Sensor dan perangkat pengontrol yang sesuai diperlukan untuk menjaga stabilitas dinamis turbin angin dan meningkatkan kinerja pada macam-macam kondisi angin. Pemantauan sensor untuk mencatat efisiensi dan data stabilitas dinamis turbin harus dikumpulkan secara acak.

Komponen penting seperti rotor, generator, transmisi, dan komponen lainnya bertanggung jawab untuk efisiensi sistem keseluruhan, keandalan, keamanan, dan stabilitas dinamis. Kebanyakan sensor pemantauan ,perangkat keamanan, dan komponen penting lainnya terletak di nacelle.

Sistem Kontrol Regulasi

Sistem kontrol regulasi dengan loop umpan balik cepat, mekanisme kontrol berbasis mikroprosesor, dan algoritme kontrol banyak digunakan oleh turbin angin berkapasitas tinggi untuk menjaga stabilitas dinamis dan operasi yang andal di berbagai jenis angin termasuk turbulensi. Penting untuk ditekankan bahwa kedua pengaturan pitch dan yaw control diperlukan untuk mencapai stabilitas dinamis, aman dan pengoperasian rotor yang andal di berbagai kondisi angin.

Kendali Pitch Rotor

Persyaratan kontrol pengaturan pitch menunjukkan bahwa sudut serang harus dijaga di bawah 5,7 derajat jika koefisien daya optimal dan stabilitas dinamis harus dipertahankan di berbagai lingkungan angin. Sudut aliran (jumlah sudut pitch dan sudut serangan) berubah di berbagai macam kondisi angin pada satu wilayah. Sudut pitch harus disesuaikan di berbagai lokasi di sepanjang panjang blade untuk memenuhi persyaratan sudut aliran.

Tabel di bawah adalah tabel pengaturan pitch oleh pengendali pitch berdasarkan jari-jari blade dan kecepatan angin:

Sudut pitch harus disesuaikan dengan mekanisme kontrol pitch yang terdiri dari motor pitch, pengontrol, dan aksesori penggerak untuk memenuhi persyaratan sudut aliran. Penyesuaian sudut aliran dan sudut pitch akan bervariasi sebagai fungsi radius atau panjang blade. Dari tabel di atas terlihat bahwa sudut aliran, kecepatan angin, dan sudut pitch semuanya meningkat dari ujung blade ke lokasi hub. Nilai-nilai dari parameter ini berubah sesuai fungsi dari jari-jari blade.

Elemen penting dari kontrol sistem adalah aktuator, pengontrol berbasis mikroprosesor, kontrol algoritma, power set point device, dan power transducer. Daya dihasilkan oleh turbin angin diukur menggunakan transduser biasanya terletak di dalam dasar menara. Sinyal listrik terukur dibandingkan dengan precision set point device device dan sinyal error kemudian dibawa ke pengontrol mikroprocessor. Kontrol algoritma digunakan untuk memperoleh respon dinamis yang dibutuhkan untuk aktuator memutar blade. Rotasi dari blade harus lancar dan presisi.

Yaw Control

Diagram blok sistem kontrol regulasi yaw mirip dengan pengaturan pitch, namun kontrol yaw kurang canggih. Pengaturan pitch belum cukup menjaga stabilitas dinamis pada kondisi turbulensi.

Implementasi kontrol yaw juga penting untuk memastikan stabilitas dinamis dan perlindungan struktural sistem turbin angin di lingkungan yang bergejolak. Sistem yaw pada turbin berguna untuk membelokkan arah rotor ke kanan/kiri untuk menerima aliran angin. Penerapan sistem pengaturan pitch dan yaw menambah biaya dan membuat sistem lebih kompleks, tetapi sistem kontrol ganda diperlukan untuk stabilitas dinamis utama dan pengoperasian yang aman dari turbin angin berkapasitas tinggi tanpa memedulikan kecepatan angin dan perubahan lingkungan.

Sensor untuk Memantau Parameter Angin

Desain turbin angin menggunakan wind-vane dan perangkat anemometer untuk memantau arah dan kecepatan angin. Pengukuran akurat dari parameter angin ini penting untuk mengoptimalkan efektivitas dari pitch dan kontrol yaw.

Turbin angin menggunakan wind vane untuk memantau arah angin. Perangkat pemantau arah modern untuk turbin angin berkapasitas tinggi memberikan akurasi dan respon cepat. Sebuah monitor arah terletak di dekat anemometer. Anemometer banyak digunakan pada turbin angin untuk merekam kecepatan angin. Perangkat ini cukup akurat. Perangkat berbasis nanoteknologi sangat direkomendasikan, jika respons angin yang cepat dan akurat diperlukan.

Sistem Transmisi

Daya mekanik yang dihasilkan oleh rotor ditransmisikan ke generator listrik oleh sistem mekanis yang terdiri dari gearbox, clutch, dan pengereman untuk mengerem rotor pada situasi darurat. Gearbox diperlukan untuk meningkatkan kecepatan biasanya dari 20 menjadi 50 rpm hingga 1000 hingga 1500 rpm yang dibutuhkan untuk menggerakkan sebagian besar jenis generator. Gearbox terletak di bagian atas menara.

Kekompakan poros dan pengoperasian poros yang mulus adalah persyaratan utama untuk stabilitas dinamis dan operasi rotor yang andal. Dua poros dalam gearbox harus beroperasi bebas getaran dan andal. Desainer harus berkonsentrasi pada beban dinamis tinggi karena daya yang berfluktuasi output dari rotor di bawah lingkungan angin variabel. Beban dinamis dapat dikendalikan dengan menambahkan penyesuaian mekanis dan kemampuan redaman ke dalam mekanisme drive train. Teknik ini sangat penting untuk turbin angin berkapasitas tinggi yang menghadapi beban dinamis tinggi dan generator induksi yang memiliki redaman sedikit. Singkatnya, kinerja sistem transmisi tergantung pada: efisiensi, keandalan, dan kekompakan komponen gearbox.

Generator Listrik

Beberapa jenis generator tersedia secara komersial untuk ditempatkan di turbin angin. Generator induksi, generator sinkron, generator variable-speed menggunakan elemen switching berbasis transistor cepat, dan generator frekuensi konstan tersedia secara komersial. Generator terbagi dalam dua kategori: sinkron dan generator asinkron. Generator asinkron juga dikenal sebagai generator induksi dan generator sinkron umumnya dikenal sebagai alternator. Semua turbin angin yang terhubung ke jaringan digabungkan ke generator AC tiga fase untuk mengkonversi tenaga mekanik menjadi tenaga listrik. Stator dari generator sinkron dan asinkron memiliki tiga fase gulungan dilaminasi besi inti menghasilkan medan magnet yang berputar pada kecepatan konstan.

Rotor generator sinkron memiliki medan gulungan untuk membawa arus searah. Bidang lekok ini menciptakan medan magnet konstan berputar yang dibuat oleh stator lekok. Dengan demikian rotor selalu berputar pada kecepatan konstan sinkron dengan medan stator dan frekuensi jaringan. Pada beberapa desain generator, medan magnet rotor dihasilkan oleh magnet permanen yang tidak cocok untuk generator listrik besar.

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Jha, A.R. 2011. Wind Turbine Technology. Florida: CRC Press Taylor & Francis Group.

https://www.mdpi.com/1996-1073/12/13/2624/htm (diakses pada tanggal 4 November 2021)

https://ww2.mathworks.cn/help/physmod/sps/powersys/ref/windturbinedoublyfedinductiongeneratorphasortype.html (diakses pada tanggal 4 November 2021)

Baling-baling pada turbin angin merupakan komponen penting untuk mengonversi energi mekanik angin ke energi listrik. Baling-baling dapat berputar karena angin disebabkan oleh bentuk penampang melintang baling-baling yang bisa disebut airfoil.

Bilah rotor turbin angin adalah struktur panjang. Komponen kecepatan span-wise jauh lebih rendah daripada komponen kecepatan stream-wise. Pada kondisi ini, fenomena airfoil baling-baling dapat diasumsikan dalam banyak model aerodinamis aliran udara pada posisi radial tertentu adalah dua dimensi dan data airfoil dua dimensi dapat diterapkan. Perhatikan bahwa aliran dua dimensi mewakili bidang dan jika bidang ini dijelaskan oleh x, y, z sistem koordinat diilustrasikan pada Gambar, komponen kecepatan aliran di arah z akan menjadi nol.

Hal ini diperlukan untuk mengekstrusi airfoil menjadi angin dengan rentang tak terbatas untuk mewujudkan aliran 2-D. Dalam praktik sebenarnya, chord dan putaran di bagian sayap nyata berubah sepanjang rentang. Aliran angin dimulai dari hub dan berakhir di ujung. Model ini selanjutnya diklaim menjadi model aerodinamis 2-D praktis untuk desain rotor turbin angin.

Gaya reaksi dari aliran udara memiliki dua komponen, yaitu komponen tegak lurus terhadap kecepatan aliran dan komponen yang sejajar dengan kecepatan aliran. Jika airfoil dirancang untuk pesawat terbang, rasio lift-to-drag (L/D) harus dimaksimalkan. Untuk airfoil turbin angin, drag-lift ratio harus dimaksimalkan dan drag harus diimbangi oleh sistem propulsi untuk mempertahankan kecepatan konstan. Semakin kecil drag, semakin kecil ukuran mesin yang dibutuhkan. Koefisien drag (C_D) dan lift (C_L) dapat dirumuskan menjadi:

C_D = [D/(1/2) ρ V₀²c]
C_L = [L/(1/2) ρ V₀²c]

di mana D adalah gaya hambat (drag), L adalah gaya angkat (lift), ρ adalah massa jenis udara, c adalah tali busur atau panjang airfoil, dan V₀ adalah kecepatan aliran. Chord didefinisikan sebagai garis dari trailing edge (tepi belakang) ke nose (hidung).

Penjelasan fisik untuk gaya lift adalah bahwa bentuk airfoil memaksa garis arus (streamline) melengkung di sekitar geometri seperti pada gambar di atas. Teori mekanika fluida dasar menyatakan bahwa gradien tekanan diperlukan untuk melengkung streamline pada radius dari lengkungan R dan kecepatan V. Gradien tekanan bertindak seperti gaya sentripetal menghasilkan gerakan melingkar dari partikel. Karena tekanan atmosfer P₀ jauh dari airfoil, tekanan di bawah atmosfer harus berada pada sisi atas dari airfoil dan tekanan di atas atmosfer berada pada sisi bawah airfoil seperti yang ditunjukkan pada gambar.

Drag dan lift tergantung pada angle of attack. Jika koefisien gaya lift dan drag yang diterapkan di sepanjang bilah diketahui, mudah untuk menghitung distribusi gaya pada bilah. Beban seperti sebagai daya output dan bending moment ada akar bilah bisa ditentukan dengan mengintegrasikan distribusi beban ini di sepanjang span.

Airfoil

Desain turbin angin yang efisien sangat bergantung pada konfigurasi airfoil dan sifat-sifatnya. Sifat-sifat airfoil dapat diperoleh dari diagram berdasarkan pada hasil uji yang diperoleh dari terowongan angin (wind tunnel). Hasil pengujian ini terlebih dahulu menunjukkan hubungan antara angle of attack (sudut serang) dan koefisien lift (C_L), dan kedua, diagram rasio meluncur yang menunjukkan hubungan antara koefisien lift dan koefisien drag (C_D). Jika sudut sudu dan kecepatan putar konstan, sudut serang, koefisien angkat, koefisien drag, dan rasio meluncur akan berubah terus menerus di berbagai bagian bilah di sepanjang sumbu bilah.

Berbagai konfigurasi desain airfoil telah diselidiki dan dikembangkan untuk: desain turbin angin, dengan penekanan pada struktural utuh dari bilah rotor. Ketika aliran udara melewati airfoil, gaya hambat (D) tercipta pada arah angin semu dan gaya angkat (L) tegak lurus terhadap gaya hambat. Kedua gaya ini memiliki gaya resultan L_res yang terdiri dari dari dua komponen: gaya melingkar yang berguna dan gaya thrust yang tidak berguna. Gaya melingkar berguna karena, ketika gaya berada di bidang berotasi, gaya ini memunculkan kapabilitas rotasi ke rotor. Karena kapabilitas rotasi, gaya melingkar yang kuat dari airfoil adalah persyaratan pokok dari turbin angin.

Profil blade dapat memiliki beberapa ketebalan yang berbeda. Dua digit terakhir dalam nomor jenis airfoil menunjukkan ketebalan relatif (yaitu, ketebalan sehubungan dengan lebar) dinyatakan sebagai persen. Misalnya, untuk konfigurasi airfoil NACA4412, ketebalan maksimum airfoil adalah 12% dari lebar. dalam kasus turbin angin, gaya angkat dari bilah rotor digunakan untuk membuat rotor berputar, tetapi gaya keliling melingkar tidak sama dengan gaya lift. Selanjutnya, lift selalu diterapkan tegak lurus terhadap arah angin semu. Sebuah bilah rotor memiliki sudut tertentu ke bidang rotasi, sedangkan airfoil memiliki beberapa gesekan atau drag (D) yang diterapkan pada arah angin semu. Gaya-gaya ini bertanggung jawab untuk pembentukan gaya melingkar F_CIRC yang bekerja di bidang rotasi. Gaya thrust tegak lurus terhadap bidang rotasi. Besarnya gaya keliling itu kecil dibandingkan dengan gaya thrust, tetapi daya yang dihasilkan besar karena kecepatan putarnya sangat tinggi.

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Selengkapnya tentang desain turbin angin, simak pada video berikut ini:

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Jha, A.R. 2011. Wind Turbine Technology. Florida: CRC Press Taylor & Francis Group.

Untuk mengekstrak energi angin dengan cara yang efisien, rotor harus memiliki kecepatan rotasi relatif terhadap ukuran diameter rotor dan kecepatan angin yang cukup. Dengan kata lain, rotor harus memiliki tip speed ratio yang efisien.

Tip speed ratio turbin angin sangat tergantung pada jumlah bilah yang dikerahkan oleh rotor. Studi lebih lanjut menunjukkan jika bilah rotor sedikit sebaiknya tip speed ratio ditingkatkan. Dengan kata lain, untuk turbin angin dengan diameter rotor sama, rotor berbilah satu membutuhkan RPM lebih tinggi dibandingkan rotor berbilah dua, dan membutuhkan RPM lebih tinggi dibandingkan tiga bilah serta membutuhkan desain gearbox yang rumit.

Ada hubungan yang erat antara rasio kecepatan ujung (λ), kecepatan rotasi (ω), dan jari-jari rotor (R). Tip speed ratio didefinisikan sebagai rasio antara kecepatan di ujung sudu rotor dan kecepatan angin yang tidak terganggu (V₀). Tip speed ratio dapat dirumuskan menjadi:

λ = [V_tip/V₀]

Penting untuk diingat bahwa pada kecepatan rotasi tertentu, Kecepatan ujung (tip speed) meningkat dengan panjang atau jari-jari bilah. Kecepatan rotasi (ω) biasanya dinyatakan dalam putaran per menit (rpm) dan kecepatan ujung dan kecepatan angin dinyatakan sebagai meter per detik (m/s). tip speed dapat ditulis sebagai:

V_tip = [ω 2 π R/60] m/sec

di mana ω adalah kecepatan rotasi (rpm) dan R adalah jari-jari atau panjang rotor (m).

Perhatikan bahwa turbin angin berkapasitas besar memiliki bilah yang lebih panjang yang beroperasi pada rotasi kecepatan secara signifikan di bawah 50 rpm untuk mengurangi kebisingan dan menjaga keutuhan struktural dari turbin. Ketika bilah dari turbin angin berputar, kecepatan pada tip dari bilah lebih tinggi dibandingkan kecepatan di tengah bilah. Untuk contoh, turbin angin dengan panjang bilah 20 m dan rotasi kecepatan dari 30 rpm, tip speed akan menjadi 60 m/dtk tetapi kecepatan pada tengah bilah hanya sekitar 30 m/dtk.

Karena kecepatan segmen bilah meningkat dari akar bilah ke ujung bilah, arah angin yang tampak juga akan berubah. Jika angin bergerak dari akar ke ujung bilah, arah angin yang terlihat akan bergerak ke arah bidang vertikal. Oleh karena itu, untuk mencapai sudut serangan yang sama di seluruh sumbu bilah, bilah harus diputar seperti pada gambar di bawah.

Arah angin semu sepanjang sumbu sudu rotor dengan kecepatan angin 9 m/s terlihat jelas karena untuk memutar bilah. Sudut (φ) dari arah angin semu terhadap bidang vertikal bervariasi dari 27 derajat di akar bilah hingga 6 derajat di ujung bilah seperti yang ditunjukkan pada gambar. Penting untuk menunjukkan bahwa dengan memutar sudu sehingga sudut menurun ke arah ujung, sudut serang (α) dapat dijaga konstan untuk kondisi angin tertentu. Sudut arah angin semu dapat dirumuskan menjadi:

φ = [α + β]

Penting untuk disebutkan bahwa kecepatan angin yang tidak terganggu (V_undist) akan berkurang menjadi sekitar 2/3 dari asumsi kecepatan angin 9 m/detik tepat di depan piringan rotor. Nilai perkiraan sudut arah angin semu terhadap bidang vertikal dan besarnya kecepatan angin yang tidak terganggu di berbagai lokasi blade yang dirangkum pada tabel di bawah. Tabulasi tabel di bawah memperkiraan kecepatan angin yang tidak terganggu pada bermacam-macam lokasi sepanjang bilah. Jelas bahwa kecepatan angin maksimum ada pada tip dan minimum pada akar. Hal ini berarti bahwa gaya sentrifugal dan bending moment akan menjadi besar sekali pada tip dari sebuah bilah.

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Simak video di bawah ini untuk mempelajari selengkapnya tentang desain turbin angin:

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Jha, A.R. 2011. Wind Turbine Technology. Florida: CRC Press Taylor & Francis Group.

Teknik menangkap energi angin dalam jumlah besar akan ditekankan pada biaya dan faktor keamanan. Pemilihan lokasi yang ideal untuk instalasi turbin angin sangat penting. Proses seleksi harus mempertimbangkan faktor-faktor seperti kecepatan dan arah angin, fitur medan yang diinginkan, daerah perumahan terdekat, dan penangkapan energi tahunan.

Untuk pengoperasian optimal, kecepatan angin dari 20 hingga 30 m/menit sangat direkomendasikan. Ini adalah persyaratan pemilihan lokasi yang paling penting. Parameter seleksi lainnya seperti tinggi pemasangan, parameter blade, karakteristik airfoil, dan keaerodinamisan; mereka semua memainkan peran penting dalam menangkap energi angin secara efisien oleh turbin angin.

Parameter Penting Energi Angin

Kinerja turbin sangat tergantung pada energi angin. Turbin angin beroperasi pada teori mekanika fluida dan oleh karena itu pengetahuan awal tentang prinsip-prinsip dasar mekanika fluida perlu dipahami. Energi kinetik dari angin digunakan untuk menggerakan rotor turbin. Energi kinetik dapat dirumuskan menjadi:

Energi Kinetik: E_k= 0.5mV² ; m: massa udara (ρAV) ; ρ: massa jenis udara, A= luasan rotor yang terkena angin, V= kecepatan udara.

Seorang perancang turbin angin harus memerhatikan jumlah daya yang dapat dihasilkan dari energi angin yang tersedia. Daya didefinisikan sebagai laju angin energi yang tersedia per satuan waktu. Ini juga dapat didefinisikan sebagai laju energi angin melewati suatu luasan per satuan waktu. Berdasarkan definisi ini, daya yang tersedia dari angin adalah:

Daya: P = [(1/2)ρAV³]

Daya turbin angin yang tersedia berbanding lurus pada massa jenis udara pada lokasi pemasangan dan luasan yang terkena angin (menyapu luasan bilah). Luasan yang terkena angin dapat dirumuskan sebagai rumus luas lingkaran.

Luas: A=[πR²] ; R= jari-jari rotor

Dampak Massa Jenis Udara Pada Tenaga Angin

Data meteorologi menunjukkan bahwa massa jenis udara menurun dengan meningkatnya suhu dan peningkatan ketinggian. Ini berarti massa jenis udara yang lebih tinggi terjadi di lokasi turbin yang terletak pada ketinggian yang lebih rendah dengan suhu yang lebih dingin. Dengan kata lain, tempat seperti Gobi Gurun, yang terletak di ketinggian yang lebih tinggi tetapi di ketinggian yang lebih rendah, paling cocok untuk instalasi turbin angin. Itulah sebabnya orang Cina memasang beberapa turbin angin yang mampu menghasilkan lebih dari 10.000 MW setiap tahun.

Efisiensi Maksimum Secara Teori

Efisiensi rotor yang tinggi tentu saja diinginkan untuk meningkatkan konversi energi aliran angin menjadi energi mekanik rotor tentunya dengan biaya produksi yang masih terjangkau. Untuk menghitung efisiensi ini, pertama-tama perlu didefinisikan terlebih dahulu daya angin yang datang (energi potensial):

dengan P = Daya (watt), rho = massa jenis (kg/m3), A = luas penampang turbin (m2), dan V = kecepatan (m/2). Aliran udara melalui turbin angin akan mengalami penurunan kecepatan karena terjadinya interaksi antara udara dengan turbin, penurunan kecepatan ini juga mengindikasikan terjadinya perubahan energi angin menjadi energi mekanik rotor. Jika kita menghendaki terjadinya efisiensi 100%, kecepatan angin setelah melewati turbin haruslah bernilai nol, atau berhenti sama sekali, tentu saja hal ini tidak mungkin terjadi; adapun dapat dihitung menggunakan teori rotor disc bahwa efisiensi maksimum yang dapat dicapai secara teori adalah sebesar 59,3%, parameter efisiensi ini disebut dengan power coefficient Cp, maksimum Cp = 0,593 dikenal juga dengan istilah Betz limit dalam desain turbin angin. 

Efisiensi real dari turbin angin akan berkurang karena beberapa faktor seperti munculnya aliran wake pada blade yang mengurangi gaya angkat pada airfoil, pemilihan airfoil yang memiliki efisiensi rendah dan munculkan “kebocoran” aliran pada bagian tip yang mengakibatkan munculnya aliran vortex yang tidak diinginakan.

Untuk menghasilkan putaran (torsi) pada rotor turbin angin, digunakan dua metode yaitu memanfaatkan gaya hambat (drag) ataupun memanfaatkan gaya angkat (lift) dari bentuk aerodinamika blade. Berikut adalah tabel perbandingan kedua model tersebut:

Untuk model Drag, bilah turbin angin sengaja dibuat menghambat aliran udara dan diberi lengan momen tertentu terhadap sumbu putar, sehingga menghasilkan torsi untuk memutar turbin. alternatif lain lain adalah menggunakan gaya angkat aerodinamik yang terjadi pada airfoil rotor kemudian gaya angkat tersebut diarahkan searah dengan berputarnya rotor dan diberikan lengan momen terhadap sumbu putar sehingga menghasilkan torsi. Metode lift cenderung lebih efisien karena tidak banyak merubah pola aliran udara atau banyak menghasilkan wake. Berikut adalah beberapa jenis tipe turbin angin beserta beberapa deskripsinya:

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Simak video di bawah ini untuk mempelajari lebih lengkap tentang turbin angin:

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Jha, A.R. 2011. Wind Turbine Technology. Florida: CRC Press Taylor & Francis Group.

Penggunaan angin sebagai sumber energi telah digunakan selama ratusan tahun untuk memompa air atau menggiling jagung, peralatan ini disebut juga dengan istilah windmill. Pada abad ke 19, bahan bakar fosil menggantikan penggunaan windmill yang besar, berat yang tidak efisien tersebut. Kemudian, pengetahuan tentang aerodinamika dan material yang ringan telah membawa kembali teknologi turbin angin pada sekitar abad ke 20.

Teknologi turbin angin menawarkan sumber energi terbarukan alternatif yang hemat biaya. Penting untuk disebutkan bahwa turbin angin mampu menghasilkan energi listrik lebih besar tanpa efek rumah kaca dibandingkan dengan energi lainnya seperti sel surya, gelombang pasang, biofuel, hidrogen, biodiesel, dan teknologi biomassa.

Prinsip Kerja Turbin Angin

Operasi turbin angin didasarkan pada teori dari mekanika fluida dan beberapa elemen dari aerodinamika. Turbin angin modern menangkap angin dengan berputar ke dalam atau menjauh dari aliran udara. Angin menggerakkan propeller (baling-baling) yang terpasang pada rotor dan pergerakan propeller berkecepatan tinggi ditransmisikan ke poros yang tercouple dengan generator. Arus udara meniup medan datar atau daerah di atas bukit memiliki kecepatan mulai dari 10 ke 65 mil per jam dan adalah cukup untuk menggerakan blade (bilah) besar yang terpasang pada poros turbin. Parameter bilah rotor seperti sebagai chord, sudut putar, dan panjang adalah parameter penting untuk mengoptimalkan keaerodinamisan.

Komponen Turbin Angin

Komponen penting dari angin turbin adalah menara, bilah rotor, anemometer, pengontrol, penutup utama, roda gigi kotak, poros kecepatan rendah, poros kecepatan tinggi, mekanisme rem, generator listrik, bantalan, yaw motor, penggerak yaw, indikator pitch, indikator angin, dan nacelle dan lowloss kabel yang membawa energi listrik turun ke menara. Transformator step-up pada dasar menara memungkinkan transfer listrik yang dihasilkan angin ke alat pemanfaatan jaringan listrik. Angin menggerakkan baling-baling yang memutar poros kecepatan rendah dan poros berkecepatan tinggi. Poros berkecepatan tinggi terhubung ke generator yang mampu menghasilkan energi listrik.

Anemometer adalah elemen penting dari turbin angin. Alat ini mengukur kecepatan angin dan arah dan mengirimkan informasi ke pengontrol yang pada gilirannya memberikan data yang diperlukan untuk elemen penting dari sistem. Pengontrol pada dasarnya mengarahkan motor yaw untuk memutar rotor menghadap atau menjauhi angin, tergantung pada arah angin. Gear box, elemen terberat dari sistem, mengubah rotasi lambat (putaran per menit atau RPM) dari poros rotor kecepatan rendah ke RPM yang lebih tinggi dari poros berkecepatan tinggi yang secara mekanis digabungkan ke generator yang menghasilkan listrik. Singkatnya, poros berkecepatan tinggi menggerakkan generator yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Tepat di belakang hub adalah housing untuk gearbox dan komponen lainnya.

Komponen Elektrik

Turbin angin umumnya berbentuk kit, lengkap dengan baling-baling, generator, inverter, generator angin magnet, pengontrol beban listrik, dll. Komponen penting yang digunakan oleh turbin angin adalah baterai dari supplier pasokan tenaga angin. Komponen termasuk generator angin, generator magnet yang terbuat dari neodymium , keramik, samarium-kobalt, dan aluminium-nikel-kobalt; bilah generator angin; menara; panel surya untuk hibrida sistem; inverter; housing kit turbin ; pengontrol muatan; pompa air angin-solar; dan turbin angin kecil 1-kW, 48-V.

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Jha, A.R. 2011. Wind Turbine Technology. Florida: CRC Press Taylor & Francis Group.