9
2.2 Energi Angin
Angin adalah udara yang bergerak dari tekanan udara yang lebih tinggi ke tekanan udara yang lebih rendah. Perbedaan tekanan udara disebabkan oleh
adanya perbedaan suhu udara akibat terjadinya pemanasan atmosfir yang tidak merata oleh sinar matahari. Udara yang bergerak ini memiliki kecepatan tertentu,
sehingga udara tersebut memiliki energi kinetik. Daya P
yang dikandung oleh angin dengan massa m, dalam volum silinder yang mempunyai luas A, dalam waktu t, dengan kerapatan udara
ρ, dan volume silinder Vo adalah merupakan energi kinetik E
k
angin dibagi waktu, secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut:
t mu
P
2 2
1 k
t E
2.1
L A
V .
L A
V m
. .
Substitusi nilai massa m ke persamaan 2.1. Kecepatan angin, u = Lt,
melalui luasan A selama waktu t, sehingga persamaan daya diperoleh :
3 2
2 2
1 k
. .
2 1
. 2
1 .
. .
t E
u A
u t
L A
t u
L A
P
2.2 Daya per satuan luas, sebagai potensi daya angin atau kerapatan daya angin
wind power density, yaitu :
3
. 2
1 u
P
2.3
u
Gambar 2.2 Aliran angin melalui silinder dengan luas A Sumber: Vaughn Nelson
Universitas Sumatera Utara
10
2.3 Wind Shear
Wind shear adalah perubahan arah atau kecepatan angin saat melalui jarak tertentu. Wind shear dapat terjadi secara horizontal maupun vertical. Perubahan
kecepatan angin terhadap ketinggianhorizontal wind shearmerupakan faktor utama dalam memperkirakan produksi energi melalui turbin angin. Telah
dilakukan pengukuran perubahan kecepatan angin terhadap ketinggian yang disebabkan perbedaan kondisi atmosfer.
Gambar 2.3 Wind shear dan jenis-jenisnya Sumber: Vaughn Nelson
Metode umum yang memperkirakan kecepatan angin untuk ketinggian yang lebih tinggi dengan mengetahui kecepatan angin pada ketinggian yang lebih
rendah disebut power law. Power law untuk wind shear adalah:
H
H u
u
2.4 Dimana :
u = kecepatan angin yang telah diukur pada ketinggian tertentu
H = ketinggian pada kecepatan angin u
H = ketinggian. Eksponen wind shear
α, berkisar 17 0.14 untuk atmosfer dalam kondisi stabil. Bagaimanapun nilai
α berubah – ubah tergantung pada daerah dan kondisi
Universitas Sumatera Utara
11 atmosfer. Dari persamaan 2.4 perubahan kecepatan angin terhadap ketinggian
dapat diperkirakan seperti pada gambar 2.3, dengan catatan nilai α= 0,14.Dimana
eksponen wind shear 0,14 merupakan standard dunia yang diukur pada ketinggian 10 m dan pada saat pengukuran kondisi cuaca stabil, sehingga dengan
menggunakan data eksponen wind shear α pada ketinggian 10 m ini, kita dapat
memperkirakan potensi daya angin sampai pada ketinggian 50 m.
Gambar 2.4 Wind shear, perubahan kecepatan angin terhadap ketinggian. Dihitung untuk kecepatan angin 10 ms pada ketinggian 10 m,
α= 0,14.
Sumber: Vaughn Nelson
2.4 Pengertian Turbin Angin
Kategori