Transcript Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Karakteristik & Profil Angin
Pertemuan 3
ME4132 - Energi Angin & Matahari
Review….

Kebanyakan kecepatan angin yang diukur sta
pengamatan hanya pada ketinggian standard WMO
yaitu 10 meter di atas permukaan tanah.
 Sistem konversi energi angin (SKEA) membutuhkan
kecepatan angin yang tinggi agar menghasilkan
energi yang optimum.
 Semakin tinggi suatu ketinggian maka akan semakin
tinggi pula kecepatannya, oleh karena itu diperlukan
data kecepatan angin yang lebih tinggi dari 10 meter
di atas permukaan tanah.
 Untuk mengetahui kecepatan angin di beberapa
ketinggian tanpa melakukan pengukuran di beberapa
ketinggian tersebut secara langsung dapat
menggunakan profil angin.
ME4132 - Energi Angin & Matahari
Bagaimana
Angin
Terbentuk?
3
Apa yang menyebabkan angin?

Angin terjadi karena perbedaan
temperatur dari sisi dingin ke sisi panas.
Conversion Energy Presentation, Group 12 2007
4
Angin Darat dan Angin Laut
Angin terjadi karena perbedaan
pemanasan permukaan bumi oleh
matahari.
 Daratan dan lautan mempunyai
perbedaan kemampuan menyerap
panas.

Secondary Infobook, The Need Project, 2007
5
KINCIR ANGIN Vs. TURBIN ANGIN
6

The world's first
megawatt wind
turbine on Grandpa's
Knob, Castleton,
Vermont
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Wind_turbine_1941.jpg
7
Altamount Pass, Ca., USA
Dibangun di tahun 1981.
 Ada sekitar 4000an turbin angin berbagai
jenis.

http://xahlee.org/Whirlwheel_dir/livermore.html
8
Komponen Turbin
Angin
http://www1.eere.energy.gov/windandhydro/
9
Rintangan Angin
Sumber: Eldridge, 1980


Sumber: Hau, 2005
Rintangan
menyebabkan
kecepatan angin
menurun.
Rintangan juga
menyebabkan
terbentuknya
ulakan angin di
belakang
rintangan.
10
Profil Angin
11
Alat Pengukur Kecepatan dan Arah
Angin (Anemometer)
12
Wind Rose
13
Jenis Turbin Angin Berdasarkan Posisi
Sumbu

Sumbu Vertikal
Savonius Wind
Turbine
www.wikipedia.org/helix
www.wikipedia.org/savonius
www.wikipedia.org/VAWT
Darrieus Wind Turbine
Giromill
Helix Wind Turbine
14
Turbin Angin Vertikal
Keuntungan
 Tidak memerlukan yaw
mechanism
 Pendek.
 Mudah dirawat karena
generator, transmisi
dekat permukaan tanah.
 Mudah ditransportasi
(untuk ukuran kecil).
 Tidak memerlukan
menara.
Kerugian
 Efisiensi rendah.
 Ketinggian terbatas.
 Perlu permukaan yang
datar.
www.wikipedia.org/windturbine
15

Sumbu Horizontal
1-blade Wind
Turbine
2-blade Wind Turbine
3-blade Wind
Turbine
www.wikipedia.org/HAWT
16
Turbin Angin Horizontal
Keuntungan

Pitch sudu turbin dapat diubahubah.
 Menara yang tinggi dapat
memperileh angin yang lebih
kencang.
 Penggunaan menara
menyebabkan turbin dapat
ditempatkan di dataran yang
tidak rata, atau bahkan di atas
laut.
 Dapat ditempatkan di atas
garis pepohonan di hutan.
Kerugian





Sulit beroperasi di dekat
permukaan tanah.
Sulit mentransportasikan
bilah sudu yang panjang.
Pemasangan sulit.
Mengganggu sinyal radar.
Bila dipasang di laut,
sebaiknya di laut yang
dangkal.
www.wikipedia.org/windturbine
17
Wind Power Classifications and
utilization
Class
Windspeed
( m/s)
Small Scale 2.5 – 4.0
Power
Density
(W/m^2)
Capacity
( kW )
< 75
Up to 10
Medium
Scale
4.0 – 5.0
75 – 150
10-100
Large
Scale
> 5.0
> 150
>100
18
Profil Angin Logaritmik
Profil angin logaritmik umumnya
digunakan pada lapisan batas atmosfer
(boundary layer) pada ketinggian hingga
puluhan meter.
Dengan asumsi: shear stress/tegangan
geser konstan terhadap ketinggian.
Profil Angin Logaritmik /
Adiabatik
Vz  1  z 
   ln  
 V*  k  z0 
untuk Z ≥ Zo
Dimana:
Vz
: Kecepatan angin pada ketinggian Z (m/s)
V* 
k
Zo
o

Z
0
 : Kecepatan gesekan (friction velocity) (m/s)
: Konstanta Von Karman (k = 0,4)
: Parameter kekasaran permukaan (m)
: Tegangan geser pada permukaan
: Densitas udara (kg/m3)
: Tinggi pengukuran kecepatan angin (m)
ME4132 - Energi Angin & Matahari
Panjang
Kekasapan
Zo (m)
Jenis Permukaan
3
1
Perkotaan, hutan
3
0.5
suburban
3
0.3
Pembangunan terbuka
2
0.2
Banyak pohon dan / atau semak
2
0.1
Pertanian terbuka dengan permukaan tertutup
2
0.05
Pertanian terbuka dengan permukaan lapang
1
0.03
Lahan pertanian terbuka dengan banyak gedung kecil,
pohon, dll.
Airports dengan gedung-gedung dan pohon.
1
0.01
Airports, runway, padang rumput
1
0.005
Dataran terbuka
0
0.001
Permukaan salju(halus)
0
0.0003
Permukaan pasir(halus)
0
0.0001
Permukaan air
Kelas
Kekasaran
ME4132 - Energi Angin & Matahari
Asumsi untuk Profil Angin
Logaritmik / Adiabatik

Davenport (1965)
Tegangan geser o (shear stress) permukaan
dianggap konstan terhadap ketinggian
0
V* 

Davenport menemukan bahwa pada daerah dengan
parameter Zo rendah, memiliki ketelitian yang tinggi.
ME4132 - Energi Angin & Matahari
ME4132 - Energi Angin & Matahari
Profil Angin melalui Hk. Pangkat
 vH

 v ref
  H

  H ref




Dimana:
H
: Kecepatan angin rata-rata pada suatu ketinggian (m/s)
ref
: Kecepatan angin rata-rata pada suatu ketinggian referensi (m/s)

1
H : Hellmann’s exponent (konstanta yang bergantung pada
ln
Z 0 parameter Zo dan kestabilan atmosfer)
Href
H
: Tinggi pengukuran suatu referensi (m)
: Ketinggian yang hendak diukur kecepatan anginnya (m)
ME4132 - Energi Angin & Matahari
Koefisien Hambatan Permukaan (K)
V* 
K  
V 
2
Dimana:
K
: Koefisien hambatan permukaan (the surface drag coefficient)
 0 : Kecepatan gesekan (friction velocity)
V* 
V

: Kecepatan angin rata-rata pada ketinggian Z
ME4132 - Energi Angin & Matahari