Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Teknologi

Saat energi angin meningkat, para peneliti mempelajari tantangan dinamika fluida – ScienceDaily


Dua puluh tahun yang lalu, energi angin sebagian besar merupakan industri khusus yang memberikan kontribusi kurang dari 1% terhadap total permintaan listrik di Amerika Serikat. Angin sejak itu muncul sebagai pesaing serius dalam perlombaan untuk mengembangkan sumber energi bersih dan terbarukan yang dapat menopang jaringan listrik dan memenuhi permintaan energi global yang terus meningkat. Tahun lalu, energi angin memasok 7% dari kebutuhan listrik domestik, dan di seluruh negeri – baik di dalam maupun di luar negeri – perusahaan energi telah memasang turbin raksasa yang menjangkau lebih tinggi dan lebih luas daripada sebelumnya.

“Energi angin akan menjadi komponen yang sangat penting dari produksi tenaga,” kata insinyur Jonathan Naughton dari Universitas Wyoming, di Laramie. Dia mengakui bahwa para skeptis meragukan kelangsungan sumber energi terbarukan seperti angin dan matahari karena mereka bergantung pada cuaca dan variabel di alam, dan karena itu sulit untuk dikendalikan dan diprediksi. “Itu benar,” katanya, “tetapi ada cara untuk mengatasinya.”

Naughton dan Charles Meneveau di Universitas Johns Hopkins di Baltimore, Maryland, menyelenggarakan simposium mini pada Pertemuan Tahunan ke-73 Divisi Dinamika Fluida American Physical Society, di mana para peneliti menggambarkan janji dan tantangan dinamika fluida energi angin.

Agar energi angin berguna – dan diterima – para peneliti perlu merancang sistem yang efisien dan murah, kata Naughton. Itu berarti memperoleh pemahaman yang lebih baik tentang fenomena fisik yang mengatur turbin angin, di semua skala. Tiga tahun lalu, Laboratorium Energi Terbarukan Nasional (NREL) Departemen Energi AS mengumpulkan 70 pakar dari seluruh dunia untuk membahas keadaan sains. Pada tahun 2019, grup tersebut menerbitkan tantangan ilmiah besar yang perlu ditangani agar energi angin dapat berkontribusi hingga setengah dari permintaan listrik.

Salah satu tantangan tersebut adalah untuk lebih memahami fisika bagian atmosfer tempat turbin beroperasi. “Angin benar-benar merupakan masalah mekanika fluida atmosfer,” kata Naughton. “Tapi bagaimana angin berperilaku pada tingkat di mana turbin beroperasi masih merupakan area di mana kami membutuhkan lebih banyak informasi.”

Turbin hari ini memiliki bilah yang dapat membentang 50 hingga 70 meter, kata Paul Veers, Kepala Insinyur di Pusat Teknologi Angin Nasional NREL, yang memberikan gambaran umum tentang tantangan selama simposium. Menara ini menjulang setinggi 100 meter atau lebih di sekitarnya. “Di lepas pantai, mereka semakin besar,” kata Veers.

Keuntungan membangun turbin yang lebih besar adalah bahwa pembangkit listrik tenaga angin membutuhkan lebih sedikit mesin untuk membangun dan memelihara dan untuk mengakses angin kencang yang tinggi di atas tanah. Tapi pembangkit listrik raksasa berfungsi pada skala yang belum dipelajari dengan baik, kata Veers.

“Kami memiliki kemampuan yang sangat bagus untuk memahami dan bekerja dengan atmosfer pada skala yang sangat besar,” kata Veers. “Dan ilmuwan seperti Jonathan dan Charles telah melakukan pekerjaan luar biasa dengan dinamika fluida untuk memahami skala kecil. Namun di antara keduanya, ada area yang belum banyak dipelajari.”

Tantangan lain adalah mempelajari dinamika struktural dan sistem mesin berputar raksasa ini. Angin berinteraksi dengan bilah, yang menekuk dan memelintir. Pisau yang berputar menghasilkan bilangan Reynold yang tinggi, “dan itu adalah area di mana kami tidak memiliki banyak informasi,” kata Naughton.

Pendekatan komputasi yang kuat dapat membantu mengungkap fisika, kata Veers. “Kami benar-benar mendorong metode komputasi sejauh mungkin,” katanya. “Ini membawa kami ke komputer tercepat dan terbesar yang ada saat ini.”

Tantangan ketiga, catat Naughton, adalah mempelajari perilaku kelompok turbin. Setiap turbin menghasilkan bangun di atmosfer, dan saat bangun itu merambat ke hilir, ia berinteraksi dengan bangun dari turbin lain. Bangun mungkin bergabung; mereka juga dapat mengganggu turbin lainnya. Atau apa pun di daerah itu. “Jika ada lahan pertanian melawan arah angin, kami tidak tahu bagaimana perubahan aliran atmosfer akan mempengaruhinya,” kata Naughton.

Dia menyebut energi angin sebagai “masalah skala pamungkas.” Karena menghubungkan masalah skala kecil seperti interaksi turbin dengan udara ke masalah skala raksasa seperti pemodelan atmosfer, energi angin akan membutuhkan keahlian dan masukan dari berbagai bidang untuk mengatasi tantangan tersebut. “Angin adalah salah satu bentuk energi termurah,” kata Naughton. “Tapi saat teknologi semakin matang, pertanyaannya semakin sulit.”

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Data Sidney