LATAR BELAKANG
United Nation (2018) dalam Our World in Data meramalkan populasi perkotaan akan meningkat hingga 200% melebihi populasi perdesaan dalam beberapa dekade mendatang. Kota sebagai katalis ekonomi masyarakat, membutuhkan energi lebih besar. Menurut International Energy Agency (2024), perkotaan menyumbang 75% konsumsi energi global. Gangguan pasokan energi akan mengganggu aktivitas masyarakat, sehingga ketahanan energi perkotaan sangatlah penting.
Ketahanan ini dapat didukung dengan sistem energi baru terbarukan (EBT). Studi Anderson dkk. (2018) dan Surya dkk. (2021) membuktikan dampak positif implementasi EBT di perkotaan dan Mamminasata. Namun, penetrasi EBT yang berlebihan dapat merusak ketahanan energi, seperti yang dijelaskan Zhuo dkk. (2025) dan Farcot dkk. (2022), dengan penurunan ketahanan hingga 20% dan peningkatan kerentanan grid. Oleh karena itu, sistem hibrida EBT dan suplementasi energi perlu dipertimbangkan untuk mengurangi fluktuasi grid. Ini juga sejalan dengan poin SDG ke-7 dan ke-11 dengan mengedepankan adopsi energi bersih dalam memperkuat resiliensi komunitas perkotaan.
Indonesia sendiri memiliki potensi bauran EBT 100% (Langer dkk., 2027). Sebagai salah satu kandidat utama, energi angin memiliki potensi 154,9 GW dari kapasitas terpasang 157,41 MW (Pambudi dkk., 2025). Untuk mengeksplorasi potensi tersebut, penelitian ini berfokus pada energi angin perkotaan di pesisir Kota Semarang, Jawa Tengah, dengan tujuan (1) mengoptimalisasi efisiensi desain rotor dan (2) menganalisis kelayakan turbin. Kota Semarang dipilih untuk mempersempit cakupan eksplorasi.
METODOLOGI
Penelitian dilakukan dalam beberapa tahap dan metode dimulai dengan studi literatur dan matriks keputusan. Kemudian, dilanjutkan dengan analisis airfoil XFOIL dan simulasi rotor turbin dengan metode Double Multiple Streamtube (DMS) QBlade untuk memperoleh variasi optimum bagian rotor dan koefisien daya. Terakhir, dilakukan studi kelayakan prototipe dengan pendekatan cost of outage avoided dalam perhitungan net present value (NPV) dan payback period (PP) dan analisis PESTLE dan SWOT.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil studi profil angin menggunakan Global Wind Atlas menunjukkan kecepatan rerata sebesar 3 m/s dalam area observasi sebesar 9 km2 pada daerah Kemijen, Semarang Timur, Semarang, Jawa Tengah. Data mawar angin menunjukkan variasi frekuensi arah angin, utamanya di arah barat laut dan tenggara. Sedangkan, mawar angin kecepatan menunjukkan hasil yang lebih konsisten di arah barat laut.
Baca juga : Nasib Pesisir Tangerang Dipertaruhkan, Abrasi dan Rob Jadi Ancaman
Matriks keputusan digunakan untuk memilih jenis dan lokasi turbin paling optimal berdasarkan karakterisasi dari tinjauan literatur. Karakteristik angin pesisir kota yang cukup direksional berdasarkan data GWA, sifat angin perkotaan yang turbulen (Roth, 2007), dan pertimbangan kenyamanan penduduk juga ikut dipertimbangkan dalam pemilihan desain turbin. Karakterisasi opsi didasarkan pada penelitian Gil-Garcia dkk. (2022) dengan penyesuaian dari penulis.
Setelah karakteristik lokasi dan desain turbin dipetakan, dibuat matriks keputusan dengan skala 1-10. Kriteria-kriteria tersebut memiliki nilai pembobotan masing-masing dan opsi dengan skor akhir tertinggi dipilih. Dalam matriks, efisiensi dan dependensi arah angin diprioritaskan karena keduanya akan menentukan kelayakan proyek. Aspek ekonomis juga dipertimbangkan untuk mencapai keuntungan paling optimal. Sedangkan aspek lainnya dipertimbangkan karena pemasangan turbin yang dekat dengan daerah perkotaan. Dalam analisis, terlihat TAV-L memiliki skor akhir yang lebih besar dibandingkan rival lainnya.
Pemilihan lokasi didasarkan atas beberapa kriteria dengan pembobotan yang hampir sama besar pada kompleksitas dan biaya, efisiensi ketinggian, pengaruh terhadap suara dan estetika, serta kerentanan pada turbulensi. Sedangkan efisiensi transport energi dan efek struktural memiliki bobot yang lebih rendah. Hasil menunjukkan bahwa posisi turbin di atap bangunan memiliki nilai skor akhir yang lebih besar dibandingkan opsi lainnya.
Setelah dilakukan matriks keputusan, didapatkan hasil terbaik pada TAV-L di rooftop bangunan. Selanjutnya, dilakukan analisis penentuan varian rotor penghasil daya. Analisis dilakukan dengan metode Double Multiple Streamtube (DMS) dalam aplikasi QBlade. Paraschivoiu (1988) menyatakan bahwa penggunaan metode DMS dalam analisis TAV menunjukkan kecocokan data pada perbandingan data eksperimen dan prediksi lainnya. Dalam tahap ini, digunakan beberapa langkah yang mencakup finetuning bilangan Reynold, ekstrapolasi polar airfoil, dan simulasi parameter bilah rotor.
Baca juga : Harga Beras Terpantau Stabil
Tahapan finetuning bertujuan untuk menemukan nilai yang menggambarkan kondisi angin perkotaan. Penggunaan bilangan Reynolds 200.000 menghasilkan kurva drag dan lift vs AoA yang lebih halus dibandingkan 50.000 dan 300.000. Ini menandakan perubahan konsisten, simulasi lebih akurat dan menunjukkan aliran stabil di bilah, tanpa turbulensi atau stall mendadak. Bilangan 50.000 akan menyebabkan simulasi lebih laminar yang kurang cocok untuk kondisi angin perkotaan, sedangkan 300.000 akan menyebabkan overestimasi dan simulasi kurang akurat.
Setelah itu, dilakukan ekstrapolasi dan simulasi DMS pada variasi bagian rotor. Ekstrapolasi menghasilkan kurva yang halus, menandakan simulasi yang lebih akurat. Kemudian, hasil simulasi DMS menunjukkan bahwa Power Coefficient (Cp) berjumlah 0.42 dan profil kurva yang tinggi dan stabil diraih pada varian bilah 3 dengan chord 15 cm pada berbagai tip to speed ratio (TSR). Hasil Cp yang tinggi dan stabil menandakan efektivitas konversi dan stabilitas keluaran daya yang tinggi. Sebagai informasi, hasil Cp teoritis turbin maksimum dibatasi oleh batas Betz dengan nilai sekitar 0.59. Hasil keluaran Cp turbin sebesar 0.42 menunjukkan koefisien daya yang cukup besar mendekati nilai teoritis. Sebaliknya, hasil Cp negatif menandakan turbin yang mengonsumsi daya alih-alih memproduksinya.
Kemudian, dilakukan analisis jenis airfoil optimal menggunakan parameter yang sama. Hasil kurva Cl dan Cd yang kasar mengeliminasi opsi lainnya, menyisakan NACA0013 dan NACA0015. Kemudian, hasil Cp menunjukkan bahwa NACA0015 tetap memiliki keunggulan dibanding NACA0013.
Setelah dilakukan analisis optimal desain turbin, dilakukan studi kelayakan prototipe dengan pendekatan cost of outage avoided dalam perhitungan net present value (NPV) dan payback period (PP) dan analisis PESTLE dan SWOT. Analisis NPV dan PP menunjukkan hasil positif pada instalasi turbin dengan pendekatan keuntungan cost of outage avoided. Hal ini menandakan proyek memiliki keuntungan ekonomis yang bisa berimplikasi pada dukungan aspek kebijakan dan sosial.
Analisis PESTLE dan SWOT juga mendukung kelayakan proyek ini, dengan beberapa catatan pada aspek sosial seperti regulasi serta insentif EBT di Indonesia. Namun, secara garis besar proyek ini menunjukkan kelayakan untuk diimplementasikan.
Baca juga : Aplikasi TNOS Permudah Warga Konsultasi Dengan Pengacara
LIMITASI DAN REKOMENDASI
Karena keterbatasan dana, penelitian ini menggunakan simulasi berbasis data sekunder dan asumsi keuangan sehingga hasilnya kurang merepresentasikan kondisi nyata. Analisis PESTLE masih bersifat kualitatif dan perlu pendalaman dan fokus penelitian pada tiga aspek variasi desain mengurangi peluang eksplorasi opsi lainnya yang lebih efektif. Penelitian lanjutan direkomendasikan meliputi replikasi eksperimen nyata. Data juga bisa dipertajam dengan data primer observasi disertai studi mendalam aspek PESTLE untuk hasil yang lebih akurat. Aspek variasi desain lainnya juga perlu dieksplorasi untuk menggali potensi lebih lanjut.
KESIMPULAN
Studi ini menjawab gap riset terkait optimasi TAV untuk perkotaan Indonesia dengan hasil simulasi DMS QBlade terefisien pada varian 3 bilah, chord 15 cm, airfoil NACA0015 dan lokasi rooftop. Analisis kelayakan menunjukkan NPV dan PP positif, didukung analisis PESTLE dan SWOT. Lebih lanjut, diperlukan riset lanjutan dibeberapa aspek dan diharapkan riset ini mendorong adopsi energi angin kota yang efisien, terjangkau, dan berkelanjutan di Indonesia
DAFTAR PUSTAKA
Powered by Froala Editor
Update berita dan artikel RM.ID menarik lainnya di Google News
Dapatkan juga update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari RM.id. Mari bergabung di Grup Telegram "Rakyat Merdeka News Update", caranya klik link https://t.me/officialrakyatmerdeka kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.