Kurniadi News

Rumus Energi Listrik Tenaga Angin

Updated on February 26, 2015 By Kurniadi,st Leave a comment

Rumus Energi Listrik Tenaga Angin

Energi Angin

Sebagaimana diketahui menurut fisika klasik energi kinetik dari sebuah benda dengan massa m dan kecepatan v adalah E = 0,5 mv2, dengan ketentuan, kecepatan v tidak mendekati kecepat­an cahaya. Rumus itu berlaku juga untuk angin, yang merupakan udara yang bergerak. 

Sehingga                                 E = 0,5 m.v2                                                                      5.1

dengan       E = Energi    (joule);  m = massa udara         (kg);  v = kecepatan angin    (m/detik).

Bilamana suatu “blok” udara, yang mempunyai penampang A m2, dan bergerak dengan kecepatan v m/detik, maka jumlah massa, yang melewati sesuatu tempat adalah:

m = A.v.q        (kg/det)  dengan          

A = penampang           (m2);

v = kecepatan             (m/det);

q = kepadatan udara   (kg/m3);

Dengan demikian maka energi yang dapat dihasilkan per satuan waktu adalah:

P = E per satuan waktu

   = 0,5 q.A.V3 per satuan waktu

dengan                  

P = daya                     (W)

E = energi                   (J)

q = kepadatan udara   (kg/m3)

A = penampang           (m2)

v = kecepatan             (m/det). 

Untuk keperluan praktis sering dipakai rumus pendekatan berikut:

                                    P = k.A.v3                                                                               5.2

                        P = daya                      (kW);  

k = suatu konstanta     (1,37.1V);

A = luas sudu kipas     (m2);

v = kecepatan angin    (km/jam).

Walaupun dalam rumus di atas besaran-besaran k dan A di­gambarkan sebagai konstanta-konstanta, pada asasnya dalam besaran k tercermin pula faktor-faktor seperti geseran dan efisiensi sistem, yang mungkin juga tergantung dari kecepatan angin v. Sedangkan luas A tergantung pula misalnya dari bentuk sudu, yang juga dapat berubah dengan besaran v. Oleh karena itu untuk suatu ki­pas angin tertentu, besaran-besaran k dan A dapat dianggap kons­tan hanya dalam suatu jarak capai angin terbatas.

Untuk keperluan-keperluan estimasi sementara yang sangat kasar, sering dipakai rumus sederhana berikut:

P = 0,1.v3                                                                                                       5.3

dengan                        p = daya per satuan luas,         W/m2;

v = kecepatan angin,               m/detik.

Rumus yang dikembangkan oleh Golding berbentuk:

P = k.F.A.E.v3                                                                         5.4

Dengan :

P = daya       (kW);

k = suatu konstanta = 1,37.10-5;

F = suatu faktor      = 0,5926; yang merupakan bagian dari angin, yang dapat secara  maksimal dimanfaatkan dengan sebuah kipas dari tenaga angin.

A = penampang arus angin, (m2);

E = efisiensi rotor dan peralatan lainnya;

v = kecepatan angin, (km/jam).

Gaya-gaya angin yang berkerja pada sudu-sudu kincir pada asasnya terdiri atas tiga komponen yaitu :

1. Gaya aksial a, yang mempunyai arah sama dengan angin. Gaya ini hams ditampung oleh poros dan bantalan.
2. Gaya sentrifugal s, yang meninggalkan titik tengah. Bila kipas bentuknya simetrik, semua gaya sentrifugal s akan saling me­niadakan atau resultantenya sama dengan nol.
3. Gaya tangensial t, yang menghasilkan momen, bekerja tegak lurus pada radius dan yang merupakan gaya produktif. 

Gambar 5.5 memperlihatkan sebuah kincir yang mempunyai tiga sudu dengan gaya-gaya a, t dan s yang bekerja pada daun­ daun sudu itu.

Gambar 5.5. Gaya-gaya yang Bekerja Atas Sudu-Sudu Kincir Angin

Untuk bentuk kincir menurut Gambar 5.5, besar gaya-gaya itu dapat dihitung dengan rumus-rumus empiris sebagai berikut:
dengan            P          = daya                                         kW;
R         = radius daun motor,                                       m;
R₁        = radius hingga titik berat daun;                     m;
v          = kecepatan angin,                                          km/jam;
W        = berat daun,                                                   kg;
v₁         = kecepatan relatif ujung sudu terhadap         v;
v₂         = kecepatan relatif’ titik berat sudu terhadap v; a
a          = gaya aksial,                                                  kg;
s           = gaya sentrifugal,                                          kg;
t           = momen tangensial,                                       kgm;

http://www.kurniadinews.com/makalah-listrik/rumus-energi-listrik-tenaga-angin/

Penulis : Drs.Simon Arnold Julian Jacob