estimasi energi yang dihasilkan pada turbin angin

Memahami jumlah energi yang akan dipanen oleh pembangkit listrik tenaga angin setiap tahun dan variabilitas energi itu penting untuk menilai dan berpotensi meningkatkan keuangan kelangsungan hidup pembangkit listrik tersebut.

Jumlah energi angin yang dapat dihasilkan tergantung pada ukuran turbin angin dan kecepatan angin rata-rata tahunan di lokasi. Ada beberapa faktor lain yang mempengaruhi penangkapan energi seperti bukit, pohon dan bangunan (atau turbin angin lainnya) yang dapat menghalangi angin, dan efisiensi turbin angin itu sendiri. Dengan asumsi turbin Anda telah ditempatkan dengan baik dan berasal dari produsen berkualitas baik, faktor terpenting adalah kecepatan angin rata-rata tahunan.

Perhitungan Energi Dasar

Energi yang dapat ditangkap dari angin adalah energi kinetiknya. Energi kinetik adalah energi yang muncul benda bergerak. Rumus dasar untuk menghitung jumlah energi kinetik pada benda yang bergerak adalah:

Ek= 0.5mV2 ; m: massa benda(kg), V= Kecepatan udara (m/s)

Untuk menghitung massa udara kita dapat menghitungnya dengan rumus laju massa angin per detik:

m=ρAV ; A= Luasan rotor turbin yang terkena angin (πR2), R= jari-jari rotor, ρ= massa jenis udara.

Dengan mensubtitusi rumus m ke dalam Ek, Rumus energi kinetik angin menjadi:

Ek = [(1/2)ρAV3]

Power curve

Energi yang dihasilkan dari turbin angin akan bervariasi tergantung pada kecepatan angin tetapi juga pada karakteristik khusus turbin. Variasi ini diilustrasikan di Power Curve. Power curve ini biasa dibuat oleh pabrikan turbin angin.

Power curve. Sumber: https://www.reseau-pwdr.be/sites/default/files/3615_ELREN%20Ch7%20Wind%20Energy.pdf

Karakteristik spesifik turbin yang mempengaruhi power curve adalah:

  • Tipe blade dan jumlah
  • Diameter rotor
  • Tip speed ratio
  • RPM
  • Cut in, rated and shut down wind speeds
  • Efisiensi generator dan gearbox

Biasanya power curve turbin angin untuk HAWT akan menunjukkan cut-in wind speed 3-5m/s, tenaga maksimal antara 8-15m/s dan cut out/shut down speed 25 m/s.

Power curve ini dapat digunakan untuk menghitung produksi energi tahunan. Produksi energi tersebut dapat dihitung dengan mengalikan energi kinetik untuk setiap kecepatan angin dari power curve dengan distribusi frekuensi kecepatan angin yang dialami oleh turbin angin, jumlah jam dalam setahun, dan jumlah turbin yang tersedia.

Contohnya kita gunakan power curve di atas. Ada sebuah turbin dengan kecepatan rata-rata angin di lingkungannya 10m/s. Maka energi tahunan rata-rata yang dihasilkan adalah 250 kW (merujuk pada grafik) *365*24 jam = 2190000 kWH.

Faktor Kapasitas

Definisi umum faktor kapasitas adalah perbandingan antara keluaran energi listrik aktual selama jangka waktu tertentu dibagi dengan keluaran energi listrik maksimum selama periode waktu yang sama.

Capacity factor (F) = (Energi yang keluar turbin dalam periode tertentu/energi maksimal pada periode tersebut)*100%

Energi keluar turbin dapat dihitung menggunakan contoh rumus pada sub-bab power curve. Sedangkan untuk energi maksimalnya dapat dihitung dengan merujuk puncak grafik dari power curve. Contoh grafik power curve di atas memiliki kW maksimal 600. Maka energi maksimal tahunan dari turbin tersebut adalah 365 hari*24 jam*600= 5256000 kWH. Jadi faktor kapasitas turbin tersebut jika merujuk pada contoh sebelumnya (2190000/5256000)*100%= 41,6%.

Apakah faktor kapasitas tinggi itu lebih baik? Belum tentu. Memilih turbin dengan faktor kapasitas lebih besar akan memperbesar biaya perakitan. Kondisi angin tiap tahun juga tidak bisa selalu konstan. Turbin yang sering mengeluarkan energi tinggi akan berpotensi gagal karena beban fatigue. Oleh karena itu, turbin angin harus dirawat pada periode tertentu dan desainer harus terus mengembangkan turbin anginnya.

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA SEPUTAR ENERGI TERBARUKAN !

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Jha, A.R. 2011. Wind Turbine Technology. Florida: CRC Press Taylor & Francis Group.

pwdr.be/sites/default/files/3615_ELREN%20Ch7%20Wind%20Energy.pdf (diakses pada tanggal 28 Oktober 2021)

https://www.windspire.ch/blog/2017/6/22/aep-part-1-capacity-and-more (diakses pada tanggal 28 Oktober 2021)

https://energynumbers.info/capacity-factor-of-wind (diakses pada tanggal 28 Oktober 2021)

Author: admin

0 replies

Leave a Reply

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *