Apa itu tenaga angin?
Tenaga angin adalah jenis energi terbarukan yang memanfaatkan kekuatan kinetik angin untuk pembangkit listrik. Sebagai salah satu sumber terbesar energi berkelanjutan dan bersih, tenaga angin sangat penting untuk perjalanan menuju emisi nol bersih.
Manusia telah menggunakan energi angin untuk keperluan mekanis sejak dahulu, menggunakan kincir angin sederhana untuk memompa air. Saat ini, pembangkit listrik tenaga angin bergantung pada turbin angin untuk menangkap energi dari angin. Turbin angin beroperasi dalam skala kecil (satu rumah) hingga skala besar (ladang angin) dan dapat dibangun di darat maupun lepas pantai—seperti di danau atau lautan.
Bersama tenaga surya, tenaga angin dianggap memiliki potensi terbesar untuk meningkatkan pertumbuhan kapasitas terbarukan di seluruh dunia: pada tahun 2023, lima pasar terbesar untuk instalasi tenaga angin baru adalah Tiongkok, Amerika Serikat, Uni Eropa, India, dan Brasil.1 Inovasi untuk mengembangkan kemampuan angin lepas pantai, mengurangi biaya produksi, dan meningkatkan efisiensi pembangkit listrik tenaga angin sedang dilakukan untuk mendorong pertumbuhan industri.
Buletin industri
Berita teknologi terbaru, didukung oleh insight dari pakar
Tetap terinformasi tentang tren industri yang paling penting—dan menarik—tentang AI, otomatisasi, data, dan di luarnya dengan buletin Think. Lihat Pernyataan Privasi IBM®.
Langganan Anda akan disediakan dalam bahasa Inggris. Anda akan menemukan tautan berhenti berlangganan di setiap buletin. Anda dapat mengelola langganan atau berhenti berlangganan di sini. Lihat Pernyataan Privasi IBM® kami untuk informasi lebih lanjut.
Beberapa penggunaan tenaga angin yang paling awal dimulai pada tahun 200 SM, ketika orang di Timur Tengah menggunakan kincir angin untuk menggiling biji-bijian dan di Tiongkok untuk memompa air. Kemudian, pada awal abad ke-12, kincir angin digunakan untuk keperluan industri, seperti mengeringkan danau dan kolam di Eropa.
Pada abad ke-19, energi angin telah menjadi sumber pembangkit listrik. James Blyth, seorang insinyur listrik dari Inggris Raya, disebut sebagai pembangun turbin angin pertama pada tahun 1887. Dia diikuti oleh pelopor energi angin dari Amerika, Charles Brush dan Dane Poul la Cour, yang menggunakan energi angin untuk menyalakan bangunan.2
Namun, baru pada akhir abad ke-20, pembangkit listrik tenaga angin komersial muncul sebagai pilihan energi yang layak. Pembangkit listrik tenaga angin skala utilitas pertama (proyek yang terdiri dari sekelompok turbin angin) dipasang pada tahun 1980-an di Amerika. Industri ini telah berkembang pesat sejak tahun 2000—kapasitas pembangkit listrik tenaga angin yang terpasang di seluruh dunia telah meningkat sebesar 98 kali lipat dalam dua dekade terakhir.3 Saat ini, turbin angin di seluruh dunia menghasilkan lebih dari 2.100 terawatt jam (TWh) listrik setiap tahunnya.4
Turbin angin modern memiliki bilah seperti baling-baling (atau bilah rotor) yang memutar rotor ketika diputar oleh angin. Rotor memutar generator yang berada di dalam kontainer seperti kotak di inti turbin yang disebut nacelle. Perputaran rotor menciptakan listrik bersih yang dapat dikirim ke jaringan listrik atau memasok daya ke rumah. Proses ini juga dapat digambarkan sebagai energi kinetik yang diubah menjadi energi rotasi, yang kemudian diubah menjadi energi listrik.
Turbin angin yang paling umum adalah turbin angin sumbu horizontal (HAWT) dan menyerupai kipas dengan tiga bilah. Tetapi ada juga turbin angin sumbu vertikal (VAWT) dengan bilah yang berputar seperti mixer berdiri di dapur.
Berapa banyak tenaga listrik yang dihasilkan dari angin tergantung pada ukuran turbin dan panjang bilah. Turbin angin dapat mencapai ketinggian hingga 700 kaki dengan diameter bilah rotor yang merentang lebih dari 530 kaki. Turbin raksasa ini dapat menghasilkan daya hingga 9,5 megawatt. Namun, sebagian besar turbin angin memiliki ketinggian sekitar 260 kaki dengan bilah sepanjang 130 kaki. Mereka menghasilkan daya hingga 1,8 megawatt.5
Ada tiga aplikasi utama tenaga angin: di darat, terdistribusi, dan lepas pantai.
Tenaga angin di darat
Sebagian besar turbin angin dipasang di darat, menjadikan energi angin di darat sebagai aplikasi yang paling sering digunakan. Contoh umum dari tenaga angin di darat adalah ladang angin berskala utilitas, yang biasanya dijalankan oleh perusahaan utilitas yang kemudian menjual listrik. Departemen Energi (DOE) AS menganggap energi angin berskala utilitas di darat sebagai salah satu sumber listrik dengan biaya terendah.
Tenaga angin terdistribusi
Energi angin terdistribusi menghasilkan listrik dalam skala yang lebih kecil. Biasanya ditandai dengan satu atau beberapa turbin angin kecil yang menyediakan pembangkit listrik tenaga angin di lokasi untuk rumah, lokasi manufaktur, daerah pertanian, atau masyarakat pedesaan. Selain pembangkit listrik di lokasi, energi angin terdistribusi juga dapat terhubung ke microgrid dan sistem energi hibrida. Instalasi energi angin terdistribusi umumnya lebih kecil dari 20 megawatt.
Tenaga angin lepas pantai
Pembangkit energi angin lepas pantai bisa jauh lebih besar daripada tenaga angin daratan atau di darat, baik dalam hal skala maupun jumlah turbin. Beberapa bilah turbin angin lepas pantai dapat mencapai panjang lapangan sepak bola, dengan menara yang tingginya satu setengah kali tinggi Monumen Washington.6
Yang terbesar saat ini adalah yang berada di Laut Irlandia, yang berukuran lebih besar dari pulau Manhattan, New York. Turbin angin lepas pantai dapat ditambatkan ke dasar perairan sebagai turbin "terpasang ke dasar laut" atau di atas anjungan terapung. Listrik yang dihasilkan dialirkan kembali ke darat melalui kabel yang terkubur di bawah air.
Sebagai salah satu sumber energi yang tumbuh paling cepat, tenaga angin memiliki banyak keunggulan.
Tidak seperti bahan bakar fosil (minyak, batu bara, dan gas alam) dan pembangkit listrik konvensional, turbin angin menghasilkan nol emisi gas rumah kaca dan proyek tenaga angin dapat dikembangkan dengan sedikit dampak lingkungan. Bahkan, para petani dapat menyewakan lahan mereka untuk proyek energi angin seraya melanjutkan operasi pertanian atau peternakan mereka. Dan, selama angin bertiup, turbin akan terus berputar—menjadikannya sumber energi terbarukan yang kuat.
Pengembang dan individu dapat memasang turbin angin di mana saja yang memiliki arus angin yang layak—yang banyak tersedia di berbagai tempat di Bumi. Termasuk di darat, lepas pantai, dan bahkan di komunitas yang lebih terpencil, seperti pulau yang mungkin tidak memiliki akses ke jaringan listrik atau kabel listrik.
Tenaga angin berskala utilitas di darat adalah salah satu sumber energi paling murah yang tersedia saat ini. Selain itu, proyek tenaga angin memiliki biaya operasi yang rendah tanpa biaya bahan bakar. Energi angin yang didistribusikan juga dapat membantu pemilik rumah dan masyarakat untuk menurunkan tagihan energi mereka dan menerima kredit pajak dan insentif.
Tenaga angin tidak memiliki banyak kelemahan dan kalaupun ada, kelemahan itu sering kali dapat ditangani.
Karena tenaga angin tidak menghasilkan emisi, tantangan lingkungan utama berkisar pada dampak ladang angin dan turbin angin terhadap masyarakat sekitar (seperti masalah suara) dan satwa liar (seperti dampak ladang lepas pantai terhadap habitat kehidupan laut).
Sering kali ada biaya awal yang tinggi untuk turbin angin dan proyek angin. Namun, turbin angin sering menutupi biaya investasinya sendiri setelah waktu tertentu. Selain itu, mekanisme seperti sertifikat energi terbarukan (REC) dan perjanjian jual beli listrik (PPA) dapat membantu memberikan kepastian finansial bagi pengembang proyek energi terbarukan.
Pembangkit energi angin tergantung pada kondisi cuaca—yaitu, turbin membutuhkan angin untuk berputar. Tanpa perkiraan cuaca yang memadai dan kemampuan penyimpanan energi, tenaga angin dapat menjadi tidak dapat diprediksi dan terputus-putus.
Rantai pasokan energi angin belum mengimbangi pertumbuhan industri yang pesat. Terdapat volatilitas tinggi dengan harga bahan baku, peraturan, dan pasokan. Kurangnya konsistensi ini dapat menyulitkan strategi rantai pasokan jangka panjang.
Ada beberapa teknologi energi angin yang maju di seluruh industri angin:
Perkiraan energi terbarukan
Cuaca dan iklim memengaruhi pembangkitan sumber daya energi terbarukan seperti energi angin dan matahari. Dengan meningkatnya keberlanjutan dan perubahan iklim, teknologi baru untuk memperkirakan kecepatan angin secara tepat untuk output daya pembangkit angin sangat penting. Solusi perkiraan energi terbarukan saat ini menggunakan analitik canggih, Internet of Things (IoT), dan data cuaca untuk menghasilkan perkiraan produksi energi dengan akurasi tinggi untuk ladang angin.
Ekspansi lepas pantai
Turbin apung berskala besar yang dapat ditempatkan di perairan yang lebih dalam berpotensi meningkatkan kapasitas tenaga angin hingga dua kali lipat. Pemerintah AS mengumumkan inisiatif untuk memperluas produksi energi angin lepas pantai di Amerika dengan mengerahkan 30 gigawatt ladang angin lepas pantai terapung pada tahun 2030.7 Saat ini ada empat jenis anjungan terapung yang digunakan untuk memanfaatkan sumber daya angin lepas pantai ini: kaki-kaki tegangan, terendam sebagian, tongkang, dan pelampung.
Kemajuan manufaktur
Bentuk aerodinamis pada bilah turbin adalah kunci untuk pembangkit listrik yang efisien. Beberapa perusahaan menerapkan beberapa teknologi—visi komputer, machine learning, komputasi edge, dan IoT—untuk memastikan akurasi produksi. Selain itu, riset terhadap material canggih seperti termoplastik menciptakan masa depan bilah turbin angin yang dapat didaur ulang.8
Efisiensi pemeliharaan
Integrasi data, analitik, dan visualisasi dapat memberikan pemahaman terperinci dan akurat tentang aset kepada operator ladang angin, termasuk solusi prediktif untuk meningkatkan operasi pemeliharaan. Visibilitas ini dapat meningkatkan kesadaran di seluruh produksi daya, ketersediaan turbin, tingkat konversi tenaga angin, dan kesehatan turbin untuk membantu mengoptimalkan output.