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 diatas dapat dituliskan:
P
in
= ṁ
v
2
2
dengan adalah daya yang dihasilkan angin, Js watt,
̇ adalah massa udara yang mengalir per satuan waktu, kgs, v adalah kecepatan angin, ms.
Massa udara yang mengalir per satuan waktu adalah: ṁ = ρ A v
3 dengan
ρ
adalah massa jenis udara 1,18 kg , A adalah luas penampang yang
membentuk sebuah lingkaran m
2
. Dengan menggunakan Persamaan 3, maka daya angin P
in
dapat dirumuskan menjadi:
P
in
= ρAvv
2
yang dapat disederhanakan menjadi:
P
in
= ρ A v
3
4
2.3.2 Torsi Kincir Angin
Torsi adalah gaya yang bekerja pada poros yang dihasilkan oleh gaya dorong pada sumbu kincir, dimana gaya dorong memiliki jarak terhadap sumbu
poros yang berputar. Persamaannya adalah : T = F . r
5
Dengan T adalah torsi dinamis yang dihasilkan dari putaran poros Nm, F adalah gaya penyeimbang torsi 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.
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.
Gambar 2.5 merupakan karakteristik dari beberapa kincir.
Gambar 2.5 Grafik hubungan antara koefisien daya Cp dengan tips speedratio tsr dari beberapa jenis kincir.
Sumber : http:www.intechopen.com, diakses 12 februari 2015 Umumnya perhitungan daya gerak melingkar dapat dituliskan dengan
persamaan:
P
out
= T ω
6
dengan T adalah torsi dinamis Nm, ω adalah kecepatan sudut rads.
Kecepatan sudut ω didapat dari:
ω
=
n rpm
=
n
= =
7 Dengan demikian daya yang dihasilkan oleh kincir dinyatakan dengan
persamaan : P
out
=
Tω P
out
= T W
8 dengan
p
out
adalah daya yang dihasilkan kincir angin watt,
n
adalah putaran poros rpm.
2.3.4 Tip Speed Ratio
Tip Speed Ratio tsr adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu
kincir angin yang berputar dengan kecepatan angin.
Rumus kecepatan diujung sudu adalah:
v
t
= ω r
9 dengan
adalah kecepatan ujung sudu, adalah kecepatan sudut rads, dan
adalah jari-jari kincir m. Tip Speed Ratio
tsr nya dapat dirumuskan dengan: tsr
= 10
dengan r adalah jari-jari kincir angin m, n adalah putaran poros rpm, v adalah kecepatan angin ms.
2.3.5 Koefisien Daya
Koefisien daya Cp adalah perbandingan antara daya yan dihasilkan oleh kincir
dengan daya yang disediakan oleh angin , sehingga dapat
dirumuskan: C
p
= 100
11 dengan Cp adalah koefisien daya , P
out
adalah daya yang dihasilkan oleh kincir watt, P
in
adalah daya yang dihasilkan oleh angin watt.
