 eISSN : 2087 – 8729
Vol 12, No. 2, Oktober 2022

## ANALISA PENGGUNAAN ENERGI ANGIN SEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK ALTERNATIF DI KOTA PALU
Rosanti B. 1 , Sari Dewi 2 , Yusnaini 3 , Nurhani 4 , Baso M 5
1 Mahasiswa, Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Elektro Universitas Tadulako
2,3,4,5) Dosen, Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Elektro, Universitas Tadulako Email : rosantibusma@gmail.com

## Abstract
Currently,  the  energy  we  use  is  still  using  fossil  energy.  In  the  future,  the  need  for  energy  will increase because every year there is a large population growth. If you still use fossil energy and don’t find  new energy alternatives, then Indonesia will experience a severe energy crisis and certain places will experience blackouts. One of the efforts so that the wind energy crisis can be minimized is to utilize natural  energy that has the potensial to  generate energy such as the Wind  Power Plant. In this study, planning and simulation of Wind Power Plant were carried out to help reduce the use of fossil energy and help  the needs of the community in  the Talise Beach area. From the results of the study  that the average output of wind turbine production is 1,180/hour winh a maximum production of wind turbines per day of 5,665 kW and the construction system cost (NPC) of Rp. 91,340,660,000. Electrical energy that  can  be  generated  from  wind  turbines  by  utilizing  an  area  of  about  42,021.67  m 2 is  10,332,498 kWh/year with a total unfulfilled power of 1,416 kW/year. Lack of power or unmet load can be overcome by the existence of a grid/network.
Keywords : Wind Turbine, Renewable Energy, HOMER, Energy Production Cost

## I. Pendahuluan
Indonesia  memiliki  banyak  potensi energi  yang  dapat  menghasilkan  listrik, salah  satunya  adalah  energi  angin.  Pada dasarnya  angin  terjadi  karena  adanya perbedaan  temperatur  antara  udara  panas dan udara dingin. Selain bisa dimanfaatkan,  angin  juga  tidak  dapat diciptakan  maupun  dimusnahkan  oleh manusia,  akan  tetapi  penggunaan  energi angin  di  Indonesia  belum  sepenuhnya dimanfaatkan  bahkan  masih  di  anggap sebagai proses alam biasa.[2]
Salah  satu  upaya  agar  krisis  energi angin
dapat diminimalisir yaitu memanfaatkan energi alam yang memiliki potensi  untuk  membangkitkan  energi. Energi alam yang memiliki potensi adalah energi angin atau pembangkit listrik tenaga bayu. Angin dapat mengurangi
ketergantungan  terhadap  sumber  energi fosil. PLTB ini merupakan salah satu upaya untuk membangkitkan energi listrik dengan  cara  memutar  turbin  angin  yang
dihubungkan ke generator sebagai pembangkit  litrik,  kemudian  energi  listrik yang  dihasilkan  oleh  generator  disimpan dalam baterai.[3]
Pembangkit  Listrik  Tenaga  Bayu (PLTB)  adalah  pembangkit  listrik  energi terbarukan yang tumbuh pesat di berbagai negara  maju.  Indonesia  sendiri  belum menguasai  teknologi  turbin  angin  yang modern  sepenuhnya,  sehingga  masih dibutuhkan  riset  yang  intensif  untuk mendapatkan  turbin  angin  yang  cocok dengan  kondisi  potensi  energi  angin  di Indonesia khususnya Kota Palu.
Saat  ini  kebutuhan  listrik  yang digunakan setiap hari semakin banyak dan meningkat.  Sementara  itu,  butuh  ratusan tahun  lagi  untuk  melakukan  pembaharuan agar  mendapatkan  daya  listrik  yang maksimal  guna  mencukupi  kebutuhan pemakaian listrik. Maka dari itu, kita perlu mencari  energi  yang  berkesinambungan dan  bersih  serta  energi  yang  tidak  akan
Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : https://doi.org/ 10.54757/fs.v12i1.141 pISSN : 2087 – 8729 eISSN : 2087 – 8729
Vol 12, No. 1, Maret 2022
pernah  habis.  Hal  inilah  yang  membuat penulis ingin melakukan analisa penggunaan  energi  angin  di  suatu  tempat agar  kedepannya dapat  digunakan  sebagai pembangkit listrik alternatif di Kota Palu . Berdasarkan master  thesis dari  Dewi,
S, dengan judul Technical Analysis of Wind Energy  in di  Palu  (Indonesia).  (2010), bahwa  energi  angin  ini  dapat  digunakan untuk  menggantikan  diesel  generator dalam  mensuplai  beban  dasar/sedang  atau beban puncak jika salah satu genset diesel yang  digunakan  untuk  mensuplai  beban puncak mengalami masalah teknis. Kontribusi energi angin dalam penyediaan beban  dasar/sedang  dan  beban  puncak adalah  4723  kWh  perhari.  Dengan diperkenalkannya  energi  angin  dalam penyediaan  listrik  baik  untuk  beban dasar/sedang  maupun  beban  puncak, penggunaan bahan bakar untuk mengoperasikan genset dapat dikurangi.  Pengurangan  bahan  bakar mengarah pada penghematan biaya. Sebagai  perbandingan,  dipilih  generator diesel  dari Wartsil dengan  kapasitas  1200 kW.  Hasilnya,  bahan  bakar  yang  bisa dihemat adalah 793087 liter per tahun dan biaya  variabel  yang  bisa  dihemat  US$ 15.84 juta per tahun .
Dalam  penelitian  Saputra,  I,  dengan judul  Analisis  Potensi  Pembangkit  Listrik Tenaga  Hibrida  Pada  Pesisir  Pantai  Labu Menggunakan Software Homer. (2021), pada penelitian ini membuat analisa terkait dengan  potensi  pembangkit  listrik  tenaga hibrida  (surya  dan  angin)  pada  daerah pesisir  pantai  menggunakan software HOMER  berdasarkan  tinjauan  ekonomi dengan  menghitung  biaya  produksi  pada setiap  produksi  kWh  listrik.  Hasil  dari penelitian ini dengan lahan seluas 100.000 m 2 sebesar  37,660  kW,  dengan  biaya produksi  energi  untuk  setiap  kWh  listrik sebesar Rp. 1.585,34. Perbandingan produksi  energi hibrida dengan  tarif  dasar
listrik PLN sebesar 1 : 1,09. Potensi pesisir pantai  labu  yakni  pada  desa  Paluh  Sibaji belum  cukup  baik  dari  segi  ekonomi dimana  biaya produksi  energi  masih  lebih tinggi  dibandingkan  dengan  tarif  dasar listrik PLN.
Menurut artikel dari Sandika, A.Y.P.T et  al,  dengan  judul  Analisis  Kecepatan Angin  Pesisir  Pantai  Monpera  Sebagai Sumber Energi Terbarukan Kota Balikpapan. (2019). Berdasarkan data yang didapatkan badan perencanaan pembangunan, penelitian dan pengembangan  daerah  setempat  bahwa topografi daerah tersebut hampir seluruhnya berbukit (85%) dengan
memiliki ketinggian wilayah dari permukaan  air  laut  sekitar  0-80%  m. karakter  wilayah  tersebut  berpengaruh terhadap gerak aliran udara dan kecepatan angin  yang dihasikan.  Pada  penelitian  ini, alat yang digunakan untuk mengambil data yaitu  turbin  angin  horizontal  DC  12/24V 400W. Hasil yang didapatkan pada daerah penelitian  yaitu  pada  kecepatan  angin sebesar  11.15  knot  (5.66  m/s),  daya maksimum  sebesar  74,129  Watt,  daya nyata  sebesar  39,99  Watt  dan  daya  total sebesar 125,092 Watt.[5]

## 1.1 Energi Angin
Angin merupakan udara yang bergerak dikarenakan adanya perbedaan suhu udara panas  dan  suhu  udara  dingin.  Perbedaan suhu  udara  diakibatkan  adanya  tekanan udara dipermukaan bumi.[4]
Setiap  tahun,  di  atas  daratan  bumi, sekitar  1.7  juta  TWh  energi  dihasilkan dalam  bentuk  angin.  Di  seluruh  dunia secara  keseluruhan  angkanya  jauh  lebih tinggi. Meski begitu, hanya sebagian kecil dari energi angin yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi yang bermanfaat/berguna .[1]
Tenaga  angin  sangat  bergantung  pada kecepatan  angin.  Energi  aktual  yang
Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : https://doi.org/ 10.54757/fs.v12i1.141 pISSN : 2087 – 8729 eISSN : 2087 – 8729
Vol 12, No. 1, Maret 2022
terkandung dalam angin bervariasi dengan kekuatan ketiga kecepatan angin. Kecepatan angin dua kali lipat, dan energi yang  dibawanya  meningkat  delapan  kali lipat.

## 1.2 Profil Ketinggian Angin
Untuk  mendapatkan  kecepatan  angin pada  ketinggian  yang  berbeda  dapat menggunakan  persamaan  sebagai  berikut :[1]
𝑉 2 = 𝑉 1 𝑥  ( ℎ 2 ℎ 1 ) ^𝛼
Dimana :
V 2 : Kecepatan angin rata-rata pada ketinggian h 2 V 1
: Kecepatan referensi pada ketinggian referensi h 1 H 2 : Ketinggian di atas permukaan tanah untuk kecepatan angin yang diinginkan h 1 : Eksponen tinggi (kecepatan referensi) α : Koefisien geser angina Nilai  koefisien  geser  angin  (α)
menggambarkan  kondisi  daerah,  semakin besar nilai koefisien maka semakin banyak gangguan  pada  daerah  tersebut  (misal  : bangunan,  pepohonan  dan  kontur  tanah). Berdasarkan  jenis  medan,  nilai  koefisien geser  angin  (α)  dapat  dilihat  pada  tabel berikut : [1]
Tabel 1 Koefisien geser angin dari berbagai medan
Persamaan  lain  untuk  mendapatkan kecepatan  angin  pada  ketinggian  berbeda dengan menggunakan tabel kekasaran dan panjang kekasaran yaitu sebagai berikut :
𝑉 = 𝑉 𝑟𝑒𝑓 𝑥 𝐼𝑛  ( 𝑍 𝑍 𝑜 ) 𝐼𝑛 ( 𝑍 𝑟𝑒𝑓 𝑍 𝑜 )
Dimana : V : Kecepatan angin pada ketinggian Z di atas permukaan tanah V ref : Kecepatan referensi (ketinggian referensi Z) Z : Ketinggian di atas permukaan tanah untuk kecepatan angin yang diinginkan Z o : Panjang kekasaran dalam arah angin Z ref : Ketinggian referensi di (V ref )
Tabel 2 Kelas kekasaran dan panjang kekasaran
Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : https://doi.org/ 10.54757/fs.v12i1.141 pISSN : 2087 – 8729 eISSN : 2087 – 8729 Vol 12, No. 1, Maret 2022
1.3 Pembangkit  Listrik  Tenaga  Bayu (PLTB) Pembangkit listrik tenaga bayu merupakan pembangkit listrik yang memanfaatkan  kecepatan  angin  untuk menggerakan  turbin  dan  generator.  Angin pada  PLTB  berperan  sebagai  penggerak mula yang memutar turbin untuk memutar generator. Kecepatan angin yang menabrak sudu dari turbin angin menyebabkan turbin bergerak.  Turbin  yang  bergerak  akan memutar  generator  kemudian  generator akan menghasilkan listrik.

## 1.4 Menghitung Biaya Energi Angin
Perkiraan  biaya  pemasangan  energi angin ditentukan oleh beberapa faktor yaitu sebagai berikut :[1]
- Produksi  energi  tahunan  dari  instalasi turbin angin
- Biaya modal pemasangan
- Tingkat  biaya  modal  tahunan,  yang dihitung  dengan  mengubah  biaya modal  Ditambah  bunga  yang  harus dibayar  menjadi  biaya  tahunan  yang setara,  dengan  menggunakan  konsep “ annuitization ”
- Lamanya  kontrak  dengan  pembeli tenaga listrik yang dihasilkan
- Jumlah tahun di mana investasi dalam proyek akan dipulihkan atau pinjaman apa  pun  yang  dilunasi,  yang  mungkin sama dengan panjang kontrak Biaya  operasi  dan  pemeliharaan, termasuk  pemeliharaan  turbin  angin, sewa lahan, dll.
II. Metode Penelitian 2.1 Bahan dan Alat Penelitian
Adapun alat dan bahan yang diperlukan  dalam  penelitian  ini  adalah sebagai berikut :
1. Laptop
2. Software Microsoft Excel
3. Software Sketch Up Pro 2021
4. Software HOMER Pro
5. Turbin Angin

## 2.2 Diagram Alir
Diagram  alir  ( flowchart ) merupakan rencana  penelitian  yang  akan  dilakukan yaitu :
MULAI Studi literatur Survey lokasi Mengambil data kecepatan angin ke BMKG Kesimpulan dan saran Mengolah data kecepatan angin SELESAI A A Mengolah data keseluruhan Data valid Mendesain luas area perencanaan PLTB Analisa dan pembahasan TIDAK YA Menentukan kapasitas pelanggan Gambar 1 Diagram Alir ( flowchart ) Penelitian
III. Hasil dan Pembahasan 3.1 Gambaran Umum Penelitian Penelitian ini diolah dengan menggunakan Software Microsoft  Excel , software Sketch  Up  Pro 2021, Google Earth , dan HOMER Pro. Adapun data yang digunakan  untuk  menunjang  penelitian merupakan  data  dari  Badan  Meteorologi Klimatologi  dan  Geofisika  (BMKG)  dan data dari Perusahaan Listrik Negara (PLN). Lokasi  yang  dijadikan  objek  penelitian yaitu  berada  di  Besusu  Barat,  Kecamatan Palu  Timur, Kota  Palu,  Provinsi  Sulawesi Tengah,  Indonesia  dengan  luas  area 42.021,67  m 2 (80  x  540.000)  dan  jumlah turbin yaitu 7 turbin serta berjarak masing- masing 40 x 40 m dari turbin satu ke turbin yang lain.
Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : https://doi.org/ 10.54757/fs.v12i1.141 pISSN : 2087 – 8729 eISSN : 2087 – 8729
Vol 12, No. 1, Maret 2022
3.2 Penggunaan Energi Angin di Kota Palu Dari data survey dilapangan,
penggunaan  energi  angin  di  Kota  Palu sangatlah minim sedangkan dari data yang diperoleh  dari  Balai  Besar  Teknologi Energi  (B2TE)  dan  Badan  Pengkajian Penerapan  Teknologi,  Palu  memiliki potensi  energi  angin  yang  memiliki kecepatan  angin  rata-rata  5.23  m/s  di sekitar pusat kota, dekat dengan laut.
Berdasarkan data kecepatan angin dari
Badan  Meteorologi  Klimatologi  dan Geofisika (BMKG) tahun 2011, kecepatan angin pada daerah Besusu Barat,
Kecamatan Palu Timur dapat di lihat pada gambar dan tabel berikut :
Gambar 2 Grafik simulasi HOMER Pro dengan data kecepatan angin setiap bulan dari BMKG
Tabel 3 Data kecepatan angin
Energi  angin  di  Kota  Palu  memiliki kecepatan  angin  yang  baik.  Kecepatan angin  rata-rata  pada  daerah  Besusu  Barat dengan  ketinggian  50  meter  adalah  5.37 m/s.
Berdasarkan data kecepatan angin dari BMKG pada tahun 2011 dengan ketinggian pengukuran  10  meter.  Sehingga  untuk mendapatkan kecepatan angin pada ketinggian  yang  berbeda  yaitu  pada
ketinggian 50 meter dengan menggunakan persamaan maka diketahui kecepatan angin tertinggi berada pada bulan April yaitu 8.83 m/s  dan  kecepatan  angin  terendah  berada pada bulan Desember yaitu 2.02 m/s.
Kecepatan  yang  optimal  untuk  di jadikan  penggerak  mula  pada  pembangkit listrik  tenaga  bayu  di  mulai  dari  kelas  2 hingga  kelas  8.  Untuk  menentukan kelayakan  daerah  berdasarkan  kecepatan angin  dapat  di  lihat  berdasarkan  tabel berikut :
Tabel 4 Potensi angin berdasarkan kecepatan
3.3 Menentukan Biaya Perencanaan PLTB Sistem tipe turbin angin yang digunakan  dalam  penelitian  ini  memiliki spesifikasi sebagai berikut :
Tabel 5 Spesifikasi turbin angin
Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : https://doi.org/ 10.54757/fs.v12i1.141 pISSN : 2087 – 8729 eISSN : 2087 – 8729
Vol 12, No. 1, Maret 2022
3.4 Kurva Daya
Setiap  produsen  kincir  angin  akan mempresentasikan kurva daya dari masing- masing jenis kincir angin yang dimilikinya. Kurva daya akan menunjukkan daya yang dapat dihasilkan dari setiap nilai kecepatan angin.
Pada  turbin  jenis  ini  memiliki  kurva daya  yang  dapat  dilihat  pada  gambar berikut :
Gambar 3 Kurva daya ENERCON E-53
Pada gambar  3 terlihat  bahwa kecepatan angin 13 m/s menghasilkan daya 810 kW, artinya jika kecepatan angin lebih dari 13 m/s maka daya yang dihasilkan dari turbin  angin  akan  tetap  sama  seperti  yang terlihat  pada gambar  4 ,  ini  disebabkan karena turbin angin jenis ENERCON E-53 hanya mampu mengeluarkan daya maksimum sebesar 800 kW.
Gambar 4 Kurva daya ENERCON E-53
Untuk  memperoleh  data  yang  sesuai dalam  mengubah  setiap  nilai  kecepatan angin  menjadi  daya,  maka  perlu  dilihat pada  tabel  kurva  daya  ENERCON  E-53 dengan menggunakan pendekatan minimum  data  kecepatan  angin  yaitu sebagai berikut :
Tabel 6 Tabel kurva daya ENERCON E- 53
3.5 Hasil Simulasi Gambar 5 Desain sistem PLTB
Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : https://doi.org/ 10.54757/fs.v12i1.141 pISSN : 2087 – 8729 eISSN : 2087 – 8729 Vol 12, No. 1, Maret 2022
Gambar 6 Simulasi beban harian Pada  penelitian  terlihat  bahwa  dalam simulasi  saat  beban  puncak  ( peak ) menghasilkan sebesar 92.36 kW.
Gambar 7 Hasil simulasi sistem
Berdasarkan  hasil  simulasi  maka  di dapatkan total keseluruhan biaya pembangunan  ( Net  Present  Cost )  Rp. 91.340.660.000  dan  nilai  biaya  produksi ( Cost  of  Energy )  per  kWh  listrik  sebesar Rp.  1.126,96  dengan  total  modal  awal ( capital ) sebesar  Rp.  53.332.000.000, biaya  penggantian  ( replacement )  Rp. 5.425.089.150,20,  biaya  operasi  dan perawatan (O&M) Rp. 35.892.329.796,59.
Gambar 8 Simulasi produksi listrik pada turbin angin
Perencanaan PLTB pada penelitian ini menggunakan  7  buah  turbin  sehingga energi  listrik  yang  dihasilkan  dalam  7 turbin sebesar 10.332.498 kWh/tahun.
Gambar 9 Simulasi daya keluaran sistem PLTB
Sistem  ini  menghasilkan  daya  dari PLTB yang dapat dijual sebesar 10.271.864  kWh/tahun  dengan  beban sebesar  62.050  kWh/tahun.  Penggunaan bahan  bakar  minyak  (BBM)  dari  pihak PLN  yang  setiap  tahun  meningkat  maka dengan adanya sistem ini dapat meminimalisir  penggunaan  bahan  bakar minyak lebih dari 10 juta pertahun.

## IV. Kesimpulan
Berdasarkan hasil dari penelitian yang telah  dilakukan  dengan  judul  Analisa Penggunaan Energi Angin Sebagai Pembangkit Listrik Alternatif di Kota Palu, dapat disimpulkan bahwa : 1. Simulasi  sistem  menggunakan  data dari  BMKG  tahun  2011,  yang  pada daerah  penelitian  menghasilkan  rata- rata energi angin sebesar 5.37 m/s. 2. Keluaran  rata-rata  produksi  turbin angin  sebesar  1.180/jam  dengan produksi maksimal turbin angin perhari  sebesar  5.665  kW  dan  biaya sistem  pembangunan  (NPC)  sebesar Rp. 91.340.660.000. 3. Energi  listrik  yang  dapat  dihasilkan dari turbin angin dengan memanfaatkan lahan sekitar 42.021,67 m 2
yaitu sebesar 10.332.498
kWh/tahun  dan  perbulannya  dapat menghasilkan sebesar 861.041,5 kWh,
Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : https://doi.org/ 10.54757/fs.v12i1.141 pISSN : 2087 – 8729 eISSN : 2087 – 8729
Vol 12, No. 1, Maret 2022
dengan  total  daya  yang  disuplai  oleh grid sebesar 1.416 kWh/tahun.
4. Kapasitas  PLTB  menghasilkan  energi listrik sebesar 28.308 kWh/hari, nantinya  akan  kurang  lebih  dari  31 rumah (pelanggan listrik) dengan daya 900  VA  yang  dilayani  oleh  sistem PLTB.
5. Perencanaan PLTB pada lokasi penelitian  memiliki  potensi  yang  baik untuk dikembangkan dan dipertimbangkan menjadi
energi alternatif  dengan  segi  manfaat  dalam jangka panjang (20 tahun).

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Dewi,  S.  (2010). Analisis  Teknis Pemanfaatan  Energi  Angin  di  Palu
(Indonesia) . Thesis . Master’s Degree Programme Power Engineering Brandenburg University of Technology. Jerman. [2] Kurniadi,  S.  (2018). Skripsi  studi eksperimental turbin angin savonius tiga sudu untuk penerangan sebagai energi terbarukan.
[3] Saputra,  I.  (2021), Analisis  Potensi
Pembangkit  Listrik  Tenaga  Hibrida Pada Pesisir Pantai Labu Menggunakan  Software  Homer. Skripsi.  Teknik  Elektro  Universitas Muhammadiyah  Sumatra  Utara. Medan.
[4] Sheptiawan, A., Notosudjono, D., & Fiddiansyah,  D.  (2001).  Studi Potensi  Energi  Angin  di  Merak Banten untuk Membangkitkan
Energi  Listrik. Universitas  Pakuan Bogor , 1–16.
[5] Yusphie, A., Tentra,
P., Christover, D., Rozikin, M. S., & Fitria, B. (2019). Analisis
Kecepatan  Angin  Pesisir  Pantai
Monpera Sebagai Sumber Energi Terbarukan  Kota  Balikpapan . 7 (1).