Prinsip Dasar dan Komponen Turbin Angin

 

PRINSIP DASAR TURBIN ANGIN BESERTA KOMPONEN DAN FUNGSINYA

Turbin angin adalah kincir angin yang digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik. Turbin angin ini pada awalnya dibuat untuk mengakomodasi kebutuhan para petani dalam melakukan penggilingan padi, keperluan irigasi, dll. Turbin angin terdahulu banyak dibangun di Denmark, Belanda, dan negara-negara Eropa lainnya dan lebih dikenal dengan Windmill. Kini turbin angin lebih banyak digunakan untuk mengakomodasi kebutuhan listrik masyarakat, dengan menggunakan prinsip konversi energi dan menggunakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui yaitu angin. 

 .

 

Prinsip kerja pembangkit listrik tenaga angin ialah dengan memanfaatkan energi kinetik dari partikel angin bergerak dengan kecepatan tertentu yang ditangkap oleh turbin angin. Baling-baling turbin dirancang sedemikian rupa sehingga memungkinkan untuk menggerakkan poros rotor generator. Balingbaling memutar poros dari turbin yang akan menyebabkan rotor pada generator akan bergerak dan generator mengubah energi rotasi menjadi energi listrik.

Secara umum, konfigurasi utama turbin angin poros datar terdiri dari; rotor (blade dan hub), nasel/nacelle, generator, transmisi gearbox, kopling dan rem, sistem orientasi (yaw system), menara, sistem kontrol dan pondasi, seperti diperlihatkan pada gambar atas. Adapun penjelasan dari masing-masing bagian tersebut adalah:

1. Sudu (Blade /Baling-baling) Rotor turbin angin yang terdiri dari baling-baling/ sudu dan hub merupakan bagian dari turbin angin yang berfungsi menerima energi kinetik dari angin dan merubahnya menjadi energi gerak (mekanik) putar pada poros penggerak. Pada sebuah turbin angin, baling-baling rotor dapat berjumlah 1, 2, 3 atau lebih.

2. Rotor Hub Hub merupakan bagian dari rotor yang berfungsi menghubungkan sudu dengan shaft (poros) utama.

3. Kontrol Pitch Sudu Salah satu tipe rotor adalah dengan sudu terpasang variabel yang dapat dirubah sudut serangnya dengan mengatur posisi sudut serang sudu terhadap arah angin bertiup. Rotor dengan mekanisme demikian disebut dengan rotor dengan pitch sudu variabel. Tidak semua turbin angin menggunakan tipe rotor dengan sudut sudu variabel.

4. Rem Rem berfungsi untuk menghentikan putaran poros rotor yang bertujuan untuk keamanan atau pada saat dilakukan perbaikan.

5. Poros Rotor Putaran Rendah Poros rotor berfungsi untuk memindahkan daya dari rotor ke generator, dapat secara langsung maupun melalui mekanisme transmisi gearbox.

6. Gearbox Pada umumnya transmisi di turbin angin berfungsi untuk memindahkan daya dari rotor ke generator dengan dipercepat putarannya. Hal ini diperlukan karena umumnya putaran rotor berotasi pada putaran rendah, sementara generatornya bekerja pada putaran tinggi.

7. Generator Generator merupakan komponen terpenting dalam sistem turbin angin, dimana fungsinya adalah merubah energi gerak (mekanik) putar pada poros penggerak menjadi energi listrik. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh generator dapat berupa alternating current (AC) maupun direct current (DC) dan tegangan keluarannya dapat dari tegangan rendah (12 volt) atau sampai tegangan 680 volt atau lebih.

8. Kontrol Arah Pada turbin angin yang relatif besar, umumnya sudah menggunakan sistem geleng aktif (active yawing system), yang digerakkan oleh motor servo. Kontrol yawing disini berfungsi menerima input dari sensor anemometer (mendeteksi kecepatan angin) dan wind direction ( mendeteksi perubahan arah angin), dan memberikan komando kepada motor servo untuk membelokkan arah poros turbin angin dan juga memberikan masukan kepada kontrol pitch.

9. Anemometer Sensor Anemometer berfungsi untuk mendeteksi/mengukur kecepatan angin, sebagai masukan kepada sistem kontrol untuk mengendalikan operasional pada kondisi optimum.

10. Tail Vane Salah satu sistem orientasi yang pasif (passive yawing) adalah menggunakan ekor pengarah. Fungsi dari ekor pengarah (tail vane) adalah untuk membelokan posisi rotor terhadap arah datangnya angin.

11. Nasel (Nacelle) Fungsi nasel adalah untuk menempatkan dan melindungi komponenkomponen turbin angin, yaitu : generator, gearbox, kopling, rem, kontrol, sistem geleng (yawing system).

12. Poros Rotor putaran tinggi Poros rotor putaran tinggi berfungsi untuk memindahkan daya dari girboks ke generator.

13. Roda gigi sistem geleng (Yaw drive) Fungsi yaw drive adalah untuk menempatkan komponen turbin angin yang berada diatas menara menghadap optimal terhadap arah angin bertiup mengikuti perubahan arah angin.

14. Motor servo (Yaw motor) Fungsi motor yaw adalah untuk menggerakan yaw drive untuk menempatkan komponen turbin angin yang berada diatas menara menghadap optimal terhadap arah angin bertiup mengikuti perubahan arah angin.

15. Menara / Tower Menara merupakan tiang penyangga yang fungsi utamanya adalah untuk menopang rotor, nasel dan semua komponen turbin angin yang berada di atasnya.