DASAR KONVERSI ENERGI Klasifkasi, sumbersumber dan pemakaian energi
2 IT P
!E"E#$%$ Konversi Energi (Energy Conversion) : Merupakan perubahan bentuk energi dari yang satu menjadi bentuk energi energi lain Hukum konservasi energi mengatakan ! "ah#a energi tidak dapat di$iptakan %dibuat& ataupun di musnahkan akan tetapi dapat berubah bentuk dari bentuk yang satu ke bentuk lainnya Pada kehidupan sehari-hari misalnya energi listrik diubah menjadi energi $ahaya lampu atau panasnya heater' dinginnya A( %air $)nditi)ner& atau menjadi energi gerak m)t)r listrik dan lain sebagainya
!E"E#$%$ Konversi Energi (Energy Conversion) : Merupakan perubahan bentuk energi dari yang satu menjadi bentuk energi energi lain Hukum konservasi energi mengatakan ! "ah#a energi tidak dapat di$iptakan %dibuat& ataupun di musnahkan akan tetapi dapat berubah bentuk dari bentuk yang satu ke bentuk lainnya Pada kehidupan sehari-hari misalnya energi listrik diubah menjadi energi $ahaya lampu atau panasnya heater' dinginnya A( %air $)nditi)ner& atau menjadi energi gerak m)t)r listrik dan lain sebagainya
KARAKTERISTIK ENERGI
Dapat diperbaharui (regenerative energy )
Tidak dapat diperbaharui (nonregenerative energy)
Energi yang disediakan alam secara kontinu Setelah dimanfaatkan untuk sumber energi, dengan proses alam dapat dimanfaatkan untuk proses berikutnya. Contoh : energi matahari, energi panas bumi, energi panas laut.
Energi yang disediakan alam dengan jumlahnya terbatas, Setelah dimanfaatkan untuk sumber energi tidak dapat digunakan lagi untuk proses berikutnya. Contoh : - gas alam - batu bara, - kayu dan tenaga nuklir.. nuklir..
JENIS-JENIS ENERGI Energi traniiona! (trantitional energy )
Energi teri"pan (stored energy )
Energi yang sedang bergerak melintasi batas sistem
Energi yang tersimpan suatu sistem atau massa. Biasanya berbentuk massa, medan gaya, Mudah dikonversi menjadi energi transisi
K#ASI$IKASI ENERGI
Energi
"ekanik Energi !itrik Energi e!ektro"agnetik Energi ki"ia Energi nuk!ir
&'Energi %ekanik
Energi mekanik adalah energi yang dimiliki suatu benda karena si*at geraknyaEnergi mekanik terdiri dari energi potensial dan energi kinetik
Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena p)sisinya %kedudukan& terhadap suatu a$uan
Energi potensial bumi tergantung pada massa benda' gra+itasi bumi dan ketinggian benda Sehingga dapat dirumuskan! Ep & m'g'h
Energi
kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya
Makin besar ke$epatan benda bergerak makin , besar energi kinetiknya dan semakin besar massa benda yang bergerak makin besar pula energi kinetik yang dimilikinya
Se$ara matematis dapat dirumuskan!
Ek & mv
'Energi #itrik
Merupakan energi yang berkaitan dengan arus dan berakumulasi elektron. Satuan : daya dan aktu ! att-jam ". Energi transsisi berupa aliran elektron dan Energi tersimpan medan elektrostatik dan medan induksi. %edan e!ektrotatik adalah Energi yang berkaitan dengan medan listrik yang dihasilkan oleh terakumulasinya muatan !elektron" pada pelat-pelat kapasitor. %edan induki "edan e!ektro"agnetik ada!ah Energi yang berkaitan dengan medan magnet yang timbul akibat aliran elektron melalui kumparan induksi.
Energi listrik merupakan Kemampuan untuk melakukan atau menghasilkan usaha listrik %kemampuan yang diperlukan untuk memindahkan muatan dari satu titik ke titik yang lain&
Energi listrik dilambangkan dengan -
Sedangkan perumusan yang digunakan untuk menentukan besar energi listrik adalah ! * & +' - . Energi listrik % /)ule&
:
Karena I . 01t maka diper)leh perumusan - . %It&V * & '$'t
Apabila persamaan tersebut dihubungkan dengan hukum Ohm % V . IR& maka diper)leh ! perumusan - . IRIt atau
Satuan energi listrik lain yang sering digunakan adalah kal)ri' dimana 2 kal)ri sama dengan 3'45 /)ule selain itu juga menggunakan satuan k-h %kil)#att jam&
eman/aatan Energi 0istrik
Energi listrik dapat diubah6ubah menjadi berbagai bentuk energi yang lain
Energi listrik menadi energi kalor ' alat yang digunakan yaitu setrika listrik' $eret listrik' k)mp)r listrik
Energi listrik menadi energi .ahaya' alat yang digunakan yaitu lampu pijar' lampu ne)n' dll
Energi listrik menadi energi gerak ' alat yang digunakan yaitu kipas angin' penghisap debu'dll dan masih banyak lagi penggunaan energi listrik
*'Energi E!ektro"agnetik
Adalah bentuk energi yang berkaitan dengan radiasi elektr)magnetik
Energi radiasi biasanya dinayatakan dalam satuan energi yang sangat ke$il seperti %eV& atau %MeV&
Radiasi elektr)magnetik adalah suatu bentuk energi murni atau tidak berkaiatan dengan massa
Radiasi ini hanya sebagai energi transisi) transisi)nal yg bergerak dgn ke$epatan $ahaya %$&
Energi elektromagnetik merambat dalam gel)mbang dengan beberapa karakter yang bisa diukur' yaitu! panjang gel)mbang1 #a+elength' *rekuensi' amplitude1 amplitude' ke$epatan
1mplitudo adalah tinggi gel)mbang' sedangkan panjang gel)mbang adalah jarak antara dua pun$ak
"rekuensi adalah jumlah gel)mbang yang melalui suatu titik dalam satu satuan #aktu 7rekuensi tergantung dari ke$epatan merambatnya gel)mbang
Karena ke$epatan energi elektr)magnetik adalah k)nstan %ke$epatan $ahaya&' panjang gel)mbang
Energi Elektromagnetik
Energi elektr)magnetik dipan$arkan' atau dilepaskan' )leh semua masa di alam semesta pada le+el yang berbeda6beda Semakin tinggi le+el energi dalam suatu sumber energi' semakin rendah panjang gel)mbang dari energi yang dihasilkan' dan semakin tinggi *rekuensinya 8erbedaan karakteristik energi gel)mbang digunakan untuk mengel)mp)kkan energi
Energi E dari gel)mbang6gel)mbang berbanding lurus dengan *rekuensi radiasi %+& dan dinyatakan dengan hubungan ! E & hv
E . energi %/)ule& h . k)ntanta 8lan$k %9'949 : 236;4/s& + . *rekuensi
Suatu bentuk energi yang berkaitan dengan radiasi medan
elektromagnetik Satuan : !e+"# !%e+" . Energi tranii : bergerak dengan kec. $ahaya,
Contoh : radiasi gamma, hasil eminasi inti atom, sinar % &, dihasilkan dari akibat keluarnya orbit elektron radiasi thermal, yang diakibatkan oleh getaran atom radiasi gelimbang millimeter radiasi gelombang mikro radiasi gelombang radio
,'Energi Ki"ia
Merupakan energi ang ke!uar sebagai hasil interaksi elektron dimana atom-atom dan melekulmelekul berkombinasi sehingga menghasilkan senyaa kimia yang stabil. Energi kimia hanya dapata terjadi dalam bentuk energi tersimpan Bila energi dilepas dalam suatu reaksi maka reaksinya disebut eksotermis dan dinyatakan dalam kJ dan kkal Bila dalam reaksi kimia energinya diserap desebut endotermis.
.'Energi Nuk!ir
Energi nuklir adalah energi yang hanya ada sebagai energi tersimpan yang dapat dilepas akibat interaksi partikel dalam inti atom. Energi ini dilepas sebagai hasil usaha partikel-partikel untuk memperoleh kondisi yang lebih stabil
Satuan : juta elektron pereaksi
Contoh : 'eluluhan radioaktif (eaksi fisi (eaksi fusi
Energi nuklir adalah energi yang dihasilkan melalui dua ma$am mekanisme' yaitu pembelahan inti atau reaksi
2eaksi
2eaksi fsi berantai Mekanisme ini terus terjadi dalam #aktu yang sangat $epat membentuk reaksi berantai tak terkendali Akibatnya' terjadi pelepasan energi yang besar dalam #aktu singkat Mekanisme ini yang terjadi di dalam b)m nuklir yang menghasilkan ledakan yang dahsyat
P03#
/'Energi Ter"a! (pana)
Energi termal merupakan bentuk energi dasar dimana semua energi dapat dikonversikan secara penuh menjadi energi panas.
)etapi sebaliknya pengkonversian energi termal ke bentuk energi lain dibatasi oleh *ukum )ermodinamika ++.
Energi tranii : panas. Energi teri"pan : sebagai kalor yang berupa entalpi Satuan : kalori
4E53E2610
S0%1ER-S0%1ER ENERGI
In2o"e energ ( energi pero!ehan )
Capita! energ ( energi "oda! )
Energi yang mencapai bumi yang berasal dari angkasa luar yang dapat dimanfaatkan oleh manusia. Contoh : energi elektromagnetik dari matahari yakni energi ura , energi potensial dari energi bulan yakni a!iran paang
Merupakan energi yang sudah ada didalam bumi yang dapat dimanfaatkan manusia. Contoh : Energi ato" adalah energi yang dilepaskan sebagai hasil dari dari suatu reaksi tertentu yang melibatkan atom-atom. Energi pana bu"i (geother"a!) : merupakan energi panas yang terperangkap didalam lapisan-lapisan padat bumi.
ASA# S0%1ER-S0%1ER ENERGI
7erasal dari 7umi ( terresterial)
7erasal dari luar 7umi ( e8traterrest erial)
Renewable energi yang dapat diaur ulang % energi kayu' bi)massa' bi)gas& Non- Renewable energi yang tidak dapat perbaharui 1habis % minyak bumi' batu bara' gas alam&
Non-depleted energiy resources : Adalah Energi yang si*atnya tidak bisa habis % energi surya' energi k)smis &
1AGAN KARAKTERISTIK3 JENIS3 K#ASI$IKASI 4 S0%1ER ENERGI
Karakteritik energi a'Diperbaharui b'Tidak diperbaharui
Jeni-5eni energi a' Traniiona! b' Teri"pan
Ce!etia!pero!ehan (in2o"e energ) Energi %oda! (2apita! energ)
K!ai6ikai energi a' %ekanik b' #itrik 2' E!ektro"agnetik d' Ki"ia e' Nuk!ir 6' pana
Su"ber energi
Lokasi
Sumber daya energi yang tersedia di Bumi Bio Massa ngin ir Batu bara Minyak# gas bumi 'anas Bumi uklir (adiasi Surya 'asang Surut Sel bahan bakar 'anas laut mbak /aut Arus Panar
Dengan Bantuan
Bumi
Bula Mata n hari
Bumi
Proses Utama
Rea Ang ksi Mek kas Atm Tan Graf Rota Mag Org Kimi Mat Uda Graf Graf Radi anik Pan Listri a osfir ah Air itasi si ma anik a erial Air ra itasi itasi asi al as k Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ Χ
Χ Χ
Χ Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ
Χ Χ
Χ
Χ Χ
Χ
Χ Χ
Χ
Χ Χ
Χ
Χ
Χ
Χ Χ
Χ Χ
EK7N7%I ENERGI
A' 1iaa %oda! Merupakan bagian dari biaya keseluruhan yang konstan dan harus dibayar apakah pembangkit bekerja atau tidak . Contoh : harga tanah, biaya konstruksi, biaya pajak, asuransi, bunga investasi
1' 1iaa 7peraiona! Merupakan biaya-biaya yang mencakup semua pengeluaran yang terjadi sepanjang masa operasi pembangkit. Contoh : gaji karyaan, biaya bahan bakar, biaya peraatan , pajak-pajak tertentu $7R%0#A 8ANG DIG0NAKAN
Bila investasi sebesar dollar, ditanamkan dengan suku bunga i 0 yang digandakan n kali pertahun, maka nilai total investasi ! ) " pada akhir periode operasi selama top tahun adalah: nt i op AT = A1 + n
1ika pembayaran daya ke perusahaan dengan jumlah yang sama sebesar S dollar selama operasi, dana ini dapat diinvestasikan untuk membayar investasi aal ditambah bunga pada ahir periode operasi. 1umlah )otal dapat diakumulasikan yang harus sama dengan ) , dengan menginvestasikan S dollar dengan m kali setahun dengan suku bunga pertahun sebesar j yang digandakan m tiap tahun, maka jumlah total dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
(1 + j / m) mt
OP
A
T
=
j / m
−1
S
Beberapa 'embangkit memerlukan beberapa tahun untuk membangun konstruksinya sebelum menghasilakan energi. Selama pembangunan mengeluarkan uang sebagai investasi aal , jik biaya kontruksi dibayar seragam sebesar ( dollar selama masa pembangunan, maka investasi modal aktual pada aktu muali akan besar dengan :
(1 + i / p ) pt
OP − 1 A = R i / p R adalah biaya tambahan yang dibayarkan p kali setahun selama pembangunan' t( adalah masa k)ntruksi %tahun& dan i adalah suku bunga "esar R dapat dihitung dengan rumusan sbb !
R =
( biayaper kWe )( dayaterhit ung . kWe ) pt C
Biaya energi untuk pemakaian bahan bakar pembangkit disingkat dengan X sen dollar per juta Btu. 1ika biaya bahan bakar &, maka biaya satuan daya rata-rata bahan bakar adalah : 1iaa atuan daa bahan bakar 9 3*,&* ;
Th
en do!!ark
Biaya operasi yang berkaitan dengan karyaan dihitung dalam sen dollar per kiloatt-jam dengan persamaan berikut :
Biayasatuandayakaryawan =
−5
1,14 x10 N ( AS ) P maks ( LF )
Notasi-notasi yang digunakan )
2 nilai total investasi
2 Modal3 investasi i atau j 2 tingkat suku bunga !0" n3m3p 2 berapa kali penggandaan bunga dalam setahun top 2 lama periode operasi tc 2 masa konstruksi !tahun" 'maks
2 keluaran daya
( 2 biaya tambahan3 biaya pemasangan konstruksi selama pembangunan 2 jumlah karyaan S 2 gaji rata-rat tahunan /42 faktor beban rata-rata pembangkit Ru"uan-ru"uan ang digunakan nt OPT
AT
AT
A
i = A 1 + n =
=
(1 + j / m ) mt
opt
R −1
S
j / m
(1 + i / p ) pt
opt
i / p
=
( biayaperk e)( dayaterhit ung .ke ) p.t c
Biaya satuan daya rata-rata ! "#""$%&$ '(ηth sen dollar ( k)e*h
−1
R
Biayastuandayakaryaw an =
1,14 x105 N ( AS ) P maks ( LF )
Contoh soal Sebuah pembangkit tenaga nuklir berkapasitas 1– gigawatt (1000Mev) Dengan biaya nominal $00 per kilowatt! "unga digandakan pertriwulan dengan bunga pertahun #! %%isiensi pembangkit adalah &&#' %aktor beban 0#' lama pemasangan konstruksi 10 tahun' masa operasi 0 tahun' biaya bahan bakar *+ sen dollar per ,uta- "tu! .erioda pembayaran kontruksi adalah pertriwulan! /itung biaya-biaya satuan daya modal dan biaya bahan bakar! Diket Biaya satuan= $800 perkilowatt (kWe) Pmaks = 1000 Me = 10! kWe M=n=p= " ta#un t = 10 ta#un t op = "0 ta#un i=j = 8% = 0&08 per ta#un η t# = '' % = 0&'' = *0% = 0&* a). Biaya Modal adalah:
pembayaran pemasangankontruksi triwu!an
( S 800 per kWe ) (106 ke ) ( 4 pertahun )(10tahun)
=
=
=
R
=
( biaya satuan )( P maks ) pt C
S 20.000.000 per triwulan
=arga 6ai!ita pada akhir "aa pe"bangunan kontruki ( A ):
A =
(1 + j / m) mt c j / m
−1
R
Maka :
A
=
(1 + 0,08 / 4 ) 40 − 1 0,08 / 4
( 2 x10 7 )
= 1,208 x109 do!!ar
Bia+a Modal total,
= A 1 +
AT
nt op
n i
160
0,08 = 1,208 x109 (1,02)160 = 2,8714 x1010 do!!ar AT = 1.208 x10 1 + 4 9
(1 + i / m ) mt − 1 OP
AT = A =
i/m
(1 + i / m ) mt − 1 OP
T
i/m
S
S =
(1,02 )160 − 1 0,02
S = 1138,5 S
S = Pembayaran daya per triwulan yang diperlukan untuk memenuhi biaya modal.
S =
AT 1138,5
=
2,8714 x1010 1138,5
= 2,5221 x10 7 do!!ar per triwulan
eluaran energi per triwulan !" #) -. ! /Pmaks0 /L10 /2aktu 3er tri2ulan0
!
(10ke ) 6 ( 0,7 )( 8766 jam / th ) 4 tri wulan/ta"un
=
1,534 x109 k a!/triwulan
Biaya modal per k$e.%am
S " #
=
( S 2,5221 x107 per triwulan) (100sen/$%llar) 1,534#109 ke. jam / triwu!an
! %% sen5dollar( k)e* 6am ! &4#%% mils( k)e * 7am
b). Biaya &perasi Biaya satuan daya bahan bakar = '(''*+ ,
=
h
(0,00413 $Btu / ke. jam)(25 sen/ &'tu) 0,33
! "#89: sen ( k)e*7am ! 8#9: mils ( k)e * 7am /pah karyawan ! anggap diperlukan ' karyawan ):
%pah satuan karyawan
=
1,14 x10 −5 N ( AS ) P maks ( LF )
5
−
=
1,14 x10 (30)(20.000) 3
(10 )(0,7)
=
0,0977mi!s / ke. jam
0adi Biaya total ! diluar pa%ak( laba( dsb ) :
= +1(** 2 3(45 2 '.+' = +5( + mils k$e . %am
