Sistem PLTB Fixed Speed vs Variable Speed


Sistem PLTB Fixed Speed vs Variable Speed

Kadek Fendy Sutrisna 

2 Oktober 2011

Dukung Fendy Sutrisna untuk tetap berbagi dalam artikel ketenagalistrikan Indonesia dengan klik link LIKE, COMMENT & SHARE di halaman facebook ini -> Catatan Fendy Sutrisna

I. SISTEM TURBIN ANGIN KECEPATAN TETAP (Fixed Speed)

Sistem turbin angin kecepatan tetap atau sering disebut dengan istrilah fixed speed adalah sistem turbin angin yang paling umum digunakan hingga saat ini, yang ditunjukkan pada gambar 1. Biasanya sistem ini menggunakan roda gigi, generator induksi, rangkaian elektronika daya – soft startercapasitor bank dan bisa juga terhubung langsung dengan jala-jala/grid.

Sistem ini umumnya membutuhkan daya reaktif dari kapasitor bank untuk menjaga kecepatan rotor pada generator agar tetap konstan berputar. Saat sistem dihubungkan dengan jala-jala, penggunaan capasitor bank dapat dikurangi untuk membuat dimensi sistem menjadi lebih kecil dan biaya perawatan menjadi lebih murah.

Keunggulan utama sistem turbin angin jenis ini adalah : 

  1. Robast 
  2. Murah  
  3. Sederhana/simpel

Generator induksi yang biasa digunakan adalah generator induksi rotor sangkar, generator yang paling murah dan mudah didapat. Sistem kendalinya sederhana yang hanya bekerja pada satu kecepatan putar saja, membuat kehandalan sistem ini sangat tinggi.

Kelemahan sistem ini saat digunakan untuk karakteristik angin suatu daerah dengan kecepatan yang berubah-ubah setiap waktu adalah :

  1. Pengkonversian energinya kurang maksimal.
  2. Perubahan torka secara signifikan tiap waktunya dapat menyebabkan rotor pada generator mengalami tegangan/stress.

Gambar 1 Sistem turbin angin kecepatan tetap

II. SISTEM TURBIN ANGIN KECEPATAN BERUBAH (Variable Speed)

Seiring dengan berkembangnya teknologi elektronika daya, para desainer mulai berpikir untuk menkonversikan energi angin semaksimal mungkin untuk setiap kecepatan angin yang berubah-ubah, sistem turbin angin seperti ini dikenal dengan istilah sistem turbin angin variable speed.

Walaupun biaya investasi awal sistem turbin angin ini lebih mahal daripada sistem turbin angin fixed speed, namun perlu diingat bahwa energi angin yang diekstrasikannya lebih tinggi, maka harga jual listrik rata-rata per kWh nya masih bisa ditekan menjadi lebih murah.

Selain itu, sistem ini juga memiliki beberapa keuntungan lain, diantaranya :

  1. Menghilangkan stress pada torka .
  2. Dapat diaplikasikan pada sistem stand alone, atau terisolasi dari jala-jala.

Ada beberapa jenis sistem turbin angin variable speed yang ditawarkan sampai saat ini sebagai berikut :

1.  Sistem I : Sistem variable speed dengan kendali resistansi

Gambar 2 Sistem variable speed dengan kendali resistansi

Keuntungan yang diperoleh dengan menggunakan sistem ini antara lain :

  • Komponen yang ada dapat bertahan lebih lama, karena sistem ini lebih aman terhadap perubahan beban secara tiba-tiba.

Sedangkan kekurangan sistem ini adalah :

  • Belitan rotornya masih menggunakan slip ring, sehingga timbul rugi-rugi tambahan pada generator dan membutuhkan perawatan berkala.
  • Membutuhkan roda gigi, sehingga menimbulkan rugi-rugi gesek dan suara bising yang mengganggu lingkungan sekitar.
  • Menggunakan generator induksi-rotor belitan sehingga menimbulkan rugi-rugi tembaga pada rotor.
  • Hanya dapat mengekstrak daya pada range 5-10% diatas kecepatan nominalnya.
  • Harus dihubungkan ke kapasitor bank atau grid untuk menghasilkan daya keluaran.
2.  Sistem 2 : Sistem variable speed dengan menggunakan generator induksi rotor sangkar
Gambar 3 Sistem variable speed dengan generator induksi rotor sangkar

Keuntungan yang diperoleh dengan menggunakan sistem ini antara lain :

  • Jangkauan kecepatan lebih luas dibandingkan sistem I. Sistem variable speed – rotor sangkar ini dapat mengekstrak daya pada semua range kecepatan diatas kecepatan nominalnya.
  • Tidak menggunakan konverter untuk medan eksitasinya.
  • Tidak membutuhkan brush pada rotor sehingga sebagian rugi-rugi pada rotor dapat dihilangkan.
  • Teknologinya sudah terbukti handal.

Sedangkan kekurangan sistem ini adalah :

  • Membutuhkan roda gigi, sehingga menimbulkan rugi-rugi gesek dan suara bising yang mengganggu lingkungan sekitar.
  • Harus dihubungkan ke kapasitor bank atau grid untuk menghasilkan daya keluaran.
3.  Sistem 3 :Sistem variable speed  dengan menggunakan generator sinkron magnet permanen (direct drive)
Gambar 4 Sistem variable speed dengan generator sinkron magnet permanen

Keuntungan yang diperoleh dengan menggunakan sistem ini antara lain :

  • Jangkauan kecepatan kerja sistem tidak terbatas. Sistem variable speed direct-drive ini dapat mengekstrak daya pada kecepatan putar turbin berapapun.
  • Menghindarkan penggunaan roda gigi dengan menggunakan generator yang dapat beroperasi pada putaran rendah (multi-pole generator).
  • Tidak menggunakan brush, sehingga biaya perawatan komponen generator dan juga rugi-rugi daya pada rotor dapat dikurangi.
  • Tidak menggunakan konverter untuk medan eksitasinya.
  • Menggunakan magnet permanen untuk membangkitkan tegangan, sehingga rugi-rugi daya pada rotor yang biasanya timbul pada generator rotor belitan dapat dihilangkan.

Sedangkan kekurangan sistem ini adalah :

  • Ukuran generator dapat menjadi besar dan berat.
  • Membutuhkan magnet permanen yang mahal dan sulit diperoleh di Indonesia.

Dukung Fendy Sutrisna untuk tetap berbagi dalam artikel ketenagalistrikan Indonesia dengan klik link LIKE, COMMENT & SHARE di halaman facebook ini -> Catatan Fendy Sutrisna

Menerima jasa Konsultasi Studi Kelayakan (Feasibility Study, FS) untuk proyek Pembangkit Listrik, konsultansi meliputi pemilihan lokasi pembangunan pembangkit listrik, studi perhitungan daya dan energi listrik, studi sistem kelistrikan, membuat estimasi biaya pembangunan pembangkit listrik mencakup analisis harga satuan pekerjaan sipil, peralatan elektrikal-mekanik, peralatan jaringan transmisi-distribusi-instalasi rumah, pajak serta biaya pengembangan; memperkirakan komponen biaya operasional (fixed & variable O&M Cost); menghitung harga tarif yang tepat, analisa finansial, dan mematangkan segala langkah pembangunan dan operasional proyek pembangunan pembangkit listrik.
WA/Line : 0813378-01378,
Email : ir.fendysutrisna@gmail.com

ARTIKEL LAINNYA :

2 thoughts on “Sistem PLTB Fixed Speed vs Variable Speed

  1. Pingback: Sistem PLTB Kecepatan Rendah dan Berubah Tanpa Menggunakan Gearbox « Indone5ia

  2. Pingback: Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Angin « Indone5ia

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s