Sumber energi terbarukan menjadi semakin penting karena dunia berusaha untuk mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil dan memerangi perubahan iklim. Di antara berbagai teknologi energi terbarukan, magnet dan medan magnet memainkan peran penting dalam mengubah energi kinetik dari sumber alami menjadi energi listrik yang dapat digunakan. Artikel ini akan mengeksplorasi peran magnet dan medan magnet dalam sistem energi terbarukan, dengan fokus pada turbin angin dan generator pembangkit listrik tenaga air, serta aplikasi yang muncul dalam sistem energi pasang surut dan gelombang.
Turbin Angin
Turbin angin adalah salah satu contoh sistem energi terbarukan yang paling umum dan terkenal yang memanfaatkan magnet dan medan magnet. Prinsip dasar di balik turbin angin adalah mengubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik, yang kemudian diubah menjadi energi listrik oleh generator.
Rotor turbin angin terdiri dari baling-baling yang terpasang pada hub pusat, yang terhubung ke poros. Saat angin berhembus, angin memberikan gaya pada baling-baling, menyebabkannya berputar. Poros yang berputar terhubung ke generator, yang biasanya terletak di dasar menara turbin.
Generator dalam turbin angin bertanggung jawab untuk mengubah energi mekanik dari poros yang berputar menjadi energi listrik. Ada dua jenis generator utama yang digunakan dalam turbin angin: generator asinkron (atau generator induksi) dan generator sinkron. Kedua jenis generator ini mengandalkan magnet dan medan magnet untuk berfungsi.
Generator asinkron, juga dikenal sebagai generator induksi, menggunakan prinsip induksi elektromagnetik untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Generator ini terdiri dari stator (bagian yang tidak bergerak) dan rotor (bagian yang berputar). Stator memiliki gulungan kawat yang dililitkan di sekelilingnya, sedangkan rotor terbuat dari bahan konduktif, seperti tembaga atau aluminium.
Ketika rotor berputar di dalam medan magnet stator, rotor menginduksi arus bolak-balik (AC) dalam kumparan stator. Arus AC ini kemudian diubah menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh inverter sebelum dimasukkan ke dalam jaringan. Medan magnet pada generator asinkron dibuat oleh magnet permanen atau oleh elektromagnet, yang tereksitasi oleh arus yang dihasilkan.
Generator sinkron, di sisi lain, menggunakan prinsip yang berbeda untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Generator ini memiliki stator dan rotor, mirip dengan generator asinkron. Namun, rotor pada generator sinkron dililit dengan gulungan kawat, dan dialiri arus DC.
Saat rotor berputar dalam medan magnet stator, rotor menghasilkan arus AC pada kumparan stator. Perbedaan utama antara generator sinkron dan asinkron terletak pada cara mereka mengatur tegangan dan frekuensi output. Generator sinkron mengandalkan sistem kontrol untuk mempertahankan arus DC yang konstan pada kumparan rotor, yang pada gilirannya, memungkinkan mereka untuk mempertahankan tegangan dan frekuensi output yang konstan.
Medan magnet pada generator asinkron dan sinkron sangat penting untuk konversi energi mekanik yang efisien menjadi energi listrik. Kekuatan dan orientasi medan magnet ini menentukan kinerja generator, termasuk faktor-faktor seperti tegangan output, arus output, dan efisiensi.
Pembangkit Listrik Tenaga Air
Generator pembangkit listrik tenaga air, seperti turbin angin, mengubah energi kinetik menjadi energi listrik. Dalam hal ini, energi kinetik berasal dari aliran air, biasanya dari sungai yang dibendung atau waduk. Generator pembangkit listrik tenaga air juga dapat diklasifikasikan sebagai generator asinkron atau sinkron, tergantung pada desain dan pengoperasiannya.
Dalam sistem pembangkit listrik tenaga air pada umumnya, air dialihkan dari sumber air, seperti sungai atau waduk, melalui jaringan saluran atau pipa yang disebut penstock. Air yang mengalir melalui penstock memiliki energi kinetik karena