2.2. Kincir Angin
Kincir angin merupakan sebuah alat atau mesin yang digerkan oleh tenaga angin sehingga menghasilkan energi mekanik atau gerak. Berdasarkan posisi
porosnya, kincir angin dikelompokan menjadi kincir angin poros horizontal dan kincir angin poros vertikal. Pada penelitian ini yang akan dikembangkan adalah
kincir tipe poros horizontal. 2.2.1. Kincir Angin Poros Horizontal
Kincir angin sumbu horizontal merupakan kincir angin yang memiliki poros utama sejajar dengan tanah dan arah poros utama sesuai dengan arah datangnya
angin. Kincir ini terdiri dari sebuah menara dan sebuah kincir yang dipasang dipuncak menaranya.Poros kincir dapat berputar 360° terhadap sumbu vertikal
untuk menyesuaikan arah angina seperti pada Gambar 2.2 Kelebihan kincir angin sumbu horizontal adalah :
1. Dasar menara yang tinggi membuat 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 atmosfir bumi.
2. Mampu menkonversi energi angin pada kecepatan tinggi. 3. Material yang digunakan lebih sedikit.
4. Memiliki faktor keamanan yang baik dikarenakan posisi sudu yang berada diatas menara.
Gambar 2.2 Contoh kincir angin poros horizontal kincir propeler Sumber :
www.poweredbymothernature.com
Selain itu, kekurangan kincir angin sumbu horizontal adalah : 1. Konstruksi yang tinggi menyulitkan dalam proses pembuatan dan
pemasangan kincir bersumbu horizontal. 2. Perlu adanya mekanisme tambahan agar poros dapat menyesuaikan
dengan arah datangnya angin. 3. Biaya pemasangannya lebih mahal bila dibandingkan dengan kincir
angin bersumbu vertikal.
2.2.2. Kincir Angin Poros Vertikal Salah satu kendala penggunaan kincir angin adalah kecepatan angin dan
arah angin yang berubah-ubah sepanjang waktu. Oleh karena itu, kincir angin yang baik adalah kincir yang dapat menerima angin dari segala arah selain itu juga
mampu bekerja pada angin dalam kecepatan yang rendah salah satunya Turbin PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Angin Sumbu Vertikal TASV. Turbin ini memiliki efisiensi yang lebih kecil dibandingkan dengan turbin angin sumbu horizontal. Ada berbagai type TASV
yang sering digunakan diantaranya adalah tipe Savonius, dan tipe Darrieus seperti pada Gambar 2.3 dan 2.4.
Gambar 2.3 Kincir vertikal tipe Darrieus Sumber :
www.getsttpln.net
Gambar 2.4 Kincir vertikal tipe Savonius Sumber :
www.getsttpln.net PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Kelebihan kincir angin sumbu vertikal adalah sebagai berikut : 1. Tidak membutuhkan struktur menara yang besar.
2. Sebuah kincir angin berporos vertikal bisa diletakkan lebih dekat ke tanah, membuat pemeliharaan bagian-bagiannya yang bergerak jadi
lebih mudah. 3. 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. 4. Kincir angin bersumbu vertikal tidak harus diubah posisinya jika arah
angin berubah
.
Selain itu, kekurangan kincir angin sumbu vertikal adalah sebagai berikut : 1. Kebanyakan TASV memproduksi energi hanya 50 dari efisiensi
TASH karena drag tambahan yang dimilikinya saat kincir berputar. 2. TASV tidak mengambil keuntungan dari angin yang melaju lebih
kencang di elevasi yang lebih tinggi. 3. Kebanyakan TASV mempunyai torsi awal yang rendah, dan
membutuhkan energi untuk mulai berputar.
2.2.3. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kincir Angin Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja dari suatu kincir angin adalah :
1. Energi Kinetik Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda akibat
pergerakan benda tersebut yang dapat dirumuskan :
�
= . � 1
dengan m adalah massa udara kg, dengan v adalah kecepatan angin ms.
2. Daya Angin Daya angin adalah daya yang tersedia oleh angin dimana daya ini
berbanding lurus dengan pangkat tiga kecepatannya dan dapat dirumuskan sebagai berikut :
�
�
= . . � 2
dengan Pin adalah daya yang tersedia pada angin watt, A adalah luas penampang sudu
m , ρ adalah massa jenis udara kgm , v adalah kecepatan angin ms.
3. Torsi Torsi T adalah hasil perkalian besarnya gaya pembebanan dengan
panjang lengan torsinya sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut : � = . ℓ
3 dengan T adalah torsi N.m, F adalah gaya pembebanan N,
ℓ adalah panjang lengan torsi m.
4. Daya Kincir Daya kincir adalah daya yang dihasilkan oleh kicir sebagai akibat
adanya angin yang menghantam sudu kincir sehingga sudu kincir bergerak melingkar. Daya yang dihasilkan oleh sudu kincir yang
berputar adalah : �
= � . . 4
dengan � adalah daya yang dihasilkan kincir watt, T adalah torsi
N.m, n adalah putaran poros kincir rpm.
5. Koefisien Daya Koefisien daya adalah perbandingan antara daya yang dihsilkan oleh
kincir angin dengan daya yang tersedia oleh angin sehingga bisa dirumuskan sebagai berikut :
= �
�
�
5
dengan adalah koefisien daya,
� adalah daya yang dihasilkan oleh kincir angin watt,
�
�
adalah daya yang tersedia oleh angin watt.
6. Tip Speed Ratio Tip speed ratio adalah perbandingan antara kecepatan di ujung sudu
kincir angin dengan kecepatan anginnya sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut :
= ��
� 6
dengan tsr adalah tip speed ratio, n adalah kecepatan putar poros kincir angin rpm,
� adalah kecepatan sudut sudu kincir angin rads, � adalah jari-jari kincir m, dan v adalah kecepatan angin ms.
Menurut ilmuwan asal Jerman, Albert Betz, efisiensi atau koefisien daya maksimal sebuah kincir angin adalah sebsar 59 .Teorinya tersebut kemudian dinamakan
dengan Betz limit yang grafiknya dapat dilihat pada Gambar 2.5
Gambar 2.5 Hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio tsr dari
berbagai jenis kincir angin
2.3. Magnet
Kategori