i opt
e
V V
3 1
.
= 2.15
Dengan mensubtitusikan persamaan 2.15 ke persamaan 2.12 diperoleh :
3 max
27 8
i
AV P
ρ =
2.16
II. 3. 3. Efisiensi Teoritis
Efisiensi teoritis atau efesiensi ideal atau efisiensi maksimum, η
max
dari sebuah turbin angin adalah perbandingan antara daya maksimum P
max
yang dihasilkan terhadap total daya angin yang masuk turbin, P
total
5926 ,
2 1
27 8
3 3
max max
= =
=
i i
total
AV AV
P P
ρ ρ
η .
2.17
Dengan kata lain, secara teoritis energi angin yang diubah turbin menjadi kerja adalah sebesar 59,26 dari total daya yang diberikan angin. Faktor 0,5926 atau 1627
disebut dengan konstanta Betz dan biasanya dipertimbangkan untuk mencapai efisiensi konversi angin semaksimum mungkin dari rotor turbin angin.
II. 3. 4. Daya Aktual
Seperti halnya turbin uap dan turbin gas, sudu – sudu turbin angin juga mempengaruhi kecepatan, bergantung kepada sudut kecepatan masuk dan sudut kecepatan
aliran meninggalkan sudu. Efisiensi yang didapat diatas dengan mengasumsikan kondisi ideal sepanjang sudu masuk.
Daya keluaran suatu turbin angin tergantung kepada daya yang dihasilkan oleh angin dan koefisien daya C
p 3
2 1
i p
AV Angin
Turbin Keluaran
Daya C
ρ =
dimana hubungannya ditunjukkan pada persamaan 2.18 yaitu : 2.18
Atau daya aktual turbin angin hingga menghasilkan daya listrik adalah :
3
2 1
i total
akt
AV P
P ρ
η η
= =
2.19
Universitas Sumatera Utara
dimana efisiensi total dari turbin angin η yang meliputi efisiensi aerodinamik rotor C
p
, transmisi, kontrol dan generator. Harga ini berkisar antara 30 - 40 .
II. 4. Lapisan Batas Bumi
Aplikasi energi angin pada lapisan atmosfir terdapat pada 100 m diatas tanah. Pada lapisan ini, angin tersebut dipengaruhi oleh interaksinya dengan permukaan bumi, yang
mana memiliki 2 efek utama yaitu : •
Kecepatan Angin dikurangi oleh efek geseran, semakin dekat ke permukaan rata- rata kecepatan angin umumnya kurang dari ketinggian yang lebih tinggi di lapisan
ini. Disebut ‘turbulansi’ atau terjadinya hembusan, yaitu. suatu stokastik, secara relatif variasi frekwensi tinggi angin dari kecepatan angin.
• Terlepas dari turbulansi dan sebaliknya, ada variasi frekwensi yang lebih rendah
dari kecepatan angin yang disebabkan oleh efek siklus pagi - malam, sistem badai, dan lain – lain.
II. 4. 1. Distribusi Rata - Rata Kecepatan Angin dengan ketinggian lapisan Batas bumi
