Karakteristik & Profil Angin Pertemuan 3 ME4132 - Energi Angin & Matahari

ME4132 - Energi Angin & Matahari Review…. Kebanyakan kecepatan angin yang diukur sta pengamatan hanya pada ketinggian standard WMO yaitu 10 meter di atas permukaan tanah. Sistem konversi energi angin (SKEA) membutuhkan kecepatan angin yang tinggi agar menghasilkan energi yang optimum. Semakin tinggi suatu ketinggian maka akan semakin tinggi pula kecepatannya, oleh karena itu diperlukan data kecepatan angin yang lebih tinggi dari 10 meter di atas permukaan tanah. Untuk mengetahui kecepatan angin di beberapa ketinggian tanpa melakukan pengukuran di beberapa ketinggian tersebut secara langsung dapat menggunakan profil angin. ME4132 - Energi Angin & Matahari

Bagaimana Angin Terbentuk?

Apa yang menyebabkan angin? Angin terjadi karena perbedaan temperatur dari sisi dingin ke sisi panas. Conversion Energy Presentation, Group 12 2007

Angin Darat dan Angin Laut Angin terjadi karena perbedaan pemanasan permukaan bumi oleh matahari. Daratan dan lautan mempunyai perbedaan kemampuan menyerap panas. Secondary Infobook, The Need Project, 2007

KINCIR ANGIN Vs. TURBIN ANGIN

The world's first megawatt wind turbine on Grandpa's Knob, Castleton, Vermont http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Wind_turbine_1941.jpg

Altamount Pass, Ca., USA Dibangun di tahun 1981. Ada sekitar 4000an turbin angin berbagai jenis. http://xahlee.org/Whirlwheel_dir/livermore.html

Komponen Turbin Angin http://www1.eere.energy.gov/windandhydro/

Rintangan Angin Rintangan menyebabkan kecepatan angin menurun. Rintangan juga menyebabkan terbentuknya ulakan angin di belakang rintangan. Sumber: Eldridge, 1980 Sumber: Hau, 2005

Profil Angin

Alat Pengukur Kecepatan dan Arah Angin (Anemometer)

Wind Rose

Jenis Turbin Angin Berdasarkan Posisi Sumbu Sumbu Vertikal Savonius Wind Turbine Darrieus Wind Turbine Giromill Helix Wind Turbine www.wikipedia.org/helix www.wikipedia.org/savonius www.wikipedia.org/VAWT

Turbin Angin Vertikal Keuntungan Kerugian Tidak memerlukan yaw mechanism Pendek. Mudah dirawat karena generator, transmisi dekat permukaan tanah. Mudah ditransportasi (untuk ukuran kecil). Tidak memerlukan menara. Efisiensi rendah. Ketinggian terbatas. Perlu permukaan yang datar. www.wikipedia.org/windturbine

Sumbu Horizontal 1-blade Wind Turbine 2-blade Wind Turbine www.wikipedia.org/HAWT

Turbin Angin Horizontal Kerugian Keuntungan Pitch sudu turbin dapat diubah-ubah. Menara yang tinggi dapat memperileh angin yang lebih kencang. Penggunaan menara menyebabkan turbin dapat ditempatkan di dataran yang tidak rata, atau bahkan di atas laut. Dapat ditempatkan di atas garis pepohonan di hutan. Sulit beroperasi di dekat permukaan tanah. Sulit mentransportasikan bilah sudu yang panjang. Pemasangan sulit. Mengganggu sinyal radar. Bila dipasang di laut, sebaiknya di laut yang dangkal. www.wikipedia.org/windturbine

Wind Power Classifications and utilization Windspeed ( m/s) Power Density (W/m^2) Capacity ( kW ) Small Scale 2.5 – 4.0 < 75 Up to 10 Medium Scale 4.0 – 5.0 75 – 150 10-100 Large > 5.0 > 150 >100

Profil Angin Logaritmik Profil angin logaritmik umumnya digunakan pada lapisan batas atmosfer (boundary layer) pada ketinggian hingga puluhan meter. Dengan asumsi: shear stress/tegangan geser konstan terhadap ketinggian.

Profil Angin Logaritmik / Adiabatik untuk Z ≥ Zo Dimana: Vz : Kecepatan angin pada ketinggian Z (m/s) : Kecepatan gesekan (friction velocity) (m/s) k : Konstanta Von Karman (k = 0,4) Zo : Parameter kekasaran permukaan (m) o : Tegangan geser pada permukaan  : Densitas udara (kg/m3) Z : Tinggi pengukuran kecepatan angin (m) ME4132 - Energi Angin & Matahari

ME4132 - Energi Angin & Matahari Kelas Kekasaran Panjang Kekasapan Zo (m) Jenis Permukaan 3 1 Perkotaan, hutan 0.5 suburban 0.3 Pembangunan terbuka 2 0.2 Banyak pohon dan / atau semak 0.1 Pertanian terbuka dengan permukaan tertutup 0.05 Pertanian terbuka dengan permukaan lapang 0.03 Lahan pertanian terbuka dengan banyak gedung kecil, pohon, dll. Airports dengan gedung-gedung dan pohon. 0.01 Airports, runway, padang rumput 0.005 Dataran terbuka 0.001 Permukaan salju(halus) 0.0003 Permukaan pasir(halus) 0.0001 Permukaan air ME4132 - Energi Angin & Matahari

Asumsi untuk Profil Angin Logaritmik / Adiabatik Davenport (1965) Tegangan geser o (shear stress) permukaan dianggap konstan terhadap ketinggian Davenport menemukan bahwa pada daerah dengan parameter Zo rendah, memiliki ketelitian yang tinggi. ME4132 - Energi Angin & Matahari

ME4132 - Energi Angin & Matahari

Profil Angin melalui Hk. Pangkat Dimana: H : Kecepatan angin rata-rata pada suatu ketinggian (m/s) ref : Kecepatan angin rata-rata pada suatu ketinggian referensi (m/s) : Hellmann’s exponent (konstanta yang bergantung pada parameter Zo dan kestabilan atmosfer) Href : Tinggi pengukuran suatu referensi (m) H : Ketinggian yang hendak diukur kecepatan anginnya (m) ME4132 - Energi Angin & Matahari

Koefisien Hambatan Permukaan (K) Dimana: K : Koefisien hambatan permukaan (the surface drag coefficient) : Kecepatan gesekan (friction velocity) V : Kecepatan angin rata-rata pada ketinggian Z ME4132 - Energi Angin & Matahari