Bahan Kuliah Pembangkit NonKonvensional

download Bahan Kuliah Pembangkit NonKonvensional

of 103

Transcript of Bahan Kuliah Pembangkit NonKonvensional

  • Pembangkit Non Konvensional

    OTEC

  • OTECAda yang tahu apa itu OTEC ?

  • OTECOTEC (Ocean Thermal Energy Conversion)atau Konversi Energi Termal Lautanatau dapat juga disebut :

    Pembangkit listrik tenaga panasPembangkit listrik tenaga panaspermukaan air laut

  • OTECOTEC adalah salah satu metode untukmenghasilkan energi listrik menggunakanperbedaan temperatur yang berada diantara laut dalam dan perairan dekatantara laut dalam dan perairan dekatpermukaan untuk menjalankan mesinkalor.

  • OTECPerbedaan 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

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

  • OTECPerbedaan temperatur yang rendahmenyebabkan perbedaan tekanan yangrendah, sehingga digunakan turbinbertekanan rendah.bertekanan rendah.Jika tekanan dibuat rendah maka titik didihair juga akan turun dari 100oC

  • OTECSejarah 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.

  • OTECSejarah 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.

  • OTECJenis-jenis OTEC1. Siklus Terbuka2. Siklus Tertutup3. Siklus Hibrid3. Siklus Hibrid

  • OTEC1. Siklus Terbuka

    Siklus terbuka menggunakan air laut secaralangsung untuk menghasilkan listrik. Air lautyang hangat dimasukkan ke dalam tangkiyang hangat dimasukkan ke dalam tangkibertekanan rendah sehingga menguap. Uap inidugunakan untuk menggerakkan turbin. Airlaut yang menguap meninggalkan mineral lautseperti garam dan lain sebagainya sehinggabermanfaat untuk menghasilkan air tawaruntuk diminum dan irigasi.

  • OTEC

    Gambar OTEC siklus terbuka

  • OTEC2. 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

  • OTEC3. Siklus Hibrid

    Siklus hibrid menggunakan keunggulan sistemsiklus terbuka dan tertutup. Siklus hibridmenggunakan air laut yang dilekatakkan dimenggunakan air laut yang dilekatakkan ditangki bertekanan rendah untuk dijadikan uap.Lalu uap tersebut digunakan untukmenguapkan fluida bertitik didih rendah(amonia atau yang lainnya). Uap air lauttersebut lalu dikondensasikan untukmenghasilkan air tawar desalinasi.

  • OTEC

    (a)siklus tertutup (b)siklus terbuka

  • OTEC.

  • OTECApa kelebihan OTEC?

  • OTECApa tantangan yang menghambatOTEC?

  • Pembangkit Non Konvensional

    Konversi energi ombak laut

  • Konversi energi ombak lautPotensi 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.

  • Konversi energi ombak lautPotensi 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)

  • Konversi energi ombak lautOcean 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.

  • Ocean Wave Column(OWC)Prinsip kerja.

  • Ocean Wave Column(OWC)Prinsip kerja.

  • Ocean Wave Column(OWC)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.

  • Ocean Wave Column(OWC)Turbin Angin.

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

  • Ocean Wave Column(OWC)Turbin Angin.

    Turbin angin dapat dibuat dengan duamodel :1. turbin satu arah1. turbin satu arah2. turbin bolak-balik

  • Ocean Wave Column(OWC)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.

  • Ocean Wave Column(OWC)1. Turbin Angin Satu arah.

  • Ocean Wave Column(OWC)2. Turbin Angin bolak-balik.

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

  • Ocean Wave Column(OWC)2. Turbin Angin bolak-balik.Syarat turbin :1. Mampu menyerap energi

    angin dua arah (masukangin dua arah (masukatau keluar)

    2. Berputar ke satu arah(generator berputar satuarah)

  • Ocean Wave Column(OWC)Keuntungan :1. Tanpa bahan bakar, tanpa polusi, ramah

    lingkungan2. Dapat digunakan pada daerah terisolir2. Dapat digunakan pada daerah terisolir

    (pulau atau pantai)3. Penggunaan turbin angin >< turbin air4.

  • Ocean Wave Column(OWC)Kelemahan :1. Investasi yang cukup besar2. Terbatas pada tepi pantai, jauh dari

    penggunapengguna3. Potensi energi : kecil sedang4.

  • Ocean Wave Column(OWC)Contoh desain OWC

  • Ocean Wave Column(OWC)Contoh desain OWC

  • Ocean Wave Column(OWC)Contoh desain OWC

  • Ocean Wave Column(OWC)Contoh desain OWC

  • TUGASBuat kliping tentang sistem konversi energiombak laut selain OWC, yang menceritakan :

    1. Potensi energi ombak laut yang akandimanfaatkandimanfaatkan

    2. Komponen-komponen mesin konversi energiombak laut

    3. Prinsip kerja mesin konversi energi ombak laut4. Keunggulan dan kelemahan sistem tersebut

  • Pembangkit Non Konvensional

    Fuel Cell(Sel Bahan Bakar)

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

  • FUEL CELLListrik 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 CELLDesain FCKonstruksi dasar sel bahan bakar

    setidaknya terdiri dari 3 lapis bagian yangtersusun, berupa :tersusun, berupa :

    1. Anoda2. Elektrolit3. Katoda

  • FUEL CELL1. 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 CELL2. Elektrolit

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

  • FUEL CELL3. 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

    O2 H2O

    e-

  • FUEL CELL

    Gambar Contoh Sel Bahan Bakar

  • FUEL CELLPertimbangan-pertimbangan rancangan fuel cell :1. Bahan elektrolit, yang menentukan tipe FC2. Bahan bakar yang digunakan (mis. Hidrogen)3. Katalis anoda, bahan pemecah bahan bakar

    menjadi 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 CELLJenis-jenis FC :

  • FUEL CELLJenis-jenis FC :

  • FUEL CELLJenis-jenis FC :

  • FUEL CELLPemanfaatan Fuel Cell1. 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 CELLPemanfaatan Fuel Cell2. Transportasi

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

  • FUEL CELLPemanfaatan Fuel Cell2. Transportasi

  • Pembangkit Non Konvensional

    Polymer Electrolyte Fuel Cell(PEFC)

  • PEFCPEFC 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

    .

  • PEFCA. Komponen PEFC :1. Anoda2. Membran(Polymer Electrolyte Membrane)3. Katoda3. Katoda4. Bahan bakar (Fuel)

  • PEFC1. 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.

  • PEFC2. 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.

  • PEFC3. 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

  • PEFC4. Bahan bakar

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

  • PEFCB. Reaksi Kimia PEFC :1. Anoda

    2H2 4H+ + 4e-

    2. KatodaO2 + 4H+ + 4e- 2H2O

  • PEFC

    Gambar Contoh Sel Bahan Bakar

  • PEFCC. 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

  • Pembangkit Non Konvensional

    Solid Oxide Fuel Cell(SOFC)

  • SOFCSOFC 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)

    .

  • SOFCA. Komponen SOFC :1.Anoda2.Elektrolit3.Katoda3.Katoda4.Bahan bakar (Fuel)5.Udara (O2)

  • SOFC1. 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.

  • SOFC2. 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

  • SOFC3. Katoda

    Katoda berfungsi untuk melewatkanmolekul oksigen dari sisi katoda sampaipada elektrolit sel.pada elektrolit sel.Bahan yang biasa digunakan sebagaikatoda SOFC adalah LaMnO3

  • SOFC4. Bahan bakar

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

  • SOFC5. 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

  • SOFCB. Reaksi Kimia SOFC :1.Anoda

    2H2 + 2O= 2H2O + 4e-

    2. KatodaO2 + 4e- 2O=

  • SOFC

    Siklus Bahan Bakar SOFC

  • SOFCC. Konfigurasi SOFC :1.Mendatar2.Tabular

  • SOFC

    1. Konfigurasi mendatar

  • SOFC

    2. Konfigurasi tabular

  • Kuis (22 Mei 2013)

    Jelaskan perbedaan prinsip kerja antaraPEFC dan SOFC !

  • Pembangkit Non Konvensional

    Operasi Hibrid PembangkitNon Konvensional

  • Operasi Hibrid PembangkitHybrid 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)

  • Jenis Operasi Hibrid Pembangkit

    1. Operasi hibrid arus searah (hibrid dc)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.

  • Jenis Operasi Hibrid Pembangkit

    1. Operasi hibrid arus searah (hibrid dc)

    Pembangkit utama

    Pembangkit tambahan

    Beban Tegangan yang sama

  • Jenis Operasi Hibrid Pembangkit

    1. Operasi hibrid arus searah (hibrid dc)pengatur tegangan dc :

    regulatorregulatordc choppervoltage multiplierkombinasi inverter-rectifier lain-lain

  • Jenis Operasi Hibrid Pembangkit

    2. Operasi hibrid arus bolak balik (hibrid ac)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.

  • Jenis Operasi Hibrid Pembangkit

    2. Operasi hibrid arus bolak balik (hibrid ac)

    Pembangkit utama

    Pembangkit tambahan

    Beban Tegangan, frekuensi dan sudut fasa yang sama

  • Jenis Operasi Hibrid Pembangkit

    2. Operasi hibrid arus bolak balik (hibrid ac)pengatur tegangan ac :

    autotrafoautotrafopengatur frekuensi ac :governor pada turbinpengatur sudut fasa :sinkronisator

  • Jenis Operasi Hibrid Pembangkit

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

  • Jenis Operasi Hibrid Pembangkit

    Contoh operasi hibrid :1. PLN dengan OTEC2. PLN dengan OWC3. 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.