Cara Kerja turbin angin pada pembangkit Listrik Tenaga Bayu

Jenis turbin angin ada 2, yaitu:

1. Turbin angin sumbu horizontal
2. Turbin angin sumbu tegak [misalnya turbin angin Darrieus]

Turbin angin sumbu horizontalSunting

Turbin angin sumbu horizontal [TASH] memiliki poros rotor utama dan generator listrik di puncak menara. Turbin berukuran kecil diarahkan oleh sebuah baling-baling angin [baling-baling cuaca] yang sederhana, sedangkan turbin berukuran besar pada umumnya menggunakan sebuah sensor angin yang digandengkan ke sebuah servo motor. Sebagian besar memiliki sebuah gearbox yang mengubah perputaran kincir yang pelan menjadi lebih cepat berputar.

Karena sebuah menara menghasilkan turbulensi di belakangnya, turbin biasanya diarahkan melawan arah anginnya menara. Bilah-bilah turbin dibuat kaku agar mereka tidak terdorong menuju menara oleh angin berkecepatan tinggi. Sebagai tambahan, bilah-bilah itu diletakkan di depan menara pada jarak tertentu dan sedikit dimiringkan.

Karena turbulensi menyebabkan kerusakan struktur menara, dan realibilitas begitu penting, sebagian besar TASH merupakan mesin upwind [melawan arah angin]. Meski memiliki permasalahan turbulensi, mesin downwind [menurut jurusan angin] dibuat karena tidak memerlukan mekanisme tambahan agar mereka tetap sejalan dengan angin, dan karena pada saat angin berhembus sangat kencang, bilah-bilahnya bisa ditekuk sehingga mengurangi wilayah tiupan mereka dan dengan demikian juga mengurangi resintensi angin dari bilah-bilah itu.

Kelebihan TASHSunting

• Dasar menara yang tinggi membolehkan akses ke angin yang lebih kuat di tempat-tempat yang memiliki geseran angin [perbedaan antara laju dan arah angin antara dua titik yang jaraknya relatif dekat di dalam atmosfer bumi. Di sejumlah lokasi geseran angin, setiap sepuluh meter ke atas, kecepatan angin meningkat sebesar 20%.

Kelemahan TASHSunting

• Menara yang tinggi serta bilah yang panjangnya bisa mencapai 90 meter sulit diangkut. Diperkirakan besar biaya transportasi bisa mencapai 20% dari seluruh biaya peralatan turbin angin.
• TASH yang tinggi sulit dipasang, membutuhkan derek yang sangat tinggi dan mahal serta para operator yang tampil.
• Konstruksi menara yang besar dibutuhkan untuk menyangga bilah-bilah yang berat, gearbox, dan generator.
• TASH yang tinggi bisa memengaruhi radar airport.
• Ukurannya yang tinggi merintangi jangkauan pandangan dan mengganggu penampilan lansekap.
• Berbagai varian downwind menderita kerusakan struktur yang disebabkan oleh turbulensi.
• TASH membutuhkan mekanisme kontrol yaw tambahan untuk membelokkan kincir ke arah angin.

Turbin Angin Sumbu VertikalSunting

Turbin angin sumbu vertikal/tegak [atau TASV] memiliki poros/sumbu rotor utama yang disusun tegak lurus. Kelebihan utama susunan ini adalah turbin tidak harus diarahkan ke angin agar menjadi efektif. Kelebihan ini sangat berguna di tempat-tempat yang arah anginnya sangat bervariasi. VAWT mampu mendayagunakan angin dari berbagai arah.

Dengan sumbu yang vertikal, generator serta gearbox bisa ditempatkan di dekat tanah, jadi menara tidak perlu menyokongnya dan lebih mudah diakses untuk keperluan perawatan. Tapi ini menyebabkan sejumlah desain menghasilkan tenaga putaran yang berdenyut. Drag [gaya yang menahan pergerakan sebuah benda padat melalui fluida [zat cair atau gas] bisa saja tercipta saat kincir berputar.

Karena sulit dipasang di atas menara, turbin sumbu tegak sering dipasang lebih dekat ke dasar tempat ia diletakkan, seperti tanah atau puncak atap sebuah bangunan. Kecepatan angin lebih pelan pada ketinggian yang rendah, sehingga yang tersedia adalah energi angin yang sedikit. Aliran udara di dekat tanah dan objek yang lain mampu menciptakan aliran yang bergolak, yang bisa menyebabkan berbagai permasalahan yang berkaitan dengan getaran, diantaranya kebisingan dan bearing wear yang akan meningkatkan biaya pemeliharaan atau mempersingkat umur turbin angin. Jika tinggi puncak atap yang dipasangi menara turbin kira-kira 50% dari tinggi bangunan, ini merupakan titik optimal bagi energi angin yang maksimal dan turbulensi angin yang minimal.

Kelebihan TASVSunting

• Tidak membutuhkan struktur menara yang besar.
• Karena bilah-bilah rotornya vertikal, tidak dibutuhkan mekanisme yaw.
• Sebuah TASV bisa diletakkan lebih dekat ke tanah, membuat pemeliharaan bagian-bagiannya yang bergerak jadi lebih mudah.
• TASV memiliki sudut airfoil [bentuk bilah sebuah baling-baling yang terlihat secara melintang] yang lebih tinggi, memberikan keaerodinamisan yang tinggi sembari mengurangi drag pada tekanan yang rendah dan tinggi.
• Desain TASV berbilah lurus dengan potongan melintang berbentuk kotak atau empat persegi panjang memiliki wilayah tiupan yang lebih besar untuk diameter tertentu daripada wilayah tiupan berbentuk lingkarannya TASH.
• TASV memiliki kecepatan awal angin yang lebih rendah daripada TASH. Biasanya TASV mulai menghasilkan listrik pada 10km/jam [6 m.p.h.]
• TASV biasanya memiliki tip speed ratio [perbandingan antara kecepatan putaran dari ujung sebuah bilah dengan laju sebenarnya angin] yang lebih rendah sehingga lebih kecil kemungkinannya rusak pada saat angin berhembus sangat kencang.
• TASV bisa didirikan pada lokasi-lokasi dimana struktur yang lebih tinggi dilarang dibangun.
• TASV yang ditempatkan di dekat tanah bisa mengambil keuntungan dari berbagai lokasi yang menyalurkan angin serta meningkatkan laju angin [seperti gunung atau bukit yang puncaknya datar dan puncak bukit],
• TASV tidak harus diubah posisinya jika arah angin berubah.
• Kincir pada TASV mudah dilihat dan dihindari burung.

Kekurangan TASVSunting

• Kebanyakan TASV memproduksi energi hanya 50% dari efisiensi TASH karena drag tambahan yang dimilikinya saat kincir berputar.
• TASV tidak mengambil keuntungan dari angin yang melaju lebih kencang di elevasi yang lebih tinggi.
• Kebanyakan TASV mempunyai torsi awal yang rendah, dan membutuhkan energi untuk mulai berputar.
• Sebuah TASV yang menggunakan kabel untuk menyanggahnya memberi tekanan pada bantalan dasar karena semua berat rotor dibebankan pada bantalan. Kabel yang dikaitkan ke puncak bantalan meningkatkan daya dorong ke bawah saat angin bertiup.

• Kincir angin
• Energi terbarukan

• Tony Burton, David Sharpe, Nick Jenkins, Ervin Bossanyi: Wind Energy Handbook, John Wiley & Sons, 2nd edition [2011], ISBN 978-0-470-69975-1
• Darrell, Dodge, Early History Through 1875 Diarsipkan 2010-12-02 di Wayback Machine., TeloNet Web Development, Copyright 1996–2001
• Ersen Erdem, Wind Turbine Industrial Applications
• Robert Gasch, Jochen Twele [ed.], Wind power plants. Fundamentals, design, construction and operation, Springer 2012 ISBN 978-3-642-22937-4.
• Erich Hau, Wind turbines: fundamentals, technologies, application, economics Springer, 2013 ISBN 978-3-642-27150-2 [preview on Google Books]
• Siegfried Heier, Grid integration of wind energy conversion systems John Wiley & Sons, 3rd edition [2014], ISBN 978-1-119-96294-6
• Peter Jamieson, Innovation in Wind Turbine Design. Wiley & Sons 2011, ISBN 978-0-470-69981-2
• J. F. Manwell, J. G. McGowan, A. L. Roberts, Wind Energy Explained: Theory, Design and Application, John Wiley & Sons, 2nd edition [2012], ISBN 978-0-47001-500-1
• David Spera [ed,] Wind Turbine Technology: Fundamental Concepts in Wind Turbine Engineering, Second Edition [2009], ASME Press, ISBN 9780791802601
• Alois Schaffarczyk [ed.], Understanding wind power technology, John Wiley & Sons, [2014], ISBN 978-1-118-64751-6
• Hermann-Josef Wagner, Jyotirmay Mathur, Introduction to wind energy systems. Basics, technology and operation. Springer [2013], ISBN 978-3-642-32975-3

• Harvesting the Wind [45 lectures about wind turbines by professor Magdi Ragheb] Diarsipkan 2012-12-15 di Archive.is
• Wind Projects
• Guided tour on wind energy Diarsipkan 2010-12-01 di Wayback Machine.
• U.S. Wind Turbine Manufacturing: Federal Support for an Emerging Industry Diarsipkan 2014-05-27 di Wayback Machine. Congressional Research Service
• Wind Energy Technology World Wind Energy Association
• Wind turbine simulation, National Geographic
• Airborne Wind Industry Association international
• The world's 10 biggest wind turbines
• The Tethys database seeks to gather, organize and make available information on potential environmental effects of offshore wind energy development