TekNik Konversi Energy

Sumber energi sekarang digunakan untuk keperluan politik dan ekonomi guna mencapai tujuan-tujuan politik yang akan dicapai.

Negara-negara yang sumber energinya terbatas harus berusaha untuk melakukan konversi energi dan mengembangkan sumber-sumber energi baru.

Penggalian sumber-sumber energi baru seharusnya tidak hanya bertumpu pada faktor ekonomi biaya rendah saja, melainkan harus memperhatikan tiga “E”, yaitu Energi, Ekonomi, dan Ekologi.

www.themegallery.comCompany Name

www.themegallery.comCompany Name

Graphic 3. Correlation between per capita GDP and electricity consumption (excluding cooling and water heating) [ 1]

Albert Einstein menyatakan bahwa dalam setiap proses konversi energi, maka jumlah massa dan

energi tetap kekal

www.themegallery.comCompany Name

E = mc2E = energi yang dilepaskanm = massa yang dikonversi menjadi energi (kilogram)c = kecepatan cahaya (3 x 108 m/detik)

• Persamaan tersebut sebenarnya menunjukkan proses yang reversibel.

• Sedangkan menurut hukum termodinamika pertama menyatakan bahwa, energi haruslah lestari dalam setiap proses. Postulat yang berhubungan dengan hukum termodinamika pertama tersebut adalah bahwa energi tak dapat diciptakan dan dimusnahkan.

Daya adalah suatu perubahan dan energi sama dengan integral daya pada interval waktu tertentu.

Satuan massa adalah kilogram (kg). Satuan massa yang lain yang digunakan dalam buku ini adalah pond mass (lbm), atomic mass unit (amu), short tons (tons), metrik toms (tonnos), grams (g).

www.themegallery.comCompany Name

dt

dEP

Satuan daya menurut SI adalah watt (W). Satuan lain yang digunakan pula satuan horse-power (hp). Daya dapat juga dinyatakan sebagai laju energi yaitu joule per detik (J/s), British thermal unit tiap jam (Btu/h), dan lain-lain.

Satuan massa adalah kilogram (kg). Satuan massa yang lain yang digunakan dalam buku ini adalah pond mass (lbm), atomic mass unit (amu), short tons (tons), metrik toms (tonnos), grams (g).

www.themegallery.comCompany Name

Jenis energi pada umumnya dibagi menjadi dua bagian penting yaitu : (1) Energi Transisional dan (2) Energi Tersimpan.

Energi Transisional adalah energi yang sedang bergerak, dan dapat berpindah melintasi suatu batas sistem.

Energi tersimpan adalah energi yang diwujudkan sebagai massa, posisi dalam medan gaya, dan sebagainya.

www.themegallery.comCompany Name

Adapun energi dapat diklasifikasikan menjadi enam kelompok atau klasifikasi utama. Keenam kelompok tersebut adalah :

Energi MekanikEnergi ListrikEnergi ElektromagnetikEnergi KimiaEnergi NuklirEnergi Panas

www.themegallery.comCompany Name

Energi mekanik adalah sautu energi yang dapat digunakan untuk mengangkat suatu benda dengan energi transisinya berupa kerja, sehingga dapat dengan mudah dikonversi menjadi bentuk energi lain. Sistem satuan Energi Mekanik = foot pount, Housepower, joule

Energi Mekanik dapat disimpan dalam bentuk Energi Potensial dan Energi Kinetik

Energi Listrik adalah jenis energi yang berkaitan dengan arus dan akumulasi elektron. Bentuk transisionalnya berupa aliran elektron yang melalui sebuah konduktor.

Sistem satuanya = Wh, kWh. Energi Listrik dapat disimpan dalam bentuk

Energi Elektrostatik, atau energi medan induksiwww.themegallery.comCompany Name

Energi Elektromagnetik adalah suatu bentuk energi yang berkaitan dengan radiasi elektromagnetik yang merupakan bentuk energi murni yang tidak berkaitan dengan massa dan dirumuskan sebagai :

www.themegallery.comCompany Name

hc

hvE

E = energi (Joule)h = konstanta Plank (6,626 . 10-34 joule detik)v = frekuensi (Hertz)λ = panjang gelombang (meter)

Berdasarkan panjang gelombang, radiasi elektromagnetik dibagi menjadi radiasi gamma, sinar-X, Thermal, dan gelombang mikro

Spektrum energi elektromagnetik

www.themegallery.com

Energi Kimia adalah energi yang keluar sebagai hasil interaksi elektron, dimana dua tau lebih atom dan atau molekul-molekul berkombinasi menghasilkan senyawa kimia yang stabil dalam bentuk energi tersimpan.

Energi Termal yaitu energi yang berkaitan dengan getaran atomik dan molekular dan merupakan energi dasar yang dibentuk dengan menggunakan hukum kedua termodinamika.

www.themegallery.comCompany Name

Sumber energi dapat dikelompokkan menjadi dua kategori yaitu

Energi Celestial atau energi perolehan (Income Energy), yaitu energi yang mencapai bumi dari angkasa luar termasuk diantaranya adalah energi surya dan energi bulan. Sumber-sumber energi celestial diantaranya adalah elektromagnetik, energi partikel dan gravitasional dari bintang-bintang, planet-planet dan bulan.

Sumber energi calestial yang berguna energi elektromagnetik yang dihasilkan oleh matahari yang disebut dengan energi surya langsung. Energi ini pemakaiannya sangat atraktif karena sumbernya yang kontinu dan tak terhabiskan.

Energi surya langsung juga menghasilkan beberapa sumber energi tak langsung yang tak terhabiskan, misalnya energi angin dan arus laut.

www.themegallery.com

Kategori kedua sumber energi adalah energi modal

(capital Energy) yaitu energi yang telah ada pada atau di dalam bumi, misalnya energi atom. Energi atom adalah energi yang dilepaskan sebagai hasil dari suatu reaksi tertentu yang melibatkan atom-atom termasuk energi nuklir dan kimia.

Sumber energi modal yang lain adalah panas bumi (geotermal) yang mengejawantah sebagai uap, air panas, dan atau karang panas. Panas bumi ini dilepaskan secara alamiah dalam bentuk fumarol, geyser, sumber air panas, dan letusan gunung api.

www.themegallery.comCompany Name

Cadangan energi yang terdapat di bumi dapat dibagi atas empat kategori besar, termasuk sumber-sumber yang terbaharui (renewable) atau tak terhabiskan (non depletable), bahan bakar fosil, isotop-isotop yang dapat memfisi dan dibiakkan, serta isotop-isotop yang dapat memfusi.

Beberapa diantaranya, khususnya shale oil dan uranium, sangatlah tergantung pada harga pasaran bahan bakar mentah karena biaya energi meningkat, penambangan biji mutu rendah akan lebih menguntungkan.

www.themegallery.comCompany Name

Pemanfaatan energi telah berkembang dan meningkat sesuai dengan perkembangan manusia itu sendiri. Penggunaan energi tersebut dimulai dari penggunaan otot manusia kemudian energi angin, tenaga air, dan energi panas.

Penggunaan energi di Amerika Serikat selama kurang lebih 120 tahun yang lalu, tampak bahwa pada tahun 1850 lebih 90% energi bahan bakar berasal dari pembakaran kayu dan hasil perkayuan. Pada tahun 1910 pemakaian kayu turun hingga tinggal 10%, karena 80% bahan bakar dipasok dengan menggunakan batubara. Pada tahun 1970-an penggunaan batubara hanya 20 % saja, sedangkan 75% lagi dipenuhi oleh minyak dan gas alam. Pada tahun 2030 para ahli di bidang energi meramalkan bahwa sumber utama energi adalah bahan bakar fosil, reaktor fisi, energi surya, reaktor fusi dan lainnya.

www.themegallery.comCompany Name

Pada tahun 1970 total pembangkitan energi listrik di Amerika Serikat adalah 1,62 10 x12 kWe dan kapasitas total terpasang 356800 MWe. Sumber utama pembangkitan listrik tersebut adalah 6,3% dari minyak, 22% dari gas alam, 52,5% dari batu bara muda (lignite), 18,2% dari tenaga air, dan 1% dari tenaga nuklir.

Penggunaan energi nuklir hingga tahun 1975 meningkat menjadi 8% dan lebih separuh pembangkit yang baru dipasang menggunakan energi nuklir. Di tahun mendatang energi nuklir sebagai pembangkit listrik akan semakin meningkat.

www.themegallery.comCompany Name

Laju pertumbuhan pemakaian energi setiap tahun jika daya P meningkat dengan laju sebesar i setiap tahun adalah

www.themegallery.comCompany Name

ito

t

o

P

Po

ePP

atau

tidtiP

P

P

dP

Pidt

dP

.ln '

0',

'

Konsumsi energi akan berlipat dua (P = 2.Po) pada saat t = tD adalah waktu yang digunakan untuk menaikan daya menjadi 2 kali)

iit

e

D

itD

693,02ln

2

Total energi yang dikonsumsi selama suatu periode waktu tertentu dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

www.themegallery.comCompany Name

Laju pertumbuhan energi secara eksponensial terjadi pada selang waktu t = -∞

itOttio e

i

PEdenganeEE

01)(

1 ),( 12