konversi energi

21
1 Prinsip-prinsip Konversi Energi

Upload: david-fraim-simamora

Post on 22-Jul-2016

1.911 views

Category:

Documents


475 download

DESCRIPTION

Konversi Energi

TRANSCRIPT

Page 1: Konversi Energi

1

Prinsip-prinsip Konversi Energi

Page 2: Konversi Energi

2

Bentuk Awal Energi• Sumber energi mula-mula adalah

sumber energi yang digunakan untuk menghasilkan tenaga (power). – Kimia / Biologi

Minyak bumi, gas, batubara, kayu, limbah

– Pergerakan (motion) atau energi kinetikangin, air, gelombang

– Energi potensialbaterai, air, nuklir

– PanasPanas bumi, ocean thermal, solar thermal

Page 3: Konversi Energi

3

Sumber energi utama– Minyak bumi– Batubara– Gas– Biomassa– Air– Nuklir

Page 4: Konversi Energi

4

Penggunaan umum bahan bakar

• Batubara– Proses industri thermal, listrik

• Minyak bumi– Bahan bakar transportasi, industri kimia,

listrik, pemanasan ruangan• Gas

– Listrik, industri kimia, pemanasan, memasak, transportasi

• Biomass– Pemanasan, memasak

• Nuklir– Listrik

Page 5: Konversi Energi

5

Konversi Energi• Sistem-sistem konversi energi mengkonversi

energi dari satu bentuk ke bentuk lain. – Biasanya menghasilkan panas yang digunakan

pada mesin termal (heat engine)

• Kenyamaan penggunaan– Listrik ideal untuk penggunaan rumah tangga

(domestic), cairan penting bagi sektor transportasi, dan gas sangat baik untuk pemanasan cepat

• Transmisi– Listrik relatif mudah dan murah untuk

ditransmisikan

Page 6: Konversi Energi

6

Contoh Konversi Energi• Bendungan air

pembangkit listrik– Aliran air → listrik

• Pembangkit lisrik thermal– Batubara → panas

→ listrik• Solar hot water

system– Energi matahari →

panas

• Photovoltaic (PV)– Energi matahari →

listrik• Pembangkit

berbahan bakar oil– Minyak bumi →

panas → listrik• Pemanas kerosin

– kerosin → panas• Pemanas

pembakaran lambat– Kayu → panas

Page 7: Konversi Energi

7

Konversi Energi melalui Panas

• Dua tipe dasar dari sistem konversi energi:– Mesin termal (heat engine)– Pompa panas (heat pump)

Page 8: Konversi Energi

8

Mesin Termal• Mengkonversi panas menjadi kerja

– Menghasilkan energi dalam bentuk lain (gerak, listrik)

• Panas disuplai pada temperatur tinggi dan kemudian di-discharge ke lingkungan (yang bertemperatur lebih rendah– Mesin uap– Turbin gas– Turbin uap– Mesin pembakaran dalam– Mesin diesel

Page 9: Konversi Energi

9

Termodinamika Konversi Energi

• Termodinamika adalah studi tentang konversi energi dari satu bentuk ke bentuk yang lain (biasanya panas).

• Hukum-hukum Termodinamika– Temperatur adalah ukuran dari rata-rata

energi kinetik atom-atom atau molekul-molekul.

– Total energi dalam sebuah proses selalu sama– Tidak ada proses alami yang efisien secara

sempurna– Temperatur terendah: –273.15ºC (0 K)

Page 10: Konversi Energi

10

Prinsip Konversi Energi• Hukum-hukum termodinamika

mengontrol konversi energi dan memastikan bahwa:– Semua energi akhirnya “turun” menjadi

energi panas– Panas adalah bentuk terendah dari

energi. Sulit untuk mengkonversi panas ke bentuk energi lain secara efisien

– Tidak ada proses konversi energi yang 100% efisien – selalu akan ada “losses”.

Page 11: Konversi Energi

11

Prinsip Konversi Energi• Tidak ada bentuk energi yang bisa

sepenuhnya bisa didaur ulang– Bahkan energi terbarukan tidak bisa didaur

ulang, energi itu dihasilkan secara kontinu oleh matahari

• Energi mekanis (angin, air) bisa dikonversi secara efisien menjadi listrik, dan sebaliknya– Tidak menggunakan mesin termal

• Prinsip Carnot– Mesin termal yang bekerja di antara temperatur

input dan output yang sama, memiliki efisiensi maksimum ideal yang sama

Page 12: Konversi Energi

12

Efisiensi Mesin Termal

intint

intmax 1

TT

TTT

InputEnergyOutputEnergy extext

max biasanya << 1• < 0.3 untuk banyak pembangkit listrik

dan kendaraan

Page 13: Konversi Energi

13

Efisiensi Pompa Panas

• Coefficient of Performance, COP, biasanya >>1 untuk keduanya

coldhot

hot

TTT

SuppliedEnergy

MovedEnergyHeat COP

coldhot

cold

TTT

SuppliedEnergy

MovedEnergyHeat COP

digunakan untuk memanaskan suatu area.

Digunakan untuk mendinginkan suatu area (AC, refrigeration)

Page 14: Konversi Energi

14

Refrigerator• Lemari es adalah

pompa panas

• Menggunakan listrik untuk “memompa” energi (panas) dari dalam ruangan ke luar– Area dingin ke

area yang lebih panasR

amage

Page 15: Konversi Energi

15

Refrigerator• COP adalah rasio dari

panas yang dipindahkan dan listrik yang digunakan.

• COP = Internal Temp change in Temp

• COP ideal= 7.6

• COP real= 2.5

• Adanya perbedaan akibat “losses” pada motor dan insulation

Ramage

Page 16: Konversi Energi

16

Turbin Uap

max (ideal) = 1- Tex

Tint

• Mengkonversi panas menjadi listrik– Bentuk paling umum

dari mesin termal, sering digunakan dalam pembangkit listrik

• Untuk meningkatkan , perlu meningkatkan temperatur dari uap input– Tingkatkan tekanan

untuk menaikkan titik didih

Ramage

Page 17: Konversi Energi

17

Turbin Uap

• Dalam praktik, = 0.4– 60% input batubara terbuangmax (ideal) =

813-303=0.63813

Page 18: Konversi Energi

18

Turbin Gas• Beroperasi pada

temperatur yang lebih tinggi

• Cogeneration (CHP) memanfaatkan “limbah panas” dari pembangkit listrik untuk menyediakan proses / panas domestik (tingkat rendah)

Ramage

Page 19: Konversi Energi

19

• Dengan siklus kombinasi, efisiensi bisa naik menjadi 55% – Harus ada tambahan

biaya

Ramage

Page 20: Konversi Energi

20

Mesin Pembakaran Dalam

• Menggunakan bahan bakar cair untuk menggerakkan kendaraan• Setiap silinder merupakan mesin termal kecil• ideal = 0.3 – 0.4

dihubungan dengan rasio kompresi• real = 0.2• Losses diakibatkan oleh friksi, gaya seret, macet, perawatan

yang buruk

Page 21: Konversi Energi

21

Kesimpulan• Ada banyak metode untuk

mengkonversi energi ke bentuk yang bisa dimanfaatkan

• Tidak ada proses yang 100% efisien– Selalu ada “losses”

• Kualitas dari panas suatu bahan bakar mengacu pada pemanfaatannya secara langsung, juga konsentasi– Batubara berkualitas tinggi, bisa dibakar

langsung dan menghasilkan energi yang bisa dimanfaatkan