Bahan Kuliah Pembangkit Non Konvensional
Pembangkit Non Konvensional
OTEC
OTEC
Ada yang tahu apa itu OTEC ?
OTEC
OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion)
atau Konversi Energi Termal Lautan
atau dapat juga disebut :
Pembangkit
listrik
tenaga
panas
permukaan air laut
OTEC
OTEC adalah salah satu metode untuk
menghasilkan energi listrik menggunakan
perbedaan temperatur yang berada di
antara laut dalam dan perairan dekat
permukaan untuk menjalankan mesin
kalor.
OTEC
Perbedaan temperatur antara air laut
dalam dan air permukaan laut disebabkan
oleh cahaya matahari.
Cahaya
matahari
yang
menerpa
permukaan air laut memanaskannya
sampai temperatur 15oC, sementara
sedikitnya cahaya yang masuk ke dasar
laut menurunkan suhunya sampai 5oC
OTEC
Bagaimana perbedaan temperatur yang
kecil (antara 5oC sampai 15oC) dapat
memutar turbin uap ?
OTEC
Perbedaan temperatur yang rendah
menyebabkan perbedaan tekanan yang
rendah, sehingga digunakan turbin
bertekanan rendah.
Jika tekanan dibuat rendah maka titik didih
air juga akan turun dari 100oC
OTEC
Sejarah OTEC
• Dimulai pada tahun 1881, yaitu ketika Jacques Arsene d'Arsonval,
fisikawan prancis yang mengajukan konsep konversi energi termal
lautan. Dan murid d'Arsonval, George Claude yang membuat
pembangkit listrik OTEC pertama kalinya di Kuba pada tahun 1930.
Pembangkit listrik itu menghasilkan listrik 22 kilowatt dengan turbin
bertekanan rendah.
• Pada tahun 1931, Nikola Tesla meluncurkan buku "On Future
Motive Power" yang mencakup konversi energi termal lautan. Meski
ia tertarik dengan konsep tersebut, ia beranggapan bahwa hal ini
tidak bisa dilakukan dalam skala besar.
• Di tahun 1935, Claude membangun pembangkit kedua di atas
10000 ton kargo yang mengapung di atas lepas pantai Brazil.
Namun cuaca dan gelombang menghancurkan pembangkit listrik
tersebut sebelum bisa menghasilkan energi.
OTEC
Sejarah OTEC
• Di tahun 1956, para fisikawan Prancis mendesain 3 megawatt
pembangkit listrik OTEC di Abidjan, Pantai Gading.
• Di tahun 1962, J. Hilbert Anderson dan James H. Anderson, Jr.
mulai mendesain sebuah siklus untuk mencapai tujuan yang tidak
dicapai Claude. Mereka mematenkan desain siklus tertutup buatan
mereka pada tahun 1967.
• Di tahun 1974 Amerika serikat mendirikan laboratorium Keahole
Point di Pantai Kona, Hawaii. Laboratorium itu merupakan fasilitas
penelitian dan percobaan OTEC terbesar di dunia. Hawaii
merupakan lokasi yang cocok untuk penelitian OTEC karena
permukaan lautnya yang hangat dan akses ke laut dalam yang
dingin.
OTEC
Jenis-jenis OTEC
1. Siklus Terbuka
2. Siklus Tertutup
3. Siklus Hibrid
OTEC
1. Siklus Terbuka
Siklus terbuka menggunakan air laut secara
langsung untuk menghasilkan listrik. Air laut
yang hangat dimasukkan ke dalam tangki
bertekanan rendah sehingga menguap. Uap ini
dugunakan untuk menggerakkan turbin. Air
laut yang menguap meninggalkan mineral laut
seperti garam dan lain sebagainya sehingga
bermanfaat untuk menghasilkan air tawar
untuk diminum dan irigasi.
OTEC
Gambar OTEC siklus terbuka
OTEC
2. Siklus Tertutup
Siklus tertutup menggunakan fluida dengan titik didih
rendah, misalnya amonia, untuk memutar turbin dan
menghasilkan listrik. Air hangat di permukaan dipompa
ke penukar panas di mana fluida bertitik didih rendah
dididihkan. Fluida yang mengalami perubahan wujud
menjadi uap akan mengalami peningkatan tekanan.
Uap bertekanan tinggi ini lalu dialirkan ke turbin untuk
menghasilkan listrik. Uap tersebut lalu didinginkan
kembali dengan air dingin dari laut dalam dan
mengembun. Lalu fluida kembali melakukan siklusnya.
OTEC
Gambar OTEC siklus tertutup
OTEC
3. Siklus Hibrid
Siklus hibrid menggunakan keunggulan sistem
siklus terbuka dan tertutup. Siklus hibrid
menggunakan air laut yang dilekatakkan di
tangki bertekanan rendah untuk dijadikan uap.
Lalu
uap
tersebut
digunakan
untuk
menguapkan fluida bertitik didih rendah
(amonia atau yang lainnya). Uap air laut
tersebut
lalu
dikondensasikan
untuk
menghasilkan air tawar desalinasi.
OTEC
(a)siklus tertutup
(b)siklus terbuka
OTEC
.
OTEC
Apa kelebihan OTEC?
OTEC
Apa tantangan yang menghambat
OTEC?
Pembangkit Non Konvensional
Konversi energi ombak laut
Konversi energi ombak laut
Potensi Energi Ombak Laut
Ombak laut adalah fenomena yang
disebabkan oleh perputaran bumi dan
bulan yang menyebabkan ketinggian
permukaan air yang berbeda dan
menyebabkan pergerakan udara atmosfer
sehingga terjadi angin dan ombak laut.
Konversi energi ombak laut
Potensi Energi Ombak Laut
Ombak laut terjadi setiap hari dalam
setahun (siang dan malam) dan selalu ada
walaupun ada fluktuasi ombak yang besar
dan kecil.
Energi ombak laut dapat digunakan pada
daerah yang sulit dijangkau saluran
transmisi daya listrik (pulau atau pantai
yang jauh dari keramaian)
Konversi energi ombak laut
Ocean Wave Column (OWC) adalah salah
satu metoda untuk menghasilkan energi
listrik dengan memanfaatkan energi
ombak 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 pantai
dan bagian yang lain masuk ke laut.
Setiap ombak yang datang akan
mendorong udara di dalam tabung ke
darat dan ketika ombak surut udara akan
dihisap ke laut kembali. Perubahan
tekanan
udara
di
dalam
tabung
dimanfaatkan sebagai sumber energi.
Ocean Wave Column(OWC)
Turbin Angin.
Penggerak generator adalah turbin angin
yang berputar karena perbedaan tekanan
udara akibat tinggi rendahnya permukaan
air laut.
Ocean Wave Column(OWC)
Turbin Angin.
Turbin angin dapat dibuat dengan dua
model :
1. turbin satu arah
2. turbin bolak-balik
Ocean Wave Column(OWC)
1. Turbin Angin Satu arah.
Turbin dibuat dengan bentuk sirip satu
arah dengan rancangan katup-katup
disekitar turbin agar udara yang mengalir
melalui turbin hanya satu arah saja
walaupun aliran udara sebenarnya adalah
bolak-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 dua
arah yang dapat menyerap energi
hembusan angin dari ombak
Ocean Wave Column(OWC)
2. Turbin Angin bolak-balik.
Syarat turbin :
1. Mampu menyerap energi
angin dua arah (masuk
atau keluar)
2. Berputar ke satu arah
(generator berputar satu
arah)
Ocean Wave Column(OWC)
Keuntungan :
1. Tanpa bahan bakar, tanpa polusi, ramah
lingkungan
2. Dapat digunakan pada daerah terisolir
(pulau atau pantai)
3. Penggunaan turbin angin >< turbin air
4. …
Ocean Wave Column(OWC)
Kelemahan :
1. Investasi yang cukup besar
2. Terbatas pada tepi pantai, jauh dari
pengguna
3. Potensi energi : kecil – sedang
4. …
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
TUGAS
Buat kliping tentang sistem konversi energi
ombak laut selain OWC, yang menceritakan :
1. Potensi energi ombak laut yang akan
dimanfaatkan
2. Komponen-komponen mesin konversi energi
ombak laut
3. Prinsip kerja mesin konversi energi ombak laut
4. Keunggulan dan kelemahan sistem tersebut
Pembangkit Non Konvensional
Fuel Cell
(Sel Bahan Bakar)
FUEL CELL
Fuel Cell (Sel Bahan Bakar) adalah suatu
sel elektrokimia yang mengubah energi
kimia dari suatu bahan bakar menjadi
energi listrik.
FUEL CELL
Listrik dibangkitkan dari reaksi antara
bahan bakar dan senyawa oksidan.
Reaktan-reaktan ini masuk ke dalam sel,
menghasilkan listrik dan senyawa hasil
reaksi keluar dari sel tanpa membawa
elektrolit dari dalam sel.
Ini membedakan antara fuel cell (FC)
dengan media sistem elektrokimia biasa
seperti batere basah yang hanya sekali
pakai.
FUEL CELL
Desain FC
Konstruksi
dasar
sel
bahan
bakar
setidaknya terdiri dari 3 lapis bagian yang
tersusun, berupa :
1. Anoda
2. Elektrolit
3. Katoda
FUEL CELL
1. Anoda
Pada anoda terdapat katalis yang
mengoksidasi bahan bakar yang masuk
(hidrogen) dan memecahnya menjadi ion
muatan positif dan ion negatif (elektron)
FUEL CELL
2. Elektrolit
Elektrolit dibuat dengan rancangan
tertentu sehingga mampu melewatkan ion
muatan positif tetapi menahan elektron
untuk melintasinya
FUEL CELL
3. Katoda
Ion muatan positif yang menembus
elektrolit ditangkap oleh katoda. Elektron
yang tertinggal pada anoda dialirkan
melalui kabel sebagai arus listrik menuju
ke katoda. Elektron dari kabel ini bertemu
dengan muatan positif katoda lalu
direaksikan dengan oksigen untuk
dijadikan air (H2O)
FUEL CELL
H2
ion+
Anoda
Elektrolit
Katoda
eion+
Beban
e-
H2O
O2
Gambar Siklus Dasar Sel Bahan Bakar
FUEL CELL
Gambar Contoh Sel Bahan Bakar
FUEL CELL
Pertimbangan-pertimbangan rancangan fuel cell :
1. Bahan elektrolit, yang menentukan tipe FC
2. Bahan bakar yang digunakan (mis. Hidrogen)
3. Katalis anoda, bahan pemecah bahan bakar
menjadi elektron dan ion (biasanya katalis
anoda adalah serbuk platina)
4. Katalis katoda, yang mengolah limbah
(buangan) sel menjadi air atau CO2. Biasanya
katalis katoda dibuat dari bahan Nikel.
FUEL CELL
Jenis-jenis FC :
FUEL CELL
Jenis-jenis FC :
FUEL CELL
Jenis-jenis FC :
FUEL CELL
Pemanfaatan Fuel Cell
1. Sumber Daya Listrik
FC sangat tepat digunakan sebagai
suplai daya listrik tempat-tempat yang
jauh seperti : pesawat ruang angkasa,
satelit/stasiun telekomunikasi
FUEL CELL
Pemanfaatan Fuel Cell
2. Transportasi
Konstruksi FC yang tidak terlalu besar
dan rumit dapat diterapkan sebagai
penggerak kendaraan
FUEL CELL
Pemanfaatan Fuel Cell
2. Transportasi
Pembangkit Non Konvensional
Polymer Electrolyte Fuel Cell
(PEFC)
PEFC
PEFC atau bisa juga disebut sebagai
Proton Exchange Membrane Fuel Cell
adalah
sel
bahan
bakar
yang
menggunakaan bahan bakar gas hidrogen
dan
oksigen
dari
udara
untuk
menghasilkan energi listrik
A. Komponen PEFC:
1. Anoda
.
A. Komponen PEFC:
2. Membran
.
A. Komponen PEFC:
3. Katoda
.
A. Komponen PEFC:
4. Bahan bakar
.
PEFC
A. Komponen PEFC :
1. Anoda
2. Membran(Polymer Electrolyte Membrane)
3. Katoda
4. Bahan bakar (Fuel)
PEFC
1. Anoda
Anoda dibuat dari elektroda yang dapat
ditembus oleh gas yang dibuat dari
kertas atau lapisan karbon. Antara
elektroda dan membran diletakkan
lapisan katalis platinum yang akan
memisahkan ion hidrogen positif (proton)
dengan elektronnya.
PEFC
2. Membran
Membran elektrolit polimer hanya akan
melewatkan ion bermuatan positif dari
sisi anoda ke sisi katoda. Elektron yang
tertinggal pada anoda akan dipaksa
melewati rangkaian luar menuju katoda
menjadi arus listrik.
PEFC
3. Katoda
Katoda dibentuk dengan unsur yang
sama dengan anoda dan menerima ion
bermuatan positif dari membran. Ion
positif ini bertemu dengan elektron yang
berasal dari anoda dan bereaksi menjadi
uap air
PEFC
4. Bahan bakar
PEFC menggunakan gas hidrogen
sebagai bahan bakar utama. Sisa
buangan proses direaksikan dengan
oksigen dari udara menghasilkan uap air
PEFC
B. Reaksi Kimia PEFC :
1. Anoda
2H2 → 4H+ + 4e2. Katoda
O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O
PEFC
Gambar Contoh Sel Bahan Bakar
PEFC
C. Beda Potensial Sel
Satu buah sel PEFC mempunyai beda
potensial tidak lebih dari 1,16 Volt.
Agar dapat digunakan untuk tegangan
yang lebih tinggi, beberapa atau lebih sel
PEFC dirangkai secara paralel sehingga
dapat menghasilkan tegangan yang
diinginkan.
PEFC
Gambar Contoh Kumpulan Sel Bahan Bakar
Pembangkit Non Konvensional
Solid Oxide Fuel Cell
(SOFC)
SOFC
SOFC adalah sel bahan bakar yang
menggunakaan bahan bakar gas hidrogen
dan
oksigen
dari
udara
dengan
menggunakan elektrolit padat (keramik)
untuk menghasilkan energi listrik
A. Komponen SOFC:
1. Anoda
.
A. Komponen SOFC:
2. Elektrolit
.
A. Komponen SOFC:
3. Katoda
.
A. Komponen SOFC:
4. Bahan bakar
.
A. Komponen SOFC:
4. Udara (O2)
.
SOFC
A. Komponen SOFC :
1.Anoda
2.Elektrolit
3.Katoda
4.Bahan bakar (Fuel)
5.Udara (O2)
SOFC
1. Anoda
Anoda SOFC adalah bagian yang harus
memiliki konduktifitas listrik yang tinggi,
tahan terhadap pemuaian termal dan
memiliki porositas yang baik.
Sifat-sifat ini dimiliki oleh bahan logam,
sehingga anoda SOFC dapat dibuat dari
butiran atau serbuk nikel.
SOFC
2. Elektrolit
Agar dapat melewatkan ion-ion oksigen,
maka elektrolit SOFC harus mempunyai
konduktifitas ionik yang tinggi dan
koonduktifitas listrik yang rendah.
Syarat ini dipenuhi oleh bahan keramik,
seperti YSZ yang biasa digunakan
sebagai elektrolit SOFC
SOFC
3. Katoda
Katoda berfungsi untuk melewatkan
molekul oksigen dari sisi katoda sampai
pada elektrolit sel.
Bahan yang biasa digunakan sebagai
katoda SOFC adalah LaMnO3
SOFC
4. Bahan bakar
SOFC menggunakan gas hidrogen
sebagai bahan bakar utama. Sisa
buangan proses direaksikan dengan
oksigen dari udara menghasilkan uap air
SOFC
5. Udara
Udara (oksigen) berfungsi sebagai
pengikat elektron yang dilepaskan oleh
bahan bakar sebagai energi listrik dan
direaksikan kembali menjadi uap air
sebagai limbah pembakaran
SOFC
B. Reaksi Kimia SOFC :
1.Anoda
2H2 + 2O= → 2H2O + 4e2. Katoda
O2 + 4e- → 2O=
SOFC
Siklus Bahan Bakar SOFC
SOFC
C. Konfigurasi SOFC :
1.Mendatar
2.Tabular
SOFC
1. Konfigurasi mendatar
SOFC
2. Konfigurasi tabular
Kuis (22 Mei 2013)
Jelaskan perbedaan prinsip kerja antara
PEFC dan SOFC !
Pembangkit Non Konvensional
Operasi Hibrid Pembangkit
Non Konvensional
Operasi Hibrid Pembangkit
Hybrid Operation :
Suatu kondisi yang menuntut penggunaan
suplai daya listrik bersama-sama dalam
waktu yang sama.
Contoh operasi hibrid :
interkoneksi jaringan PLN
Syarat-syarat Operasi Hibrid
1. Ada lebih dari satu pembangkit listrik
(satu pembangkit utama/primer dan satu
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 dc
dengan rating tegangan tertentu. Agar
setiap pembangkit dapat dioperasikan
secara bersama-sama perlu dipastikan
setiap
pembangkit
menghasilkan
tegangan keluaran yang sama.
Jenis Operasi Hibrid
Pembangkit
1. Operasi hibrid arus searah (hibrid dc)
Pembangkit
utama
Pembangkit
tambahan
Tegangan yang
sama
Beban
Jenis Operasi Hibrid
Pembangkit
1. Operasi hibrid arus searah (hibrid dc)
pengatur tegangan dc :
regulator
dc chopper
voltage multiplier
kombinasi inverter-rectifier
lain-lain…
Jenis Operasi Hibrid
Pembangkit
2. Operasi hibrid arus bolak balik (hibrid ac)
Hibrid ac dilakukan untuk beban ac
dengan rating tegangan, frekuensi dan
sudut fasa tertentu yang sama. Agar
setiap pembangkit dapat dioperasikan
secara bersama-sama perlu dipastikan
setiap 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
Tegangan,
frekuensi dan
sudut fasa
yang sama
Beban
Jenis Operasi Hibrid
Pembangkit
2. Operasi hibrid arus bolak balik (hibrid ac)
pengatur tegangan ac :
autotrafo
pengatur frekuensi ac :
governor pada turbin
pengatur sudut fasa :
sinkronisator
Jenis Operasi Hibrid
Pembangkit
Bagaimana operasi hibrid sistem arus
bolak balik dengan sistem arus searah
atau sebaliknya ?
Jenis Operasi Hibrid
Pembangkit
Contoh operasi hibrid :
1. PLN dengan OTEC
2. PLN dengan OWC
3. …
Persiapan UAS
1. Materi ujian : Setelah UTS – akhir.
2. Soal ujian : 5 soal essay.
3. Ujian tutup buku.
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.
OTEC
OTEC
Ada yang tahu apa itu OTEC ?
OTEC
OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion)
atau Konversi Energi Termal Lautan
atau dapat juga disebut :
Pembangkit
listrik
tenaga
panas
permukaan air laut
OTEC
OTEC adalah salah satu metode untuk
menghasilkan energi listrik menggunakan
perbedaan temperatur yang berada di
antara laut dalam dan perairan dekat
permukaan untuk menjalankan mesin
kalor.
OTEC
Perbedaan temperatur antara air laut
dalam dan air permukaan laut disebabkan
oleh cahaya matahari.
Cahaya
matahari
yang
menerpa
permukaan air laut memanaskannya
sampai temperatur 15oC, sementara
sedikitnya cahaya yang masuk ke dasar
laut menurunkan suhunya sampai 5oC
OTEC
Bagaimana perbedaan temperatur yang
kecil (antara 5oC sampai 15oC) dapat
memutar turbin uap ?
OTEC
Perbedaan temperatur yang rendah
menyebabkan perbedaan tekanan yang
rendah, sehingga digunakan turbin
bertekanan rendah.
Jika tekanan dibuat rendah maka titik didih
air juga akan turun dari 100oC
OTEC
Sejarah OTEC
• Dimulai pada tahun 1881, yaitu ketika Jacques Arsene d'Arsonval,
fisikawan prancis yang mengajukan konsep konversi energi termal
lautan. Dan murid d'Arsonval, George Claude yang membuat
pembangkit listrik OTEC pertama kalinya di Kuba pada tahun 1930.
Pembangkit listrik itu menghasilkan listrik 22 kilowatt dengan turbin
bertekanan rendah.
• Pada tahun 1931, Nikola Tesla meluncurkan buku "On Future
Motive Power" yang mencakup konversi energi termal lautan. Meski
ia tertarik dengan konsep tersebut, ia beranggapan bahwa hal ini
tidak bisa dilakukan dalam skala besar.
• Di tahun 1935, Claude membangun pembangkit kedua di atas
10000 ton kargo yang mengapung di atas lepas pantai Brazil.
Namun cuaca dan gelombang menghancurkan pembangkit listrik
tersebut sebelum bisa menghasilkan energi.
OTEC
Sejarah OTEC
• Di tahun 1956, para fisikawan Prancis mendesain 3 megawatt
pembangkit listrik OTEC di Abidjan, Pantai Gading.
• Di tahun 1962, J. Hilbert Anderson dan James H. Anderson, Jr.
mulai mendesain sebuah siklus untuk mencapai tujuan yang tidak
dicapai Claude. Mereka mematenkan desain siklus tertutup buatan
mereka pada tahun 1967.
• Di tahun 1974 Amerika serikat mendirikan laboratorium Keahole
Point di Pantai Kona, Hawaii. Laboratorium itu merupakan fasilitas
penelitian dan percobaan OTEC terbesar di dunia. Hawaii
merupakan lokasi yang cocok untuk penelitian OTEC karena
permukaan lautnya yang hangat dan akses ke laut dalam yang
dingin.
OTEC
Jenis-jenis OTEC
1. Siklus Terbuka
2. Siklus Tertutup
3. Siklus Hibrid
OTEC
1. Siklus Terbuka
Siklus terbuka menggunakan air laut secara
langsung untuk menghasilkan listrik. Air laut
yang hangat dimasukkan ke dalam tangki
bertekanan rendah sehingga menguap. Uap ini
dugunakan untuk menggerakkan turbin. Air
laut yang menguap meninggalkan mineral laut
seperti garam dan lain sebagainya sehingga
bermanfaat untuk menghasilkan air tawar
untuk diminum dan irigasi.
OTEC
Gambar OTEC siklus terbuka
OTEC
2. Siklus Tertutup
Siklus tertutup menggunakan fluida dengan titik didih
rendah, misalnya amonia, untuk memutar turbin dan
menghasilkan listrik. Air hangat di permukaan dipompa
ke penukar panas di mana fluida bertitik didih rendah
dididihkan. Fluida yang mengalami perubahan wujud
menjadi uap akan mengalami peningkatan tekanan.
Uap bertekanan tinggi ini lalu dialirkan ke turbin untuk
menghasilkan listrik. Uap tersebut lalu didinginkan
kembali dengan air dingin dari laut dalam dan
mengembun. Lalu fluida kembali melakukan siklusnya.
OTEC
Gambar OTEC siklus tertutup
OTEC
3. Siklus Hibrid
Siklus hibrid menggunakan keunggulan sistem
siklus terbuka dan tertutup. Siklus hibrid
menggunakan air laut yang dilekatakkan di
tangki bertekanan rendah untuk dijadikan uap.
Lalu
uap
tersebut
digunakan
untuk
menguapkan fluida bertitik didih rendah
(amonia atau yang lainnya). Uap air laut
tersebut
lalu
dikondensasikan
untuk
menghasilkan air tawar desalinasi.
OTEC
(a)siklus tertutup
(b)siklus terbuka
OTEC
.
OTEC
Apa kelebihan OTEC?
OTEC
Apa tantangan yang menghambat
OTEC?
Pembangkit Non Konvensional
Konversi energi ombak laut
Konversi energi ombak laut
Potensi Energi Ombak Laut
Ombak laut adalah fenomena yang
disebabkan oleh perputaran bumi dan
bulan yang menyebabkan ketinggian
permukaan air yang berbeda dan
menyebabkan pergerakan udara atmosfer
sehingga terjadi angin dan ombak laut.
Konversi energi ombak laut
Potensi Energi Ombak Laut
Ombak laut terjadi setiap hari dalam
setahun (siang dan malam) dan selalu ada
walaupun ada fluktuasi ombak yang besar
dan kecil.
Energi ombak laut dapat digunakan pada
daerah yang sulit dijangkau saluran
transmisi daya listrik (pulau atau pantai
yang jauh dari keramaian)
Konversi energi ombak laut
Ocean Wave Column (OWC) adalah salah
satu metoda untuk menghasilkan energi
listrik dengan memanfaatkan energi
ombak 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 pantai
dan bagian yang lain masuk ke laut.
Setiap ombak yang datang akan
mendorong udara di dalam tabung ke
darat dan ketika ombak surut udara akan
dihisap ke laut kembali. Perubahan
tekanan
udara
di
dalam
tabung
dimanfaatkan sebagai sumber energi.
Ocean Wave Column(OWC)
Turbin Angin.
Penggerak generator adalah turbin angin
yang berputar karena perbedaan tekanan
udara akibat tinggi rendahnya permukaan
air laut.
Ocean Wave Column(OWC)
Turbin Angin.
Turbin angin dapat dibuat dengan dua
model :
1. turbin satu arah
2. turbin bolak-balik
Ocean Wave Column(OWC)
1. Turbin Angin Satu arah.
Turbin dibuat dengan bentuk sirip satu
arah dengan rancangan katup-katup
disekitar turbin agar udara yang mengalir
melalui turbin hanya satu arah saja
walaupun aliran udara sebenarnya adalah
bolak-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 dua
arah yang dapat menyerap energi
hembusan angin dari ombak
Ocean Wave Column(OWC)
2. Turbin Angin bolak-balik.
Syarat turbin :
1. Mampu menyerap energi
angin dua arah (masuk
atau keluar)
2. Berputar ke satu arah
(generator berputar satu
arah)
Ocean Wave Column(OWC)
Keuntungan :
1. Tanpa bahan bakar, tanpa polusi, ramah
lingkungan
2. Dapat digunakan pada daerah terisolir
(pulau atau pantai)
3. Penggunaan turbin angin >< turbin air
4. …
Ocean Wave Column(OWC)
Kelemahan :
1. Investasi yang cukup besar
2. Terbatas pada tepi pantai, jauh dari
pengguna
3. Potensi energi : kecil – sedang
4. …
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
TUGAS
Buat kliping tentang sistem konversi energi
ombak laut selain OWC, yang menceritakan :
1. Potensi energi ombak laut yang akan
dimanfaatkan
2. Komponen-komponen mesin konversi energi
ombak laut
3. Prinsip kerja mesin konversi energi ombak laut
4. Keunggulan dan kelemahan sistem tersebut
Pembangkit Non Konvensional
Fuel Cell
(Sel Bahan Bakar)
FUEL CELL
Fuel Cell (Sel Bahan Bakar) adalah suatu
sel elektrokimia yang mengubah energi
kimia dari suatu bahan bakar menjadi
energi listrik.
FUEL CELL
Listrik dibangkitkan dari reaksi antara
bahan bakar dan senyawa oksidan.
Reaktan-reaktan ini masuk ke dalam sel,
menghasilkan listrik dan senyawa hasil
reaksi keluar dari sel tanpa membawa
elektrolit dari dalam sel.
Ini membedakan antara fuel cell (FC)
dengan media sistem elektrokimia biasa
seperti batere basah yang hanya sekali
pakai.
FUEL CELL
Desain FC
Konstruksi
dasar
sel
bahan
bakar
setidaknya terdiri dari 3 lapis bagian yang
tersusun, berupa :
1. Anoda
2. Elektrolit
3. Katoda
FUEL CELL
1. Anoda
Pada anoda terdapat katalis yang
mengoksidasi bahan bakar yang masuk
(hidrogen) dan memecahnya menjadi ion
muatan positif dan ion negatif (elektron)
FUEL CELL
2. Elektrolit
Elektrolit dibuat dengan rancangan
tertentu sehingga mampu melewatkan ion
muatan positif tetapi menahan elektron
untuk melintasinya
FUEL CELL
3. Katoda
Ion muatan positif yang menembus
elektrolit ditangkap oleh katoda. Elektron
yang tertinggal pada anoda dialirkan
melalui kabel sebagai arus listrik menuju
ke katoda. Elektron dari kabel ini bertemu
dengan muatan positif katoda lalu
direaksikan dengan oksigen untuk
dijadikan air (H2O)
FUEL CELL
H2
ion+
Anoda
Elektrolit
Katoda
eion+
Beban
e-
H2O
O2
Gambar Siklus Dasar Sel Bahan Bakar
FUEL CELL
Gambar Contoh Sel Bahan Bakar
FUEL CELL
Pertimbangan-pertimbangan rancangan fuel cell :
1. Bahan elektrolit, yang menentukan tipe FC
2. Bahan bakar yang digunakan (mis. Hidrogen)
3. Katalis anoda, bahan pemecah bahan bakar
menjadi elektron dan ion (biasanya katalis
anoda adalah serbuk platina)
4. Katalis katoda, yang mengolah limbah
(buangan) sel menjadi air atau CO2. Biasanya
katalis katoda dibuat dari bahan Nikel.
FUEL CELL
Jenis-jenis FC :
FUEL CELL
Jenis-jenis FC :
FUEL CELL
Jenis-jenis FC :
FUEL CELL
Pemanfaatan Fuel Cell
1. Sumber Daya Listrik
FC sangat tepat digunakan sebagai
suplai daya listrik tempat-tempat yang
jauh seperti : pesawat ruang angkasa,
satelit/stasiun telekomunikasi
FUEL CELL
Pemanfaatan Fuel Cell
2. Transportasi
Konstruksi FC yang tidak terlalu besar
dan rumit dapat diterapkan sebagai
penggerak kendaraan
FUEL CELL
Pemanfaatan Fuel Cell
2. Transportasi
Pembangkit Non Konvensional
Polymer Electrolyte Fuel Cell
(PEFC)
PEFC
PEFC atau bisa juga disebut sebagai
Proton Exchange Membrane Fuel Cell
adalah
sel
bahan
bakar
yang
menggunakaan bahan bakar gas hidrogen
dan
oksigen
dari
udara
untuk
menghasilkan energi listrik
A. Komponen PEFC:
1. Anoda
.
A. Komponen PEFC:
2. Membran
.
A. Komponen PEFC:
3. Katoda
.
A. Komponen PEFC:
4. Bahan bakar
.
PEFC
A. Komponen PEFC :
1. Anoda
2. Membran(Polymer Electrolyte Membrane)
3. Katoda
4. Bahan bakar (Fuel)
PEFC
1. Anoda
Anoda dibuat dari elektroda yang dapat
ditembus oleh gas yang dibuat dari
kertas atau lapisan karbon. Antara
elektroda dan membran diletakkan
lapisan katalis platinum yang akan
memisahkan ion hidrogen positif (proton)
dengan elektronnya.
PEFC
2. Membran
Membran elektrolit polimer hanya akan
melewatkan ion bermuatan positif dari
sisi anoda ke sisi katoda. Elektron yang
tertinggal pada anoda akan dipaksa
melewati rangkaian luar menuju katoda
menjadi arus listrik.
PEFC
3. Katoda
Katoda dibentuk dengan unsur yang
sama dengan anoda dan menerima ion
bermuatan positif dari membran. Ion
positif ini bertemu dengan elektron yang
berasal dari anoda dan bereaksi menjadi
uap air
PEFC
4. Bahan bakar
PEFC menggunakan gas hidrogen
sebagai bahan bakar utama. Sisa
buangan proses direaksikan dengan
oksigen dari udara menghasilkan uap air
PEFC
B. Reaksi Kimia PEFC :
1. Anoda
2H2 → 4H+ + 4e2. Katoda
O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O
PEFC
Gambar Contoh Sel Bahan Bakar
PEFC
C. Beda Potensial Sel
Satu buah sel PEFC mempunyai beda
potensial tidak lebih dari 1,16 Volt.
Agar dapat digunakan untuk tegangan
yang lebih tinggi, beberapa atau lebih sel
PEFC dirangkai secara paralel sehingga
dapat menghasilkan tegangan yang
diinginkan.
PEFC
Gambar Contoh Kumpulan Sel Bahan Bakar
Pembangkit Non Konvensional
Solid Oxide Fuel Cell
(SOFC)
SOFC
SOFC adalah sel bahan bakar yang
menggunakaan bahan bakar gas hidrogen
dan
oksigen
dari
udara
dengan
menggunakan elektrolit padat (keramik)
untuk menghasilkan energi listrik
A. Komponen SOFC:
1. Anoda
.
A. Komponen SOFC:
2. Elektrolit
.
A. Komponen SOFC:
3. Katoda
.
A. Komponen SOFC:
4. Bahan bakar
.
A. Komponen SOFC:
4. Udara (O2)
.
SOFC
A. Komponen SOFC :
1.Anoda
2.Elektrolit
3.Katoda
4.Bahan bakar (Fuel)
5.Udara (O2)
SOFC
1. Anoda
Anoda SOFC adalah bagian yang harus
memiliki konduktifitas listrik yang tinggi,
tahan terhadap pemuaian termal dan
memiliki porositas yang baik.
Sifat-sifat ini dimiliki oleh bahan logam,
sehingga anoda SOFC dapat dibuat dari
butiran atau serbuk nikel.
SOFC
2. Elektrolit
Agar dapat melewatkan ion-ion oksigen,
maka elektrolit SOFC harus mempunyai
konduktifitas ionik yang tinggi dan
koonduktifitas listrik yang rendah.
Syarat ini dipenuhi oleh bahan keramik,
seperti YSZ yang biasa digunakan
sebagai elektrolit SOFC
SOFC
3. Katoda
Katoda berfungsi untuk melewatkan
molekul oksigen dari sisi katoda sampai
pada elektrolit sel.
Bahan yang biasa digunakan sebagai
katoda SOFC adalah LaMnO3
SOFC
4. Bahan bakar
SOFC menggunakan gas hidrogen
sebagai bahan bakar utama. Sisa
buangan proses direaksikan dengan
oksigen dari udara menghasilkan uap air
SOFC
5. Udara
Udara (oksigen) berfungsi sebagai
pengikat elektron yang dilepaskan oleh
bahan bakar sebagai energi listrik dan
direaksikan kembali menjadi uap air
sebagai limbah pembakaran
SOFC
B. Reaksi Kimia SOFC :
1.Anoda
2H2 + 2O= → 2H2O + 4e2. Katoda
O2 + 4e- → 2O=
SOFC
Siklus Bahan Bakar SOFC
SOFC
C. Konfigurasi SOFC :
1.Mendatar
2.Tabular
SOFC
1. Konfigurasi mendatar
SOFC
2. Konfigurasi tabular
Kuis (22 Mei 2013)
Jelaskan perbedaan prinsip kerja antara
PEFC dan SOFC !
Pembangkit Non Konvensional
Operasi Hibrid Pembangkit
Non Konvensional
Operasi Hibrid Pembangkit
Hybrid Operation :
Suatu kondisi yang menuntut penggunaan
suplai daya listrik bersama-sama dalam
waktu yang sama.
Contoh operasi hibrid :
interkoneksi jaringan PLN
Syarat-syarat Operasi Hibrid
1. Ada lebih dari satu pembangkit listrik
(satu pembangkit utama/primer dan satu
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 dc
dengan rating tegangan tertentu. Agar
setiap pembangkit dapat dioperasikan
secara bersama-sama perlu dipastikan
setiap
pembangkit
menghasilkan
tegangan keluaran yang sama.
Jenis Operasi Hibrid
Pembangkit
1. Operasi hibrid arus searah (hibrid dc)
Pembangkit
utama
Pembangkit
tambahan
Tegangan yang
sama
Beban
Jenis Operasi Hibrid
Pembangkit
1. Operasi hibrid arus searah (hibrid dc)
pengatur tegangan dc :
regulator
dc chopper
voltage multiplier
kombinasi inverter-rectifier
lain-lain…
Jenis Operasi Hibrid
Pembangkit
2. Operasi hibrid arus bolak balik (hibrid ac)
Hibrid ac dilakukan untuk beban ac
dengan rating tegangan, frekuensi dan
sudut fasa tertentu yang sama. Agar
setiap pembangkit dapat dioperasikan
secara bersama-sama perlu dipastikan
setiap 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
Tegangan,
frekuensi dan
sudut fasa
yang sama
Beban
Jenis Operasi Hibrid
Pembangkit
2. Operasi hibrid arus bolak balik (hibrid ac)
pengatur tegangan ac :
autotrafo
pengatur frekuensi ac :
governor pada turbin
pengatur sudut fasa :
sinkronisator
Jenis Operasi Hibrid
Pembangkit
Bagaimana operasi hibrid sistem arus
bolak balik dengan sistem arus searah
atau sebaliknya ?
Jenis Operasi Hibrid
Pembangkit
Contoh operasi hibrid :
1. PLN dengan OTEC
2. PLN dengan OWC
3. …
Persiapan UAS
1. Materi ujian : Setelah UTS – akhir.
2. Soal ujian : 5 soal essay.
3. Ujian tutup buku.
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.