sekarang nilai 3,5 dari spesifikasi faktor energi yang merupakan nilai umum untuk disain turbin angin yang sangat bagus.
5 ,
3 E
2 3
a
tahun m
kWh V
av
≈
3.32 Faktanya nilai dari C
P
dan η berturut – turut adalah 0,5 dan 0,95. artinya pada suatu
lokasi daratan yang baik dengan rata kecepatan angin pada tinggi poros 7 ms, dengan hasil energi adalah 1.200 kWhm
2
tahun. Jelas bahwa generator angin hanya memproduksi daya rata – ratanya selama sebagian kecil waktu. Hal ini dapat dirumuskan
oleh C
F
Umumnya nilai tersebut berkisar antara 2.000 dan 2.500 jam pertahun dimana suatu mesin komersil dalam beberapa hal dipasang pada suatu lokasi dengan kecepatan angin
yang tinggi, faktor kapasitasnya hampir mendekati 0,5 tetapi hal ini seperti dikatakan terkecuali. Kadang – kadang kita menemukan rata – rata daya keluaran yang spesifik
yang digunakan sebagai pengganti persamaan 3.32. Hal ini ditemukan dengan membagi hasilnya dengan 8760 dan mengkonversikannya dari kW ke watt. Maka dapat
dirumuskan sebagai berikut : , “faktor kapasitas, yang digambarkan sebagai persentase dari waktu generator
yang beroperasi pada daya rata – rata untuk memproduksi jumlah energi yang sama yang diproduksinya selama periode tersebut. Nilai dari faktor kapasitas berkisar antara 0,2 –
0,3, setara dengan beroperasinya selama 1.750 – 2.600 jam per tahun pada daya rata – rata.
4 ,
2 3
,
m Watt
V P
av tahunan
ave
≈
3.33a Catatan, untuk generator angin dengan elektrik yang kecil, suatu nilai yang rendah
dicapai
3 ,
2 ,
2 3
,
m Watt
V P
av tahunan
ave
− ≈
3.33b Dan untuk pompa angin
15 ,
05 ,
2 3
,
m Watt
V P
av tahunan
ave
− ≈
3.33c
III. 12. Daya dan Torsi Pada Rotor Riil
Universitas Sumatera Utara
Sekarang dapat kita mengerti karakteristik dari rotor riil Gambar 3.16. sebelah kiri kita menggunakan rotor slow running dengan banyak sudu. Pada sebelah kanan kita melihat
rotor fast running dengan beberapa sudu. Rotor slow running memiliki TORSI TINGGI, RPM RENDAH
Rotor Fast running memiliki TORSI RENDAH, RPM TINGGI Rotor slow running digunakan untuk pompa piston, yang membutuhkan torsi yang
besar dan relatif bekerja pada kecepatan rendah. Rotor Fast running digunakan untuk pembangkit elektrik. Generator bekerja pada
kecepatan tinggi dan torsi rendah. Pada umumnya kecepatan rotor masih terlalu rendah dan kecuali untuk mesin sangat kecil makanya selalu ada gearbox antara rotor dan generator.
V R
R V
M C
A V
P C
M P
Ω =
= =
λ π
ρ ρ
3 2
3
2 1
2 1
3.34
III. 13. Penyimpangan Karakteristik Kekuatan dari Rotor
Sampai saat ini kita membicarakan karakteristik dari rotor jika arah angin tegak lurus ke badan rotor. Pada prakteknya arah angin selalu berfluktuasi, jadi rotor tidak akan pernah
diarahkan persis ke arah angin Gambar 3.17.
[11]
Untuk WECS kecil, khususnya pompa angin, Rotor akan berangsur - angsur berhenti pada kecepatan angin yang lebih tinggi. Hal ini dilakukan untuk alasan kontrol dan
keamanan, seperti : a untuk membatasi kecepatan putaran dari rotor, pompa dll.
b untuk membatasi kekuatan dari rotor dan menara. Untuk mematikan rotor disebut dengan istilah YAWING. jika sistem
menyimpangkan rotor maka rotor akan beroperasi secara langsung dengan kekuatan aerodinamik angin pada rotor dan sudu tambahan dan lebih lanjut dengan kekuatan dari
gravitasi atau pegas, seperti sistem yang disebut sistem kontrol pasif yaw.
Universitas Sumatera Utara
Keselamatan dan kontrol dilakukan dengan teliti dan dipisahkan menjadi 2 modul yang terpisah.
Pada bagian ini akan didiskusikan tentang beberapa karakteristik gaya yang berlaku pada rotor. Dengan mempertimbangkan rotor dalam penyimpangan pada sudut
δ ke arah angin. Jika rotor menyimpang, kemudian semua gaya berperan pada semua elemen dari
sudu rotor dapat dikombinasikan menjadi dua gaya di pusat rotor dan momen Gambar 3.18.
Gambar 3.17 Karakteristik Rotor
Gambar 3.18 Tampak atas rotor. Arah gaya rotor pada penyimpangan
Universitas Sumatera Utara
Kedua gaya ini adalah gaya aksial F
ax
sepanjang sumbu rotor dan gaya sisi F
s
pada badan rotor tegak lurus F
ax
. Momen M
so
Dapat kita jelaskan koefisien tidak berdimensi untuk gaya ini, sama seperti definisi sebelumnya.
, yang mana cenderung mendorong rotor kearah angin lagi , kadang disebut momen orientasi sendiri. Momen ini dihasilkan oleh distribusi
non simetris dari gaya pada sudu rotor.
2 2
2 1
, R
V F
C
ax Fax
π ρ
δ δ
λ =
3.35
18 koefisien daya aksial pada penyimpangan.
2 2
2 1
, R
V F
C
s Fs
π ρ
δ δ
λ =
3.36
3 2
2 1
, R
V M
C
so Mso
π ρ
δ δ
λ =
3.37
Dan tambahan koefisien tenaga,
2 3
2 1
, R
V P
C
p
π ρ
δ δ
λ =
3.38
Jadi semua koefisien bukan merupakan fungsi dari λ tetapi juga sudut penyimpangan
δ. Kurva tersebut ditunjukkan pada Gambar 3.19 kurva C
p
λ,0 contohnya C
p
sebagai fungsi
λ dengan δ = 0.
Universitas Sumatera Utara
Indeks
δ
75 60
45 30
15
o o
o o
o o
0,10 0,20
0,30
0,5 1,0
1,5 2,0
2,5 3,0
C
P
λ
Gambar 3.19 Kurva C
p
dari CWD 2000 -
λ untuk sudut penyimpangan yang berbeda δ
Gambar dibawah ini merupakan pengukuran dari gaya angin pada rotor turbin angin, khususnya rotor slow running.
Kurva tersebut jelas menunjukkan tenaga yang dikurangi akibat penyimpangan dan juga kecepatan rotor maksimum yang dikurangi.
C Catatan 1:
Fax
untuk δ = 0, mendekati 1 dekat titik rancang λ = 1.6, lihat Gambar 3.20. Nilai
untuk rotor fast running dengan dua sudu hampir sama. Seperti nilai yang dibandingkan dengan koefisien drag dari plat bulat yang solid pada ukurannya yang sama dengan rotor.
Hal ini jelas menunjukkan perlunya sistem keamanan pada kecepatan angin yang tinggi. Jadi penyimpangan mengurangi gaya aksial rotor.
Universitas Sumatera Utara
Indeks
δ
0,20 0,40
0,60 0,80
0,5 1,0
1,5 2,0
2,5
75 60
45 30
15
o o
o o
o o
λ
C
M
Gambar 3.20 Gaya aksial C
Fax
yang berbeda untuk CWD 2000 λ,δ untuk penyimpangan sudut
Gaya sisi sekitar 30
o
sampai 45
o
menjadi sangat penting dan cenderung mendorong rotor keluar dari angin.
BAB IV
Universitas Sumatera Utara
PRODUKSI ENERGI APLIKASI PANTAI CERMIN
IV. 1. Umum
