El Turbin angin Ini adalah perangkat yang dirancang untuk mengubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik, dan kemudian mengubahnya menjadi tenaga listrik. Ini adalah salah satu teknologi paling efektif dan berkelanjutan dalam bidang energi terbarukan karena kemampuannya menghasilkan listrik tanpa mengeluarkan gas polusi.
Apa itu turbin angin?
Un Turbin angin Merupakan jenis aeromotor yang menggunakan energi angin, yaitu kekuatan angin, untuk mengubahnya menjadi listrik. Cara kerjanya mirip dengan kincir angin tradisional, namun alih-alih menggunakan energi untuk menggiling biji-bijian atau memompa air, ia menghasilkan energi listrik.
Energi yang dihasilkannya bergantung pada kekuatan angin dan ukuran turbin angin. Biasanya, perangkat ini dipasang di ladang angin, baik di darat maupun di lepas pantai, di mana angin lebih kuat dan konstan.
Bagian utama turbin angin
Los turbin angin Mereka terdiri dari beberapa bagian penting untuk pengoperasiannya. Selanjutnya kami akan menjelaskan masing-masingnya:
1.rotor
Rotornya adalah elemen seluler bertanggung jawab untuk menangkap energi kinetik angin dan mengubahnya menjadi energi mekanik. Itu terdiri dari bilah dan selongsong, yang menghubungkan bilah ke poros mesin. Dia rotor Ini bisa berupa pitch tetap atau pitch variabel, tergantung pada apakah bilahnya tetap atau dapat berputar pada porosnya sendiri untuk beradaptasi dengan kecepatan angin.
Pada turbin angin yang lebih besar, rotor biasanya memiliki diameter yang dapat mencapai lebih dari 160 meter pada prototipe lepas pantai, sehingga memungkinkan produksi hingga 5 MW (megawatt). Kecepatan putaran turbin angin besar ini adalah antara 20 dan 50 rpm (putaran per menit), sedangkan yang lebih kecil dapat mencapai lebih dari 300 rpm.
2. Bilahnya
itu palas Mereka sangat penting untuk pengoperasian turbin angin, karena mereka bertanggung jawab menangkap kekuatan angin. Mereka terkena beban aerodinamis yang kuat, terutama pada bagian tepi bilah, yang dapat mencapai batas ketahanan material. Untuk alasan ini, bilahnya dibuat dari bahan ringan dan tahan, seperti fiberglass atau karbon, mampu menahan kondisi cuaca ekstrim.
Tergantung pada jumlah bilahnya, turbin angin dapat berbentuk bilah tunggal, dua bilah, tiga bilah, atau multi bilah, meskipun yang paling umum adalah tiga bilah, karena mereka menawarkan keseimbangan antara efisiensi dan stabilitas. Turbin angin tiga bilah memungkinkan efisiensi mendekati 40% dan paling banyak digunakan pada instalasi berdaya tinggi.
3. Pengganda
Pengganda memiliki fungsi yang sangat penting: mengadaptasi kecepatan putaran rotor yang rendah pada kecepatan yang lebih tinggi sehingga generator listrik bekerja secara efisien. Proses ini dilakukan melalui rangkaian roda gigi yang menghubungkan poros kecepatan rendah dengan poros kecepatan tinggi. Pada beberapa model modern, sistem ini diganti dengan elemen elektronik yang melakukan fungsi yang sama tanpa memerlukan roda gigi.
4. Pembangkit listrik
El Generator listrik Ini adalah komponen yang bertanggung jawab untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Generator dapat terdiri dari berbagai jenis: sinkron atau asinkron, tergantung pada desain turbin angin. Pada turbin angin paling modern, tujuannya adalah untuk mengoptimalkan hubungan antara generator dan elemen lain seperti pengganda atau gearbox untuk meningkatkan kinerja.
5. Gondola
La gondola Casing inilah yang memuat komponen utama turbin angin, seperti generator, gearbox, dan sistem kendali. Dipasang di puncak menara dan terkena kondisi cuaca ekstrim, sehingga dibangun dengan bahan yang kuat namun ringan (biasanya fiberglass dan baja). Selain itu, nacelle dapat berputar untuk secara otomatis menyesuaikan diri dengan arah angin berdasarkan data yang dikumpulkan oleh baling-baling dan anemometer.
6. Menara
Menara adalah struktur yang mengangkat bilah dan nacelle ke ketinggian yang cukup untuk memanfaatkan angin dengan lebih baik. Semakin tinggi menara, semakin kuat anginnya, sehingga meningkatkan produksi energi. Menara umumnya terbuat dari baja berbentuk tabung dan dapat mencapai ketinggian hingga 150 meter atau lebih pada turbin angin besar.
Pengoperasian turbin angin
Pengoperasian turbin angin didasarkan pada konversi energi kinetik angin menjadi energi listrik, melalui proses yang melibatkan beberapa tahapan:
- Angin menggerakkan bilah rotor, sehingga menghasilkan energi mekanik.
- Putaran rotor disalurkan ke poros utama yang dihubungkan dengan pengganda kecepatan.
- Pengganda meningkatkan kecepatan poros lambat untuk menyesuaikannya dengan generator listrik.
- Generator mengubah energi mekanik menjadi energi listrik.
- Listrik yang dihasilkan disalurkan melalui sistem evakuasi ke jaringan listrik atau disimpan untuk digunakan nanti.
Kinerja turbin angin bergantung pada beberapa faktor, seperti kecepatan angin, diameter rotor, dan tinggi menara. Selain itu, model modern dilengkapi mekanisme keselamatan seperti rem cakram dan sistem penghentian otomatis jika terjadi angin kencang.
Jenis turbin angin apa yang biasanya digunakan?
Turbin angin yang paling umum adalah itu sumbu horisontal dan tiga bilah, karena memberikan kinerja dan stabilitas terbaik dibandingkan desain lainnya. Turbin angin ini digunakan baik dalam instalasi kecil yang terisolasi maupun di ladang angin besar di darat atau di laut.
Selain itu, ada turbin sumbu vertikal, meskipun penggunaannya lebih terbatas karena efisiensinya lebih rendah. Namun, teknologi dan material baru sedang dipelajari untuk meningkatkan kinerjanya, terutama di daerah perkotaan di mana kondisi angin lebih tidak teratur.
Bahan yang digunakan dalam turbin angin
Turbin angin modern dibangun dengan kombinasi bahan tahan dan ringan yang memungkinkannya tahan terhadap kondisi cuaca ekstrem dan pada saat yang sama meminimalkan bobot komponen untuk meningkatkan kinerja:
- Bilahnya sebagian besar terbuat dari fiberglass diperkuat dengan karbon atau poliester, yang membuatnya sangat ringan namun sekaligus sangat tahan.
- Menara biasanya baja berbentuk tabung, meskipun beberapa versi yang lebih modern sedang bereksperimen serat karbon dan material komposit lainnya.
- Nacelle dan elemen struktural lainnya terbuat dari baja yang diperkuat dan dilapisi dengan bahan tahan korosi untuk memastikan daya tahan jangka panjang, bahkan di lingkungan laut.
Profitabilitas turbin angin
La tenaga angin Ini adalah salah satu bentuk energi yang paling menguntungkan dan kompetitif saat ini. Menurut laporan baru-baru ini, biaya pembangkitan listrik melalui turbin angin jauh lebih rendah dibandingkan biaya energi tak terbarukan, seperti bahan bakar fosil. Bahkan terbukti lebih kompetitif dibandingkan energi terbarukan lainnya, seperti tenaga surya.
Di Spanyol, misalnya, pembangkit listrik tenaga angin berkapasitas 20 MW dapat menghasilkan listrik sekitar 40 GWh per tahun, yang akan cukup untuk memasok sekitar 15.000 rumah tangga.
Keuntungan penting lainnya adalah turbin angin memiliki dampak lingkungan yang jauh lebih rendah dibandingkan teknologi pembangkit energi lainnya, karena turbin angin tidak mengeluarkan gas yang mencemari atau memerlukan bahan bakar fosil untuk beroperasi. Namun, faktor-faktor seperti kebisingan, dampak visual, dan beberapa dampak terhadap burung dan kelelawar di area sekitar harus diperhitungkan.
Singkatnya, turbin angin adalah teknologi kunci untuk pengembangan energi terbarukan dan memainkan peran mendasar dalam transisi menuju sistem energi yang lebih bersih dan berkelanjutan.