Energi Tenaga Angin

Selain energi matahari, energi angin juga menjadi pilihan alternatif sebagai energi pengganti bahan bakar fosil, yang disediakan alam secara gratis. Energi angin tersedia dalam jumlah tidak terbatas, selama bumi masih memiliki cadangan udara. Energi tersebut dihasilkan oleh angin yang menggerakkan kincir angin ukuran raksasa. Biasanya kincir angin sebagai penghasil energi diletakkan pada wilayah tertentu dengan tingkat intensitas angin yang tinggi. 

Untuk menggerakan blade / baling-baling agar bisa berputar saja harus memiliki kecepatan angin 2 meter/detik dan untuk menghasilkan listrik yang stabil sesuai kapasitas generatornya rata-rata 6 s/d 10 meter/detik. Pembangkit ini bisa digunakan untuk skala kecil, menengah dan besar karena arus yang dihasilkan dalam 1 jam lebih besar serta membutuhkan investasi yang lebih murah ketimbang PLTS .Daerah yang cocok digunakan pembangkit ini adalah daerah pantai, pesisir, pegunungan.

Kincir angin merupakan sumber energi alternatif yang ramah lingkungan. Awal mulanya kincir angin digunakan pada zaman babilonia untuk penggilingan padi.

Penggunaan teknologi modern dimulai sekitar tahun 1930, diperkirakan ada sekitar 600.000 buah kincir angin untuk berbagai keperluan. Saat ini kapasitas daya yang dihasilkan kincir angin skala industri antara 1 – 4 mw.

Prinsip kerja Turbin Angin adalah mengubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik putaran poros. Energi mekanik poros biasanya dimanfaatkan untuk membangkitkan listrik menggunakan suatu generator. Energi listrik sifatnya sangat fleksibel. Energi ini dapat digunakan untuk penerangan, menggerakkan mesin-mesin industri, transportasi, dan masih banyak lagi.

Perangkat pembangkit dari angin juga jauh lebih murah dibandingkan perangkat pembangkit dari energi matahari. Padahal jumlah energi yang dihasilkan oleh 1.000 buah sel fotovoltaik relatif setara dengan belasan kincir angin. Bahkan sejumlah sistem kincir angin yang dipasang di Denmark bahkan menghasilkan energi hingga 3.000 megawatt atau sekitar 20 persen kebutuhan energi di seluruh Eropa.

Kini, Eropa menghasilkan energi angin dengan jumlah energi sekitar 35.000 megawatt atau setara dengan tiga puluh lima pembangkit listrik tenaga batu bara (National Geographic, Agustus 2005: 65). Hal ini jelas menjadi sebuah keuntungan besar bagi masyarakat luas. Karena keuntungannya yang sedemikian besar, maka beberapa negara, di wilayah Eropa dan Amerika Serikat, menggunakan teknologi ini.

Potensi energi angin untuk kebutuhan energi masa depan sangat menjanjikan. Ketika sel fotovoltaik tidak mendapatkan sinar matahari, maka pasokan listrik akan terhambat, sedangkan kincir angin relatif stabil pada semua cuaca karena tidak membutuhkan sinar matahari untuk menghasilkan energi. Hal itu membuat kincir angin unggul satu langkah di depan sel fotovoltaik dalam menghasilkan energi.

Para ilmuwan di Eropa dan Amerika Serikat menaruh harapan besar kepada sumber energi angin sebagai sebuah cara menghadapi krisis energi di masa depan. Namun demikian tidak semua masyarakat setuju dengan kincir angin sebagai sebuah penghasil energi alternatif, ukuran kincir yang terlalu besar dan suara desing yang berisik membuat masyarakat di sekitar proyek kincir angin cenderung menolaknya, padahal banyak sisi positif yang dapat dipetik dari pemanfaatan energi ini.

Jika kita bisa membuat simulasi numerik aliran udara melintasi turbin angin dengan rancangan tertentu misalnya aerofoil, jumlah blade (bilah), panjang chord, diameter dan lain sebagainya, maka dengan menentukan kecepatan aliran udara di depan dan belakang turbin akan dapat ditentukan berapa Thrust yang dihasilkan dan Daya Angin yang berhasil diserap Turbin Angin. Thrust bersifat merugikan karena thrust yang mendorong menara penyangga turbin, semakin besar trhust, maka menara penyangga juga harus kuat, sehingga biaya pembuatannya akan mahal.

Semakin besar Daya (Power) yang diserap oleh turbin, maka efisiensi konversi energi turbin akan semakin besar, artinya turbin yang dirancang sangat menguntungkan.

Cara Kerja Kincir Angin

Cara kincir angin bekerja sangat sederhana yaitu:

• Angin akan meniup bilah kincir angin sehingga bilah bergerak
• bilah kincir angin akan memutar poros didalam nacelle
• Poros dihubungkan ke gearbox, di gearbox kecepatan perputaran poros ditingkatakan dengan cara mengatur perbandingan roda gigi dalam gearbox
• gearbox dihubungkan ke generator. generator merubah energi mekanik menjadi energi listrik
• dari generator energi listrik menuju transformer untuk menaikan tegangannya kemudian baru didistribusikan ke konsumen

Merancang Generator Angin Skala Kecil

Generator bekerja dengan menggunakan prinsip magnetic induction dan bekerja dengan prinsip left-hand rule , yaitu:

1. Thumb Finger determine the direction of motion of inductor
2. Fore Finger determine the direction of flux
3. Other Finger determine the direction of current flow
 

Generator diklasifikasikan menjadi 2: 

1. Generator AC
2. Generator DC

Untuk membuat generator dengan tenaga angin sebagai sumber energinya. Prinsipnya sederhana, 3 bilah kincir angin dibuat dengan sudut 120 derajat satu sama lain dan kemiringan kurang lebih 12.75 derajat. Di titik pangkalnya, dipasang poros generator yang kemudian terhubung dengan slip rings, stator, sikat, komutator, dan armature. 

Angin yang berhembus akan memutar kincir sehingga poros akan ikut berputar dan menyebabkan garis-garis fluks terpotong dan menimbulkan tegangan induksi. Tegangan ini menyebabkan arus mengalir. Namun,tegangan yang dihasilkan adalah tegangan AC, sehingga dibutuhkan komutator untuk membuat arus yang mengalir adalah arus searah. Besarnya daya yang dihasilkan sangat tergantung dari kecepatan putaran kincir, yang artinya sangat tergantung dari kecepatan hembusan angin.