Energi Matahari (Surya)

ENERGI DAN DASAR KONVERSI ENERGI ELEKTRIK

DOSEN: ANDI PAWAWOI, M.T

PRIANDIKA 1110953005

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

2013

ENERGI MATAHARI

SUMBER ENERGI TERBAHARUKAN

Energi surya atau matahari telah dimanfaatkan di banyak belahan dunia dan jika dieksplotasi dengan tepat, energi ini berpotensi mampu menyediakan kebutuhan konsumsi energi dunia saat ini dalam waktu yang lebih lama. Indonesia terletak di garis katulistiwa, sehingga Indonesia mempunyai sumber energi surya yang berlimpah dengan intensitas radiasi matahari rata-rata sekitar 4.8 kWh/m² per hari di seluruh wilayah Indonesia.

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. Matahari dapat digunakan secara langsung untuk memproduksi listrik atau untuk memanaskan. Ada banyak cara untuk memanfaatkan energi dari matahari.

Tumbuhan mengubah sinar matahari menjadi energi kimia dengan menggunakan fotosintesis. Bagimanapun, istilah “tenaga surya” mempunyai arti mengubah sinar matahari secara langsung menjadi panas atau energi listrik untuk kegunaan kita. dua tipe dasar tenaga matahari adalah “sinar matahari” dan “photovoltaic” (photo- cahaya, voltaic = tegangan) Photovoltaic tenaga matahari: melibatkan pembangkit listrik dari cahaya. Rahasia dari proses ini adalah penggunaan bahan semi konduktor yang dapat disesuaikan untuk melepas elektron, pertikel bermuatan negative yang membentuk dasar listrik.

ENERGI MATAHARI

Energi surya atau matahari telah dimanfaatkan di banyak belahan dunia dan jika dieksplotasi dengan tepat, energi ini berpotensi mampu menyediakan kebutuhan konsumsi energi dunia saat ini dalam waktu yang lebih lama. Matahari dapat digunakan secara langsung untuk memproduksi listrik atau untuk memanaskan bahkan untuk mendinginkan. Potensi masa dapat energi surya hanya dibatasi oleh keinginan kita untuk menangkap kesempatan.Ada banyak cara untuk memanfaatkan energi dari matahari. Tumbuhan mengubah sinar matahari menjadi energi kimia dengan menggunakan fotosintesis. Kita memanfaatkan energi ini dengan memakan dan membakar kayu. Bagimanapun, istilah “tenaga surya” mempunyai arti mengubah sinar matahari secara langsung menjadi panas atau energi listrik untuk kegunaan kita. dua tipe dasar tenaga matahari adalah “sinar matahari” dan “photovoltaic” (photo- cahaya, voltaic=tegangan)Photovoltaic tenaga matahari: melibatkan pembangkit listrik dari cahaya. Rahasia dari proses ini adalah penggunaan bahan semi konduktor yang dapat disesuaikan untuk melepas elektron, partikel bermuatan negatif yang membentuk dasar listrik. Bahan semi konduktor yang paling umum dipakai dalam sel photovoltaic adalah silikon, sebuah elemen yang umum ditemukan di pasir. Semua sel photovoltaic mempunyai paling tidak dua lapisan semi konduktor seperti itu, satu bermuatan positif dan satu bermuatan negatif. Ketika cahaya bersinar pada semi konduktor, lading listrik menyeberang sambungan diantara dua lapisan menyebabkan listrik mengalir, membangkitkan arus DC.  Makin kuat cahaya makin kuat aliran listrik. Sistem photovoltaic tidak membutuhkan cahaya matahari yang terang untuk beroperasi. Sistem ini juga membangkitkan listrik di saat hari mendung, dengan energi keluar yang sebanding ke berat jenis awan. Berdasarkan pantulan sinar matahari dari awan, hari-hari mendung dapat menghasilkan angka energi yang lebih tinggi dibandingkan saat langit biru sedang yang benar–benar cerah. Saat ini, sudah menjadi hal umum piranti kecil, seperti kalkulator, menggunakan solar sel yang sangat kecil. Photovoltaic juga digunakan untuk menyediakan listrik di wilayah yang tidak terdapat jaringan pembangkit tenaga listrik. Kami telah mengembangkan lemari pendingin, yang bernama Solar Chill yang dapat berfungsi dengan energi matahari. Setelah dites, lemari pendingin ini akan digunakan oleh organisasi kemanusiaan untuk membantu menyediakan vaksin di daerah tanpa listrik, dan oleh setiap orang yang tidak ingin bergantung dengan tenaga listrik  untuk mendinginkan makanan mereka. Penggunaan sel photovoltaic sebagai desain utama oleh para arsitek semakin meningkat. Sebagai contoh, atap ubin atau slites solar dapat menggantikan bahan atap konvsional. Modul film yang fleksibel bahkan dapat diintegrasikan menjadi atap vaulted, ketika modul semi transparan menyediakan percampuran yang menarik antara bayangan dengan sinar matahari. Sel photovoltaic juga dapat digunakan untuk menyediakan tenaga maksimum ke gedung pada saat hari di musim panas ketika sistem AC membutuhkan energi yang besar, hal itu membantu mengurangi beban maskimum elektik.Baik dalam skala besar maupun skala kecil photovoltaic dapat mengantarkan tenaga ke jaringan listrik, atau dapat disimpan dalam selnya.

POTENSI PEMANFAATAN ENERGI SURYA

Terkait dengan energi surya, sebagai negara tropis, Indonesia mempunyai potensi energi surya yang cukup besar. Berdasarkan data penyinaran matahari yang dihimpun dari 18 lokasi di Indonesia, radiasi surya di Indonesia dapat diklasifikasikan berturut-turut sebagai berikut: untuk kawasan barat dan timur Indonesia dengan distribusi penyinaran di Kawasan Barat Indonesia (KBI) sekitar 4,5 kWh/m²/hari dengan variasi bulanan sekitar 10%; dan di Kawasan Timur Indonesia (KTI) sekitar 5,1 kWh/m²/hari dengan variasi bulanan sekitar 9%. Dengan demikian, potensi angin rata-rata Indonesia sekitar 4,8 kWh/m²/hari dengan variasi bulanan sekitar 9%.

Untuk memanfaatkan potensi energi surya tersebut, ada 2 (dua) macam teknologi yang sudah diterapkan, yaitu teknologi energi surya termal dan energi surya fotovoltaik. Energi surya termal pada umumnya digunakan untuk memasak (kompor surya), mengeringkan hasil pertanian (perkebunan, perikanan, kehutanan, tanaman pangan) dan memanaskan air. Energi surya fotovoltaik digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik, pompa air, televisi, telekomunikasi, dan lemari pendingin di Puskesmas dengan kapasitas total ± 6 MW. Pemanfaatan energi surya khususnya dalam bentuk SHS (solar home systems ) sudah mencapai tahap semi komersial. Komponen utama suatu SESF adalah, Sel fotovoltaik (mengubah penyinaran matahari menjadi listrik), Balance of system (BOS), Unit penyimpan energi (baterai) dan peralatan penunjang lain seperti: inverter untuk pompa, sistem terpusat, dan sistem hibrid.

Pemanfaatan energi surya termal di Indonesia masih dilakukan secara tradisional. Para petani dan nelayan di Indonesia memanfaatkan energi surya untuk mengeringkan hasil pertanian dan perikanan secara langsung. Secara umum, teknologi surya termal yang kini dapat dimanfaatkan termasuk dalam teknologi sederhana hingga madya. Beberapa teknologi untuk aplikasi skala rendah dapat dibuat oleh bengkel pertukangan kayu/besi biasa. Untuk aplikasi skala menengah dapat dilakukan oleh industri manufaktur nasional. Untuk skala kecil dan teknologi yang sederhana, kandungan lokal mencapai 100 %, sedangkan untuk sistem dengan skala industri (menengah) dan menggunakan teknologi tinggi (seperti pemakaian Kolektor Tabung Hampa atau Heat Pipe ), kandungan lokal minimal mencapai 50%.

TEKNIK PENGKONVERSIAN ENERGI MATAHARI

Dalam hal ini akan menjelaskan mengenai pemanfaatan energi yang berasal dan pancaran sinar matahani secara langsung. Energi surya merujuk pada radiasi energi dalam bentuk panas dan cahaya yang dipancarkan oleh matahari. Dalam pelaksanaan pemanfaatannya, dapat dibedakan tiga cara. Cara pertama adalah prinsip pemanasan langsung. Dalam hal ini sinar-sinar matahari memanasi langsung benda yang akan dipanaskan, atau memanasi secara langsung medium misalnya air, yang akan dipanaskan. Cara kedua adalah, bahwa yang dipanaskan adalah juga air, akan tetapi panas yang terkandung dalam air itu, akan dikonversikan menjadi energi listrik. Sedangkan cara ketiga adalah cara fotovoltaik. Dengan cara ini maka energi sinar ma- tahari langsung dikonversikan menjadi energi listrik. Pemanasan Langsung Pemanfaatan energi surya oleh manusia secara tangsung dalam bentuk pemanasan, telah lama dikenal.

Dengan cara pemanasan langsung ini suhu yang akan diperoleh tidak akan melampaui 100^oC. Efektivitas pemanfaatan energi surya dengan cara pemanfaatan langsung dapat ditingkatkan bila mempergunakan pengumpul-pengumpul panas, yang biasa disebut kolektor. Sinar-sinar matahari dikonsentrasikan dengan kolektor ini pada satu tempat, sehingga diperoleh suatu suhu yang lebih tinggi. Dalam Gambar 4.9 terlihat beberapa kolektor dan berbagai bentuk. Gambar 4.9(a) merupakan kolektor pipih, atau kotektor datar, Gambar 4.9(b) adalah kolektor parabolik silindris sedangkan Gainbar 4.9(c) merupakan kolektor parabolik bulat. Bentuk kolektor parabolik bulat melandaskan prinsip kompor surya, sebagaimana terlihat pada Gambar 4.9(d).

Sistem-sistem pemanasan secara langsung ini mempunyat efisiensi dan sekitar 30 - 40%. Konversi Surya Teknis Elektris Suatu teknologi yang tampaknya cukup mempunyai potensi adalah apa yang disebut Konversi Surya Termis Elektris (KSTE), atau yang dalam bahasa asing disebut Solar Thermal Electric Conversion (STEC). Pada prinsipnya KSTE memerlukan sebuah konsentrator optik untuk pemanfaatan radiasi surya, sebuah alat untuk menyerap energi yang dikumpulkan, suatu sistem pengangkut panas, dan sebuah mesin yang agak konvensional untuk pembangkitan tenaga listrik.

Sistem KSTE besar yang pertama dibuat adalah dalam tahun 1920, dengan kapasitas 45 kW, di Meadi, Mesir. Tungku surya yang dibangun di Odeillo, Perancis, mempunyai sebuah instalasi 1000 kW- termal. Di Amerika Serikat sedang dikembangkan suatu program KSTE untuk membuat sebuah unit 5 MW-termal di New Meksiko, sebuah unit 10 MW Listnik di Barstow, California, bahkan diharapkan dalam pertengahan tahun 1992-an dapat dibuat sebuah unit 100 MW listnik.

Dua buah perusahaan swasta, yaitu Ansaldo di Italia dan MBB di Republik Federal Jerman bekerja sama untuk membuat instalasi KSTE berlandaskan desain dan Profesor Francia, dengan unit-unit hingga 1 MW listrik, untuk dijual secara komersial. Diperkirakan, bahwa sebuah unit KSTE 100 MW listrik akan mempunyai 12.500 buah heliostat, dengan permukaan refleksi masing-masing seluas 40 m², sebuah menara penerima setinggi 250 m, yang memikul sebuah penyerap untuk membuat uap bagi sebuah turbin selama enam hingga delapan jam sehari. Desain-desain PLTS (Pusat Listrik Tenaga Surya) ini dilengkapi dengan sebuah boiler biasa agar sentral listrik bekerja siang dan malam. Harganya diperkirakan antara US$ 2000,- hingga US$ 5000,- per kW listrik.

Konversi Energi Fotovoltaik Energi radiasi surya dapat diubah menjadi arus listrik searah dengan mempergunakan lapisan-lapisan tipis dan silikon (Si) murni atau bahan semikonduktor lainnya. Pada saat ini silikon merupakan bahan yang terbanyak dipakai. Silikon merupakan pula suatu unsur yang banyak terdapat di alam. Untuk keperluan pemakaian Sebagai semikonduktor, silikon harus dimurnikan hingga suatu tingkat pemurnian yang tinggi sekali: kurang dari satu atom pengotoran per 1010 atom silikon. Gambar 4.11(a) memperlihatkan pengaturan atom dalam kristal silikon. Bentuk kristalisasi demikian akan terjadi bilamana silikon cair terjadi padat, hal mana disebabkan karena tiap atom silikon mempunyai elektron valensi. Dengan demikian terjadi suatu bentuk kristal di mana tiap atom silikon mempunyai sejumlah 4 tetangga terdekat. Tiap dua atom silikon yang bertetangga saling memiliki salah satu elektron valensinya.

Bentuk kisi kristal menurut Gambar 4.11(a) sering juga dinamakan kisi intan. Struktur tiga dimensi menurut Gambar 4.11(a) diperlihatkan dalam Gambar 4.11(b) secara skematis dengan bentuk dua dimensi. Dalam gambar ini terlihat pula bahwa tiap atom mempunyai empat tetangga terdekat. Kedua garis antara tiap atom merupakan dua elektron valensi, satu buah dari masing-masing atom. Tiap pasangan elektron valensi adalah suatu ikatan kovalensi, yang pada asasnya merupakan hubungan yang mengikat atom-atom kristal. Pada suhu nol absolut (00 K) semua ikatan kovalensi berada dalam keadaan utuh dan lengkap. Bilamana suhu naik, atom-atom akan mengalami keadaan getaran termal. Getaran-getaran ini yang meningkat dengan suhu, pada suatu saat dapat nengganggu beberapa ikatan kovalensi. Terganggunya ikatan valensi dalam kristal semikonduktor pada suhu lingkungan biasa mempunyai beberapa akibat besar terhadap sifat-sifat listrik kristal itu dan penting dalam penjelasan efek fotovoltaik. Dan Gambar 4.11(b) terlihat bahwa terputusnya ikatan valensi melepaskan sebuah elektron, yang dapat bergerak bebas dalam kristal dan dapat berperan serta dalam proses hantaran. Cara bantaran listrik dapat terjadi bila sebuah “lubang” yang terjadi karena pelepasan elektron, diisi oleh elektron lain dan tetangganya, dan seterusnya.

Jika kristal itu diletakkan dalam suatu medan listrik, maka elektron-elektron bebas itu condong mengalir ke arah melawan medan sedangkan “lubang-lubang” yang terjadi akan memiliki arah yang berlawanan. Lubang-lubang itu berperan sebagai partikel dengan muatan positif. Dengan demikian seolah-olah dalam sebuah semikonduktor terjadi dua arus dengan arah saling berlawanan: suatu arus elektron dan suatu arus lubang. Jumlah elektron yang mengalir dalam semikonduktor jauh lebih kecil daripada yang merupakan konduktor. Sebagai perbandingan, dalam bahan silikon murni, pada suhu ruangan biasa, terdapat kira-kira satu pasangan elektron dan lubang per 1010 atom.

Untuk kebanyakan kristal logam angka itu adalah satu per satu. Dapat juga terjadi bahwa ikatan valensi terganggu disebabkan pengaruh radiasi elektromagnetik yang datang dari luar. Jika foton dan radiasi yang masuk itu memiliki banyak energi, maka di tempat resapan akan dapat terjelma suatu pasangan elektron dan lubang. Jumlah energi yang diperlukan untuk terjadinya hal itu adalah 1,1 eV bagi siikon pada suhu ruangan biasa. Dengan demikian maka setiap foton yang memiliki jumlah energi yang lebih besar dan 1,1 eV atau panjang gelombang kurang dan 1.100 nm, yang terletak di wilayah inframerah spektrum yang dapat mengakibatkan terjadinya pasangan elektron dan lubang di silikon.

Khususnya besar dan spektrum radiasi surya mempunyai kemampuan tersebut bila diresap silikon. Dengan demikian maka akan terdapat suatu muatan listnik yang melampaui keseimbangan hal mana dapat mengakibatkan terjadinya suatu gaya gerak listrik. Gambar 4.12 memperlihatkan sebuab knistal silikon yang dimasukkan satu atom arsenikum (As), yang diperoleh misalnya dan suatu peleburan yang diberi sedikit arsenikum sebagai “pengotoran”. Atom arsenikum memiliki lima elektron valensi. Bilaimana sebuah atom arsenikum menempati suatu posisi “struktural” dalam kristal silikon, ia mempunyai kelebihan satu buah elektron. Pada suhu lingkungan biasa daya ikat elektron kelima terhadap induk atom arsenikum adalah relatif kecil. Dengan demikian terjadi suatu sirnasi di mana terdapat sebuah elektron bebas dalam kristal silikon. Atom arsenikum yang terikat dalam kristal mendapat muatan positif sedangkan elektron bebas itu dapat bergerak dalam seluruh kristal dan mengikuti proses konduksi bila terdapat suatu medan listrik. Arsenikum dengan semikian merupakan suatu pengotoran yang merupakan pemberi, atau donor elektron.

Hal demikian juga akan terjadi dengan atom-atom lain yang mempunyai ikatan valensi lima. Dan penambahan suatu kristal dengan pengotoran donor, akan mengubah sifat-sifat listrik bahan tersebut dengan dua cara. Pertama, jika pengotoran donor itu diperbesar melampaui 1 bagian per 1012, yang dianggap suatu taraf pengotoran yang rendah. maka daya hantar akan meningkat.

Kedua, bila baik elektron maupun lubang akan memiliki peran serta kurang lebih sama dalam sifat daya hantan materi silikon, hantarannya akan praktis seluruhnya dilakukan oleh gerakan dan elektron dalam kristal yang mengandung donor. Muatan yang positif terikat tempat dalam struktur kristal. Karena elektron memiliki muatan negatif, kristal demikian dinamakan tipe-N, yaitu n dan negatif. Dengan sendirinya akan terjadi suatu efek serupa bila pengotoran dilakukan dengan bahan yang memiliki valensi tiga seperti boron dan galium. Dalam keadaan demikian tiap pengotoran “menerima” satu elektron dan ikatan valensi yang mengakibatkan terdapatnya satu lubang yang berperan serta dalam proses konduksi, dan satu ion pengotoran dengan muatan negatif yang tidak bergerak. Karena lubang mempunyai muatan positif kristal yang mempunyai akseptor dinamakan tipe-P, yaitu p dan positif. Karena pengotoran relatif menyangkut jumlah-jumlah yang kecil sekali sehingga mungkin untuk sebuah kristal tunggal silikon merupakan tipe-P pada satu ujung dan tipe-N pada ujung yang lain. Kristal demikian dinamakan sambungan P-N dan terlihat pada Gambar 4.13(a). Misalkan sambungan P-N itu terkena radiasi matahari. Telah diketahui bahwa tiap foton radiasi yang memiliki energi yang melebihi 1,1 eV dapat menghasilkan satu pasangan elektron-lubang dalam silikon. Dalam situasi menurut Gambar 4.13(a) akan jelas bahwa pasangan-pasangan elektron-lubang agak terpisah-pisah letaknya, sedemikian hingga daerah P akan memiliki muatan positif terhadap daerah N, dan terdapat suatu perbedaan potensial antara kedua apitan. Jika antara kedua apitan dipasang sebuah beban, sebagaimana terlihat pada Gambar 4.13(b), akan mengalir arus I. Dengan demikian terdapat secara langsung suatu konversi elektronika antara radiasi surya yang masuk dan energi listrik yang dihasilkan antara kedua apitan A dan B.

Pada dasarnya prinsip kerja PLTS adalah:

1. Pada siang hari modul surya menerima cahaya matahari dan cahaya tersebut kemudian diubah menjadi energi listrik oleh sel-sel kristal melalui proses fotovoltaik.
2. Listrik yang dihasilkan oleh modul adalah listrik arus searah (DC), yang dapat langsung disalurkan ke beban atau pun disimpan dalam baterai sebelum dikeluarkan ke beban, lampu, radio, dan lain-lain.
3. Tegangan yang dikeluarkan oleh modul surya bervariasi; 6VDC, 12 VDC, 24 VDC, 36 VDC dan 48 VDC per modul. Daya yang dihasilkan juga bervariasi mulai dari 10 Wattpeak (Wp) sampai 100 Wp per modul dengan dimensi modul yang berbeda sesuai dengan kapasitasnya.
4. Untuk melindungi sistem PLTS dari pengisian dan pemakaian yang berlebihan, digunakan alat pengatur (controller), dimana seluruh energi listrik yang dihasilkan dan dipakai oleh sistem PLTS harus melalui alat pengatur ini.
5. Untuk peralatan yang membutuhkan listrik arus AC, digunakan inverter yaitu alat pengubah arus DC-AC yang tersedia dalam berbagai kapasitas.
6. Listrik yang dihasilkan dapat dimanfaatkan untuk mencatu beban, seperti lampu penerangan, berbagai alat elektronik dan alat mekanik yang digerakkan oleh listrik.

Kesimpulan

Matahari dapat digunakan secara langsung untuk memproduksi listrik atau untuk memanaskan. Energi surya sangat berpotensi untuk dimanfaatkan secara langsung sebagai sumber energi alternatif. Pemanfaatan energi surya ini dapat dilakukan secara termal maupun melalui energi listrik. Terkait dengan energi surya, sebagai negara tropis, Indonesia mempunyai potensi energi surya yang cukup besar. Energi surya merujuk pada radiasi energi dalam bentuk panas dan cahaya yang dipancarkan oleh matahari.

REFERENSI

http://www.esdm.go.id/news-archives/56-artikel/3347-pemanfaatan-energi-surya-di-indonesia.html diakses pada hari Selasa 12 Februari 2013 pukul 20:01 WIB

Andi Pawawoi,MT.”Diktat mata kuliah Energi dan Dasar Konversi Energi Elektrik”

Read More

Energi Biomassa

ENERGI DAN DASAR KONVERSI ENERGI ELEKTRIK

DOSEN: ANDI PAWAWOI, M.T

PRIANDIKA 1110953005

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

2013

BIOMASSA

Biomassa adalah material organik yang mempunyai simpanan energi dari matahari dalam bentuk energi kimia. Melalui proses photosintesis tumbuh tumbuhan mengkonversi energi dari matahari menjadi energi kimia dalam bentuk glucose (gula). Bahan bakar biomassa ini meliputi kayu, sampah kayu, jerami, pupuk, ampas,tebu, dan banyak lagi yang dihasilkan dari bermacam-macam hasil pertanian.

Biomassa merupakan satu-satunya sumber energi terbarukan yang dapat diubah menjadi bahan bakar cair - biofuel – untuk keperluan transportasi (mobil, truk, bus, pesawat terbang dan kereta api). Di antara jenis biofuel yang banyak dikenal adalah biogas, biodiesel dan bioethanol.

FUNGSI BIOMASSA

1. sebagai penyedia sumber karbon untuk energi,

2. dengan teknologi modern dalam pengkonversiannya dapat menjaga emisi pada tingkat yang rendah.

3. mendorong percepatan rehabilitasi lahan terdegradasi dan perlindungan tata air.

4. digunakan untuk menyediakan berbagai vektor energi, baik panas, listrik atau bahan bakar kendaraan.

KONVERSI BIOMASSA

• Densifikasi
• Karbonisasi
• Pirolisis
• Anaerobic digestion
• Gasifikasi

BIODIESEL

Biodiesel merupakan bahan bakar dari minyak nabati yang memiliki sifat menyerupai minyak diesel atau solar. Bahan bakar ini ramah lingkungan karena menghasilkan emisi gas buang yang jauh lebih baik dibandingkan dengan diesel/solar, yaitu bebas sulfur, bilangan asap (smoke number) yang rendah; memiliki cetane number yang lebih tinggi sehingga pembakaran lebih sempurna (clear burning); memiliki sifat pelumasan terhadap piston mesin; dan dapat terurai (biodegradabe) sehingga tidak menghasilkan racun (non toxic).

KEUNGGULAN BIODIESEL

1. Angka Cetane tinggi (>50), yakni angka yang menunjukan ukuran baik tidaknya kualitas Solar berdasarkan sifaf kecepatan bakar dalm ruang bakar mesin. Semakin tinggi bilangan Cetane, semakin cepat pembakaran semakin baik efisiensi termodinamisnya.

2. Titik kilat (flash point) tinggi, yakni temperatur terendah yang dapat menyebabkan uap Biodiesel menyala, sehingga Biodiesel lebih aman dari bahaya kebakaran pada saat disimpan maupun pada saat didistribusikan dari pada solar.

3. Tidak mengandung sulfur dan benzene yang mempunyai sifat karsinogen, serta dapat diuraikan secara alami

4. Menambah pelumasan mesin yang lebih baik daripada solar sehingga akan memperpanjang umur pemakaian mesin.

5. Dapat dengan mudah dicampur dengan solar biasa dalam berbagai komposisi dan tidak memerlukan modifikasi mesin apapun.

6. Mengurangi asap hitam dari gas asap buang mesin diesel secara signifikan walaupun penambahan hanya 5% - 10% volume biodiesel kedalam solar 

BIOETANOL

Bioetanol (C₂H₅OH) adalah cairan biokimia dari proses fermentasi gula dari sumber karbohidrat menggunakan bantuan mikroorganisme. Bioetanol merupakan bahan bakar dari minyak nabati yang memiliki sifat menyerupai minyak premium.

BAHAN BAKU ETANOL

• Nira bergula (sukrosa): nira tebu, nira nipah, nira sorgum manis, nira kelapa, nira aren, nira siwalan, sari-buah mete

• Bahan berpati : tepung-tepung sorgum biji, jagung, cantel, sagu, singkong/ gaplek, ubi jalar, ganyong, garut, suweg, umbi dahlia.

• Bahan berselulosa (lignoselulosa):kayu, jerami, batang pisang, bagas, dll.

PROSES FERMENTASI UNTUK MEMBUAT ETANOL

Gula tetes, suatu hasil tambahan dari produksi gula tebu mengandung 55% gulagula dan dapat secara mudah dan murah difermentasikan menjadi etanol. Dalam proses demikian gula tetes diencerkan dengan air hingga mencapai kekentalan gula sebanyak 20%, kemudian dicampur dengan biakan ragi sebanyak 5% volume. Campuran ini difermentasikan selama 2—3 hari hingga mencapai nilai alkohol setinggi 9—10%. Alkohol in i kemudian diambil dengan proses destilasi. Satu liter alkobol dengan kemurnian 95% dapat diperoleh dad 2,5 liter gula tetes dengan biaya yang rendah.

PROSES FERMENTASI ANAEROBIK UNTUK MEMBUAT METAN

PROSES PIROLISA

TABEL KONVERSI BIOMASA MENJADI BIOETANOL

PEMANFAATAN BIOETANOL

Sebagai bahan bakar substitusi BBM pada motor berbahan bakar bensin; digunakan dalam bentuk neat 100% (B100) atau diblending dengan premium (EXX) Gasohol s/d E10 bisa digunakan langsung pada mobil bensin biasa (tanpa mengharuskan mesin dimodifikasi).

BIOGAS

Biogas merupakan gas yang dihasilkan dari proses penguraian bahan-bahan organik oleh mikroorganisme pada kondisi langka oksigen (anaerob).

Komponen Biogas :

• 60 % CH4(metana)

• 38 % CO2(karbon dioksida)

• 2 % N2, O2, H2, & H2S

MANFAAT BIOGAS

1. Skala kecil : Biogas dapat dijadikan bahan bakar elpiji sebagai pengganti bahan bakar minyak tanah
2. Skala besar : Biogas dapat digunakan sebagai pembangkit energi listrik, sehingga dapat dijadikan sumber energi alternatif yang ramah lingkungan dan terbarukan.
3. Dari proses produksi biogas akan dihasilkan sisa kotoran ternak yang dapat langsung dipergunakan sebagai pupuk organik pada tanaman/budidaya pertanian

SUMBER BIOGAS

Sumber energi Biogas yang utama: kotoran ternak Sapi, Kerbau, Babi dan Kuda

Kesetaraan biogas dengan sumber energi lain, 1 m3 Biogas setara dengan:

Potensi Pengembangan di Indonesia

REAKTOR BIOGAS RUMAH TANGGA

Keunggulan Reaktor Biogas Skala Rumah Tangga

1. Konstruksi sederhana, mudah dan cepat pemasangannya (tidak sampai 1 hari).

2. Harga terjangkau, sekitar Rp 2,5 juta sudah termasuk

3. pemasangan dan satu unit kompor biogas.

4. Awet, menggunakan material plastik khusus sehingga tahan

5. hingga 6 tahun.

6. Mudah dalam perawatan dan penggunaan.

7. Produksi gas setara dengan 2,5 liter minyak tanah/hari, lebih

8. dari cukup untuk dijadikan bahan bakar memasak.

9. Menghasilkan kompos (pupuk organik) yang sangat bagus

10. kualitasnya dan dapat langsung digunakan pada lahan/usaha budidaya pertanian.

Read More

Energi Panas Bumi (Geothermal)

ENERGI DAN DASAR KONVERSI ENERGI ELEKTRIK

DOSEN: ANDI PAWAWOI, M.T

PRIANDIKA 1110953005

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

2013

GEOTHERMAL

Geothermal berasal dari bahasa Yunani, geo dan  termos. Geo  berarti bumi dan termos berarti panas. Secara bahasa geothermal berarti panas yang terdapat di bumi. Daya panas bumi ialah kekuatan diekstrasi dari panas yang tersimpan di bumi. Energi panas bumi berasal dari formasi asli planet ini, dari peluruhan radioaktif mineral, dan dari energi matahari yang diserap oleh permukaan bumi

Panas bumi adalah anugerah alam yang merupakan sisa-sisa panas dari hasil reaksi nuklir yang pernah terjadi pada awal mula terbentuknya bumi dan alam semesta ini. Reaksi nuklir yang masih terjadi secara alamiah di alam semesta pada saat ini adalah reaksi fusi nuklir yang terjadi di matahari dan juga bintang-bintang yang tersebar di jagat raya. Reaksi fusi nuklir alami tersebut menghasilkan panas berorde jutaan derajat Celcius.

Sumber energi panas bumi berbentuk magma yang tertimbun di perut bumi.Energi panas bumi adalah termasuk energi primer yaitu energi yang diberikan oleh alam seperti minyak bumi, gas bumi, batubara dan tenaga air. Energi ini terbarukan karena prosesnya berkelanjuta selama lingkungan masih terjaga keseimbangannya.daya Panas Bumi dianggap berkelanjutan karena diproyeksikan setiap ekstraksi panas lebih kecil dibandingkan dengan konten panas bumi. Bumi memiliki kandungan panas internal 1031 joule (3,1015 TW · jam) Sekitar 20% dari hal ini adalah sisa-sisa panas dari akresi planet., Dan sisanya diberikan untuk lebih tinggi tingkat peluruhan radioaktif yang ada di masa lalu

Sejarah Geothermal

Panas bumi pertama kali digunakan sebagai pemandian air panas dan pemanas ruangan sejak zaman Paleolithic. Berbentuk sebuah kolam batu di gunung Lisan Cina dibangun pada Dinasti Qin pada abad ke-3 SM, di situs  yang sama dimana istana Huaqing Chi kemudian dibangun.

Pada abad pertama Masehi, Roma menaklukkan Aquae sulis, sekarang Bath, Somerset, Inggris, dan menggunakan sumber air panas disana untuk pemandian umum dan pemanasan ruangan. Biaya penerimaan untuk pemandian ini mungkin mewakili penggunaan komersial pertama tenaga panas bumi. Distrik tertua yang menggunakan panas bumi sebagai system pemanas adalah Chaudes-Aigues, Perancis, telah beroprasi sejak abad ke-14. Pemanfaatan industri awal dimulai pada 1827 dengan menggunakan uap air panas untuk mengekstrak asam borat dari lumpur gunung berapi di Larderello, Italia.

Pada tahun 1892 di Amerika system pemanas pertama di distrik Boise, Idaho yang didukung langsung oleh energi panas bumi, dan kemudian diterapkan di Klamath Falls, Oregon tahun 1900. Sumur panas bumi yang mendalam digunakan untuk memanaskan rumah kaca di Boise pada tahun 1926, dan geyser digunakan untuk memanaskan rumah kaca di Islandia dan Tuscany pada waktu yang sama. Charlie Lieb mengembangkan penukar panas downhole pertama pada tahun 1930 untuk memanaskan rumahnya. Uap dan air panas dari geysers mulai digunakan sebagai pemanas rumah di Islandia pada tahun 1943.

Pada abad ke-20 permintaan listrik yang mendesak menyebabkan pertimbangan  listrik tenaga panas bumi sebagai sumber pembangkit. Pangeran Conti Pierro Ginori bekerja sama dengan Larderello menguji generator listrik pertama panas bumi pada tanggal 4 Juli 1904 dengan mengekstrasi asam panas bumi. Hal ini berhasil menyalakan empat bola lampu. Kemudian, pada tahun 1911, pembangkit listrik komersial pertama di dunia dibangun. Itu adalah satu-satunya produsen di dunia industri listrik panas bumi sampai dibangun pabrik pada tahun 1958 di Selandia Baru. Pada saat itu, Lord Kelvin sudah menemukan pompa panas tahun 1852, dan Heinrich Zoelly telah mematenkan ide menggunakannya untuk menarik panas dari tanah pada tahun 1912. J. Donald Kroeker merancang pompa panas bumi komersial pertama untuk memanaskan Gedung Commonwealth (Portland, Oregon) pada tahun 1946.

Pada tahun 1960, Gas dan Listrik Pasifik mulai beroperasi dari pembangkit listrik tenaga panas bumi pertama yang berhasil menghasilkan listrik dari geysers di California, Amerika Serikat. Mesin itu berlangsung selama lebih dari 30 tahun dan menghasilkan listrik bersih 11 MW.

Pembangkit siklus biner pertama kali ditunjukkan pada tahun 1967 di Uni Soviet dan kemudian diperkenalkan ke Amerika Serikat pada tahun 1981. Teknologi ini memungkinkan generasi listrik dari sumber daya suhu yang lebih rendah daripada sebelumnya. Pada tahun 2006, pabrik siklus biner di Chena Hot Springs, Alaska dioperasikan dan menghasilkan listrik dari temperature fluida rekor terendah 57 ^o C (135 ^o F)².

Mekanisme Pemanfaatan Geothermal

Daya panas bumi dianggap berkelanjutan karena memproyeksikan panas lebih kecil dibandingkan dengan konten panas bumi. Bumi memiliki kandungan panas internal 1031 joule (3,1015 TW/jam). Sekitar 20 % dari hal ini adalah sisa-sisa panas dari akresi planet, dan sisanya diberikan untuk tingkat peluruhan radioaktif lebih tinggi yang ada di masa lalu.

Pembangkit listrik panas bumi secara tradisional dibangun secara eksklusif di tepi lempeng tektonik dimana sumber daya panas bumi temperature tinggi yang tersedia di dekat permukaan bumi. Pembangunan pembangkit listrik siklus biner dan perbaikan dalam teknologi pengeboran dan ekstaksi memungkinkan ditingkatkannya system panas bumi pada rentang geografis jauh lebih besar. Peragaan proyek operasional tersebut terdapat di Landau-Pfalz, Jerman, dan Soultz-sous-Forets, Perancis, sementara upaya awal di Basel, Swiss ditutup setelah dipicu gempa bumi. Proyek percontohan lainnya sedang dalam tahap pembangunan di Australia, Britania Raya, dan Amerika Serikat.

Pemanfaatan energi panas bumi secara umum dapat dibagi menjadi 2 jenis yaitu pemanfaatan langsung dan pemanfaatan tidak langsung. Pemanfaatan langsung yaitu memanfaatkan secara langsung panas yang terkandung pada fluida panas bumi untuk berbagai keperluan, sedangkan pemanfaatan tidak langsung yaitu memanfaatkan energi panas bumi untuk pembangkit listrik.

Pemanfaatan energi panas bumi secara langsung dilakukan tanpa adanya konversi energi ke dalam bentuk lain. Karena sifatnya yang mudah, maka pemanfaatannya bisa dilakukan dalam berbagai cara. Untuk mengefektifkan penggunaannya, pemanfaatan secara langsung dilakukan sesuai dengan kebutuhan temperaturnya.

Sementara pemanfaatan tidak langsung atau pemanfaatan sebagai pembangkit listrik memerlukan konversi energi dan beberapa proses yang harus dilakukan. Untuk mendapatkan listrik dari panas bumi memerlukan proses pengkonversian energi fluida panas bumi.

Fluida panas bumi yang telah dikeluarkan ke permukaan bumi mengandung energi panas yang akan dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik. Hal ini dimungkinkan oleh suatu sistem konversi energi fluida panas bumi (geothermal power cycle) yang mengubah energi panas dari fluida menjadi listrik. Fluida panas bumi bertemperatur tinggi (>225 ^oC) telah lama digunakan di beberapa negara untuk pembangkit listrik, namun beberapa tahun terakhir ini perkembangan teknologi telah memungkinkan digunakannya fluida panas bumi bertemperatur sedang (150-225 ^oC) untuk pembangkit listrik³.

Selain temperature, faktor-faktor lain yang dipertimbanglan dalam memutuskan apakah suatu sumber daya panas bumi tepat untuk dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik adalah:

1. Sumber daya mempunyai kandungan panas atau cadangan yang besar, sehingga mampu memproduksi uap untuk jangka waktu yang cukup lama.
2. Sumber daya panas bumi menghasilkan fluida yang mempunyai pH hampir netral 5 dimana pH netral = 7 agar laju korosinya relative rendah, sehingga fasilitas produksi tidak cepat terkorosi, selain itu hendaknya kecenderungan fluida membentuk skala yang relative rendah.
3. Resevoirnya tidak terlalu dalam, biasanya tidak lebih dari 3 km.
4. Sumber daya panas bumi terdapat di daerah yang relative tidak sulit dicapai.
5. Sumber daya panas bumi terletak di daerah dengan kemungkinan terjadinya erupsi hidrotermal yang relative rendah. Proses produksi fluida panas bumi dapat meningkatkan kemungkinan terjadinya erupsi hidrotermal.

Pembangkit Listrik Tenaga Panas bumi (PLTP) pada prinsipnya sama seperti Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), hanya pada PLTU, uap dibuat di permukaan menggunakan boiler (ketel uap), sedangkan pada PLTP, uap berasal dari reservoir panas bumi. Apabila fluida di kepala sumur berupa fasa uap, maka uap tersebut dapat dialirkan langsung ke turbin, dan kemudian turbin akan mengubah energi panas bumi menjadi energi gerak yang akan memutar generator sehingga dihasilkan energi listrik. Apabila fluida panas bumi keluar dari kepala sumur sebagai campuran fluida dua fasa (fasa uap dan fasa cair) maka terlebih dahulu dilakukan proses pemisahan pada fluida. Hal ini dimungkinkan dengan melewatkan fluida ke dalam separator, sehingga fasa uap akan terpisahkan dari fasa cairnya. Fraksi uap yang dihasilkan dari separator inilah yang kemudian dialirkan ke turbin.

Pada kandungan panas atau cadangan yang relative kecil, namun mempunyai suhu yang cukup tinggi untuk dimanfaatkan menjadi pembangkit listrik, potensi ini bisa digunakan untuk pembangkit listrik berskala kecil dengan kapasitas kecil, seperti di Fang, Thailand yang berkapasitas 300 kW.

Hotel Internasional Kirishima di Jepang termasuk unik dalam memanfaatkan tenaga panas bumi, selain untuk pemandian uap, hotel ini juga memiliki pembangkit tenaga panas bumi berskala rendah (100 kW) yang dibangun pada tahun 1983 dan masih digunakan sampai sekarang. Hotel ini juga menggunakan uap dari sumur panas bumi untuk pemanas dan penyejuk ruangan.

Secara singkat cara kerja pembangkit listrik panas bumi ialah pada daerah yang berprospek menghasilkan panas bumi, dibuat sumur pemboran. Dari sumur-sumur produksi ini akan menghasilkan uap. Uap selanjutnya akan dialirkan menuju separator untuk memisahkan uap dengan air. Umumnya lapangan panas bumi ini menghasilkan fluida dua fasa, yaitu uap dan air. Setelah bersih, uap ini akan dialirkan ke turbin, turbin selanjutnya akan memutar generator. Dan generator inilah yang akan mengubah energi kinetik menjadi energi listrik.

Uap yang keluar dari turbin selanjutnya akan masuk ke kondensator untuk dikondensasikan. Uap akan berubah wujudnya menjadi cair yang disebut dengan kondensat. Kondensat ini kemudian dialirkan ke menara pendingin untuk mendinginkan suhunya. Lalu air yang sudah relatif dingin ini diinjeksikan kembali ke dalam bumi melalui sumur injeksi. Inilah yang menjadikan energi panas bumi sebagai energi yang berkelanjutan.

Dampak negatif pemanfaatan energi panas bumi terhadap lingkungan bisa dikatakan nol. Tidak ada emisi karbon, tidak ada hujan asam. Sehingga menjadikan panas bumi sebagai sumber energi yang ramah lingkungan.

sampai keseimbangan baru tercapai dengan arus alam. Tiga tertua situs, di Larderello, Wairakei, dan geysers mengalami sampai keseimbangan baru tercapai dengan arus alam. Tiga tertua situs, di Larderello, Wairakei, dan geysers mengalami sampai keseimbangan baru tercapai dengan arus alam. Tiga tertua situs, di Larderello, Wairakei, dan geysers mengalami

Efisiensi dan Efektivitas Geothermal

Efisiensi Geothermal

Efisiensi termal energi panas bumi bisa dibilang rendah, karena hanya berkisar 10-23%. Mengapa? Karena cairan panas bumi tidak mencapai suhu tinggi dari boiler. Hukum-hukum termodinamika membatasi efisiensi mesin panas dalam mengeluarkan energi yang bermanfaat. Sisa panas yang terbuang, kecuali dapat digunakan secara langsung ,tanpa perlu mengonversikan energi panas ke bentuk lain, dan lokal, misalnya rumah kaca, kayu pabrik, dan pemanasan distrik.

Sistem efisiensi material tidak mempengaruhi biaya operasional karena akan dialokasikan untuk perencanaan penggunaan bahan bakar, tetapi juga tidak mempengaruhi pengembalian modal yang digunakan untuk membangun pabrik. Untuk menghasilkan energi yang lebih besar dari yang dikonsumsi  oleh pompa, pembangkit listrik memerlukan bidang yang relatif panas dan siklus panas khusus. Karena listrik tenaga panas bumi tidak bergantung pada variabel sumber energi, tidak seperti, misalnya, angin, atau matahari, faktor kapasitas bisa sangat besar, hingga menunjukkan 96%. International Geothermal Association (IGA) telah melaporkan bahwa 10.715 megawatt (MW) dari tenaga panas bumi di 24 negara sedang online, yang diharapkan dapat menghasilkan 67.246 GWh listrik pada tahun 2010. ini merupakan peningkatan 20% kapasitas online sejak 2005 . IGA proyek pertumbuhan 18.500 MW pada tahun 2015, karena proyek-proyek saat ini sedang dipertimbangkan, sering di daerah yang sebelumnya dianggap memiliki sumber daya exploitasi kecil.

International Geothermal Association (IGA) melaporkan bahwa 10.715 megawatt (MW) dari tenaga panas bumi dari 24 negara sedang online, yang diharapkan dapat menghasilkan 67.246 GWh listrik pada tahun 2010. ini merupakan peningkatan 20% kapasitas online sejak 2005. IGA proyek pertumbuhan 18.500 MW pada tahun 2015, karena proyek-proyek saat ini sedang dipertimbangkan, sering di daerah yang sebelumnya dianggap memiliki sumber daya exploitasi kecil.

Pemanasan langsung jauh lebih efisien daripada pembangkit listrik dan tempat-tempat kurang menuntut persyaratan suhu pada sumber daya panas. Panas dapat berasal dari co-generasi melalui pembangkit listrik tenaga panas bumi atau dari sumur yang lebih kecil atau penukaran panas. Dikubur di tanah dangkal. Akibatnya, panas adalah pemanasan ekonomi di situs lebih banyak dari pembangkit listrik panas bumi.

Jika tanah panas tetap kering bumi tabung atau downhole penukar panas dapat mengumpulkan panas. Tetapi bahkan di daerah dimana tanah lebih dingin dari suhu ruangan, panas masih dapat diekstraksi dengan pompa panas bumi lebih efektif dan rapi daripada tungku konvensional. Perangkat ini menarik sumber daya yang sangat dangkal dan lebih dingin dari panas bumi teknik tradisional, dan mereka sering menggabungkan berbagai fungsi, termasuk AC, penyimpangan energi, koleksi energi matahari, dan pemanasan listrik. Pompa panas Panas Bumi dapat digunakan untuk ruang pemanasan dasarnya.

Dari segi ekonomi, daya panas bumi tidak memerlukan bahan baker (kecuali untuk pompa), oleh karena itu kebal terhadap bahan baker fluktuasi biaya, tetapi biaya modal adalah signifikan. Bor Account menghabiskan lebih dari setengah biaya, dan eksplorasi sumber daya melibatkan risiko yang signifikan. Sebuah tipikal baik doublet (ekstraksi dan sumur injeksi) di Nevada dapat mendukung 4,5 megawatt (MW) dan biaya sekitar $ 10 juta untuk latihan dengan tingkat kegagalan sekitar 20%.

Secara total, pembangunan pabrik listrik dan pengeboran sumur menghabiskan biaya sekitar 2-5.000.000 € per MW kapasitas listrik, sedangkan harga impas adalah 0,04-0,10 € per kW. Dengan biaya modal di atas  $ 4 juta per MW dan impas di atas $ 0,054 per jam kW.

Efektivitas Geothermal

Panas bumi mendukung banyak aplikasi, aplikasi pemanasan menggunakan jaringan pipa air panas untuk memanaskan banyak bangunan di seluruh masyarakat. Di Reykjavik, Islandia, menghabiskan air dari distrik system pemanas disalurkan di bawah perkerasan dan trotoar untuk mencairkan salju.

Cairan yang diambil dari bumi membawa campuran gas, terutama karbon dioksida (CO₂),  hydrogen sulfide (H2S), metana (CH4) dan ammonia (NH3). Polutan tersebut berkontribusi terhadap pemanasan global, hujan asam, dan bau berbahaya jika dirilis. Pembangkit listrik panas bumi yang ada memancarkan rata-rata 122 kg (269 lb) CO2 per MW/jam listrik, sebagian kecil dari intensitas emisi dari bahan baker fosil konvensional.

Selain gas terlarut, air panas dari sumber panas bumi mengandung bahan kimia beracun seperti merkuri, arsenic, boron, antimo, dan garam, ini sebagai bahan kimia endapan air dingin. Bahan campuran tersebut dapat menyebabkan kerusakan lingkungan jika dirilis. Praktek modern suntik cairan didinginkan panas bumi kembali ke bumi untuk merangsang produksi kembali, juga untuk mengurangi risiko kerusakan lingkungan ini.

System Panas Bumi langsung berisi pompa dan kompresor, yang dapat mengkonsumsi energi dari sumber polusi. Beban parasit ini biasanya sebagian kecil dari output panas, sehingga selalu kurang polusi dari pemanasan listrik. Namun, jika listrik dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar fosil, maka emisi bersih pemanasan panas bumi dapat langsung dibandingkan dengan pembakaran bahan bakar untuk panas. Sebagai contoh, sebuah pompa panas bumi dengan menggunakan tenaga listrik dari pembangkit combined cycle gas alam akan menghasilkan sekitar seperti polusi lebih sebagai gas alam kondensasi tungku dengan ukuran yang sama. Oleh karena itu nilai lingkungan dari pemanasan langsung aplikasi panas bumi sangat tergantung pada intensitas emisi dari grid listrik tetangga.

Tanaman konstruksi dapat mempengaruhi stabilitas tanah. Subsidence telah terjadi di bidang Waireki di Selandika Baru dan dalam Staufen im Breisgau, Jerman. System panas bumi dapatmemicu gempa yang diakibatkan sebagai bagian dari rekah hidrolik. Proyek di Basel, Swiss dihentikan karena lebih dari 10.000 peristiwa gempa yang terukur hingga 3,4 Skala Richter terjadi salami 6 hari pertama injeksi air.

Panas Bumi memiliki tanah minimal dan persyaratan air tawar. Panas bumi tanaman menggunakan 3,5 kilometer persegi (1,4 sq mi) per gigawatt produksi listrik (bukan kapasitas) versus 32 dan 12 kilometer persegi (4,6 sq mi) untuk fasilitas batubara dan angin masing-masing. Mereka menggunakan 20 liter (5.3 US gal) air tawar per h-MW versus lebih dari 1.000 liter (260 US gal) per jam-MW untuk nuklir, batubara, atau minyak.

Perkiraan potensi pembangkit listrik energi panas bumi bervariasi enam kali lipat, 0,035-2 TW tergantung pada skala investasi. Upper estimasi sumber daya panas bumi mengasumsi sumur panas bumi sedalam 10 km (6 mil), sedangkan sumur panas bumi yang ada jarang lebih dari 3 km (2 mil). Penelitian yang paling baik di dunia adalah bor superdeep Kola dengan kedalaman 12 km (7 mil). Catatan ini baru ditiru oleh sumur minyak komersial, seperti Exxon Z-12 di lapangan the Chayvo, Sakhalin.

Meskipun listrik tenaga panas bumi secara global yang berkelanjutan, ekstraksi masih harus dipantau untuk mnghindari penurunan local. Selama puluhan tahun, sumur-sumur individu mengalami perubahan sampai keseimbangan baru tercapai dengan arus alam. Tiga situs tertua berada di Larderello, Wairakei, dan geysers mengalami penurunan output karena deplesi local. Panas dan air, dalam proporsi yang tidak pasti, diekstraksi lebih cepat daripada mereka diisi ulang. Jika produksi dikurangi dan air reinjected, sumur ini secara teoritis dapat kembali ke potensi mereka sepenuhnya. Strategi mitigasi tersebut telah dilaksanakan di beberapa situs. Keberlanjutan jangka panjang dari energi panas bumi telah ditunjukkan di lapangan Lardarello di Italia sejak tahun 1913, di lapangan Waireki di Selandia Baru sejak tahun 1958, dan pada bidang Geyser di California sejak tahun 1960.

Kelebihan Geothermal

1. Tidak ada limbah (efek samping) yang berbahaya bagi lingkungan
2. Dapat mengurangi polusi dari penggunaan bahan bakar fosil (efek Rumah Kaca)
3. hanya ada sedikit pemeliharaan
4. tidak memiliki masalah intermitten (tidak kontinyu) seperti halnya energi matahari dan angin.
5. Menyediakan tenaga listrik yang andal dengan pembangkit yang tidak memakan tempat
6. Terbarui dan berkesinambungan
7. Memberikan keuntungan ekonomi secara lokal
8. Dapat dikontrol secara jarak jauh

Kekurangan Geothermal

Meskipun energi panas bumi mempunyai banyak kelebihan tetapi  energi ini juga mempunyai beberapa kekurangan yang perlu diperhatikan diantaranya:

1. Air/cairan yang bersumber dari energi geothermal bersifat korosif.
2. Pada suhu relative rendah, sesuai hokum termodinamika, efisiensi system menurun.
3. Pembangunan pembangkit listrik geothermal juga mempengaruhi kestabilan tanah di area sekitarnya
4. Pembangkit listrik yang memanfaatkan energi geothermal dengan tipe dry steam dan flash steam melepaskan emisi karbon dioksida, nitrit oksida, dan sulfur meski dalam jumlah yang sangat kecil.

·         Air yang bersumber dari geothermal juga berbahaya bagi makhluk hidup jika dibuang ke sungai karena mengandung bahan-bahan berbahaya seperti merkuri, arsenic, antimony, dan sebagainya.

GEOTHERMAL di INDONESIA

Potensi Energi Geothermal di Indonesia

Dalam rangka memasuki era industrialisasi maka kebutuhan energi terus meningkat dan untuk mengatasi hal ini perlu dipikirkan penambahan energi melalui pemilihan energi alternative yangramah terhadap lingkungan. Salah satu energi alternative tersebut adalah pemanfaatan energi panas bumi yang cukup tersedia di Indonesia.

Keberhasilan pembangunan pada PELITA V telah meletakkan dasar-dasar pembangunan industri yang akan dilaksanakan pada PELITA VI dan tahun-tahun berikutnya, ternyata mempunyai konsekuensi dalam hal penyediaan energi listrik untuk dapat menggerakkan kegiatan industri yang dimaksud. Untuk mengatasi kebutuhan energi listrik yang terus meningkat ini, usaha diversifikasi energi mutlak harus dilaksanakan. Salah satu usaha diversifikasi energi ini adalah dengan memikirkan pemanfaatan energi panas bumi sebagai penyedia kebutuhan energi listrik tersebut. Dasar pemikiran ini adalah mengingat cukup tersedianya cadangan energi panas bumi di Indonesia, namun pemanfaatannya masih sangat sedikit. Indonesia sebagai Negara vulkanik mempunyai sekitar 217 tempat yang dianggap potensial untuk eksplorasi energy panas bumi.

Bila energi panas bumi yang cukup tersedia dimanfaatkan seoptimal mungkin, maka sekiranya kebutuhan energi listrik yang terus meningkat akan dapat dipenuhi bersama-sama sumber energi lainnya. Pengalaman dalam pemanfaatan energi panas bumi sebagai penyedia energi listrik seperti yang telah dilaksanakan di Jawa Tengah dan Jawa Barat akan sanagat membantu dalam pengembangan energi panas bumi lebih lanjut.

Energi panas bumi adalah termasuk energi primer, yaitu energi yang diberikan oleh alam seperti minyak bumi, gas bumi, batubara, dan tenaga air. Energi primer ini di Indonesia tersedia dalam jumlah sedikit (terbatas) dibandingkan dengan cadangan energi primer dunia. Sebagai gambaran sedikitnya atau terbatasnya energi tersebut adalah berdasarkan data pada Tabel I.

Pemakaian energi panas bumi yang selama ini sering terabaikan, ternyata sudah mulai diperhatikan sebagai usaha mencukupi kebutuhan energi di Indonesia. Hal ini tampak dari kenyataan bahwa pada tahun 1994/95 ( akhir Pelita V ) pangsa energi panas bumi hampir tak berarti hanya sekitar 0,6 % saja dari seluruh pemenuhan kebutuhan energi, akan tetapi pada tahun 1998/99 pangsa energi panas bumi telah naik hampir 3 kali lipat menjadi 1,7 %. Keadaan ini sudah barang tentu sangat memberikan harapan bagi pengembangan energi panas bumi pada masa mendatang.

Berikut adalah data tabel pemanfaatan energi panas bumi di beberapa Negara sebagai perbandingan dengan indonesia.

Dilihat dari data tabel diatas tampak bahwa pemenuhan kebutuhan energi listrik pada beberapa Negara melalui pemanfaatan energi panas bumiterus meningkat. Angka-angka untuk berbagai Negara pada tahun 2000 masih merupakan perkiraan yang masih terus dikaji ulang.

Indonesia sebagai negeri vulkanik memiliki 217 tempat yang diperkirakan potensial sebagai sumber energi panas bumi. Berdasarkan perkiraan data tahun 1997 potensi energi panas bumi di Indonesia adalah sebagai yang tertera dalam Tabel III .

Dilihat dari tabel II, tampak bahwa pemanfaatan energi panas bumi di Indonesia pada tahun 1985 baru 32,3 MW, sedangkan menurut data terakhir sampai dengan tahun 1997 energi panas bumi yang sudah dimanfaatkan mencapai 305 MW. Dalam kurun waktu sekitar 10 tahun telah terjadi kenaikan kurang lebih 10 kali, suatu kenaikan yang cukup signifikan dalam hal pemanfaatan energi panas bumi. Padahal pemanfaatan yang mencapai 305 MW pada tahun 1997 tersebut baru 1,83 % dari potensi energi panas bumi yang ada.

Pemanfaatan energi panas bumi 1,83 % dari total potensi yang tersedia sudah barang tentu masih sangat kecil. Oleh karena itu, kemungkinan untuk menaikkan pangsa pemanfaatan energi panas bumi masih sangat terbuka lebar, dengan kata lain bahwa prospek pemanfaatan energi panas bumi di Indonesia masih sangat menguntungkan bagi para penanam modal yang akan bergerak dalam bidang energi panas bumi. Hal ini terbukti dengan akan dibangunnya lagi 4 unit berkekuatan 55 MW di Gunung Salak Jawa Barat, suatu proyek patungan antara pertamina dan PT. Unocoal Geothermal Indonesia. Proyek-proyek berikutnya sudah barang tentu akan segera disusul oleh penanam modal lainnya, mengingat bahwa kebutuhan energi di Indonesia yang terus meningkat.

Pemanfaatan Energi Geothermal di Indonesia

Energi Geothermal di Indonesia.

• Energi panas bumi “uap basah”.

Pemanfaatan energi panas bumi yang ideal adalh bila panas bumi yang keluar dari perut bumi berupa uap kering, sehingga dapat digunakan langsung untuk menggerakkan turbin generator listrik. Namun uap kering yang demikian ini jarang ditemukan termasuk di Indonesia dan pada umumnya uap yang keluar berupa uap basah yang mengandung sejumlah air yang harus dipisahkan terlebih dulu sebelum digunakan untuk menggerakkan turbin.

Uap basah yang keluar dari perut bumi pada mulanya berupa air panas bertekanan tinggi yang pada saat menjelang permukaan bumi terpisah menjadi kira-kira 20 % uap dan 80 % air. Atas dasar ini maka untuk dapat memanfaatkan jenis uap basah ini diperlukan separator untuk memisahkan antara uap dan air. Uap yang telah dipisahkan dari air diteruskan ke turbin untuk menggerakkan generator listrik, sedangkan airnya disuntikkan kembali ke dalam bumi untuk menjaga keseimbangan air dalam tanah.

• Energi panas bumi “air panas”.

Air panas yang keluar dari perut bumi pada umumnya berupa air asin panas yang disebut “brine” dan mengandung banyak mineral. Karena banyaknya kandungan mineral ini, maka air panas tidak dapat digunakan langsung sebab dapat menimbulkan penyumbatan pada pipa-pipa sistim pembangkit tenaga listrik. Untuk dapat memanfaatkan energi panas bumi jenis ini, digunakan sistem biner ( dua buah sistem utama) yaitu wadah air panas sebagai sistem primernya dan sistem sekundernya berupa alat penukar panas (heat exchanger) yang akan menghasilakn uap untuk menggerakan turbin.

• Energi panas bumi “batuan panas”.

Energi panas bumi jenis ini berupa batuan panas yang ada dalam perut bumi akibat berkontak dengan sumber panas bumi (magma). Energi panas bumi ini harus diambil sendiri dengan cara menyuntikkan air ke dalam batuan panas dan dibiarkan menjadi uap panas, kemudian diusahakan untuk dapat diambil kembali sebagai uap panas untuk menggerakkan turbin. Sumber batuan panas pada umumnya terletak jauh di dalam perut bumi, sehingga untuk memanfaatkannya perlu teknik pengeboran khusus yang memerlukan biaya cukup tinggi.

Prospek panas bumi di Indonesia

Indonesia mempunyai potensi pembangkit energi tenaga panas bumi yang bisa mencukupi kebutuhan energi di Indonesia yang semakin meningkat. Berikut ini beberapa lapangan panas bumi yang memiliki prospek untuk dikembangkan menjadi PLTP.

• Lapangan Panas Bumi Margabayur di Lampung dengan potensi lapangannya sekitar 250 MW dan layak untuk dikembangkan pada tahap awal dengan kapasitas 2 x 55 MW. Pada lapangan panas bumi ini perlu melaksanakan pemboran sumur-sumur untuk memperoleh uap.
• Lapangan Panas Bumi Lahendong yang memiliki potensi lapangan uapnya sebesar 250 MW dan layak untuk dikembangkan 2 x 20 MW.
• Lapangan Panas Bumi Ulubelu-Lampung yang mempunyai potensi lapangannya sekitar 550 MW. Pada lapangan ini potensi panas bumi yang sudah dikembangkan swasta sekitar 110 – 300 MW dan sisanya masih ada sekitar 250 MW belum dikembangkan.
• Lapangan Panas Bumi lainnya adalah kerinci. Lapangan-lapangan tersebut sekarang ini sedang dieksplorasi oleh Pertamina.

Kesimpulan

Setelah diadakan study pustaka maka penulis mengambil kesimpulan

1. Geothermal berprospek baik sebagai pengganti bahan bakar fosil untuk pembangkit listrik di dunia yang ramah lingkungan.
2. Geothermal adalah energi yang terbarukan sehingga tidak mungkin habis dan dapat diperbaharui.
3. prospek penggunaan energi geothermal di Indonesia cukup bagus namun masih kurang dimanfaatkan semaksimal mungkin.

DAFTAR PUSTAKA

Nenny Saptadji, Sekilas_tentang_Panas_Bumi

HASBULLAH, MT, KONVERSI ENERGI PANAS BUMI

http://EksplorasiEnergiPanasBumi

Geothermal Sebagai Alternatif Energi untuk Pembangkit Listrik.htm

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Read More

Tugas UAS elektronika daya

ELEKTRONIKA DAYA

DOSEN : ANDI PAWAWOI, MT

NAMA : PRIANDIKA 1110953005

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

2013

1. Direncanakan sebuah DC-DC step down/up converter 5 kW, tegangan input 400 volt dengan kriteria arus masih kontinu pada tegangan keluaran 5 volt, beban 10% dan ripple maksimum 1% pada tegangan dan beban tersebut. Tentukan Nilai L dan C yang diperlukan. (Asumsikan Frekuensi = 500 Hz)

Rangkaian Boost Dc-Dc Converter :

Diketahui: Vo = 5 V (berdasarkan dua digit terakhir no. Bp)

Vd = 400 V

Po = 5 kW , 10%

ΔVo/Vo = 1%

Asumsi fs = 500 Hz, sehingga Ts = 1/fs = 2 x10^-3 s

Ditanya: L dan C arus kontinu

Jawab: Vo/Vd = D/(1-D)

5/400 = D/(1-D)

D = 0.0125

Po = (5 x 10³) . 10% = 500kW

Po = Vo . Io

Io = Po/Vo = 100 A

Io = (1/2L) (Ts.Vo)(1-D)²

L = (1/2Io) (Ts.Vo)(1-D)² = 98.75 x 10^-6H = 98.75 µH

ΔVo/Vo = (D.Ts)/RC, dimana R = Ro = Vo/Io = 5/100 = 0.05 Ω

ΔVo/Vo = 1%

C = (D.Ts)/0.05(0.01)

C = 5 x 10^-2 F = 50 mF

2. Sebuah Inveter jembatan dengan tegangan input 400 volt, m_a = 0,8, m_f = 5 volt dengan frekuensi fundamental 50 Hz menggunakan switching PWM bipolar. Tentukan tegangan rms fundamental dan beberapa harmonic dominan inverter tersebut.

Seperti pada Rangkaian di bawah ini:

Diketeahui:

V_d = 400 Volt

m_a = 0.8

m_f = 5 volt (Berdasarkan dua digit terakhir no.Bp)

f = 50 Hz

Ditanya:

a. Nilai Vrms fundamental

b. Beberapa harmonic dominan

Penyelesaian:

Maka untuk tegangan rms:

Tabel Acuan:

Fundamental: (V_Ao)₁ = 141.42 x 0.8 = 113. 14 Volt Pada 50 Hz

(V_Ao)₄₅ = 141.42 x 0.220 = 31.12 Volt

(V_Ao)₄₇ = 141.42 x 0.818 = 115.68 Volt

(V_Ao)₄₉ = 141.42 x 0.220 = 31.12 Volt

(V_Ao)₈₅ = 141.42 x 0.314 = 44.40 Volt

(V_Ao)₈₇ = 141.42 x 0.314 = 44.40 Volt ,dst.

Untuk beberapa Harmonik:

Dengan rumus:

sehingga h = j( 2 x 5 ) ± k

Maka:

3. Gambarkan salah satu topologi rangkaian cycloconverter dan jelaskan prinsip kerjanya dalam merubah tegangan frekuensi.

Penyelesaian:

Cycloconverter adalah rangkaian elektronika daya yang dapat mengubah gelombang masukan AC dengan frekuensi tertentu ke gelombang keluaran AC dengan frekuensi yang berbeda. Cara kerja cycloconverter satu phasa yaitu dengan membagi topologi ini menjadi 2 buah rangkaian konverter tyristor-P dan rangkaian konverter tyristor-N yang bekerja secara bergantian. Konverter tyristor-P bekerja untuk membentuk arus keluaran pada saat periode positip-nya, sedangkan konverter tyristor-N bekerja setelahnya untuk membentuk arus keluaran pada periode negatif arus keluaran.

Bentuk gelombang keluaran cycloconverter akan lebih baik menyerupai sinus dengan cara menambah jumlah pulsa sumbernya. bentuk gelombang keluaran dengan sumber masukan gelombang AC tiga fasa. bentuk gelombang keluaran dengan sumber masukan gelombang AC enam fasa.Gelombang AC enam fasa dapat dihasilkan dengan cara menjumlahkan gelombang AC tiga fasa dengan gelombang AC tiga fasa tersebut yang digeser sudutnya sejauh 30 derajat dengan menggunankan trafo tiga phasa hubungan wye-delta (trafo penggeser fasa).

Cycloconverter adalah rangkaian elektronika daya yang dapat mengubah gelombang masukan AC dengan frekuensi tertentu ke gelombang keluaran AC dengan frekuensi yang berbeda. Pada Figure 1(a) dapat dilihat rangkaian daya cycloconverter satu phasa. Untuk lebih mudah memahami kerja rangkaian ini sehingga dapat menurunkan frekuensi sumber adalah dengan cara membagi topologi ini menjadi 2 buah rangkaian konverter tyristor-P dan rangkaian konverter tyristor-N yang bekerja secara bergantian, seperti terlihat pada Figure 1(b). Konverter tyristor-P bekerja untuk membentuk arus keluaran pada saat periode positip-nya, sedangkan konverter tyristor-N bekerja setelahnya untuk membentuk arus keluaran pada periode negatif arus keluaran.

Pada Figure 2 terlihat bahwa untuk mengubah sumber tegangan AC 50Hz menjadi frekuensi yang lebih rendah (16,67Hz), rangkaian konverter tyristor lengan kiri bekerja sedemikian rupa dengan memainkan sudut penyalaannya selama 1,5 periode sumber. Konverter tyristor lengan kanan bekerja setelahnya.

Pada Figure 3 terlihat bahwa untuk mengubah sumber tegangan AC 50Hz menjadi frekuensi yang lebih rendah (10Hz), rangkaian konverter tyristor lengan kiri bekerja sedemikian rupa dengan memainkan sudut penyalaannya selama 2,5 periode sumber.

Dari Figure 4. dapat dilihat bahwa setiap  konverter tyristor pada rangkaian eqivalen pernah bekerja pada fase retifying dan inverting. Apabila tegangan keluaran dan arus keluaran dari konverter bernilai positip itu artinya konverter-P bekerja sebagai penyearah. Sedangkan bila tegangan keluaran bernilai negatif dan arus keluaran bernilai positip itu artinya aliran daya mengalir dari beban ke sumber, konverter-P bekerja sebagai inverter. Pada fase berikutnya konverter-P akan berhenti bekerja kemudian konverter-N akan bekerja menggantikan peran konverter-P untuk membentuk fase selanjutnya (arus beban negatif).

Gambar berikut adalah rangkaian daya cycloconverter tiga phasa berikut bentuk gelombang yang terjadi pada sisi keluarannya tiap fasa.

Bentuk gelombang keluaran cycloconverter akan lebih baik menyerupai sinus dengan cara menambah jumlah pulsa sumbernya, seperti terlihat pada Figure 6. Figure (a) adalah bentuk gelombang keluaran dengan sumber masukan gelombang AC tiga fasa. Sedangkan Figure (b) adalah bentuk gelombang keluaran dengan sumber masukan gelombang AC enam fasa. Gelombang AC enam fasa dapat dihasilkan dengan cara menjumlahkan gelombang AC tiga fasa dengan gelombang AC tiga fasa tersebut yang digeser sudutnya sejauh 30 derajat dengan menggunankan trafo tiga phasa hubungan wye-delta (trafo penggeser fasa).

DAFTAR PUSTAKA

E. A. Lewis, “Cycloconverter drive systems”, IEE Conf. Proc. PEVD’96, 1996, pp. 382-389.

R. P. Pallman, “First use of cycloconverter-fed ac motors in an aluminium hot strip mill”, Siemens Engineering & Automation, vol.XIV, no.2, 1992, pp. 26-29.

K. Madisetti and M. A. Ramlu, “Trends in electronic control of mine hoists”, IEEE Trans.on Ind. Appl, vol. IA-22, no.6, 1986, pp. 1105-1112

Read More