How do wind turbines work? - Rebecca J. Barthelmie and Sara C. Pryor

Translator: Faza Rida Reviewer: Maria Nainggolan

Every 24 hours, wind generates enough kinetic energy

Setiap 24 jam, angin menghasilkan energi kinetik yang cukup

to produce roughly 35 times more electricity than humanity uses each day.

untuk menghasilkan kira-kira 35 kali lipat kebutuhan listrik harian manusia.

And unlike coal or oil, this resource is totally renewed each day.

Dan tidak seperti batu bara atau minyak, sumber daya ini diperbaharui setiap hari.

So how can we harness this incredible amount of energy,

Jadi, bagaimana cara memanfaatkan jumlah energi yang luar biasa ini,

and is it possible to create a world powered entirely by wind?

dan apakah mungkin menciptakan dunia yang ditenagai sepenuhnya oleh angin?

The basic principle of wind energy is simple.

Prinsip dasar energi angin ini sederhana.

A series of sails or blades mounted around a rotor catch the wind

Sejumlah layar atau bilah yang dipasang pada rotor menangkap angin

and translate its kinetic energy into rotational energy.

dan mengubah energi kinetiknya menjadi energi rotasi.

Traditional windmills use that rotational energy to grind wheat or pump water.

Kincir angin dahulu menggunakan energi ini untuk menggiling gandum atau memompa air.

But in modern wind turbines, it turns a generator that creates electricity.

Pada turbin angin modern, ia memutar generator yang menghasilkan listrik.

This conversion from wind to rotational energy to electricity

Konversi dari angin ke energi rotasi ke listrik

has defined wind turbines since their invention in the late 19th century.

mendefinisikan turbin angin sejak penemuannya di akhir abad ke-19.

And there are three primary factors that determine just how much energy

Dan terdapat tiga faktor utama yang menentukan jumlah energi

they can produce: the size and orientation of the blades,

yang bisa dihasilkan: ukuran dan orientasi bilah,

the blade’s aerodynamic design, and the amount of wind turning the rotor.

desain aerodinamis bilah, dan jumlah angin yang memutar rotor.

First up, blade orientation.

Pertama-tama, orientasi bilah.

Wind turbines can be designed with their rotor

Turbin angin bisa dirancang dengan rotor

on a vertical axis or a horizontal axis.

pada sumbu vertikal ataupun horizontal.

Vertical blades can pick up wind coming from any direction,

Bilah vertkal dapat menangkap angin dari arah manapun,

but with much less efficiency than horizontal axis rotors.

tetapi dengan efisiensi lebih rendah dibanding rotor sumbu horizontal.

Horizontal designs allow blades to capture the wind’s full force

Rancangan horizontal memungkinkan bilah untuk menangkap kekuatan penuh dari angin

by tracking the wind’s direction and turning to face it.

dengan menentukan arah angin dan memutar untuk menghadapnya.

This turning process is called yawing,

Proses putaran ini disebut mengoleng,

and older windmills achieved it through manual monitoring.

dan kincir angin tua melakukan ini melalui pantauan manual.

Today, wind sensors and computer systems automatically adjust the blades

Kini, sensor angin dan sistem komputer otomatis menyesuaikan bilah

with expert precision to capture as much energy as possible.

dengan presisi tinggi untuk menangkap energi sebanyak mungkin.

Outside rotor orientation,

Di samping orientasi rotor,

the blades themselves need to be shaped to maximize efficiency.

bilahnya sendiri perlu dibentuk untuk memaksimalkan efisiensi.

While early designs used flat blades,

Sementara rancangan awal menggunakan bilah datar,

modern blades are curved like airplane wings.

bilah modern dibuat melengkung seperti sayap pesawat.

Wind travels faster over the curved surface,

Angin bergerak lebih cepat pada sisi melengkung,

creating a low-pressure pocket above the blade that forces it upwards.

yang menghasilkan daerah bertekanan rendah di atas bilah yang mendorongnya ke atas.

Since the amount of lift depends on the angle

Karena besarnya daya angkat dipengaruhi sudut

at which the wind is moving relative to the blade,

arah bergeraknya angin relatif terhadap bilah,

modern blades also incorporate a twist,

pada bilah modern juga terdapat puntiran,

optimizing how much of the blade can cut into the wind.

yang mengoptimalkan jumlah angin yang dipotong oleh bilah.

Made of fiberglass and resin layers, these blades are strong enough

Dibuat dari serat gelas dan lapisan resin, bilah ini cukup tangguh

to operate through rain, lightning, and blistering sunlight for over 20 years.

untuk beroperasi di tengah hujan, petir, dan panas terik lebih dari 20 tahun.

Even with aerodynamic blades and a horizontal rotor,

Bahkan dengan bilah aerodinamis dan rotor horizontal,

a wind turbine can only capture wind if it's in a windy environment.

turbin angin hanya bisa menangkap angin pada lingkungan yang berangin.

Wind speeds typically increase the higher into the atmosphere you travel.

Kecepatan angin umumnya meningkat dengan ketinggian.

So today, most turbines are well over 100 meters tall,

Jadi kini, kebanyakan turbin tingginya di atas 100 meter,

with equally large rotor diameters.

dengan diameter rotor yang sama besarnya.

A turbine of this height and size can capture a huge amount of wind,

Turbin dengan tinggi dan ukuran besar bisa menangkap angin dengan jumlah besar,

generating enough electricity every year to power 750 American homes.

menghasilkan listrik yang cukup untuk 750 rumah di Amerika Serikat.

A wind farm of 200 similarly sized turbines

Ladang angin yang berisi 200 turbin berukuran sama dapat menghasilkan listrik

could power over 150,000 American homes— or twice as many European homes—

untuk 150.000 rumah di Amerika— atau dua kali lipat rumah di Eropa—

for an entire year.

selama setahun penuh.

Offshore wind farms contain an even greater number of even larger turbines.

Ladang angin lepas pantai dapat menampung turbin yang lebih banyak dan lebih besar.

In 2019, the largest wind turbine ever built

Pada tahun 2019, turbin angin terbesar

began operating off the coast of the Netherlands.

mulai beroperasi di lepas pantai Belanda.

With a rotor diameter of 220 meters, just one of these turbines

Dengan diameter rotor sebesar 220 meter, satu turbin ini

can meet the annual power needs of 16,000 European households.

bisa memenuhi kebutuhan daya tahunan dari 16.000 rumah Eropa.

Despite its amazing potential, wind energy still faces challenges.

Meski potensinya menakjubkan, masih ada tantangan untuk energi angin.

Wind may be a free and unlimited fuel,

Angin adalah energi yang gratis dan tak terbatas,

but no matter how large or efficient a turbine is

tetapi seberapapun besar atau efisien turbin tersebut,

there's a mathematical limit to how much wind it can convert into electricity.

ada batasan matematis untuk jumlah angin yang bisa diubah menjadi listrik.

German physicist Albert Betz calculated

Fisikawan asal Jerman, Albert Betz, menghitung bahwa

that since some wind must remain to keep the blades spinning,

karena sebagian angin digunakan untuk menjaga bilah tetap berputar,

a turbine can only ever capture 59.3% of the wind’s energy.

turbin hanya bisa menangkap 59,3% energi angin.

Additionally, some people feel turbines disrupt natural scenery,

Terlebih lagi, beberapa orang menganggap turbin merusak pemandangan alam,

and wind energy’s intermittent availability

dan ketersediaan angin yang terputus-putus

can make it difficult to integrate into electrical grids.

menjadikannya sulit untuk diintegrasikan pada jaringan listrik.

But even with these challenges, modern wind turbines have made wind energy

Tetapi bahkan dengan tantangan ini, turbin angin modern sudah menjadikan energi angin

the most efficient and inexpensive source of electricity.

sumber listrik yang paling efisien dan murah.

Wind turbines already provide essential energy for communities around the world.

Turbin angin sudah menyediakan energi untuk komunitas di seluruh dunia.

And for many farmers, hosting a wind turbine

Dan untuk banyak petani, mendirikan turbin angin

can be a reliable source of additional income.

bisa menjadi sumber pendapatan tambahan yang dapat diandalkan.

With continued improvements in wind forecasting,

Dengan kemajuan terus-menerus pada perkiraan angin,

electrical grid infrastructure and energy storage,

infrastruktur jaringan listrik dan penyimpanan energi,

wind power might blow away all our energy problems.

Energi angin bisa jadi solusi untuk permasalahan energi kita.