Hanandya, Aria Budi (2026) Analisis Pengaruh Variasi Pre-Tension Sistem Tambat Terhadap Efisiensi Luaran Energi Listrik Turbin Angin Lepas Pantai Terapung Berbasis Metode Aero-Hidro-Servo-Elastis. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
|
Text
5046221005-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (7MB) | Request a copy |
Abstract
Turbin angin merupakan teknologi konversi energi yang mengubah tenaga kinetik angin menjadi energi listrik melalui sistem terintegrasi yang terdiri atas rotor, generator, dan struktur penopang. Pada pengembangan di laut dalam, teknologi Floating Offshore Wind Turbine (FOWT) menggunakan platform apung yang menyerupai bangunan lepas pantai pada industri minyak dan gas untuk mengakses sumber daya angin yang lebih kuat dan stabil. Hipotesis utama penelitian ini menyatakan bahwa pengubahan pre-tension pada sistem tambat dapat meningkatkan luaran energi listrik yang dihasilkan. Penelitian dilakukan terhadap model turbin NREL 5 MW pada platform semi-submersible OC4 DeepCwind dengan menerapkan variasi pre-tension sistem tambat sebesar 5%, 10%, 15%, dan 20% dari Minimum Breaking Load (MBL). Simulasi dilaksanakan menggunakan metode analisis terkopel Aero-Hydro-Servo-Elastic berbasis time-domain melalui perangkat lunak OpenFAST pada tiga kondisi lingkungan di perairan dengan karakteristik gelombang acak JONSWAP dan angin tunak. Secara umum, kemampuan struktur dalam meredam fluktuasi gerak menjadi kunci efisiensi, di mana peningkatan pre-tension terbukti memberikan kekakuan (stiffness) tambahan yang meredam gerakan translasi maupun rotasional. Reduksi gerak paling signifikan terjadi pada aspek yaw yang mencapai 92,57% dan surge sebesar 83,76% pada kondisi pembebanan ekstrem. Hasil analisis menunjukkan bahwa efisiensi luaran energi FOWT dibandingkan dengan turbin terpancang (fixed) mengalami peningkatan seiring bertambahnya tegangan awal; pada Kondisi Lingkungan 1, efisiensi meningkat dari 96,95% menjadi 97,02%, sementara pada Kondisi Lingkungan 2 meningkat dari 95,58% menjadi 95,64%. Adapun pada Kondisi Lingkungan 3, efisiensi mencapai 100% untuk seluruh variasi karena sistem kontrol blade-pitch-to-feather menstabilkan daya pada kapasitas rated 5.000 kW saat kecepatan angin melampaui batas operasional.
===============================================================================================================================
Wind turbines are energy conversion technologies that transform kinetic wind energy into electricity through integrated systems comprising a rotor, generator, and support structure. In deep-water developments, Floating Offshore Wind Turbine (FOWT) technology utilizes floating platforms similar to offshore oil and gas structures to access stronger and more stable wind resources. This study's primary hypothesis states that modifying mooring system pre-tension can increase the generated electrical power output. Research was conducted on the NREL 5 MW turbine model on an OC4 DeepCwind semi-submersible platform by applying mooring pre-tension variations of 5%, 10%, 15%, and 20% of the Minimum Breaking Load (MBL). Coupled Aero-Hydro-Servo-Elastic time-domain simulations were performed using OpenFAST software across three environmental conditions characterized by JONSWAP random waves and steady wind. Generally, the structure's ability to dampen motion fluctuations is key to efficiency, where increased pre-tension provides additional stiffness that dampens both translational and rotational movements. The most significant motion reductions occurred in yaw, reaching 92.57%, and surge at 83.76% under extreme loading. Analysis shows that FOWT energy output efficiency compared to fixed turbines increases with higher pre-tension; in Environmental Condition 1, efficiency rose from 96.95% to 97.02%, while in Condition 2, it increased from 95.58% to 95.64%. In Condition 3, efficiency reached 100% for all variations as the blade-pitch-to-feather control system stabilized power at the 5,000 kW rated capacity when wind speeds exceeded operational limits.
Actions (login required)
![]() |
View Item |
