Prinsip dasar dan Komponen Turbin Angin

November 25, 2020

Prinsip dasar dan Komponen Turbin Angin

TURBIN ANGIN

Turbin angin adalah kincir angin yang digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik. Turbin angin ini pada awalnya dibuat untuk mengakomodasi kebutuhan para petani dalam melakukan penggilingan padi, keperluan irigasi, dll.

Prinsip Kerja Turbin Angin:

turbin angina dapat berputar pada porosnya adalah karena adanya vektor dari gaya liftdan gaya dragyang dihasilkan akibat bentuk aerodinamis dari penampang bladetersebut. Ketika sebuah airfoilterkena angin dari arah depan, maka akan menghasilkan vektor gaya lift(L) dan drag(D). Gaya liftdan gaya dragini perubahannya dipengaruhi langsung oleh bentuk geometri blade, kecepatan dan arah angin terhadap garis utama blade. Akibat dari perubahan gaya liftdan drag.2Kecepatan sudut dan torsi poros akan berubah pula. BladePitch Angle Control Systemadalah salah satu mekanisme kontrol pada turbin anginyang bekerja dengan mengontrol aerodinamis dari blademelalui kontrol kemiringan sudut bladeterhadap arah tiupan angin (angle of attack). Perubahan sudut bladeini akan mempengaruhi kecepatan sudut (RPM) dari poroskarena adanya perubahan jumlah daya tiup angin yang diterima oleh bladeyang dikonversi menjadi kecepatan putar poros. Daya dari angin yang dapat ditangkap oleh sebuah Horizontal Axis Wind Turbine(HAWT) dapat diturunkan dari persamaan energi kinetik angin yang bergerak dengan kecepatan tertentu kearah x. adapun persamaan energi yang mengenai sudu turbin angin dituliskan sesuai dengan persamaan (1) adalah sebagai berikut:

Diketahui bahwa daya adalah turunan dari energi terhadap waktu, maka dituliskan dengan persamaan (2) adalah sebagai berikut:

Selain pada kecepatan angin, power juga tergantung pada Cp (Coeffisien Power). Semakin besar nilai Cp maka akan semakin besar tenagayang dapat ditangkap oleh turbin angin. Cp sendiri adalah merupakan fungsi dari λ (tip speed ratio) dan θ (pitch angle). Jadi persamaan (2) dapat ditulis kembali kedalam bentuk yang lebih sederhana seperti ditunjukkan pada persamaaan (3):

Jika diasumsikan ω adalah konstan sesuai set pointyang diinginkan dan R bladeadalah konstan, maka Cp hanya akan bergantung pada v (kecepatan angin) dan θ (pitch sinilah kemudian θ dijadikan variabel yang dikontrol sebagai kompensasi perubahan kecepatan angin (v) untuk mendapatkan tenagayang diinginkan. Sedangkan untuk mendapatkan θ sesuai dengan yang dibutuhkan dilakukan pengambilan data dengan menggunakan kecepatan angin (v) yang ditentukan.

Sistem pembangkit listrik tenaga angin ini merupakan pembangkit listrik yang menggunakan turbin angin (wind turbine) sebagai peralatan utamanya. Turbin angin terbagi dalam dua kelompok yaitu turbin sumbu horisontal, turbin angin sumbu horisontal biasanya baik memiliki dua atau tiga modul. Jenis lain yaitu turbin sumbu vertikal. Turbin ini berbilah tiga dioperasikan melawan angin, dengan modul menghadap ke angin.

Turbin skala utility memiliki berbagai ukuran, dari 100 kilowatt sampai dengan beberapa megawatt. Turbin besar dikelompokkan bersama-sama ke arah angin,yang memberikan kekuatan massal ke jaringan listrik. turbin kecil tunggal, di bawah 100 kilowatt dan digunakan pada rumah, telekomunikasi, atau pemompaan air. Turbin kecil kadang-kadang digunakan dalam kaitannya dengan generator diesel, baterai dan sistem fotovoltaik. Sistem ini disebut sistem angin hibrid dan sering digunakan di lokasi terpencil di luar jaringan, di mana tidak tersedia koneksi ke jaringan utilitas.

KOMPONEN TURBIN DAN FUNGSINYA

1. Gearbox.

Alat ini berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada kincir menjadi putaran tinggi. Biasanya Gearbox yang digunakan sekitar 1:60.

2. Generator.

Ini adalah salah satu komponen terpenting dalam pembuatan sistem turbin angin. Generator ini dapat mengubah energi listrik. Prinsipnya kerjanya dapat dipelajari dengan menggunakan teori medan elektromagnetik. Singkatnya, (mengacu pada salah satu cara kerja generator) poros pada generator dipasang dengan material ferromagnetik permanen.

3. Rotor blade.

Rotor blade atau sudu adalah bagian rotor dari turbin. Rotor ini menerima energi kinetik dari angin dan dirubah kedalam energi gerak putar.

4. Tower.

Tower atau tiang penyangga adalah bagian struktur dari turbin angin horizontal yang memiliki fungsi sebagai struktur utama penopang dari komponen sistem terangkai sudu, poros, generator.

Penutup bagian depan, berfungsi sebagai pelindung perangkat dalam kincir angin seperti generator, rem atau anemometer.
Sirip kincir angin, atau dikenal dengan nama Blade yang biasanya berjumlah dua atau tiga. Berfungsi sebagai penerima tiupan angin sehingga Blade akan bergerak memutar akibat adanya gaya dorong dari angin.
Dudukan sirip kincir angin, berfungsi sebagai tempat berputarnya sirip kincir angin.
Body dan Generator, merupakan perangkat utama beradanya generator yang mengkonversi energi gerak menjadi energi listrik.
Tiang penyangga sirip ekor
Sirip ekor, berfungsi sebagai stabilitas posisi dan pengatur arah hembusan angin sehingga kincir akan terus mengikuti dan menghadap kemana arah angin.
Pipa penyangga
Kawat pengikat
Pondasi kincir angin.
Pondasi
Penahan kawat untuk menjaganya tetap berdiri dengan stabil
Inverter, atau pengubah arus.
Control system, panel kontrol yang berfungsi mengatus dan menampilkan keadaan Input Output serta pembacaan pada Anemometer
Battery atau Accu, tempat menyimpan energi listrik yang dihasilkan