Penerapan mekatronika dalam Kincir angin

Mekanika mempelajari keadaan gerak dari suatu sistem fisis (benda).Mekanika dapat dipecah menjadi dua berdasarkan ada atau tidaknya gaya yangbekerja pada sistem yaitu :Kinematika dan Dinamika. Besar-besaran fisis yangmenggambarkan keadaan gerak dari suatu benda (partikel, sistem partikel) secaraumum dapat diwakili oleh koordinat posisi, kecepatan, percepatan, momenatum .

Sedangkan Elektronika ilmu yang mempelajari alat listrik arus lemah yangdioperasikan dengan cara mengontrol aliran elektron atau partikel bermuatan listrikdalam suatu alat seperti komputer, peralatan elektronik, termokopel, semikonduktor,dan lain sebagainya. Ilmu yang mempelajari alat-alat seperti ini merupakan cabangdari ilmu fisika, sementara bentuk desain dan pembuatan sirkuit elektroniknya adalahbagian dari teknik elektro, teknik komputer, dan ilmu teknik elektronika

mekatronika adalah gabungan disiplin ilmu dasar seperti, mekanika, elektro,dan informatika untuk merancang, memproduksi, mengoperasikan, atau memeliharasistem maupun mengoptimasi suatu produk untuk mencapai tujuan yang diinginkan.

1. Definisi kincir angin

2. Komponen mekatronika yang terdapat dalam sistempembangkt listrik tenaga angin

3. Cara kerja sistem pembagkit listrik tenaga angin sebagaipenerapan dari mekatronika

1. Pengertian Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Pembangkit listrik tenaga angin adalah suatu pembangkit listrikyang menggunakan angin sebagai sumber energi untuk menghasilkanenergi listrik. Pembangkit ini dapatmengkonversikan energi anginmenjadi energi listrik dengan menggunakan turbin angin atau kincirangin. Sistem pembangkitan listrik menggunakan angin sebagai sumberenergi merupakan sistem alternatif yang sangat berkembang pesat,mengingat angin merupakan salah satu energi yang tidak terbatas dialam.

2. Komponen mekatronika yang terdapat dalam sistempembangkt listrik tenaga angin

Sistem pembangkit listrik tenaga angin ini merupakan

pembangkit listrik yang menggunakan turbin angin (wind turbine)

sebagai peralatan utamanya.

Turbin angin terbagi dalam dua kelompok yaitu turbin sumbu

horisontal, turbin angin sumbu horisontal biasanya baik memiliki dua

atau tiga modul. Jenis lain yaitu turbin sumbu vertikal.Turbin ini

berbilah tiga dioperasikan melawan angin, dengan modul

menghadap ke angin.

Komponen-komponen yang ada di dalam turbin angin yaitu :

b. Blades

Kebanyakan turbin baik dua atau tiga pisau. Angin

bertiup di atas menyebabkan pisau pisau untuk mengangkat dan

berputar

a. Anemometer

Mengukur kecepatan angin dan mengirimkan data kecepatan angin ke

pengontrol

c. Brake

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 diluar diguaan akan menyebabkan

putaran yang cukup cepat pada poros generator, sehingga jika tidak diatasi

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.

d. Controller

Pengontrol mesin mulai dengan

kecepatan angin sekitar 8-16 mil per jam

(mph) dan menutup mesin turbin sekitar 55

mph. tidak beroperasi pada kecepatan angin

sekitar 55 mph di atas, karena dapat rusak

karena angin yang kencang.

e. Gear box

Gears menghubungkan poros kecepatan tinggi di poros kecepatan

rendah dan meningkatkan kecepatan sekitar 30-60 rotasi per menit (rpm),

sekitar 1000-1800 rpm, kecepatan rotasi yang diperlukan oleh sebagian besar

generator untuk menghasilkan listrik. gearbox adalah bagian mahal (dan

berat) dari turbin angin dan insinyur generator mengeksplorasi direct-drive

yang beroperasi pada kecepatan rotasi yang lebih rendah dan tidak perlu

kotak gigi.

f.Generator

Biasanya standar induksi generator yang menghasilkan

listrik dari 60 siklus listrik AC.

h. Low-speed shaft

Mengubah poros rotor kecepatan rendah

sekitar 30-60 rotasi per menit.

g. High-speed shaft

Drive generator.

k.Rotor

Pisau dan terhubung bersama-sama

disebut rotor

j. Pitch

Blades yang berbalik, atau nada, dari

angin untuk mengontrol kecepatan rotor dan

menjaga rotor berputar dalam angin yang terlalu

tinggi atau terlalu rendah untuk menghasilkan

listrik.

l.Tower

Menara yang terbuat dari baja tabung (yang ditampilkan di sini), beton

atau kisi baja. Karena kecepatan angin meningkat dengan tinggi, menara tinggi

memungkinkan turbin untuk menangkap lebih banyak energi dan menghasilkan

listrik lebih banyak. Tower Pembangkit Listrik Tenaga Angin dapat dibedakan

menjadi 3 jenis seperti gambar.. Setiap jenis tower memiliki karakteristik masing-

masing dalam hal biaya, perawatan, efisiensinya, ataupun dari segi kesusahan

dalam pembuatannya

Tower (kiri) Guyed

(Tengah )Lattice

(kanan) Mono-structure

m. Wind direction

Ini adalah turbin pertama” yang disebut

, karena beroperasi melawan angin, turbin

lainnya dirancang untuk menjalankan“melawan arah angin,” menghadap jauh dari

angin.

n. Wind vane

Tindakan arah angin dan berkomunikasi dengan yaw drive untuk

menggerakkan turbin dengan koneksi yang benar dengan angin.

o.Yaw drive

Yaw drive yang digunakan untuk

menjaga rotor menghadap ke arah angin

sebagai perubahan arah angin.

p. Yaw motor

Kekuatan dari drive yaw.

q. Penyimpan energi (Battery)

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 meningkat atau ketika kecepatan angin sedang menurun, maka

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 menurun.

Sistem Elektrik Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Secara umum sistem kelistrikan dari Pembangkit Listrik Tenaga Angin

dapat dibagi menjadi 2 yaitu (i) kecepatan konstan (ii) kecepatan berubah.

Keuntungan dari sistem kecepatan konstan (fixed-speed) adalah murah, sistemnya

sederhana dan kokoh (robast). Sistem ini beroperasi pada kecepatan putar turbin

yang konstan dan menghasilkan daya maksimum pada satu nilai kecepatan angin.

Sistem ini biasanya menggunakan generator tak-serempak (unsynchronous

generator), dan cocok diterapkan pada daerah yang memiliki potensi kecepatan

angin yang besar. Kelemahan dari sistem ini adalah generator memerlukan daya

reaktif untuk bisa menghasilkan listrik sehingga harus dipasang kapasitor bank atau

dihubungkan dengan grid. Sistem ini rentan terhadap pulsating power menuju grid

dan rentan terhadap perubahan mekanis secara tiba-tiba. Gambar menunjukan

diagram skematik dari sistem ini.

3. Cara kerja sistem pembagkit listrik tenaga angin sebagaipenerapan dari mekatronika