Mungkin kita bertanya mengapa turbin angin dibuat dengan 3 baling, mengapa tidak 4 atau 8 baling agar mendapat daya dorong lebih kuat.
Alasannya sederhana, produsen membuat dengan beberapa pertimbangan dan memiliki desain turbin angin dengan 3 baling.
Karena turbin angin
lebih efisien dan menghasilkan listrik sepanjang waktu. Sementara energi solar cell atau panel surya lebih mahal dibuat dan hanya menghasilkan listrik di malam hari.
Alasan dari beberapa faktor, dan faktur utama adalah biaya pembangunan turbin angin.
Perusahaan Siemens Gamesa Renewable Energy SA turbin besar memang bermasalah (Jun 2023)Siemens Energy mengumumkan pada bulan Juni 2023, turbin angin raksasa memiliki masalah jauh lebih besar dari perkiraan.
Dari divisi berbasis di Spanyol menemukan turbin angin darat memiliki kekurangan kualitas dilapangan.
Dari baling, bantalan rotor, dan kegagalan komponen sampai retakan kecil.
Hal tersebut berdampak di turbin model sebelumnya tapi tidak dirinci lebih lanjut.
Turbin angin Seiemens Gamesa yang terkena dampak antara 15-30% yang dibuat, meliputi lebih dari 132GW (setara 132 pembangkit nuklir) yang terpasang di seluruh dunia.
Walau masalah kerusakan turbin harus diselesaikan, dunia membutuhkan energi dari energi terbarukan.
Beberapa proyek swasta dan pemerintah telah membuat kontrak dengan Siemens Gamesa.
US sampai tahun 2023 memiliki 70.800 unit pembangkit turbin angin.
10 ribu unit dibuat oleh Siemens Gamesa dengan totaal 20GW.
Mengapa kerusakan turbin angin harus ditangani.
Sebuah turbin angin menghabiskan biaya antara $8 juta, ketika kerusakan terjadi bisa saja turbin angin terbakar, patah atau kerusakan fatal.
Kasusnya memang sedikit, antara 1 unit rusak : 2000 dan kemungkinan terendah 1 unit : 15 ribu turbin angin pertahun.
Masalah penanganan lokasi, umum turbin angin dipasang di daerah terpencil.
Dan ketinggian menara turbin mencapai 250 kaki (70 meter), sulit pemadam menangani bila unit turbin tidak memiliki alat penanganan mandiri.
Setelah terbakar, turbin tidak dapat dipakai lagi. Dan resiko dibawah dimana puing jatuh bahkan menyebabkan kebakaran.
4 baling atau lebih mengapa tidak dibuat untuk turbin anginMengunakan baling lebih banyak dapat meningkatkan kinerja turbin angin.
Menampung daya dorong angin ke baling lebih kuat, tentu tenaga yang dihasilkan lebih besar.
Tetapi biayanya tidak murah, butuh baling lebih banyak sama saja dengan menambah biaya produksi.
Ketika daya dorong angin lebih besar, maka baling lebih banyak mendapat tekanan, khususnya gear box ke generator listrik.
Struktur tiang turbin angin akan bermasalah bila tidak di dirikan di pondasi yang kuat.
Membangun turbin angin dengan banyak kipas akan lebih mahal.
Posisi baling lebih banyak harus menahan tekanan lebih besar.
Bila terjadi badai, diperkirakan turbin angin dengan baling lebih banyak akan rusak atau runtuh.
Di bagian atas terdapat generator turbin yang digerakan putaran baling.
Secara teknis, para insinyur merancang dengan menempatkan gearbox untuk mempercepat putaran dari baling yang lambat, agar meningkatkan gerakan putaran generator turbin.
Jadi 3 baling dengan putaran lambat, tenaga cukup tepat, cukup tenaga untuk memutar gearbox dan turbin selama menghasilkan energi listrik.
2 baling turbin angin mengapa tidak digunakanBila biaya baling turbin angin lebih mahal, mengapa tidak dibuat 2 saja agar lebih murah.
Kembali ke biaya turbin listrik.
Hasil putaran 2 baling dapat dirancang seperti kekuatan turbin angin dengan 3 baling atau lebih. Misal ukuran baling dibuat lebih lebar.
Tetapi dibutuhkan putaran baling lebih cepat, untuk mendapatkan daya yang sama dibanding 3 baling atau lebih besar.
Desain baling juga perlu dibuat dengan lekukan lebih rumit untuk mendapatkan tekanan angin yang besar dan
magnit pembangkit lebih kuat.
Disini lagi lagi biaya produksi lebih mahal, bukan di baling tapi di komponen lain untuk pengerak generator.
Kendala lain, bila putaran baling lebih cepat, turbin akan bergerak
lebih cepat. Berdampak dengan suara bising dari generator
Karena struktur untuk mendapat
energi yang sama, perhitungan rata rata diperlukan 50% putaran lebih cepat dibanding putaran
turbin 3 baling.
Ketika baling berputar lebih cepat, tekanan atau stres pada poros turbin harus dibuat lebih kuat dan kembali, lagi lagi biaya perawatan lebih mahal.
Perawatan lebih mahal dibanding turbin angin dengan 3 baling sehingga tidak efisien untuk menutup biaya dengan keuntungan turbin angin.
3 baling turbin angin paling idealSebuah turbin angin terbesar dapat mencapai diameter 135 meter.
Satu baling memiliki berat 3 ton, dengan 3 baling mampu menghasilkan daya 8 megawatt listrik.
Biaya satu turbin angin tipe V164 saja sudah memakan biaya 100.000 dollar.
Posisi baling dapat dipasang lebih tinggi sampai 100 meter, agar baling mendapat tenaga angin yang tepat sampai memutar turbin listrik.
Jawabannya, mengapa turbin angin pembangkit tenaga listrik hanya 3 baling:
- Pilihan 3 baling adalah Goldilock dari jumlah lainnya. Nilai paling tepat secara teknis
- Tidak terlalu cepat, tidak terlalu lambat
- Biaya efektif dan tidak terlalu mahal
- Mendapatkan power yang cukup untuk mengerakan turbin generator
- Perawatan lebih murah, meminimalkan kerusakan struktur dan mesin turbin
- Tidak menganggu lingkungan dengan suara bising.
- Menurunkan resiko kerusakan baling dan turbin akibat tekanan angin yang lebih kuat.
Akhirnya turbin angin dibuat dengan 3 baling
Tipe turbin anginTipe turbin angin untuk mengerakan generator tidak langsung terhubung ke pengerak turbin listrik.
Generasi lama dan baru tentu berbeda, seperti ukuran pembangkit turbin angin mencapai tinggi seratus meter dari tanah
Ada beberapa jenis turbin angin sesuai arus angin dan ada yang dibuat tetap seperti generasi tipe 1.
Sedangkan generasi turbin angin tipe 2, 3 dan 4 adalah turbin angin variabel.
Perubahan arus angin untuk pengerak baling turbin dapat disesuaikan, dibanding turbin angin tipe 1.
Turbin angin tipe 1
Turbin jenis ini model lama, ukuran kecil, dari ukuran rumah sampai pembangkit terdistribusi.
Menghasilkan daya langsung dan tetap.
Untuk memulai pengerak baling, dibutuhkan Soft Starter.
Turbin angin tipe 2.
Memiliki kecepatan variabel. Konverter terintegrasi ke mesin turbin, dan mengkontrol medan magnet di rotor secara tepat.
Turbin dapat mengubah besarnya energi yang dihasilkan dalam pengoperasian.
Turbin dapat menyesuaikan di area dengan arus angin berubah-ubah.
Tapi tidak meningkatkan variasi medan magnet, atau meningkatkan efisiensi.
Dari desain, memerlukan perawatan berkala seperti unit gearbox.
Masih mempertahankan sistem Soft Start untuk pengerak baling turbin.
Generasi tipe 2 digunakan sampai tahun 2000an.
Turbin angin tipe 3.
Turbin ini memiliki generator induksi ganda seperti 2 converter dan masih digunakan sampai saat ini.
Gabungan antara tipe 2 dan 4 tipe turbin angin ini dari GE 1,5MW mengunakan sistem DFIG.
Sekitar 2/3 energi yang dihasilkan turbin dapat langsung di alirkan ke jaringan listrik.
Biaya lebih murah, tapi menghasilkan daya lebih rendah dibanding turbin tipe 4.
Turbin angin tipe 4.
Memiliki inverter besar, dan 100% energi dihasilkan melalui sistem daya elektronik menjadi energi listrik.
Turbin tipe ini tidak memerlukan kontrol medan magnet permanen.
Arus daya di konversi langsung dari magnet turbin ke unit converter.
Desian turbin tipe 4 dapat menghilangkan gearbox, seperti turbin angin Siemens Gamesa.
Turbin angin tipe 4 lebih mahal, khususnya biaya untuk power elektronik.
Baling besar semakin baik, tidak juga.
Produsen turbin generator Siemens dan Vestas melaporkan kerugian di tahun 2023.
Alasannya, peralatannya gagal dalam status garansi.
Ukuran turbin angin dengan baling besar bukan obat mujarab untuk teknologi saat ini.
Walau kipas sudah dibuat ringan dengan bahan karbon, tapi kerusakaan ada di unit roda generator turbin angin.
Vestas Wind System menguji turbin angin setinggi hampir 300 meter, dengan panjang baling 100 meter, menghasilkan 15MW listrik.
Bandingkan generasi turbin angin tahun 2010an, hanya 1/4 kapasitas tersebut.
Tapi klaim asuransi menunjukan turbin angin besar ternyata rapuh (mudah terjadi kerusakan).
Khususnya bila mencapai ketinggian lebih dari 300 meter sampai di bilah kipas yang berputar.
Perusahaan asuransi energi terbarukan GCUbe melihat dampak negatif dari kekuatan turbin angin 8MW atau lebih setelah bekerja lebih dari 1 tahun.
Sedangkan turbin angin kekuatan 4MW cukup baik dan bertahan selama 4 tahun.
Bagian yang sering rusak pada unit gearbox lebih tinggi.
Penanganannya lebih rumit, bahkan untuk turbin angin lepas pantai membutuhkan kapal khusus untuk mengangkut.
GE mengatakan untuk membuat turbin angin semakin besar, tapi akhirnya mundur.
Lebih mengembangkan turbin angin daratan, karena di laut memerlukan perawatan suku cadang lebih komplek.
2023 Turbin angin China State Shipbuilding Corporation (CSSC) raksasa.
Model Haizhuang H260-18MW dengan diameter 260 meter mengunakan 3 baling dengan panjang 128 meter. Dirancang untuk pembangkit listrik struktur lepas pantai
Memiliki daya dorong yang cukup untuk pengerak 18MW turbin listrik.
Perusahaan CSSC China memiliki pabrik di dekat pelabuhan, agar memudahkan pengiriman bilah turbin yang sangat panjang ke kapal laut.
Bagaimana perkembangannya, kita lihat apakah turbin angin raksasa tersebut dapat bekerja dengan baik
2017 Asia Pasifik diperkirakan akan membangun pembangkit turbin angin dalam 10 tahun kedepan.
Kekuatan 72GW, tapi diluar pembangunan pembangkit energi terbarukan dari China.
Menjadi wilayah dengan pembangkit angin terbesar sebenarnya ada di belahan dunia.
Tahun 2016, wilayah Asia Pasifik menanbah pembangkit turbin angin dengan kapasitas 4,8GW.
Tahun 2017, bisa selesai akan meningkat lagi 30%, dan 10 tahun kedepan mencapai kapasitas 72GW pembangkit turbin angin baru.
India awalnya masih mengunakan tarif pemakaian listrik biasa.
Sekarang beralih ke energi angin di tingkat nasional. Disana akan ditambah pembangin turbin angin baru selain pembangkit energi surya.
Australia awalnya mengalami ketidakpastian dari politisi. Sekarang perusahaan disana bersemangat mengembangkan energi angin.
Jepang mengalami pertumbuhan dengan membangun pembangkit energi angin sampai 10GB, dan membutuhkan waktu 5 tahun untuk penyelesaian.