22 Radius Turbin
r = 0.75 m Kcepatan Sudut
ω = 2πnθ0 = 2π.5060 = 5.666 rads Kecepatan Tangensial
u’ = ω.r = 5.6660.75 = 4.24 ms Tip speed ratio
λ = ω.rv = 5.6660.753.85 = 1.103 Untuk tiap titik diperoleh:
1. θ = 0 α = 0
c = 8.09 ms 2. θ = 45
α = 21.37 c = 7.48 ms
3. θ = 90 α = 42.19
c = 5.72 ms 4. θ = 135
α = 60.75 c = 3.17 ms
5. θ = 180 α = 0
c = 0.39 ms 6. θ = 225
α = -60.75 c = 3.17 ms
7. θ = 270 α = -42.19
c = 5.72 ms 8. θ = 315
α = -21.37 c = 7.48 ms
2.5 Sistem Kelistrikan
2.5.1 Generator Turbin angin yang digunakan untuk membangkitkan energi listrik tentu
memerlukan generator yang berguna mengubah energi mekanik gerak rotasi rotor menjadi energi listrik. Terdapat beberapa jenis generator yang digunakan.
Berdasarkan arah arus yang dikeluarkan, generator dibagi menjadi dua jenis yaitu: 1. Generator arus searah Direct Current - DC
2. Generator arus bolak – balik Alternating Current - AC
Generator arus searah DC menghasilkan tegangan yang arahnya tetap dan jika dihubungkan dengan beban akan menghasilkan arus searah pula. Pada
umumnya generator arus searah dapat menghasilkan energi listrik pada putaran tinggi. Untuk digunakan pada turbin angin, jenis generator ini memerlukan sistem
transmisi untuk menaikkan putaran speed increasing. Generator arus bolak
– balik AC menghasilkan tegangan yang arahnya bolak
– balik dan jika dihubungkan dengan beban akan menimbulkan arus bolak – balik pula. Generator AC dapat menghasilkan daya pada putaran yang bervariasi
bergantun pada spesidikasi generator itu sendiri.
Universitas Sumatera Utara
23 Besar putaran minimal yang diperlukan generator AC untuk dapat
menghasilkan energi listrik dan besar putaran kerja bergantung pada jumlah kutub dan kumparan dalam generator.
n = 2.22
dimana: n : putaran rpm
p : jumlah kutub f : frekuensi Hz
Semakin banyak jumlah kumparannya maka semakin kecil putaran minimal dan putaran kerjanya. Jumlah kumparan merupakan kelipatan dari jumlah kutub
yang dimiliki generator. Untuk putaran turbin yang memiliki putaran yang relatif rendah, digunakan
jenis generator magnet permanen dengan variasi jumlah kutub, semakin banyak jumlah kutub generator maka putaran yang dibutuhkan semakin kecil untuk
membangkitkan listrik dan sebaliknya. Untuk generator yang menggunakan magnet permanen sebagai penginduksi kumparannya disebut generator magnet
permanen. 2.5.2 Penyimpanan energi listrik
Penyimpanan energi listrik pada turbin angin skala kecil biasanya digunakan baterai penyimpan. Sistem penyimpanan baterai ini terdapat pada
turbin angin 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 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.
Universitas Sumatera Utara
24
Inverter 12 Volt
DC ke AC
Baterai 12V Turbin
Angin
Circuit Breaker
Voltmeter DC Ground
Charger Controller
Sekring Dump
Load Digunakan untuk
keperluan tertentu Konverter
AC ke DC
Gambar.2.14 Skema turbin angin untuk mengisi baterai Sumber: Dokumen Penulis
Jenis baterai penyimpanan biasanya menggunakan jenis baterai asam timbal tipe industri. 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
25
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
