Energi angin merupakan salah satu energi terpenting dalam dunia energi terbarukan. Oleh karena itu, kita harus tahu betul apa operasinya. NS Turbin angin Ini adalah salah satu elemen fundamental dari jenis energi ini. Ini memiliki operasi yang cukup lengkap dan ada berbagai jenis turbin tergantung pada ladang angin tempat kita berada.
Pada artikel ini kami akan memberi tahu Anda semua yang perlu Anda ketahui tentang turbin angin, karakteristiknya, dan cara kerjanya.
Apa itu turbin angin?
Turbin angin adalah alat mekanis yang mengubah energi angin menjadi energi listrik. Turbin angin dirancang untuk mengubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik, yang merupakan gerakan sumbu. Kemudian, di dalam turbin generator, energi mekanik ini diubah menjadi energi listrik. Listrik yang dihasilkan dapat disimpan dalam baterai atau digunakan secara langsung.
Ada tiga hukum dasar fisika yang mengatur energi angin yang tersedia. Hukum pertama menyatakan bahwa energi yang dihasilkan oleh turbin sebanding dengan kuadrat kecepatan angin. Hukum kedua menyatakan bahwa energi yang tersedia sebanding dengan luas sapuan sudu. Energi sebanding dengan kuadrat panjang bilah. Hukum ketiga menetapkan bahwa efisiensi teoritis maksimum turbin angin adalah 59%.
Tidak seperti kincir angin tua Castilla La Mancha atau Belanda, di kincir angin ini angin mendorong baling-baling untuk berputar, dan turbin angin modern menggunakan prinsip aerodinamis yang lebih kompleks untuk menangkap energi angin secara lebih efisien. Sebenarnya, alasan mengapa turbin angin menggerakkan bilahnya mirip dengan alasan mengapa pesawat terbang tetap di udara, dan itu karena fenomena fisik.
Dalam turbin angin, dua jenis gaya aerodinamis yang dihasilkan di bilah rotor: satu disebut gaya dorong, yang tegak lurus dengan arah aliran angin, dan yang lainnya disebut gaya hambat, yang sejajar dengan arah aliran angin. .udara.
Desain bilah turbin sangat mirip dengan sayap pesawat dan berperilaku seperti yang terakhir dalam kondisi berangin. Pada sayap pesawat, satu permukaan sangat bulat, sementara yang lain relatif datar. Ketika udara bersirkulasi melalui bilah gilingan desain ini, aliran udara melalui permukaan halus lebih lambat daripada aliran udara melalui permukaan bundar. Perbedaan kecepatan ini pada gilirannya akan menghasilkan perbedaan tekanan yang lebih baik pada permukaan yang halus daripada pada permukaan yang bulat.
Hasil akhirnya adalah gaya yang bekerja pada permukaan halus sayap pendorong. Fenomena ini disebut "Efek Venturi", yang merupakan bagian dari alasan fenomena "angkat", yang pada gilirannya, ini menjelaskan mengapa pesawat tetap di udara.
Interior generator angin
Baling-baling turbin angin juga menggunakan mekanisme ini untuk menyebabkan gerakan rotasi di sekitar porosnya. Desain bagian blade memfasilitasi rotasi dengan cara yang paling efisien. Di dalam generator terjadi proses pengubahan energi putaran sudu menjadi energi listrik dengan hukum Faraday. Ini harus mencakup rotor yang berputar di bawah pengaruh angin, digabungkan ke alternator, dan mengubah energi mekanik yang berputar menjadi energi listrik.
Elemen turbin angin
Fungsi yang dilaksanakan oleh setiap elemen adalah sebagai berikut:
- Rotor: Ini mengumpulkan energi angin dan mengubahnya menjadi energi mekanik berputar. Bahkan dalam kondisi kecepatan angin yang sangat rendah, desainnya sangat penting untuk berbelok. Dapat dilihat dari poin sebelumnya bahwa desain bagian blade adalah kunci untuk memastikan rotasi rotor.
- Kopling turbin atau sistem pendukung: menyesuaikan gerakan rotasi sudu dengan gerakan rotasi rotor generator yang dikopel.
- Pengganda atau gearbox: Pada kecepatan angin normal (antara 20-100 km/jam), kecepatan rotor rendah, sekitar 10-40 putaran per menit (rpm); Untuk menghasilkan listrik, rotor generator harus beroperasi pada 1.500 rpm, sehingga nacelle harus berisi sistem yang mengubah kecepatan dari nilai awal ke nilai akhir. Ini dicapai dengan mekanisme yang mirip dengan gearbox di mesin mobil, yang menggunakan satu set roda gigi ganda untuk memutar bagian generator yang bergerak pada kecepatan yang sesuai untuk menghasilkan listrik. Ini juga berisi rem untuk menghentikan putaran rotor ketika angin sangat kencang (lebih dari 80-90 km / jam), yang dapat merusak komponen apa pun dari generator.
- Generator: Ini adalah rakitan rotor-stator yang menghasilkan energi listrik, yang ditransmisikan ke gardu induk melalui kabel yang dipasang di menara yang mendukung nacelle, dan kemudian diumpankan ke jaringan. Daya generator bervariasi antara 5 kW untuk turbin sedang dan 5 MW untuk turbin terbesar, meskipun sudah ada turbin 10 MW.
- Motor orientasi: Memungkinkan komponen berputar untuk memposisikan nacelle ke arah angin yang ada.
- Tiang dukungan: Ini adalah dukungan struktural dari generator. Semakin besar daya turbin, semakin besar panjang bilah dan, oleh karena itu, semakin tinggi ketinggian di mana nacelle harus ditempatkan. Ini menambah kerumitan tambahan pada desain menara, yang harus menopang berat genset. Bilah juga harus memiliki kekakuan struktural yang tinggi untuk menahan angin kencang tanpa patah.
- Dayung dan anemometer: perangkat yang terletak di bagian belakang gondola yang berisi generator; mereka menentukan arah dan mengukur kecepatan angin, dan bertindak pada bilah untuk mengeremnya ketika kecepatan angin melebihi ambang batas. Di atas ambang batas ini, ada risiko struktural turbin. Ini biasanya merupakan desain tipe turbin Savonious.
Saya berharap dengan informasi ini Anda dapat mempelajari lebih lanjut tentang turbin angin dan karakteristiknya.