Energi dan Listrik Pertanian

DFA

1. Pendahuluan 2. Energi Fosil, Energi Alternatif dan Terbarukan 1

Surya3. Energi Alternatif dan Terbarukan 2 Angin, Air,

Mikrohidro4. Energi Alternatif dan Terbarukan 3 Laut,

Biomassa, Geothermal, Nuklir dll5. Review Teori Dasar Listrik 6. Sistem Pembangkitan Energi Listrik7. Sistem Distribusi/Transmisi Energi Listrik

Outline materi kuliah sebelum UTS (BMS/DFA)

Materi 2

Energi FossilEnergi = adalah suatu kuantitas yang dapat

diamati yang dimengerti sebagai kemampuan dari suatu sistem fisik untuk melakukan kerja terhadap sistem fisik yang lain

Fossil = fosil berasal dari bahasa latin yaitu “fossa” yang berarti bahan galian. Fosil yang merupakan tubuh organisme baik utuh maupun kepingan disebut sebagai body fosil, sedangkan fosil yang merupakan jejak organisme disebut trace fossil. Untuk menjadi fosil, sisa hewan atau tanaman ini harus segera tertutup sedimen.

Minyak Bumi

BatubaraGas Alam

Macam-macam energi Fosil

Minyak Bumi, darimana?

Teori Organik/Biologi Teori

Abiotik/Abiogenik

Minyak Bumi - Hidrokarbon- Minyak bumi bukan merupakan senyawa

homogen, tapi merupakan campuran dari berbagai jenis senyawa hidrokarbon dengan perbedaan sifatnya masing-masing, baik sifat fisika maupun sifat kimia.

Pemrosesan Minyak Bumi

Proses Primer

Proses Sekunder

Fraksi Minyak Bumi (1)Jumlah atom karbon dalam rantai hidrokarbon bervariasi. Untuk dapat dipergunakan sebagai bahan bakar maka dikelompokkan menjadi beberapa fraksi atau tingkatan dengan urutan sederhana sebagai berikut :

GasRentang rantai karbon : C1 sampai C5Trayek didih : 0 sampai 50°CPeruntukan : Gas tabung, BBG, umpan proses petrokomia.

Gasolin (Bensin)Rentang rantai karbon : C6 sampai C11Trayek didih : 50 sampai 85°CPeruntukan : Bahan bakar motor, bahan bakar penerbangan bermesin piston, umpan proses petrokomia

Kerosin (Minyak Tanah)Rentang rantai karbon : C12 sampai C20Trayek didih : 85 sampai 105°CPeruntukan : Bahan bakar motor, bahan bakar penerbangan bermesin jet, bahan bakar rumah tangga, bahan bakar industri, umpan proses petrokimia

Fraksi Minyak Bumi (2)Jumlah atom karbon dalam rantai hidrokarbon bervariasi. Untuk dapat dipergunakan sebagai bahan bakar maka dikelompokkan menjadi beberapa fraksi atau tingkatan dengan urutan sederhana sebagai berikut :

SolarRentang rantai karbon : C21 sampai C30Trayek didih : 105 sampai 135°CPeruntukan : Bahan bakar motor, bahan bakar industri

Minyak BeratRentang rantai karbon dari C31 sampai C40Trayek didih dari 130 sampai 300°CPeruntukan : Minyak pelumas, lilin, umpan proses petrokimia

ResiduRentang rantai karbon diatas C40Trayek didih diatas 300°CPeruntukan : Bahan bakar boiler (mesin pembangkit uap panas), aspal, bahan pelapis anti bocor.

Proses Primer Minyak bumi atau minyak

mentah sebelum masuk kedalam kolom fraksinasi (kolom pemisah) terlebih dahulu dipanaskan dalam aliran pipa dalam furnace(tanur) sampai dengan suhu ± 350°C. Minyak mentah yang sudah dipanaskan tersebut kemudian masuk kedalam kolom fraksinasi pada bagian flash chamber  (biasanya berada pada sepertiga bagian bawah kolom fraksinasi). Untuk menjaga suhu dan tekanan dalam kolom maka dibantu pemanasan dengansteam (uap air panas dan bertekanan tinggi).

Pemanfaatan Minyak Bumi

Proses Sekunder

Batubara, darimana? adalah batuan sedimen yang dapat terbakar,

terbentuk dari endapan organik, utamanya adalah sisa-sisa tumbuhan dan terbentuk melalui proses pembatubaraan. Unsur-unsur utamanya terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen.

Batu bara juga adalah batuan organik yang memiliki sifat-sifat fisika dan kimia yang kompleks yang dapat ditemui dalam berbagai bentuk.

Analisis unsur memberikan rumus formula empiris seperti C137H97O9NS untuk bituminus dan C240H90O4NS untuk antrasit.

Jenis batubaraBerdasarkan tingkat proses pembentukannya yang dikontrol oleh tekanan, panas dan waktu, batu bara umumnya dibagi dalam lima kelas: Antrasit adalah kelas batu bara tertinggi, dengan warna

hitam berkilauan (luster) metalik, mengandung antara 86% - 98% unsur  karbon (C) dengan kadar air kurang dari 8%.

Jenis batubara Bituminus mengandung 68 - 86% unsur

karbon (C) dan berkadar air 8-10% dari beratnya. Kelas batu bara yang paling banyak ditambang di Australia.

Sub-bituminus mengandung sedikit karbon dan banyak air, dan oleh karenanya menjadi sumber panas yang kurang efisien dibandingkan dengan bituminus.

Jenis batubara Lignit atau batu bara coklat adalah batu bara yang

sangat lunak yang mengandung air 35-75% dari beratnya.

Gambut, berpori dan memiliki kadar air di atas 75% serta nilai kalori yang paling rendah.

Pembentukan batubara

Pemanfaatan Batubara1. Pembangkitan energi listrik2. Pembuatan Karbon Aktif3. Industri semen4. Industri baja dan besi5. Gas Amonia, Minyak Fenol, Benzene,

Naftalen6. Serat Karbon sepeda gunung, raket

tenis dsb7. Metal Silikon Bahan kedap air, pelumas,

kosmetik, pasta gigi, resin, sampo8. Briket

Gas Alam, darimana? Ladang Minyak Tambang Batubara Ladang Gas Bumi

Ketika gas yang kaya dengan metana diproduksi melalui pembusukan oleh bakteri anaerobik dari bahan-bahan organik selain dari fosil, maka ia disebut biogas. Sumber biogas dapat ditemukan di rawa-rawa, tempat pembuangan akhir sampah, serta penampungan kotoran manusia dan hewan.

Gas Alam

1. LNG (Liquefied Natural Gas)2. CNG (Compressed Natural Gas)3. LPG (Liquefied Petroleum Gas)

propana, butana

Pemanfaatan Gas Alam Gas alam sebagai bahan bakar, antara lain sebagai bahan

bakar Pembangkit Listrik Tenaga Gas/Uap, bahan bakar industri ringan, menengah dan berat, bahan bakar kendaraan bermotor (BBG/NGV), sebagai gas kota untuk kebutuhan rumah tangga hotel, restoran dan sebagainya.

Gas alam sebagai bahan baku, antara lain bahan baku pabrik pupuk, petrokimia, metanol, bahan baku plastik (LDPE = low density polyethylene, LLDPE = linear low density polyethylene, HDPE = high density polyethylen, PE= poly ethylene, PVC=poly vinyl chloride, C3 dan C4-nya untuk LPG, CO2-nya untuk soft drink, dry ice pengawet makanan, hujan buatan, industri besi tuang, pengelasan dan bahan pemadam api ringan.

Gas alam sebagai komoditas energi untuk ekspor, yakni Liquefied Natural Gas (LNG).

Satuan dalam ‘perminyakbumian’ Volume

Barrel= Satuan barrel hanya dipakai untuk minyak mentah (crude oil), besarnya lebih kurang 1 barrel = 159 liter = 42 US Gallon. 

Gallon = 1 US Gallon = 3,78 liter, 1 Imperial Gallon = 4.00 liter.

Liter = 1 dm3

Mengenal Satuan Energi Energi

Joule = Joule (simbol J) adalah satuan SI untuk energi dengan basis unit kg.m2/s2. Nama Joule diambil dari penemunya James Prescott Joule. Joule diambil dari satuan unit yang didefinisikan sebagai besarnya energi yang dibutuhkan untuk memberi gaya sebesar satu Newton sejauh satu meter. Oleh sebab itu, 1 joule sama dengan 1 newton meter (simbol: N.m).

1 joule mendekati sama dengan:• 107 erg• 6.241506363x1018 eV (elektron volt) biasanya untuk energi

listrik yang • 0.239 kal (kalori) biasanya untuk energi kalor atau makanan• 2.7778x10-4 wh (watt-hour) biasanya untuk energi listrik• 9.8692x10-3 liter-atmosfer• 1 Btu = 778 ft.lb = 252 kalori = 1055 Joule

Soal, konversi satuan energi

Soal, konversi satuan energi1. Pada bungkusan sebuah biskuit

terdapat tulisan : karbohidrat = 10 kkal. Berapa Joule-kah tambahan energi yang diperoleh tubuh jika biskuit tersebut dimakan ?

Misal: Efisiensi pencernaan = 60%

Soal, konversi satuan energi1 kkal = 1000 kalori = 4.186 Joule10 kkal = (10)(4186 Joule) = 41.860

Joule

Soal, konversi satuan energi2. Setelah menghabiskan banyak cemilan,

seorang gadis yang sangat cantik baru sadar kalau ia telah kelebihan makan 200 Kalori (huruf K besar, 1 Kalori=1 kkal). Si gadis ingin mengurangi kelebihan energi yang diperolehnya dari cemilan. Karenanya ia memutuskan untuk mengangkat batu dari permukaan tanah hingga ketinggian 1 meter. Jika massa batu = 10 kg, berapa kalikah si gadis harus mengangkat batu tersebut ?

Soal, konversi satuan energi1 Kalori = 1 kkal = 1000 kalori = 4186 Joule

200 kkal = (200)(4186 Joule) = 837.200 Joule

Ketika mengangkat batu, si gadis melakukan usaha alias kerja pada batu. Besarnya usaha yang dilakukan adalah :

Usaha (W) = Gaya (F) x Perpindahan (s) = Gaya berat (w) x ketinggian (h) = massa (m) x percepatan gravitasi (g) x Ketinggian (h)

Usaha (W) = (10 kg)(10 m/s2)(1 m)

Usaha (W) = 100 N.m = 100 JouleUntuk mengangkat batu setinggi 1 meter, besarnya usaha yang dilakukan = 100 Joule. Pertanyaannya, berapa kali si gadis harus mengangkat batu…

837.200 Joule / 100 Joule = 8372

Soal, konversi satuan energi3. Sebuah TV dipasang pada tegangan 220

V, arus listrik yang mengalir 0,25 A. Berapa energi yang digunakan TV selama 1 Jam

Soal, konversi satuan energi4. Air dengan massa 1 kg, dipanaskan dari suhu

25oC sampai 50oC, Cp air = 4200 J/kg.oC, Berapa literkah LPG yang digunakan untuk memanaskan air tersebut jika kerapatan energi LPG adalah 25.525 kJ/l dan efisiensi pembakarannya 100%?

Terima kasih

Teori dibangun dari beberapa konsep yang memiliki sifat keumuman yang tinggi, dimana teori merupakan sebuah pengetahuan ilmiah yang menjelaskan mengenai faktor tertentu dari disiplin keilmuan, yang bersifat utuh, konsisten, universal, dan keberadaannya tidak absolut (pragmatis) artinya tidak selamanya benar. Teori juga bisa berupa hal yang abstrak uraian deskriptif, kumpulan konsep, serta dapat berupa set aturan yang berisi penjabaran empiris, penjelasan hubungan antar variabel yang menyusun dan model atau interpretasi dari sesuatu yang abstrak dalam kehidupan.Konsep merupakan unsur pengetahuan yang dapat digunakan untuk menggambarkan secara abstrak suatu fenomena sosial maupun alam. Konsep tersebut dapat dinyatakan dalam lambang, kata – kata atau symbol.Hukum merupakan unsur pengetahuan yang memiliki arti sebuah pernyataan yang menjelaskan hubungan dua variabel atau lebih dalam sebab akibat.Prinsip merupakan pernyataan yang bersifat umum dan benar untuk sekelompok gejala tertentu yang dapat menjelaskan kejadian yang terjadi.Postulat merupakan asumsi dasar yang kebenarannya dapat kita terima tanpa ada sebuah pembuktianAsumsi merupakan pernyataan yang kebenarannya secara empiris dapat diuji.