ENERGI AIR

Deskripsi Singkat : Mata kuliah ini menjelaskan sejarah, pengertian, mekanisme kerja pemanfaatan sumber-sumber energi dikonversi ke energi listrik khususnya dibidang pertanian

Kompetensi : Setelah mengikuti kuliah ini mahasiswa semester V TEP sort semester –FTP dapat memahami dasar-dasar tiori dan teknik-teknik dasar sumber energi air dikonversi ke energi listrik khususnya dibidang pertanian

Indikator : Mahasiswa dapat menjelaskan dasar-dasar tiori dan teknik-teknik dasar energi air dikonversi ke energi listrik khususnya dibidang pertanian

Media : Presentasi dengan LCD

Pokok Bahasan : Energi Air

Sub Pokok Bahasan :A. Umum dan rumus air terjunB. Mekanisme kerja energi air terjunC. Rumus energi air pasang surut

A. Umum dan rumus/perhitungan air terjun

1. Perbedaan potensi dan pemanfaatan energi air dengan energi bahan bakar fosil :a. Sumber tenaga air secara teratur dibangkitkan kembali karena pemanasan lautan

oleh matahari sehingga merupakan suatu sumber yang secara siklis diperbaruiContoh gambar: Awan Awan Panas mthr Arah angin Salju Air mengalirGunung Penguapan Penguapan PenguapanPeresapan air

Danau Sungai Laut

b. Potensi secara keseluruhan tenaga air relatif kecil dibandingkan dengan jumlah bahan bakar fosil

c. Penggunaan tenaga air pada umumnya pemanfaatan multiguna (irigasi, perikanan, rekereasi dll)

d. Pembangkit listrik tenaga air dilakukan tanpa perubahan suhu

2. Tiga faktor utama penentuan pemanfaatan potensi tenaga air untuk pembangkit tenaga listrik :

a. Jumlah air yang tersedia, yang merupakan fungsi dari jatuh hujan dan atau salju

b. Tinggi terjun yang dapat dimanfaatan, tergantung pada topografi daerah tersebutc. Jarak lokasi yang dapat dimanfaatkan terhadap adanya pusat-pusat beban atau

jaringan transmisi

3. Rumus/perhitungan energi airDalam ilmu fisika diketahui, setiap benda yang berada di atas permukaan bumi, mempunyai energi potensial dengan rumus :

E = mgh

Dimana, E = energi potensial m = massa g = percepatan gravitasi h = tinggi relatif terhadap permukaan bumi

Dari di atas dapat ditulis :

dE = dm.g.h

Dimana dE = energi dibangkitkan oleh elemen massa, melalui jarak h

Bila Q sebagai debit air sehingga rumus berikut:

Q = dm Dt

Dimana, Q = debit air dm = elemen massa air

dt = elemen waktu Kemudian dapat ditulis P = dE = dm . h Dt dt

= Q.g.h P = g.Q.h

Dengan memperlihatkan efisiensi sistem dapat ditulis :

P = £ g.Q.h

Dimana P = daya £ = efisiensi sistem g = gravitasi h = tinggi terjun

Untuk keperluan estimasi pertama secara kasar, diperlukan humus sederhana berikut ini :

P = f. Q. h

Dimana P = daya dalam kW Q = debit air dalam m3 per detik h = tinggi terjun dalam m F = suatu faktor efisiensi antara 0,7 dan 0,8

Data primer diperlukan :a. Jumlah energi secara teoris dapat diperoleh setahun dalam kondisi-kondisi

tertentu di musim hujan dan musim kering b. Jumlah daaya pusat listrik akan dipasang, dengan memperhatikan apakah

pusat listrik itu akan dipakai untuk beban dasar atau beban puncak

B. Mekanisme teknik kerja energi air terjun dikonversi ke energi listrik

a. Ada tepi sebuah danau dengan sebuah bendungan besar Ab. Kemudian saluran dibuka, dan bendungan ambil air Bc. air dimasukan dalam pipa tekan, yang membawa air ke turbin air melalui sebuah

katup untuk menghindari pada perubahan-perubahan beban yang mendadak, terutama beban secara tiba-tiba jatuh, bisa terjadi kerusakan pada pipa tekan tersebut, dibuat sebuah tangki mendatar pada pipa tekan tersebut (terlihat pada gambar)

d. Disebelah atas, pipa tekan itu terbuka, sedangkan tepi atasnya terletak lebih tinggi daripada permukaan air yang tertinggi

e. Dengan demikian, bilamana terjadi bahwa beban jatuh secara mendadak, energi kinetis daripada air mengalir itu dapat ditampung atau dinetralisasi oleh tangki pendatar

Gambar : Bendungan ambil air

Danau A B Pipa pesat H Total

Bendungan Saluran terbuka H Broto

Katub Gambar lanjutan........

Tangki Danau Pendatar

h

Pipa

D. Rumus/perhitungan energi air pasang surut

a. Bila tinggi jatuh air, selisih antara tinggi air laut dan tinggi air waduk pasang surut adalah H

b. Dan debit air Qc. Maka daya yang akan dihasilkan adalah Q x H atau QHd. Selanjutnya bila luas waduk pada ketinggian h adalah S(h) dimana s sebagai

fungsi he. Maka jumlah energi yang dibangkitkan dengan mengosongkan sebagian dh dari

ketinggian h adalah berbanding lurus dengan isi S(h). H.dh.f. Maka energi yang dihasilkan per siklus perbanding lurus dengan :

HWaktu pengosongan waduk : ∫ S(h).h.dh = E1

0 H Waktu mengisi waduk : ∫ S(h).(H – h) . dh =E2 H Kemudian diasumsikan pengisian atau pengosongan waduk dilakukan pada

pergantian pasang dan surut (mendapatkan rumus sederhana) Maka energi yang dibangkitkan per siklus berjumlah : H E = E1 + E2 =H ∫ S(h) = dh = H.V 0 Dimana, E = energi yang dibangkitkan per siklus H = selisih tinggi permukaan air laut antara pasang surut V = volume waduk pasang surut

Untuk mendapatkan besaran energi, besaran V masih perlu diganti dengan massa air laut sehingga dapat ditulis :

Emaks = b g H2 S dan P = fQH

Di mana, E maks = mjumlah energi yang maksimal dapat diperoleh per siklus b = berat jenis air laut

g = gravitasi H = tinggi pasang surut terbesar (sangat penting), <2 m tidak

diperhatikan S = luas waduk rata-rata antara pasang dan surut Q = debit air f = faktor efisiensi P = daya