PLTB (Pembangkit Listrik Tenaga Banyu / Angin)

PLTB (Pembangkit Listrik Tenaga Banyu / Angin)(Wind Turbine atau Turbin Angin)

Kita semua mengetahui bahwa energi angin dikonversi menjadi listrik oleh turbin angin. Tetapi hal yang menarik adalah bagaimana turbin angin mengkonversi energi kinetik pada nagin menjadi energi listrik  dan apa saja bagian utama pada turbin angin.

Bagian utama pada turbin angin

Tower of wind turbine

Tower atau tiang penyangga adalah bagian yang penting dari turbin angin dimana bagian ini menyangga bagian lainnya. Bagian ini tidak hanya sebagai tempat penyangga melainkan menaikkan posisi turbin angin sehingga dapat memperoleh angin yang lebih kuat dan sudu – sudunya aman dari benturan tanah. Tinggi dari tiang penyangga tergantung pada kapasitas turbin angin. Tinggi tiang penyangga dengan kapasitas besar biasanya sekitar 40 sampai 100 meter.

Nacelle of wind turbine

Nacelle adalah kotak besar yang menempel pada ujung tower dan juga merupakan tempat (rumah) untuk seluruh komponen turbin angin. Di dalamnya terdapat power converter, shaft, gearbox, genearator, turbine controller, cable, yaw drive

Rotor Blades of Wind Turbine

Blades atau sudu merupakan bagian mekanikal dari turbin angin yang mengkonversi energi kinetik pada angin menjadi energi mekanikal. Ketika sudu sudu berputar, energi mekanikal diteruskan oleh shaft dan gear sehingga menggerakkan generator dan menghasilkan listrik. Bentuk sudu / blades menyerupai sayap pesawat dengan panjang bisa mencapai 150 ft atau 45 m.

Gambar 1. Kompen Turbin Angin

Shaft of wind turbine

Shaft terkoneksi ke rotor. Ketika rotor berputar, shaft ikut berputar. Pada kondisi ini, rotor mentransfer energi mekanikalnya ke shaft yang terhubung ke generator di bagian ujungnya.

Gearbox

Umumnya, rotor memutar shaft pada kecepatan rendah, namun generator memerlukan kecepatan putar lebih tinggi untuk menghasilkan listrik. Gearbox mampu meningkatkan kecepatan putar menjadi lebih tinggi sesuai dengan yang dibutuhkan generator untuk menghasilkan energi listrik.

Generator

Generator adalah komponen elektrikal yang berfungsi untuk mengkonversi energi mekanikal yang diterima dari shaft menjadi energi listrik. Ia bekerja menggunakan prinsi induksi elektromagnetik untuk menghasilkan perbedaan tegangan. Sebuah generator sederhana terdiri dari magnet dan konduktor. Konduktor umumnya kawat yang melingkar. Didalam generator, shaft terhubung ke gabungan permanen magnet yang dikelilingi oleh magnet dan satu dari bagian tersebut berputar relatif bagian lainnya, sehingga menginduksi voltase pada konduktor. Ketika rotor berputar terhadap shaft, shaft tersebut memutar gabungan magnet dan menghasilkan voltase pada gulungan kawat.

Power converter

Dikarenakan angin tidak selalu konsisten maka potensial listrik yang dihasilkan dari generator tidaklah konstan. Padahal kita memerlukan tegangan yang sangat konstan untuk disalurkan ke grid (jaringan listrik). Power converter adalah komponen elektrikal yang berfungsi menstabilkan output listrik yang dikirim ke grid

Turbine controller

Turbine controller adalah computer (PLC) yang mengontrol keseluruhan turbin. Benda ini memberi perintah start dan stop pada turbin dan menjalankan selft diagnostic ketika terdapat error pada turbin

Anemometer

Benda ini bertujuan untuk mengukur kecepatan angin dan mengirim informasi tersebut ke PLC.

Wind Vane

Benda ini bertujuan untuk mengetahui arah angin dan mengirim informasi tersebut ke PLC. PLC kemudian mengarahkan sudu – sudu ke arah yang mendapatkan angin secara optimal.

Pitch Drive

Motor pitch drive berfungsi untuk mengontrol sudut sudu sehingga angin mengenai sudu dengan sudut optimal

Yaw drive

Sudu – sudu (blades) dan komponen lainnya yang berada di nacelle juga harus bergerak ketika arah angin berubah supaya energi yang dihasilkan maksimal. Oleh karena itu terdapat Yaw  drive yang berguna untuk memutar nacelle. Yaw drive dikontrol oleh PLC yang mendapatkan informasi arah angin dari wind vane

Prinsip Kerja Turbin Angin

 

Gambar 2. Prinsip Kerja Turbin Angin

Ketika angin mengenai sudu - sudu pada rotor, sudu – sudu mulai berputar. Ketika sudu sudu berputar, komponen mekanikal di nacelle (shaft dan gearbox) meneruskan energi mekanikal ini sampai ke generator. Output keluaran dari generator adalah energi listrik. 

Listrik keluaran dari generator diberikan ke rectifier dan output rectifier diberikan ke line converter yang berfungsi untuk menstabilkan output AC yang akan disalurkan ke grid. Listrik berlebih digunakan sebagai ISU (internal supply unit) atau mensupplai kebutuhan listrik pada komponen internal turbin angin (seperti motor dan driver lainnya).