Energi angin, juga dikenal sebagai tenaga angin, adalah cara memanfaatkan angin dan mengubahnya menjadi listrik. Efisiensi angin rata-rata turbin adalah antara 35-45%.
Produksi Tenaga Angin
Angin dihasilkan di atmosfer bumi karena perbedaan suhu bumi secara lokal atau dalam skala regional dan global. Ketika hangat menjadi panas, ia naik meninggalkan tempat dengan tekanan udara rendah; udara dari daerah yang lebih dingin dengan tekanan udara yang lebih tinggi masuk untuk menyamakan tekanan udara.
Pabrik dan turbin angin memanfaatkan energi kinetik atau "energi gerak" yang menggerakkan udara atau angin dari satu tempat ke tempat lain dan mengubahnya menjadi listrik. Turbin angin didirikan di tempat yang berangin, sehingga angin dapat menggerakkan bilah-bilah turbin. Bilah-bilah ini memutar motor, dan roda gigi meningkatkan putaran sehingga menghasilkan listrik. Desain turbin yang berbeda cocok untuk berbagai kondisi.
Faktor Efisiensi Angin dan Kapasitas Angin
Efisiensi angin tidak sama dengan faktor kapasitas angin, yang merupakan hal yang dibahas ketika orang memikirkan efisiensi energi. Wind Watch menjelaskan perbedaan kedua fenomena tersebut.
Efisiensi Angin dan Batasannya
Efisiensi angin adalah jumlah energi kinetik angin yang diubah menjadi energi mekanik dan listrik. Hukum fisika yang dijelaskan oleh Betz Limit mengatakan batas maksimum teoritis adalah 59,6%. Angin membutuhkan sisa energi untuk bertiup melewati bilahnya. Ini sebenarnya bagus. Jika turbin terperangkap 100% energinya, angin akan berhenti bertiup dan bilah turbin tidak dapat berputar untuk menghasilkan listrik.
Namun, saat ini, mesin mana pun tidak mungkin mengubah seluruh 59,6% energi kinetik yang terperangkap dari angin menjadi listrik. Adanya keterbatasan karena cara generator dibuat dan direkayasa, yang selanjutnya mengurangi jumlah energi yang akhirnya diubah menjadi tenaga listrik. Rata-rata saat ini adalah 35-45%, seperti disebutkan di atas. Maksimal pada performa puncak bisa mencapai 50% menurut Wind Watch. Sebuah dokumen pemerintah Australia (NSW) juga menyetujui bahwa 50% adalah efisiensi angin maksimum yang dapat diperoleh (hal. 3).
Efisiensi energi tidak berbeda jauh dengan faktor kapasitas angin, yang sangat bergantung pada lokasi dan kondisi cuaca.
Faktor Kapasitas Angin
Faktor kapasitas angin adalah jumlah energi yang dihasilkan oleh sebuah generator dibandingkan dengan apa yang dapat dihasilkannya jika generator tersebut berfungsi sepanjang waktu pada kapasitas puncaknya, menurut Green Tech Media. Faktor kapasitas angin cenderung bervariasi dari satu tempat ke tempat lain dan pada waktu yang berbeda dalam setahun, bahkan dengan turbin yang sama, karena faktor ini bergantung pada kecepatan angin, kepadatannya, dan luas sapuan yang bergantung pada ukuran generator. Open EI menunjukkan. Faktor kapasitas angin dapat dioptimalkan dengan memilih tempat dimana kondisi angin ideal terjadi sepanjang atau sebagian besar tahun. Jadi penting untuk mempertimbangkan faktor kapasitas angin dan kondisi yang mempengaruhinya untuk memaksimalkan keluaran listrik.
- Kecepatan angindi bawah 30 mil per jam menghasilkan sedikit energi menurut Wind Watch. Bahkan peningkatan kecil dalam kecepatan dapat menghasilkan peningkatan besar dalam daya yang dihasilkan menurut Open EI. Listrik yang dihasilkan adalah pangkat tiga dari kecepatan angin, jelas Wind EIS.
- Kepadatan udara lebih banyak terjadi di daerah yang lebih sejuk dan di permukaan laut dibandingkan di pegunungan. Jadi tempat ideal dengan kepadatan angin tinggi adalah laut dengan suhu lebih dingin menurut Open EI. Hal ini merupakan salah satu alasan perluasan pembangkit listrik tenaga angin lepas pantai dalam skala besar.
- Turbin yang lebih besar dan tinggi dapat memanfaatkan lebih banyak angin yang berada jauh di atas permukaan tanah dan dengan bertambahnya rentang bilah turbin. Oleh karena itu, pertimbangan ekonomi menjadi penting di sini.
Faktor kapasitas terus ditingkatkan dengan kemajuan teknologi. Turbin angin yang dibangun pada tahun 2014 mencapai faktor kapasitas sebesar 41,2% dibandingkan dengan 31,2% untuk turbin yang dibangun antara tahun 2004-2011, menurut Green Tech Media. Namun faktor kapasitas angin tidak hanya dipengaruhi oleh teknologi, tetapi juga ketersediaan angin itu sendiri. Oleh karena itu, pada tahun 2015 faktor kapasitas turbin berada di bawah rata-rata tahun sebelumnya karena "kekeringan angin" jelas Green Tech Media.
Perbandingan Dengan Sumber Listrik Lain
Efisiensi energi angin lebih baik dibandingkan efisiensi energi batubara. Hanya 29-37% energi batubara yang diubah menjadi listrik dan gas memiliki efisiensi yang hampir sama dengan angin karena 32-50% energi gas dapat diubah menjadi listrik.
Namun, dalam hal faktor kapasitas, kinerja bahan bakar fosil lebih baik daripada tenaga angin di AS pada tahun 2016 menurut Administrasi Informasi Energi AS (EIA).
-
terbarukan vs pabrik Pembangkit listrik tenaga batu bara di AS beroperasi pada 52,7% dari kapasitasnya.
- Faktor kapasitas pembangkit gas adalah 56% di AS.
- Tenaga nuklir memiliki faktor kapasitas sebesar 92,5%, menurut angka EIA untuk bahan bakar non-fosil.
- Faktor kapasitas pembangkit listrik tenaga air adalah 38%.
- Faktor kapasitas tenaga angin adalah 34,7%.
Saat membandingkan keluaran daya dari berbagai sumber energi, sebaiknya pertimbangkan tidak hanya faktor kapasitas, namun juga efisiensi energinya. Hal inilah yang membuat peningkatan pembangkit listrik tenaga angin menjadi kompetitif dan layak dilakukan dibandingkan dengan bahan bakar fosil yang juga terhambat oleh masalah polusi yang ditimbulkannya.
Intermittency Mempengaruhi Output Energi Angin
Energi angin bersifat terputus-putus karena angin tidak selalu tersedia, dan dapat bertiup dengan kecepatan yang berbeda-beda, artinya daya dihasilkan pada tingkat yang tidak konsisten. Intermittency energi adalah fenomena dimana energi tidak tersedia secara terus menerus karena banyak faktor yang tidak dapat dikendalikan oleh manusia. Oleh karena itu, terdapat variasi pasokan.
Solusi untuk Intermiten
Karena pembangkitan listrik dari turbin angin berfluktuasi dari jam ke jam, atau bahkan detik ke detik, pemasok listrik perlu memiliki cadangan energi yang lebih besar untuk memenuhi dan mempertahankan tingkat pasokan listrik yang konsisten, jelas American Scientist. Intermiten tidak hanya berarti kekurangan tetapi juga periode kelebihan; ini kemudian memberikan solusi yang mungkin juga. Ilmuwan Amerika menjelaskan bahwa seiring dengan meningkatnya jumlah sumber tenaga angin, perbedaan cuaca dan kondisi angin lokal dapat menyeimbangkan kekurangan dan kelebihan.
Prakiraan dan pemodelan cuaca yang lebih baik juga memudahkan untuk memperhitungkan perubahan jangka pendek pada tenaga angin. Perpaduan sumber juga diperlukan bahkan untuk perbedaan diurnal atau musiman dalam pembangkit listrik tenaga angin.
Terlepas dari intermitennya, pembangkit listrik tenaga angin baru yang tersebar luas di seluruh AS, sebenarnya telah membantu menstabilkan pasokan listrik, terutama selama cuaca ekstrem di Texas menurut Clean Technica.
Biaya
Pada tahun 2017, The Independent mengumumkan bahwa produksi energi dari tenaga angin lebih murah dibandingkan dari bahan bakar fosil. Biaya produksi satu megawatt-jam (MWh) pada tahun 2017 adalah $50. Dengan kemajuan teknologi, biaya produksi terus menurun, menjadikannya lebih menarik dibandingkan sumber energi konvensional yang menimbulkan polusi. AS berharap dapat memacu gerakan ini dengan memberikan insentif pemerintah, untuk meningkatkan penggunaan tenaga angin yang menyediakan 6% kebutuhan listriknya pada tahun 2016 menurut EIA.
Wind EIS mencatat bahwa 80% biayanya merupakan biaya modal untuk pemasangan turbin, dan 20% adalah biaya operasional. Namun, karena tidak memerlukan biaya bahan bakar, dan mempertimbangkan daya yang dihasilkan sepanjang siklus hidupnya, energi angin memiliki daya saing.
Energi Bebas Karbon
Energi angin adalah salah satu alternatif energi bahan bakar fosil yang lebih efisien. Diperkirakan pada tahun 2050, 139 negara yang saat ini menggunakan 99% energi dunia dapat menggunakan 100% energi terbarukan. Angin dan matahari bersama-sama dapat menyediakan 97% energi ini, menurut Laporan Forum Dunia tahun 2017. Hal ini dapat membantu menahan kenaikan pemanasan global hingga di bawah 1,5C. Baik itu pembangkit listrik tenaga angin di lereng bukit atau di sepanjang garis pantai, teknologi turbin angin menawarkan cara yang jauh lebih efisien untuk menghasilkan listrik yang dapat digunakan dibandingkan sumber tradisional yang tidak terbarukan.
