Turbin Vertikal Yang Lebih Kompak dan Efisien Bisa Menjadi Masa Depan untuk Ladang Angin
Pemandangan turbin angin baling-baling tradisional yang sekarang sudah dikenal dapat diganti di masa depan dengan ladang angin yang berisi turbin vertikal yang lebih kompak dan efisien.
Penelitian baru dari Oxford Brookes University telah menemukan bahwa desain turbin vertikal jauh lebih efisien daripada turbin tradisional di ladang angin skala besar, dan ketika dipasang secara berpasangan, turbin vertikal meningkatkan kinerja satu sama lain hingga 15%.
Sebuah tim peneliti dari School of Engineering, Computing and Mathematics (ECM) di Oxford Brookes yang dipimpin oleh Profesor Iakovos Tzanakis melakukan studi mendalam menggunakan lebih dari 11.500 jam simulasi komputer untuk menunjukkan bahwa ladang angin dapat bekerja lebih efisien dengan menggantikan yang tradisional. Horizontal Axis Wind Turbines (HAWTs) tipe baling-baling, untuk Vertical Axis Wind Turbine (VAWTs) yang ringkas.
Turbin vertikal lebih efisien daripada turbin kincir angin tradisional
Penelitian ini menunjukkan untuk pertama kalinya pada skala yang realistis, potensi VAWT skala besar untuk mengungguli turbin pembangkit listrik tenaga angin saat ini.
VAWT berputar di sekitar sumbu vertikal ke tanah, dan mereka menunjukkan perilaku berlawanan dari desain baling-baling terkenal (HAWTs). Penelitian menemukan bahwa VAWT meningkatkan kinerja satu sama lain ketika diatur dalam formasi grid. Memposisikan turbin angin untuk memaksimalkan keluaran sangat penting untuk desain ladang angin.
Komentar Profesor Tzanakis “Studi ini membuktikan bahwa masa depan ladang angin harus vertikal. Turbin angin sumbu vertikal dapat dirancang untuk menjadi lebih dekat satu sama lain, meningkatkan efisiensinya dan pada akhirnya menurunkan harga listrik. Dalam jangka panjang, VAWT dapat membantu mempercepat transisi hijau dari sistem energi kita, sehingga lebih banyak energi bersih dan berkelanjutan berasal dari sumber terbarukan. ”
Dengan kapasitas energi angin Inggris yang diperkirakan akan meningkat hampir dua kali lipat pada tahun 2030 , temuan ini menjadi batu loncatan untuk merancang ladang angin yang lebih efisien, memahami teknik pemanenan energi angin skala besar dan pada akhirnya meningkatkan teknologi energi terbarukan untuk lebih cepat menggantikan bahan bakar fosil sebagai sumber energi. .
Cara hemat biaya untuk memenuhi target tenaga angin
Menurut Global Wind Report 2021 , dunia perlu memasang tenaga angin tiga kali lebih cepat selama dekade berikutnya, untuk memenuhi target nol bersih dan menghindari dampak terburuk dari perubahan iklim.
Penulis utama laporan tersebut dan lulusan Sarjana Teknik Joachim Toftegaard Hansen berkomentar: “Ladang angin modern adalah salah satu cara paling efisien untuk menghasilkan energi hijau, namun memiliki satu kelemahan utama: saat angin mendekati barisan depan turbin, turbulensi akan dibuat di bagian hilir. Turbulensi merusak kinerja baris berikutnya.
“Dengan kata lain, barisan depan akan mengubah sekitar setengah energi kinetik angin menjadi listrik, sedangkan untuk barisan belakang turun menjadi 25-30%. Setiap turbin harganya lebih dari £ 2 juta / MW. Sebagai seorang insinyur, secara alami terpikir oleh saya bahwa pasti ada cara yang lebih hemat biaya. ”
Studi ini adalah yang pertama menganalisis secara komprehensif berbagai aspek kinerja turbin angin, yang berkaitan dengan sudut larik, arah putaran, jarak turbin, dan jumlah rotor. Ini juga merupakan penelitian pertama yang menyelidiki apakah peningkatan kinerja berlaku untuk tiga turbin VAWT yang dipasang dalam satu seri.
Dr. Mahak penulis artikel dan Dosen Senior di ECM berkomentar: “Pentingnya menggunakan metode komputasi dalam memahami fisika aliran tidak dapat diremehkan. Jenis studi desain dan peningkatan ini adalah sebagian kecil dari biaya dibandingkan dengan fasilitas pengujian eksperimental yang sangat besar. Ini sangat penting pada tahap desain awal dan sangat berguna bagi industri yang mencoba mencapai efisiensi desain dan keluaran daya maksimum. ”
Penelitian tersebut dipublikasikan di International Journal of Renewable Energy (ELSEVIER) .
Referensi: “Pemodelan numerik dan optimalisasi pasangan turbin angin sumbu vertikal: Pendekatan peningkatan skala” oleh Joachim Toftegaard Hansen, Mahak Mahak dan Iakovos Tzanakis, 4 Maret 2021, Energi Terbarukan .
DOI: 10.1016 / j.renene.2021.03.001
