Turbin Angin, Pembangkit Listrik Alternatif Ramah Lingkungan

TAMBANGILMU.COM - Selain energi matahari, energi angin juga menjadi pilihan alternatif sebagai energi pengganti bahan bakar fosil, yang disediakan alam secara gratis. Energi angin tersedia dalam jumlah yang tidak terbatas jika bumi masih memiliki udara yang berhembus. Energi tersebut dihasilkan oleh angin yang menggerakkan kincir angin ukuran raksasa. Pada kesempatan ini admin tambangilmu akan membagikan tentang turbin angin, pembangkit listrik alternatif ramah lingkungan yang akan dijelaskan secara lengkap dan mudah untuk dimengerti.


TURBIN ANGIN, PEMBANGKIT LISTRIK ALTERNATIF RAMAH LINGKUNGAN

Biasanya kincir angin sebagai penghasil energi dibangun pada wilayah tertentu yang mana wilayah tersebut memiliki tingkat intensitas angin yang tinggi.  Untuk menggerakan blade atau  baling-baling agar dapat berputar makan wilayah tersebut harus memiliki kecepatan angin 2 meter/detik dan untuk dapat menghasilkan listrik yang stabil sesuai dengan kapasitas generatornya rata-rata kecepatan anginnya yaitu 6 s.d. 10 meter/detik. 

Pembangkit ini dapat digunakan untuk skala kecil, menengah dan besar karena arus yang dihasilkan dalam kurun waktu 1 jam lebih besar serta membutuhkan biaya investasi yang lebih murah ketimbang Pembangkit Listrik Tenaga Surya. Daerah yang cocok digunakan pembangkit ini adalah daerah pantai, pesisir, pegunungan. Kincir atau turbin angin merupakan suatu sumber energi alternatif yang ramah lingkungan. Awalnya kincir angin digunakan pada zaman babilonia untuk penggilingan padi. Penggunaan teknologi modern dimulai sekitar tahun 1930, diperkirakan terdapat sekitar 600.000 buah kincir angin yang digunakan untuk berbagai keperluan. Saat ini kapasitas daya yang dihasilkan kincir angin skala industri antara 1 – 4 MW. 



PRINSIP KERJA TURBIN ANGIN

Prinsip kerja Turbin Angin adalah mengubah suatu energi kinetik angin menjadi suatu energi mekanik pada putaran poros. Energi mekanik poros biasanya dimanfaatkan untuk membangkitkan listrik menggunakan suatu generator. Energi listrik bersifat sangat fleksibel. Energi ini dapat dimanfaatkan untuk penerangan, menggerakkan mesin-mesin industri, transportasi, dan masih banyak lagi. Perangkat pembangkit dari angin juga jauh lebih murah dibandingkan dengan perangkat pembangkit listrik dari energi surya/matahari. Padahal jumlah energi yang dihasilkan oleh 1.000 buah sel fotovoltaik relatif setara dengan belasan kincir angin. Bahkan beberapa sistem kincir angin yang dipasang di Denmark dapat menghasilkan daya hingga 3.000 Megawatt atau sekitar 20% dari kebutuhan energi di seluruh Eropa. Kini, Eropa menghasilkan energi listrik dari turbin angin dengan jumlah daya sekitar 35.000 Megawatt atau setara dengan 35 pembangkit listrik tenaga batu bara (National Geographic, Agustus 2005: 65). 

Hal ini tentu saja menjadi sebuah keuntungan besar bagi masyarakat luas. Karena nilai keuntungannya yang sangat besar, maka dari itu beberapa negara di wilayah Eropa dan Amerika Serikat, menggunakan teknologi ini. Potensi energi angin sebagai kebutuhan energi masa depan adalah  sangat menjanjikan. Ketika sel fotovoltaik pada pembangkit tenaga surya tidak mendapatkan sinar matahari, maka pasokan energi listrik akan terhambat, namun pada kincir angin akan relatif stabil pada semua cuaca sebab tidak memerlukan sinar matahari untuk menghasilkan energi. Hal itu membuat kincir angin lebih unggul satu langkah di depan daripada sel fotovoltaik dalam menghasilkan energi. Para ilmuwan di Eropa dan Amerika Serikat memiliki harapan besar terhadap sumber energi angin sebagai sebuah cara menghadapi krisis energi di masa mendatang. Namun tidak semua masyarakat setuju dengan kincir angin sebagai sebuah penghasil energi alternatif, karena dilihat dari ukuran kincir yang terlalu besar dan menghasilkan suara desing yang berisik membuat masyarakat di sekitar proyek kincir angin tersebut cenderung menolaknya, padahal kincir angin memiliki sisi positif yang dapat diambil dari pemanfaatan energi ini.

Jika kita dapat membuat sebuah simulasi numerik dari aliran udara yang melintasi turbin angin dengan rancangan tertentu misalnya saja aerofoil, panjang chord, jumlah blade (bilah), diameter dan lain sebagainya, maka dengan menentukan nilai dari kecepatan aliran udara di depan serta belakang turbin akan dapat ditentukan berapa nilai Thrust yang dapat dihasilkan dan Daya Angin yang berhasil diserap oleh Turbin Angin. Thrust bersifat sangat merugikan karena thrust yang mendorong menara penyangga turbin, semakin besar nilai thrust, maka menara penyangga baling-baling juga harus kuat, sehingga biaya pembuatannya akan menjadi mahal. Semakin besar Daya atau Power yang diserap oleh turbin, maka efisiensi konversi energi turbin akan semakin besar, artinya turbin angin yang dirancang akan sangat menguntungkan. 


CARA KERJA TURBIN ANGIN

Cara kincir angin bekerja sangat sederhana yaitu, Angin akan meniup bilah kincir angin sehingga bilah bergerak sehingga akan memutar poros di dalam nacelle. Poros tersebut dihubungkan dengan gearbox, di dalam gearbox kecepatan perputaran poros dapat ditingkatakan dengan cara mengatur perbandingan roda gigi dalam gearbox, lalu gearbox dihubungkan ke generator. Generator akan merubah energi mekanik menjadi energi listrik dari generator energi listrik menuju transformator untuk menaikan tegangannya kemudian barulah dapat didistribusikan kepada konsumen. 


MERANCANG TURBIN ANGIN SKALA KECIL

Generator bekerja dengan menggunakan prinsip magnetic induction dan bekerja dengan prinsip left-hand rule , yaitu: 
  1. Ibu jari menandakan arah dari perputaran induksi. 
  2. Jari telunjuk menandakan arah dari fluks. 
  3. Jari manis menandakan arah dari aliran arus.   

Generator diklasifikasikan menjadi 2:
  1. Generator AC 
  2. Generator DC 

Untuk membuat sebuah generator dengan tenaga angin sebagai sumber energinya. Prinsipnya sangat sederhana, 3 bilah kincir angin dibuat dengan sudut 120 derajat satu sama lain dan kemiringan tiap bilang kurang lebih 12.75 derajat. Pada titik pangkalnya, dipasang sebuah poros generator yang kemudian terhubung dengan slip rings, stator, sikat, dan komutator, serta armature.  Angin yang berhembus akan memutar kincir sehingga porosnya akan ikut berputar dan dapat menyebabkan garis-garis fluks terpotong dan menimbulkan tegangan induksi. Tegangan ini menyebabkan arus mengalir. Tetapi tegangan yang dihasilkan merupakan tegangan AC, sehingga dibutuhkan sebuah komutator untuk membuat arus yang mengalir menjadi arus searah. Besarnya daya yang dapat dihasilkan sangat tergantung dari kecepatan putaran dari kincir, yang artinya sangat tergantung dari kecepatan hembusan angin.