- Blade turbin angin merupakan bagian penting turbin yang sering terpapar oleh beban eksternal dan berpotensi besar mengalami kerusakan struktur.
- Performa blade turbin angin menentukan energi yang ditangkap oleh sistem.
- Penambahan CNTs pada matriks polimer penyusun blade terbukti dapat menciptakan blade turbin angin yang lebih kuat, ringan, dan efisien.
Menghadapi isu mengenai global warming yang terus bergulir, energi angin merupakan kandidat pengganti energi konvensional yang menjanjikan. Naiknya kebutuhan energi, mengakibatkan diperlukannya berbagai solusi dalam meningkatkan ketersediaan energi.
Salah satu inovasi yang cemerlang dalam dunia manufaktur turbin angin adalah penambahan Carbon Nanotubes (CNTs) pada komposisi bahan blade turbin. Material carbon nanotubes ini digadang-gadang lebih kuat daripada baja, akan tetapi jauh lebih ringan.
Dengan komposisi bahan yang lebih kuat dan ringan, performa blade turbin angin diklaim akan lebih baik dan efisien, serta energi yang dihasilkan juga semakin besar. Hal tersebut mendasari berbagai penelitian berusaha mengembangkan blade turbin angin dengan penambahan CNTs. Sobat EBT Heroes, yuk simak penjelasan berikut ini!
Baca juga
- Midwest Offshore Wind Farm, Pembangkit Listrik Tenaga Angin Terbaru Buatan Copenhagen Energy
- Yuk!! Kenali Manfaat Kincir Angin untuk Kehidupan Sehari-hari
Peran Blade Turbin Angin
Pada turbin angin, terjadi proses konversi energi angin menjadi energi listrik. Energi angin akan memutar blade turbin yang mengelilingi rotor. Di mana, rotor terhubung secara langsung dengan main shaft yang akan memutar generator. Generator selanjutnya menghasilkan listrik.
Hal ini menempatkan blade atau bilah turbin sebagai bagian penyusun turbin angin yang sangat penting. Blade turbin menerima energi kinetik dari angin pertama kali, serta terangkat dan berputar karena paparan angin tersebut. Blade turbin senantiasa terpapar oleh berbagai beban eksternal seperti tensi, kompresi, dan lain-lain.
Mengembangkan blade turbin dengan ukuran yang lebih besar menjadi solusi utama dalam peningkatan energi listrik. Semakin besar ukuran blade, maka akan semakin besar energi yang dapat ditangkap.
Sayangnya, berbagai problematika berpotensi muncul apabila ukuran blade turbin diperbesar. Blade turbin akan menjadi terlalu berat untuk digerakkan angin dan rentan mengalami kerusakan struktural.
Oleh karena itu, diperlukan material dengan karakteristik performa mekanis, kekakuan, kekuatan dan resistensi kelelahan yang baik. Bahan yang lebih ringan dan kuat bisa memungkinkan pembuatan blade turbin dengan ukuran besar dan mampu mulai beroperasi pada kecepatan angin yang lebih pelan.
Material Carbon Nanotubes (CNTs)
Molekul Carbon Nanotubes (CNTs) ditemukan pertama kali di Iijima pada 1991. CNTs merupakan suatu molekul berbentuk tabung yang disusun oleh atom karbon.
CNTs dapat diproduksi dari bahan baku selulosa alam seperti kapas. Berbagai teknik seperti pirolisis dan arc discharge dapat digunakan dalam produksi CNTs.
Rasio panjang terhadap diameter (length-to-diameter) pada molekul CNTs mencapai 1000. Di mana diameter tabung berukuran 1 hingga puluhan nanometer.
Struktur yang unik dari CNTs tersebut melatarbelakangi karakteristik CNTs yang unik. Atom karbon yang saling berikatan satu sama lain membuat CNTs sangat kuat.
Sifat mekanis, listrik, dan termal dari CNTs memicu berbagai penelitian mengenai CNTs. Dengan naiknya tren nanoteknologi, penelitian mengenai CNTs terus berlanjut dan semakin meluas. Salah satunya mengenai penggunaan CNTs dalam blade turbin angin.
Baca juga
Dampak Penambahan CNTs dalam Komposisi Penyusun Blade Turbin Angin
Tim ilmu lingkungan dan teknologi material polimer komposit dari Xinjiang Institute of Physical and Chemistry Technology Research, Chinese Academy of Science (CAS) melakukan analisis terhadap kelayakan dan kelebihan dari penggunaan carbon nanotubes/polimer nanokomposit sebagai material pembuatan blade turbin angin.
Dalam riset tersebut, CNTs dalam jumlah yang sangat kecil ditambahkan ke dalam polimer matriks. Hasil penelitian menunjukkan bahwa banyak karakteristik unik yang dapat dimanfaatkan lebih lanjut. Karakteristik mekanik seperti modulus, kekuatan, dan resistensi kelelahan dapat meningkat dengan penggunaan nano fillers ini.
Selain itu, penambahan CNTs pada komponen FRP (fiber reinforced composite) yang merupakan material penyusun blade turbin angin dapat meningkatkan karakteristik matriks dan interaksi interfacial antara fiber dan matriks.
Dari penelitian tersebut juga ditunjukkan bahwa material ini diharapkan dapat meningkatkan perlindungan terhadap petir, dan karakteristik anti kelembaban, anti panas, dan lain-lain.
Penelitian lainnya mengenai penggunaan CNTs dalam bahan pembuatan blade turbin dilakukan oleh peneliti di Case Western University. Material komposit yang dibuat dari poliuretan diperkuat dengan CNTs lebih ringan dan delapan kali lebih keras daripada material yang saat ini digunakan sebagai bahan blade turbin angin.
Yup, itulah peran CNTs dalam meningkatkan performa blade turbin angin. Ke depannya potensi CNTs dalam industri energi angin ini diharapkan dapat semakin berkembang.
#zonaebt #energiterbarukan #sobatebtheroes
Editor: Himatul Azqiya
Referensi
[1] Wind turbine blade carbon nanotubes / polymer nano composites developed
[2] Innovative design of wind turbine blades using carbon nanotube-based composites (WINDBLADE)
[3] New Carbon Nanotube Wind Turbine Blade is Lighter, Stronger, More Efficient
