2.3.1. Energi dan Daya Angin
Energi yang terdapat pada angin adalah energi kinetik yang dirumuskan berikut ini :
E
k
= 0,5.m.v
2
………………………………………………………..1
dengan : E
k
= energi kinetik joule. m
= massa kg. v
= kecepatan angin ms.
Dari Persamaan 1, dapat diketahui daya adalah energi per satuan waktu Js maka persamaan tersebut dapat ditulis menjadi :
P
a
= 0,5. .v
2
……………………………………………………….2
dengan : P
a
= daya yang dihasilkan angin Js = watt. = massa udara yang mengalir per satuan waktu kgs.
v = kecepatan angin ms.
dimana :
=
ρ
.A.v …………….……………………………………………..3
dengan :
ρ
= massa jenis udara kgm
3
. A
= luasan angin yang ditangkap kincir m
2
.
Dengan substitusi, Persamaan 2 dan Persamaan 3, daya angin P
a
dapat dirumuskan menjadi :
P
a
= 0,5.
ρ
.A.v.v
2
disederhanakan menjadi :
P
a
= 0,5.
ρ
.A.v
3
………………………………………………………4
Dalam penggunaan secara sederhana dengan mengasumsikan
ρ
udara : 1,2 kgm
3
maka diperoleh persamaan :
P
a
= 0,6.A.v
3
………………………………………………………..5
2.3.2. Torsi Kincir Angin
Torsi sebuah kincir angin dapat dihitung menggunakan persamaan Yunus A. Cengel, 2006, Thermodynamics An Engineering Approach, hal. 66 :
T = r
lengan
.F …………………………………………………………6
dengan : T
= torsi Nm. r
lengan
= jarak lengan torsi m. F
= gaya pengimbang N.
2.3.3. Daya Kincir Angin
Daya kincir angin adalah daya yang dihasilkan oleh poros kincir akibat energi angin yang melintasi sudu-sudu kincir. Berdasarkan penelitian yang
dilakukan oleh seorang ilmuwan Jerman bernama Albert Betz, didapatkan efisiensi maksimum kincir angin, yaitu sebesar 59,3 sumber :
www.wikipedia.orgwikiBet’z_law angka ini disebut Betz Limit. Dalam Gambar 2.4 grafik koefisien daya beberapa kincir angin.
Gambar 2.4 Grafik hubungan C
p
dan tip speed ratio tsr beberapa jenis kincir Sumber : Johnson, 2006, hal. 18
Rumusan teori daya kincir yang dihasilkan oleh gerak melingkar pada poros kincir angin adalah :
P
k
= T. ω …………………………………………………………….7
dengan : P
k
= daya yang dihasilkan kincir angin watt. T
= torsi Nm. ω
= kecepatan sudut rads.
Satuan kecepatan sudut adalah radian per second rads, satuan lain yang digunakan
adalah putaran per menit rpm. Konversi satuan yang menghubungkan
rpm dan rads adalah 1 rpm =
rads, maka Persamaan 7 dapat diubah menjadi :
P
k
= T. ....
……………………………………………………...8
dengan : n
= putaran poros rpm.
2.3.4. Tip Speed Ratio tsr
Tip speed ratio adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu kincir
angin yang berputar melingkar dengan kecepatan angin yang melewatinya, tsr dapat dirumuskan :
tsr =
disederhanakan menjadi :
tsr =
…………….……………………………………………...9
dengan : r
= jari-jari kincir m. n
= putaran poros rpm. v
= kecepatan angin ms.
2.3.5. Koefisien Daya C
p
Koefisien daya atau power coefficient C
p
adalah perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh kincir angin P
k
dengan daya yang dihasilkan oleh angin P
a
. Rumusnya adalah :
C
p
= x 100 …………………………………………………...10
Kategori