Thermal System and Renewable Energy Engineering

It's about clean and cheap energy

Teknologi Turbin Angin

Posted by ropiudin pada 17 Mei 2011


Turbin angin mengambil energi angin dengan menurunkan kecepatannya. Untuk bisa mencapai 100% efisien, maka sebuah turbin angin harus menahan 100% kecepatan angin yang ada, dan rotor harus terbuat dari piringan solid dan tidak berputar sama sekali, yang artinya tidak ada energi kinetik yang akan dikonversi.

Energi angin bisa ditangkap dengan dua atau tiga buah bilah sudu yang didesain seperti sayap pesawat terbang. Untuk mendapatkan kecepatan angin yang cukup tinggi, konstan, dan tidak terlalu banyak turbulensi biasanya turbin angin dipasang di atas sebuah menara pada ketinggian 30 meter atau lebih.

Bilah sudu yang digunakan berfungsi seperti sayap pesawat udara. Ketika angin bertiup melalui bilah tersebut, maka akan timbul udara bertekanan rendah di bagian bawah dari sudu, Tekanan udara yang rendah akan menarik sudu bergerak ke area tersebut. Gaya yang ditimbulkan dinamakan gaya angkat. Besarnya gaya angkat biasanya lebih kuat dari tekanan pada sisi depan bilah, atau yang biasa disebut tarik. Kombinasi antara gaya angkat dan tarik menyebabkan rotor berputar seperti propeler dan memutar generator. Turbin angin bisa digunakan secara stand-alone, atau bisa dihubungkan ke jaringan transmisi atau bisa dikombinasikan dengan sistem panel surya.

Untuk perusahaan listrik, sejumlah besar turbin angin dibangun berdekatan untuk membentuk pembangkit listrik tenaga angin. Secara teori, efisiensi maksimum yang bisa dicapai setiap desain turbin angin adalah 59%, artinya energi angin yang bisa diserap hanyalah 59%. Jika faktor-faktor seperti kekuatan dan durabilitas diperhitungkan, maka efisiensi sebenarnya hanya 35 – 45%, bahkan untuk desain terbaik. Terlebih lagi jika ditambah inefisiensi sistem wind turbin lengkap, termasuk generator, bearing, transmisi daya dan sebagainya, hanya 10-30% energi angin yang bisa dikonversikan ke listrik.

VAWT (Vertical Axis Wind Turbine)

Sesuai namanya, Vertical Axis Wind Turbine (VAWT) mempunyai sumbu vertikal dengan bilah-bilah sudu paralel dengan sumbunya. Turbin angin sumbu vertikal memiliki efisiensi yang lebih kecil dibandingkan dengan Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT) atau turbin angin sumbu horisontal.

Ada beberapa kelebihan yang dimiliki oleh turbin sumbu vertikal, antara lain : aman, mudah membangunnya, bisa dipasang tidak jauh dari tanah, dan lebih baik dalam menangani turbulensi angin. Generator dan gearboxbisa ditempatkan tidak jauh dari permukaan tanah. Hal ini meringankan beban tower dan memudahkan perawatan. Turbin sumbu vertikal yang lazim digunakan adalah Savonius dan Darrieus.

Savonius
Savonius merupakan jenis turbin angin yang paling sederhana dan versi besar dari anemometer. Turbin Savonius dapat berputar karena adanya gaya tarik (drag). Efisiensi yang bisa dicapai turbin angin jenis ini sekitar 30%.

Darrieus
Turbin angin Darrieus mempunyai bilah sudu yang disusun dalam posisi simetri dengan sudut bilah diatur relatif terhadap poros. Pengaturan ini cukup efektif untuk menangkap berbagai arah angin. Berbeda dengan Savonius, Darrieus memanfaatkan gaya angkat yang terjadi ketika angin bertiup. Bilah sudu turbin Darrieus bergerak berputar mengelilingi sumbu.

Horizontal Axis Wind Turbine

Turbin angin sumbu vertikal memiliki rotor shaft dan generator yang berada di puncak menara dan harus searah dengan arah angin. Turbin angin yang berukuran lebih kecil diarahkan dengan menggunakan sirip, sedangkan untuk turbin angin berkapasitas besar menggunakan sensor dan motor servo untuk menggerakkan turbin agar menghadap dan searah dengan arah angin.

Energi angin yang ditangkap oleh bilah-bilah sudu menghasilkan putaran yang rendah pada hub-nya. Oleh karenanya, sebagian besar turbin angin menggunakan gear box untuk mengubah putaran rendah yang dihasilkan bilah sudu menjadi lebih cepat dan sesuai untuk memutar generator.

Bilah sudu yang digunakan biasanya terbuat dari bahan yang kuat untuk menghindari bilah sudu tersebut terdorong dan mengenai menara ketika berputar pada saat angin kencang bertiup. Biasanya, jarak antara bilah sudu dan menara pun diatur, bahkan kadang-kadang agak sedikit dimiringkan ke atas, agar kemungkinan tersebut semakin kecil.

Sorry, the comment form is closed at this time.