2. 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. 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.
2.3 Rumus-Rumus Perhitungan
2.3.1 Daya Angin
Energi yang terdapat pada angin adalah energi kinetik, sehingga secara umum disampaikan pada Persamaan 1:
E
k
= m v
2
1
dengan
E
k
adalah energi kinetik J,
m
adalah massa udara kg, dan v adalah kecepatan angin ms.
Daya merupakan energi per satuan waktu, maka dari Persamaan di atas dapat dituliskan:
P
in
= ̇ v
2
2
dengan adalah daya yang dihasilkan angin, Js watt,
̇
adalah massa udara
yang mengalir per satuan waktu, kgdetik, v adalah kecepatan angin, mdetik.
Massa udara yan mengalir per satuan waktu adalah:
ṁ = ρ A v
3
dengan
ρ
adalah massa jenis udara 1,18 kg pada suhu sekitar 28˚C, A adalah
luas penampang yang membentuk sebuah lingkaran m
2
. Dengan menggunakan Persamaan 3, maka daya angin P
in
dapat dirumuskan menjadi :
P
in
= ρ A v v
2
disederhanakan menjadi :
P
in
= ρ A v
3
4
2.3.2 Torsi Kincir Angin
Torsi adalah gaya yang bekerja pada poros yan dihasilkan oleh gaya dorong pada sumbu kincir, dimana gaya dorong ini memiliki jarak terhadap sumbu poros
yang berputar . Persamaannya:
T = F
.
r
5
Dengan T adalah torsi dinamis yang dihasilkan dari putaran poros Nm, F adalah gaya pada poros akibat dari puntiran N, dan
r
adalah 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. Pada tahun 1919 seorang fisikawan
Jerman, Albert Betz, menyimpulkan bahwa tidak akan pernah ada turbin angin yang dapat mengkonversi energi kinetik angin ke dalam bentuk energi yang
menggerakkan rotor kinetik lebih dari1627 59,3. Dan hingga hari ini hal tersebut dikenal dengan Betz Limit atau Hukum Betz. Batasan ini tidak ada
hubungannya dengan ketidakefisienan pada generator, tapi lebih kepada bentuk turbin angin itu sendiri.
http:donyaenergi.blogspot.com201302betz-limit- hukum-betz-pada-energi-angin.html
Gambar 2.6 menunjukkan karakteristik dari beberapa tipe kincir.
Gambar 2.6 Diagram C
p
vs tsr
Sumber: Johnson, 2006, hal. 18
Umumnya perhitungan daya gerak melingkar dapat dituliskan dengan Persamaan :
P = T.
ω
6
dengan T adalah torsi dinamis Nm, ω adalah kecepatan sudut rads.
Kecepatan sudut ω didapat dari :
ω = n.rpm = =
=
raddetik
Dengan demikian daya yang dihasilkan oleh kincir dinyatakan dengan persamaan :
P
out
= T. ω
P
out
=
T
watt 7
dengan
P
out
adalah daya yang dihasilkan kincir angin watt,
n
adalah putaran poros rpm.
