Kebanyakan kecepatan angin yang diukur sta
pengamatan hanya pada ketinggian standard WMO
yaitu 10 meter di atas permukaan tanah.
Sistem konversi energi angin (SKEA) membutuhkan
kecepatan angin yang tinggi agar menghasilkan
energi yang optimum.
Semakin tinggi suatu ketinggian maka akan semakin
tinggi pula kecepatannya, oleh karena itu diperlukan
data kecepatan angin yang lebih tinggi dari 10 meter
di atas permukaan tanah.
Untuk mengetahui kecepatan angin di beberapa
Bagaimana
Angin
Apa yang menyebabkan angin?
•
Angin terjadi karena perbedaan
temperatur dari sisi dingin ke sisi
panas.
Angin Darat dan Angin
Laut
•
Angin terjadi karena perbedaan
pemanasan permukaan bumi oleh
matahari.
•
Daratan dan lautan mempunyai
KINCIR ANGIN Vs. TURBIN
ANGIN
•
Turbin pertama
untuk pembangkit
listrik tenaga
angin berasal dari
“Turbin Kakek” di
Castleton,
Altamount Pass, Ca., USA
•
Dibangun di tahun 1981.
•
Ada sekitar 4000an turbin angin
berbagai jenis.
9
ME4132 - Energi Angin & Matahari
a. Anemometer mengukur kecepatan angin dan mengirimkan data kecepatan angin ke pengontrol.
b. BladesKebanyakan turbin baik dua atau tiga pisau. Angin bertiup di atas menyebabkan pisau pisau untuk mengangkat dan berputar
c. Brake Digunakan untuk menjaga putaran pada poros setelah gearbox agar bekerja pada titik aman saat terdapat angin yang besar. Alat ini perlu dipasang karena generator memiliki titik kerja aman dalam pengoperasiannya. Generator ini akan menghasilkan energi listrik maksimal pada saat bekerja pada titik kerja yang telah ditentukan. Kehadiran angin diluar diguaan akan menyebabkan putaran yang cukup cepat pada poros generator, sehingga jika tidak diatasi maka putaran ini dapat merusak generator. Dampak dari kerusakan akibat putaran berlebih diantaranya overheat, rotor breakdown, kawat pada generator putus karena tidak dapat menahan arus yang cukup besar.Komponen pembangkit listrik tenaga angin
d. ControllerPengontrol mesin mulai dengan kecepatan angin sekitar 8-16 mil per jam (mph) dan menutup mesin turbin sekitar 55 mph. tidak beroperasi pada kecepatan angin sekitar 55 mph di atas, karena dapat rusak karena angin yang kencang.
e. Gear box Gears menghubungkan poros kecepatan tinggi di poros kecepatan rendah dan meningkatkan kecepatan sekitar 30-60 rotasi per menit (rpm), sekitar 1000-1800 rpm, kecepatan rotasi yang diperlukan oleh sebagian besar generator untuk menghasilkan listrik. gearbox adalah bagian mahal (dan berat) dari turbin angin dan insinyur generator mengeksplorasi direct-drive yang beroperasi pada kecepatan rotasi yang lebih rendah dan tidak perlu kotak
g. High-speed shaft Drive generator.
h. Low-speed shaftMengubah poros rotor kecepatan rendah sekitar 30-60 rotasi per menit.
i. NacelleNacelle berada di atas menara dan berisi gear box, poros kecepatan rendah dan tinggi, generator, kontrol, dan rem.
K. Rotor pisau dan terhubung bersama-sama disebut rotor.
L. TowerMenara yang terbuat dari baja tabung beton atau kisi baja. Karena kecepatan angin meningkat dengan tinggi, menara tinggi memungkinkan turbin untuk menangkap lebih banyak energi dan menghasilkan listrik lebih banyak.
M. Wind direction adalah turbin pertama”yang disebut karena beroperasi melawan angin. turbin lainnya dirancang untuk menjalankan “melawan arah angin,” menghadap jauh dari angin.
N. Wind vane Tindakan arah angin dan berkomunikasi dengan yaw drive untuk menggerakkan turbin dengan koneksi yang benar dengan angin.
o. Yaw drive yang digunakan untuk menjaga rotor menghadap ke arah angin sebagai perubahan arah angin.
p. Yaw motorKekuatan dari drive yaw.
Rintangan Angin
• Rintangan menyebabkan kecepatan angin menurun.
• Rintangan juga menyebabkan
terbentuknya ulakan angin di belakang rintangan.
13
Sumber: Eldridge, 1980
Jenis Turbin Angin Berdasarkan Posisi
Sumbu
•
Sumbu Vertikal
Turbin Angin Vertikal
Keuntungan
•
Tidak memerlukan
yaw mechanism
•
Pendek.
•
Mudah dirawat karena
generator, transmisi
dekat permukaan
tanah.
•
Mudah ditransportasi
(untuk ukuran kecil).
Kerugian
•
Efisiensi rendah.
•
Ketinggian terbatas.
•
Perlu permukaan yang
•
Sumbu Horizontal
17
1-blade Wind
Turbine
2-blade Wind Turbine
3-blade Wind
Turbine
Turbin Angin Horizontal
Keuntungan
•
Pitch sudu turbin dapat
diubah-ubah.
•
Menara yang tinggi dapat
memperileh angin yang lebih
kencang.
•
Penggunaan menara
menyebabkan turbin dapat
ditempatkan di dataran yang
tidak rata, atau bahkan di atas
laut.
•
Dapat ditempatkan di atas
garis pepohonan di hutan.
Kerugian
•
Sulit beroperasi di dekat
permukaan tanah.
•
Sulit mentransportasikan
bilah sudu yang
panjang.
•
Pemasangan sulit.
•
Mengganggu sinyal
radar.
Class
Windspeed
Wind Power Classifications and
utilization
Profil Angin Logaritmik
Profil angin logaritmik umumnya
digunakan pada lapisan batas
atmosfer (
boundary layer
) pada
ketinggian hingga puluhan meter.
Profil Angin Logaritmik /
Adiabatik
ME4132 - Energi Angin & Matahari
untuk Z ≥ Zo
Dimana:
Vz : Kecepatan angin pada ketinggian Z (m/s)
: Kecepatan gesekan (
friction velocity
) (m/s)
k
: Konstanta
Von Karman
(k = 0,4)
Z
o: Parameter kekasaran permukaan (m)
o: Tegangan geser pada permukaan
: Densitas udara (kg/m3)
Z
: Tinggi pengukuran kecepatan angin (m)
Asumsi untuk Profil Angin Logaritmik /
Adiabatik
•
Davenport (1965)
Tegangan geser
o
(
shear stress
)
permukaan dianggap konstan terhadap
ketinggian
Davenport menemukan bahwa pada daerah dengan
parameter Zo rendah, memiliki ketelitian yang tinggi.
0
*
Profil Angin melalui Hk.
Pangkat
Dimana:
H: Kecepatan angin rata-rata pada suatu ketinggian (m/s)
ref : Kecepatan angin rata-rata pada suatu ketinggian referensi (m/s)
:
Hellmann’s exponent
(konstanta yang bergantung pada
parameter Zo dan kestabilan atmosfer)
Koefisien Hambatan Permukaan
(K)
ME4132 - Energi Angin & Matahari
