ENERGI ANGINI. PENDAHULUAN Penggunaan tenaga angin sebagai sumber tenaga untuk membangkitkan energi listrik mengundang suatu pembahasan mengenai untung ruginya penggunaan energi ini. Keuntungan utama dari penggunaan tenaga ini adalah karena alam menyediakannya secara cuma-cuma, dengan demikian hanya diperlukan biaya perawatan selama operasinya.Karena angin terdapat dimana-mana sehingga secara teoritis pembangkit listrik tenaga angin ini dapat digunakan dimana saja, tempat-tempat yang tidak mungkin dicapai oleh jaringan distribusi tenaga listrik dapat dipasang generator angin. Pada kenyataannya, meskipun sumber tenaga angin tersedia secara cuma-cuma, tetapi tenaga angin terdistribusi secara tidak merata di udara. Hal ini disebabkan kepadatan udara yang tidak sama dan diperlukannya sejumlah besar udara untuk menghasilkan output yang cukup. Diketahui bahwa tenaga angin sebanding perkalian antara luas penampang melintang dari aliran udara dengan pangkat tiga dari kecepatannya, dan tenaga maksimun yang dapat diserap oleh kincir angin adalah 59,3% Dengan demikian peralatan-peralatan yang dibutuhkan untuk memamfaatkan tenaga angin dan mengubahnya kedalam bentuk energi lain menjadi lebih mahal. Kesulitan lain adalah karena kecepatan generator berubah-ubah dari waktu ke waktu sesuai dengan kecepatan angin. Dengan demikian frekwensi yang dihasilkan oleh generator juga berubah-ubah sehingga tidak dapat digunakan secara langsung. Hal ini dapat ditanggulangi dengan dengan memasang alat pengatur kecepatan. Tegangan yang dihasilkan oleh generator juga berubah-ubah sesuai dengan kecepatan angin, maka untuk menghindari ketidak stabilan tegangan generator, harus dipasang pengatur tegangan. Dengan demikian mengakibatkan seluruh peralatan menjadi mahal. Oleh karena itu program pengembangan tenaga angin harus dilakukan, termasuk pengembangan teknologi untuk mengkombinasikan unit pembangkit tenaga angin dengan pembangkit lainnya. II. SIFAT -SIFAT ANGIN

II.1 Hal-hal yang Mempengaruhi Aliran Angin Pada umumnya aliran udara dipengaruhi oleh : 1. Ketinggian tempat peninjauan 2. Bentuk Topografis daerah 3. Kepadatan udara II.1.1 Ketinggian tempat Peninjauan Pegunungan sering merupakan penghambat aliran udara, tetapi sering pula merupakan penambah kecepatan aliran udara. Hal ini baru dapat diketahi secara pasti apabila besarnya aliran udara bebas yang betul-betul tidak terganggu oleh bentuk pegunungan tersebut. Tetapi sangat sukar untuk menentukannya, karena hampir tidak mungkin dapat ditemukan aliran udara bebas yang 0tidak terganggu pada setiap titik peneinjauan diatas permukaan tanah.

Energi Angin

21

Dari hasil peneitian oleh para ahli, didapatkan bahwa kecepatan angin bertambah dengan bertambahnya ketinggian tempat peninjauan. Pergerakan lapisan udara yang dekat dengan permukaan bumi akan mengalami perlambatan oleh adanya gesekan antara udara dan permukaan tanah. Makin besar jarak dengan permukaan tanah, makin kecil pula gaya gesek itu, sehingga kecepatan aliran udara makin besar. Perubahan kecepatan angin terhadap perubahaan ketinggian dapat dituliskan sebagai berikut : z V (z) = zo h V ( h) ln zo ln Dimana : -V(z) - V(h) - zo = kecepatan angin pada ketinggian z = kecepatan angin pada ketinggian h = Parameter kekasaran zo = 0.001 cm zo = 0,03 cm = 0.5 1.0 cm zo = 0.001 0.5 m

.

2.1

Untuk tanah datar Padang pasir Padang rumputzo Lautan

Contoh : diambil h = 10 meter, untuk daerah dengan z0 berkisar 001 10 cm, maka V (40) = 1,12 1,3 V (10) Kecepatan angin pada ketinggian 40 m bisa mencapai 1,3 kali kecepatan angin pada ketinggian 10 m. Lokasi penempatan generator angin pada daerah rata, dengan sedikit rintangan lebih disukai. Bila lokasi pada daerah dengan zo yang tinggi tidak dapat dihindari, maka generator haruslah ditempatkan jauh diatas permukaan tanah. II.1.2 Bentuk Topografis daerah Bila angin bertiup melalui daerah yang tidak rata, maka akan terjadi perubahan arah dan kecepatan angin tergantung tergantung dari bentuk permukaan daerah yang dialaluinya. Daerah yang tidak rata ini merupakan penghalang bagi bagi jalannya angin, tetapi ada kalanya memprcepat angin dana ada kalanya memantulkan angin sehingga memprlambat kecepatan angin dan membentuk pusaranpusaran angin. Bentuk yang mempecepat aliran angin dinamakan aerofoil. Penyelidikan fluid-dinamics menunjukkan bahwa bentuk-bentuk aerofoil ternyata mempercepat kecepatan angin yang melalui bagian atasnya, dan makin tinggi punggung bentuk aerofoil, makin besar percepatan angin yang dapat dicapai pada puncak punggungnya. Berdasarkan penyelidikan ini, para akhli berharap agar bentuk-bentuk bukit tertentu dapat berfungsi sebagai aerofoil. Dalam kenyataannya sukar ditemukan pnggung bukit yang berbentuk aerofoil. Energi Angin22

Makin curan lereng-lereng suatu pegunungan, makin besar pengaruhnya pada aliran udara. Lereng yang hampir tegak lurus akan menyebabkan sebagian angin mengalir melalui puncaknya, sedang sebagian yang lain akan berputar pada lereng curang tadi. Angin yang mengalir melalui puncak pegunungan akan menyebabkan perubahan kecepatan angin pada puncaknya. Pada bentuk aerofoil, kecepatan angin maksimum dicapai tepat pada puncak punggung aerofoil itu. Bentuk-bentuk penanmpang pegunungan yang tidak teratur, sukar ditentukan dimana letak pada puncak yang mempunyai kecepatan angin yang paling tinggi. Hal ini karena adanya pusaran-pusaran angin akibat mengalirnya angin melalui tebing-tebing yang curan, hutan-hutan atau celah-celah pegunungan. III. ENERGI YANG DIHASILKAN ANGIN

Angin merupakan perpindahan udara yang disebabkan berbagai pengaruh atmosfer. Udara itu bergerak dengan kecepatan tertentu dan dalam keadaan itu akan mengikuti semua hukum mekanika yang paling sederhana. Kita ketahui dari mekanika, bahwa energi gerakan sebuah benda adalah sama dengan stengah massa dikalikan kecepatan pangkat dua. Atau dalam rumus : 1 m v2 .3.1 2 Dalam sebuah tabung udara bergaris tengah 1 m, udarah bergerak dengan kecepatan v m/det, sehingga tiap detik dipindahkan v m3 udara melalui tabung itu. Dalam bentuk rumus : E= m = . A.v 3.2

Energi tiap detik dan tiap m2 permukaan harus dihasilkan oleh angin itu pada kecepatan v m/det adalah : E= 1 . . A.v.v 2 2 1 3 3 = .1,226.1.v = 0,613.v watt 2

3.3

Energi tersebut terdapat dalam udara, tetapi tidak semua energi yang ada dalam angin tersebut dapat disalurkan melalui sayap-sayap turbin. Pada gambar 3.1, dapat dilihat kecepatan dan tekanan angin. Dalam hal ini kecepatan angin yang terdapat disekeliling turbin dinyatakan dengan v. kecepatan di depan dan dibelakang pasangan sayap dinyatakan dengan v2. Pada bagian atas gambar 3.1 digambarkan laju tekanan, dan ternyata bahwa tekanan akan naik sampai dengan terkeana pada baling-baling dan setelah itu tekanan akan turun dengan derastis dan selanjutnya mulai naik sampai mencapai tekanan normal ( sama dengan tekanan

Energi Angin

23

sekeliling sayap). Jadi udara itu seolah-olah dibandung didepan tatanan sayap kemudian tekanannya akan menjadi berkurang setelah melepaskan energi. Adalah mungkin untuk menentukan berapa sehausnya perbandingan v2/v, untuk mendapatkan energi maksimum dari angin. Ternyata bahwa perbandingannya adalah v2/v =1/3. jadi kecepatan didepan tatanan baling-baling adalah tiga kali lebih besar daripada beberapa jauh dibelakangnya, yang berarti bahwa tabung arus dibelakang tatanan baling-baling adalah tiga kali lebih besar dari pada di depannya. Jadi diameternya menjadi 3 = 1,73 kali lebih besar. Pada Jarak yang lebih jauh di belakang sayap, kecepatannya akan dipengaruhi oleh udara di sekelilingnya seperti halnya dengan tabung arus, sehingga terbentuk lagi medan yang serba sama. Akan tetapi dari berbagai penelitian, bahwa perbandingan v2 = 1/3 v adalah sama dengan 1/9, sehingga 8/9 dari energi semula akan tersisa, sedangkan hasil itu masih harus dikalikan dengan 2/3 akibat pelebaran pipa ditempat baling-baling, sehingga persamaan 3.3 menjadi : E = 8/9x2/3 x 0,613. v3 = 0,363 v3 watt .3.4

Atau pada panjang sayap atau panjang baling-baling (jarak dari ujung ke ujung) D: E = 0,363.v3. 1/4. .D2 = 0,286.v3.D2 3.5

Gambar 3.1 laju kecepatan dan laju tekanan udara pada kincir angin Tetapi persamaan tersebut hanya mempunyai nilai teoritis, karena masih harus diperhitungkan beberapa kerugian sebagai berikut: - berbagai kerugian akibat gesekan udara yang tergantung pada jenis dan rakitan sayap. Semua kerugian itu dapat dimasukkan ke dalam efeisiensi aerodinaik, yang berkisar antara 0,3 sampai 0,80.

Energi Angin

24

Semua kerugian akibat gesekan bantalan yang tergantung pada rakitan bantalan, beban bantalan dan pelumasan. Semua itu dapat dimasukkan ke dalam efisiensi mekanik, yang nilainya tidak boleh lebih kecil dari 0,9. - Berbagai kerugian elektro-mekanik, bila energi angin dirubah menjadi energi elektrik. Efisiensi tersebut kira-kira 0,5. Jika semua efisisensi/rendamen dimasukkan maka persamaan 3.5 menjadi : 3 2 P = 0,286.ae .mek .el .v D Untuk : ae = 0,65 , mek = 0,9 dan el = 0,5 ,maka : P= 1 3 2 .v .D 12 ..3.6

-

IV.

BALING - BALING

Sering dijumpai pertanyaan, mengapa daun baling-baling pembangkit elektrik yang berputar cepat tidak dibuat lebih besar, agar efisiensinya menjadi besar. Tampaknya bahwa daya kincir itu dengan sendirinya akan semakin besar, kalau sayapnya semakin lebar. Tetapi pemikiran itu tidak benar. Hal ini dapat dilihat pada persamaan-persamaan terdahulu yang tidak menggunakan variabel lebar sayap, tetapi memperhitungkan seluruh permukaan yang dilalui semua sayapnya. Jadi perhitungan harus dicari lebar sayap yang tepat sehingga diperoleh baling-baling yang seringan ringannya. Disamping itu pemakaian bahan yang sedikit dan yang lebih ringan menghasilkan kerugian bantalan yang kecil pula. IV.1 Percepatan Daya tertentu dapat dihasilkan oleh : - Putaran rendah dan bendungan yang besar - Putaran yang tinggi dan bendungan yang kecil. Hal yang sama berlaku bagi pembangkit daya tertentu oleh angin dengan baling-baling.. Balingbaling itu dapat bergerak lambat (bandungan besar, jadi kakas lebih besar) atau putaran cepat ( bandungan lebih kecil, jadi kakas lebih kecil). Pada pembuatan kincir angin, hal tersebut sangat penting, oleh karena itu dipergunakan suatu faktor, yaitu percepatan, yang dinyatakan dengan , menyatakan perbandingan antara kecepatan keliling baling-baling vtip dan kecepatan angin v, jadi :

=

vtip v

4.1

IV.2 Jumlah Putaran Putaran baling-baling (n) sangat terkait dengan percepatan. Maka terdapat hubungan antara jumlah putaran dengan percepatan :

Energi Angin

25

vtip =

n . .D = .vm / det 60

4.2

=n=

.nD 60.v

4.3

60..v 4.4 .D Bila untuk mengerakkan langsung sebuah dinamo pada v = 7 m/det dan D=2,05 m dengan sebuah baling-baling diperlukan putaran sebesar 700 rpm guna membangkitkan tegangan yang dikehendaki, maka dengan itu diperoleh percepatan , yaitu :

.700.2,05 = 10,7 60.7 IV.3 Diagram Kecepatan =Pada gambar 4.1, diperlihatkan diagram kecepatan angin untuk bagian baling-baling tertentu.

Gambar 4.1 Diagram Kecepatan pada Baling-baling. Perbandingan antara AB dan BC merupakan percepatan, dan percepatan itu menentukan sudut BAC. Pada bagian terdahulu sudah dikatakan bahwa usaha maksimun dapat diperoleh dari angin kalau kecepatannya yang mengenai baling-baling adalah 2/3 dari kecepatan angin semula, dinyatakan dengan va= 2/3 v. Guna meneliti berapa besar kecepatan relatif bentuk terhadap kecepatanm yang mengenai balaing-baling, maka va dinyatakan sebagai vm dan dengan vtip yang dibentuk oleh wm,vm dan (vtip + 1/2 vuid). Maka sudut tangennya dapat ditentukan :

Energi Angin

26

tg * =

vm 1 vtp + vuid 2

.4.5

Oleh karena

1 vuid sangat kecil pengaruhnya dibanding vtip, sehingga vm = 2/3 v, akan diperoleh : 2

2 v 2 tg = 3 = ..v 3.

.4.6

Tabel 4.1 Tabel sudut tangen untuk kenaikan 1/10 derajatDerajat 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 20 22 23 24 25 0,0 0,017 0,035 0,052 0,070 0,087 0,105 0,123 0,141 0,158 0,176 0,194 0,213 0,231 0,249 0,268 0,287 0,306 0,325 0,344 0,364 0,384 0,404 0,424 0,445 0,466 0,1 0,002 0,019 0,037 0,054 0,072 0,089 0,107 0,125 0,142 0,160 0,178 0,196 0,214 0,233 0,251 0,270 0,289 0,308 0,327 0,346 0,366 0,386 0,406 0,427 0,447 0,468 0,2 0,003 0,021 0,038 0,056 0,073 0,091 0,109 0,126 0,144 0,162 0,180 0,198 0,216 0,235 0,253 0,272 0,291 0,310 0,329 0,348 0,368 0,388 0,408 0,429 0,449 0,471 0,3 0,005 0,023 0,040 0,058 0,075 0,093 0,110 0,128 0,146 0,164 0,182 0,200 0,220 0,236 0,255 0,274 0,292 0,311 0,333 0,350 0,370 0,390 0,410 0,431 0,452 0,473 0,4 0,007 0,024 0,042 0,059 0,077 0,095 0,112 0,130 0,148 0,166 0,184 0,202 0,222 0,238 0,257 0,275 0,294 0,313 0,335 0,352 0,372 0,392 0,412 0,431 0,454 0,475 0,5 0,009 0,026 0,044 0,061 0,079 0,096 0,114 0,132 0,149 0,167 0,185 0,203 0,224 0,240 0,259 0,277 0,296 0,315 0,337 0,354 0,374 0,394 0,414 0,433 0,456 0,477 0,6 0,010 0,028 0,045 0,063 0,080 0,098 0,116 0,133 0,151 0,169 0,187 0,205 0,225 0,242 0,260 0,79 0,298 0,317 0,338 0,356 0,374 0,396 0,416 0,435 0,458 0,479 0,7 0,012 0,030 0,047 0,065 0,082 0,100 0,117 0,135 0,153 0,171 0,189 0,207 0,226 0,244 0,262 0,281 0,300 0,319 0,349 0,358 0,376 0,398 0,418 0,437 0,460 0,481 0,8 0,014 0,031 0,049 0,066 0,084 0,102 0,119 0,137 0,155 0,173 0,191 0,209 0,227 0,246 0,264 0,283 0,302 0,321 0,340 0,360 0,378 0,400 0,420 0,439 0,462 0,483

Sudut tangen diatas merupakan sudut dalam satuan radian, sehingga harus dijadikan sudut dalam derajat dengan mengalikan persamaan 4.6 dengan 57,3 :

0 =

2 38,2 .57,3 = 3.

.4.7

Energi Angin

27

Gambar4.2 Sudut Masuk ( ) Bila semua faktor, yang berperan pada pemindahan suatu wujud dalam arus udara, ditinjau berdasarklan gambar 4.2, ternyata pergerakan itu diakibatkan oleh arus udara yang membuat sudut , akan mendapatkan kakas yang sebanding dengan permukaan wujud dan selanjutnya bergantung pada sudut , bentuk wujud dan kecepatan udara. Momen itu dapat diuraikan menjadi gaya L yang tegak lurus pada arah arus dan yang disebut gaya angkat (kakas anggungan) sedangkan D merupakan gaya hela. Tabel 3-2 Nisbah anatara percepatan sudut dan faktor lebar sayap C

12 11 10 9 8 7 6 5

0 3,2 3,5 3,8 4,2 4,75 5,4 6,4 7,5

C 0,87 0,87 0,87 0,87 0,87 0,87 0,87 0,87

4,5 4 3,5 3 2,8 2,6 2,5 2,4

0 8,3 9,3 10,6 12,2 13,1 14,0 14,4 15

C 0,86 0,85 0,84 0,82 0,81 0,80 0,80 0,79

2,2 2,0 1,8 1,6 1,5 1,4 1,2 1

0 16,2 17,6 19,2 21,1 22,2 23,3 26 29,2

C 0,78 0,76 0,74 0,71 0,70 0,68 0,63 0,57

Berdasarkan percobaan telah terbukti, bahwa untuk wujud yang tertentu kakas F adalah sebanding dengan permukaan dan kecepatan angin pangkat dua, yaitu : 1 F = C. . .v 2 . A 4.8 2 dengan sebagai massa jenis udara, A sebagai permukaan, sedangkan faktor C sebagaimana F dapat dipisahkan menjadi CL yang berbanding lurus dengan gaya angkat dan Faktor CD yang berbanding lurus dengan gaya hela D.

Energi Angin

28

Pada kecepatan angin sama, putarannya tidak konstan, tetapi tergantung pada beban. Jadi putaran dengan beban penuh adalah kira-kira 2/3 dari putaran beban nol, atau putaran dengan beban nol adalah 1,5 kali lebih besar dari pada putaran beban penuh. IV.4 Efisiensi Aerodinamik Hal kedua yang dapat diperoleh dari diagram ialah efisiensi aerodinamik, yaitu perbandingan antara pemberian kerja yang sebenarnya dan pemberian kerja yang tanpa rugi yang diperlihatkan oleh garis GH dan garis DE gambar 4.1 : GH ae = ..4.9 DE Oleh karena DF tegaklurus terhadap FA, maka sudut DCB = . Karena tidak tergantung pada percepatan tetapi tergantung pada wujud dan sudut , maka sudut , akan menjadi lebih besar dibandingkan dengan sudut DCH, kalau percepatan bertambah besar. Dengan kata lain, perbandingan antara GH dan DE akan menjadi lebih kecil dan pengaruh aerodinamiknya akan menjadi lebih buruk. Pada gambar 4.1, kalau v diperbesar dengan dan yang tetap, maka semua garis akan diperbesar dalam perbandingan yang sama, yang berarti efisiensi aerodinamik yang ditentukan oleh perbandingan GH dan DE itu hanya tergantung pada dan . Kalau misalnya tg =0,043 dan = 6, maka ternyata bahwa efisiensinya adalah kira-kira 60% (titik a pada gambar 3.5). Untuk percepatan = 12, Efisiensi telah menurun menjadi 35% pada tg =0,035 ( L = 28,5 titik b). D Karena percepatan yang paling besar pada kelilingnya, pada pinggir baling-baling itu harus dipakai wujud yang paling ramping.. Lebih ketengah dipergunakan berbagai wujud yang lebih tebal dan untuk memperoleh baling-baling yang tidak terlalu lebar dipergunakan sudut yang lebih besar, sehingga tg menjadi tidak menguntungkan. Dari gambar 3-5, terlihat bahwa efisiensi untuk yang konstan naik sejarah garis lurus. Oleh karena itu dapat dinyatakan dengan rumus pendekatan, yaitu : 3 ae = 1 . .tg 2 4.10

Hal tersebut telah dibuktikan untuk beberapa percobaan baling-baling untuk sejumlah pembangkit listrik. Pada semua percobaan itu untuk berbagai jenis baling-baling dan percepatan dapat ditentukan dengan rumus : P=C.v3D2 4.11

Ternyata, bahwa baling-baling yang mempunyai efisiensi yang palin besar didapatkan pada percepatan sebesar 5 sampai 6. IV.5 Lebar Baling-Baling Pada perhitungan lebar baling-baling dapat digunakan persamaan sebagai berikut : Energi Angin29

b= Dimana :

t.C .m C L .2

4.12

t = jari-jari lingkaran daun baling-baling pada jarak tertentu = percepatan C2 = Perbandingan antar gaya angkat dan gaya hela (dapat diperoleh dari tabel 3.2 CL = Koefisien gaya angkat, yang dapat diperoleh dari gambar 3.3 dan 3.4. Bagi baling-baling yang berdaun-z berlaku : t=

.D z

..4.13

Sebagai contoh kiat rencanakan baling-baling dengan D=1,5 m dengan generator 150 Watt dan pada putaran 1100 rpm membangkitkan daya penuh. Pada persamaan 3.5 daya usaha itu terjadi pada kecepatan angin 9,3 m/detik. Dengan menganggap bahwa generator sudah dapat menghasilkan arus pada putaran 550 rpm dan hal itu tercapai pada kecepatan angin 4,7 m/det. Maka percepatan diperoleh :

=

.n.D .1100.1,5 = = 9,3 60.v 60.93

dari gambar 4-4 ternyata untuk wujud yang paling ramping, C4 dan C6, perbandingan L-D yang paling menguntungkan terletak pada sudut = 1,2 o dan 1,8o, Sedangkan CL terletak antara 02,29 sampai 0,46. Untuk perhitungan sementara digunakan CL = 0,35 dan baling-baling yang berdaun ganda dapat diperoleh :

t=

.1,5 = 2,35m 2

= 9,3C = 0,87 maka tebal baling-baling adalah : b= t.C CL .2

Energi Angin

30

b=

2,35.0,87 = 0,068 m 0,35.(9,3) 2

Dengancara yang sama seperti menghitung lebar ujung baling (sembir) ditentukan pula lebarnya ialah 1/5 dari deiameter baling-baling. Dengan demikian kita harus mengambil CL yang sebesar mungkin, supaya diperoleh baling-baling yang sesempit mungkin, yang berarti seringan mungkin. Biasanya tebal akan melampaui 10% dari wujud, sehingga untuk CL boleh dipergunakan nilai sebesar 1,1 sampai 1,2.. Percepatannya adalah 1,86 ( (C = 0,74) . Maka untuk itu diperoleh lebar baling-baling :

.0,30.0,74 b= 2 = 0,091 m 2 1,1.1,86kalau CL ditengah-tengah diperbesar, maka akan menjadi lebih besar, dan L= menjadi lebih kecil. Hal dikehendaki guna memperoleh baling-baling yang rata. Hal ini juga dapat dicapai dengan memperbesar . Akan tetapi berhubung dengan masalah kekuatan maka perlu sekali untuk dibuat dengan ketebalan yangan cukup besar. Baling-baling itu dapat dibuat dari sepotong kayu berukuran 1.500 x 91 x 22 mm. Kita gergaji seperti pada gambar, sehingga bagi seluruh bujurnya diperoleh lebar daun yang tepat. Lalu semua pinggir dilancipkan. Hal ini dapat dilakukan baik pada satu sisi maupun pada kedua sisinya Untuk lebih lengkapnya setiap perhitungan yang dibutuhkan dalam perencenaan ini dapat dilihat pada tabel berikut iniIrisan A B C D E D 1,50 1,2 0 0,9 0 0,6 0 0,3 0

9,3 7,4 4 5,58 3,7 2 1,8 6

T 2,3 5 1,8 8 1,4 1 0,9 4 0,4 7

b 0,075 0,07 9 0,08 3 0,08 7 0,09 1

C0,87 0,87 0,87 0,84 0,74

CL0,3 1 0,3 7 0,4 7 0,6 6 1,1 0

Titik pd gamb3.4 a b c d e

tebal 4 5 7 9 11

Tebal % 5,3 6,3 8,4 10,4 12,1

0, 7 0, 8 0, 9 1, 8 5,8

4,1 5,1 6,9 10, 0 18, 7

i3,4 4,3 6 8,2 12, 9

tg i 0,059 0,075 0,105 0,14 4 0,22 9

S (mm) 4,4 5,9 8,7 12,6 20,8

V.

Pengaturan Kecepatan Putar Turbin Angin

Kecepatan aliran angin tidaklah selalu tetap, maka kecepatan putar daum baling-baling akan berubahubah juga mengikuti mengikuti kecepatan putar tersebut. Energi Angin

31

Generator sinkron menghasilkan tenaga listrik bolak-balik, arus bolak-balik ini mempunyai frekwensi yang besarnya ditentukan oleh kecepatan putar generator. Agar supaya dapat dipakai oleh konsumen listrik dengan baik, maka besar frekwensi ini harus tetap, misalnya 50 Hz. Dari persamaan dibawah ini : f = dimana : n p f p.n 60 5.1

= kecepatan putar generator (rpm)_ = jumlah pasang kutup = frekwensi

Disamping faktor frekwensi arus bolak-balik ditentukan oleh kecepatan putar generator, juga oleh jumlah pasang kutup generator.Tidaklah mungkin untuk setiap saat untuk mengubah jumlah pasang kutup generator, maka agar frekwensi dapat dijaga tetap, hal ini dapat dicapai bila kecepatan putar generator tetap yang berarti bahwa kecepatan putar turbin angin harus tetap pula.

VI.

Jenis-Jenis Turbin Angin

Turbin angin dibagi atas 2 kelompok besar yaitu : Turbin Panemone yaitu turbin yang bidang lingkaran perputaran baling-balingnya sejajar arah aliran udara :yang terdiri dari : * Rotor Savanius Rotor Darrieus. Kombinasi Rotor Darrieus dan Rotor Savanius

VII. Accumulator /Batterai Oleh karena pemakaian energi tidak selalu bertepatan dengan bekerja generator, maka energi itu perlu untuk dapat dsimpan sementara. Itulah guna baterai sebagai alat untuk menyimpan energi energi listrik dan mampu pula untuk mengeluarkan muatan simpanan daya tersebut. Baterai penyimpan terdiri dari bagian-bagian ynag dihubungkan satu sama lain, bagian-bagian disebut sel, dan setiap sel menghasilkan tegangannya sendiri. Ada tiga macam tegangan yang dikenal oleh sel-sel baterai, yaitu : 1. Tegangan kerja, Besarnya tegangan kerja ada dua volt per sel. Tegangan terminal baterai yang lebih tinggi dicapai bila beberapa sel dihubung secara seri. 2. Tegangan Pengisian, Besar tegangan yang dibutuhkan oleh baterai pada waktu pengisian muatan adalah 2,23 volt per sel. Untuk baterai yang baru, tegangan pengisian dapat mencapai 2,7 Volt. 3. Tegangan minimum baterai, Besar tegangan minimum baterai yang diisinkan pada baterai adalahg 1,8 volt per-sel.

Energi Angin

32

Besar arus yang dapat diterima baterai dan dapat dihasilkan oleh baterai penyimpan tergangtung pada lempengan elektroda yang dipakai dalam setiap sel. Satuan besar yang dipakai adalah ampere-jam (AH). Penggunaan baterai penyimpang dalam sistem penyimpanan daya ditentukan oleh dua hal: 1. Kapasitas baterai penyimpan haruslah cukup untuk memenuhi kebutuhan akan tenaga listrik selama generator turbin angin tidak bekerja. 2. Lamanya waktu baterai menyimpan sanggup menyediakan listrik apabila generator turbin angin tidak bekerja. Kapasitas baterai penyimpan yang dibutuhkan tergantung pada : 1. Kecepatan angin rata-rata pada daerah tersebut. 2. Banyaknya daya yang dipergunakan dalam satu bulan. 3. Jumlah hari berturut-turut tanpa angin selama satu bulan.

DAFTAR PUSTAKA Molly, Jeans Peter, Harijono Dj,1983, Wind Energy System, Alumni, Bandung Molly, Jeans Peter. 1978 Arbeiten auf dem Gebiet der Windenergiekonversion. Vortag im Bauweisen-Kolloquim des Institut fur bauweisen-und Konstruktionsforschung der DFVLR Stuttgart. Mangga, J.B. 200.System Energi Kelautan, (Catatan Kuliah). Culp,Archie W.Jr.Principles of Energy Conversion.Erlangga,Surabaya. Soeleman, T.M, Pengembangan Sumber Daya Energi,Volume II, Diktat Kuliah, ITB, Bandung

Energi Angin

33

Energi Angin

34

Energi Angin

35

Energi Angin

36