Newpinery
windmill - Bagaimana prinsip cara kerja Kincir Angin?

Bagaimana prinsip cara kerja Kincir Angin?

Apa itu kincir angin? Sampai saat ini, orang masih hanya memiliki kesan visual tentang kincir angin, sering mengaitkannya dengan masa lalu dan terutama sebelum revolusi industri.

Sampai saat ini belum diketahui secara pasti siapa penemu kincir angin.

Kekuatan angin sudah lama menjadi perhatian utama manusia. Pengembangan Kincir angin dimulai dari bentangan layar yang menampung angin untuk menggerakan kapal.

Darisinilah, pengetahuan terus dikembangkan hingga terciptalah alat yang dinamakan kincir angin (eg. PostMill/WindMill).

Naskah tertua tentang kincir angin terdapat dalam tulisan Arab dari abad ke-9 Masehi yang menjelaskan bahwa kincir angin yang dioperasikan di perbatasan Iran dan Afganistan sudah ada sejak beberapa abad sebelumnya, kadang disebut Persian windmill.

Jenis yang sama juga digunakan di Cina untuk menguapkan air laut dalam memproduksi garam. Terahir masih digunakan di Crimea, Eropa dan Amerika Serikat.

Fungsi pertama kali Kincir angin adalah untuk menumbuk biji-bijian tanaman padi. Seiring berjalannya waktu, Kincir angin mengalami pergeseran fungsi.

Saat ini, semuanya telah menjadi lingkaran penuh, jika Anda mau dan sekarang ada permintaan untuk kincir angin besar yang berteknologi maju di seluruh dunia dimanfaatkan untuk menghasilkan tenaga listrik.

Istilah energi angin atau tenaga angin menggambarkan proses dimana turbin angin mengubah energi kinetik dalam angin menjadi energi listrik dengan menggunakan generator.

Apa yang ingin dilakukan pengantar ini adalah mendeskripsikan dalam istilah awam dan juga menjelaskan bagaimana mereka bekerja dan apa tujuan awalnya dan tujuan penggunaannya saat ini.

WhiteRock - Bagaimana prinsip cara kerja Kincir Angin?

Dalam istilah modern, kincir angin canggih beroperasi hanya dengan tiga bilah blades terutama untuk menghasilkan sumber energi dan energi berkelanjutan.

Saat ini, kincir angin ini juga disebut sebagai turbin angin.

Menurut Wikipedia, “Kincir angin adalah sebuah alat yang mampu memanfaatkan kekuatan angin untuk dirubah menjadi kekuatan mekanik.

Dari proses itu memberikan kemudahan berbagai kegiatan manusia yang memerlukan tenaga yang besar seperti memompa air untuk mengairi sawah atau menggiling biji-bijian.

Kincir angin modern adalah mesin yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik, disebut juga dengan turbin angin. Turbin angin kebanyakan ditemukan di Eropa dan Amerika Utara.”

Kapan Pertama Kali Kincir Angin Digunakan?

Kincir angin pertama kali digunakan untuk membangkitkan listrik dibangun oleh P. La Cour dari Denmark diahir abad ke-19.

Setelah perang dunia I, layar dengan penampang melintang menyerupai sudut propeler pesawat sekarang disebut kincir angin type propeler’ atau turbin.

Eksperimen kincir angin sudut kembar dilakukan di Amerika Serikat tahun 1940, ukurannya sangat besar yang disebut mesin Smith-Putman, karena dirancang oleh Palmer Putman, kapasitasnya 1,25 MW yang dibuat oleh Morgen Smith Company dari York Pensylvania.

Diameter propelernya 175 ft(55m) beratnya 16 ton dan menaranya setinggi 100 ft (34m). Tapi salah satu batang propelernya patah pada tahun 1945.

Bagaimana Cara Kerja Kincir Angin?

Angin dihasilkan karena pemanasan atmosfer yang tidak merata oleh sinar matahari, rotasi bumi dan penyimpangan permukaan bumi.

Pola aliran angin berbeda dari satu tempat ke tempat lain dan dimodifikasi oleh badan air, vegetasi, dan perbedaan medan.

Bagian selanjutnya menjelaskan secara singkat namun akurat bagaimana kincir angin bekerja.

Untuk memahami proses teknis yang dimulai pada turbin angin akan mudah diikuti karena cara kerja kincir angin mengikuti proses yang sederhana. Di sini kita terus mengandalkan istilah awam.

Sejumlah pilihan berbeda dicoba saat turbin angin modern pertama kali dibangun.

Saat ini, prinsip mekanisasi universal adalah mengoperasikan turbin dengan menggunakan hanya tiga bilah yang ditempatkan di sekitar rotor yang terhubung ke poros.

Perhatikan bahwa jumlah yang bervariasi sudah dicoba, dua blades dan bahkan satu blades. Tapi, tiga blades membuat kincir angin bekerja paling baik.

Seperti namanya, satu-satunya sumber energi kincir angin berasal dari angin.

Angin memutar blades yang memutar poros, dan pada gilirannya, mendorong generator untuk menghasilkan listrik.

Blades ini terhubung ke generator, kadang melalui gearbox dan kadang langsung.

Dalam kedua kasus tersebut, generator mengubah energi mekanik menjadi energi listrik.

Menariknya, kebanyakan turbin modern berputar searah jarum jam. Bergantung pada kecepatan angin, sebagian besar turbin modern dapat beroperasi dengan kecepatan mulai dari empat meter per detik sampai 15 mps.

Cukup banyak pendukung energi hijau dan LSM menggambarkan proses pembangkit angin secara lebih ringkas dengan menghubungkannya erat dengan prakarsa pelestarian lingkungan.

Setelah blades turbin mengubah poros yang terletak di dalam kotak yang diletakkan di atas turbin, mode gearbox digerakkan dan putaran kecepatan lebih banyak dilepaskan.

Sebuah transformator dalam turbin kemudian mengubah listrik menjadi voltase yang sesuai untuk didistribusikan ke jaringan.

Tujuan Utama Turbin Angin Modern

Sekarang, kebanyakan pembaca akan tahu bahwa tujuan utama kincir angin modern (turbin) adalah untuk menghasilkan listrik dari angin dengan dampak kecil terhadap lingkungan seluas mungkin.

Beberapa catatan berikut ini menyoroti inisiatif berkelanjutan.

Entah berada di sektor pedesaan atau perkotaan, seringkali orang pada tingkat terendah dalam skala sosio-ekonomi dihadapkan dengan melihat struktur hegemonik ini setiap hari.

Selain itu, pecinta alam terus menyuarakan kekhawatiran tentang bagaimana turbin ini memengaruhi pola spesies burung yang bermigrasi.

Sudah disebutkan, fungsi dasar turbin angin adalah memanfaatkan tenaga yang dihasilkan dari angin dan mengubahnya menjadi energi yang dapat digunakan.

Pada skala yang lebih kecil, pengguna rumahan dapat memasang turbin sendiri dan menghasilkan tenaga sendiri dengan biaya sedikit atau tanpa biaya.

Sebagai energi terbarukan, dapat diproduksi ulang terus menerus sampai ada cukup daya untuk memberi daya pada lokasi yang telah ditentukan.

Hal ini juga dipromosikan sebagai sumber energi bersih dan meski belum banyak digunakan, ini sangat ideal untuk negara-negara terbelakang di dunia sebagai sumber penghasil listrik yang terjangkau.

Yang terpenting, turbin angin berkontribusi besar untuk mengurangi konsumsi bahan bakar fosil. Tak usah dikatakan lagi, semakin banyak negara yang menggunakannya, semakin besar pengurangan penggunaan bahan bakar fosil karena telah terbukti menjadi pendorong energi yang andal.

Kincir Angin dan Ikonik Belanda

Sebelumnya, kami membuat referensi ke kincir angin menjadi bagian dari metode tradisional untuk menghasilkan listrik. Kebanyakan orang saat ini masih akan mengasosiasikan kincir angin sebagai simbol Belanda dan mengenalinya sebagai bagian dari sejarah dan warisan budaya negara tersebut.

Secara khusus, ketika kita berbicara tentang Belanda, kita menemukan mereka ke Belanda, sebuah provinsi federal Anggota Uni Eropa, Belanda. Berikut adalah beberapa fakta menarik singkat tentang kincir angin Belanda.

Sebagai ikon tengara Belanda, ada lebih dari seribu kincir angin yang berada di seluruh wilayah negara itu.

Kincir angin pertama dibangun sekitar pertengahan abad kedelapan belas sebagai tanggapan atas kebutuhan untuk menguras polder Kinderdijk dan polder di sekitarnya.

Terletak di darat di bawah permukaan laut, Belanda adalah salah satu negara yang paling rentan terhadap permukaan air laut naik (pasang).

Sepanjang sejarah Belanda, kincir angin telah digunakan untuk berbagai tujuan, namun yang paling terkenal adalah proses pemompaan air yang rumit dari dataran rendah dan ke sungai terdekat.

Komponen Utama Kincir Angin

Untuk membantu memahami bagaimana turbin angin modern bekerja, kita juga bisa melihat beberapa komponen utamanya dan apa fungsinya. Berikut adalah beberapa fitur dari turbin angin.

  • Blades  (Bilah Kipas) – Kita harus menyebutkan alat ini sekali lagi karena ini adalah fitur yang paling dikenali dan paling penting dari turbin angin. Fungsi lain dari blades yang layak disebut adalah mengendalikan kecepatan rotor agar tidak berputar dalam angin yang terlalu tinggi atau rendah.
  • Rotor – Untuk mengikuti dari titik pertama di sini, ini adalah istilah teknis untuk keseluruhan hub. Hal ini juga dikenal sebagai baling-baling.
  • Anemometer – Fitur penting ini mengukur kecepatan angin dan mentransfer data yang tercatat ke controller.
  • Gearbox – Alat ini berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada kincir menjadi putaran tinggi. Biasanya Gearbox yang digunakan sekitar 1:60.
  • Brake System – Digunakan untuk menjaga putaran pada poros setelah gearbox agar bekerja pada titik aman saat terdapat angin yang besar. Alat ini perlu dipasang karena generator memiliki titik kerja aman dalam pengoperasiannya. Generator ini akan menghasilkan energi listrik maksimal pada saat bekerja pada titik kerja yang telah ditentukan. Kehadiran angin di luar diguaan akan menyebabkan putaran yang cukup cepat pada poros generator, sehingga jika tidak di atasi maka putaran ini dapat merusak generator. Dampak dari kerusakan akibat putaran berlebih diantaranya : overheat, rotor breakdown, kawat pada generator putus karena tidak dapat menahan arus yang cukup besar.
  • Generator – Ini adalah salah satu komponen terpenting dalam pembuatan sistem turbin angin. Generator ini dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik. Prinsip kerjanya dapat dipelajari dengan menggunakan teori medan elektromagnetik. Singkatnya, (mengacu pada salah satu cara kerja generator) poros pada generator dipasang dengan material ferromagnetik permanen. Setelah itu disekeliling poros terdapat stator yang bentuk fisisnya adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop. Ketika poros generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan fluks pada stator yang akhirnya karena terjadi perubahan fluks ini akan dihasilkan tegangan dan arus listrik tertentu. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik untuk akhirnya digunakan oleh masyarakat. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh generator ini berupa AC(alternating current) yang memiliki bentuk gelombang kurang lebih sinusoidal.
  • Penyimpan energi – Karena keterbatasan ketersediaan akan energi angin (tidak sepanjang hari angin akan selalu tersedia) maka ketersediaan listrik pun tidak menentu. Oleh karena itu digunakan alat penyimpan energi yang berfungsi sebagai back-up energi listrik. Ketika beban penggunaan daya listrik masyarakat meningkat atau ketika kecepatan angin suatu daerah sedang menurun, maka kebutuhan permintaan akan daya listrik tidak dapat terpenuhi. Oleh karena itu kita perlu menyimpan sebagian energi yang dihasilkan ketika terjadi kelebihan daya pada saat turbin angin berputar kencang atau saat penggunaan daya pada masyarakat menurun. Penyimpanan energi ini diakomodasi dengan menggunakan alat penyimpan energi. Contoh sederhana yang dapat dijadikan referensi sebagai alat penyimpan energi listrik adalah aki mobil. Aki mobil memiliki kapasitas penyimpanan energi yang cukup besar. Aki 12 volt, 65 Ah dapat dipakai untuk mencatu rumah tangga (kurang lebih) selama 0.5 jam pada daya 780 watt. Kendala dalam menggunakan alat ini adalah alat ini memerlukan catu daya DC (Direct Current) untuk meng-charge/mengisi energi, sedangkan dari generator dihasilkan catu daya AC (Alternating Current). Oleh karena itu diperlukan rectifier-inverter untuk mengakomodasi keperluan ini. Rectifier-inverter akan dijelaskan berikut.
  • Rectifier-inverter – Rectifier berarti penyearah. Rectifier dapat menyearahkan gelombang sinusodal(AC) yang dihasilkan oleh generator menjadi gelombang DC. Inverter berarti pembalik. Ketika dibutuhkan daya dari penyimpan energi(aki/lainnya) maka catu yang dihasilkan oleh aki akan berbentuk gelombang DC. Karena kebanyakan kebutuhan rumah tangga menggunakan catu daya AC , maka diperlukan inverter untuk mengubah gelombang DC yang dikeluarkan oleh aki menjadi gelombang AC, agar dapat digunakan oleh rumah tangga.
  • Tower – Ini adalah fitur lain yang bisa dikenali dari turbin angin. Menara turbin yang terbuat dari baja dan beton.

Efek Positif dari Turbin Angin

Akhirnya, adalah penting untuk menekankan pentingnya turbin angin di mana kelestarian lingkungan diperhatikan dan sebagai respons yang cepat namun sangat efektif terhadap pemanasan global dan perubahan iklim.

Manfaat eksponensial tidak hanya penting tapi sudah jelas dimana turbin angin digunakan semakin banyak, terutama di negara maju dan berkembang.

Tidak ada instansi pemerintah yang saat ini mengatur angin. Jadi mereka tidak dapat mengenakan biaya kepada mereka yang memilih untuk menggunakannya sebagai sumber alternatif untuk mempertahankan kehidupan dan menghemat energi.

Secara positif, ini mungkin merupakan tur proses angin, tujuan, fitur dan penyebabnya bersamaan dengan beberapa anekdot historis pada kincir angin kuno dan modern yang setara dengan turbin angin.

Tujuan utama di sini adalah untuk menstimulasi peningkatan kesadaran dan ketertarikan pada warisan manusia yang penting ini untuk masa depan.

Alan Syahputra