Sejak petani di seluruh negeri mulai menggunakan turbin angin untuk memompa air pada 1800-an, orang Amerika telah memahami manfaat tenaga angin. Krisis energi tahun 1970-an menggarisbawahi pentingnya tenaga angin sebagai sumber energi yang murah, bersih dan terbarukan, dan Undang-Undang Kebijakan Energi tahun 1992 mengambil langkah-langkah untuk mendorong perkembangannya. Turbin angin tidak sulit untuk dipahami, dan mereka menjadi semakin efisien, kuat, dan ada di mana-mana.
Membangkitkan Listrik dengan Induksi
Prinsip di balik pembangkit listrik di turbin angin pada dasarnya sama dengan prinsip di balik pembangkit listrik tenaga air, bahan bakar fosil, dan bahkan energi nuklir. Inti dari turbin adalah kumparan induksi magnetik yang menghasilkan arus bolak-balik sebagai rotor magnet berputar di sekitar atau di dalam stator stasioner. Dalam kasus turbin angin, anginlah yang memasok energi untuk memutar rotor. Listrik yang dihasilkan generator berjalan di sepanjang jalur transmisi untuk digunakan langsung oleh pemilik turbin, atau untuk memasuki jaringan untuk didistribusikan ke pelanggan utilitas.
Komponen Turbin
Bagian utama dari turbin angin adalah nacelle, yang menampung generator serta serangkaian roda gigi penggerak. Itu pisau dilampirkan ke batang, dan nacelle duduk di atas a menara yang setinggi mungkin untuk memungkinkan baling-baling menangkap angin dalam jumlah maksimum. Nacelle juga memiliki pengontrol yang menerima data dari alat pengukur jurusan angin, yang mengukur kecepatan angin, dan a baling-baling, yang mengukur arah angin. Kontroler dapat memulai dan menghentikan turbin serta melakukan penyesuaian untuk mengimbangi kecepatan angin. Nacelle juga memiliki mekanik rem yang mengunci bilah dan pitch drive yang menyesuaikan sudut blade untuk meminimalkan daya angkat saat angin kencang.
Fungsi Roda Gigi
Saat angin bertiup, pengontrol mengarahkan nacelle untuk menghadapnya, dan bilah berbentuk khusus mulai berputar perlahan. Sulit dipercaya saat mengamati dari tanah bahwa rotasi yang begitu lambat -- sekitar 20rpm pada unit industri -- dapat menghasilkan listrik, tetapi roda gigi di dalam nacelle meningkatkan putaran kecepatan poros rotor generator antara 1.200 dan 1.800 rpm, yang cukup untuk menghasilkan listrik. Tidaklah penting bagi baling-baling untuk berputar dengan cepat -- pada kenyataannya, baling-baling itu berbahaya bagi burung dan manusia di tanah jika berputar terlalu cepat. Baling-balingnya diseimbangkan secara halus untuk menghasilkan tenaga bahkan dalam angin sepoi-sepoi, dan pitch drive serta pengontrol memperlambatnya saat angin kencang.
Desain yang Berkembang
Turbin angin perumahan yang lebih kecil sering menggabungkan sumbu vertikal sistem bilah -- ini mengubah energi angin menjadi listrik dengan prinsip yang sama seperti turbin sumbu horizontal, dan bisa cukup kecil untuk dipasang di atap rumah. Penyempurnaan desain bilah untuk menangkap angin dengan lebih baik merupakan pengembangan berkelanjutan yang penting untuk turbin sumbu horizontal industri dan perumahan. Selain itu, pabrikan memproduksi bilah yang lebih panjang dan menara yang lebih tinggi sehingga turbin dapat memanfaatkan angin yang lebih cepat di ketinggian yang lebih tinggi. Sebagian besar turbin sekarang menyertakan peredam getaran untuk mengurangi kebisingan dan kontrol pitch aktif untuk memastikan turbin dapat terus berputar dengan aman dan menghasilkan listrik bahkan dalam angin kencang.