BAB 15ENERGI DARI LAUTAN

15-1 PENDAHULUANEnergi surya, dapat digunakan secara langsung (bab 13), menciptakan bentuk-bentuk lain dari energi yang juga dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi. Yaitu : Satu, angin, angin terjadi akibat pemanasan matahari yang tidak merata dan pendinginan pada kerak bumi yang dikombinasikan dengan rotasi bumi (bab 14). Antara lain adalah hasil dari penyerapan yang dekat dengan laut, karena lautan menerima energy panas dari matahari, yang menyebabkan, terjadinya angin, arus laut dan temperature gradien moderat terjadi dibawah permukaan air, khususnya di lautan waters. Lautanmencakup70 persen dari total luasan permukaanbumi. sehingga mempunyai penyimpanan reservoir yang besar dari input matahari.Temperature gradient dapat dimanfaatkan pada mesin pemanas untuk menghasilkan energi. Sehingga dapat disebut sebagai ocean temperature energy conversion (OTEC). OTEC dapat gunakan sebagai energy surya yang satu kali habis. Karena perbedaan suhu yang kecil, bahkan di daerah tropis, sistem OTEC memiliki efisiensi yang sangat rendah dan akibatnya memiliki biaya modal yang sangat tinggi.Angin, yang energinya juga energi matahari sekali habis, dapat menghasilkan gelombang laut besar dengan energi yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi. Energy gelombang laut disebut sebagai energi surya yang dua kali habis. Gelombang laut, sangat bervariasi dari waktu dan tempat dalam amplitudo dan frekuensinya, dan pada energi tersebut, sangat mirip dengan angin yang menyebabkan gelombang laut. Namun demikian, daerah didunia dimana gelombang energi dapat bertahan masih membutuhkan banyak waktu. Gelombang itu telah dipertimbangkan untuk pembangkit listrik dengan berbagai cara ingeneous.Sepertiga dari pemancaran energi dari sistem lautan matahari bersumber dari mekanisme evaporasi permuaan air oleh pemanasan matahari. Awan dapat terjadi karena penguapan pada permukaan air dengan pemanasan surya, bentuk-bentuk awan yang berkondensasi sehingga menjadi hujan. Bagian dari hujan yang jatuh

diatas tanah, yang menyebabkan aliran sungai, akibat terperangkap dibelakang bendungan bahkan keluar variasi dalam arus sungai dengan demikian menjadi sumber baik dalam head rendah (sungai) atau haed tinggi (bendungan) sebagai energi listrik tenaga air . Pembangkit listrik tenaga air hanya mencapai 25 persen accout dari kapasitas total listrik didunia. Beberapa negara, seperti Norwegia, Swiss, dan Kanada, karena topografi yang menguntungkan dan curah hujan, jauh melebihi rata-rata. Di negara bersatu, persentasenya adalah 15 persen pada tahun 1970, kemudian pada tahun 1980 mengalami penurunan menjadi sekitar 10 persen. pembangkit listrik tenaga air digunakan untuk menyumbang lebih besar dari persentase tersebut pada abad kesembilan belas, tetapi munculnya batu bara yang murah dan powerplants uap, kurang menguntungkan untuk situs hydro, sehingga menyebabkan penurunan dalam penggunaannya. Banyak pabrik kecil tentang listrik tenaga air sungai yang diterlantarkan. Dengan kedatangan krisis energi pada tahun 1970-an, namun daya tarik diperbaharui pada pabrik kecil tersebut dalam melengkapi input jaringan listrik. Meskipun berbeda, sumber energi dilautan yang dapat dimanfaatkan untuk pembangkit listrik adalah pasang surut. Terutama tindes yang disebabkan oleh bulan, dan hanya sekunder dari matahari, gaya gravitasi yang bekerja sama dengan orang-orang bumi di perairan laut untuk menciptakan arus pasang surut. Ini menunjukan bahwa naik turunnya air dengan rentang (perbedaan ketinggian) yang bervariasi, harian dan musiman yang datang pada waktu yang berbeda dari hari ke hari. Sumber energi juga sangat bervariasi dari tempat ke tempat, dari serendah beberapa sentimeter, tetapi dapat melebihi 8 sampai 10 m (25 sampai 30 kaki) di beberapa bagian dunia. Energi potensial dari pasang surut bisa terjadi untuk menghasilkan tenaga, tetapi membutuhkan biaya modal yang sangat tinggi.Dalam bab ini, produksi listrik dari energi yang berkaitan dengan perbedaan suhu laut (OTEC), gelombang, dan pasang surut akan dibahas. Listrik tenaga air adalah topik utama dalam pembahasan ini. Khusus dalam studi. Pembaca yang tertarik dianjurkan untuk mempunyai banyak referensi buku yang dikhususkan untuk bab tersebut. Daapt dilihat, misalnya, buku pegangan dari hidrolika diterapkan [141].

15-2 PERBEDAAN TEMPERATUR LAUTAN Lautan dan samudra terdiri dari 70 persen di permukaan bumi, jumlah energi surya terrestrial yang dihasilkan sangat besar, sama dengan jumlah energi surya ekstraterestrial yang diterima oleh bumi, yakni sekitar 1.516 X 1018 kWh/ tahun, atau 1.516 X 1018 kWh/ tahun, dengan waktu rata-rata indeks penerangan sebesar 0.5 (Sec. 13-14), waktu fraksi area 0.7 atau 0.53 x 1018 kWh/tahun, or 1.9 x 1018 MJ/tahun. Hal ini sesuai dengan rata-rata hasil terrestrial di air dari konstanta matahari 5 = 1353 W/m2 x 0.5 = 676 W/m2. Energi ini tidak semuanya diserap oleh air karena sebagian dipantulkan kembali ke langit. Perkiraan jumlah yang diserap diperoleh dari setiap kali evaporasi, yaitu sekitar 120 cm (or 120 cm3/cm2,or 1.20 m3/m2).* Pada temperatur rata-rata permukaan air 20C (68F), panas yang tersembunyi dari penguapan adalah 2454 kJ/kg dan massa jenis air setiap liter di atas 1000 kg/m3. Energi yang terserap akan menjadi .20 X 1000 X 2454, or about 3 x 106kJ/m2 per tahun, sebanding dengan 95 W/m2 atau 14 persen dari kejadian awal. Nilainya bervariasi, menjadi lebih besar 100 W/m2 di daerah tropis tak sebanyak di daerah kutub.Penyerapan energi surya oleh air sesuai dengan Hukum Lambert tentang penyerapan, yang menyatakan setiap lapisan ketebalan yang sama akan menyerap fraksi cahaya sesuai dengan yang dilewatinya. Dengan kata lain

(15-1)

Dimana Io dan l (y) adalah intensitas radiasi di permukaan (y = 0) dan pada jarak y di bawah permukaan. adalah koefisien pemadaman (disebut juga koefisien penyerapan) yang memiliki satuan panjang-1 unit. memiliki nilai 0,05 m-1 untuk air tawar 0,27 m-1 untuk air tawar keruh, dan 0,50 m-1 untuk air yang sangat asin. Dengan demikian intensitas jatuh secara eksponensial dengan kedalaman dan tergantung pada , hampir semua penyerapan terjadi sangat dekat dengan permukaan air dalam. Karena perpindahan panas massa pada permukaan sendiri, suhu maksimum terjadi tepat di bawah permukaan.

Mengingat perairan dalam secara umum, temperatur tinggi terjadi pada permukaan, sedangkan perairan dalam lebih dingin. Di daerah tropis, permukaan samudra sering melebihi 25C (77F), dimana 1 km dibawah temperatur biasanya tidak lebih tinggi dari 10C (SOT). Kerapatan air menurun sejalan dengan meningkatnya temperatur (di atas 3.98C, saat kerapatan air murni dalam keadaan maksimum, menurun lagi di bawah temperatur ini, alasan es mengapung). Oleh karena itu tidak ada aliran konveksi panas di antara hangat, perairan ringan pada puncak dan kedalaman dingin, perairan berat. Konduksi termal transfer panas di antara mereka, melalui kedalaman besaar, yang terlalu rendah untuk mengubah gambar ini, dan sehingga campuran tersebut diperlambat, jadi perairan hangat tetap berada di atas dan perairan dingin tetap di bawah.Disebutkan bahwa perairan tropis terdiri dari dua reservoir panas utama, sumber panas pada permukaan pada 27C (81F) dan resapan panas, 1 km secara langsung di bawah , pada 4C (39F); kedua reservoir dikenai matahari secara berkala.Konsep ocean temperature energy conversion (OTEC) atau konversi energi temperatur samudra berdasarkan penggunaan perbedaan temperatur pada mesin panas untuk menghasilkan energi, konsep pertama dinyatakan oleh Frenchman dArsonval pada tahun 1881. Perbedaan temperatur maksimal di bumi terjadi pada daerah tropis dan nilainya sekitar 15C (59F). Pada lingkaran kutub selama terjadi pendinginan perlahan hingga to 4C dan kerapatan maksimum (gambar. 15-1). Pada lingkaran kutub berhenti di bawah permukaan, sehingga kedalaman permukaan aliran air diciptakan yang mempertahankan air dingin di bawah permukaan. Temperatur permukaan (dan perbedaan permukaan) keduanya bervariasi terhadap garis lintang dan musim (gambar. 15-2), keduanya menjadi maksimal di daerah tropis, subtropics, dan perairan khatulistiwa, misalnya di antara dua daerah tropis, membuat perairan ini lebihpantas untuk sistem OTEC [143].Pernyataan untuk sistem OTEC hanya untuk sebagian besar sistem energi terbarukan lainnya. Misalnya, pada arus teluk diketahui

Gambar 15-1 (a) Pergerakan perairan samudra di belahan bumi utara. (b) Pengukuran temperatur perairan pada berbagai titik dan kedalaman di selat Florida [142].

Membawa 30 to 40 juta m3/s air laut daerah tropis melalui selat Florida, mengalir pada jalur dengan lebar sekitar 32-km (20-mi). Saat 800 km (500 mi) pada jalur, perbedaan temperatur di antara permukaan dan kedalaman laut beragam dari 22C (40F) dan 15C (27F). Diasumsikan efisiensi konversi sekitar of 2 percent (di bawah), arus teluk menyatakan potensial energi sebesar 700 x 1012 kWh. Susunan teknologi konversi tertambat pada 1-mi (1.6-km) melalui panjang dan lebar dari jalur akan mampu untuk 26 x 1012 kWh. Sebagaimana pernyataan untuk OTEC, tetapi kita akan segera mempelajari, masalah praktis dan keuangan secara efektif yang menghalangi mimpi. Kemungkinan maksimal dari efisiensi operasi mesin pemanas di antara dua batas temperatur tidak dapat terlewati pada siklus carnot di antara batas temperatur sama. Untuk sumber panas dan temperatur menurun, Tl dan T2, the efisiensi Carnot c yaitu

Gambar 15-2 Suhu permukaan samudera sebagai fungsi dari (a) lintang dan (b) musim, di perairan tropis.

(15-2)

Sangat penting memiliki perbedaan temperatur yang besar Tl T2. Pada sistem OTEC hal ini mungkin berkisar 20C (68F) dibandingkan dengan 500C (932F) untuk sumber tenaga fosil modern. Menggunakan perbedaan temperatur of 20C dan temperatur permukaan 27C, efisiensi Carnot menjadi

Untuk 27C (300 K) temperatur permukaan sistem OTEC tidak dapat mempunyai efisiensi lebih dari T/300 atau 1/3 T persen, dimana T adalah perbedaan antara perairan permukaan dan dalam. Karena temperatur menetes dalam uap atau generator uap lain dan kondensor pada sistem sebenarnya (external irreversibilities, Chap. 1), inefisiensi pada turbin dan pompa, tekanan meneteskan air bervolume besar dan menyebabkan aliran fluida (internal irreversibilities), dan inefisiensi komponen lain, efisiensi untuk pembangkit listrik OTEC sebenarnya jarang mencapai 2 persen.Efisiensi sangat rendah sistem OTEC menyatakan pergantian panas yang sangat besar untuk pembangkit listrik. Pada efisiensi 2 persen pergantian panas harus mengendalikan 50 kali jaringan keluaran dari plant. Meskipun tidak ada biaya

bahan bakar, biaya utama sangatlah tinggi dan juga biaya unit utama, $/kW. Di samping itu untuk ukuran besar per unit pembangkit tenaga, masalah pembangunan dan ketidaktentuan penembusan pasar membuat resiko asosiasi keuangan dengan pembangunan teknologi OTEC yang begitu tinggi sebagaimana keperluan secara efektif. (Sama dengan dikatakan untuk sistem perairan lainnya, sebaik sistem listrik-matahari, terutama sistem satelit matahari, Bag. 13-20).Terdapat dua desain dasar untuk sistem OTEC; siklus terbuka, dikenal juga sebagai siklus Claude, dan siklus tertutup, dikenal juga sebagai siklus Anderson. Keduanya akan dijelaskan di dua bab selanjutnya.

15-3 ATAS TERBUKA, ATAU CLAUDE, SIKLUS Plant OTEC pertama dibangun oleh Frenchman Georges Claude pada 1929 di Teluk Mantanzas, Cuba [144]. Menggunakan air hangat dari arus teluk sebagai sumber panas dan perbatasan jurang kapal selam ke teluk yang turun secara vertical pada kedalaman 100 sampai 200 m sebagai pembangkit listrik. Permukaan air hangat terjadi pada 25C (77F). Air dingin pada 11C (51.8F), disadap oleh pipa sepanjang 2 km, beridameter 2 m dengan berat 400 ton. Peletakan pipa air dingin merupakan bagian tersulit dari konstruksi, dua pipa bisa hilang sebelum yang ketiga berhasil dipasang.Plant Claude menggunakan siklus terbuka (disebut juga siklus Clade) dimana air laut berperan ganda sebagai sumber panas, fluida kerja, dan pendingin. Diagram skematik dan hubungan T-s digambarkan pada gambar 15-3 dan 15-4.

Gambar 15-3 Diagram alur dan skematis dari pembangkit listrik (siklus terbuka) Claude OTEC.

Pada siklus tersebut ditunjukkan permukaan air panas pada 27C (80.6F) diterima kedalam evaporator dimana tekanan dilakukan pada nilai kecil di bawah tekanan saturasi sesuai temperatur air. Air memasuki evaporator, selanjutnya, menjadikannya super panas pada temperatur baru. Sebagai contoh, pada gambar 15-4, air hangat pada 27C memiliki tekanan saturasi sebesar 0.0356 bar (0.517 psi), titik 1.

Gambar 15-4 Diagram yang sesuai untuk Gambar. 15-3

Tekanan evaporasi sebesar 0.0317 bar (0.459 psia), yang sesuai dengan 25C (77F) temperatur saturasi. Air superpanas sementara ini menjadi volume yang mendidih (sebagai lawan kolam yang mendidih, yang mengambil bagian pada alat pendidih konvensional karena permukaan panas yang terbenam), menyebabkan air menjadi kilasan uap secara parsial hingga kondisi dua fase keseimbangan pada tekanan baru dan temperatur sebesar 0.0317 bar dan 25C, titik 2. Proses 1-2 merupakan pengkatupan dan karena itu adalah proses entalpi konstan. Tekanan rendah dalam evaporator dilakukan oleh pompa vakum yang juga menghilangkan gas tak terembunkan yang terlarut dari evaporator.Evaporator sekarang terdiri dari campuran air dan uap yang berkualitas sangat rendah pada 2. Uap dipisahkan dari air sebagai uap jenuh pada 3. Sisa air jenuh pada 4 dibuang sebagai air asin kembali ke samudra. Uap pada 3, oleh standart konvensional powerplant, tekanan yang sangat rendah, spesifikasi fluida

kerja yang sangat tinggi (0.0317 bar, 43.40 m3/kg, dibandingkan 160 bar, 0.021 m3/kg untuk powerplant fosil modern). Diperluas dalam desain turbin special yang dapat mengatur semua kondisi sampai 5. Pada gambar. 15-4, tekanan kondensor dan temperatur pada 5 adalah 0.017 bar (0.247 psia) dan 15C (59F). Karena sistem pembuangan turbin akan dilepaskan kembali ke air dalam siklus terbuka, kondensor kontak langsung (Bag. 6-2) digunakan, dimana pembuangan pada 5 dicampur dengan air dingin dari pipa dingin yang dalam pada 6, yang hasilnya dalam air mendekati jenuh pada 7. Air tersebut kemudian dibuang ke laut. Air pendingin mencapai kondensor pada 13C diamati dari air dalam pada 11C (51.8F). Kenaikan suhu ini disebabkan perpindahan panas antara air panas luar dan air dingin dalam pipa karena naik ke pipa air dingin. Pada plant pertama Claude, pipa tersebut terlalu besar untuk meminimalisir perpindahan panas dan membawa 4000 m3/jam air yang hanya 10 persen digunakan untuk pendinginan. Ada tiga perbedaan temperatur, semuanya tentang 2C: satu antara permukaan panas dan uap kerja, satu antara pembuangan uap dan air pendingin, dan satu antara air pendingin yang mencapai konsensor dan kedalaman laut. Hal ini mempresentasikan ketakterbalikan eksternal yang mengurangi semua perbedaan temperatur antara sumber panas dan tenggelam dari 27 - 11 = 16C (28.8F) hingga 25 - 15 = 10C (18F) sebagai perbedaan temperatur yang tersedia untuk siklus kerja. Jelas karena perbedaan temperatur yang sangat rendah tersedia untuk menghasilkan kerja, perbedaan eksternal harus dijaga untuk meminimalisir secara nyata untuk mencapai efisiensi setinggi mungkin. Sebagaimana pendekatan yang diperlukan, sayangnya, juga menghasilkan arus air panas dan dingin yang sangat besar dan karenanya tenaga pompa, sebaik pipa air dingin yang besar dan berat.

Contoh 15-1 Siklus Claude memproduksi 100 kW (bruto) dioprasikan pada kondisi dari gambar. 14-4. Turbin memiliki efisiensi polytropic 0.80 dan generator turbin memiliki kombinasi efisiensi listrik-mekanik 0.90. Kalkulasi aliran air permukaan dan kedalaman dengan kg/s and m3/s, dan efisiensi siklus kotor dan plant.SOLUSI Gunakan data temperatur uap rendah (dalam satuan SI) pada Tabel 15-1 (dari App. A).

Table 15-1 Data uap jenus pada temperatur rendah (satuan SI)

Evaporatorh1 = h = 27C = 113.2 kJ/kg v1 = 0.0010036 m3/kg h2 = h1 = 113.2 = (h + x2hg) di 25C = 104.8 + x2 x 2442Maka,X2 = 0,00344, atau 0,344%

Air hangat aliran massa per satuan massa laju aliran turbin

Turbinh3 = hs at 25C = 2550 kJ/kg, s3 = 8.5570 kJ/(kg K)

Untuk turbin reversibel adiabatik, ekspansi adalah ke 5

Maka,

Kerja turbin adiabatik reversibel

Kerja nyata turbin wT

Catatan: Daya kotor pembangkit, 100 kW, dan efisiensi kotor pembangkit, 2.5 persen, jangan dimasukkan dalam perhitungan pompa masukan tambahan lain ke pembangkit.

Dapat dilihat bahwa massa dan volume lautan yang sangat besar digunakan dalam sistem OTEC terbuka dan bahwa turbin bertekanan sangat rendah yang menerima uap dengan volume khusus lebih dari 2000 kali dalam pembangkit fosil modern. Turbin menyerupai tahap pembuangan akhir dari turbin konvensional dan secara fisik cukup besar.Upaya lain untuk membangun pembangkit jenis Claude telah dikerjakan oleh French corporation Energie Electrique de la Cote d'lvoire di Abidjan di Pantai Gading, Africa, pada tahun 1950. Pembangkit digunakan untuk operasi 7000-kW pada perbedaan temperatur 20C (36F). Pipa air dingin berdiameter 2.4 m dan diperluas pada kedalaman 4.8 km pada sekitar 5 km dari pantai. Pada operasi sebenarnya seperempat dari keluaran bruto pembangkit digunakan untuk menggerakkan berbagai peralatan. Keluaran penuh tidak pernah terjadi karena sulitnya pemeliharaan pada pipa air dingin.

15-4 MODIFIKASI DARI SIKLUS OTEC TERBUKA Perbaikan dan modifikasi siklus Claude telah diusulkan dalam upaya mengubah hal tersebut menjadi sistem ekonomi. Upayanya memfokuskan pada dua area: perbedaan, efisiensi tipe evaporator, disebut controlled flash evaporator, dan penggunaan pembangkit untuk kogenerasi listrik dan air jernih.

Prinsip alat Penguap Lampu Kilat TerkontrolPrinsip dari controlled flash evaporator (CFE) [145] telah berhasil digunakan untuk menghasilkan boiler feedwater murni dari kondensor panas pendingin air laut dalam pembangkit konvensional, sebaik untuk memproduksi air tawar dari air laut tropis panas

Dalam evaporator volume mendidih digunakan dalam siklus awal, air secara kasar pada depressurization. Gelembung uap berasal dari permukaan turbulen membawa air asin, yang meningkatkan masalah korosi. Hal ini dapat diatasi dengan menambahkan demisters (yang menampung tetesan air garam) tapi dengan mengeluarkan tekanan lebih lanjut dan penurunan suhu.Controlled flash evaporator, dengan kontras, memiliki air laut panas (disebut air asin) menurun oleh gravitasi dalam lapisan tipis, dengan tebal 1 mm, dengan cara peluncuran tanpa gerak ke bawah. Tipe ruangan CFE adalah struktur vertical, dengan panjang 2.5 m (~8 kaki) atau lebih, yang terdiri dari sejumlah besar parasut vertical yang sejajar. Lapisan air, pada kedua sisi parasut, penguapan tanpa proses keras dari pembentukan gelembung dan peledakan yang terjadi pada evaporator konvensional. Uap jernih, tanpa padatan, berasal dari lapisan dan meningkatkan aliran massa dan volume sebagai penurunan kemajuan. Karena perpindahan energi disebabkan oleh proses penguapan, air asin dan uap menjadi dingin seiring dengan penurunan parasut. Uap murni bertekanan rendah selanjutnya dikerjakan oleh turbin, dimana ia menguap ke kondensor (Gambar 15-5).Deaeration minimum diperlukan dalam CFE karena tidak ada keluaran yang terjadi gas yang tidak terkondensasi. Deaeration diselesaikan oleh "ingestor" yang beroperasi dengan prinsip mirip terhadap alat pembuang pancaran uap SJAE (Bag. 6-3) kecuali bahwa tekanan rendah diperoleh dari pengisap cairan yang menggunakan air asin dingin dari keluaran parasut sebagai cairannya. Yang tidak terembunkan dan cairan meninggalkan ingestor melewati lengan barometric (penyebar), dan gas keluar dari larutan dan pemberhentian pada tekanan atmosfer.

Uap berkualitas tinggi melalui turbin dari CFE sangat cocok untuk listrik dan kogenerasi air jernih (dijelaskan di bawah).

Gambar 15-5 Skema siklus terbuka dengan kedua evaporator controILed-flash dan kondensor permukaan untuk kogenerasi listrik dan air tawar.

Kogenerasi Listrik dan Air JernihBerikut adalah kulit dan pipa atau tipe lapis permukaan kondensor digunakan pada pembangkit di samping kondensor kontak langsung yang digunakan dalam siklus Claude. Air dalam yang dingin dipompa melalui pipa atau pada sisi lapis permukaan kondensor dan dikembalikan ke lautan tanpa mencampur dengan turbin pembuangan uap (Gambar. 15-5). Turbin pembuangan menjadi air kondensasi yang jernih. Hal itu dapa dipompa ke tekanan atmosfer dan digunakan sebagai air jernih untuk penggunaan beragam. Ketika dikombinasikan dengan controlled flash evaporator, kualitas air kondensasi sangat tinggi untuk memenuhi standar agar dapat diminum dengan kandungan garam antara 1 dan 5 ppm.

Kerugian permukaan kondensor, bagaimanapun, bahwa hal itu sedikit efektif daripada kondensor kontak langsung sehingga dioperasikan pada turbin pembuangan dengan temperatur tinggi (serta tekanan), dimana hasilnya agak menurun dalam siklus kerja bersih dan efisiensi.Pembangkit pada Gambar. 15-5 menunjukkan turbin teluk pada 0.4177 psia (0.0288 bar) dan 73F (22.8C) dan pembuangan pada 0.25611 psia (0.0177 bar) dan 60F (15.6C). Jika air jernih tidak diinginkan, kondensor kontak langsung harus dapat digunakan dengan turbin pembuangan pada 0.2330 psia (0.0161 bar) dan 57F (13.9C), serta efisiensi dan keluaran pembangkit.Ide lain untuk penggunaan dengan keterlibatan siklus terbuka menggunakan air dalam setelah dibawa ke permukaan dan melewati kondensor. Seperti air, kaya akan nutrisi karena mengandung organisme yang hidup di air cerah dekat permukaan, dapat digunakan setelah dipanaskan dalam kondensor sebagai sumber bahan makanan untuk kehidupan laut dalam pertanian permukaan laut (mariculture).

15-5 ATAS TERTUTUP, ATAU ANDERSON, SIKLUS OTEC Meskipun upaya pertama pada produksi daya dari perbedaan temperatur laut merupakan siklus terbuka dari Georges Claude dari 1929, konsep asli d'Arsonval's pada 1881 yang merupakan siklus tertutup juga memanfaatkan permukaan laut yang panas dan air dalam yang dingin sebagai sumber panas dan tenggelam, berturut-turut, tetapi memerlukan jeda fluida kerja yang menerima dan menolak panas pada sumber dan tenggelam melalui perpindahan panas (kondensor boiler dan permukaan) (Gambar. 15-6).Fluida kerja dapat berupa ammonia, propane, atau Freon. Operasi (penjernihan) tenakan seperti fluida pada boiler dan temperatur kondensor sangat tinggi dibanding air tersebut, dengan tekanan keras 10 bar pada boiler, dan volume spesifik sangat rendah, dapat dibandingkan dengan pembangkit uap konvensional (Tabel 15-2). (Lihat Appendix.)Tekanan dan volume spesifik menghasilkan dalam turbin yang sangat kecil dan karena itu lebih rendah biaya dibanding menggunakan uap tekanan rendah dari siklus terbuka. Siklus tertutup juga menghindari masalah pada evaporator. Hal itu,

bagaimanapun, membutuhkan penggunaan penukar panas yang besar (boiler dan kondensor) karena, untuk efisiensi 2 persen, sejumlah panas ditambahkan dan ditolak sebanyak 50 kali dari keluaran pembangkit. Selain itu, perbedaan temperatur pada boiler dan kondensor harus

Gambar 15-6 Skema pembangkit tenaga listrik OTEC siklus tertutup.

dijaga serendah mungkin untuk membiarkan perbedaan temperatur maksimal yang mungkin agar melewati turbin, yang juga ikut ke permukaan luas dari unit ini.Pendekatan siklus tertutup pertama kali diusulkan oleh Barjot pada 1926, tapi desain kebanyakan dibuat oleh Anderson dan Anderson pada tahun 1960 [146]. Siklus tertutup terkadang merujuk pada siklus Anderson cycle. Andersons memilih propane sebagai fluida kerja dengan perbedaan suhu 20C (36F) antara permukaan panas dan air dingin, kedalaman sekitar 600 m (2000 kaki). Propana diuapkan dalam boiler pada 10 bar (145 psia) atau lebih dan dibuang dalam kondensor pada sekitar 5 bar.Usaha untuk meminimalisir massa dan sejumlah bahan (serta biaya) digunakan untuk menghasilkan penukaran panas yang sangat besar, sistem OTEC Anderson memakai tipe lapisan tipis penukar panas dan malah lebih berat serta lebih mahal penukar panas kulit dan pipa. Untuk membantu mengurangi ketebalan lapisan, penukar panas ditempatkan pada kedalaman dimana tekanan statis dari air di dalam penukar sama dengan tekanan fluida kerja. Oleh karena itu jika propane merupakan fluida kerja pada boiler dengan suhut 80F (26.7C) dan 143.6 psia (9.9 bar) (Tabel 15-2), boiler

Tabel 15-2 Perbandingan tekanan penjenuhan dan volume spesifik dari empat fluida pada suhu rendah

Gambar 15-7 Pembangkit tenaga listrik tertutup siklus mengambang [142].

akan ditempatkan pada kedalaman (glgc) 143.6 x 144/64 325 kaki (~100 m),* dimana 64 adalah rata-rata kerapatan air laut dalam lbm/kaki.3 Kondensor, disisi lain, jika beroperasi pada 40F (14.4C) dan 77.8 psia (5.36 bar), akan ditempatkan padat (glgc) 77.8 X 144/64 175 kaki ( 53 m). Dengan kata lain pembangkit akan didesain

sedemikian hingga agar sebagian besar masuk ke dalam air dan dilabuhkan sehingga kondensor akan lebih tinggi dari boiler. Turbin, pompa, tangki penyimpanan, kompresor, dan perlengkapan lain akan ditempatkan di tengah geladak. Gambar 15-7 menunjukkan pembangkit yang mengapung. Ingat susunan kondensor (4) menerima air dingin dari pipa air dingin (1). Pipa tersebut memperpanjang 2000 kaki (-610 m) di bawah permukaan. Kondensor diletakkan di atas (7), yang menerima air panas permukaan dari pipa permukaan teluk (5). Ingat juga ruang yang dikurangi udaranya dibutuhkan untuk operais dan pemeliharaan. Sisipan dalam gambar menunjukkan usulan desain dari penukar panas tipe lapisan. Pembangkit dirancang berdasarkan suhu 20C (36F) perbedaan temperatur air panas-dingin dan propana sebagai fluida kerja. Sebanyak 14 persen dari daya kotor diharapkan akan digunakan secara internal. Ukuran pembangkit tentulah sangat besar.

15-6 PERKEMBANGAN OTEC TERKINIMasalah yang dihadapi pada perkembangan komersial dari sistem OTEC adalah pasukan. Sebagian, seperti perbedaan temperatur dan masalah penguapan, telah kita diskusikan. Di samping itu, untuk sistem terbuka, turbin mampu menghasilkan 10 MW atau lebih menggunakan uap tekanan rendah belum bisa dikembangkan. Untuk sistem tertutup, penukar panas lebih besar dari semua yang telah dibangun harus dirancang dan dibangun. Untuk semua sistem, pompa mampu mengatur sejumlah besar air dari perkembangan sejauh ini harus dikembangkan. Disebutkan bahwa keluaran yang relatif kecil (standar pembangkit modern) pembangkit OTEC menghasilkan 100 MW akan memiliki aliran air sebanding yang melalui Bendungan Boulder. Sepanjang (~1 km), diameter (mencapai 30 m) pipa air dingin, lebih besar dari yang pernah dibuat, harus dirancang, diproduksi, dan dipasang. Keseluruhan pembangkit harus ditempatkan dan ditambatkan pada kedalaman tanpa pernah ada kapal sebelumnya. Penyebaran kabel listrik untuk membawa daya ke laut harus dilakukan hati-hati karena akan diperlakukan dengan tekanan keras dari berat asli sebagaimana arus laut dan pusaran.

Disisi lain, pembangkit OTEC tidak akan mampu menahan badai laut melampaui masa hidupnya, korosi oleh air garam, erosi karena aliran volume besar, biofouling karena pertumbuhan ganggang, dan lapisan karang oleh berbagai hewan laut seperti remis.Karena ukuran komersial sistem OTEC sangat besar dan mengalami berbagai masalah ketika diletakkan di posisi diam, pemodelan pembangkit OTEC akhir-akhir ini difokuskan pada pembangkit skala kecil dan menggunakan konsep pembangkit kapal OTEC. Dalam konsep ini, pembangkit dibangun pada bagian kapal. Dinamakan pembangkit kapal penggembala akan dipandah pada kecepatan rendah (sekitar 0.5 knots) dalam pencarian permukaan air terpanas. Listrik dibangkitkan menggunakan papan untuk menghasilkan daya dari produk energi intensif seperti aluminum, magnesium, nikel, berbagai gabungan logam, semikonduktor, dll., untuk tambang laut dalam seperti mineral misalnya mangan, kobalt, nikel, atau untuk proses kimia dari produk seperti ammonia.Perbatasan benua Amerika Serikat memiliki perbandingan kecil wilayah pesisir dan pedalaman dan sumber air panas yang relative terbatas. Perlengkapan listrik komersial telah dilirik dalam OTEC, dan hal itu dilimpahkan pada pemerintah pusat untuk mengambil alih penelitian dan perkembangan hal ini. Kasus untuk OTEC lebih menjanjikan untuk pulau yang memiliki kerapatan rendah, yang tergantung bahan bakar fosil impor untuk membangkitkan listrik, dan memiliki sumber air panas yang relatif besar dalam hubungan dengan kebutuhan energi. Departemen Energy Amerika atau Department of Energy (DOE) bertujuan untuk upaya pertama di beberapa pulau misalnya Hawaii, Puerto Rico, kepulauan Virgin, Guam, American Samoa, dan lainnya. Program pemerintah OTEC dimulai pada awal tahun 1970 sebagai salah saru dari enam pilihan untuk menyelidiki dalam usaha untuk mengurangi ketergantungan Amerika pada minyak import.Hasil awal dari program adalah fasilitas uji dinamakan OTEC-1, yang telah dipasang pada 26.000 ton kapal tangki dan dioperasikan pada 1980. Usaha tersebut dibiayai oleh DOE dan dibangun oleh perusahaan TRW, serta perusahaan Global Marine Development. Kapal pertama diletakkan pada 29 km (18 mi) dari pelabuhan Kawaihae, Hawaii dengan kedalaman 1220 m (4000 kaki). OTEC-1 merupakan penukar panas siklus tertutup tanpa turbin atau pembangkit listrik. Hal itu bertujuan

untuk menguji rancangan penukar panas dan penampilan dan evaluasi perkembangan korosi dan biofouling. Terdiri dari kulit titanium 1-MW dan tabung penukar panas yang dirancang untuk mensimulasi unit 10-MW yang lebih besar. Hal itu memiliki tiga pipa air dingin sepanjang 853 m (2800 kaki) dan diameter 1.2 m (4 kaki). OTEC-1, sekarang diberhentikan, telah disukseskan oleh sistem pembangkit utuh untuk operasi pada pertengahan tahun 1980. Pemerintah telah menyelenggarakkannya.Demonstrasi Amerika kedua, disebut Mini-OTEC, adalah $3 juta pembangkit listrik dibiayai oleh negara bagian Hawai, perusahaan Lockheed Missile and Space, Alfa Laval Thermal, dan Dilington corporation. Pembangkit ini juga diletakkan dalam kapal, angkatan laut Amerika, dan dioperasikan pada Agustus-November tahun 1979. Termasuk penukar panas titanium tipe lapisan dan satu pipa pendingin sepanjang 660 m (2170 kaki) dan diameter 0.6 m (2 kaki). Menghasilkan 50 kW daya listrik kotor namun hanya 12 dan 15 kW yang bersih. Kinerja mendekati dengan prediksi rancangan.Sebelah Amerika, hanya teluk Meksiko dan pesisir timur Florida yang berdekatan dengan air yang mempunyai perbedaan temperatur cukup dan cukup dekat dengan daratan untuk menurunkan transmisi daya. Karena pembatasan ini, masa depan OTEC di Amerika belum pasti baik.Pada arena internasional, sejumlah negara cukup aktif dalam penelitian dan pengembangan OTEC. Negara tersebut adalah Jepang, Perancis (tentu adalah perintis sistem Claude), Swedia, Jerman Barat, dan Belanda. Upaya menarik mungkin meningkatkan untuk menghasilkan 100 kW berdasarkan pembangkit yang kepulauan laut pasifik Nauru berjanji dengan Jepang. Harapannya semoga ini dan unit mendatang yang lebih besar, Nauru akan berkembang menjadi pusat industri energi.

15-7 GELOMBANG LAUT Seperti angin (Bab 14) dan OTEC, samudra dan gelombang laut disebabkan secara tidak langsung oleh energi surya. Gelombang dihasilkan oleh angin, yang berputar oleh pemanasan surya tak rata dan akibat pendinginan kerak bumi dan rotasi bumi. Energi gelombang sangat aktif, serta, dapat (seperti energi angin)

berkonsentrasi daripada peristiwa energi surya meski pada puncak. Alat yang merubah energi dari gelombang dapat memproduksi kerapatan daya lebih tinggi dari alat surya.Pemanenan energi dari gelombang telah menjadi mimpi manusia. Namun, telah terjadi krisis energi yang didorong serius mencoba pada pemanfaatan gelombang untuk menghasilkan listrik. Selama decade 1970 banyak hak paten diajukan untuk melakukan ini, meskipun kebanyakan rumit dan mudah hancur karena badai laut yang sangat dahsyat. Keuntungan utama dari tenaga gelombang, seperti kebanyakan energi alternative, hal ini gratis dan dapat diperbaharui. Selain itu, peralatan tenaga gelombang, tidak seperti peralatan surya atau angin, tidak memerlukan massa yang besar, relatif bebas polusi dan, karena mengambil energi dari gelombang, meninggalkan air dalam keadaan tenang. Rangkaian alat diletakkan, seperti seharusnya, dimana ada aktivitas gelombang yang besar, disisi lain dapat menghasilkan perlindungan listrik pada garis pantai dari kerusakan seperti gelombang, meminimalisir erosi, dan membuat pelabuhan buatan. Konsep arah jalan pada peralatan telah diajukan untuk melakukan hal ini.Ada beberapa kerugian. Seperti kebanyakan energi alternatif, gelombang tidak dapat diandalkan, dan terdapat kelangkaan relatif dari gelombang yang besar. Selain sebagian peralatan yang diajukan relatif rumit dan kurang dari kekuatan mekanik yang diperlukan untuk menahan gangguan badai laut. Faktor ekonomi seperti penanaman modal, biaya pemeliharaan, perbaikan dan penggantian, sebagaimana masalah pertumbuhan biological dari organisme laut, semuanya relatif tidak diketahui dan nampak seperti sisi lain yang besar.Lokasi di dunia yang mungkin cocok termasuk Molakai dan Alenuihaha di kepulauan Hawai, dimana tingginya 6 hingga10 kaki (puncak ke palung) gelombang normal selama periode angin pasat, pesisir pasifik Amerika Selatan, perbatasan laut Arab ke Pakistan dan India, laut atlantik selatan Skotlandia, pesisir Inggris dan lainnya [147]. Gambar 15-8 adalah spektrum

Gambar 15-8 Spektrum dari tinggi dan perioda gelombang untuk pantai New England [147]

tinggi gelombang dan periode untuk pesisir Inggris. Menunjukkan bahwa gelombang setinggi 6 kaki atau lebih dengan periode selama 6 detik atau lebih kecil terjadi sekitar setengah dari waktunya.

15-8 GERAKAN GELOMBANG Gelombang dua dimensi yang memiliki permukaan bebas dan dihasilkan oleh gravitasi (Gambar. 15-9) dikarakterisasi oleh hal-hal berikut:

= panjang gelombang = c, m atau ft = amplitudo, m atau ft 2 = tinggi badan (dari puncak ke lembah/palung), m atau ft = periode, s = frekuensi = 1 / , s-1 c = kecepatan rambat gelombang / , m / s atau ft / s n = fase sudut = 2 / , s-1

Periode dan kecepatan cahaya c tergantung panjang gelombnag dan kedalaman air (Tabel 15-3 dan Gambar. 15-10). Rentang di bawah ini garis dalam tabel menunjukkan kebanyakan gelombang.Hubungan antara panjang gelombang dan periode dapat ditunjukkan oleh.

= 1.56 2 ( dalam m, di s) (15-3 )atau = 5.12 2 ( dalam ft, di s) (15-3 b)

Gambar 15-9 menunjukkan isometric dari dua dimensi gelombang, dipresentasikan oleh gelombang sinusoidal sederhana pada waktu 0. Gelombang melintang juga menunjukkan pada waktu 0 dan Gelombang tersebut dituliskan. (15-4 )

(15-3 b)

dimana y = artinya tinggi di atas permukaan, m atau ft = waktu, sm = 2/, m-1, atau ft-1 (mx - n) = 2 (x/ /) = sudut fase, berdemensi

Ingat bahwa penampang gelombang pada waktu memiliki bentuk sama dengan saat waktu 0, kecuali ada pergeseran dari jarak x = / = (n/m). Ketika = , x = dan penampang gelombang dianggap pada posisi awal.

Gambar 15-9 A Gelombang progresif khas, = amplitudo, = panjang gelombang, menunjukkan dua-dimensinal gelombang dan amplitudo pada waktu 0 dan pada saat

Meskipun gerak gelombang selalu kesamping, misalnya pada arah x dengan kecepatan rambat c = /, pergerakan air sendiri bukan, meskipun muncul tipuan seperti itu. Pada kenyataannya partikel tambahan di air berotasi di tempat dalam arah elips pada bidang perambatan, dengan sumbu horizontal dan vertikal, sebagaimana dapat disaksikan ketika meletakkan gabus di air. Arah partikel air pada kedalaman berbeda tetapi dengan posisi sama ditunjukkan oleh Gambar. 15-11. Sumbu horizontal dan vertical dari elips diberikan, sebagai berikut, oleh [148, 149].

Dimana, = sumbu horizontal = sumbu vertical h = kedalaman air = jarak dari dasar

Persamaan (15-5) menunjukkan bahwa secara umum > , yang bervariasi dari 0 pada dasar di mana = 0 ke , pada permukaan di mana = h, dan bahwa untuk kedalaman besar dan gerak melingkar di permukaan. Gelombang memiliki baik energi potensial dan energi kinetik. Berikut adalah penjelasan untuk subbab selanjutnya.

15-9 ENERGI DAN DAYA DARI GELOMBANG Total energi gelombang adalah jumlah energi yang potensial dan kinetik.

Gambar 15-10 Variasi dari periode gelombang dan kecepatan c dengan panjang gelombang dan kedalaman

Gambar 15-11 berbentuk elips garis edar partikel air pada ketinggian yang berbeda. C = kecepatan perambatan gelombang, h = kedalaman air, = jarak dari bawah

Potensial Energi Potential energy terjadi dari tingginya air di atas level tengah (y = 0). Mempertimbangkan diferensial volume y dx (Gambar. 15-9), akan menjadikan ketinggian sedang y/2. Sehingga energi potesialnya menjadi

(15-6)

Dimana, m = massa dari cair dalam y dx, kg atau ft/lbmg = gravitasi percepatan, m/s2 atau ft/s2gc = faktor konversi 1.0 kg m/(N s2) atau 32.174 lbm ft (lb s2) = kerapatan air, kg/m3 atau lbm/ft3L = semuanya lebar dari gelombang dua dimensi, atau tegak lurus terhadap arah perambatan gelombang x, m atau ftSubtitusi ke-Pers. (15-6) dan (15-4b) dan mengintegralkan menghasilkan energi potensial PE dalam J atau ft - lb

(15-7)

Kerapatan energi potensial per satuan luas PEM/ A, dimana A = L, di J/m2 atau ft lb/ft2, kemudian diberikan oleh

(15-8)

Energi kinetik Energi kinetik gelombang adalah cairan antara dua bidang vertical yang tegak lurus dengan arah perambatan x dan meletakkan satu terpisah. Asal energi kinetic sedikit rumit dan melebihi jangkauan buku ini. Namun, dari teori hydrodynamic, ditunjukkan oleh [148]

(15-9)

Dimana, adalah potensial rumit ditunjukkan oleh

Dan z adalah jarak yang diukur dari titik acuan. Integral pada pers. (15-9) ditunjukkan pada area melintang terikat antara dua bidang vertikal. Hasilnya adalahadalah

(15-10)dan kerapatan energi kinetik adalah

(15-11)Jumlah Total Energi dan Daya Nampak bahwa energi potensial dan kinetik dari gelombang sinus identik, jadi energi total E adalah setengah potensial dan setengah kinetik. Kerapatan energi total density dituliskan

(15-12)

Daya P energi per satuan waktu diberikan untuk gelombang oleh frekuensi energi. Jadi kerapatan daya, W/m2 or ft lb//(s ft2), diberikan oleh (15-13)Contoh 15-2 A 2-m gelombang memiliki periode 6-s terjadi pada permukaan air dengan kedalaman 100 m. Tentukan panjang gelombang, kecepatan gelombang, sumbu horizontal dan vertical untuk gerak gelombang pada permukaan, dan energi dan kerapatan daya dari gelombang. Kerapatan air = 1025 kg/m3.

Catat, karena kedalaman besar, maka sumbunya sama, jadi gerakannya melingkar. Catat juga bahwa mereka kecil dibandingkan dengan panjang gelombang, jadi gerakan air lebih utama vertical.

Gelombang dua meter, tentu, tidak terjadi sepanjang waktu. Namun, di daerah dengan aktivitas gelombang tinggi, 2 m adalah pertengahan dengan laut lebih berat dan lebih tenang terjadi sekitar 50 persen sepanjang waktu (Gambar. 15-8). Energi total dan kerapatan daya melebihi periode waktu seharusnya membawa spektrum ke dalam perhitungan. Dengan kerapatan ini sebanding dengan a2, kerapatan rata-rata akan lebih besar daripada nilai yang tertera di contoh 15-2.Ini mengandung pelajarran untuk perbandingan nilai ini dengan kejadian rata-rata surya harian dimana, di barat daya Amerika, nilai 240 W/m2, atau 0.0223 kW/ft2, terkadang digunakan. Jadi, kerapatan daya lebih tinggi. Perbandingan utama harus dimasukkan dalam perhitungan efisiensi dari konnversi energi listrik seperti faktor lain, misalnya modal utama untuk daratan dan perlengkapan, biaya operasional, biaya penyimpanan energi, dan faktor lain. Pada subbab selanjutnya beberapa peralatan yang mengubah energi gelombang ke energi mekanik, dan untuk energi listrik, akan dijelaskan.

15-10 ENERGI-GELOMBANG DIUBAH MENGGUNAKAN PELAMPUNGSeperti terlihat di atas, gerakan gelombang yang utama adalah horizontal. Tetapi gerakan utama air adalah mendatar. Gerakan selanjutnya terbuat dari pelampung yang memanfaatkan kekuatan mekanik. Konsep pergerakan pelampung yang lebih besar adalah bergerak naik- turun akibat air dengan katup stasioner yang relatif. Aktivitas percikan akan diubah menjadi mekanik dan kemudian menjadi kekuatan elektrik.Sistem ide utama oleh Martin [150] ditunjukkan pada gambar 15-12. Pelampung persegi bergerak naik dan turun dengan air, katup dari keempat saluran merupakan bagian dari pelampung. Pelampung akan dikendalikan dengan air oleh keempat pelampung bawah air ditangki menjadi pembantu menimbullkan gaya yang tidak signifikan vertikal atau horizontal.

Gambar 15-12 Skema dari pelampung gelombang- mesin berkekuatan [150]Pengukuran pelampung sampai gelombang melewatinya. Tumbukan pada sirip-sirip mungkin digunakan untuk mengurangi gerakan yang terjadi. Pelampung tersebut menjadi stasioner relative pada jarak, setiap lautan yang berat. Bentuk alternative digunakan untuk membantu pelampung, jika air memilliki kedalaman. Hal itu ditunjukan bahwa pelampung dapat terbuat dari campuran plastik dengan inti plastik untuk meredam kebutuhan energi.Penambahan pada pelampung adalah sebuah piston yang bergerak naik dan turun dalam sebuah silinder menjadi penambahan dari pelampung yang mungkin bergerak relative stasioner. Silinder dan piston ini disusun untuk penggunakan kompresor tipe percik. Gerakan ke bawah oleh piston mengalirkan udara ke dalam silinder kemudian masuk melalui katup. Gerakan ke atas akan menekan udara dan mengirimnya melalui katup keluar menuju keempat tangki bawah air melalui empat saluran. Keempat tangki pelampung menggunakan saluran ganda dan katup pelampung.Udara yang bertekanan akan memenuhi tangki yang akan digunakan untuk mengendalikan turbin udara sehingga menggerakkan generator listrik. Kemudian srus listrik akan disalurkan melalui kabel bawah air.

Sebuah asumsi ideal tentang siklus kompresor percik, (Gambar 15-13), prinsip kerja, aliran massa, dan hubungan lain dapat mengikuti analisis thermodinamika sebagai fungsi dari langkah pengisisan dan pengosongan, pada gelombang berat, dan kondisi saluran masuk. Tinggi pelampung biasanya dipengaruhi penambahan dari berat gelombang 2a menjadi langkah piston.Udara Memasuki kompresor pada tekanan atmosfer, volume, dan suhu P0, V0, dan T0. sebagai P1, V1 dan T1. Namun, dingin dalam tangki penyimpanan kembali ke TO (seolah-olah itu dikompresi isotermal sepanjang garis putus-putus). Volume baru V2 = V0 P0 / P1, dan tekanan P 2 P1.

Udara tersebut untuk memutar turbin. Asumsi ideal (aliran adiabatic) contoh

Gambar 15-13 merupakan siklus kompresor percik dan langkah piston.

Usaha, kerja, pada J/kg atau Btu/lbm, Dari turbin per satuan massa udara yaitu

dimana

rc/re diambil sebagai 1.1, ketika mempertimbangkan uji kelayakan mekanis. Pengoptimalan dari system di atas [150] ditunjukan pada nilai kekuatan yang diberikan 0.05 kW/ft2Dibandingkan dengan 0,0223 kW/ft2 insiden energy surya pada keadaan panas, dimana tidak dapat memenuhi pada keadaan ganda dalam efisiensi dari perubahan energy surya, biasanya lebih dari 10 persen.Modul pengkuran pada gerakan gelombang dijelaskan karena penambahan modul gelombang searah dari gerakan gelombang akan mempengaruhi modul lainnya yang searah. Hal itu dapat ditunjukan bahwa nilai linier untuk menghasilkan 100MW atau lebih. Problem lainnya banyak diantaranya dari skema :1. Gelombang tidak sempurna sinusoidal.2. Aspirasi dari air menuju saluran masuk dan peredaman oleh gelombang yang lebih besar.3. Air yang masuk pada turbin.4. Masalah pada bahan, seperti biaya dan korosi (yang mungkin sebagian diatasi dengan penggunaan plastik).5. Desain untuk menahan badai.6. Pertumbuhan kelautan.7. Daya transmisi untuk pantai.15-11 MESIN GELOMBANG AKUMULATOR BERTEKANAN TINGGIPada mesin ini, dipasang untuk mengompresi tekanan udara pada air dengan sendirinya dan disalurkan dengan tekanan tinggi atau menekan pada penampung yang bertekanan tinggi, dari hal itu aliran tersebut akan melalui turbin air pada generator listrik. Ini terjadi karena ada perubahan volume yang lebih besar dari tekanan aliran air pada gelombang menjadi volume yang lebih kecil dari tekanan tinggi air oleh penggunaan piston komposit. Piston ini terdiri dari piston utama berdiameter besar dan piston berdiameter kecil di pusatnya. Dalam satu desain, akumulator hidrolik (Gambar 15-14) piston utama bergerak di dalam silinder generator yang terendam sedangkan piiston kecil bergerak di dalam silinder daya. Gelombang air dapat masuk dan keluar melalui lubang bagian bawah, sehingga menyebabkan piston utama bergerak ke atas dan ke bawah. Sebuah katup tertutup air berada diatas piston kecil. Pada langkah ke atas , tekanan pada piston utama diperbesar pada piston kecil dengan rasio terbalik dari pengkuadratan diameter kedua piston. Jadi jika diameter piston adalah 100 dan 20 cm, masing-masing gelombang 2 m akan diperbesar menjadi 25 kali untuk H dari 50 m. Dengan densitas air laut rata-rata 1.025 kg/m3 (64 lbm / ft3), hal ini sesuai dengan tekanan Hg / gc, yaitu sekitar 5 bar (~72,5psi). Air bertekanan tinggi dibentuk melalui cara satu atas katup ke akumulator hidrolik dibagian atas generator. Volume dua udara (atau gas lain) mengimbangi dan bereaksi sebagai peredam di ruang atas piston utama dan di kompartemen tertutup di akumulator hidrolik. Yang terakhir, juga mempertahankan tekanan air yang tinggi. Bagian dari arus air bertekanan tinggi melalui roda Pelton atau turbin Francis hidrolik yang menggerakkan sebuah generator listrik dan kemudian disalurkan ke ruang penyimpanan di bawah turbin.Pada peluang dari gelombang, piston komposit didorong ke bawah oleh tekanan gas di atas piston utama, dengan demikian bekerja sebagai mata air. Pada saluran buang turbin

Gambar,15-14 mesin gelombang hidrolik akumulator [151].

volume air yang tersimpan didalam mesin terserap ke dalam silinder pompa melalui katup pengembali satu arah sedangkan katup diatas tertutup, dan siklus tersebut terulang kembali. Akumulator hidrolik cukup besar untuk memungkinkan operasi turbin yang terus menerus meskipun gelombang tersebut berputar. Sebuah motor hidrolik akumulator 500-W pembangkit dibangun di Jerman oleh Harold Kayser pada tahun 1975 untuk tujuan daya navigasi pelampung [151]. Sebuah desain untuk generator 1-kW memiliki diameter piston 100 cm dan 25 cm dan 12-cm sebuah turbin roda Pelton yang memiliki nosel 7-mm yang bekerja pada 2300 rpm. Perhitungan desain untuk unit, berdasarkan 70 persen efisiensi sistem dan gelombang 2,5-m dari periode 7s, menunjukkan langkah piston dari 0,64 m, laju aliran bertekanan tinggi per siklus, pompa berputar dari 20 dm3 /s, dan terus menerus turbin-Pelton akan mengalirkan aliran dari 3 dm3/s di bawah permukaan yang berukuran 50 m. Cairan, selain air, dapat dipilih untuk katup tertutup yang berfungsi untuk menghilangkan korosi dan titik beku. Alkohol adalah salah satu contoh cairan untuk menghilangkan korosi. Perlakuan khusus harus diberikan pada seal antara piston dan silinder yang tepat dan memiliki gesekan rendah. Sebuah diafragma telah dipilih.

Piston dan silinder yang akan dibuat dari serat kaca sebagai penguat plastik, beton-logam, aluminium, atau baja.Sebuah alternatif untuk konsep akumulator tekanan tinggi adalah konsep tingkat tinggi reservoir (Gambar 15-15). Sebuah perbesaran piston dengan tekanan serupa yang digunakan, akan tetapi tekanan air dinaikkan ke reservoir alami di atas gelombang generator, yang harus berada di dekat garis pantai, atau ke sebuah reservoir air buatan. Air dipenampungan.

Gambar 15-15 Skema reservoir dari mesin gelombang tingkat tinggiDibuat untuk mengaliri melalui turbin yang akan kembali ke permukaan laut. Perhitungan ini menunjukkan bahwa diameter generator jenis 20m dapat menghasilkan 1 MW. Meskipun akumulator hidrolik adalah salah satu perangkat yang dapat mengambang bebas, pada reservoir tingkat tinggi mesin stasioner. Masalah yang membutuhkan solusi adalah gerakan dan redaman getaran dalam kompensasi sisa serta turun naiknya harus diperhatikan.

15-12 MESIN GELOMBANG LAINMesin Gelombang Daya Tipe LumbaDesain dasar dari generator gelombang daya tipe lumba telah dikerjakan pada Laboratorium Penelitian Tsu di Jepang. Komponen utama dari sistem (Gambar 15-16) adalah lumba, pelampung, batang penghubung, dan dua generator listrik.Pelampung memiliki dua gerakan. Yang pertama adalah gerakan berputar di sekitar titik tumpu sendiri dengan batang penghubung. Hal ini menyebabkan gerakan putar relatif antara pelampung dan batang penghubung. Gerakan lainnya adalah gerakan vertikal atau sekitar titik tumpu batang penghubung. Hal ini menyebabkan gerakan bergulir putar relatif antara batang penghubung dan lumba-lumba stasioner. Dalam dua kasus, gerakan bisa diperkuat dan diubah oleh roda gigi ke dalam gerakan berputar terus menerus yang mengerakkan dua generator listrik.

Gambar 15-16 Skema generator air jenis lumba (Tsu Research Laboratories,)Sebuah model berskala diuji pada tahun 1980 di lembah sungai. Hasil yang didapatkan adalah terserapnya seluruh kekuatan gelombang yang diterapkan dari 90 W dengan sempurna mengurangi gelombang hilir 20 W yang digunakan dalam mengurangi kerugian mekanik dan listrik untuk menghasilkan energy listrik 70 W. Percobaan pada pelampung berukuran 3 x 1 x 0,5 m menunjukkan hasil daya sebagai berikut

(15-15)

Dimana, P/L = daya per satuan panjang untuk gelombang tegak lurus, kW / m = amplitudo gelombang (setengah ketinggian), m = periode gelombang, s

Jadi jika tinggi gelombang adalah 2 m dan periode adalah 6 detik, menghasilkan daya linier sekitar 10 kW/m. Sebuah unit kesatuan linier sebesar 1 km sehingga akan menghasilkan 10 MW. Percobaan lepas pantai direncanakan untuk masa depan. Sistem ini dipertimbangkan untuk digunakan sebagai pembangkit daya listrik, pompa untuk peralatan desalinasi, atau untuk memperoleh uranium dari laut. Karena sepenuhnya menghilangkan gelombang, sistem dapat memberikan tempat yang cocok untuk budidaya ikan, fasilitas pelabuhan, dll

Konsep Bendungan AtollBendungan-atoll adalah perangkat konversi gelombang daya (Gambar 15-17) dirancang oleh Wirt dan Morrow dari Lockheed Corporation, Burbank, California. Bendungan-atoll merupakan perangkat besar dan kuat yang muncul untuk mengatasi beberapa kelemahan dari perangkat/alat lain, yaitu, kompleksitas dan kerapuhan yang terjadi dilaut sangat berat. Hal ini dikatakan cukup kuat untuk bertahan dari badai laut.Disebut sebagai Bendungan-atoll karena dapat menggabungkan beberapa karakteristik dari kedua bendungan dan atoll. Prinsip operasi didasarkan pada

Gambar 15-17 bagian mendatar dari mesin gelombang bendungan-atol menunjukkan aliran air (Lockheed.)

Mengamati aksi gelombang ketika mendekati atoll (pulau-pulau vulkanik kecil) dilautan. Gelombang dapat meredam sekitar atoll dari segala sisi, berakhir dalam sebuah spiral ditengah, lalu turbin digerakan sebelum digunakan dan kemudian dibebaskan ke luar. Sebuah modul, dengan diameter maksimum 80 m dan tinggi 20 m, dikatakan mampu menghasilkan 1 sampai 1,5 MW dalam periode gelombang 7 - 10s. Gambar 15-18 menunjukkan konsepsi seorang seniman gelombang energi bendungan-atoll "peternakan."

The Raft Multiple-PontoonIni adalah sistem yang dikembangkan dengan dukungan pemerintah Inggris oleh Wavepower, Ltd, dari Southampton. Konsep ini dirancang oleh Sir Christofer Cockerell, penemu hovercraft tersebut. Sebuah model berskala 1-kW menjalani uji laut di Solent Isle of Wight pada tahun 1978.Mengambil keuntungan dari aktivitas gelombang di sekitar kepulauan Inggris, skala penuh masa depan mungkin dapat berlokasi dilepas pantai barat Skotlandia atau mendekati barat selat Inggris. Mereka akan menghasilkan 2 MW per rakit. Serangkaian rakit 8 sampai 16 km (5 hingga 10 mil) lepas pantai dan jangkauan sekitar 24 km (15 mil) paralel ke pantai bisa menghasilkan 500 MW. Hal ini diyakini bahwa untuk daya gelombang Inggris menawarkan potensi lebih besar daripada sumber energi terbaru lainnya dan bahwa garis 1000-km (630 mil-) mesin gelombang daya bisa menghasilkan setengah dari Permintaan kebutuhan listrik Inggris.

Gambar 15-18 Sebuah konsepsi dari sebuah mesin bendungan gelombang. (Courtesy Lockheed corporation, Burbank,California)

15-13 AIR PASANGAir pasang merupakan bersumber energy yang dihasilkan dari lautan. Energi ini dapat dimanfaatkan untuk perairan pantai dengan membangun bendungan yang menjebak air saat air pasang dan melepaskannya saat surut untuk kembali ke laut. Daya kemudian dapat diperoleh dari turbin diluar arus air. Jumlah energi yang tersedia sangat besar tetapi hanya di beberapa bagian dunia.Energi pasang surut ini hampir mirip dengan energy air, karena menggunakan energi potensial air. * Keduanya telah digunakan selama berabad-abad. Energy ini digunakan di Inggris dan Eropa. Contoh awal adalah miller di Woodbridge, Suffolk, yang menggunakan air pasang untuk pabrik gandum pada 1170. Lainnya adalah kincir air pasang yang dibangun pada abad keenam belas di bawah Jembatan

London dan memasok air ke London hingga abad kesembilan belas. Pabrik pasang lainnya adalah umum untuk ratusan tahun. Hal itu dapat digunakan, khususnya pada abad ketujuh belas dan kedelapan belas, untuk menggiling biji-bijian, menggergaji kayu, memompa air, dll. Pabrik - pabrik itu ditemukan di Inggris, New England, Rusia, dan tempat-tempat lainnya. Salah satu karya ilmiah paling awal tentang pasang surut ditulis oleh George Darwin, anak dari ahli biologi Charles Darwin yang diterbitkan pada tahun 1898 [152],Pasang-surut, sebagaimana yang kita lihat, meskipun tidak nyaman karena pasang-surut datang beberapa kali dari hari ke hari, tapi masih memiliki rentang , dan output yang besar, sehingga membutuhkan pengeluaran modal yang cukup besar. Penggunaan awal tersebut menurun dan akhirnya berhenti dengan kedatangan batu bara yang harganya cukup terjangkau. Dengan awal krisis energi pada tahun 1970, energi pasang surut, seperti sumber energi terbaru lainnya, mendapat perhatian untuk diperbaharui kembali.Air pasang yang berirama tapi tidak konstan, juga tidak terjadi secara teratur. Kemunculan tersebut terjadi karena perimbangan gaya, terutama gaya gravitasi bulan dan matahari, keduanya bekerja bersama-sama dengan bumi untuk menyeimbangkan gaya sentrifugal pada air akibat rotasi bumi. Hasilnya adalah munculnya irama jatuhnya air. Pasang surut yang ditandai dengan tanda dan jangkauan R.Tanda pasang surut bervariasi dari hari ke hari karena orbit bulan tidak terjadi secara reguler 24 jam, setiap hari. Sebaliknya, bulan berputar mengelilingi bumi setiap 24 jam, 50 menit. Selama ini air pasang naik dan turun dua kali, sehingga menghasilkan siklus pasang surut yang berlangsung 12 jam 25 menit. Perkiraan pasang surut R didefinisikan sebagai R = elevasi air saat air pasang - elevasi air pada saat air surut (15-16)Energi air, tidak tercakup dalam teks ini, mengubah energi potensial air (terjebak pada elevasi yang relatif tinggi atau di belakang bendungan buatan) untuk kerja mekanik oleh turbin air. Sebelum pengenalan listrik di abad kesembilan belas, energi air digunakan untuk industry mesin listrik secara langsung. Pada pertengahan abad kesembilan belas, angin dan tenaga air menyumbang sekitar dua pertiga dari semua tenaga mesin yang digunakan di Amerika Serikat. Persentase ini turun dengan cepat, namun, dengan diperkenalkannya uap pada akhir abad kesembilan belas. Energi air sekarang digunakan hampir secara eksklusif untuk menghasilkan listrik.

Rentang ini tidak konstan. Hal ini bervariasi selama bulan lunar 29,5 hari (Gambar 15-19), menjadi maksimum pada saat bulan baru dan penuh, yang disebut pasang surut musim semi, dan minimum pada saat bulan-bulan kuartal pertama dan ketiga, yang disebut pusat perbani . Siklus musim semi-perbani pasang surut berlangsung satu setengah bulan. Tipikal batasan sekitar sepertiga dari kisaran musim semi. Variasi yang sebenarnya dalam jangkauan akan agak rumit dengan variasi musiman disebabkan oleh ellipticity dari orbit bumi yang mengelilingi matahari.Variasi dalam periodisitas harian dan rentang bulanan dan musiman tentu saja harus diperhitungkan dalam desain dan operasi pasang surut. Namun pasang surut biasanya diprediksi, dalam tabel air pasang tersedia cukup akurat.Rentang pasang surut bervariasi dari satu lokasi bumi yang lain. Pasang surut dipengaruhi oleh kondisi seperti profil dari garis pantai local dan kedalaman air. Ketika yang menguntungkan adalah efek yang menyebabkan rentang pasang surut yang sangat besar. Perkiraan sangat besar untuk memenuhi biaya dalam membangun bendungan dan yang terkait dengan tenaga air. Pasang tersebut hanya terjadi pada beberapa lokasi di dunia. Salah satu yang paling cocok adalah Teluk Fundy antara Maine, Amerika Serikat, dan New Brunswick, Kanada, di mana jangkauan dapat setinggi 20 m (-66 kaki). Lokasi potensial lainnya adalah muara Sungai Severn di Inggris, Selat Inggris, pantai Patagonian Argentina, saluran masuk diLaut Barents di Uni Soviet di dekat perbatasan Norwegia, muara Ranee di pantai Brittany Perancis, pantai sepanjang Laut Okhotsk di Jepang, dan beberapa yang lain dengan rentang yang sama atau lebih dari 10 m (-33 kaki).Kekuatan pasang surut total yang disipasikan di seluruh dunia diperkirakan sebesar 2,4 x 106 MW, yaitu sekitar sepertiga dari konsumsi dunia pada awal tahun 1970. Dari jumlah tersebut, 106 MW yang hilang dilaut dangkal pada daerah pesisir dan tidak dapat dipulihkan. Karena biaya modal bendungan yang sangat mahal dan struktur lainnya yang terkait dengan sistem konversi energi pasang, hanya sebagian kecil dari yang lainnya, dan sebagian kecil dari kebutuhan dunia meningkatkan energi, diharapkan akan terpenuhi darienergi pasang surut.

Gambar 15-19 pasang tinggi dan rendah relatif menunjukkan variasi dalam rentang selama bulan lunar.

Kami selanjutnya akan membahas tiga skema dari pasang-konversi energi untuk produksi energi listrik: yang bergantung pada dua kolam tunggal atau cekungan, yang ketiga pada desain dua kolam renang. Sebuah pembahasan tentang perkembangan terakhir di energi pasang surut listrik dapat ditemukan dalam proses konferensi yang diadakan di Nova Scotia pada tahun 1970 [153].

15-14 SISTEM SEDERHANA KOLAM TUNGGAL PASANG SURUTSistem sederhana kolam tunggal pasang surut memiliki satu kolam renang atau cekungan dibelakang bendungan yang dipenuhi dari laut pada saat pasang tinggi dan dikosongkan pada saat air surut. Kedua proses pengisian dan pengosongan berlangsung selama jangka waktu yang singkat, pengisian ketika laut mengalami pasang tinggi sementara air di kolam renang berada pada tingkat pasang rendah, pengosongan ketika laut mengalami air surut dan kolam renang berada pada tingkat pasang tinggi (Gambar 15-20). Aliran air dikedua arah digunakan untuk menggerakkan sejumlah turbin air reversibel, masing-masing menggerakkan sebuah generator listrik. Tenaga listrik dengan demikian akan dihasilkan selama dua periode singkat selama setiap periode pasang surut dari 12 jam, 25 menit, atau sekali setiap 6 jam, 12,5 menit.

Energi maksimum yang dapat dihasilkan selama satu periode dapat dievaluasi dengan bantuan Gambar. 15-21, yang menunjukkan kasus kolam mulai pasang dari tingkat tinggi, kemudian dikosongkan melalui turbin ke laut, pada saat air surut. (Hasilnya identik dengan proses sebaliknya dalam energi).Untuk ketentuan pasang surut R, dan head menengah h pada waktu tertentu selama proses pengosongan, perhitungan diferensial dilakukan dengan air yang sama dengan energi potensial pada saat itu, atau waktu.

Gambar 15-20 Tingkat samudera dangan kolam daya yang dihasilkan dalam satu system kolam sederhana pasang surut.

Gambar 15-21 Tingkat perubahan selama produksi listrik dalam satu system kolam pasang surut.

Total penyelesaian teoritis selama satu pengosongan penuh (atau mengisi) periode diperoleh dengan menggunakan Persamaan. (15-19) sebagai

(15-20)atau

Dengan demikian penyelesaian proporsional dengan rentang 2 daya. Daya yang dihasilkan selama setiap periode sama dengan W dibagi dengan durasi waktu periode itu.Daya nol dihasilkan selama sisa waktu (Gambar 15-20). Energi rata teoritis dijelaskan dengan air W dibagi total waktu yang diperlukan setiap periode berulang, atau 6 jam, 12,5 menit, atau 22.350 detik. Dengan demikian

Dengan asumsi kepadatan air laut rata-rata 64 lbm/ft3, atau 1025 kg/m3, teoritis daya rata-rata per satuan luas kolam akan dijelaskan oleh

Energy yang sebenarnya dihasilkan oleh sistem pasang surut nyata tidak akan sesuai dengan yang dirumuskan diatas karena kerugian gesekan dan inefisiensi dalam turbin dan generator listrik, mungkin hanya diatas 25 sampai 30 persen.Daya yang akan dihasilkan, bisa sangat besar. Teluk Fundy, memiliki luas wilayah 13.000 km2 dan perkiraan rata-rata 8 m. Jika kita mengasumsikan efisiensi sebesar 27,5 persen, maka Teluk Fundy akan memiliki potensi untuk menghasilkan lebih dari 50.000 MW, atau 50 GW, yaitu sekitar dua kali konsumsi daya listrik dari Kanada pada tahun 1980.

POWERPLANT TECHNOLOGY

ENERGY FROM THE OCEANS Chaper 1548

15-15 SISTEM KOLAM TUNGGAL PASANG SURUTDalam sistem kolam tunggal sederhana tersebut, mempunyai dua puncak tinggi, durasi pendek daya output terjadi setiap periode pasang surut. Puncak tersebut membutuhkan turbin-generator yang besar, penempatan yang tetap dan menggunakan waktu yang cukup lama. Puncak gaya juga terjadi pada waktu yang berbeda setiap hari (50 menit setiap hari berturut-turut), pada saat pasang tinggi dan rendah yang mungkin tidak selalu sesuai pada saat puncak gaya, kemudian menimbulkan beban pada jaringan listrik dan daya tersebut dapat terhubung .Sistem kolam tunggal pasang surut dimodulasi sebagian dikontrol kekurangan-kekurangan yang terjadi sehingga dapat menghasilkan energi pada head rata-rata lebih rendah, walaupun masih beberapa pada periode generasi. Karena h head rata-rata lebih rendah dan daya bekerja sebanding dengan h2, turbin-generator jauh lebih kecil dan dapat berjalan selama periode lebih lama lagi. Sehingga total kerja yang dihasilkan berkurang. Namun,Dalam sistem, yang ditunjukkan oleh tingkat laut, kolam dan kekuasaan ditunjukan pada diagram Gambar. 15-22, turbin reversibel yang digunakan untuk beroperasi selama periode mengisi dan mengosongkan kolam, namun bukan pada tingkat tinggi dan rendah saja. Mereka berhenti beroperasi ketika head terlalu rendah sehingga operasi yang efisien. Periode C1 dimulai dengan kedua kolam dan laut berada pada tingkat pasang rendah (1), laut pada awal proses kenaikan pasang surut, semua gerbang ditutup, ketika head sudah cukup (2), gerbang ke turbin dibuka kemudian air dari laut dialirkan melalui energi yang dihasilkan selama periode G1 baik sebagai laut dan kolam dalam tingkat kenaikan. Tingkat laut mencapai puncaknya dan mulai menurun namun tingkat kolam masih berada pada Tingkat Samudera

Gambar 15-22 Tingkat samudera dan kolam dalam kolam tunggal yang dimodulasi sistem pasang surut. C = gerbang tertutup, G = Timbangkan, F = pengisian kolam, E = pengosongan kolam.

pada tingkat 3, head yang terlalu rendah untuk pembangkit yang efisien. Gerbang turbin ditutup dan gerbang bypass dibuka sehingga kolam diperbolehkan untuk mengisi selama periode F sampai 4. Pada tingkat 4, gerbang ditutup dan tingkat kolam tetap konstan sedangkan tingkat laut menurun selama periode C2. Pada tingkat 5, head cukup untuk terjadinya aliran turbin air ke arah yang berlawanan dan periode listrik kedua G2 dapat terjadi. Pada tingkat 6, berhenti tapi kolam dibiarkan kosong selama periode E dan sistem akan kembali ke titik 1, untuk mengulangi siklus. Pembangkit listrik yang ditunjukan adalah tentu tidak seragam tetapi jauh lebih baik dari pada kasus sistem sederhana. Evaluasi dari kerja total diperoleh dengan menilai karakteristik sistem, yaitu, variasi aliran massa air dan head dengan waktu 8, dan mengintegrasikan produk tersebut selama rentang waktu berlangsung. Ketika kita memperhatikan periode tingkat pertama (Gambar 15-23), didapat hubungan umum

Gambar 15-23 laut relatif dan tingkat kolam pada tingkat periode pertama dari sistem kolam tunggal yang dimodulasi dengan sister pasang surut.

demikian

(15-27)

dan (15-28)

dimana H= tingkat laut tingkat di atas sesuai rata-rata datum y = tingkat kolam di atas rata-rata atau datum = waktu

simbol lainnya telah didefinisikan. H merupakan fungsi sinusoidal dari 8 seperti (15-29)Dimana, 6 adalah dalam jam dan 6,2083 dalam jam yaitu setengah dari masa pasang surut, y dapat didekati dengan fungsi linear dari 8, yang dimulai dari 0 pada 6 untuk tingkat massa aliran konstan seperti

(15-30)di mana a adalah konstanta yang memiliki dimensi waktu-1, misalnya, / r1, atau y bisa menjadi fungsi dari h = H -. y untuk suatu hambatan aliran konstan atau beberapa fungsi lain yang ditentukan dari data operasional yang menggunakan hubungan dari Persamaan (15-29) dan. (15-30), pekerjaan selama periode GI (atau G2) akan dievaluasi dari

(15-31)

dan

Hal ini menunjukkan bahwa pekerjaan, seperti dalam sistem kolam tunggal sederhana, juga merupakan fungsi dari R2.

Contoh 15-3 Hitunglah energi total dan daya rata-rata dari kolam tunggal sistem pasang surut yang dimodulasi menggunakan Pers. (15-29) dan (15-30) untuk H dan y dan nilai-nilai R = 12m, a = 0,0625 h-1, 1, = 1 jam, 2 = 4jam, A = 10.000 km2, dan = 1025 kg/m3. Bandingkan hasilnya dengan sistem kolam tunggal sederhana?.Menggunakan penyelesaian

tingkat daya rata-rata Selama periode 4 h adalah Sehingga, daya rata-rata Selama periode total h adalah

Dalam sistem kolam tunggal sederhana, nilai-nilai yang sesuai dengan Pers. (15-20) dan (15-21) adalah

dan

Dengan demikian sistem kolam tunggal sederhana menghasilkan 10 kali kerja dari daya rata-rata dalam sistem kolam tunggal yang dimodulasi. Namun, terjadi pembentukan hampir dalam "spike", yang keras pada jaringan listrik dan membutuhkan turbin sangat besar serta penempatan yang tetap sehingga membutuhkan banyak waktu yang cukup lama. Yang terakhir menghasilkan pekerjaan selama beberapa jam dan dengan demikian menghindari terjadinya masalah yang ada.Pekerjaan yang sebenarnya yang harus dikalikan dengan efisiensi sistem, yang mungkin antara 25 sampai 30 persen.

Hanya dua pasang surut yang telah dibangun didunia sampai saat ini, satu di Perancis, yang lain di Uni Soviet. Pabrik Prancis (Gambar 15-24) yang dibangun di Teluk Ranee, diseberang Sungai Ranee, dekat St Malo di Brittany, Perancis, pada tahun 1966. Teluk Ranee memiliki cekungan dari daerah 22 X 106 m2 dan antara pasang surut maksimum lebih dari 13 m. Bendungan ini terdiri dari dua puluh empat generator 10-MW turbin reversibel yang beroperasi pada sistem cekungan tunggal yang dimodulasi untuk daya puncak 240 MW. energi rata-ratanya, adalah 160 MW. Sebuah fitur tambahan dari bendungan Ranee bahwa cekungan pasang surut di belakang bendungan juga digunakan untuk penyimpanan yang nantinya akan

dipompa dari jaringan listrik utama. Pada periode daya rendah dan air pasang, kelebihan energi dari jaringan listrik digunakan untuk memompa air ke dalam cekungan untuk menaikan tingkat dari 0,5 m di atas permukaan air pasang.Energi memompa debit dari pasang surut cekungan yang normal ke laut ketika saat air surut karena head didebit lebih besar dari pada pemompaannya. Karena energi sebanding dengan h2, energi yang didapat dalam operasi ini diperkirakan mencapai maksimum 12:1. Operasi dan perawatan dengan adanya masalah yang terjadi telah mengakibatkan faktor ketersediaan tanaman rendah (sebagian kecil dari waktu total tanaman) sekitar 25 persen, dengan tanaman yang beroperasi hanya sekitar 2000 jam / tahun untuk rata-rata tahunan dari sekitar 62 MW. Pabrik unit biaya modal, berdasarkan 1962 ekonomi, adalah $ 300/kW.Pabrik di Uni Soviet, unit 2-MW demonstrasi kecil, juga dari jenis cekungan tunggal yang termodulasi, mulai memproduksi listrik pada tahun 1970 di Kislaya Guba pada Kislaya di Laut Barents, sekitar 1000 km sebelah utara dari Murmansk, dekat perbatasan Norwegia. Hal ini diyakini bahwa Uni Soviet telah mempelajari proposal untuk sistem yang lebih besar.

15-16 SISTEM PASANG SURUT KOLAM GANDASistem pasang surut kolam ganda adalah salah satu yang jauh lebih sedikit bergantung pada fluktuasi pasang surut tetapi, dengan masalah yang lebih kompleks dan konstruksi bendungan maka biaya yang dibutuhkan akan semakin mahal. Sebuah cekungan daratan (Gambar 15-25) tertutup oleh bendungan A dan dibagi ke dalam kolam yang tinggi, kemudian bendungan B untuk kolam rendah. Dengan gating tepat pada bendungan A, kolam tinggi secara berkala diisi saat air pasang dari laut dan kolam rendah akan dikosongkan secara berkala pada saat air laut surut. Air mengalir dari tinggi ke kolam rendah melalui turbin yang terletak dibendungan B. kapasitas dari dua kolam yang cukup besar yang saling berkaitan dalam proses terjadinya aliran air.Dari itu fluktuasi head diminimalkan, yang menghasilkan pembangkit tenaga listrik yang terus meningkat dan masih banyak lagi unifrom. Sistem dua kolam telah dipertimbangkan untuk proyek Teluk Passamaquoddy pasang surut.Teluk Passamaquoddy merupakan lembaga penting dari Teluk Fundy.(Melampirkan Teluk Fundy) seluruhnya sangat mahal secara ekonomi dan tidak layak

secara teknis, dan ini lebih layak untuk melampirkan cekungan dan muara sungai Passamaquoddy Bay sendiri yaitu merupakan kolam tinggi. Para Cobscook yang berdekatan dengan Teluk akan menjadi kolam yang rendah. Sebuah pembangkit 300-megawatt yang sederhana masih dalam pertimbangan, yang nantinya sebagai perusahaan dari AS dan pemerintah Kanada, tetapi proyek ini ditinggalkan di tahun 1961 karena dianggap tidak ekonomis. Pembangkit lainnya yang lebih besar dari 1-GW berkapasitas rendah pada tahun 1963 ke 1974, tetapi kesepakatan tidak tercapai karena pertimbangan perekonomian serupa.

ENERGY FROM THE OCEANS Chaper 1556