SUMBER-SUMBER ENERGI TERBARUKAN

SUMBER-SUMBER ENERGI TERBARUKANKULIAH IIECL 242 / 22 Maret 2013Pencerahan Kuliah - 1Apa definisi Energi Terbarukan dan apa yang dimaksud dengan energi tidak terbarukan?Mengapa kita berbicara tentang Energi Terbarukan?

Sumber-sumber energi terbarukanPanas BumiBentuk hasil perpindahan (konduksi, konveksi) panas dari suatu sumber panas yang tersimpan di dalam bumi dengan air tanah, melalui pengaliran gradien tekanan dan temperatur.Panas ini juga berasal dari panas matahari yang diserap oleh permukaan Bumi. Air yang sudah terpanaskan mengalir kembali ke atas berbentuk cair, uap atau keduanya.Energi panas bumi dipergunakan untuk pemanas, namun sekarang lebih populer untuk menghasilkan energi listrik. Menyumbang sekitar 0.3% total energi listrik dunia.

Reservoir panas bumi

Air hujanAir hujanBatuan beku / dapur magmaAir panasPembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi

Zona panas bumi

Sumur ProduksiSumur injeksiUap

Air panas

turbinuapAir

Menara pendinginLimbah air panasUdara & uap airPemanfaatan Panas langsung

PUHAGAN GEOTHERMAL POWER PLANT - PHILIPINESPembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP)Keuntungan :Mempunyai kapasitas tertinggi sebagai pembangkit listrik energi terbarukanRamah lingkungan dan berkelanjutan : bebas gas buang Sumber potensi panas bumi di Indonesia melimpahMeningkatkan potensi lokal karena sumber energi di pegununganKeterbatasan :Energi tidak dapat dieksporInvestasi cukup mahalKeterbatasan regulasiLokasi sumber energi umumnya berada pada kawasan hutan lindungEnergi SuryaEnergi Surya (Solar Energy)Sumber energi dari panas sinar matahari yang tidak terbatas jumlahnyaPemanasan langsung oleh sinar matahari : Pembuatan garam, pembuatan ikan asin, pemanas air.Mengubah panas sinar matahari menjadi energi listrik (photovoltaic/PV). Pemanasan tidak langsung :Konversi tenaga sinar matahari menjadi energi panas (concentrated solar power / CSP)Pemanfaatan berlatar belakang perlindungan lingkungan bebas dari : (1) kelangkaan bahan bakar fossil; (2) gas buang; (3) kebisinganPenggunaan : memasuki atm sebesar 1 sd 1,4 kW/m2. 34% dipantulkan kembali; 19% diserap oleh atm; 47% diserap bumi

Bumi Menerima Radiasi Sinar MatahariE2 = p R*R *S (1-a)Keterangan :E1 = energi yg diterima planet dari matahariE2 = energi yg diserap oleh planetR = radius planetS = kepadatan radiasi mataharia = angka refleksi permukaan planetPlanet BumiRadiasiInfra Merah Planet(E3)(E2)Radiasi Surya(E1)1,4 kW/m2E1 = E2 + E3Sumber Energi Surya

KOLEKTORtermalfotosatelitLangsung / aktiflangsung

Langsung / pasifTdk langsungTeknologi PV, CSPPhoto Voltaic:Mengubah energi matahari (sinar) menjadi energi listrik melalui efek foto elektrikPenggunaannya bervariasi dari energi rendah sampai menengah : kalkulator, penerangan rumah.Concentrated Solar Power :Mengubah energi matahari menjadi energi listrik melalui pengumpulan sinar matahari ke dalam suatu media. Panas yang dihasilkan dipakai sebagai sumber energi pembangkit listrik.Pemanas AirSolar water heating : where heat from the Sun is used to heat water in glass panels on your roof.Water is pumped through pipes in the panel. The pipes are painted black, so they get hotter when the Sun shines on them. The water is pumped in at the bottom so that convection helps the flow of hot water out of the top.

Pemanas Air

Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Beban ACBeban DCModulKontrol BebanBateraiPembalikKendaraan energi surya

Nellis Solar Power Plant North US

80 MW Okhotnykovo Solar Park - Ukraine

Energi Surya (Solar Energy)Keuntungan penggunaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya :Sumber energi tidak terbatasTidak menggunakan bahan bakarTidak menimbulkan polusi (ramah lingkungan)Dapat digunakan dimana saja, terutama di daerah terpencil yang jauh dari sistem kelistrikanPerawatannya murahDapat dipakai secara individual oleh masyarakat (1 rumah, 1 sistem)

Energi AnginEnergi AnginSumber energi pengaliran gradien tekanan udara. Proses ini terjadi akibat panas dari matahari yang tdk terbatas jumlahnyaMasa udara di suatu tempat menjadi panas karena matahari, mengakibatkan berat jenisnya berkurang dan kemudian bergerak ke arah yang lebih dingin pergerakan = anginEnergi angin adalah pergerakan udara di atas permukaan daratanKecepatan angin berkurang / bertambah tergantung dari kekasaran permukaan daratan dan hambatan yang dilaluinya (gunung, pohon, bangunan dll)Energi kinetik angin akan bergantung kepada berat jenis udara (massa/volume). Semakin berat udara maka semakin besar energi yang dihasilkan.Pada15 Celsius berat udara adalah 1.225 kg per cubic meter, tetapi berat jebis berkurang seiring dengan peningkatan kelembapan.

Sumber Energi Angin

ATMOSFER = kolektor / penyimpan energiPermukaan tanah / daratan

Energi AnginThe Sun heats our atmosphere unevenly, so some patches become warmer than others. These warm patches of air rise, other air blows in to replace them - and we feel a wind blowing.We can use the energy in the wind by building a tall tower, with a large propeller on the top. The wind blows the propeller round, which turns a generator to produce electricity.

Pembangkit Listrik Tenaga Angin (PLTB)Pembangkit Listrik tenaga angin dikenal sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB)Turbin angin memperoleh tenaga (power input) dengan mengubah tenaga angin menjadi tenaga putar (turning force) yang menggerakkan baling-baling motorJumlah energi yang ditransfer ke rotor baling-baling bergantung kepada kepadatan udara, luas penampang rotor dan kecepatan anginDapat diandalkan bila diperuntukkan untuk pembangkit skala kecil, dan digunakan untuk memenuhi kebutuhan di pedesaan.

Pembangkit Listrik Tenaga AnginKeuntungan memakai PLTB:Dapat dipakai secara individual untuk rumah, industri Tidak mengeluarkan emisi gas buangTidak mengganggu lingkunganTeknologinya terdapat luas (world wide)Keterbatasannya :Kapasitas tergantung kekuatan energi angin dan tergantung pada kondisi alam (topografi)Potensi nya tersebar sehingga umumnya dikembangkan dlm skala kecil.Kestabilan angin tidak dapat dikendalikanMemerlukan penyimpan energi angin.Wind Farm

Wind Farm in Oregon - USEnergi AirEnergi airSumber energi tenaga air berasal dan diperbaharui melalui suatu siklus air atau daur hidrologi secara alami.Sumber air tersedia secara alami dan tersedia di dalam bumi. Kandungan air di bumi : 97% merupakan air laut; 2% berupa kutub es; 0,75% adalah air tawarPemanfaatan sumber air : kebutuhan rumah tangga (minum, mandi, cuci, dan masak); pengairan dan irigasi sawah; industri; peternakan; rekreasi ; dll.

Daur Hidrologi

LAUTAN

evaporasihujan

evapotranspirasipresipitasiPerlokasi, infiltrasi

Mata air, air tanah, air permukaanPembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)Pemanfaatan tenaga air (aliran air, bendungan, air terjun) menjadi energi listrik melalui putaran turbin dan generator.Potensi dunia sumber energi air untuk membangkitkan listrik adalah 2.857.000 MW, yang sudah dikembangkan sebesar 152.000 MW (Dunn, 1986.Pembangkit listrik skala kecil dikategorikan sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Mini hidro (s/d 5MW) dan Micro hidro (< 1000 kW) disebut sebagai PLTM.

Prinsip Kerja PLTA / PLTMPembangkit listrik merupakan rangkaian alat/mesin yang mengubah energi kinetik dari air menjadi energi listrikRangkaian alat terdiri dari turbin yang memutar rotor dari generator listrik, dan dari putaran tersebut dihasilkan energi listrik.Listrik yang dihasilkan di naikkan tegangannya ke 150kV 500 kV melalui trafo Step-up untuk mengurangi kerugian akibat hambatan pada penghantar (transmisi).Listrik yang sudah dinaikkan tegangannya disalurkan ke Gardu Induk untuk diturunkan kembali ke tegangan menengah dan disalurkan ke trafo distribusi yang menurunkan tegangan ke tegangan menengah.PLTA/PLTM memanfaatkan tenaga air melalui bendungan, waduk, air terjun, aliran air (aliran sungai / run off river)Prinsip Kerja PLTA (tipikal Bendungan)

reservoirintakepenstockPower housegeneratorturbineriverTtranssmission linetranformerPLTA Type Bendungan

Skema run-off-river

Kincir anginDinamo / turbinKemiringanAliran sungaiKe bebanPembangkit Listrik Tenaga AirEnergi murah dibandingkan energi konvensional lainnyaBebas dari limbahBerkesinambunganBiaya operasi rendahDapat dioperasikan dan dihentikan dalam waktu relatif singkatTeknologi sudah provenTerdapat produk lokalTingkat efisiensi tinggiDapat diterapkan untuk melistriki daerah terisolir.Proyek padat modal, sehingga tingkat pengembalian investasi rendahPembangunan sejak studi s/d operasi membutuhkan waktu yang relatif lama, karena memperhitungkan faktor alam.Membutuhkan lahan yang cukup besar dibandingkan dengan PLTUSering menimbulkan dampak sosial karena masalah lahanPotensi terjadi dampak ekologis, seperti hilangnya suatu habitat kehidupan mahluk. Keuntungan / KelebihannyaKeterbatasannyaEnergi Bio-massaSumber energi biomassa (Bio-energi)Sumber energi dari matahari akibat proses fotosintesis yang tersimpan di dalam sumber daya hayati (biomassa)Sumber biomassa : sampah organik, limbah kayu, jerami, sekam, kotoran hewan, tumbuh2an, sampah rumah tangga Penggunaan : Bahan bakar untuk kendaraanBahan bakar pembangkit listrikBahan bakar dari biomassa :Biogas : gas dari aktivitas anaerobik dan fermentasi bahan-bahan organik (sampah RT, kotoran hewan/manusia, limbah lainnya)Kandungan biogas : metana, carbon dioksidaPenggunaan : bahan bakar kendaraan dan listrikBiodiesel :Kandungan biodiesel : metil ester asam lemak, hidro karbonPenggunaan : bahan bakar mesin diesel

Sumber-sumber Bio-energi

Massa tumbuhanCO2 dari atmosferAir dan unsur hara dari tanahFotosintesis = CO2 + air + Sinar Mt hari------- bahan organik + O2

H2O dr hujan

Proses Konservasi :CombustionTermokimiaBio kimiaBio gasBio-dieselLimbah organikklorofilPembangkit Listrik Tenaga Biomassa

Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Biomass

Pembangkit Listrik Tenaga BiomassaKeuntungan :Potensi energi yang besar dari jenis tumbuhan yang ada di IndonesiaMemperkuat daya saing industri kecil dan meninggalkan ketergantungan pada bahan bakar konvensionalSesuai dengan kondisi kepulauan di Indonesia yang memerlukan energi alternatifKeterbatasan :Kesinambungan bahan bakar bio-massa tergantung kepada penghasil limbah organikTeknologi terbatas pada skala kecilPemanfaatan biomassa di Indonesia belum optimalTarif akan lebih mahal karena investasiSumber-sumber Energi Terbarukan

ATMOSFERLAUTAN

langsungMassa tumbuhanKOLEKTORtermalfotosatelit