View
1.777
Download
475
Category
Preview:
DESCRIPTION
Konversi Energi
Citation preview
1
Prinsip-prinsip 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
3
Sumber energi utama– Minyak bumi– Batubara– Gas– Biomassa– Air– Nuklir
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
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
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
7
Konversi Energi melalui Panas
• Dua tipe dasar dari sistem konversi energi:– Mesin termal (heat engine)– Pompa panas (heat pump)
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
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)
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”.
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
12
Efisiensi Mesin Termal
intint
intmax 1
TT
TTT
InputEnergyOutputEnergy extext
max biasanya << 1• < 0.3 untuk banyak pembangkit listrik
dan kendaraan
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)
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
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
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
17
Turbin Uap
• Dalam praktik, = 0.4– 60% input batubara terbuangmax (ideal) =
813-303=0.63813
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
19
• Dengan siklus kombinasi, efisiensi bisa naik menjadi 55% – Harus ada tambahan
biaya
Ramage
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
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
Recommended