Mengapa turbin angin raksasa hanya punya tiga bilah dan berputar lambat

Putaran yang santai itu menipu. Di ujung bilahnya, kecepatan sudah menyamai mobil di jalan tol.

Memasuki November, angin di pesisir mulai berganti arah bersama datangnya musim hujan, dan foto deretan kincir angin raksasa di padang berbukit kembali beredar. Pertanyaan yang hampir selalu muncul: kenapa bilahnya cuma tiga, dan kenapa putarannya begitu malas? Kincir angin penggiling gandum dalam gambar lama punya banyak bilah dan tampak lebih rajin.

Jawabannya dimulai dari apa yang sebenarnya diambil turbin dari angin. Angin adalah udara bermassa yang bergerak; energinya tersimpan dalam gerak itu. Bilah turbin bukan menangkap angin seperti layar, melainkan bekerja seperti sayap pesawat yang dipasang berdiri: aliran udara yang melewatinya menghasilkan gaya angkat, dan gaya angkat itulah yang memutar poros. Bilah yang bekerja sebagai sayap tidak perlu lebar; yang ia perlukan adalah aliran udara yang bersih dan tidak terganggu bilah di depannya.

Baca juga: Lampu pijar yang panas dan LED yang sejuk: ke mana perginya energi

Semakin banyak bilah, semakin saling mengganggu

Setiap bilah yang lewat meninggalkan udara bergolak di belakangnya. Kalau bilah terlalu banyak, bilah berikutnya tiba sebelum udara sempat tenang dan bekerja dalam aliran yang sudah rusak. Kincir penggiling berbilah banyak dirancang untuk putaran bertenaga pada kecepatan rendah, cocok untuk memompa air atau memutar batu giling. Pembangkit listrik butuh hal sebaliknya: putaran yang efisien menyedot energi dari aliran, dan untuk itu sedikit bilah panjang lebih baik. Tiga adalah titik temu antara efisiensi, keseimbangan putaran yang halus, dan biaya bilah yang masing-masing panjangnya bisa melebihi sayap pesawat.

Lambat di poros, kencang di ujung

Putaran yang tampak lambat juga tipuan skala. Bilah yang sangat panjang menempuh lingkaran yang sangat besar, sehingga meski poros hanya berputar beberapa kali semenit, ujung bilah melesat secepat kendaraan di jalan bebas hambatan. Lebih cepat dari itu, ujung bilah mulai berisik dan terkikis oleh tetesan hujan dan debu. Di dalam nasel, kotak di puncak tiang, roda gigi atau generator khusus mengubah putaran lambat bertenaga besar itu menjadi putaran yang cocok untuk membangkitkan listrik.

Jadi turbin modern tampak santai karena ia memang dirancang untuk mengambil energi dengan tenang, bukan dengan sibuk. Bilah yang sedikit, panjang, dan pelan ternyata lebih rakus terhadap angin daripada kincir yang tampak rajin.