Bagaimanakah turbin angin berfungsi?5 min read

Turbin angin merupakan salah satu sumber tenaga yang boleh diperbaharui yang berfungsi untuk menghasilkan tenaga elektrik yang bersih. Penghasilan tenaga oleh turbin angin ini telah wujud sejak zaman 5000 sebelum Masihi lagi oleh orang Mesir untuk mengendali bot di Sungai Nil.

Manakala di Amerika Syarikat dulu pula, kincir angin digunakan untuk mengisar bijirin dan juga mengepam air. Konsep turbin angin yang diguna pakai pada hari ini adalah sama seperti konsep pada kincir angin.

Turbin ini mudah didapati di negara-negara yang mempunyai aliran angin yang deras serta berterusan seperti di Amerika Syarikat, Belanda dan negara negara Eropah yang lain.

Bagaimana ia berfungsi?

1. Angin bergerak yang mempunyai tenaga kinetik ditiupkan menghadap bilah rotor turbin angin.
2. Tiupan angin menyebabkan bilah rotor itu berpusing dan ‘menangkap’ tenaga kinetik. Pusingan bilah rotor itu menyebabkan aci pemacu pusat yang bersambung dengan rotor itu juga turut berpusing.
3. Dalam kebanyakan turbin angin moden, bilah rotor boleh berpusing mengikut sudut yang dirasakan optimum untuk menjana tenaga semaksimum yang mungkin. Ini dapat dilaksanakan dengan adanya motor elektrik yang kecil atau ram hidraulik yang memusingkan bilah tersebut dibawah kawalan secara elektronik.
4. Di dalam sebuah kotak utama atau ‘rumah’ pada belakang bilah rotor itu mempunyai sebuah kotak gear yang menukarkan pusingan perlahan daripada aci pemacu itu kepada pusingan yang lebih laju untuk menggerakkan generator dengan lebih efisien.
5. Generator yang berada di belakang dan bersambung dengan kotak gear itu menerima tenaga kinetik dan menukarkannya kepada tenaga elektrik.
6. Sebuah peranti yang mengukur kelajuan angin dan arah angin iaitu anenometer dipasang pada belakang ‘rumah’ turbin angin tersebut.
7. Melalui ukuran oleh anenometer, ‘rumah’ dan bilah rotor itu juga boleh berpusing dengan bantuan motor yaw yang dipasangkan di antara komponen ‘rumah’ dan menara.
8. Arus elektrik yang dihasilkan akan lalu melalui kabel elektrik di sepanjang menara tersebut.
9. Pengubah peninggi (step-up transformer) di bawah akan menukarkan voltan menjadi 50 kali lebih tinggi supaya ia dapat disalurkan kepada grid kuasa dengan lebih cekap.
10. Rumah-rumah atau bangunan dapat menikmati sumber tenaga yang bersih dan hijau.

Kelebihan dan kekurangan turbin angin

Kelebihan turbin angin

• Mempunyai pengeluaran karbon dioksida yang sangat rendah.
• Tiada penggunaan minyak sebagai sumber tenaga.
• Sangat bertahan lama kerana sumber tenaga angin yang tidak akan habis.
• Boleh dipasang di mana-mana tanpa memusnahkan habitat haiwan.
• Kos operasi masa hadapan yang mudah untuk dianggarkan.
• Bebas daripada tetapan harga tenaga oleh negara-negara luar lebih-lebih lagi kerana hal politik.
• Tiada pencemaran udara atau pencemaran air.

Kekurangan turbin angin

• Kos permulaan yang tinggi.
• Memerlukan subsidi ekonomi untuk terus berdaya maju dengan sumber tenaga yang lain.
• Memerlukan kos tambahan untuk menaik taraf grid kuasa untuk memastkan ia boleh bersambung dengan turbin.
• Pengeluaran tenaga elektrik yang pelbagai (tidak konsisten).
• Memerlukan keluasan tanah yang besar untuk memasang turbin angin dalam kuantiti yang banyak.
• Tidak mampu membekalkan tenaga sehingga 100% daripada keseluruhan jumlah tenaga yang dihasilkan oleh sesebuah negara dalam setahun.

Jenis-jenis turbin angin

Turbin paksi mendatar

Turbin paksi mendatar merupakan rekaan turbin yang sinonim dengan kita semua. Rekaan ini mempunyai bilah kipas yang menegak dan perlu menghadap aliran angin untuk beroperasi.

Turbin paksi menegak

Turbin paksi menegak hadir dengan pelbagai rekaan. Antara salah satunya seperti di atas. Rekaan turbin ini menyebabkan bilah kipas atau rotor tidak perlu dipusingkan mengikut sudut untuk mendapatkan aliran angin yang maksimum tidak seperti turbin paksi mendatar.

Adakah angin sumber tenaga untuk masa hadapan?

Sumber tenaga yang boleh diperbaharui seperti angin sudah semestinya mampu memainkan peranan untuk masah hadapan. Namun, ianya sangat bergantung pada sudut geografi. Di Malaysia, negara kita tidak sesuai untuk menjadikan sumber tenaga angin sebahagian daripada sumber tenaga yang utama pada masa hadapan.

Hal ini kerana negara kita mempunyai sedikit sahaja tempat yang mempunyai tiupan angin yang deras dan konsisten. Selain itu, negara kita juga lebih sesuai dengan sumber tenaga yang boleh diperbaharui seperti solar.

Sumber tenaga angin sangat sesuai pada negara-negara yang berangin seperti negara-negara Eropah. Sebagai contoh, pada tahun 2016 di negara Scotland, sumber tenaga angin telah menjana tenaga elektrik yang mencukupi untuk menjana seluruh negara itu.

Selain itu, sumber tenaga boleh diperbaharui oleh angin pula mampu menjana sehingga 3/4 daripada keseluruhan penjanaan elektrik di United Kingdom pada tahun 2020.

Kini sudah banyak negara-negara yang bercadang untuk meluaskan lagi penjanaan elektrik melalui sumber angin seperti di negara China, Denmark dan juga Jerman.

Rujukan

www.energy.gov

www.awea.org

www.explainthatstuff.com