Dalam pembangkit listrik tenaga angin atau bayu, komponen yang paling penting adalah turbin. Turbin berfungsi untuk menghasilkan energi listrik sebelum nantinya disalurkan. Namun, bagaimana cara turbin angin menghasilkan listrik? Silakan simak pembahasannya berikut ini.
Pengertian Pembangkit Listrik Tenaga Bayu
Ketika berbicara mengenai turbin angin, pasti tidak akan lepas dari PLTB atau pembangkit listrik tenaga bayu. Sesuai dengan namanya, PLTB akan mengubah energi pergerakan angin menjadi energi listrik melalui perputaran kincir angin. Sebenarnya pembangkit listrik ini sudah lama diterapkan oleh berbagai negara seperti Amerika Serikat dan wilayah Eropa.
Pemanfaatan sumber daya ini bukan tanpa alasan. Energi angin digadang-gadang menjadi sumber daya yang tidak pernah habis sehingga ramah lingkungan. Bahkan, di tahun 2016, Amerika Serikat berhasil memasok 2% energi listrik menggunakan pembangkit tenaga angin. Meskipun cenderung kecil, namun porsi tersebut sudah cukup untuk menerangi jutaan rumah penduduk.
Cara Turbin Menghasilkan Listrik
Berkaitan dengan PLTB, turbin merupakan kincir yang digunakan untuk menghasilkan tenaga listrik. Pada awalnya, tujuan utama pembuatan turbin adalah untuk kebutuhan petani seperti irigasi, menggiling padi, dan sebagainya. Akan tetapi, seiring berjalannya waktu turbin difungsikan untuk keperluan lainnya.
Prinsip utama dari turbin adalah mengonversi energi angin ke menjadi listrik. Sayangnya, sampai saat ini turbin masih belum bisa menyamai energi yang dihasilkan oleh pembangkit konvensional seperti tenaga diesel, uap, dan lain-lain. Namun, tidak menutup kemungkinan hal tersebut akan terus mengalami perkembangan seiring berkembangnya teknologi.
Komponen Turbin Angin dan Fungsinya
Hal tidak kalah penting untuk dipahami dari kincir ini adalah apa saja komponen di dalamnya. Setiap komponen memiliki peran masing-masing sehingga mampu bekerja secara optimal. Berikut adalah daftar komponen tersebut.
1. Generator
Generator merupakan salah satu komponen penting di dalam sistem kincir. Pasalnya, komponen tersebut berfungsi mengubah energi gerak untuk nantinya dijadikan energi listrik. Secara garis besar, prinsip kerjanya adalah sama halnya dengan teori medan elektromagnetik.
Poros generator akan dipasang menggunakan material ferromagnetik permanen. Selanjutnya, terdapat stator berbentuk kumparan kawat membentuk loop pada sekeliling poros. Saat poros berputar, terjadilah perubahan fluks di stator dan menghasilkan arus listrik. Listrik tersebut nantinya akan disalurkan ke pengguna menggunakan kabel jaringan.
2. Gearbox
Selanjutnya adalah gearbox. Gearbox adalah alat untuk mengubah putaran rendah yang terdapat pada kincir hingga nantinya menjadi lebih kencang. Umumnya, gearbox pada turbin adalah sekitar 1:60. Meski demikian, kecepatan putaran tetap tergantung dari kencangnya udara saat itu.
3. Brake System
Ada kalanya angin berembus terlalu kencang sehingga berisiko mengakibatkan putaran terlampau cepat. Untuk mencegah segala risikonya, dibuatlah komponen bernama brake system. Brake system berfungsi menjaga putaran poros agar tetap bekerja di titik aman, terutama saat berembus kencang.
Jadi, bisa dibilang komponen ini sangat penting untuk dipasang. Pasalnya, generator hanya akan bekerja secara maksimal apabila berada di titik kerja tertentu. Ketika terdapat angin terlalu kencang, kecepatan putaran terlalu cepat akan merusak generator. Beberapa kerusakan yang mungkin terjadi antara lain rotor breakdown, kawat putus, hingga overheat.
4. Rectifier inverter
Komponen berikutnya adalah rectifier inverter. Rectifier mempunyai arti penyearah sehingga komponen tersebut akan menyearahkan gelombang sinusoidal oleh generator menjadi DC. Sementara itu, inverter memiliki arti pembalik. Artinya, ketika membutuhkan daya dari penyimpan energi lain, catu akan berbentuk gelombang DC.
Perlu diketahui adalah sebagian besar kebutuhan masyarakat adalah menggunakan catu AC, maka dibutuhkan inverter guna mengubah gelombang DC menuju AC. Jadi, dapat dikatakan komponen tersebut berperan penting ketika proses distribusi energi listrik.
4. Bilah kipas
Dibandingkan lainnya, mungkin bilah kipas adalah salah satu komponen paling terlihat jelas saat menghasilkan gerakan berputar. Bahkan, Anda dapat melihat dari kejauhan. Biasanya sebuah turbin terdiri dari 3 hingga 6 bilah kipas. Fungsi utama komponen ini adalah menangkap angin dan mengubah jadi putaran untuk nantinya diteruskan menuju generator.
5. Penyimpan energi
Meskipun merupakan sumber tidak terbatas, namun kenyataannya angin bisa saja tidak berembus sepanjang hari. Oleh karena itu, ketersediaan listrik akan menjadi tidak menentu. Dari kasus tersebut, dibutuhkan sebuah alat dengan fungsi menyimpan energi sebagai cadangan.
Cadangan ini akan sangat membantu saat kecepatan angin di satu titik sedang menurun. Selain itu, cadangan juga sering dipakai apabila penggunaan listrik masyarakat sedang meningkat sehingga tetap bisa terpenuhi.
6. Anemometer
Anemometer mempunyai fungsi mengukur seberapa kencang angin sedang berputar. Sinyal kecepatan angin nantinya akan diteruskan ke controller dan terhubung pada pengatur rem. Apabila dirasa terlalu kencang, maka sudut bilah kipas akan disesuaikan hingga perputaran tetap normal. Hal tersebut bertujuan melindungi turbin agar tidak rusak.
7. Menara
Komponen yang terakhir adalah menara, yakni sebuah penyangga untuk dipasang turbin di bagian atasnya. Tinggi menara untuk kincir modern dapat mencapai 60 meter. Ada dua jenis menara paling sering ditemui, yakni bentuk lattice dan tubular.
Bentuk lattice mempunyai keunggulan biaya yang lebih murah. Sementara itu, menara berbentuk tubular cenderung lebih aman. Penentuan jenis menara akan disesuaikan dengan wilayah kincir akan digunakan sehingga dapat berfungsi maksimal.
Jenis-Jenis Turbin
Pada dasarnya, turbin angin bisa dibagi menjadi dua jenis, yakni sumbu horizontal dan vertikal. Untuk penjelasan lengkap terkait keduanya, silakan simak penjelasan di bawah ini.
1. Turbin sumbu horizontal
Turbin angin sumbu horizontal atau kerap juga disebut TASH mempunyai poros rotor dan generator di bagian puncak menara. Jenis ini memiliki ukuran kecil dan diarahkan oleh baling-baling angin sederhana. Sementara itu, turbin besar akan memakai sensor angin dan dihubungkan ke servo motor. Turbin diarahkan berlawanan arah angin karena menara menghasilkan turbulensi di belakang.
Kelebihan dari turbin angin sumbu horizontal adalah dasar menara relatif tinggi. Hal tersebut akan memperbolehkan adanya akses angin lebih kuat dengan geseran angin antara dua titik. Pada beberapa lokasi, kecepatan angin dapat meningkat hingga 20% per sepuluh meter ke atas.
Akan tetapi, di sisi lain jenis ini juga memiliki kekurangan. Dengan tinggi mencapai 90 meter, menara akan sulit diangkut sehingga membutuhkan biaya pengangkutan lebih besar. Selain itu, TASH juga cukup sulit dipasang karena membutuhkan operator benar-benar terampil. Terakhir, TASH terlalu tinggi juga dapat mempengaruhi radar airport.
2. Turbin sumbu vertikal
Turbin ini mempunyai poros rotor disusun tegak lurus. Kelebihan jenis ini adalah tidak perlu diarahkan ke angin sehingga cocok diaplikasikan di wilayah dengan arah angin bervariasi. Penggunaan sumbu vertikal juga memungkinkan gearbox diletakkan di dekat tanah dan lebih mudah diakses.
Di sisi lain, turbin sumbu vertikal hanya memiliki produksi sekitar 50% saja dibandingkan sumbu horizontal. Selain itu, jenis ini juga tidak akan mendapatkan keuntungan dari kecepatan angin tinggi.
Dari penjelasan di atas, dapat disimpulkan bahwa cara turbin angin menghasilkan listrik adalah dengan menangkap embusan, menggerakkan generator, dan nantinya diubah ke energi listrik. Selanjutnya, energi listrik akan didistribusikan ke masyarakat untuk penggunaan rumah tangga.
