7. Penyimpanan Energi TEORI KONVERSI TENAGA ANGIN KE ENERGI LISTRIK

ω = kecepatan sudut rotor rads R = jari – jari rotor m V i Saat kecepatan angin berada pada kecepatan yang nominal V = kecepatan angin ms rated Saat kecepatan angin turun dari kecepatan nominal, daya dan putaran yang dihasilkan oleh turbin angin juga turun dari nominalnya. Pada kondisi ini perbandingan kecepatan ujung sudu λ makin besar sehingga koefisien dayanya pun akan semakin rendah. Agar putarannya tetap konstan, pada sistem transmisi mekanisnya disamping menggunakan roda gigi, penggunaan roda gila atau roda daya flywhell juga sangat membantu untuk membuat putarannya konstan. Kerja dari roda daya ini adalah saat kecepatan angin semakin besar dari kecepatan nominalnya, kelebihan daya tersebut disimpan oleh roda daya. Dan pada saat kecepatan angin lebih rendah dari nominalnya, daya yang disimpan oleh roda daya tersebut akan dikeluarkan dan mensupplai kekurangan daya pada porosnya sehingga putarannya tetap konstan. daya dan putaran yang dihasilkan oleh turbin angin berada pada kondisi nominal kerja generator. Artinya, untuk generator sinkron putaran yang dihasilkan adalah putaran sinkron dengan daya nominal. Dengan naiknya kecepatan angin dari kecepatan nominal maka daya yang dihasilkan turbin angin juga akan naik dan demikian pula putaran rotornya. Karena daya yang diterima oleh turbin angin telah melewati daya nominal generator, maka aperlu dilakukan pengaturan daya dan putaran sehingga tetap berada pada kondisi nominalnya. Pengaturan daya dan putaran dari sudu rotor dengan pitch variabel sudu dapat delakukan dengan cara : 1. Mengatur posisi pitch baling – baling sudu terhadapa arah angin dengan posisi rotor tetap menghadap angin. 2. Mengubah posisi rotor terhadap arah angin, sementara baling – baling sudunya tetap. Prinsip kerja dari pengaturan tersebut adalah mengubah – ubah besarnya daya yang diterima oleh baling – baling rotor sehingga koefisien daya C p yang dihasilkan akan berubah – ubah dan daya dan putaran yang dihasilkan oleh turbin dapat diatur.

III. 7. Penyimpanan Energi

[8] Universitas Sumatera Utara Penyimpanan energi listrik pada SKEA biasanya digunakan baterai penyimpan Gambar 3.13. Sistem penyimpanan baterai ini terdapat pada SKEA yang relatif sederhana dan ditempatkan secara tersendiri. Penggunaan baterai ini diperuntukkan untuk meningkatkan efisiensi dan efektivitas pemakaian energi karena sumber daya yang dihasilkan tidak tetap setiap saat atau tidak cukup untuk melayani permintaan beban pada saat itu. Sebagai contoh, untuk penerangan dan peralatan lainnya sering memerlukan daya pada saat angin tidak berhembus. Pada dasarnya sistem penyimpanan baterai merupakan pembangkit pengisian baterai. Generator mengisi suatu bank baterai dengan daya DC melalui pengatur tegangan voltage regulator. Pengatur tegangan berfungsi untuk menjaga baterai dari kelebihan pengisian over charger yang dapat merusak baterai. Disamping itu pengatur tegangan juga membatasi tegangan pengisian dan menurunkan arus yang melewati sel baterai saat mencapai pengisian puncak. Jenis baterai penyimpanan biasanya menggunakan jenis baterai asam timbal tipe industri. Ukuran baterai penyimpanan harus mampu menyimpan sejumlah energi yang akan digunakan sesuai dengan kebutuhan. Mengingat kecepatan angin berfluktuasi maka produksi energi turbin angin bisa melebihi atau kurang dari kebutuhan. Untuk menghindari keadaan tersebut, penggunaan baterai penyimpan tambahan dapat berguna untuk menghindari kelebihan daya yang dibangkitkan oleh turbin angin. Dimana baterai akan mensupplai sistem pada saat energi angin rendah dan mengisi baterai tambahan saat energi angin melebihi kebutuhan. Jika tidak ada baterai penyimpan tambahan, kadang kala pada sistem pembangkit tenaga angin ini dilengkapi dengan dump load berupa resistansi pemanas yang berfungsi sebagai proteksi terhadap beban lebih pada saat daya yang dibangkitkan turbin melebihi permintaan beban termasuk baterai penyimpan. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.13 Instalasi Turbin Angin

III. 8. Perancangan rotor untuk kecepatan generator