647. Ke Manakah Kincir itu Menghilang?

Penulis : Frida Kurniawati
Tema : Air
=========================================================================================================================================================

Rumah bagi 9000 kincir angin
Negara manakah yang dulu datarannya tertutup air lantaran lebih rendah daripada permukaan air laut, tapi mampu melakukan pengangkatan air secara luar biasa?
Ya, jawabannya mudah sekali: Belanda. Tapi, tahukah Anda, ada apa dan siapa di balik sistem “pengurasan” air itu, sehingga dataran Belanda kering sampai sekarang? Salah satu yang paling berjasa adalah udara bergerak, alias angin. Orang-orang Belanda dulu memompa air keluar dari dataran mereka menggunakan energi dari kincir angin.

Sebenarnya, desain kincir angin pertama yang terdokumentasikan bukanlah rancangan Belanda, melainkan milik bangsa Persia pada tahun 200 SM, berupa kincir angin dengan sumbu vertikal untuk menggiling biji-bijian. Barulah, sekitar abad ke-13, bangsa Eropa mulai menggunakan kincir angin juga, tapi dengan desain sumbu horizontal.

image001
Bentuk turbin angin dengan sumbu horizontal dan vertikal [1].

Meskipun kincir angin muncul lebih dulu di Perancis dan Inggris dibandingkan di Belanda, Jan Adriaenszoon, seorang insinyur Belandalah yang memperbaiki desainnya, dan menemukan berbagai jenis baru. Salah satunya adalah tjasker, desain yang kincir angin paling sederhana untuk pengangkatan air. Bahkan, saat itu, mereka sudah menggunakan profil kerjang udara sederhana untuk baling-balingnya, sehingga meningkatkan efisiensi.

image003
Desain kincir angin tipe tjasker [2].

Meskipun banyak desain kincir angin yang ditemukan oleh Belanda, yang paling terkenal adalah yang berbaling-baling empat, seperti smock mills yang digunakan untuk industri pemotongan kayu berikut ini.

image005
Desain tipe smock [2].

Kincir-kincir angin itu pernah berjaya sebagai alat penggerak utama untuk apa saja—mulai dari menggiling jagung untuk dibuat roti, pengangkatan air, sampai pemotongan kayu. Sampai abad ke-19, terhitung ada sekitar 9000 kincir angin di seluruh Belanda, dan semuanya memiliki baling-baling. Begitu ia bertransformasi menjadi turbin angin modern pun, tetap ada baling-baling yang menerima energi kinetik angin untuk kemudian disimpan dan dikonversi menjadi energi listrik. Intinya, selalu ada bagian yang bergerak.

Tapi, tahukah Anda, bahwa pergerakan baling-baling turbin angin adalah salah satu sumber polusi suara, terlebih jika ia terletak tak jauh dari perumahan? Pada jarak 300 meter, satu turbin angin menghasilkan intensitas kebisingan sekitar 43 desibel, atau seperti suara dengung kulkas. Tapi, jika dalam satu area terdapat 10 turbin angin, maka tingkat bunyi akan meningkat sebesar 10 desibel, atau sekeras bunyi pengkondisi udara kebanyakan.

image007
Grafik hubungan antara jarak versus intensitas suara turbin angin [3].

Selain itu, turbin angin juga dituduh sebagai perusak keindahan, pengganggu burung, dan memakan biaya yang besar untuk perawatannya. Turbin angin juga menghasilkan turbulensi udara yang sangat berbahaya bagi penerbangan pesawat, sehingga ia harus berada cukup jauh dari bandara.

image009
Turbulensi yang dihasilkan oleh perputaran turbin angin [4].

Sangat mengerikan, bukan?
Lantas, mungkinkah jika sebuah turbin angin tak memiliki baling-baling?

Lagi-lagi, para insinyur bersama arsitek Belanda menjadi pionir dalam dunia perkincir-anginan. Jika kincir angin tradisional Belanda telah berdiri sejak abad ke-13, maka sebuah model turbin angin tanpa baling-baling telah berdiri di luar gedung Fakultas Teknik Elektro, Matematika dan Ilmu Komputer di Insitut Teknologi Delft (TU Delft) sejak 27 Maret 2013. Model ini dinamai EWICON (Electrostatic WInd Energy CONvertor), hasil desain para arsitek Mecanoo. EWICON merupakan sebuah inovasi pengkonversi energi angin langsung menjadi energi listrik tanpa menggunakan bagian yang bergerak. Model ini diklaim lebih tahan lama dan lebih irit biaya perawatan dibandingkan turbin angin konvensional. Pengembangan ini merupakan bagian dari program pemerintah Belanda di bidang ekonomi-ekologi-teknologi. Betapa menakjubkan, negeri itu sudah memiliki ribuan kincir angin, tapi masih selalu haus akan inovasi-inovasi baru!

image011
Model EWICON di TU Delft [5].

Pertama kali melihat bentuknya, Anda pasti tak akan mengira jika itu adalah turbin angin. Terdiri dari bingkai baja fluida berbentuk seperti angka nol besar yang mengelilingi struktur pipa baja dengan permukaan horizontal, model ini bekerja dengan membentuk tetesan-tetesan air bermuatan yang kemudian akan tertiup oleh embusan angin alami. Pergerakan tetesan inilah yang menghasilkan daya listrik, yang nantinya ditransfer ke jaringan listrik. Karena tak memiliki baling-baling, EWICON ini sangat cocok dipasang di daerah perumahan, atau dipasang di atas gedung tinggi, seperti yang ada di puncak bangunan Stadstimmerhuis 010 di Rotterdam berikut ini.

image013
Penampakan EWICON di atas gedung Stadstimmerhuis 010 [6].

Cara kerja EWICON secara sederhana dapat digambarkan sebagai berikut.

image015
Skema EWICON Tipe B [7].

Pertama-tama, tetesan-tetesan air campur ethanol bermuatan dibangkitkan menggunakan metode Electro Hydro-Dynamic Atomisation (EHDA), atau bisa disebut electrospray. Dengan medan listrik yang kuat, tetesan air ini bisa terbentuk, kemudian disemprotkan sekaligus diberi muatan. Berikutnya, embusan angin digunakan untuk meniup muatan-muatan ini. Dalam papernya [7], para perancang EWICON, D. Djairam, J.J. Smit, dkk., menyebutkan bahwa ide semacam ini bukanlah hal baru, malah sudah ada beberapa paten yang berkaitan. Namun, merekalah yang menemukan solusi yang sesuai, mengenai bagaimana caranya mengangkut muatan-muatan tersebut.

Dengan penelitian yang terus berlanjut sampai sekarang, Belanda telah memastikan posisinya sebagai salah satu harapan bagi pengembangan inovasi energi terbarukan dunia. 

Referensi
[1] Mathew, Sathyajith. 2006. Wind Energy: Fundamentals, Resource Analysis, and Economics. Netherland: Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
[2] Anonim. The types of windmills. http://www.let.rug.nl/polders/boekje/types.html diakses pada 27 April 2015
[3] Anonim. 2014 How Loud Is A Wind Turbine? http://gereports.com/post/92442325225/how-loud-is-a-wind-turbine diakses pada 27 April 2015 pukul 20.34
[4] Pierpont, Nina. 2011. Wind turbine turbulence. What are the micro-climate effects? http://windturbinesyndrome.com/2011/wind-turbine-turbulence-what-are-the-micro-climate-effects/ diakses pada 27 April 2015 pukul 21.55
[5] Anonim. EWICON wind energy converter unveiled: wind-’mill’ without moving parts. http://www.ewi.tudelft.nl/en/current/ewicon-wind-energy-converter-unveiled-wind-mill-without-moving-parts/ diakses pada 27 April 2015 pukul 16.34
[6] Landartgenerator. 2013. EWICON (Electrostatic Wind Energy Converter). http://landartgenerator.org/blagi/archives/2872 diakses pada 27 April 2015 pukul 21.53
[7] Djairam, D., et.al. 2005. The development of an Electrostatic Wind Energy Converter (EWICON). IEEE: International Conference in Future Power System.