Omil C.Chatib, M.Si Jurusan Teknik Pertanian Fateta Unand...
212
Omil C.Chatib, M.Si Jurusan Teknik Pertanian Fateta Unand Energi dan Elektrifikasi
Transcript of Omil C.Chatib, M.Si Jurusan Teknik Pertanian Fateta Unand...
Omil C.Chatib, M.Si
Jurusan Teknik Pertanian
Fateta Unand
Energi dan Elektrifikasi
Sistem terintegrasi antara produksi dan pengolahan hasil pertanian serta peternakan pada satu area menuntut instalasi listrik yang memadai.
Listrik terutama digunakan sebagai sumber energi bagi peralatan pengolahan hasil.
Instalasi listrik harus dipersiapkan secara baik dengan mempertimbangkan keamanan sehingga dapat mendistribusikan listrik secara ekonomis dan efisien pada saat ini dan mengantisipasi kebutuhan mendatang.
Sistem saluran listrik harus dipilih terbuat dari komponen yang sesuai.
Sistem ini harus memiliki servis utama dan servis masuk bangunan dengan kapasitas yang memadai untuk kebutuhan daya pada efisiensi yang tinggi.
Sistem ini harus memiliki rangkaian percabangan dan outlet yang sesuai.
Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam merancang instalasi listrik yang mencakup:
Fleksibilitas : Jaringan instalasi harus memberi kemungkinan untuk penambahan beban
Kepercayaan : Jaringan instalasi harus dapat dipercaya dan diandalkan karena pembebanan listrik sering tidak terkontrol
- kualitas bahan instalasi harus baik
- kegagalan peralatan harus dapat diteteksi sejak dini
Keamanan : Jaringan instalasi harus dirancang sesuai standar keamanan
Perencanaan sistem distribusi fase tunggal dapat dibedakan menjadi 4 tahap yang mencakup:
Menentukan beban permintaan dari masing-masing bangunan atau area servis.
Menentukan lokasi servis induk
Menentukan kapasitas dari servis induk
Menentukan ukuran dan tipe konduktor dari titik sentral distribusi ke bangunan-bangunan
Pada tahap ini, pertama-tama adalah penjumlahan dari seluruh beban dalam bangunan untuk menentukan total beban terhubung.
Karena jarang sekali beban-beban ini akan digunakan secara bersamaan maka ditentukan beban permintaan maksimum.
Membuat daftar beban yang telah ada dan yang akan diantisipasi.
Beban-beban yang ada digolongkan menjadi : Beban besar atau dari peralatan yang tidak
dipindahkan. Peralatan yang lebih dari 1500 W digolongkan dalam kategori ini. Arus pada beban penuh dari motor terbesar dikalikan dengan 125%.
Outlet untuk peralatan-peralatan yang tidak tercantum pada beban besar, seperti untuk peralatan yang sering dipindahkan. Umumnya untuk beban dengan arus kurang dari 0.75 A.
Outlet untuk lampu penerangan.
Sistem distribusi listrik yang paling umum pada sebuah pertanian adalah menempatkan pusat distribusi di antara bangunan-bangunan yang membutuhkan listrik.
Penggunaan pendekatan distribusi terpusat memiliki sejumlah keuntungan yang mencakup :
Safety : Kerusakan/keruntuhan gedung tidak merusak sistem
Expandability : Memungkinkan untuk penambahan maupun perubahan bangunan
Minimisasi ukuran servis utama
Kebutuhan kabel yang rendah untuk menghemat biaya
Nyaman, karena lokasi strategis
Titik optimum pusat distribusi dan peralatan servis utama adalah pada pusat beban
Soal :
Hitung pusat beban listrik dari bangunan -bangunan yang ada di sebuah pertaniandengan lokasi seperti pada gambar !
Bangunan Beban X Y
Peternakan Unggas
(PU)40 25 60
Bengkel (B) 75 80 60
Sumur 15 15 40
Rumah (R) 50 15 15
Gudang (G) 50 50 15
X = 46 m
y = 39 m
Selain itu, meletakkan pusat distribusi juga harus mempertimbangkan topografi, ada tidaknya pohon, jalan dan hal-hal lain yang mempengaruhi.
Konduktor servis dapat berupa service drops (di atas tanah) atau service lateral (di bawah tanah).
Tiga faktor utama dalam memilih konduktor :
1. Tipe kawat dan insulasi yang diperlukan sesuai dengan kondisi lingkungan.
2. Ukuran kawat dan tipe insulasi yang diperlukan untuk menghantarkan arus secara aman.
3. Ukuran kawat yang diperlukan untuk mencegah turunnya tegangan yang berlebihan.
Tahanan maksimum yang diijinkan untuk menghantarkan arus tertentu dengan tegangan turun (voltage drop) yang diijinkan dapat dihitung dari :
Karena standar tahanan kabel dalam satuan panjang maka tahanan per satuan panjang dapat dinyatakan sebagai :
Soal :
Hitunglah tahanan yang diijinkan untuk sebuah konduktor yang menghantarkan 48 A pada 240 V jika tegangan turun yang diijinkan 2% !
Soal :Tentukan pusat beban dari pertanian denganbangunan – bangunan sebagai berikut !Buatlah lokasi gambarnya !Tentukan juga kebutuhan konduktor untukpertanian tersebut !
Bangunan Beban X Y
Ruang pengolahan gabah 70 35 70
Bengkel 40 60 60
Sumur 10 25 35
Rumah 35 20 15
Gudang 50 40 60
Omil C.Chatib, M.Si
Staf Pengajar PS-TEP
Fateta Unand
Energi merupakanpengatur segala benda, tata nilai dan aktivitas manusia, dan alam. Kenyataan ini sebenarnya telah disadari oleh para ilmuwan dan insinyur, tetapi dalam beberapa dekade yang lalu masalah energi ini telah terlupakan dalam kurikulum pendidikan.
Energi didefinisikan sebagai kapasitas untuk melakukan kerja.
Hukum pertama termodinamika disebut juga sebagaihukum kekekalan energi yang menyatakan bahwaenergi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan tapihanya dapat dikonversi dari suatu bentuk ke bentuklain. Hukum pertama termodinamika menunjukkanbahwa berbagai bentuk energi dapat salingdikonversikan, dan terdapat korespondensi kuatitatifantara berbagai jenis energi. Perubahan bentuk energi,misalnya dari energi kimia ke energi panas, tidakmelanggar hukum pertama karena jumlah total energitidak berubah.
Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa total entropi dari suatu total sistem danlingkungannya cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekatinilai maksimumnya.
Kecenderungan peningkatan entropi ini juga berlaku pada sistem terisolasi. Tidak mungkinproses berlangsung jika total perubahan entropi dari sistem dan lingkungannya (atau sistemterisolasi) negatif. Akan tetapi perubahan entropi tersebut akan mendekati nol bila prosesberlangsung secara reversibel. Oleh karena itu hukum kedua termodinamika mengatur arahperubahan proses.
Hukum kedua ini juga yang mengarahkan bahwa penghematan energi perlu dilakukan.Walaupun dari hukum pertama Termodinamika mengatakan bahwa energi tidak dapatdimusnahkan, namun dari hukum kedua kita dapat mengerti bahwa energi yang dapatdimanfaatkan (energi berguna) akan menurun ketika proses berlangsung. Setiap transformasienergi akan menyebabkan penurunan energi berguna. Secara teoritis, ketersediaan energiberguna pasti akan menurun, namun laju penurunannya akan menjadi sangat cepat apabilapemanfaatan energi tidak dikelola secara cerdas dan bertanggung jawab.
Properti adalah sifat materi yang dapat dikur secara kuantitatif. Kerja dan pindahpanas dapat diukur dan dihitung, namun kedua hal tersebut bukan properti. Propertiadalah sesuatu yang dipunyai oleh materi. Properti termodinamika materi antara lain:
Entalpi. Jika suatu proses pada tekanan tetap dilakukan dengan tanpa adanyakerja yang dilakukan pada proses tersebut, maka panas yang dipindahkan per unitmassa adalah entalpi zat tersebut. Entalpi selalu ditetapkan berdasarkan satudatum.
Entropi, adalah ukuran keteraturan benda atau lingkungan.
Kerapatan, adalah massa benda setiap unit volume (kg/m3). Kebalikan darikerpatan adalah volume spesifik, volume benda setiap unit massa (m3/kg).
Panas jenis (c), adalah jumlah energi yang digunakan untuk meningkatkan suhu 1K setiap 1 kg zat (J/kg.K). Besarnya panas jenis bergantung pada proses yangdilakukan karenanya dikenal dua macam panas jenis, yaitu panas jenis dalamtekanan konstan dan volume konstan (cp dan cv).
Panas laten, adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk mengubah fasa 1 kg zat(J/kg). Pada pemanasan air, saat air mencapai suhu 1000C, proses kenaikan suhuakan berhenti dan terjadi perubahan fasa air dari cair menjadi gas. Energi yangdibutuhkan untuk mengubah fasa inilah yang disebut sebagai panas laten suatuzat.
Musibah pada anjungan minyak lepas pantai laut dalam Deepwater Horizon di Teluk Meksiko pada 2010 mengisyaratkan, bahwa cadangan-cadangan besar minyak bumi yang tersisa terdapat pada dasar laut yang sangat dalam serta pada wilayah-wilayah yang sangat sulit untuk dieksploitasi. Lokasi-lokasi yang “istimewa” ini membutuhkan tambahan peralatan dan teknologi yang membuat biaya investasinya semakin mahal. Hanya harga BBM dunia yang sangat mahal saja yang dapat menjadi insentif bagi perusahaan-perusahaan minyak untuk mulai mengekploitasinya.
Seandainya sumber-sumber cadangan minyak raksasa baru tersebut dapat ditemukan, masih diperlukan waktu kira-kira sepuluh tahun sebelum BBM tersebut dapat memasuki pasar dunia.
Konsumsi BBM terbesar adalah pada kendaraan bermotor. Hingga saat ini dunia belum mempersiapkan diri guna mengganti kendaraan-kendaraan berbasis BBM tersebut dengan kendaraan berbahan bakar alternatif. Persiapan pengantian tersebut bukan cuma pada kegiatan riset semacam mobil listrik, melainkan juga pada proses manufakturing dan distribusinya ke seluruh dunia.
Jika kendaraan-kendaraan non-BBM berhasil diproduksi secara massal, harus disediakan juga prasarana bagi pengisian ulang bahan bakar alternatif tersebut.
Pada kenyataannya, kebanyakan energi alternatif yang dikembangkan adalah bukan untuk menggantikan minyak - seperti angin, tenaga surya, geothermal, dan lain-lain - sehingga alternatif bagi penggantian BBM untuk alat transportasi tetap belum terpecahkan.
Pusat-pusat pembangkit listrik pada umumnya masih bergantung pada BBM.
Pasokan listrik ke sentra-sentra industri pada umumnya juga masih berasal dari pembangkit-pembangkit listrik berbasis BBM.
Setelah terjadinya krisis perekonomian global, ekonomi negara-negara maju mengalami masalah utang yang sangat akut yang membuatnya tak mampu untuk memulai sebuah revolusi energi alternatif.
Produksi BBM dunia pada 2009 -2011
Kurva Produksi vs Konsumsi BBM Indonesia
Radio elektrifikasi di Indonesia tahun 2015: 88.3%
Dalam beberapa tahun ke depan, Indonesia memiliki kesempatan untuk memproduksi sumber energi terbarukan (renewable energy) untuk mendukung pertumbuhan ekonomi. Geografis Indonesia sebagai Negara Kepulauan yang terdiri dari banyak pulau jelas membutuhkan beberapa sumber energy dan pembangkit listrik ekonomis untuk menggerakan pembangunan ekonomi.
Bagaimana prilaku yang bertanggung jawab dalam mengkonsumsi energi dalam menyikapi masalah krisis energi ?
Apakah konversi energi (minyak tanah dengan LPG, solar dengan bio-solar, bensin dengan bio-etanol) yang telah dilakukan sudah sesuai dengan kondisi masyarakat kita ?
Sekian
dan Terimakasih
Omil C.Chatib, M.Si
Staf Pengajar PS-TEP
Fateta Unand
Menjadi Program Studi Teknik Pertanian Bereputasi di Tingkat
ASEAN Tahun 2025
Menyelenggarakan Pendidikan berkualitas Berdasarkan Kerangak Kualifiaksi Nasional Indonesia (KKNI) dan Standar Nasional Pendidikan Tinggi (SNPT) untuk Menghasilkan Lulusan yang Berpengetahuan dan Berkemampuan Profesional, Beretika dan Berjiwa Enterpreneur Serta Mampu Menjadi Agen Perubahan Maupun Bersaing di Pasar Global.
Melaksanakan Penelitian Dasar dan Terapan untuk Menghasilkan Teknologi Inovatif di Bidang Teknik Pertanian yang Menunjang Pembangunan Nasional dan Pengembangan Ilmu Pengetahuan dan Industri Pertanian kedepan yang Bermanfaat untuk Masyarakat.
Melakukan Pengabdian Kepada Masyarakat dengan Berperan Aktif dala mPemecahan Masalah yang Dihadapo Masyarakat dalam Bidang Teknik Pertanian
Matahari adalah pabrik tenaga nuklir yang dengan memakai proses fusi mengubah sejumlah empat ton massa hidrogen yang banyak terdapat di jagad raya menjadi helium tiap detiknya dan menghasilkan energi dengan laju 1020 kW-Jam/detik. Berbeda dengan proses fusi nuklir yang berbahaya, proses yang terjadi merupakan yang paling bersih dan gratis, selain itu energi ini tidak memerlukan sarana angkutan atau transmisi jarak jauh, tidak berisik serta memiliki potensi yang besar di berbagai lokasi untuk dimanfaatkan sebagai sumber energi
Sebagian besar radiasi surya yang masuk ke atmosfer akan diserap oleh mahluk hidup yang memiliki klorofil kemudian menggunakannya untuk membentuk biomassa yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi baik secara langsung maupun melalui pembentukan bahan bakar fosil. Selain itu, radiasi surya yang jatuh pada permukaan air akan memanaskan dan menguapkan air tersebut sehingga daur hidrologi terbentuk. Pada topografi permukaan bumi yang berbeda, daur hidrologi yang ada dipermukaan ini dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi. Ketidakseragaman radiasi surya di permukaan bumi juga membantu dalam pembentukan pusat-pusat tekanan udara tinggi dan rendah yang mengakibatkan terjadinya angin sebagai sumber energi. Mengingat kembali hukum Termodinamika I, sumber-sumber energi ini pun dapat diubah menjadi bentuk yang lain seperti listrik, kimia, elektromagnetik, panas, dan lain-lain.
Potensi energi surya pada suatu wilayah sangat bergantung pada posisi antara matahari dengan kedudukan wilayah tersebut dipermukaan bumi. Potensi ini akan berubah tiap waktu, tergantung dari kondisi atmosfer, dan tempat (garis lintang) serta waktu (hari dalam tahun dan jam dalam hari). Indonesia yang berada dalam wilayah khatulistiwa mempunyai potensi energi surya yang cukup besar sepanjang tahunnya.Selain menjadi sumber energi bagi sumber energi lainnya, energi surya sangat berpotensi untuk dimanfaatkan secara langsung sebagai sumber energi alternatif. Pemanfaatan energi surya ini dapat dilakukan secara termal maupun melalui energi listrik. Pemanfaatan secara termal dapat dilakukan secara langsung dengan membiarkan objek pada radiasi matahari, atau menggunakan peralatan yang mencakup kolektor dan konsentrator surya
Sehubungan dengan bentuk bumi, posisi sumbu rotasi bumi, rotasi dan revolusi bumi mengelilingi matahari maka penerimaan radiasi matahari di suatu wilayah akan bergantung pada waktu (jam pada hari dan hari pada tahun) serta bujur dan lintang wilayah tersebut. Perbedaan-perbedaan tersebut dapat dijelaskan melalui Solar Geometry (Geometri Surya).
Radiasi surya diterima di permukaan bumi dalam dua cara, yaitu secara langsung (radiasi langsung) dan melalui pantulan dari awan atau massa udara (radiasi baur). Geometri surya ini lebih mempengaruhi nilai radiasi langsung yang diterima daripada radiasi baurnya.
Kolektor datar dan konsentrator merupakan alat yang digunakan untuk mengumpulkan energi radiasi surya sedemikian sehingga energi termal yang dihasilkan dapat dimanfaatkan secara lebih praktis untuk berbagai proses.
Kolektor datar surya terdiri daricover (penutup) transparan, absorber dan insulator. Radiasi surya yang jatuh pada permukaan bahan transparan dalam gelombang pendek akan diteruskan oleh bahan transparan untuk kemudian diserap oleh absorber.
Warna hitam pada absorber memiliki sifat absorpsi terhadap radiasi yang lebih besar sehingga sebagian besar radiasi matahari akan diserap.
Penyerapan radiasi ini akan membuat suhu absorber menjadi tinggi.
Radiasi panas akan dipancarkan oleh absorber akan tetapi dalam bentuk gelombang panjang.
Kebanyakan bahan transparan akan memiliki sifat opak terhadap radiasi gelombang panjang dan oleh karena itu sebagian radiasi gelombang panjang ini dipantulkan kembali oleh bahan transparan menuju absorber.
Sebagian radiasi yang dipantulkan tersebut akan diserap kembali dan sisanya akan mengalami proses yang sama yaitu sebagian dipantulkan kembali ke absorber.
Dengan demikian, kehilangan panas akibat radiasi menjadi minimal dengan menggunakan kolektor datar.
Selain itu, penutup transparan juga berfungsi sebagai penahan kehilangan panas yang dibawa oleh udara di atas absorber menuju lingkungan.
Panas dari absorber dimanfaatkan melalui penukar panas ke media pembawa panas. Media pembawa panas yang umum digunakan dapat merupakan udara atau air. Ketika menggunakan air sebagai media, absorber akan mengkonduksikan panas menuju ke permukaan pipa-pipa bagian luar. Selanjutnya berlangsung konduksi panas dari permukaan luar ke permukaan dalam. Dengan proses konveksi, panas akan berpindah dari permukaan dalam ke air yang mengalir di dalam pipa tersebut, sehingga suhu air akan meningkat. Air dengan suhu yang tinggi kemudian dimanfaatkan pada di bagian lain di luar kolektor datar. Proses yang mirip terjadi ketika udara digunakan sebagai media pembawa panas, namun dalam hal ini pipa jarang digunakan. Udara di atas (atau di bawah) absorber dipanaskan melalui proses konveksi akibat kontak langsung dengan absorber. Udara dengan suhu tinggi ini kemudian dialirkan keluar kolektor untuk dimanfaatkan pada proses-proses yang memerlukan udara panas.
Kinerja sebuah kolektor surya akan bergantung dari karakteristik absorptivitas dari absorber, transmisivitas dari bahan transparan, overall heat transfer coefficient (koefisien pindah panas keseluruhan) dari insulator, bahan transparan serta absorber.
Absorptivitas merupakan porsi cahaya yang diserap oleh suatu objek; transmisivitas merupakan porsi cahaya yang diteruskan oleh suatu objek; sedangkan koefisien pindah panas keseluruhan merupakan daya hantar panas atau kebalikan dari resistansi panas.
Keseimbangan Thermal
Keseimbangan termal dari kolektor dapat secara sederhana dinyatakan sebagai panas yang dikumpulkan (untuk kemudian dimanfaatkan) adalah panas yang diserap dikurangi panas yang hilang ke lingkungan atau dinyatakan sebagai :
Q = QA – QL
Keseimbangan Thermal
Panas yang dikumpulkan bergantung dari nilai absorptivitas dari absorber dan transmisivitas dari penutup kolektor. Hasil kali kedua nilai tersebut disebut sebagai efisiensi optik. Panas yang diserap tersebut dinyatakan sebagai :
QA = .I.Ac
Keseimbangan Thermal
Sedangkan panas yang hilang dari sistem kolektor berbanding lurus dengan beda antara suhu absorber kolektor dengan suhu lingkungan, luas kolektor dan koefisien pindah panas keseluruhan pada kolektor ke lingkungan. Jika luas kolektor cukup tipis sehingga luas kolektor dan kehilangan panas melalui insulator diabaikan maka panas yang hilang ini dapat dinyatakan sebagai :
QL = UL.Ac.(Tc-TA)
Dengan demikian ...Q = .I.Ac – UL.Ac.(Tc-TA)
Untuk setiap satuan Luas ...q = .I – UL.(Tc-TA)
Efisiensi Kolektor Datar
Efisiensi kolektor menyatakan perbandingan antara panas yang dapat dikumpulkan terhadap radiasi matahari ...
Contoh Latihan ...
Tentukan luas kolektor datar yang harus dikonstruksi, jika panas yang dibutuhkan untuk suatu proses blanchhing berasal dari kolektor datar sebesar 3000 W. Diketahui rata-rata radiasi adalah 500 W/m2 , suhu kolektor 60oC, suhu lingkungan 30oC, koefisien pindah panas keseluruhan 5 W/m2-K, efisiensi optik 0.8 !
Jawab ...
Panas yang dibutuhkan diperoleh dari panas yang dikumpulkan oleh kolektor datar. Untuk menentukannya, terlebih dahulu harus diketahui efisiensi kolektor, yaitu :
Panas yang dapat dikumpulkan per satuan luas adalah :
q = .I
q = 0,5 x 500 W/m2
q = 250 W/m2
Sehingga luas kolektor yang diperlukan adalah ...
Pada konsentrator, radiasi dikonsentrasikan pada titik atau garis untuk kemudian panas yang dihasilkan dimanfaatkan untuk proses-proses yang sesuai.
Berdasarkan prinsip pengkonsentrasian cahaya konsentrator dapat dibedakan menjadi ...1. konsentrator yang memiliki reflektor
(cermin) berdasarkan pemantulan cahaya
2. konsentrator yang memiliki refraktor berdasarkan pembiasan cahaya.
Hasil pemantulan atau pembiasan cahaya tersebut kemudian diterima oleh receiver.
Berdasarkan bentuknya terdiri dari 2 jenis,
1. Konsentrator tiga dimensi yang memiliki bentuk receiver sebagai titik, dan
2. Konsentrator dua dimensi yang memiliki bentuk receiver garis.`
Fotovoltaik merupakan alat/transducer untuk mengkonversi energi surya menjadi energi listrik. Fotovoltaik terbuat dari bahan semikonduktor. Umumnya sel fotovoltaik dibuat dari kristal silikon, yang bersifaT semikonduktor.
Sampai saat ini ada tiga jenis fotovoltaik , yaitu 1. single crystal silicon, 2. multy crystal silicon, dan 3. amorphous silicon.
Secara ringkas pembuatan sel fotovoltaik adalah sebagai berikut :pada silikon murni ditambahkan sejumlah kecil unsur lain (proses droping) pada waktu pembentukan kristal.Penambahan unsur fosfor menyebabkan adanya beberapa elektron bebas, disebut silikon tipe N. Sedangkan penambahan unsur boron menghasilkan lubang (hole) yang tidak diisi oleh elektron, disebut silikon tipe P.Kedua tipe silikon ini (N dan P) disatukan dan membentuk jembatan semikonduktor.Bila sebuah foton (bentuk fisik cahaya yang terkecil) mengenai bahan semikonduktor tersebut, maka sebuah elektron akan dipaksa keluar dari tempatnya.Medan listrik yang ada pada batas lapisan akan menghalangi elektron pada silikon tipe N menempati lubang pada pada silikon tipe P, sehingga silikon tipe N akan menjadi kutub negatif dan tipe P menjadi kutub positif.Jika kutub positif dan negatif ini dihubungkan melalui suatu beban listrik, maka akan timbul arus listrik.
Sistem fotovoltaik pada umumnya akan menggunakan baterai sebagai penyimpan listrik yang dihasilkan. Sehubungan dengan ketersediaan radiasi matahari yang berfluktuasi, untuk menyediakan listrik secara kontinyu dan konstan maka listrik yang dihasilkan disimpan terlebih dahulu di dalam baterai.
PLTS Karangasem
Lokasi di Desa Kubu, Kabupaten Karangasem, Provinsi Bali
Kapasitas 1 MWp (1000 KK)
Luas Tanah 1,2 Ha
Listrik yang dihasilkan 2.880.080 KWh
Masa operasi 20 tahun
Biaya pembangunan Rp 26 miliyar
diresmikan oleh Menteri ESDM, Jero Wacik, pada tanggal 25 Februari 2013
PLTS Morotai
Lokasi di desa Juanga kecamatan Morotai Selatan, Maluku Utara.
Kapasitas daya 600 KWp
Luas Tanah 3 Ha
Listrik yang dihasilkan 946.080 kWh
Dibangun pada tanggal 31Oktober 2011 dan dioperasikan pada tanggal 3 April 2012
Energi surya dapat dimanfaatkan ke dalam dua bentuk yaitu pemanfaatan secara termal dan pemanfaatan untuk listrik. Pada bidang pertanian pemanfaatan energi surya termal biasa digunakan pada proses pengeringan bahan pertanian. Pengeringan bisa dilakukan secara alami (penjemuran) maupun secara buatan.Terdapat berbagai tipe pengering surya yang telah berkembang saat ini, salah satunya adalah pengeringan yang menggunakan kolektor berbentuk bangunan yang disebut dengan efek rumah kaca (ERK) yang telah dikembangkan di IPB oleh Kamaruddin dan para kolega penelitinya sejak tahun 1993 sampai saat ini secara berkesinambungan.Pada prinsipnya pengeringan efek rumah kaca yaitu sinar matahari yang memiliki radiasi gelombang panjang masuk melalui dinding transparan untuk kemudian diserap oleh absorber atau komponen lain di dalam bangunan pengering sehingga suhu absorber dan komponen tersebut akan meningkat.Radiasi yang dipancarkan oleh absorber/komponen dalam pengering dalam bentuk gelombang panjang sehingga sulit untuk menembus dinding transparan. Dengan demikian, terjadi peningkatan suhu udara pengering dan udara dihembuskan melalui produk yang akan dikeringkan. Udara yang telah lembab kemudian dikeluarkan dari bangunan pengering.
Keuntungan Kerugian
Makanan dengan kadar air rendah memiliki umur simpan yg lebih lama,
Berat bahan lebih ringan sehingga mudah untuk dibawa dan dikemas,
Tidak memerlukan perlakukan khusus karena aktivitas enzim an mikroorganisme berkurang,
Beberapa produk pertanian lebih praktis penggunaannya dalam bentuk kering
Bentuk bahan kering kurang menarik daripada dalam bentuk segar,
Pengeringan dengan suhu tinggi menyebabkan sebagian zat hilang, sehingga kwalitas berkurang,
Beberapa produk khusus yang telah dikeringkan memerlukan perlakuan yang lebih mahal.
kelemahan Pengeringan konvensional ... Dipengaruhi oleh cuaca, Memerlukan waktu yang
lama, Kapasitas kerja kecil, Sukar dikendalikan, Memerlukan tempat yang
luas, Mudah terkontaminasi, Banyak kehilangan hasil
karena tercecer.
Keuntungan Pengeringan dengan alat bantu ... Tidak tergantung kepada
cuaca, Kapasitasnya dapat
disesuaikan dengan kebutuhan,
Tidak memerlukan tempat yang luas,
Suhu pengeringan dapat dikendalikan.
Dalam alat pengeringan dengan menggunakan ERK, komposisi gas-gas rumah kaca (CO2, CO, NO, dll) meningkat melebihi keadaan normal. Apabila komposisinya meningkat, maka panas akan terperangkap didalam gas tersebut dan menghambat proses pembebasan panas.
Efek rumah kaca disebabkan karena meningkatnya konsentrasi gas CO2 dan gas-gas lainnya di atmosfer. Meningkatnya konsentrasi gas CO2 ini disebabkan oleh banyaknya pembakaran BBM, batubara dan bahan bakar organik lainnya yang melebihi kemampuan tumbuhan-tumbuhan dan laut untuk menyerapnya.
Alat Sun Drying(Yenti, 2014)
Tampak Depan
Bagian Panjang(m)
Lebar (cm) Tinggi (m)
Alat 1 1 1,2
RuangPengering
1 0,5 0,5
Rak (2 bh) 0,97 0,47 -
Kolektor 1,4 0,8 0,2
Akrilikruangpengering
3 2 2
Akriliktutupkolektor
1,2 0,8
Grafik Suhu Ruang Pengering 1 Lapis Pengamatan 1
(Sari, 2014)
0
10
20
30
40
50
60
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Su
hu (
0C
)
Waktu (Jam)
inlet lingkungan Rak 1 Rak 2 outlet
Grafik Intensitas Cahaya Matahari Ketebalan 1 Lapis (Sari, 2014)
0.00
100.00
200.00
300.00
400.00
500.00
600.00
700.00
800.00
900.00
1000.00
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Inte
nsit
as C
ah
aya M
ata
hari
(W
att
/m
2)
Jam Ke -
pengamatan 1 Pengamatan 2
Laju Pengeringan …
Dengan :
W dot = Laju penguapan air rata-rata (kg/jam)
Wa = Berat air yang diuapkan (kg)
ɵ = Lama waktu pengeringan (jam)
WaW
Laju Massa udara pengering …
dengan:Q =Debit udara pengering (m3/s)m dot = Laju massa udara pengering (kg/jam)vS = Volume spesifik udara pada ruang pengering (m3/kg)W dot = Laju penguapan air (kg/jam)H3 = Kelembaban mutlak pada outlet (kg H2O/kg uk)H2 = kelembaban mutlak pada pengering (kg H2O/kg uk)
Energi untuk memanaskan udara pengering
dengan:Q1 = Energi untuk memanaskan udara
pengering (kJ/jam)M dot = Laju massa udara pengering (kg/jam)h1 = Entalpi pada inlet (kJ/kg uk)h2 = Entalpi pada ruang pengering (kJ/kg uk)
Energi untuk menguapkan air …
dengan:
Q2 = Energi untuk menguapkan air (kJ/jam)
W dot = Laju penguapan air (kg/jam)
hfg = Panas laten penguapan air (kJ/kg uk)
Efisiensi pemanasan
Efisiensi pengeringan
Efisiensi pengeringantotal
E = Energi yang dipancarkan olehkolektor (Kj/jam)
Berat awal = 4 kg
Berat akhir = 1,52 kg
Waktu = 24 jam
Panas laten = 2388,8 kJ/kg
(pada suhu 70 oC)
Luas kolektor = 3 m2
Intensitas cahaya = 465,409 W/m2
Kelembaban mutlak pada outlet = 0,0375 kg/kg
Kelembaban mutlak pada ruang pengering = 0,0272 kg/kg
Entalpi inlet = 86,06 kJ/kg
Entalpi ruang pengering = 110,15 kJ/kg
Efisiensi Pengeringan total ?
Sekian
dan Terimakasih
Omil C.Chatib, M.Si
Staf Pengajar PS-TEP
Fateta Unand
Biomassa adalah ...bahan organik yang dihasilkan melalui proses fotosintetik, baik berupa produk maupun buangan.
Contoh biomassa antara lain adalah tanaman, pepohonan, rumput, ubi, limbah pertanian, limbah hutan, tinja dan kotoran ternak.
Selain digunakan untuk tujuan primer serat, bahan pangan, pakan ternak, miyak nabati, bahan bangunan dan sebagainya, biomassa juga digunakan sebagai sumber energi (bahan bakar).
Umum yang digunakan sebagai bahan bakar adalah biomassa yang nilai ekonomisnya rendah atau merupakan limbah setelah diambil produk primernya.
Sumber energi biomassa mempunyai beberapa kelebihan antara lain merupakan sumber energi yang dapat diperbaharui (renewable) sehingga dapat menyediakan sumber energi secara berkesinambungan (suistainable).
Di Indonesia, biomassa merupakan sumber daya alam yang sangat penting dengan berbagai produk primer sebagai serat, kayu, minyak, bahan pangan dan lain-lain yang selain digunakan untuk memenuhi kebutuhan domestik juga diekspor dan menjadi tulang punggung penghasil devisa negara.
Potensi biomassa di Indonesia yang bisa digunakan sebagai sumber energi jumlahnya sangat melimpah. Limbah yang berasal dari hewan maupun tumbuhan semuanya potensial untuk dikembangkan.
Tanaman pangan dan perkebunan menghasilkan limbah yang cukup besar, yang dapat dipergunakan untuk keperluan lain seperti bahan bakar nabati.
Pemanfaatan limbah sebagai bahan bakar nabati memberi tiga keuntungan langsung. 1. Peningkatan efisiensi energi secara keseluruhan karena kandungan
energi yang terdapat pada limbah cukup besar dan akan terbuang percuma jika tidak dimanfaatkan.
2. Penghematan biaya, karena seringkali membuang limbah bisa lebih mahal dari pada memanfaatkannya.
3. Mengurangi keperluan akan tempat penimbunan sampah karena penyediaan tempat penimbunan akan menjadi lebih sulit dan mahal, khususnya di daerah perkotaan.
Selain pemanfaatan limbah, biomassa sebagai produk utama untuk sumber energi juga akhir-akhir ini dikembangkan secara pesat.
Kelapa sawit, jarak, kedelai merupakan beberapa jenis tanaman yang produk utamanya sebagai bahan baku pembuatan biodiesel.
Sedangkan ubi kayu, jagung, sorghum, sago merupakan tanaman-tanaman yang produknya sering ditujukan sebagai bahan pembuatan bioethanol.
Proses pembakaran terdiri dari dua jenis yaitu pembakaran lengkap (complete combustion) dan pembakaran tidak lengkap (incomplete combustion). Pembakaran sempurna terjadi apabila seluruh unsur C yang bereaksi dengan oksigen hanya akan menghasilkan CO2, seluruh unsur H menghasilkan H2O dan seluruh S menghasilkan SO2. Sedangkan pembakaran tak sempurna terjadi apabila seluruh unsur C yang dikandung dalam bahan bakar bereaksi dengan oksigen dan gas yang dihasilkan tidak seluruhnya CO2. Keberadaan CO pada hasil pembakaran menunjukkan bahwa pembakaran berlangsung secara tidak lengkap.
teknologi konversi biomassa menjadi bahan bakar dapat dibedakan menjadi tiga yaitu ...
1. Pembakaran langsung. Pembakaran langsung merupakan teknologi yang paling sederhana karena pada umumnya biomassa telah dapat langsung dibakar. Beberapa biomassa perlu dikeringkan terlebih dahulu dan didensifikasi untuk kepraktisan dalam penggunaan.
2. konversi termokimiawi. Konversi termokimiawi merupakan teknologi yang memerlukan perlakuan termal untuk memicu terjadinya reaksi kimia dalam menghasilkan bahan bakar.
3. konversi biokimiawi. Sedangkan konversi biokimiawi merupakan teknologi konversi yang menggunakan bantuan mikroba dalam menghasilkan bahan bakar.
Briket adalah salah satu cara yang digunakan untuk mengkonversi sumber energi biomassa ke bentuk biomassa lain dengan cara dimampatkan sehingga bentuknya menjadi lebih teratur.
Briket yang terkenal adalah briket batubara namun tidak hanya batubara saja yang bisa di bikin briket. Biomassa lain seperti sekam, arang sekam, serbuk gergaji, serbuk kayu, dan limbah-limbah biomassa yang lainnya.
Gasifikasi biomassa dapat didefinisikan sebagai proses konversi bahan selulosa dalam suatu reaktor gasifikasi (gasifier) menjadi bahan bakar.
Gasifikasi adalah suatu teknologi proses yang mengubah bahan padat menjadi gas. Bahan padat yang dimaksud adalah bahan bakar padar termasuk didalamnya, biomass, batubara, dan arang dari proses oil refinery. Gas yang dimaksud adalah gas-gas yang keluar dari proses gasifikasi dan umumnya berbentuk CO, CO2, H2, dan CH4.
Gas tersebut dipergunakan sebagai bahan bakar motor untuk menggerakan generator pembangkit listrik.
Gasifikasi berbeda dengan pirolisis dan pembakaran. Ketiga dibedakan berdasarkan kebutuhan udara yang diperlukan selama proses. Jika jumlah udara/bahan bakar (AFR, air fuel ratio) sama dengan 0, maka proses disebut pirolisis. Jika AFR yang diperlukan selama proses kurang dari 1.5, maka proses disebut gasifikasi. Jika AFR yang perlukan selama proses lebih dari 1.5, maka proses disebut pembakaran
Bagian utama perangkat gasifikasi :
(a) unit pengkonversi bahan baku (umpan) menjadi gas, disebut reaktor gasifikasi atau gasifier,
(b) unit pemurnian gas, dan
(c) unit pemanfaatan gas.
Gasifier
Contoh proses yang termasuk ke dalam proses biokimia adalah hidrolisis, fermentasi dan an-aerobic digestion.
An-aerobic digestion adalah penguraian bahan organik atau selulosa menjadi CH4 dan gas lain melalui proses biokimia.
Selain anaerobic digestion, proses pembuatan etanol dari biomassa tergolong dalam konversi biokimiawi. Biomassa yang kaya dengan karbohidrat atau glukosa dapat difermentasi sehingga terurai menjadi etanol dan CO2. Akan tetapi, karbohidrat harus mengalami penguraian (hidrolisa) terlebih dahulu menjadi glukosa.
Etanol hasil fermentasi pada umumnya mempunyai kadar air yang tinggi dan tidak sesuai untuk pemanfaatannya sebagai bahan bakar pengganti bensin. Etanol ini harus didistilasi sedemikian rupa mencapai kadar etanol di atas 99.5%.
Proses fermentasi mengacu pada berbagai reaksi dan intereaksi yang terjadi di antara bakteri metanogen dan non-metanogen serta bahan yang diumpankan ke dalam digester sebagai input.Penghancuran input yang merupakan bahan organik dicapai dalam tiga tahapan, yaitu hidrolisa, acidification, methanization.
Dalam proses ini secara jelas banyak faktor yang memfasilitasi dan menghambat proses fermentasi ini. Beberapa faktor tersebut antara lain : (1) nilai pH, (2) suhu, (3) laju pengumpanan,(4) waktu retensi, (5) toxicity , dan (6) sludge.
Rasio C/N dari Beberapa Bahan Organik (Sumber : Karki dan Dixit, 1984)
Hubungan antara jumlah karbon dan nitrogen yang terdapat pada bahan organik dinyatakan dalam terminologi rasio karbon/nitrogen (C/N).Apabila rasio C/N sangat tinggi, nitrogen akan dikonsumsi sangat cepat oleh bakteri metanogenik sampai batas persyaratan protein. Sebagai akibatnya, produksi metan akan menjadi rendah.Sebaliknya, apabila rasio C/N sangat rendah, nitrogen akan bebas dan berakumulasi dalam bentuk amoniak (NH4). Amoniak ini akan meningkatkan derajat pH bahan dalam digester/ruang reaksi. pH lebih tinggi dari 8,5 akan mulai menunjukan akibat racun pada polusi bakteri metan.
Bahan Rasio C/N
Kotoran bebek 8
Kotoran manusia 8
Kotoran ayam 10
Kotoran kambing 12
Kotoran babi 18
Kotoran domba 19
Kotoran kerbau/sapi 24
Air hyacinth 25
Kotoran gajah 43
Jerami (jagung) 60
Jerami (padi) 70
Jerami Gandum 90
Tahi gergaji di atas 200
Produksi biogas secara optimum dapat dicapai bila pH dari campuran input di dalam digester berada pada kisaran 6 dan 7.
Derajat keasaman (pH) dalam digester juga merupakan fungsi waktu di dalam digester tersebut. Pada tahap awal proses fermentasi, asam organik dalam jumlah besar diproduksi oleh bakteri pembentuk asam, pH dalam digester dapat mencapai di bawah 5. Keadaan ini cenderung menghentikan proses fermentasi. Bakteri-bakteri methanogenik sangat peka terhadap pH dan tidak dapat bertahan hidup di bawah pH 6,6. Kemudian proses fermentasi berlangsung, konsentrasi NH4 bertambah sehingga dapat meningkatkan pH sehingga tercapai pH di atas 8.
Ketika produksi metana dalam kondisi stabil, kisaran nilai pH adalah 7,2 – 8,2.
Bakteri methanogen dalam keadaan tidak aktif pada kondisi suhu ekstrim tinggi maupun rendah. Suhu optimum yaitu 35O C. Ketika suhu udara turun hingga 10O C produksi gas terhenti. Produksi gas sangat bagus yaitu pada kisaran mesofilik, antara suhu 25O C dan 30O C. Penggunaan isolator yang memadai pada digester membantu produksi gas khususnya di daerah dingin.
Laju pengumpanan adalah jumlah bahan yang dimasukan ke dalam digester per unit kapasitas per hari. Pada umumnya, 6 Kg kotoran sapi per m3 volume digester adalah direkomendasikan pada suatu jaringan pengolahan kotoran sapi. Apabila terjadi pemasukan bahan yang berlebih, akan terjadi akumulasi asam dan produksi metana akan terganggu. Sebaliknya, bila pengumpanan kurang dari kapasitas digester, produksi juga menjadi rendah.
Waktu tinggal dalam digester adalah rata-rata periode waktu saat input masih berada dalam digester dan proses fermentasi oleh bakteri metanogen. Dalam jaringan dari digester dengan kotoran sapi, waktu tinggal dihitung dengan pembagian volume total dari digester oleh volume input yang ditambahkan setiap hari. Waktu tinggal juga tergantung pada suhu. Di atas 35O C atau suhu lebih tinggi, waktu tinggal input semakin singkat.
Tingkatan dari Beberapa Zat Penghambat (Sumber : Chengdu Biogas Reaserch Institute, China, 1989)
Zat Penghambat Konsentrasi
Sulfat (SO42-) 5,000 ppm
Sodium klorida (NaCl) 40,000 ppm
Nitrat (dihitung sebagai N) 0,05 mg/l
Tembaga (Cu2+) 100 mg/l
Khrome (Cr3+) 200 mg/l
Nikel (Ni3+) 200 – 500 mg/l
Natrium (Na+) 3,500 – 5,500 mg/l
Kalium (K+) 2,500 – 4,500 mg/l
Kalsium (Ca2+) 2,500 – 4,500 mg/l
Magnesium (Mg2+) 1,000 – 1,500 mg/l
Mangan (Mn2+) di atas 1,500 mg/l
Ion mineral, logam berat, dan detergen adalah beberapa material racun yang mempengaruhi pertumbuhan normal bakteri patogen di dalam digester. Ion mineral dalam jumlah kecil (sodium, potasium, kalsium, amonium, dan belerang) juga merangsang pertumbuhan bakteri. Namun, bila ion-ion ini dalam konsentrasi yang tinggi, maka akan berakibat meracuni. Sebagai contoh NH4 pada konsentrasi 50 hingga 200 mg/l, dapat merangsang pertumbuhan mikroba. Namun, bila konsentrasi di atas 1.500 mg/l, akan mengakibatkan bakteri keracunan.
Sludge adalah limbah keluaran berupa lumpur dari lubang pengeluaran digester setelah mengalami proses fermentasi oleh bakteri methanogenik dalam keadaan anaerobik. Lumpur ini bebas pathogen serta dapat dipergunakan untuk memperbaiki kesuburan tanah dan meningkatkan kesuburan tanaman (digunakan sebagai pupuk organik)
Komposisi Gas yang Terdapat dalam Biogas
Perbandingan Biogas dengan Bahan Bakar Lain
Jenis Kandungan Gas Volume (%)
Metana (CH4) 50 – 60
Karbondioksida
(CO2)
30 – 40
O2, H2, dan H2S 1 – 2
Volume
BiogasBahan Bakar Lain
1 m3 Biogas
LPG 0,46 kg
Minyak tanah
0,62 liter
Minyak solar
0,52 liter
Bensin 0,8 liter
Gas kota 1,50 m3
Kayu bakar 3,5 kg
Reaktor Kubah Tetap (Fixed-Dome)
Reaktor Floating
Reaktor Balon
Reaktor Fiberglass
Sekian
dan Terimakasih
Omil C.Chatib, [email protected]
Semua energi yang dapat diperbaharui dan berasal dari Matahari. (kecuali.panas bumi)
Matahari meradiasi 1,74 x 1.014 kilowatt jam energi ke Bumi setiap jam (Bumi menerima 1,74 x 1.017 watt daya)
1-2 persen dari energi tersebut diubah menjadi energi angin.
Jadi, energi angin merupakan bentuk tidak langsung dari energi matahari, karena angin dipengaruhi oleh pemanasan yang tidak merata pada kerak bumi oleh matahari
Pada dasarnya angin terjadi karena adanya perbedaan suhu antara udara panas dan dingin.
Di katulistiwa, udara menjadi panas mengembang dan menjadi ringan, naik ke atas dan bergerak ke daerah yang lebih dingin.Sebaliknya di daerah kutub yang dingin, udaranya menjadi dingin dan turun ke bawah.
Dengan demikian terjadi suatu perputaran udara, berupa perpindahan udara dari kutub ke garis katulistiwa menyusuri permukaan bumi, dan sebaliknya suatu perpindahan udara dari garis katulistiwa kembali ke kutub utara melalui lapisan udara yang lebih tinggi.
Energi angin dapat dimanfaatkan sebagai pengganti bahan bakar fosil.
Ketersediaannya dia alam cukup banyak.
Dapat diperoleh secara gratis di alam.
Dalam pemanfaatannya secara langsung, tidak menimbulkan pencemaran udara, atau dengan kata lain pemanfaatannya ramah lingkungan.
Berdasarkan data dari WWEA (World Wind EnergyAssociation), sampai dengan tahun 2007 perkiraan energi listrik yang dihasilkan oleh turbin angin mencapai 93.85 GW, menghasilkan lebih dari 1% dari total kelistrikan secara global.
Amerika, Spanyol dan China merupakan negara terdepan dalam pemanfaatan energi angin.
Pada tahun 2010 total kapasitas pembangkit listrik tenaga angin secara global mencapai 170 GigaWatt.
Di tengah potensi angin melimpah di kawasan pesisir Indonesia, total kapasitas terpasang dalam sistem konversi energi angin saat ini kurang dari 800 kilowatt.
Di seluruh Indonesia, lima unit kincir angin pembangkit berkapasitas masing-masing 80 kilowatt (kW) sudah dibangun.
Tahun 2007, tujuh unit dengan kapasitas sama menyusul dibangun di empat lokasi, masing-masing di Pulau Selayar tiga unit, Sulawesi Utara dua unit, dan Nusa Penida, Bali, serta Bangka Belitung, masing-masing satu unit.
Mengacu pada kebijakan energi nasional, maka pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) ditargetkan mencapai 250 megawatt (MW) pada tahun 2025.
Energi Kinetik ...
Dimana :
Ek = Energi Kinetik (Joule)
m = massa (kg)
v = Kecepatan (m/s)
Bila suatu blok udara yang mempunyai penampang A m2, dan bergerak dengan kecepatan v m/s, maka jumlah massa yang melewati suatu tempat adalah ...
.m = A.v.ρ
Dimana :m = laju aliran massa (kg/s)A = Luas penampang (m2)v = Kecepatan (m/s)ρ = densitas (kg/m3)
Substitusikan persamaan tersebut ...
P = 0,5.A.ρ.v3
Dimana :
P = Daya (Watt)
A = Luas penampang (m2)
ρ = densitas (kg/m3)
v = Kecepatan (m/s)
Untuk keperluan praktis sering digunakan persamaan aproksimasi dengan memperhatikan besaran kecepatan angin dan luas penampang sudu ...
P = k.A.v3
Dimana :P = Daya (W)K = Konstanta (1,37.10-5)A = Luas penampang (m2)v = Kecepatan (m/s)
Untuk keperluan estimasi sementara dan sangat kasar, dipakai rumus sbb ...
P = 0,1.v3
Dimana :
P = Daya per satuan luas (W/m2)
v = Kecepatan (m/s)
Gaya Aksial a
... yang mempunyai arah yang sama dengan angin.
Gaya Senrifugal s
... yang meninggalkan titik tengah.
Gaya Tangensial t
... yang menghasilkan momen, bekerja tegak lurus pada radius dan yang merupakan gaya produktif.
Berdasarkan sumbu putarnya, turbin angin didisain dalam dua tipe besar ...
turbin dengan sumbu putar horizontal
turbin dengan sumbu putar vertikal
Turbin ini memiliki rotor dan generator listrik di bagian atas menara. Sumbu ini diarahkan pada arah angin. Kebanyakan sudu turbin menghadap ke arah angin yang datang untuk menghindari turbulensi akibat terhalang oleh menara turbin.
Tipe turbin sumbu horizontal ...
kincir angin, umumnya memiliki empat sudu yang terbuat dari kayu.
turbin angin modern, biasanya memilki tiga sudu dan dapat diarahkan dengan sistem kendali. Turbin ini memiliki kecepatan dan efisiensi yang tinggidan telah dikembangkan secara komersial untuk menghasilkan listrik.
keuntungan turbin sumbu horizontal ...
1. stabilitas yang baik karena pusat gravitasinya disamping sudu,
2. kemampuannya untuk mengatur sudu sehingga "angle of attack" yang terbaik dapat diperoleh
Turbin sumbu vertikal memiliki poros rotor yang berputar secara vertikal.Keuntungannya adalah ... generator dan gearbox dapat diletakkan di bawah sehingga
beban menara lebih ringan. Turbin tidak perlu diarahkan sesuai arah angin. Akan tetapi
selama perputaran dapat terjadi gaya berbalik dan gaya drag.
Kekurangan ... Penempatan di atas menara lebih sulit, sehingga harus
dipasang di tempat yang agak rendah yang berarti ekstraksi energinya juga lebih rendah.
Jenis turbin sumbu vertikal ...1. Turbin Darrieus Tipe pertama merupakan penemuan yang
relatif baru, terbuat dari layar dan dapat membangkitkan listrik pada kecepatan 2m/s. Turbin Darrieus memiliki efisiensi yang cukup tinggi tetapi menghasilkan rippletorka yang besar. Torka awal dari turbin ini sangat rendah, sehingga umumnya perlu turbin lain untuk menggerakkan turbin sampai pada kecepatan tertentu.
2. Turbin Savonius relatif sederhana dan terdiri dari dua atau lebih mangkuk.
Omil C.Chatib, M.Si
Energi air adalah energi yang telah dimanfaatkan secara luas di Indonesia yang dalam skala besar telah digunakan sebagai pembangkit listrik.
Beberapa perusahaan di bidang pertanian bahkan juga memiliki pembangkit listrik sendiri yang bersumber dari energi air.
Di masa mendatang untuk pembangunan pedesaan termasuk industri kecil yang jauh dari jaringan listrik nasional, energi yang dibangkitkan melalui sistem mikrohidro diperkirakan akan tumbuh secara pesat.
Potensi air sebagai penyedia energi listrik melalui PLTAmaupun mikrohidro.
Potensi tenaga air di seluruh Indonesia ± 75684 MW. Equal dengan kapasitas 100 MW ke atas dengan jumlah sekitar 800.
Jumlah sungai dan danau air tawar yang ada di Indonesia.Tetapi tetap harus memperhatikan ekosistem.
Dasarnya adalah ... energi potensial gravitasi.
Energi mekanik aliran air yang merupakan transformasi dari energi potensial gravitasi dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin atau kincir.
Umumnya turbin digunakan untuk membangkitkan energi listrik, sedangkan kincir untuk pemanfaatan energi mekanik secara langsung.
Untuk mendapatkan energi mekanik aliran air ini, perlu beda tinggi air yang diciptakan dengan menggunakan bendungan. Akan tetapi dalam menggerakkan kincir, aliran air pada sungai dapat dimanfaatkan ketika kecepatan alirannya memadai.
Energi air yang dimanfaatkan di Indonesia pada umumnya dalam skala yang besar (PLTA).
Bendungan besar yang digunakan dapat memperlambat debit aliran sungai secara signifikan sehingga mempengaruhi ekosistem sungai. Suplai air untuk keperluan lainnya pun juga terkena dampak.
Berbeda dengan pemanfaatan energi mikrohidro, sehubungan dengan skala yang tidak terlalu besar dampak terhadap lingkungan tidak terlalu besar.
Bendungan, berfungsi menaikkan permukaan air sungai untuk menciptakan tinggi jatuh air. Selain menyimpan air, bendungan juga dibangun dengan tujuan untuk menyimpan energi.
Turbin, berdasarkan perubahan momentum fluida kerjanya
Jenis-jenis Turbin ...
Turbin Impuls.
yang dimaksud dengan turbin impuls adalahturbin air yang cara kerjanya dengan merubahseluruh energi air (potensial + tekanan +kecepatan) yang tersedia menjadi energi kinetikuntuk memutar turbin, sehingga menghasilkanenergi puntir.
Jenis : Turbin Pelton, Turbin Turgo, Cross Flow.
Cross Flow.
Vertical Horizontal
Jenis-jenis Turbin ... Turbin Reaksi.
Sudu pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yangmenyebabkan terjadinya penurunan tekanan air selama melaluisudu. Perbedaan tekanan ini memberikan gaya pada sudu sehinggarunner (bagian turbin yang berputar) dapat berputar. Turbin yangbekerja berdasarkan prinsip ini dikelompokkan sebagai turbinreaksi. Runner turbin reaksi sepenuhnya tercelup dalam air danberada dalam rumah turbin.Jenis : Turbin Francis, Turbin Kaplan & Propeller.
Kincir Air, merupakan sarana untuk merubah energi air menjadi energi mekanik berupa torsi pada poros kincir.
Tipe Kincir air...1. Kincir Air Overshot
Kincir air overshot bekerja bila air yang mengalir jatuh ke dalam bagian sudu-sudu sisi bagian atas, dan karenagayaberat air roda kincir berputar. Kincir air overshot adalah kincir air yang paling banyak digunakan dibandingkan dengan jenis kincir air yang lain.
Tipe Kincir air...2. Kincir Air Undershot
Kincir air undershot bekerja bila air yang mengalir, menghantam dinding sudu yang terletak pada bagian bawah dari kincir air. Kincir air tipe undershot tidak mempunyai tambahan keuntungan dari head.Tipe ini cocok dipasang pada perairan dangkal pada daerah yang rata.
Tipe Kincir air...3. Kincir Air Breastshot
Kincir air Breastshot merupakan perpaduan antara tipe overshot dan undershot dilihat dari energi yang diterimanya. Jarak tinggi jatuhnya tidak melebihi diameter kincir, arah aliran air yang menggerakkan kincir air disekitar sumbu poros dari kincir air. Kincir air jenis ini menperbaiki kinerja dari kincir air tipe under shot
Tipe Kincir air...4. Kincir Air Tub
Kincir air Tub merupakan kincir air yang kincirnya diletakkan secara horisontal dan sudu-sudunya miring terhadap garis vertikal, dan tipe ini dapat dibuat lebih kecil dari pada tipe overshot maupun tipe undershot. Karena arahgayadari pancuran air menyamping maka, energi yang diterima oleh kincir yaitu energi potensial dan kinetik.
Generator,Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanis.
Generator terdiri dari dua bagian utama, yaitu rotor dan stator. Rotor terdiri dari 18 buah besi yang dililit oleh kawat dan dipasang secara melingkar sehingga membentuk 9 pasang kutub utara dan selatan.Jika kutub ini dialiri arus eksitasi dari Automatic Voltage Regulator (AVR), maka akan timbul magnet. Rotor terletak satu poros dengan turbin, sehingga jika turbin berputar maka rotor juga ikut berputar. Magnet yang berputar memproduksi tegangan di kawat setiap kali sebuah kutub melewati "coil" yang terletak di stator. Lalu tegangan inilah yang kemudian menjadi listrik.
Jalur Transmisi, berfungsi untuk menyalurkan listrik dari pembangkit listrik menuju rumah-rumah dan pusat industri.
Pipa Pesat (penstock), berfungsi untuk menyalurkan dan mengarahkan air ke cerobong turbin. Salah satu ujung pipa pesat dipasang pada bak penenang minimal 10 cm diatas lantai dasar bak penenang. Sedangkan ujung yang lain diarahkan pada cerobong turbin..
Sekian
Terimakasih
Omil C.Chatib, M.Si
Energi dari lautan merupakan energi yang sangat potensial tetapi masih jarang dimanfaatkan di Indonesia.Indonesia yang merupakan negara kepulauan memiliki garis pantai dan luas laut yang besar yang mampu menjadi sumber energi yang sangat potensial apabila dikelola secara baik.
Penggolongan Jenis Energi
Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) ....
metode untuk menghasilkan energi listrik dengan memanfaatkan perbedaan panas antara permukaan dan dasar laut yang menggerakkan fluida seperti amonia yang dapat digunakan untuk memutar turbin.
Cara kerja ... air laut pada permukaan (yang temperaturnya lebih
hangat) dan air laut yang amat dingin (pada kedalaman > 1000 m) masing-masing dihisap sebagai pemanas dan pendingin. Amonia digunakan sebagai fluida kerja.
Air permukaan yang panas dialirkan melalui evaporator sehingga menyebabkan amonia menguap dan mempunyai tekanan yang tinggi.
Tekanan tinggi ini dimanfaatkan untuk memutar turbin yang ada. Setelah digunakan untuk memutar turbin, tekanan amonia kembali rendah dan kemudian dialirkankan melalui kondensor untuk didinginkan.
Air dingin dipermukaan laut yang bawah dilewatkan melalui kondensor bertujuan untuk mendinginkan uap amoniak sehingga menjadi cairan kembali. Amonia dialirakan secara paksa menggunakan pompa.
Kelebihan ... Tidak menghasilkan gas rumah kaca ataupun
limbah lainnya. Tidak membutuhkan bahan bakar. Biaya operasi rendah. Produksi listrik stabil. Dapat dikombinasikan dengan fungsi lainnya:
menghasilkan air pendingin, produksi air minum, suplai air untuk aquaculture, ekstraksi mineral, dan produksi hidrogen secara elektrolisis.
Kekurangan ...
Belum ada analisa mengenai dampaknya terhadap lingkungan.
Jika menggunakan amonia sebagai bahan yang diuapkan menimbulkan potensi bahaya kebocoran.
Efisiensi total masih rendah sekitar 1%-3%.
Biaya pembangunan tidak murah.
Pasang surut lautan yang terjadi akibat interaksi dari bumi dan bulan dapat digunakan untuk memutar turbin dengan menggunakan semacam waduk untuk menampung air pasang dan melepas ketika surut.
Pemanfaatan energi tidal (pasang surut) dengan cara membentuk waduk pasang surut yang biasanya dekat dengan lokasi pantai.
Pengisian waduk dilakukan dengan jalan mengalirkan air laut melalui turbin air sehingga posisinya sama dengan permukaan air lautnya. Pada waktu laut surut, terjadi hal sebaliknya dimana air laut dari waduk dialirkan melalui turbin.Turbin harus dapat berputar dua arah. Akan tetapi pembangkitan tenaga listrik dengan energi pasang surut ini tidak kontinyu, melainkan teputus-putus secara teratur dengan suatu siklus.
Pada dasarnya ada dua metodologi untuk memanfaatkan energi pasang surut ...
1. Dam pasang surut (Tidal Barrages)
2. Turbin lepas pantai (Offshore Turbines)
Dam pasang surut (tidal barrages)Cara ini serupa seperti pembangkitan listrik secara hidro-elektrik yang terdapat di dam/waduk penampungan air sungai. Hanya saja, dam yang dibangun untuk memanfaatkan siklus pasang surut jauh lebih besar daripada dam air sungai pada umumnya. Dam ini biasanya dibangun di muara sungai dimana terjadi pertemuan antara air sungai dengan air laut. Ketika ombak masuk atau keluar (terjadi pasang atau surut), air mengalir melalui terowongan yang terdapat di dam. Aliran masuk atau keluarnya ombak dapat dimanfaatkan untuk memutar turbin.
Dam pasang surut (tidal barrages)
Gambar. PLTPs La Rance, Brittany, Perancis.Gambar atas menampilkan aliran air dari kiri ke kanan. Gambar sebelah kiri bawah menampilkan proyek dam ketika masih dalam masa konstruksi. Gambar kanan menampilkan proses perakitan turbin dan baling-balingnya.
Photo credit: Popular Mechanics, December 1997.
Dam pasang surut (tidal barrages)
Turbin lepas pantai (Offshore Turbines)
Turbin lepas pantai lebih menyerupai pembangkit listrik tenaga angin versi bawah laut. Keunggulannya dibandingkan Dam pasang surut adalah lebih murah biaya instalasinya, dampak lingkungan yang relatif lebih kecil daripada pembangunan dam, dan persyaratan lokasinya pun lebih mudah sehingga dapat dipasang di lebih banyak tempat.
Beberapa perusahaan yang mengembangkan teknologi turbin lepas pantai adalah: Blue Energy dari Kanada, Swan Turbines (ST) dan Marine Current Turbines (MCT) dari Inggris.
Turbin lepas pantai (Offshore Turbines)Bermacam-macam jenis turbin lepas pantai yang digerakkan oleh arus pasang surut.(1) Seagen Tidal Turbines buatan MCT (Gambar sebelah kiri)(2) Tidal Stream Turbines buatan Swan Turbines (Gambar Tengah)(3) Davis Hydro Turbines dari Blue Energy (Gambar kanan atas dan bawah)
Picture credit: (1) marineturbines.com, (2) swanturbines.co.uk, (3) & (4) bluenergy.com
Turbin lepas pantai (Offshore Turbines)
Kelebihan ...
Tidak menghasilkan gas rumah kaca ataupun limbah lainnya.
Tidak membutuhkan bahan bakar.
Biaya operasi rendah.
Produksi listrik stabil.
Pasang surut air laut dapat diprediksi.
Turbin lepas pantai memiliki biaya instalasi rendah dan tidak menimbulkan dampak lingkungan yang besar.
Dam pasang surut (tidal barrages)
Kekurangan:
Sebuah dam yang menutupi muara sungai memiliki biaya pembangunan yang sangat mahal, dan meliputi area yang sangat luas sehingga merubah ekosistem lingkungan baik ke arah hulu maupun hilir hingga berkilo-kilometer.
Hanya dapat mensuplai energi kurang lebih 10 jam setiap harinya, ketika ombak bergerak masuk ataupun keluar.
Indonesia mempunyai prospek yang baik untuk pengembangan arus laut. Posisi Indonesia yang strategis merupakan tempat pertemuan antara dua arus yang berasal dari samudra hindia dan samudra pasifik.
Arus laut terbentuk oleh banyak faktor seperti angin, salinitas, putaran bumi dan topografi dasar laut. Berbeda dengan arus yang disebabkan oleh pasang surut, arus ini pada umumnya bergerak dalam satu arah.
Arus air terjadi dipermukaan laut dapat digunakan untuk menggerakkan sebuah kincir untuk menghasilkan suatu tenaga. Turbin yang digunakan untuk memanfaatkan energi ini memiliki bentuk yang menyerupai turbin angin dengan sumbu horizontal atau dengan sumbu vertikal.
Turbin Sumbu Horizontal Turbin sumbu Vertikal
Energi gelombang laut ditangkap langsung dari gelombang permukaan atau dari fluktuasi tekanan di bawah permukaan. Gelombang disebabkan oleh angin bertiup di atas permukaan laut.
Kelebihan ... Tidak diperlukannya bahan bakar dan tidak adanya
emisi gas buang dan limbah Murah dalam biaya operasi dan perawatan Menghasilkan energi dalam jumlah besar
Kekurangan ... Variabel pasokan energi tergantung konsistensi
ombak Mahal dalam pengembangan Dampak visual bagi pantai Menganggu ekosistem laut Ancaman bagi navigasi laut
Omil C.Chatib, M.Si
Jurusan Teknik Pertanian
Fateta Unand
Energi dan Elektrifikasi
Energi listrik merupakan bentuk energi yang paling fleksibel danmurah untuk ditransmisikan dari sumber primernya ke lokasipengguna bahkan untuk jarak yang sangat jauh.
Oleh karena itu, pemanfaatan banyak jenis sumber energitermasuk sumber-sumber energi yang terbarukan terlebihdahulu dikonversi ke dalam energi listrik sebelum dimanfaatkanoleh pengguna.
energi angin, air dan juga surya kebanyakan dimanfaatkandengan cara terlebih dahulu dikonversi ke dalam bentuk listrik.
Dapat dibayangkan bahwa apabila bentuknya tidak diubah, adalah sangat sulit untuk mentransmisikan bentuk-bentukenergi tersebut ketika diinginkan untuk dimanfaatkan pada jarakyang cukup jauh dari sumber-sumbernya.
Listrik sering disebut sebagai sumberenergi sekunder yang dibangkitkan darisumber primer (pembangkit listrik).Alternator digunakan untuk mengubahenergi mekanik menjadi energi listrik.Tegangan yang dihasilkan kemudiandinaikkan dengan menggunakantransformator step up dengan tujuanmenghindari arus yang terlalu tinggi dankemudian dialirkan melalui konduktor.Arus yang terlalu tinggi akanmembutuhkan ukuran konduktor yangsangat besar. Untuk penggunaan padalokasi pengguna, tegangan diturunkanmenggunakan transformator stepdowndengan tujuan menghindari bahayategangan tinggi. Energi dalam bentuklistrik ini kemudian dikonversi kembali kebentuk energi mekanik, termal atau lainnyamelalui peralatan listrik sehingga dapatdimanfaatkan oleh pengguna.
Pembangkit listrik merupakan bagian dari alat industri yang dipakai untuk memproduksi dan membangkitkan tenaga listrik dari berbagai sumber tenaga.Contohnya dari PLTA, PLTU, PLTN, dan lain-lain.
Bagian utama dari pembangkit listrik ini adalah generator, yakni mesin berputar yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik dengan menggunakan prinsip medan magnet dan penghantar listrik. Mesin generator ini diaktifkan dengan menggunakan berbagai sumber energi yang berasal dari gerak.
Generator listrik adalah sebuah alatyang memproduksi energi listrik darisumber energi mekanikal, biasanyadengan menggunakan induksi elektromagnetik. Proses ini dikenalsebagai pembangkit listrik.
Perbedaan Generator dan motor ... Motor adalah alat yang mengubah
energi listrik menjadi energimekanik.
Generator mendorong muatan listrik untuk bergerak melaluisebuah sirkuit listrik eksternal, tapigenerator tidak menciptakan listrikyang sudah ada di dalam kabellilitannya.
Sumber Penggerak primer Pembangkit turbin uap menggunakan tekanan dinamis yang
dihasilkan oleh desakan uap untuk menggerakkan lengankipas. Hampir semua pembangkit listrik non-hidro yang besar menggunakan sistem ini. Kira-kira 80% semua energilistrik yang dibuat di dunia menggunakan turbin uap.
Sumber Penggerak primer Pembangkit turbin gas menggunakan tekanan dinamis dari gas yang
mengalir (udara dan hasil pembakaran) untuk menggerakkan turbin secaralangsung. Pembangkit turbin bakar gas alam (juga minyak bumi) dapatsegera memulai gerakan dan biasanya digunakan untuk memasok energiselama masa penggunaan, kendati lebih mahal daripada pembangkit biasa. Jenis ini dirintis oleh Britania Raya, Princetown
Konsep dasar
Pada pembangkit listrik tenaga bahan bakarfosil, energi kimia yang tersimpan dalambahan bakar fosil (batu bara, gas alam, minyak bumi) dan oksigen dari udaradikonversikan menjadi energi termal, energimekanis, lalu energi listrik untukpenggunaan berkelanjutan dan distribusisecara luas.
Konversi panas menjadi energi mekanis
Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwasetiap siklus tertutup hanya bisa mengkonversisebagian panas yang diproduksi menjadi kerja. Sisapanas harus dipindahkan ke reservoir yang lebihdingin, menjadi panas yang terbuang. Sebagianpanas yang terbuang adalah sama atau lebih besardari rasio temperatur mutlak reservoir dingin danreservoir panas. Meningkatkan temperatur reservoir panas dapat meningkatkan efisiensi mesin. panasyang terbuang tidak dapat dimanfaatkan menjadienergi mekanis. Namun dapat dimanfaatkan untukmenghangatkan bangunan, memproduksi air panas, atau memanaskan material dalam skala industri.
Faktor Pertimbangan Distribusi ...
• KeamananEnergi listrik yang digunakan oleh para pemakai dengantingkat resiko / bahaya yang minimal
• Penyediaan Tenaga ListrikPenggunaan yang dilakukan secara teratur, tidak melebihikapasitas dan tidak bergejolak
• Pertimbangan EkonomiMasyarakat dapat menggunakan dengan biaya yang murahdan konsumen mendapatkannya dengan harga yang memadai
Pembangkitan listrik awalnya, tidak ada arus listrik yang melalui beban saat posisi kutub magnet pada posisi vertikal. Ketika posisi magnet diputar searah jarum jam, maka terjadi perubahan fluks magnet yang menyebabkan terjadinya polaritas (beda potensial) pada koil, yang akan menyebabkan terjadinya arus listrik. Beda potensial akan maksimum pada posisi horizontal dan akan menurun saat posisi kutub magnet menjauh dari koil.
Jika gerakan ini dilanjutkan maka beda potensial akan nol pada saat posisi kutub magnet vertikal dengan arah kutub yang berlawanan. Selanjutnya polaritas akan berubah posisi.Apabila beda potensial tersebut diplot terhadap waktu maka kurvanya akan berbentuk sinusoidal. Jika antara beda potensial tersebut dihubungkan ke beban maka akan mengalir arus dengan bentuk kurva yang sama.Oleh karena itu listrik dengan karakteristik demikian disebut sebagai listrik arus bolak balik (AC: alternating current).Apabila plot kurva ini diteruskan maka akan diperoleh bentuk gelombang yang berulang. Satu siklus gelombang dinyatakan pada Gambar dibawah ini.
Frekwensi menyatakan jumlah siklus gelombang dalam setiap detik. Jika listrik AC memiliki frekwensi 60 Hz maka memiliki arti bahwa dalam setiap detik beda potensial dari listrik akan berubah sebanyak 60 siklus.
Sistem daya pada arus bolak-balik dapat berupa single phase. Sistem satu fase umumnya digunakan untuk kebutuhan daya yang relatif rendah. Ketika beban daya tinggi, sistem tiga fase merupakan sistem polifase lebih sering digunakan sehubungan dengan alasan keamanan dan kebutuhan konduktor.
Satu fase merupakan sistem dengan satu fase tegangan, sedangkan sistem tiga fase menggunakan tiga fase tegangan. Sebagai catatan, beda fase 180o tidak dikategorikan sebagai beda fase tetapi sebagai satu fase. Oleh karena itu ada sistem lain yang disebut sebagai split phase, dimana digunakan dua sumber tegangan akan tetapi keduanya berada dalam fase yang sama.
Sistem tiga fase yang digambarkan di bawah memiliki beda fase sebesar 120o. Hal ini berarti masing-masing sumber tegangan memiliki beda fase yang sama yaitu 120o, walaupun pada satu sumber tegangan ditulis 240o.Dapat dilihat bahwa untuk jumlah beban yang sama diperlukan arus tiga kali lebih besar daripada yang digunakan pada satu fase. Dengan demikian, kebutuhan konduktor (secara keseluruhan) juga akan lebih hemat walaupun pada sistem tiga fase diperlukan jumlah konduktor yang lebih banyak. Hal ini disebabkan kebutuhan ukuran konduktor sangat dipengaruhi oleh arus yang melaluinya.
Sistem tiga fase dapat menjadi (1) konfigurasi bintang (Y) dan (2) konfigurasi delta.
Pada hubungan bintang (Y), ujung-ujung tiap fase dihubungkan menjadi satu dan menjadi titik netral atau titik bintang. Tegangan antara dua terminal dari tiga terminal a – b – c mempunyai besar magnitude dan beda fasa yang berbeda dengan tegangan tiap terminal terhadapa titik netral. Tegangan Va, Vb dan Vc disebut tegangan “fase” atau Vf.
Dengan adanya saluran / titik netral maka besaran tegangan fase dihitung terhadap saluran / titik netralnya, juga membentuk sistem tegangan 3 fase yang seimbang dengan magnitudenya (akar 3 dikali magnitude dari tegangan fase).Vline = akar 3 Vfase = 1,73VfaseSedangkan untuk arus yang mengalir pada semua fase mempunyai nilai yang sama,ILine = IfaseIa = Ib = Ic
Pada hubungan segitiga (delta, Δ, D) ketiga fase saling dihubungkan sehingga membentuk hubungan segitiga 3 fase.
Dengan tidak adanya titik netral, maka besarnya tegangan saluran dihitung antar fase, karena tegangan saluran dan tegangan fasa mempunyai besar magnitude yang sama, maka:Vline = Vfase
Tetapi arus saluran dan arus fasa tidak sama dan hubungan antara kedua arus tersebut dapat diperoleh dengan menggunakan hukum kirchoff, sehingga:Iline = akar 3 Ifase = 1,73Ifase
Omil C.Chatib, M.Si
Jurusan Teknik Pertanian
Fateta Unand
Energi dan Elektrifikasi
adalah sambungan dari bermacam-macam elemen listrik pasifseperti resistor, kapasitor, induktor, transformator, sumbertegangan, sumber arus, dan saklar (switch).
interkoneksi dari sekumpulan elemen atau komponen penyusunnya ditambah dengan rangkaian penghubungnya dimana disusun dengan cara-cara tertentu dan minimal memiliki satu lintasan tertutup.
lintasan tertutup : suatu lintasan yang dimulai dari titik awal dan akan kembali lagi ke titik tersebut tanpa terputus dan tidak memandang seberapa jauh atau dekat lintasan yang kita tempuh.
sering dibahas dan dianalisa dalam tiga macam respons: respons-nya terhadap arus atau tegangan DC (Direct Current, atau misalnyaarus batrei ), respons-nya terhadap arus atau tegangan AC (Alternating Current, misalnya seperti arus PLN), dan respons-nya terhadap waktutransien
Elemen aktif elemen yang menghasilkan energi (sumber tegangan dan sumber arus)
Elemen pasif tidak dapat menghasilkan energi (R, L, C)
R menyerap energi (resistor, tahanan atau hambatan, satuannya Ohm : Ω)
L menyerap energi, dapat menyimpan energi dalam bentuk medan magnet (induktor, lilitan, belitan atau kumparan)
C menyerap energi, dapat menyimpan energi dalam bentuk medan listrik (kapasitor, kondensator)
Elemen listrik dua terminal Sumber tegangan Sumber arus Resistor ( R ) Induktor ( L ) Kapasitor ( C )
Elemen listrik lebih dari dua terminal Transistor Op-amp
Sirkuit RLC adalah ...
sirkuit listrik yang didalamnya mengandung Resistor, Kapasitor, dan induktor yang saling terhubung satu sama lain secara paralel maupun seri.
... komponen elektronik dua kutub yang didisain untuk menahan arus listrik dengan memproduksi tegangan listrik diantara kedua kutubnya.
Nilai tegangan terhadap resistansi berbanding dengan arus yang mengalir.Persamaan dengan hukum Ohm ...
V = I.RI = V / R
... Suatu alat yang dapat menyimpan energi didalam medan listrik dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik.
Satuannya = Farad (F).
Kapasitor diidentikkan mempunyai 2 kaki dan dua kutub (positif dan negatif) serta memiliki cairan elektrolit dan biasanya berbentuk tabung.
Sedangkan jenis yang lain kebanyakan nilai kapasitasnya lebih rendah, tidak mempunyai kutub. Disamping itu kapasator ini berbentuk bulat pipih berwarna coklat, merah, hijau, dan lain-lain.
Kondensator tetap
Kondensator elektrolit
Kondensator variabel
... Kondensator yang nilainya tidak berubah-ubah.
Dalam pemasangan di papan rangkaian (PCB), dapat dibolak-balik karena tidak mempunyai kaki positif dan negatif.
Kondensator tetap terdiri dari ...1. Kondensator keramik, Bentuknya ada yang bulat
tipis, ada yang persegi empat berwarna merah, hijau, coklat dan lain-lain.
2. Kondensator polyester, Pada dasarnya sama saja dengan kondensator keramik begitu juga cara menghitung nilainya. Bentuknya persegi empat seperti permen. Biasanya mempunyai warna merah, hijau, coklat dan sebagainya.
3. Kondensator kertas, sering disebut juga kondensator padder.
Kondensator elektrolit atau Electrolytic Condenser... kondensator yang biasanya berbentuk tabung,
mempunyai dua kutub kaki yang ditandai oleh kaki panjang berkutub positif dan yang pendek berkutub negatif.
Nilai kapasitasnya dari 0,47 µF (mikroFarad) sampai ribuan mikroFarad dengan voltase kerja dari beberapa volt hingga ribuan volt.
Lambang dari kondensator elektrolit ...
Kerusakan umum pada kondensator elektrolit ...
Kering
Konsleting
Meledak, akibat salah dalam pemberian tegangan dan kelebihan batas maksimum voltase
Kondensator variabel terbuat dari logam yang mempunyai kapasitas maksimum sekitar 100 pF sampai 500 pF (100pF = 0.0001µF).
Kondensator variabel dengan spul antena dan spul osilator berfungsi sebagai pemilih gelombang frekuensi tertentu yang akan ditangkap.
kapasitor mengijinkan arus untuk melewatinya berbanding lurus dengan laju perubahan tegangan. Hubungan tersebut dinyatakan sebagai ...
Arus yang melalui kapasitor merupakan reaksi dari perubahan tegangan pada kapasitor tersebut. Oleh karena itu reaktansinya akan berbanding terbalik dengan frekwensi alternating current. Formulanya adalah ...
induktor atau reaktor... Sebuah komponen elektronika pasif
yang dapat menyimpan energi pada medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melintasinya, dimana tegangannya dapat berubah-ubah.
Kemampuan induktor untuk menyimpan energi magnet ditentukan oleh induksinya (dalam satuan Henry). Biasanya sebuah induktor merupakan sebuah kawat penghantar yang dibentuk menjadi kumparan.Lilitan membantu membuat medan magnet yang kuat di dalam kumparan dikarenakan hukum induksi Faraday.
Induktor melawan arus yang melaluinya dengan cara menurunkan tegangan.
Jadi tegangan yang diturunkan pada induktor merupakan reaksi terhadap perubahan arus yang melaluinya.
Karena sebuah induktor menurunkan tegangan berbanding lurus dengan laju perubahan arus, maka reaktansinya juga akan bergantung pada frekwensi alternating current.
Formulasinya ...
Fungsi ...
Tempat terjadinya gaya medan magnet
Pelipat tegangan
Pembangkit getaran
Resistansi, reaktansi dan impedansi merupakan istilah yang mengacu pada karakteristik dalam rangkaian yang bersifat melawan arus listrik.
Resistansi ... tahanan yang diberikan oleh resistor (R).
Reaktansi ... tahanan yang bersifat reaksi terhadap perubahan tegangan (XL) atau perubahan arus (Xc). Nilai tahanannya berubah sehubungan dengan perbedaan fase dari tegangan dan arus.
Impedansi ... mengacu pada keseluruhan dari sifat tahanan terhadap arus, baik mencakup resistansi, reaktansi atau keduanya.
