BAB 2 DASAR TEORI
2.1 Energi Angin Energi merupakan suatu kekuatan yang dimiliki oleh suatu zat sehingga zat tersebut mempunyai pengaruh pada keadaan sekitarnya. Menurut mediumnya dikenal banyak jenis energi. Diantaranya, energi gelombang, energi arus laut, energi kosmos, energi yang terkandung pada senyawa atom, dan energi-energi lain yang bila dimanfaatkan akan berguna bagi kehidupan manusia. Salah satunya adalah energi angin yang jumlahnya sangat tak terbatas dan banyak dimanfaatkan untuk meringankan kerja manusia. Angin memberikan energi gerak sehingga mampu menggerakkan kincir angin, perahu layar, dan bahkan bisa dimanfaatkan untuk pembangkit listrik yang berupa turbin angin. Keberadaan energi angin ini terdapat di atsmosfer atau lapisan udara bumi yang mengandung banyak partikel udara dan gas. Kondisi atmosfer atau lapisan udara yang menyelimuti bumi mengandung berbagai macam molekul gas dan terdiri dari beberapa lapisan. Lapisan atmosfer yang paling rendah berupa troposfer. Lapisan troposfer sangat tipis bila dibandingkan dengan diameter bumi. Bumi memiliki diameter sekitar 12.000 km lebih besar dibandingkan troposfer yang memiliki ketebalan sekitar 11 km. Pada lapisan troposfer, semua peristiwa cuaca termasuk angin terjadi. Energi angin merupakan sumber daya alam yang terbarukan yang memiliki jumlah yang tidak terbatas di sekitar permukaan bumi. Energi angin adalah energi yang terkandung pada massa udara yang bergerak. Energi angin berasal dari energi matahari. Pemanasan bumi oleh sinar matahari menyebabkan perbedaan massa jenis (ρ) pada udara. Perbedaan massa jenis ini menyebabkan perbedaan tekanan pada udara sehingga akan terjadi aliran fluida dan menghasilkan angin. Kondisi aliran angin dipengaruhi oleh medan atau permukaan bumi yang dilalui oleh aliran angin dan perbedaan temperatur permukaan bumi.
8
2.1.1 Asal Energi Angin Hampir semua energi terbarukan, termasuk energi pasang surut, arus dan gelombang air, bahkan energi fosil berasal dari energi matahari. Matahari meradiasikan 1,74 × 1017 joule energi ke permukaan bumi pada setiap detiknya. Sekitar 1% hingga 2% dari energi yang datang dari matahari diubah menjadi bentuk energi angin.
2.1.2 Kandungan Energi dalam Angin Bentuk energi yang terdapat pada angin yang dapat diekstraksi oleh turbin angin adalah energi kinetiknya. Angin adalah massa udara yang bergerak. Besarnya energi yang terkandung pada angin bergantung pada besarnya kecepatan angin dan massa jenis angin atau udara yang bergerak tersebut. Jika diformulasikan, besar energi kinetik yang terkandung pada angin atau udara bergerak yang bermassa m dan berkecepatan v adalah:
E = 12 mv 2 ................................................................................................(2.1) dimana: E = Energi Kinetik (joule) m = massa udara (kg) v = kecepatan angin (m/s) Energi kinetik yang terdapat pada angin berbanding lurus dengan massa jenis udara (ρ) dan berbanding lurus dengan kuadrat dari kecepatannya.
2.1.3 Pengukuran Angin Parameter yang diukur dari angin umumnya adalah kecepatan dan arah angin, sedangkan kelembaban dan tekanan udara tidak berpengaruh besar pada proses konversi energi angin. Kecepatan angin diukur dengan menggunakan anemometer. Jenis-jenis anemometer cukup banyak dan anemometer jenis mangkuk adalah yang umum digunakan. Anemometer mangkok terdiri dari tiga mangkuk yang berputar ketika dilalui angin berdasarkan perbedaan besar gaya drag yang terdapat pada masing-masing
9
mangkok terhadap arah angin. Jumlah putaran setiap satuan waktu direkam dan dinyatakan dalam besaran kecepatan angin. Bersamaan dengan anemometer jenis mangkuk ini biasanya terdapat komponen penunjuk arah yang bebas berotasi sesuai dengan arah angin karena terdapat ekor pada bagian belakang alat tersebut. Pembacaan skala kecepatan angin dapat dilakukan dengan melihat skala pembaca yang terdapat pada anemometer atau dengan bantuan komputer untuk anemometer jenis mangkuk yang bisa logging dengan komputer. Griggs-Putnam membuat indeks kecepatan angin berdasarkan deformasi yang terjadi pada pohon seperti tampak pada gambar berikut:
Indeks Kecepatan angin
satuan mph
I 7–9
II 9 – 11
III 11 – 13
IV 13 – 15
V 15 – 18
VI 16 – 21
VII 21+
m/s
3–4
4–5
5–6
6–7
7–8
8–9
10+
Gambar 2.1 Indeks beserta deformasi yang terjadi pada pohon (Sumber: Wind Turbine Technology)
10
2.2 Turbin Angin Turbin angin merupakan salah satu alat yang mekanisme geraknya memanfaatkan energi angin. Banyak pemakaian turbin angin, khususnya di negara yang sudah berkembang, digunakan untuk menghasilkan listrik. Turbin angin yang digunakan dapat menghasilkan kapasitas listrik yang cukup tinggi yaitu mencapai ratusan megawatt. Adapun di negara berkembang, penggunaan turbin angin berada dalam skala riset. Hal ini dikarenakan teknologi yang berada di negara tersebut masih dalam tahap pengembangan untuk menghasilkan sebuah turbin angin yang bagus. Oleh karena itu, untuk riset turbin angin akan dicari sebuah desain dan bahan beserta analisanya untuk membuat turbin angin yang lebih baik dari sebelumnya.
2.1.1 Definisi dan Pengelompokan Turbin Angin Turbin angin adalah alat yang berfungsi untuk mengubah energi kinetik angin menjadi energi gerak berupa putaran rotor dan poros generator untuk menghasilkan energi listrik. Energi gerak yang berasal dari angin akan diteruskan menjadi gaya gerak dan torsi pada poros generator yang kemudian dihasilkan energi listrik. Turbin angin merupakan mesin penggerak yang energi penggeraknya berasal dari angin. Berdasarkan arah sumbu geraknya, turbin angin terbagi menjadi 2, yaitu: turbin angin sumbu horizontal dan vertikal. Sedangkan berdasarkan prinsip gaya aerodinamik yang terjadi, turbin angin dibagi menjadi 2, yaitu jenis: lift dan drag. Pengelompokan berdasarkan prinsip aerodinamik pada rotor yang dimaksud adalah apakah turbin angin menangkap energi angin dengan hanya memanfaatkan gaya drag dari aliran udara yang melalui rotor atau memanfaatkan gaya lift yang dihasilkan dari aliran udaya yang melalui bentuk aerodinamis sudu. Dapat dikatakan terdapat turbin angin yang menggunakan rotor jenis drag dan turbin angin yang memanfaatkan rotor jenis lift. Dua kelompok ini memiliki perbedaan yang jelas pada kecepatan putar rotornya. Rotor turbin angin jenis drag berputar dengan kecepatan putar rendah sehingga disebut juga turbin angin putaran rendah. Rotor turbin angin jenis lift pada umumnya berputar pada kecepatan putar tinggi bila dibandingkan dengan jenis drag sehingga disebut juga sebagai turbin angin putaran tinggi.
11
Turbin angin digolongkan menjadi dua kelompok berdasarkan arah sumbu geraknya yaitu turbin angin sumbu vertikal dan turbin angin sumbu horizontal. Turbin angin sumbu vertikal memiliki sumbu putar yang arahnya tegak lurus dengan tanah, sedangkan turbin angin sumbu horizontal memiliki sumbu putar yang sejajar dengan tanah. Setiap jenis turbin angin memiliki perancangan, kekurangan dan kelebihan masing-masing.
2.2.2 Turbin Angin Sumbu Horizontal Turbin angin sumbu horizontal mempunyai sumbu putar yang terletak sejajar dengan permukaan tanah dan sumbu putar rotor yang searah dengan arah angin. Komponen utama turbin angin sumbu horizontal meliputi: sudu (blade), ekor (tail), tiang penyangga (tower), dan alternator. Sudu pada turbin angin sumbu horizontal dibuat dengan material yang ringan supaya momen inersianya kecil sehingga mengakibatkan sudu bisa berputar pada kecepatan angin yang rendah. Misalnya material sudu yang digunakan berasal dari bahan kayu atau serat karbon. Semakin banyak jumlah sudu, semakin cepat putaran poros turbin, tetapi torsinya semakin kecil. Selain itu, banyaknya jumlah sudu menyebabkan turbulensi aliran udara dan tingkat kebisingan akibat efek suara (noise) semakin besar. Sebaiknya, untuk turbin angin dipilih sudu yang panjang sehingga torsi yang dihasilkan akan lebih besar. Ekor pada turbin berfungsi untuk menstabilkan kondisi turbin ketika sudu mulai berputar akibat gaya angin. Ekor akan membuat badan turbin selalu bergerak sehingga sudu akan selalu searah dengan arah datangnya angin. Meskipun arah angin selalu berubah-ubah, dengan bantuan ekor akan menyebabkan sudu selalu mengarah sesuai dengan arah datangnya angin. Tower adalah tiang penyangga yang menghubungkan perangkat turbin angin dengan permukaan tanah. Tower dibuat dengan material yang sangat kuat agar dapat menahan beban akibat gaya berat turbin angin dan gaya dari angin. Sedangkan alternator adalah sejenis generator yang dipasangkan pada turbin angin untuk menghasilkan daya listrik akibat putaran dari poros turbin. Poros turbin dipasang menyatu dengan poros generator (satu poros) atau bisa pula dengan dipasang sistem transmisi roda gigi (lebih dari satu poros).
12
Berdasarkan letak rotor terhadap arah angin, turbin angin aksial dibedakan menjadi dua macam yaitu: 1. Upwind 2. Downwind Turbin angin jenis upwind memiliki rotor yang menghadap arah datangnya angin sedangkan turbin angin jenis downwind memiliki rotor yang membelakangi arah datang angin.
Gambar 2.2 Komponen utama turbin angin sumbu horizontal (Sumber: Wind Blade Rotor Contruction, Hugh Piggot)
2.2.3 Turbin Angin Sumbu vertikal Turbin angin sumbu vertikal adalah jenis turbin angin yang pertama dibuat manusia. Pada awalnya, putaran rotornya hanya memanfaatkan efek magnus yaitu karena adanya selisih gaya drag pada kedua sisi rotor atau sudu sehingga menghasilkan momen gaya terhadap sumbu putar rotor. Salah satu contoh turbin angin sumbu vertikal jenis drag adalah turbin angin savonius, yang mana terdiri dari dua atau tiga lembar pelat yang dilengkungkan pada arah tangensial yang sama terhadap sumbu putar.
13
Turbin angin sumbu vertikal modern menerapkan bentuk yang aerodinamis pada rotornya untuk menghasilkan momen gaya. Contohnya adalah turbin angin Darrieus. Pada turbin angin Darrieus, sudu dibentuk melengkung dan berputar menyapu ruangan seperti tali yang berputar pada sumbu vertikal. Hal ini menyebabkan bentuk geometri sudunya rumit dan sulit untuk dibuat. Rotor turbin angin Darrieus pada umumnya terdiri atas dua atau tiga sudu. Variasi dari turbin angin Darrieus adalah yang disebut dengan Turbin angin H (tipe H). Tersusun dari dua atau tiga sudu lurus yang dihubungkan dengan struktur rangka ke poros. Keuntungan dari konsep turbin angin sumbu vertikal adalah sederhana dalam perancangannya, diantaranya adalah memungkinkan menempatkan komponen mekanik dan komponen elektronik, transmisi roda gigi dan generator dekat permukaan tanah. Rotor turbin angin sumbu vertikal berputar tanpa dipengaruhi arah angin sehingga tidak mebutuhkan mekanisme pengatur arah (seperti ekor) seperti pada turbin angin aksial sumbu horizontal.
Gambar 2.3 Jenis turbin angin sumbu vertikal (Sumber: Wind Turbines, Erich Hau)
14
Pada penerapannya, turbin angin savonius digunakan pada keperluan kecil dan sederhana, terutama untuk memutar pompa air. Turbin angin savonius tidak sesuai digunakan untuk pembangkit listrik dikarenakan tip speed ratio dan faktor daya yang relatif
rendah. Dengan rancangan aerodinamik yang optimal, turbin angin
savonius akan mencapai faktor daya yang terbesar 0,25. Turbin angin Darrieus dapat digunakan untuk pembangkit listrik karena memiliki putaran yang lebih tinggi dan faktor daya yang lebih besar dibandingkan turbin angin savonius.
2.3 Gaya Aerodinamik Sudu atau rotor berfungsi untuk menghasilkan putaran akibat gaya angin dan menggerakkan poros turbin dan poros generator yang kemudian akan menghasilkan energi listrik. Bentuk sudu turbin angin menyerupai airfoil yang memanjang dari permukaan poros rotor sampai ujung dari sudu tersebut. Airfoil adalah bentuk aerodinamik yang dianggap sangat efektif untuk menghasilkan gaya angkat (lift). Sebagai contoh sebuah airfoil adalah penampang potongan sayap pesawat dengan bidang sejajar kecepatan terbang (arus bebas) dan tegak lurus sayap. Sudu turbin angin diusahakan memiliki kekasaran yang sama pada setiap permukaannya sehingga gaya lift-nya bisa tinggi. Bagian pangkal sudu dicengkeram oleh hub dengan menggunakan baut. Jari-jari sudu adalah jarak sudu dari permukaan poros rotor sampai ujung dari sudu. Jika diperhatikan secara cermat seluruh permukaan salah satu sudu, maka akan tampak bahwa kedua permukaan bentuknya tidak simetris dan membentuk pola aerodinamik. Pada sudu turbin angin akan terjadi tegangan geser pada permukaannya ketika kontak dengan udara. Distribusi tegangan geser pada permukaan sudu ini dipresentasi dengan adanya gaya tekan (drag) yang arahnya sejajar dengan arah aliran fluida dan gaya angkat (lift) yang arahnya tegak lurus dari arah aliran fluida. Kedua gaya ini menyebabkan sudu dapat berputar. Kedua gaya ini depengaruhi oleh bentuk sudu, luas permukaan bidang sentuh dan kecepatan angin tersebut. Secara matematis, kedua gaya ini dapat dirumuskan sebagai berikut:
15
FD = ∫ dFx = ∫ p cos θ dA + FL = ∫ dFy = -
∫τ
W
∫ p sin θ dA + ∫ τ
W
sin θ dA .......................................(2.2) cos θ dA ......................................(2.3)
diamana P adalah tekanan yang terjadi pada permukaan sudu akibat gaya aliran udara, sedangkan θ adalah sudut yang dibentuk antara arah aliran udara terhadap sumbu normal sudu.
Gambar 2.4 Penampang sudu (Sumber: Wind Turbines, Erich Hau) Istilah drag merupakan gaya yang berasal dari energi angin yang mendorong lurus sudu searah gerakan angin. Gaya drag pada dasarnya digunakan oleh turbin angin. Hal ini mudah untuk dipahami bagaimana gaya ini menyebabkan sudu bergerak. Namun demikian, gerakan rotor yang terjadi sangat rendah dan sudu yang sebenarnya bergerak melawan arah angin akan memperlambat berakhirnya gerak rotor. Selain itu, terdapat gaya lain berupa lift yang selalu bekerja pada sudut airfoil yang mengarahkan sudu terangkat akibat gerak angin. Sudu turbin angin aksial pada dasarnya tidak bergarak searah gerak angin sehingga tidak memerlukan gaya drag. Tetapi, sudu turbin ini menggunakan efek gaya lift.
16
Gambar 2.5 Fenomena drag dan lift (Sumber: Books.html, Hugh Piggott) Untuk memudahkan perhitungan fenomena drag dan lift, maka dengan metoda numerik (Gerhart), diperkenalkanlah drag and lift coefficient (koefisien gaya tarik dan gaya lift) yang dilambangkan dengan CD dan CL . Besarnya CL dan CD bergantung dari bentuk melintang sudu yang digunakan dan sudut serang (α). Secara matematis, hubungan gaya drag dan lift dengan koefiennya dapat dirumuskan sebagai berikut:
FD =
1 CD ρ U 2 A ...............................................................................(2.4) 2
FL =
1 CL ρ U 2 A ...............................................................................(2.5) 2
dimana ρ adalah densitas udara, A adalah luas penampang sudu, dan U adalah kecepatan angin. Besarnya nilai CL dan CD bergantung dari penampang melintang sudu dan sudut serang (angle of attack). Hubungan antara CL dan CD terhadap sudut serang (α) diukur dan ditentukan secara eksperimen dan sudah dibukukan dalam suatu katalog.
17
Gambar 2.6 Skematik gaya drag dan lift pada sudu turbin angin (Sumber: Books.html, Hugh Piggotts)
2.4 Power Coefficient dan Tip Speed Ratio
Desain suatu aerodinamik pada turbin angin memerlukan banyak pengetahuan fisika dasar tentang hukum konversi energi. Seorang perancang akan menghadapi permasalahan tentang hubungan antara bentuk rotor atau sudu, jumlah sudu, dan sifatsifat aerodinamik. Betz’s memudahkan teori momentum pada sudu tubin secara pemodelan aliran dua dimensi. Aliran udara ini akan menyebabkan defleksi pada airfoil. Gerakan dari angin ini akan menggerakkan sudu sehingga timbul gerak putar pada sudu yang dikenal dengan spin (putaran). Power coefficeient (CP) adalah perbandingan antara daya yang dihasilkan secara mekanik pada sudu akibat gaya angin terhadap daya yang dihasilkan oleh gaya lift pada aliran udara. Secara matematis, hubungan ini dapat dituliskan: CP
1 ρ A (v12 − v2 2 ) (v1 + v2 ) P ................................................(2.6) = = 4 1 Po 3 ρ Av 2
CP
2 1 ⎡ ⎡ ⎛ v2 ⎞ ⎤ P ⎢ ⎢1 − ⎜ ⎟ ⎥ = = 2 ⎢ ⎢ ⎝ v1 ⎠ ⎥ Po ⎦ ⎣⎣
⎡ v2 ⎤ ⎤ ⎢1 + ⎥ ⎥ ................................................(2.7) ⎣ v1 ⎦ ⎥⎦
18
dimana: Cp = koefisien daya P = Daya mekanik yang dihasilkan rotor (watt) P0 = Daya mekanik total yang terkandung dalam angin yang melalui sudu (watt) ρ = massa jenis udara (kg/m2) A = luas penampang bidang putar sudu (m2) v1 = kecepatan aliran udara sebelum melewati sudu rotor (m/s) v2 = kecepatan aliran udara setelah melewati sudu rotor (m/s)
Gambar 2.7 Kecepatan udara masuk dan keluar turbin (Sumber: Wind Turbines, Erich Hau) Energi yang terkandung pada spin (putaran sudu) akan mengurangi proporsi penggunaan energi total yang terkandung pada aliran. Secara teori memuntum, power coefficient dari turbin harus lebih kecil daripada harga yang ditentukan oleh Betz’s (sekitar 0,593) akibat terjadinya losses pada mekanisme gerak turbin angin. Power coeffisient bergantung pada rasio antara komponen energi gerak putar sudu dan gerak rotasi pada aliran udara. Rasio ini didefinisikan sebagai kecepatan tangensial sudu rotor terhadap kecepatan aksial atau kecepatan angin dan didefinisikan sebagai tip
19
speed ratio (λ), yang secara umum direkomendasikan pada kecepatan tangensial dari ujung sudu. Tip speed ratio, λ =
u kecepatan tangensial dari ujung sudu .........(2.8) = kecepatan angin vw
Atau tip speed ratio, λ =
π dn 60v
.................................................................(2.9)
dimana d adalah diamater sudu, n adalah putaran rotor atau sudu, dan v adalah kecepatan angin.
Gambar 2.8 Kurva hubungan Tip-speed ratio (λ) terhadap Rotor power coefficient (CPR) pada berbagai jumlah sudu (Sumber: Wind Turbines, Erich Hau) Kecepatan aksial Va pada rotor turbin angin dengan kecepatan tangensial u pada radius dari penampang sudu dikombinasikan menjadi kecepatan aliran total Vr. Elemen dasar pada kurva daya rotor adalah power coefficient (Cp) yang merupakan fungsi dari tip speed ratio untuk semua spesifikasi turbin atau mesin angin. Pada beberapa sumber buku power coefficient didefinisikan sebagai rotor power coefficient (CPR), sehingga besarnya nilai CP dan CPR adalah sama. Pada penampang sudu terdapat sudut serang (angle of attack) dan sudut pitc sudu (β).
20
Sudut serang adalah parameter aerodinamik dan sudut pitch sudu adalah untuk parameter desain. Perhitungan keseimbangan gaya meliputi tidak hanya pada drag dan lift airfoil murni, tetapi juga meliputi semua komponen drag dan lift lain yang terdapat di sekitar sudu. Drag resultan merupakan fungsi dari koefisien lift lokal dan aspek rasio dari sudu. Perhitungan koefisien drag dan lift aerodinamik lokal, menurut teori mementum pada sudu (teori Betz’s), menyangkut distribusi gaya aerodinamik sepanjang sudu. Hal ini sebenarnya ada dua komponen, yaitu: satu pada bidang putaran rotor yang dinamakan dengan distribusi gaya tangensial, dan satu lagi adalah distribusi gaya dorong. Pada dasarnya besarnya tekanan yang terjadi antara ujung (tip) dengan pangkal (top) sudu berbeda. Dengan mengetahui sudut pitch sudu (β), dapat ditentukan besarnya lebar sudu. Besarnya lebar sudu merupakan fungsi dari sudut pitc dan tip speed ratio. Pada prosesnya, setiap sudu memiliki lapisan angin tertentu. Untuk jari-jari r yang kecil, jumlah angin yang melapisi sudu akan lebih kecil. Secara matematis, besarnya sudu (chord) dapat dinyatakan dengan: C=
16 π R ( R r ) .................................................................................(2.10) 9 λ2 B
dimana C adalah ketebalan sudu, r adalah jari-jari sudu, R adalah jari-jari total turbin angin, dan B adalah jumlah sudu.
2.5 Karakteristik Daya Rotor
Teori momentum sederhana (teori Betz’s) telah menyediakan persamaan dasar untuk perhitungan besarnya output daya mekanik dari rotor (mechanical power output). Dengan menggunakan power coefficient CP, daya rotor dapat dihitung sebagai fungsi dari kecepatan angin. PR = CP
ρ 2
vw3 A .................................................................................(2.11)
21
atau, PR = CP η
ρ 2
vw3 A ...............................................................................(2.12)
diamana: A
= luas sudu
Vw
= kecepatan angin
CP
= koefisien daya rotor
ρ
= densitas udara
PR
= daya rotor
η
= Efisiensi elektrik dan mekanik (biasanya 90%)
Gambar 2.9 Kurva hubungan antara Tip-speed ratio terhadap Rotor power coefficient (CPR) pada berbagai jenis turbin angin (Sumber: Wind Turbines, Erich Hau) Parameter penting lain adalah performance dari rotor. Dalam hal ini adalah torsi rotor yang terjadi. Secara analogis, Torsi rotor dapat dihitung dengan menggunakan koefisien torsi (CQ). Secara matematis, dapat ditulis:
22
M = CQ
ρ 2
vw2 A R ...........................................................................(2.13)
dimana radius rotor, R, adalah parameter referensi. Dari persamaan tersebut didapat hubungan antara koefisien daya rotor dan koefisien torsi. CP = λ CQ ...............................................................................................(2.14) Kurva daya rotor dan kurva torsi adalah gambaran karakteristik dari setiap konfigurasi rotor.
Gambar 2.10 Kurva hubungan koefisien momen terhadap tip speed ratio pada berbagai jumlah sudu (Sumber: Wind Turbines, Erich Hau) Parameter utama yang mendominasi penjelasan tentang CP adalah : -
jumlah sudu
-
chord length distribution of blade (panjang garis chord sudu)
-
Karakteristik aerodinamik
-
Twist variation (variasi melintir) dari sudu
2.6 Generator
Untuk menghasilkan energi listrik dari putaran turbin, perangkat turbin angin harus menggunakan generator. Generator adalah alat yang digunakan untuk
23
menghasilkan energi listrik. Prinsip kerja generator adalah menjadikan medan magnet yang ada di sekitar konduktor mengalami perubahan atau flukstuasi, sehingga timbul tegangan listrik. Magnet yang berputar disebut sebagai rotor dan konduktor yang diam disebut sebagi stator. Dari segi sifat kemagnetan, generator dibagi menjadi 2 jenis, yaitu generator magnet tetap dan generator magnet sementara. Pada generator dengan magnet tetap, sifat kemagnetannya tidak berubah dan tidak mudah hilang. Untuk membangkitkan listrik dengan generator ini, dilakukan dengan memutar poros generator supaya menyebabkan flukstuasi magnet dan dihasilkan tegangan listrik. Untuk generator dengan magnet sementara, sifat kemagnetannya mudah hilang. Sifat medan magnet yang terjadi pada generator jenis ini dihasilkan dengan induksi. Untuk membangkitkan daya listrik, generator harus diberi arus listrik ketika kumparan magnetnya berputar. Dari segi arus listrik yang dihasilkan, generator dibagi 2, yaitu generator arus bolak balik (AC) dan generator arus searah (DC). Generator arus bolak-balik (AC) menghasilkan tegangan yang arahnya bolak-balik dan bila dihubungkan dengan beban akan menimbulkan arus yang bolak-balik pula. Generator AC dapat menghasilkan daya pada putaran yang bervariasi bergantung pada spesifikasi generator itu sendiri. Pada generator arus searah (DC) terdapat rectifier yang berfungsi untuk mengubah arus AC menjadi DC. Generator ini menghasilkan tegangan yang arahnya tetap dan bila dihubungkan dengan beban, akan menghasilkan arus yang searah pula. Pada umumnya generator arus searah dapat menghasilkan listrik pada putaran yang tinggi. Untuk digunakan pada turbin angin, jenis generator ini memerlukan transmisi untuk menaikkan putaran. Pada penelitian turbin angin ini, generator yang digunakan adalah generator AC dengan menggunakan magnet permanen. Generator jenis ini disebut juga Permanent Magnet Generator (PMG) yang dapat menghasilkan tegangan dan daya listrik pada putaran yang rendah.
24
