pembangkit non konvensional -...

Pembangkit Non Konvensional

OTEC

OTEC

Ada yang tahu apa itu OTEC ?

OTEC

OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion)

atau Konversi Energi Termal Lautan

atau dapat juga disebut :

Pembangkit listrik tenaga panasPembangkit listrik tenaga panaspermukaan air laut

OTEC

OTEC adalah salah satu metode untukmenghasilkan energi listrik menggunakanperbedaan temperatur yang berada diantara laut dalam dan perairan dekatantara laut dalam dan perairan dekat

permukaan untuk menjalankan mesinkalor.

OTEC

Perbedaan temperatur antara air lautdalam dan air permukaan laut disebabkanoleh cahaya matahari.

Cahaya matahari yang menerpaCahaya matahari yang menerpapermukaan air laut memanaskannyasampai temperatur 15oC, sementarasedikitnya cahaya yang masuk ke dasarlaut menurunkan suhunya sampai 5oC

OTEC

Bagaimana perbedaan temperatur yangkecil (antara 5oC sampai 15oC) dapatmemutar turbin uap ?

OTEC

Perbedaan temperatur yang rendahmenyebabkan perbedaan tekanan yangrendah, sehingga digunakan turbinbertekanan rendah.bertekanan rendah.

Jika tekanan dibuat rendah maka titik didihair juga akan turun dari 100oC

OTEC

Sejarah OTEC• Dimulai pada tahun 1881, yaitu ketika Jacques Arsene d'Arsonval,

fisikawan prancis yang mengajukan konsep konversi energi termallautan. Dan murid d'Arsonval, George Claude yang membuatpembangkit listrik OTEC pertama kalinya di Kuba pada tahun 1930.Pembangkit listrik itu menghasilkan listrik 22 kilowatt dengan turbinbertekanan rendah.

• Pada tahun 1931, Nikola Tesla meluncurkan buku "On FutureMotive Power" yang mencakup konversi energi termal lautan. Meskiia tertarik dengan konsep tersebut, ia beranggapan bahwa hal initidak bisa dilakukan dalam skala besar.

• Di tahun 1935, Claude membangun pembangkit kedua di atas10000 ton kargo yang mengapung di atas lepas pantai Brazil.Namun cuaca dan gelombang menghancurkan pembangkit listriktersebut sebelum bisa menghasilkan energi.

OTEC

Sejarah OTEC• Di tahun 1956, para fisikawan Prancis mendesain 3 megawatt

pembangkit listrik OTEC di Abidjan, Pantai Gading.

• Di tahun 1962, J. Hilbert Anderson dan James H. Anderson, Jr.mulai mendesain sebuah siklus untuk mencapai tujuan yang tidakdicapai Claude. Mereka mematenkan desain siklus tertutup buatandicapai Claude. Mereka mematenkan desain siklus tertutup buatanmereka pada tahun 1967.

• Di tahun 1974 Amerika serikat mendirikan laboratorium KeaholePoint di Pantai Kona, Hawaii. Laboratorium itu merupakan fasilitaspenelitian dan percobaan OTEC terbesar di dunia. Hawaiimerupakan lokasi yang cocok untuk penelitian OTEC karenapermukaan lautnya yang hangat dan akses ke laut dalam yangdingin.

OTEC

Jenis-jenis OTEC

1. Siklus Terbuka

2. Siklus Tertutup

3. Siklus Hibrid3. Siklus Hibrid

OTEC

1. Siklus Terbuka

Siklus terbuka menggunakan air laut secara

langsung untuk menghasilkan listrik. Air laut

yang hangat dimasukkan ke dalam tangkiyang hangat dimasukkan ke dalam tangki

bertekanan rendah sehingga menguap. Uap ini

dugunakan untuk menggerakkan turbin. Air

laut yang menguap meninggalkan mineral laut

seperti garam dan lain sebagainya sehingga

bermanfaat untuk menghasilkan air tawar

untuk diminum dan irigasi.

OTEC

Gambar OTEC siklus terbuka

OTEC

2. Siklus Tertutup

Siklus tertutup menggunakan fluida dengan titik didihrendah, misalnya amonia, untuk memutar turbin danmenghasilkan listrik. Air hangat di permukaan dipompake penukar panas di mana fluida bertitik didih rendahdididihkan. Fluida yang mengalami perubahan wujuddididihkan. Fluida yang mengalami perubahan wujudmenjadi uap akan mengalami peningkatan tekanan.Uap bertekanan tinggi ini lalu dialirkan ke turbin untukmenghasilkan listrik. Uap tersebut lalu didinginkankembali dengan air dingin dari laut dalam danmengembun. Lalu fluida kembali melakukan siklusnya.

OTEC

Gambar OTEC siklus tertutup

OTEC

3. Siklus Hibrid

Siklus hibrid menggunakan keunggulan sistem

siklus terbuka dan tertutup. Siklus hibrid

menggunakan air laut yang dilekatakkan dimenggunakan air laut yang dilekatakkan di

tangki bertekanan rendah untuk dijadikan uap.

Lalu uap tersebut digunakan untuk

menguapkan fluida bertitik didih rendah

(amonia atau yang lainnya). Uap air laut

tersebut lalu dikondensasikan untuk

menghasilkan air tawar desalinasi.

OTEC

(a)siklus tertutup (b)siklus terbuka

OTEC

.

OTEC

Apa kelebihan OTEC?

OTEC

Apa tantangan yang menghambat

OTEC?


Konversi energi ombak laut


Potensi Energi Ombak Laut

Ombak laut adalah fenomena yangdisebabkan oleh perputaran bumi danbulan yang menyebabkan ketinggianbulan yang menyebabkan ketinggianpermukaan air yang berbeda danmenyebabkan pergerakan udara atmosfersehingga terjadi angin dan ombak laut.


Potensi Energi Ombak Laut

Ombak laut terjadi setiap hari dalamsetahun (siang dan malam) dan selalu adawalaupun ada fluktuasi ombak yang besarwalaupun ada fluktuasi ombak yang besardan kecil.

Energi ombak laut dapat digunakan padadaerah yang sulit dijangkau salurantransmisi daya listrik (pulau atau pantaiyang jauh dari keramaian)


Ocean Wave Column (OWC) adalah salahsatu metoda untuk menghasilkan energilistrik dengan memanfaatkan energiombak atau gelombang air lautombak atau gelombang air laut

Ocean Wave Column(OWC)

Prinsip kerja.


Prinsip kerja.

Sebuah tabung beton dipasang di pantaidan bagian yang lain masuk ke laut.Setiap ombak yang datang akanSetiap ombak yang datang akanmendorong udara di dalam tabung kedarat dan ketika ombak surut udara akandihisap ke laut kembali. Perubahantekanan udara di dalam tabungdimanfaatkan sebagai sumber energi.


Turbin Angin.

Penggerak generator adalah turbin anginyang berputar karena perbedaan tekananudara akibat tinggi rendahnya permukaanudara akibat tinggi rendahnya permukaanair laut.


Turbin Angin.

Turbin angin dapat dibuat dengan duamodel :

1. turbin satu arah1. turbin satu arah

2. turbin bolak-balik


1. Turbin Angin Satu arah.

Turbin dibuat dengan bentuk sirip satuarah dengan rancangan katup-katupdisekitar turbin agar udara yang mengalirdisekitar turbin agar udara yang mengalirmelalui turbin hanya satu arah sajawalaupun aliran udara sebenarnya adalahbolak-balik seperti permukaan air laut.


1. Turbin Angin Satu arah.


2. Turbin Angin bolak-balik.

Turbin dibuat dengan bentuk sirip duaarah yang dapat menyerap energihembusan angin dari ombakhembusan angin dari ombak


2. Turbin Angin bolak-balik.

Syarat turbin :

1. Mampu menyerap energiangin dua arah (masukangin dua arah (masukatau keluar)

2. Berputar ke satu arah(generator berputar satuarah)


Keuntungan :

1. Tanpa bahan bakar, tanpa polusi, ramahlingkungan

2. Dapat digunakan pada daerah terisolir2. Dapat digunakan pada daerah terisolir(pulau atau pantai)

3. Penggunaan turbin angin >< turbin air

4. …


Kelemahan :

1. Investasi yang cukup besar

2. Terbatas pada tepi pantai, jauh daripenggunapengguna

3. Potensi energi : kecil – sedang

4. …


Contoh desain OWC

TUGAS

Buat kliping tentang sistem konversi energi

ombak laut selain OWC, yang menceritakan :

1. Potensi energi ombak laut yang akan

dimanfaatkandimanfaatkan

2. Komponen-komponen mesin konversi energi

ombak laut

3. Prinsip kerja mesin konversi energi ombak laut

4. Keunggulan dan kelemahan sistem tersebut


Fuel Cell

(Sel Bahan Bakar)

FUEL CELL

Fuel Cell (Sel Bahan Bakar) adalah suatusel elektrokimia yang mengubah energikimia dari suatu bahan bakar menjadienergi listrik.energi listrik.

FUEL CELL

Listrik dibangkitkan dari reaksi antarabahan bakar dan senyawa oksidan.Reaktan-reaktan ini masuk ke dalam sel,menghasilkan listrik dan senyawa hasilmenghasilkan listrik dan senyawa hasilreaksi keluar dari sel tanpa membawaelektrolit dari dalam sel.

Ini membedakan antara fuel cell (FC)dengan media sistem elektrokimia biasaseperti batere basah yang hanya sekalipakai.

FUEL CELL

Desain FC

Konstruksi dasar sel bahan bakarsetidaknya terdiri dari 3 lapis bagian yangtersusun, berupa :tersusun, berupa :

1. Anoda

2. Elektrolit

3. Katoda

FUEL CELL

1. Anoda

Pada anoda terdapat katalis yangmengoksidasi bahan bakar yang masuk(hidrogen) dan memecahnya menjadi ion(hidrogen) dan memecahnya menjadi ionmuatan positif dan ion negatif (elektron)

FUEL CELL

2. Elektrolit

Elektrolit dibuat dengan rancangantertentu sehingga mampu melewatkan ionmuatan positif tetapi menahan elektronmuatan positif tetapi menahan elektronuntuk melintasinya

FUEL CELL

3. Katoda

Ion muatan positif yang menembuselektrolit ditangkap oleh katoda. Elektronyang tertinggal pada anoda dialirkanyang tertinggal pada anoda dialirkanmelalui kabel sebagai arus listrik menujuke katoda. Elektron dari kabel ini bertemudengan muatan positif katoda laludireaksikan dengan oksigen untukdijadikan air (H2O)

FUEL CELL

Anoda

Elektrolit Beban

H2

e-

ion+ ion+

Gambar Siklus Dasar Sel Bahan Bakar

Elektrolit

Katoda

Beban

O2H2O

e-

FUEL CELL

Gambar Contoh Sel Bahan Bakar

FUEL CELL

Pertimbangan-pertimbangan rancangan fuel cell :

1. Bahan elektrolit, yang menentukan tipe FC

2. Bahan bakar yang digunakan (mis. Hidrogen)

3. Katalis anoda, bahan pemecah bahan bakarmenjadi elektron dan ion (biasanya katalismenjadi elektron dan ion (biasanya katalisanoda adalah serbuk platina)

4. Katalis katoda, yang mengolah limbah(buangan) sel menjadi air atau CO2. Biasanyakatalis katoda dibuat dari bahan Nikel.

FUEL CELL

Jenis-jenis FC :

FUEL CELL

Pemanfaatan Fuel Cell

1. Sumber Daya Listrik

FC sangat tepat digunakan sebagaisuplai daya listrik tempat-tempat yangsuplai daya listrik tempat-tempat yangjauh seperti : pesawat ruang angkasa,satelit/stasiun telekomunikasi

FUEL CELL


2. Transportasi

Konstruksi FC yang tidak terlalu besardan rumit dapat diterapkan sebagaidan rumit dapat diterapkan sebagaipenggerak kendaraan

FUEL CELL


2. Transportasi


Polymer Electrolyte Fuel Cell

(PEFC)

PEFC

PEFC atau bisa juga disebut sebagaiProton Exchange Membrane Fuel Celladalah sel bahan bakar yangmenggunakaan bahan bakar gas hidrogenmenggunakaan bahan bakar gas hidrogendan oksigen dari udara untukmenghasilkan energi listrik

A. Komponen PEFC:

1. Anoda

.

A. Komponen PEFC:

2. Membran

.

A. Komponen PEFC:

3. Katoda

.

A. Komponen PEFC:

4. Bahan bakar

.

PEFC

A. Komponen PEFC :

1. Anoda

2. Membran(Polymer Electrolyte Membrane)

3. Katoda3. Katoda

4. Bahan bakar (Fuel)

PEFC

1. Anoda

Anoda dibuat dari elektroda yang dapatditembus oleh gas yang dibuat darikertas atau lapisan karbon. Antarakertas atau lapisan karbon. Antaraelektroda dan membran diletakkanlapisan katalis platinum yang akanmemisahkan ion hidrogen positif (proton)dengan elektronnya.

PEFC

2. Membran

Membran elektrolit polimer hanya akanmelewatkan ion bermuatan positif darisisi anoda ke sisi katoda. Elektron yangsisi anoda ke sisi katoda. Elektron yangtertinggal pada anoda akan dipaksamelewati rangkaian luar menuju katodamenjadi arus listrik.

PEFC

3. Katoda

Katoda dibentuk dengan unsur yangsama dengan anoda dan menerima ionbermuatan positif dari membran. Ionbermuatan positif dari membran. Ionpositif ini bertemu dengan elektron yangberasal dari anoda dan bereaksi menjadiuap air

PEFC

4. Bahan bakar

PEFC menggunakan gas hidrogen

sebagai bahan bakar utama. Sisabuangan proses direaksikan denganbuangan proses direaksikan denganoksigen dari udara menghasilkan uap air

PEFC

B. Reaksi Kimia PEFC :

1. Anoda

2H2 → 4H+ + 4e-

2. Katoda

O2 + 4H+ + 4e-→ 2H2O

PEFC

Gambar Contoh Sel Bahan Bakar

PEFC

C. Beda Potensial Sel

Satu buah sel PEFC mempunyai bedapotensial tidak lebih dari 1,16 Volt.

Agar dapat digunakan untuk teganganAgar dapat digunakan untuk teganganyang lebih tinggi, beberapa atau lebih selPEFC dirangkai secara paralel sehinggadapat menghasilkan tegangan yangdiinginkan.

PEFC

Gambar Contoh Kumpulan Sel Bahan Bakar


Solid Oxide Fuel Cell

(SOFC)

SOFC

SOFC adalah sel bahan bakar yangmenggunakaan bahan bakar gas hidrogendan oksigen dari udara denganmenggunakan elektrolit padat (keramik)menggunakan elektrolit padat (keramik)untuk menghasilkan energi listrik

A. Komponen SOFC:

1. Anoda

.

A. Komponen SOFC:

2. Elektrolit

.

A. Komponen SOFC:

3. Katoda

.

A. Komponen SOFC:

4. Bahan bakar

.

A. Komponen SOFC:

4. Udara (O2)

.

SOFC

A. Komponen SOFC :

1.Anoda

2.Elektrolit

3.Katoda3.Katoda

4.Bahan bakar (Fuel)

5.Udara (O2)

SOFC

1. Anoda

Anoda SOFC adalah bagian yang harusmemiliki konduktifitas listrik yang tinggi,tahan terhadap pemuaian termal dantahan terhadap pemuaian termal danmemiliki porositas yang baik.

Sifat-sifat ini dimiliki oleh bahan logam,sehingga anoda SOFC dapat dibuat daributiran atau serbuk nikel.

SOFC

2. Elektrolit

Agar dapat melewatkan ion-ion oksigen,maka elektrolit SOFC harus mempunyaikonduktifitas ionik yang tinggi dankonduktifitas ionik yang tinggi dankoonduktifitas listrik yang rendah.

Syarat ini dipenuhi oleh bahan keramik,seperti YSZ yang biasa digunakansebagai elektrolit SOFC

SOFC

3. Katoda

Katoda berfungsi untuk melewatkanmolekul oksigen dari sisi katoda sampaipada elektrolit sel.pada elektrolit sel.

Bahan yang biasa digunakan sebagaikatoda SOFC adalah LaMnO3

SOFC

4. Bahan bakar

SOFC menggunakan gas hidrogensebagai bahan bakar utama. Sisabuangan proses direaksikan denganbuangan proses direaksikan denganoksigen dari udara menghasilkan uap air

SOFC

5. Udara

Udara (oksigen) berfungsi sebagaipengikat elektron yang dilepaskan olehbahan bakar sebagai energi listrik danbahan bakar sebagai energi listrik dandireaksikan kembali menjadi uap airsebagai limbah pembakaran

SOFC

B. Reaksi Kimia SOFC :

1.Anoda

2H2 + 2O=→ 2H2O + 4e-

2. Katoda

O2 + 4e-→ 2O=

SOFC

Siklus Bahan Bakar SOFC

SOFC

C. Konfigurasi SOFC :

1.Mendatar

2.Tabular

SOFC

1. Konfigurasi mendatar

SOFC

2. Konfigurasi tabular

Kuis (22 Mei 2013)

Jelaskan perbedaan prinsip kerja antaraPEFC dan SOFC !


Operasi Hibrid Pembangkit

Non Konvensional

Operasi Hibrid Pembangkit

Hybrid Operation :

Suatu kondisi yang menuntut penggunaansuplai daya listrik bersama-sama dalamsuplai daya listrik bersama-sama dalamwaktu yang sama.

Contoh operasi hibrid :

interkoneksi jaringan PLN

Syarat-syarat Operasi Hibrid

1. Ada lebih dari satu pembangkit listrik(satu pembangkit utama/primer dan satuatau lebih pembangkit lain / tambahan)atau lebih pembangkit lain / tambahan)

2. Ada beban listrik

Jenis Operasi Hibrid

Pembangkit

1. Operasi hibrid arus searah (hibrid dc)

2. Operasi hibrid arus bolak balik (hibrid ac)


Pembangkit


Hibrid dc dilakukan untuk beban dcdengan rating tegangan tertentu. Agardengan rating tegangan tertentu. Agarsetiap pembangkit dapat dioperasikansecara bersama-sama perlu dipastikansetiap pembangkit menghasilkantegangan keluaran yang sama.


Pembangkit


Pembangkit

utama

Pembangkit

tambahan

Beban

Tegangan yang

sama


Pembangkit


pengatur tegangan dc :

regulator�regulator

�dc chopper

�voltage multiplier

�kombinasi inverter-rectifier

� lain-lain…


Pembangkit


Hibrid ac dilakukan untuk beban acdengan rating tegangan, frekuensi dandengan rating tegangan, frekuensi dansudut fasa tertentu yang sama. Agarsetiap pembangkit dapat dioperasikansecara bersama-sama perlu dipastikansetiap pembangkit ada pada tegangan,frekuensi dan sudut fasa yang sama.


Pembangkit


Pembangkit

utama

Pembangkit

tambahan

Beban

Tegangan,

frekuensi dan

sudut fasa

yang sama


Pembangkit


pengatur tegangan ac :

autotrafo�autotrafo

pengatur frekuensi ac :

�governor pada turbin

pengatur sudut fasa :

�sinkronisator


Pembangkit

Bagaimana operasi hibrid sistem arusbolak balik dengan sistem arus searahatau sebaliknya ?atau sebaliknya ?


PembangkitContoh operasi hibrid :

1. PLN dengan OTEC

2. PLN dengan OWC

3. …3. …

Persiapan UAS1. Materi ujian : Setelah UTS – akhir.

2. Soal ujian : 5 soal essay.

3. Ujian tutup buku.

4. Waktu ujian : 60 menit.4. Waktu ujian : 60 menit.

5. Hal-hal yang dilarang :

a. menggunakan hp.

b. menggunakan tipp-ex.

Jika salah tulis coret dengan satu garis.

c. pinjam-meminjam selama ujian.

pembangkit non konvensional -...

Documents