7
Turbin angin horizontal lebih banyak digunakan pada sistem pembangkit. Desain dari turbin ini banyak dan tersedia dalam banyak rating Mulai dari 50 kW sampai
1,8 MW.
II.1.3 Turbin Angin Kecepatan Tetap Fix Speed Wind Turbine FSWT
Pada kasus turbin angin kecepatan tetap, kecepatan turbin angin ditetapkan pada suatu besaran yang tetap fix melalui frekuensi dari grid. Generator yang
terhubung ke grid hanya mengijinkan error kecepatan yang kecil dari nilai nominal. Kecepatan sangat berpengaruh ke fluktuasi kecepatan angin[4]. Turbin
angin dikopel melalui sebuah gearbox ke generator induksi. Turbin angin ini berputar relatif pada kecepatan rendah. Gearbox digunakan untuk meningkatkan
kecepatan rotor mesin agar sesuai dengan kecepatan sinkron mesin. Pada turbin angin kecepatan tetap, generator induksi dihubungkan langsung ke grid. Frekuensi
dari generator tergantung pada frekuensi grid. Sebuah generator induksi memerlukan daya reaktif sehingga sistem turbin angin dengan kecepatan tetap
dilengkapi dengan kapasitor kompensasi shunt. Gambar berikut menunjukkan pembangkitan turbin angin kecepatan tetap [12]:
Gambar 2.5 Skematik diagram pembangkit tenaga angin kecepatan tetap
Pembangkitan tenaga angin kecepatan tetap secara struktur mudah dan sederhana. Akan tetapi, agar kecepatan rotor konstan, fluktuasi kecepatan angin
dan daya turbin langsung ditransfer ke mesin induksi dan menghasilkan output daya dan tegangan yang fluktuatif. Hal ini merupakan subyek dari mesin dan drive
trainnya untuk mengatasi tekanan mekanik dan listrik yang berlebihan. Apalagi jika grid tidak memadai seperti pada instalasi sistem tenaga angin jarak jauh,
fluktuasi akan menyebabkan perubahan tegangan. Sebuah kekurangan yang juga
Gear Box
Generator Induksi
G R
I D
Bank Kapasitor
Universitas Sumatera Utara
8
terlihat dari sistem tenaga angin kecepatan tetap adalah kemampuan menangkap energi yang relatif sedikit dan faktor kapasitas yang rendah
II.1.4 Turbin Angin Kecepatan Berubah Variable Speed Wind Turbine VSWT
Turbin angin kecepatan berubah tidak langsung dihubungkan ke grid. Perangkat Elektronika Daya digunakan sebagai penghubung interface antara
turbin dan grid. Output pembangkit tenaga angin dapat berupa tegangan dan frekuensi yang berubah-ubah Variable Voltage Variable Frequency yang tidak
sesuai dengan sistem grid. Operasi kecepatan berubah ubah variable speed menghasilkan peningkatan penangkapan energi dengan mempertahankan rasio
kecepatan sudu terhadap kecepatan angin mendekati nilai optimum[4]. Berikut ini jenis-jenis pembangkitan tenaga angin variable speed dengan menggunakan mesin
yang berbeda [12]:
a
b
c
Gear Box
Generator Induksi rotor
sangkar
G R
I D
ACDCAC Power
Converter
Gear Box
Generator Induksi rotor
belitan
G R
I D
ACDCAC Power Converter
Gear Box
Permanent magnet
synchronous motor
G R
I D
ACDCAC Power
Converter
Universitas Sumatera Utara
9
Gambar 2.6 Skematik diagram pembangkit tenaga angin variable speed dengan
a generator induksi rotor sangkar, b generator induksi rotor belitan, c permanent magnet synchronous motor
Pada gambar 2.6 a frekuensi mesin dan kecepatan rotor diatur oleh sistem power electronic converter yang juga memampukan aliran daya aktif dari mesin
variable frequency ke grid constant frequency. Pada gambar 2.6 b power electronic converter mengatur frekuensi dan eksitasi dari rangkaian rotor mesin.
Stator mesin langsung dihubungkan ke grid sehingga frekuensi sinkron langsung dipengaruhi frekuensi grid. Akan tetapi kecepatan rotor dapat divariasikan
tergantung pengaturan dari frekuensi rotor. Pada gambar 2.6 c, prinsip kerjanya sama dengan gambar 2.6 a, sistem power elektronic converter mengatur frekuensi
rangkaian eksitasi stator untuk mengijinkan variable speed rotor. Perbedaan gambar 2.6 a dan c ialah pada gambar 2.6 c gearbox dapat dieliminasi jika
digunakan mesin sinkron kecepatan rendah. Mesin sinkron dapat berupa tipe pengontrolan medan atau tipe magnet permanent.
• Perbedaan Pembangkitan tenaga angin kecepatan tetap dan kecepatan
berubah Perbedaan diantara constant speed dan variable speed pembangkitan tenaga angin
dapat dijelaskan melalui . Pada kecepatan tetap constant speed, tidak ada
kontrol ketika tidak dapat divariasikan. Akibatnya merupakan fungsi
kecepatan angin dan tidak dapat diatur sampai nilai maksimum. Hasilnya,
turbin tidak optimal menghasilkan daya nonoptimum pada rentang kecepatan angin yang bervariasi. Akan tetapi jika
diatur pada proporsinya terhadap kecepatan angin
, dapat dijaga konstan sampai menuju optimum untuk memaksimalkan
. Maka pada setiap kecepatan angin berbeda, daya turbin diasumsikan pada nilai maksimum akibat nilai
yang dimaksimalkan.
Universitas Sumatera Utara
10
II.2 Generator Induksi
