10 Kekurangan dan kelebihan kincir angin poros vertikal :
1. Kekurangan
a. Kebanyakan kincir ini memproduksi energi hanya 50 dari
efisiensi kincir angin poros horisontal karena drag tambahan yang dimilikinya saat kincir berputar.
b. Kebanyakan kincir ini mempunyai torsi awal yang rendah,
dan membutuhkan energi untuk mulai berputar yang didapat dari motor listrik kecil.
c. Sebuah kincir angin poros vertikal 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.
2. Kelebihan
a. Kincir tidak harus diarahkan ke arah angin agar menjadi
efektif dan tidak memerlukan tambahan yaw. b.
Bisa ditempatkan di lokasi yang arah anginnya bervariasi. c.
Mulai dioperasikan pada angin berkecepatan rendah. d.
Dengan sumbu yang vertikal, generator serta gearbox bisa ditempatkan di dekat tanah, jadi menara tidak perlu
menyokongnya. e.
Perawatan lebih mudah. f.
Dikenal tidak bising.
11 g.
Biaya operasional, peralatan dan konstruksi yang lebih murah dibandingkan kincir poros horisontal.
2.3 Rumus-Rumus Perhitungan
Rumus-rumus yang digunakan dalam melakukan perhitungan dan analisa dalam penelitian unjuk kerja kincir angin ini adalah sebagai berikut:
2.3.1 DayaAngin
Energi yang terdapat pada angin adalah energi kinetik.Energi kinetik ini adalah energi yang dihasilkan dari laju aliran massa udara yang mengalir melewati
suatu penampang tempat A m
2
dengan kecepatan v ms, yang diperoleh dengan rumus sebagai berikut :
E
k
= mv
2
,1 denganE
k
adalah energi kinetik J, m adalah massa udara kg, dan v adalah kecepatan angin mdet.
Daya merupakan energi per satuan waktu, maka dari Persamaan diatas dapat dituliskan:
P
in
= ̇v
2
,2 dengan
adalah daya yang dihasilkan angin, Js watt, ̇ adalah massa udara
yang mengalir per satuan waktu kgs, v adalah kecepatan anginms. massa udara yang mengalir per satuan waktu adalah:
ṁ= ρAv, 3 dengan
ρ adalah massa jenis udara kg , A adalah luas penampang yang
membentuk sebuah lingkaran m
2
.
12 Dengan menggunakan Persamaan 03, maka daya angin P
in
dapat dirumuskan menjadi:
P
in
= ρAv v
2
, disederhanakan menjadi :
P
in
= ρAv
3
,4
2.3.2 TorsiKincirAngin
Torsi adalah gaya yang bekerja pada poros yang dihasilkan oleh gaya dorong pada sumbu kincir, dimana gaya dorong ini memiliki jarak dan arah tegak
lurus terhadap sumbu poros yang berputar ,Persamaannya:
T = rF ,5 dengan T adalah torsi dinamis yang dihasilkan dari putaran poros Nm, F adalah
gaya pada poros akibat dari puntiran N, danradalah jarak lengan torsi ke poros m.
2.3.3 Daya Kincir Angin
Daya kincir angin adalah daya yang dihasilkan oleh poros kincir akibat daya angin yang melintasi sudu-sudu kincir. Koefisien daya Cp untuk tiap jenis kincir
angin harganya berbeda dan harganya berubah sesuai dengan tip speed ratio tsr.
Daya efektif yang dapat diambil kincir angin adalah sebesar 59,3. Angka 59,3 adalah batas Betz Betz Limit, diambil dari ilmuan jerman Albert Betz.
13 Gambar 2.7 merupakan karakteristik dari beberapa kincir angin.
Gambar 2.7Diagram C
p
vstsr Sumber: Johnson, 2006, hal. 18
Umumnya perhitungan daya gerak melingkar dapat dituliskan dengan Persamaan:
P = T ω ,
6 dengan Tadalah torsi dinamis Nm,
ωadalah kecepatan sudut rads.
14 Kecepatan sudut
ω didapat dari ω=
= =
, Dengan demikian daya yang dihasilkan oleh kincir dinyatakan dengan
Persamaan: P
out
= Tω= T
, 7
denganP
out
adalah daya yang dihasilkan kincir angin watt, nadalahkecepatan putaran poros rpm.
2.3.4 tip speed ratio tsr
tip speed ratio tsr adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu kincir
angin yang berputar dengan kecepatan angin. Rumus kecepatan diujung sudu
adalah: =
r , dengan
adalah kecepatan ujung sudu, adalah kecepatan sudut rads, dan
adalah jari-jari kincir m. Sehingga tsrnya dapat dirumuskan dengan:
tsr =
, 8
dengan radalah jari-jari kincir angin m, nadalah kecepatan putaran poros rpm, v
adalah kecepatan angin mdet.
