Makalah ini menyajikan investigasi kinerja tegangan dan arus untuk model dinamik turbin angin. Dalam penelitian ini, berbagai jumlah kecepatan turbin angin diterapkan dalam simulasi. Perlakuan ini dimaksudkan untuk melihat seberapa besar pengaruh kecepatan turbin memiliki tegangan dan arus keluaran. Sistem bus IEEE 14 terintegrasi dengan turbin angin untuk mengamati dampak dari koneksi on-grid ke tegangan dan kinerja saat ini. Cara memodelkan turbin angin dalam perangkat lunak simulasi PSCAD juga dibahas dalam makalah ini. Detail komponen pendukung dalam perancangan sistem turbin angin dan fungsinya juga dijelaskan. Beberapa nilai kecepatan turbin juga dipertimbangkan dalam makalah ini sebagai bahan kajian dalam melihat kinerja turbin angin. Hubungan antara kecepatan angin dan sudut pitch juga akan dibahas untuk memastikan turbin angin tidak rusak. Untuk membuktikan keakuratan model simulasi, diperoleh pengukuran pembangkitan daya aktif dari turbin angin dicocokkan dengan perhitungan manual. Berdasarkan berbagai nilai kecepatan angin yang telah diuji, hal ini dapat menjadi dasar untuk penerapan pengembangan desain turbin angin (energi terbarukan) untuk penelitian lebih lanjut.
Isu tentang emisi karbon (CO2) telah mengemuka dalam dekade terakhir. Kontribusi utama emisi karbon dan efek rumah kaca adalah hal yang sangat penting untuk diperhatikan. Berdasarkan dari penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa 37% dari emisi gas rumah kaca global, 80% disumbangkan dari penggunaan energi. Dari jurnal yang disampaikan Ali M, degafa etc, perbandingan teknologi konvensional (pembangkit listrik menggunakan bahan bakar fosil) dengan pembangkit listrik tenaga surya. Terbukti bahwa energi terbarukan mampu mengurangi emisi karbon 100-230 gC/kWh. Jadi, energi terbarukan adalah jenis energi yang dapat diisi ulang dan dapat diperbarui karena sumber energi ini berasal dari sumber alam di sekitar kita. Alasan lain mengapa energi terbarukan dibutuhkan di masa depan karena bahan bakar fosil akan habis Ada beberapa jenis energi terbarukan yang sedang digunakan saat ini seperti energi angin, energi panas, energi biomassa dan energi matahari. Energi angin merupakan salah satu energi terbarukan yang terkenal karena berasal dari angin yang dapat ditemukan dimana saja. Sumber-sumber ini dapat digunakan untuk menghasilkan listrik dengan menggunakan sistem yang sesuai seperti sistem pembangkit listrik tenaga air yang menghasilkan listrik dari air, tata surya yang menghasilkan listrik dari sinar matahari, sistem kincir angin yang menghasilkan listrik dari sumber angin dan banyak sumber lainnya.
Energi yang dihasilkan biasanya digunakan di empat bidang atau area yaitu area pemanas atau pendingin air, area transportasi, pembangkit listrik, dan layanan energi pedesaan. Analisis yang dilakukan oleh International Energy Agency (IEA) pada tahun 2017, 24% dari kebutuhan listrik dunia dipasok oleh energi terbarukan. Persentase pasokan sumber daya terbarukan ini diperkirakan akan meningkat menjadi 30% pada tahun 2023. Tenaga air tetap menjadi sumber terbarukan terbesar dengan kontribusi 16% dari listrik global, diikuti oleh 6 persen oleh energi angin, 4 persen oleh PV surya dan 3 persen. persen oleh bioenergi.
Namun, di negara berkembang yang masih dalam tahap awal perkembangan industri, akan ada efek penskalaan dan polusi. Hal ini disebabkan oleh regulasi industri yang tidak sempurna dan tidak efisien di negara berkembang.
Pemerintah Malaysia telah mempertimbangkan berbagai situasi yang mungkin dihadapi dalam jangka panjang. Berbagai program dan solusi yang disebut Malaysian Fit-in Tariff (FiT) juga dilaksanakan pada tahun 2011. Makalah ini juga membahas potensi energi terbarukan di Malaysia.
Pekerjaan dimulai dari perancangan turbin angin dan sistem bus IEEE 14 di PSCAD. Beberapa komponen turbin angin diadopsi dari (Cianetti et al., 2018) sebagai referensi. Sebelum menghubungkan turbin angin, sangat penting untuk memastikan bahwa turbin angin dan sistem bus IEEE 14 telah berjalan dengan baik secara terpisah. Variasi kecepatan akan diterapkan untuk mengamati dampak kecepatan terhadap keluaran tegangan dan arus. Untuk membuktikan bahwa desain simulasi memiliki output yang benar, perhitungan manual dan hasil simulasi kekuatan akan dicocokkan. Pembahasan hasil yang diperoleh merupakan bagian penting lain dari makalah ini. Hasil yang didapatkan menunjukkan bahwa sudut pitch angin selalu 0 berarti sistem operasi akan menangkap daya sebanyak mungkin. Kecepatan angin minimum adalah 4 m/s, sehingga akan menghasilkan daya sebesar mungkin karena turbin dapat mendukung untuk menghasilkan daya dengan kecepatan tersebut.
Waktu yang dibutuhkan untuk mengambil data keluaran adalah antara 1 sampai 30 detik. Namun, dari grafik data keluaran yang stabil hanya terjadi antara waktu 20 dan 30 detik. Oleh karena itu, data stabil dapat dilihat pada waktu 27 detik dimana arus keluaran turbin angin sebesar 0.180 kA dan tegangan keluaran 0.1534 kV.
Berdasarkan hasil simulasi, kecepatan angin yang ideal adalah 11 m/s, oleh karena itu akan menghasilkan daya sebesar mungkin karena turbin dapat mendukung untuk menghasilkan tenaga dengan kecepatan ini.
Detail sinyal input dan output menunjukkan bahwa waktu yang dibutuhkan untuk mengambil data output adalah antara 1 dan 30 detik. Namun, dari grafik output data yang stabil hanya terjadi antara waktu 23 dan 30 detik. Oleh karena itu, data stabil dapat dilihat pada waktu 27 detik dimana arus keluaran turbin angin adalah 0,6135 kA dan tegangan keluaran 0.1068 kV.
Makalah ini telah berhasil merancang turbin angin dinamis dalam perangkat lunak PSCAD. Energi angin digunakan untuk mewakili energi terbarukan. Untuk mendapatkan arus, tegangan dan output daya aktif, nilai kecepatan angin dan semua parameter turbin angin telah dimasukkan ke dalam perangkat lunak PSCAD. Integrasi turbin angin dan IEEE Sistem uji 14 bus juga dilakukan untuk melihat kinerja turbin angin. Berbagai kecepatan angin juga disimulasikan dalam makalah ini untuk menganalisis kinerja tegangan dan arus. Dari hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa nilai yang diperoleh stabil saat kecepatan turbin angin mencapai nilai 25 m/s dengan durasi 27 detik.
Dari hasil yang diperoleh dapat dipastikan bahwa kondisi kecepatan angin aman tidak lebih dari 25 m/s atau mencapai 50 mil per jam. Dimana kecepatan angin dan sudut pitch memainkan peran penting dalam mengontrol output tegangan dan arus. Hasil simulasi dan perhitungan membuktikan bahwa simulasi PSCAD sesuai dengan teori dasar sistem tenaga listrik. Tegangan diukur dan dinilai berhasil di seluruh tes jaringan di PSCAD.
Penulis: Lilik Jamilatul Awalin, ST, SPd, MT, PhD.
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
