BAB I Pendahuluan
A. Latar Belakang Masalah
Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi diharapkan dapat memberikan kesejahteraan bagi kehidupan manusia. Namun, ternyata harus dibayar mahal untuk sebuah kepentingan perorangan. Berbagai kepentingan atas pengelolaan lingkungan telah memberikan dampak negatif terhadap kelestarian lingkungan. Salah satu contohnya yaitu pemanfaatan batu bara sebagai sumber utama energi listrik di Indonesia, pemerintah membuat alternatif lain dalam memanfaatkan sumber daya alam yang tak terbatas salah satunya adalah angin, yang disalurkan melalui Pembangkit Listrik Tenaga Bayu atau PLTB.
Keadaan lingkungan akan berpengaruh terhadap kehidupan manusia, serta kemampuan alam bertujuan untuk mendukung kehidupan manusia. Salah satu kemampuan alam disebabkan oleh daya dukung alam itu sendiri. Oleh karena itu daya dukung alam harus dijaga agar tetap dapat memberikan dukungannya bagi kehidupan manusia. Sebagaimana tercantum dalam Al- Qur’an dan Sunah memberikan prinsip-prinsip yang tegas dan jelas dalam memperlakukan lingkungan. Dalam konsep pemeliharaan lingkungan Al-Qur’an mengingatkan hambanya:
Artinya:“Telah tampak kerusakan di bumi dan di laut disebabkan karena tangan manusia; Allah menghendaki agar mereka merasakan sebagian dari (akibat) perbuatan mereka,agar mereka kembali (ke jalan yang benar)”. (Q.S. Ar-Rum [30]: 41)
Dalam Al-Qur’an surat Ar-Rum ayat 41 tersebut dijelaskan bahwa apabila manusia menjaga lingkungan maka alam memberikan manfaatnya kepada manusia baik berbentuk kesuburan tanah, lingkungan yang sehat maupu nmanfaat yang lainnya. Namun apabila manusia terus merusak lingkungannya, baik dengan melakukan perusakan ataupun tidak menjaga dan melestarikan lingkungan yang ada, maka alam akan menjadi rusak dan merugikan manusia seperti datangnya bencana alam.
Bukan hanya tercantum dalam Al-Qur’an bahwasanya manusia senantiasa harus tetap menjaga lingkungan, tetapi juga tercantum dalam UU Nomor 32 tahun 2009 tentang Perlindungan Dan Pengelolaan Lingkungan Hidup pada pasal 67 yang berbunyi: “Setiap orang berkewajiban memelihara kelestarian fungsi lingkungan hidup serta mengendalikan pencemaran dan/atau kerusakan lingkungan hidup.”
Kehidupan manusia sehari-hari tidak lepas dari kebutuhannya terhadap lingkungan. Manusia memperoleh daya dan tenaga serta pemenuhan kebutuhan primer, sekunder, tersier, maupun segala keinginan lainnya dari lingkungan. Aktivitas manusia berjalan seiring dengan pertambahan penduduk, dimana penduduk dengan segala aktivitasnya merupakan salah satu komponen penting dalam timbulnya permasalahan lingkungan. Salah satu permasalahan yang harus menjadi perhatian adalah penggunaan listrik sehari-hari. Bahwa batu bara semakin tergerus seiring seringnya ia digali demi kepentingan penggunaan listrik dalam kegiatan sehari-hari. Dilihat dari hal tersebut, perlu adanya penggantian sumber energi listrik selain dari batu bara yang merupakan sumber daya alam terbatas, salah satunya yaitu penggunaan angin sebagai sumber daya alternatif yang dapat menghasilkan listrik melalui PLTB yang berbentuk seperti sebuah kipas berukuran raksasa. Maka, berdasarkan fakta tersebut, peneliti tertarik untuk melakukan penelitian dengan judul “Pembuatan Miniatur Kipas Angin untuk Mengetahui Cara Kerja PLTB”.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang disampaikan, maka yang menjadi rumusan masalah dalam penelitian ini adalah bagaimana cara PLTB menghasilkan listrik menggunakan angin sebagai sumber daya alternatif?
C. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui cara kerja PLTB dalam menghasilkan listrik melalui angin.
D. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
- Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat bagi penulis untuk meningkatkan wawasan dan pengalaman mengenai cara kerja PLTB dalam menghasilkan listrik.
- Hasil penelitian diharapkan berguna untuk proses pembelajaran siswa-siswa Sekolah Dasar.
BAB II Kajian Pustaka
A. Pembuatan
Kata “pembuatan” berasal dari kata dasar “buat” yang berarti membuat atau menciptakan. “Pembuatan” merujuk pada proses atau tindakan dalam membuat sesuatu. Jadi, arti kata “pembuatan” adalah proses atau kegiatan untuk menghasilkan sesuatu, baik itu barang, produk, atau karya.
Contoh penggunaan:
- Pembuatan mobil membutuhkan waktu yang lama.
- Pembuatan film itu memerlukan banyak kru
B. Miniatur
Miniatur adalah representasi atau tiruan dari sesuatu yang dibuat dalam ukuran kecil (lebih kecil dari aslinya), tetapi tetap mempertahankan bentuk, detail, dan proporsi aslinya. Kata ini berasal dari bahasa Latin miniatura, yang berarti ilustrasi kecil. Dalam bahasa Inggris dan bahasa Indonesia, istilah ini berkembang untuk merujuk pada objek kecil yang menyerupai aslinya.
C. Kipas Angin
Kipas angin adalah perangkat mekanis yang digunakan untuk menciptakan aliran udara guna mendinginkan ruangan, benda, atau tubuh manusia. Kipas angin bekerja dengan cara memutar bilah (baling-baling) yang digerakkan oleh motor listrik atau mekanisme lainnya. Kipas angin adalah alat yang menggerakkan udara secara mekanis, biasanya digunakan untuk:
- Mengurangi rasa panas.
- Memberikan sirkulasi udara di suatu ruangan.
- Membantu proses pengeringan (seperti pada pakaian atau benda basah).
1. Komponen Utama
- Baling-Baling:
- Terbuat dari bahan seperti plastik, logam, atau aluminium.
- Berfungsi untuk menggerakkan udara.
- Motor Listrik:
- Menggerakkan baling-baling agar dapat berputar.
- Umumnya menggunakan tenaga listrik sebagai sumber energi.
- Kerangka atau Penutup:
- Melindungi baling-baling agar aman digunakan.
- Biasanya berupa jeruji atau casing plastik.
- Tuas Pengatur Kecepatan:
- Mengatur kekuatan aliran udara (kecepatan baling-baling).
- Kabel atau Baterai:
- Sebagai sumber daya (listrik atau baterai tergantung jenisnya).
2. Cara Kerja
- Motor listrik menghasilkan putaran.
- Putaran ini diteruskan ke baling-baling.
- Baling-baling memindahkan udara dari depan ke belakang, menciptakan aliran udara.
- Udara yang bergerak menciptakan sensasi dingin pada kulit atau membantu mendinginkan lingkungan.
3. Kegunaan Kipas Angin
- Pendingin Udara: Mengurangi rasa panas di ruangan atau tubuh.
- Sirkulasi Udara: Membantu mengganti udara di dalam ruangan agar lebih segar.
- Pengeringan: Mempercepat proses pengeringan pakaian, lantai, atau benda basah lainnya.
- Dekorasi dan Fungsionalitas: Pada jenis kipas gantung, sering menjadi bagian dari desain interior.
D. Apa Itu Pembangkit Listrik Tenaga Bayu
Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB) merupakan salah satu pembangkit tenaga listrik dengan cara mengonversi energi dari pergerakan angin menjadi energi listrik melalui turbin angin atau kincir angin. Proses pemanfaatan energi angin dilakukan melalui dua tahapan konversi energi, pertama aliran angin yang menggerakkan kincir angin untuk mengonversi energi angin menjadi energi kinetik, lalu kemudian menjadi energi listrik.
Dalam buku Bioenterpreneurship (2023) karya Meti Herlina dkk, energi kinetik dari angin dapat masuk ke dalam turbin sehingga kincir angin mampu berputar.
Hal ini menggerakkan generator untuk membangkitkan energi listrik. Sementara itu, daya turbin angin bergantung pada beberapa faktor seperti volume, densitas, serta kecepatan angin.
Prinsip kerja PLTB yakni menggunakan turbin atau kincir angin sebagai alat untuk mengubah angin menjadi listrik. Dalam buku Teknik Konversi Energi (2022) karya Andi Muhammad Taufik Ali, dkk, cara kerja dari pembangkit listrik tenaga angin akan dimulai ketika ada pergerakan angin yang memutar turbin.
Aliran angin akan menggerakkan baling-baling dan secara otomatis memutar rotor yang terletak pada generator. Kemudian, generator akan mengubah energi gerak dari angin tersebut menjadi energi listrik yang terjadi karena medan elektromagnetik.
Pada bagian poros yang ada di dalam generator sebenarnya terdapat material ferromagnetik permanen. Saat turbin berputar, poros akan turut berputar sehingga akan membuat perubahan fluks magnetik pada stator yang adalah kumparan kawat berbentuk loop.
Di situlah dihasilkan tegangan dan arus listrik, kemudian energi listrik tersebut akan tersimpan di dalam baterai.
Mengutip buku Indeks Stabilitas Kelistrikan Sulawesi Bagian Selatan Terintegrasi Energi Terbarukan (2023) karya Andi Muhammad Ilyas, besarnya energi listrik yang dihasilkan dipengaruhi oleh beberapa faktor di antaranya adalah:
- Rotor (Kincir)
Rotor turbin sangat bervariasi jenisnya, diameter rotor akan berbanding lurus dengan daya listrik. Semakin besar diameter semakin besar pula listrik yang dihasilkan. - Kecepatan Angin
Kecepatan angin akan mempengaruhi kecepatan putaran rotor yang akan menggerakkan generator. - Jenis Generator
Generator terbagi dalam beberapa karakteristik yang berbeda. Generator yang dapat digunakan untuk sistem konversi energi angin adalah generator yang dapat menghasilkan arus listrik pada putaran rendah.
Listrik yang dihasilkan dari sistem konversi energi angin akan bekerja optimal pada siang hari di mana angin berembus cukup kencang dibandingkan dengan pada malam hari. Sedangkan penggunaan listrik biasanya akan meningkat pada malam hari.
BAB III Metodologi Penelitian
A. Waktu dan Tempat Penelitian
Waktu : 18 Oktober 2024 – 5 November 2024
Tempat : Perumahan Permata Arcadia blok C4 No.15
Pelaksanaan :
Alokasi Waktu Penelitian
| No | Jenis Kegiatan | Bulan | ||||||||||
| September | Oktober | Januari | ||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | ||
| 1 | Pengajuan Judul | √ | ||||||||||
| 2 | Pengesahan Judul | √ | ||||||||||
| 3 | Perizinan Tempat | √ | ||||||||||
| 4 | Pelaksanaan | √ | ||||||||||
| 5 | Pengumpulan Data | √ | ||||||||||
| 6 | Pengolahan Data | √ | ||||||||||
| 7 | Penulisan Laporan dan persiapan presentasi | √ | √ | √ | ||||||||
B. Metode Penelitian
Metode penelitian adalah langkah-langkah atau prosedur yang digunakan untuk mengumpulkan, menganalisis, dan menginterpretasi data dalam rangka menjawab pertanyaan penelitian atau memecahkan masalah tertentu. Pada percobaan ini dilakukan dengan pendekatann kuantitatif yaitu melakukan percobaan dengan melakukan eksperimen dengan menguji hubungan sebab akibat.
C. Bahan dan alat yang dibutuhkan
Bahan-bahan yang dibutuhkan untuk membuat miniatur kipas angina adalah sebagai berikut:
- Solder
- Lem tembak
- Lem korea
- Saklar
- Kabel
- Dinamo kecil
- Baterai 2 buah
- Stik es krim
- Setengah badan botol
- Satu buah kardus pasta gigi
Bahan-bahan tersebut dapat diperoleh dengan mudah di toko kelontong di sekitar rumah kita dengan harga yang tidak mahal. Sedangkan untuk bahan-bahan listrik seperti saklar, kabel dan dynamo dapat diperoleh di toko yang menjual alat-alat listrik.
D. Saklar
Saklar dalam rangkaian elektronik memiliki fungsi utama sebagai penghubung (ON) dan pemutus (OFF) arus listrik. Dalam konteks miniatur kipas angin, fungsi saklar adalah menghidupkan dan mematikan kipas, menyediakan Kendali Manual dan menghemat daya
Saklar sangat penting untuk memberikan kemudahan dan efisiensi dalam penggunaan rangkaian elektronik sederhana seperti miniatur kipas angin.
E. Dinamo Kecil
Dinamo adalah perangkat elektromekanis yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik menggunakan prinsip induksi elektromagnetik. Dinamo ditemukan oleh Michael Faraday pada abad ke-19 dan menjadi salah satu penemuan penting dalam pengembangan teknologi listrik.
Cara kerja dinamo berdasarkan Hukum Induksi Elektromagnetik Faraday adalah yang menyatakan bahwa arus listrik akan diinduksi dalam sebuah konduktor ketika konduktor tersebut mengalami perubahan medan magnet. Dalam dinamo, ini terjadi dengan cara:
- Rotor (bagian yang berputar) dilengkapi dengan kumparan kawat.
- Rotor berputar di dalam medan magnet yang dihasilkan oleh stator (bagian tetap).
- Gerakan relatif antara kumparan dan medan magnet menghasilkan arus listrik pada kumparan.
F. Cara Membuat Miniatur Kipas Angin
Langkah-Langkah:
1. Membuat Baling-Baling Kipas
- Ambil botol plastik besar bekas air mineral ukuran 1 liter, potong bagian setengah nya dan bentuk baling-baling dengan menggunakan gunting (5 buah bilah/baling baling).
- Pastikan ukuran setiap baling balingsama panjang agar kipas seimbang.
- Buat lubang kecil di tengah tutup botol dengan menggunakan paku atau bor, sesuaikan dengan ukuran poros motor DC.
- Pasang baling-baling pada poros motor, rekatkan jika perlu menggunakan lem atau isolasi.
2. Menyusun Rangkaian Elektronik
- Persiapan Komponen Elektronik
- Motor DC kecil: Ini akan menjadi penggerak baling-baling kipas.
- Baterai dan dudukannya: Sebagai sumber daya.
- Saklar kecil: Untuk menghidupkan dan mematikan kipas.
- Kabel: Untuk menghubungkan komponen.
- Isolasi listrik: Untuk melapisi sambungan kabel agar aman
- Menyusun Rangkaian Sederhana
- Menghubungkan Motor ke Saklar
- Ambil motor DC kecil dan perhatikan dua terminalnya (positif dan negatif).
- Sambungkan salah satu terminal motor ke salah satu kaki saklar menggunakan kabel.
- Pastikan sambungan kuat dan rapi.
- Menghubungkan Saklar ke Baterai
Sambungkan kaki saklar yang lain ke terminal positif dudukan baterai menggunakan kabel. - Menghubungkan Motor ke Terminal Negatif Baterai
Sambungkan terminal motor yang belum tersambung ke terminal negatif dudukan baterai menggunakan kabel.
- Menghubungkan Motor ke Saklar
3. Uji Rangkaian
- Masukkan baterai ke dudukannya.
- Hidupkan saklar.
- Periksa apakah motor berputar. Jika tidak berputar, periksa sambungan kabel, posisi saklar, atau polaritas motor.
4. Penyelesaian dan Isolasi
- Setelah rangkaian berfungsi, pastikan semua sambungan kabel diisolasi dengan baik menggunakan isolasi listrik.
- Atur kabel agar tidak berantakan.
5. Diagram Rangkaian Elektronik Sederhana:
- Baterai → Saklar → Motor DC → Baterai (kembali ke negatif)
- Sambungkan kabel dari motor DC ke baterai melalui saklar.
- Pastikan semua sambungan kuat dan isolasi dengan rapi.
- Uji coba: nyalakan saklar untuk memastikan motor berputar.
6. Membuat Penopang Kipas
- Ambil bungkus pasta gigi.
- Potong stik es krim sesuai tinggi yang diinginkan, lalu tempel di dalam bungkus pasta gigi supaya kuat.
- Susun stik es krim sebagai alas untuk dudukan bungkus pasta gigi
- Pastikan penopang stabil agar kipas tidak mudah jatuh.
7. Merakit Semua Komponen
- Tempelkan motor DC (dengan baling-baling) pada tiang penopang.
- Tempatkan dudukan baterai di alas agar rapi.
- Rekatkan saklar pada posisi yang mudah diakses.
8. Finishing dan Dekorasi
- Tambahkan dekorasi sesuai kreativitas, seperti cat, kertas warna, atau ornamen lain.
- Uji miniatur kipas angin dengan menyalakan saklar.
BAB IV Hasil Penelitian
Pembuatan miniatur kipas angin dapat dihubungkan dengan konsep Pembangkit Listrik Tenaga Angin (PLTA), karena keduanya melibatkan prinsip kerja yang serupa, hanya berbeda dalam tujuan dan skala.
A. Persamaan Konsep
- Prinsip Dasar Energi Angin
- Pada miniatur kipas angin, energi listrik digunakan untuk menggerakkan baling-baling.
- Pada PLTA, energi angin digunakan untuk menggerakkan baling-baling turbin.
- Baling-Baling
- Miniatur kipas angin memiliki baling-baling untuk menghasilkan gerakan udara.
- Pada PLTA, baling-baling turbin menangkap energi kinetik angin untuk menghasilkan gerak rotasi.
- Rotasi Motor/Turbin
- Miniatur kipas angin menggunakan motor DC untuk memutar baling-baling.
- Pada PLTA, turbin yang berputar menggerakkan generator untuk menghasilkan listrik.
B. Perbedaan Tujuan
- Miniatur Kipas Angin mengubah energi listrik menjadi energi mekanik untuk menghasilkan angin.
- Pembangkit Listrik Tenaga Angin mengubah energi kinetik angin menjadi energi listrik
C. Manfaat
Manfaat yang dapat diperoleh dengan pembuatan miniatur kipas angin yang dihubungkan dengan Pembangkit Listrik Tenaga Angin adalah sebagai berikut:
- Memperkenalkan prinsip konversi energi yaitu mengubah energi listrik menjadi energi mekanik atau energi kinetik menjadi energi listrik.
- Mengembangkan pemahaman tentang energi terbarukan.
- Menginspirasi penggunaan teknologi ramah lingkungan dalam kehidupan nyata.
BAB V Kesimpulan dan Saran
A. Kesimpulan
Pembuatan miniatur kipas angin dan konsep pembangkit listrik tenaga angin (PLTA) memiliki hubungan erat dalam hal prinsip kerja, yaitu penggunaan rotasi baling-baling untuk mengubah energi. Pada miniatur kipas angin, energi listrik diubah menjadi energi mekanik (gerak), sementara pada PLTA, energi mekanik dari angin diubah menjadi energi listrik.
Melalui modifikasi sederhana, miniatur kipas angin dapat diubah menjadi model PLTA skala kecil. Ini memberikan pemahaman mendalam tentang prinsip konversi energi, terutama bagaimana sumber energi terbarukan seperti angin dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik. Proyek ini tidak hanya berfungsi sebagai alat edukasi tetapi juga sebagai inspirasi untuk meningkatkan kesadaran akan pentingnya energi bersih dan teknologi ramah lingkungan.
B. Saran
- Pembuatan miniatur kipas angina dapat digunakan sebagai media pembelajaran untuk memahami energi terbarukan dan prinsip konversi energi.
- Percobaan ini dapat mendorong siswa menyadari tentang kesadaran energi bersih sehingga dapat meningkatkan pemahaman akan pentingnya energi ramah lingkungan, seperti angin, untuk mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil.
- Miniatur ini adalah langkah sederhana untuk belajar dan memahami teknologi yang berpotensi besar bagi masa depan energi bersih.
Daftar Pustaka
Al Quranul Qordoba
Andi Muhammad Taufik Ali, dkk, 2022, Teknik Konversi Energi, Kompas;
Andi Muhammad Ilyas,, 2023, buku Indeks Stabilitas Kelistrikan Sulawesi Bagian Selatan Terintegrasi Energi Terbarukan.
https://kumparan.com/berita-bisnis/prinsip-kerja-pltb-untuk-menghasilkan-energi-listrik-22ItvjvnWL2
Meti Herlina dkk, 2023, Bioenterpreneurship, IKAPI;
Kementerian ESDM, 2009, UU Nomor 32 tahun 2009 tentang Perlindungan Dan Pengelolaan Lingkungan Hidup;
Poerwadarminta, W.JS, 2002, Kamus Besar Bahasa Indonesia, Gramedia Jakarta;
