Bisakah turbin angin menghasilkan listrik pada kecepatan yang begitu lambat?
Bisakah sebuah turbin angin Menghasilkan listrik dengan kecepatan selambat itu? Energi angin adalah sumber energi terbarukan dan bersih. Dengan terus meningkatnya permintaan manusia akan energi, manusia secara bertahap meningkatkan pemanfaatan energi angin. Turbin angin sering muncul di padang rumput yang luas, lereng gunung, dan bahkan permukaan laut, tetapi kita dapat melihat bahwa turbin yang berputar mungkin memiliki masalah seperti itu. Mengapa bilah turbin angin berputar sangat lambat? Bisakah ini menghasilkan listrik?
Menyesuaikan kecepatan turbin angin dengan apa yang kita lihat sebenarnya merupakan kombinasi dari banyak faktor.
Bilah turbin angin memiliki massa yang besar dan membutuhkan banyak tenaga untuk berputar.
Banyak orang mengira bahwa turbin angin itu seperti kincir angin kecil, tidak terlalu besar, apalagi jika kita melihat turbin angin besar dari kejauhan. Kami punya perasaan ini, tetapi kenyataannya, turbin angin dapat disebut raksasa. Bilah turbin angin panjangnya mencapai 60 meter. Diketahui bahwa lebar sayap pesawat penumpang berukuran sedang sekitar 30 meter, dan lebar sayap pesawat penumpang besar biasa hampir tidak dapat mencapai 60 meter. Meskipun bilah sebesar itu menggunakan material berkekuatan tinggi dan kepadatan rendah, massanya tidak terlalu kecil, biasanya beratnya lebih dari sepuluh ton. Tiga bilah berkualitas tinggi seperti itu tentu saja sulit diputar.
Beberapa orang mungkin berpikir begitu. Karena kipas sebesar itu sulit diputar, mengapa tidak membuatnya lebih kecil? Hal ini berkaitan dengan area generator yang menghadap angin. Bila bilahnya terlalu kecil, maka daerah yang berhadapan dengan angin juga akan terlalu kecil, dan angin yang bertiup pada bilahnya pun akan semakin kecil, listrik yang dihasilkan oleh satu generator pun akan semakin kecil. Jika jumlah generator bertambah, dapatkah kompensasinya? Faktanya, peningkatan kuantitas juga meningkatkan biaya konstruksi. Secara umum, jika sumber daya yang sama digunakan, biaya generator bilah kecil akan lebih tinggi. Namun, kipasnya tidak boleh terlalu besar. Di satu sisi, keterbatasan bahannya, dan di sisi lain, pemasangannya akan lebih sulit. Setelah pertimbangan yang matang, kami kini telah menggunakan kipas dengan berbagai ukuran.
Kecepatan putaran yang lebih tinggi belum tentu berarti pembangkitan daya yang lebih besar.
Ketika bilah turbin angin berputar, ia menggerakkan roda gigi internal yang besar untuk berputar bersama, dan ketika roda gigi yang besar menggerakkan roda gigi yang kecil, kecepatan putarannya juga berubah secara signifikan. Struktur ini diekspresikan dalam cara yang paling dikenal, yaitu setara dengan kotak roda gigi. Kita melihat bahwa bilahnya berputar perlahan, tetapi kipas sebenarnya menggerakkan generator agar berputar pada kecepatan tinggi melalui kotak roda gigi.
Tentu saja, pembangkitan daya turbin angin tidak hanya terkait dengan kecepatan, tetapi juga torsi. Daya=torsi kecepatan K, yang merupakan konstanta. Saat kecepatan rendah, peningkatan torsi juga dapat meningkatkan daya keluaran. Oleh karena itu, untuk memperpanjang daya tahan turbin angin, bilahnya biasanya tidak diputar terlalu cepat, karena bilah turbin angin sangat besar dan gaya sentrifugal putaran kecepatan tinggi juga besar. Gerakan sentrifugal berintensitas tinggi jangka panjang juga dapat merusak umur bilah, dan kerusakan serius dapat terjadi secara langsung. Oleh karena itu, ketika turbin angin menghadapi angin kencang, ia akan mengaktifkan mode perlindungan dan berhenti menghasilkan listrik untuk melindungi kipas.
Kecepatan yang berlebihan juga dapat memengaruhi efisiensi pembangkitan daya.
Padahal, saat bilah kipas berputar, mereka turut menghambat pergerakan angin. Makin cepat kecepatannya, makin kuat rintangannya. Ketika nilai tertentu tercapai, tingkat pemanfaatan energi angin juga akan mulai menurun. Demi kenyamanan pemahaman semua orang, kami dapat membayangkan dua contoh ekstrem. Jika kecepatan kipas mendekati tak terhingga, putaran bilahnya setara dengan pembentukan pelat penyegel langsung, yang menghalangi aliran udara. Pada titik ini, angin harus mengambil jalan memutar, jadi tentu saja tidak mungkin untuk memanfaatkan energi angin ini dengan baik. Pada titik ini, tingkat pemanfaatan energi angin setara dengan nol. Skenario lain adalah ketika kecepatan kipas langsung nol. Pada titik ini, energi angin belum dimanfaatkan sama sekali. Kecepatan dengan tingkat pemanfaatan energi angin tertinggi berada dalam kisaran kecepatan nol dan kecepatan tak terbatas. Kecepatan ini terkait dengan banyak faktor. Kita hanya membahas banyak hal di sini. Oleh karena itu, kecepatan kipas yang kita lihat tidak berbeda secara signifikan dari kecepatan optimal teoritis. Dengan menyesuaikan kecepatan optimal, tingkat pemanfaatan energi angin juga paling tinggi saat ini.
meringkaskan
Oleh karena itu, turbin angin tampak lambat, sementara badan sebenarnya menghasilkan listrik secara efisien. Generator kipas yang tampak sederhana, pada kenyataannya, berbagai faktor dipertimbangkan pada awal desain untuk memengaruhi efisiensi pembangkitan daya kipas. Di balik fenomena sederhana, ada kebenaran ilmiah yang kompleks dan ketat.
