Perbandingan Turbin Angin Sumbu Horizontal dan Vertikal

Read Also

Turbin angin bervariasi dalam ukuran dan desain, di mana orientasi sumbu - horizontal atau vertikal - membuat perbedaan inti. Jelas, pada turbin angin sumbu horizontal baling-baling vertikal berputar menghadap angin secara horizontal, sedangkan pada turbin angin sumbu vertikal bilah berputar di sekitar sumbu vertikal menghadap angin secara vertikal.

Melalui eksploitasi bertahun-tahun, menjadi jelas bahwa turbin angin sumbu horizontal, atau HAWT, berkinerja baik di area terbuka sementara VAWT memiliki batasan yang jauh lebih sedikit dan dengan demikian dapat dipasang di puncak bukit dan atap di daerah perkotaan.

Gambaran Umum VAWT dan HAWT

Untuk HAWT, arah angin penting karena bilah lebih produktif ketika angin mengalir pada sudut yang tepat. Selain itu, mereka biasanya memiliki penggerak rotasi untuk menyesuaikan bilah ke arah angin.

Sebaliknya, turbin angin sumbu vertikal tidak begitu bergantung pada sudut angin dan dapat beroperasi pada kecepatan angin yang lebih rendah daripada rata-rata HAWT. Namun, ada beberapa desain turbin angin sumbu horizontal, seperti turbin angin oleh TBHAWT Manufacturing, yang berhasil menghindari kehilangan efisiensi yang dirancang untuk tetap efektif bahkan pada kecepatan angin 8 m/dtk atau kurang.

Turbin angin sumbu vertikal berdiri secara vertikal atau tegak lurus ke tanah mengubah angin dari semua 360 derajat di sekitar. Sangat cocok untuk daerah perkotaan, VAWT dapat digunakan di tempat-tempat dengan angin yang tidak konsisten atau daerah pedesaan yang kompleks.

Terlepas dari fakta ini, VAWT tampak kurang produktif daripada HAWT karena kecepatan operasional yang lebih rendah dan produktivitas berikutnya, tetapi VAWT jelas merupakan pilihan yang sempurna untuk rumah tangga individu dengan angin turbulensi tinggi.

HAWT dan VAWT yang menghasilkan listrik kurang dari 100 kW dianggap kecil dan sebagian besar digunakan secara lokal untuk kebutuhan rumah tangga. Namun ada beberapa desain HAWT dengan produksi lebih dari 50 kW yang terbukti menguntungkan karena kombinasi yang baik antara efektivitas biaya dan jangkauan pelanggan.

Turbin angin kecil cenderung lebih populer karena memiliki lahan yang lebih sedikit dan kebutuhan investasi yang lebih besar. WT kecil sangat cocok untuk daerah terpencil dan off-grid, dan dapat dihubungkan atau diputuskan ke saluran listrik nasional.

 

Turbin Angin Sumbu Horisontal

Turbin angin sumbu horizontal memanfaatkan energi angin melalui sudu-sudu yang diarahkan pada sumbu horizontal yang sejajar dengan tanah. HAWT menghadap angin secara tegak lurus sehingga bilah turbin angin berputar mengikuti gaya angkat aerodinamis.

WT sumbu horizontal berlaku di pasar energi angin karena desain konstruksinya memungkinkan untuk memperoleh lebih banyak energi melalui rotasi penuh bilah dalam hal aliran angin yang konsisten. Terlebih lagi, turbin angin sumbu horizontal tahan terhadap lacak balik yang juga bermanfaat dalam jenis pembangkit listrik ini.

Untuk mencapai efisiensi maksimal, turbin angin sumbu horizontal harus ditempatkan pada arah angin. Jika arah angin fleksibel, efisiensi pembangkitan energi dapat turun secara signifikan sewaktu-waktu.

Namun, kelemahan ini dihilangkan ketika ladang turbin angin sumbu horizontal terletak di area yang dipilih dengan benar dengan aliran angin arah yang sama dan konsisten.

Turbin angin kecil sering memiliki baling-baling angin untuk menyelaraskan dengan arah angin sementara turbin angin besar menyertakan yaw meter untuk memperbaiki posisi turbin angin agar tetap selaras dengan aliran angin. Aliran angin yang stabil dan konsisten penting untuk dimiliki saat operator mencari solusi hemat biaya.

 

Turbin Angin Sumbu Vertikal

Bilah turbin angin sumbu vertikal berputar tegak lurus ke tanah dan di sekitar sumbu vertikal melalui penggunaan efek drag and lift untuk pengoperasiannya. Meskipun popularitasnya kurang dibandingkan dengan HAWT, VAWT dapat menerima dan memproses angin dari segala arah sehingga sangat cocok untuk daerah perkotaan dan pinggiran kota dengan angin yang bergejolak dan tidak konsisten.

Gearbox turbin angin dan beberapa peralatannya dapat dipasang lebih dekat ke tanah. Dengan demikian, pengguna turbin angin dapat secara signifikan mengurangi biaya perawatan, yang, bersama dengan konstruksi yang tidak terlalu bising, menciptakan kondisi co-living yang lebih besar.

Turbin angin sumbu vertikal cukup sensitif untuk mundur karena bilah akan berputar di sepanjang arah angin sementara mereka perlu melakukan perjalanan kembali ke aliran angin sebelum didorong kembali.

Pada akhirnya, penelitian baru menunjukkan bahwa turbin angin sumbu vertikal tidak jauh berbeda dari turbin angin sumbu horizontal – efisiensi turbin angin sangat tergantung pada kondisi angin daerah dan volume output pembangkit listrik yang dibutuhkan.

Rotasi

Pada rotasi, bilah HAWT memperoleh efek gaya inersia yang dapat diubah dan gravitasi yang selalu stabil. Karena pengaruh ini, bilah HAWT mengalami beban bolak-balik yang merusak kekuatan kelelahan bilah.

Selama rotasi, efek yang diterima turbin angin sumbu vertikal lebih stabil karena gaya inersia dan stabilisasi gravitasi. Dalam hal ini, beban diperbaiki sehingga umur panjang kelelahan VAWT lebih lama dari pada HAWT.

Kecepatan angin

Sudah menjadi rahasia umum bahwa turbin angin sumbu horizontal menunjukkan kinerja yang luar biasa karena kecepatan awal yang cukup dan aliran angin yang konsisten. Namun, harus disebutkan bahwa efisiensi turbin angin sangat tergantung pada desain konstruksi.

Untuk mendukung gagasan ini, Pusat Penelitian dan Pengembangan Aerodinamika China melakukan percobaan dengan turbin angin sumbu horizontal kecil dengan kecepatan awal sekitar 5 m/s dan kecepatan terima maksimum 5,9 m/s.

Eksperimen membuktikan bahwa kecepatan awal ini tidak cukup untuk mengungguli konsumsi energi turbin angin dan dengan demikian tidak memuaskan. Pada saat yang sama, turbin angin lainnya, dengan rentang kecepatan angin yang lebih besar seperti WTW-55 yang disebutkan di atas oleh TBHAWT Manufacturing yang disebutkan di atas, adalah turbin angin yang lebih menjanjikan dalam hal penggunaan komersial.

Turbin angin sumbu vertikal mulai pada kecepatan angin yang lebih rendah yang menghasilkan kinerja yang kurang produktif. Untuk memberikan keluaran yang terjangkau, turbin angin sumbu vertikal struktur-H harus dipilih – dalam hal ini, operator harus memastikan bahwa airfoil dan sudut pemasangan optimal dipatuhi secara akurat. Dengan demikian, turbin angin berstruktur H akan mulai dengan kecepatan 2 m/s yang tidak ada duanya.

Efisiensi

Turbin angin sumbu horizontal berlaku di pasar energi angin karena efisiensinya yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan VAWT. Pada gilirannya, HAWT dibagi menjadi turbin angin besar dan kecil di mana WT besar membutuhkan area terbuka yang luas, idealnya dengan akses ke tepi laut untuk menerima lebih banyak angin.

Turbin angin kecil memiliki keterbatasan yang lebih sedikit dan dapat digunakan untuk rumah tangga kecil serta untuk pengadaan komunitas atau kota. Tentunya, semuanya sangat tergantung pada ukuran ladang angin – semakin besar, semakin banyak rumah tangga yang dapat dilayaninya.

Dalam hal penggunaan komersial, turbin angin sumbu horizontal meninggalkan VAWT jauh di belakang dalam hal peningkatan dan produktivitas. Karena ukurannya lebih besar, biaya perawatan HAWT lebih mahal, namun pada saat yang sama, mereka menghasilkan listrik sepuluh kali lebih banyak daripada turbin angin sumbu vertikal rata-rata.

Harus diingat bahwa turbin angin sumbu vertikal sangat tidak efisien dalam aliran angin berkecepatan tinggi karena torsi awal yang akhirnya rendah dan masalah stabilitas dinamis.

Jenis turbin angin sumbu horizontal dan vertikal memiliki kelebihan dan kekurangan. Untuk mendapatkan sebagian besar dari itu, pengembang pertama-tama perlu memutuskan apakah mereka ingin turbin angin untuk pengadaan sendiri, atau untuk memonetisasi energi angin mengubah turbin angin menjadi pendapatan jangka panjang yang stabil.