PROPOSAL PENELITIAN
PROYEK SAINS
OSN PERTAMINA 2015
Kombinasi Tenaga Surya, Uap dan Air sebagai
Penghasil Listrik Alternatif ( Kombinasi SUARA)
Carlinda Shella Rextiza
Nurul Qurani Azisah
Tommy Pranata Panjaitan
Fakultas Teknik
INOVASI SEDERHANA PENGHASIL LISTRIK RAMAH LINGKUNGAN MENGGUNAKAN ENERGI TERBAHARUI
Abstract
As one of the new industrial technology country, until today Indonesia is still using fossils energy as it’s main resources in fuels.However, the new formulation of Klass model modification has found and suggest an interesting conclusion that energy source from fossils will only remain in the earth approximately 107 years ahead (Shafiee, 2009). The prohibition of fossil fuels energy by goverment will only make the situation worst, because in the past 50 years, various kinds of study shows that the amount of energy that produce from renewable energy is just a quarter from fossils energy source. With that in mind, goverment needs to keep finding the optimalization of renewable energy, beside giving many kinds of socialization towards the citizens. We present a simple system that could produce an alternatif electricity that combine several instrument and making use of the combination of the renewable energy as it’s main resources. We really hope that this tool could be used and developt for the better scale, bigger and better use.
Keywords : alternative electricity source, energy potention optimalization, renewable energy.
Abstrak
Indonesia sebagai salah satu negara industri baru, hingga saat ini masih menggunakan bahan bakar yang berasal dari fosil sebagai sumber bahan bakar utamanya. Padahal, rumus baru hasil modifikasi dari Klass model telah ditemukan dan didapatkan sebuah kesimpulan bahwa sumber energi yang berasal dari fosil terus mengalami penipisan dan hanya akan bertahan paling lama 107 tahun ke depan (Shafiee, 2009). Pelarangan penggunaan energi fosil oleh pemerintah hanya akan memperkeruh keadaan, karena dalam 50 tahun terakhir berbagai penelitian menunjukkan bahwa hasil energi dari sumber energi yang dapat diperbaharui hanya mencapai maksimal seperempat dari energi yang dihasilkan dari fosil. Karena itu, selain mengkampanyekan pentingnya penggunaan energi yang dapat diperbaharui kepada masyarakat, pemerintah juga harus terus menggali optimalisasi potensi energi yang berasal dari sumber daya tersebut. Kami menghadirkan suatu sistem sederhana penghasil listrik alternatif yang menggabungkan beberapa alat dan menggunakan kombinasi dari sumber daya energi yang dapat diperbaharui sebagai sumber energi utamanya. Besar harapan kami agar alat ini dapat dikembangkan dalam skala dan penggunaan yang lebih besar dan lebih baik lagi.
BAB I Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
Indonesia sebagai salah satu negara industri baru, hingga saat ini masih menggunakan bahan bakar yang berasal dari fosil sebagai sumber bahan bakar utamanya. Padahal, rumus baru hasil modifikasi dari Klass model telah ditemukan dan didapatkan sebuah kesimpulan menarik mengenai ketersediaan energi bahan bakar dari fosil yang diperkirakan akan mengalami penipisan untuk minyak bumi, batu bara dan gas kira-kira 35, 107 dan 37 tahun ke depan, secara berturut-turut. Ini berarti bahwa batu bara akan tersedia sampai tahun 2112, dan merupakan satu-satunya bahan bakar dari fosil yang masih ada di dunia setelah tahun 2042 (Shafiee, 2009).
Studi lain menyatakan bahwa dalam berbagai penelitian selama lima puluh tahn terakhir, ditemukan bahwa hasil energi non-fosil (bahan bakar yang dapat diperbaharui) masih kurang dari seperempat hasil energi yang terkonversikan menjadi energi listrik apabila dibandingkan dengan energi yang berasal dari bahan bakar fosil (Richard York, 2012). Hasil studi tersebut mengharuskan kita mengubah cara berpikir konvensional mengenai pelarangan penggunaan bahan bakar fosil dan lebih menitikberatkan pada pencarian solusi dan perancangan serta pendesainan mesin atau alat yang tepat guna menangani permasalahan ini.
Berdasarkan fakta-fakta tersebut di atas, sudah seharusnya pemerintah mengkampanyekan dan juga menerapkan penggunaan listrik yang bersumber dari energi-energi yang dapat diperbaharui seperti tenaga surya, tenaga uap, air, angin, dan sebagainya kepada masyarakat luas. Mengingat vitalnya kebutuhan energi bagi manusia untuk menjalankan hampir seluruh aktivitasnya, maka kepentingan untuk mencari energi alternatif yang dapat digunakan berulang kali tanpa kemungkinan akan habis (sustainable) dan juga ramah lingkungan menjadi urgent
“Kombinasi SUARA” merupakan salah satu alat/sistem sederhana yang bertujuan untuk mengenalkan pada masyarakat luas bahwa energi bisa didapatkan bukan hanya dari pembakaran fosil (minyak bumi, batu bara dan gas) melainkan juga dari bahan-bahan yang ketersediannya melimpah di alam. Sistem ini masih berupa konsep dasar yang membutuhkan pengembangan lebih lanjut, namun dengan adanya sistem/alat ini diharapkan masyarakat dapat lebih mengenal dan mengembangkan sistem penghasil tenaga listrik dari bahan-bahan yang ketersediannya melimpah, ramah lingkungan, dan juga menghasilkan daya listrik yang mencukupi.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut diatas, dapat diambil beberapa rumusan masalah, antara lain adalah :
a. Bagaimana konsep dan rencana awal dari alat “Kombinasi SUARA”? b. Bagaimana pengaplikasian alat “Kombinasi SUARA”?
1.3. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk :
a. Memaparkan konsep dan rencana awal dari alat “Kombinasi SUARA” b. Memaparkan pengaplikasian alat “Kombinasi SUARA”
1.4. Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah untuk :
a. Menemukan inovasi sistem yang memanfaatkan sumber daya alam yang dapat diperbaharui sebagai sumber energinya
b. Membantu masyarakat dalam melakukan penghematan untuk perekonomian Indonesia yang lebih baik lagi
c. Membantu menekan penggunaan batu bara sebagai bahan baku utama penghasil listrik
1.5. Hipotesis
a. Kombinasi SUARA merupakan alat/sistem penghasil listrik yang berasal dari alat-alat sederhana dan dapat bekerja dengan memanfaatkan sumber daya alam yang dapat diperbaharui sehingga menghasilkan listrik yang ramah lingkungan/tidak memberi kontribusi baru terhadap global warming
b. Dengan pengaplikasian sistem “Kombinasi SUARA”, masyarakat dapat melakukan penghematan dalam pembayaran listrik PLN
BAB II Studi Literatur
Energi merupakan salah satu unsur terpenting dalam kehidupan manusia. Dengan energi, manusia dapat melakukan berbagai aktivitas seperti transportasi, menghasilkan listrik, produksi makanan, penghangatan, manufaktur, pendinginan, perbaikan produk, proses, dan masih banyak lagi. Dalam pengaplikasiannya, negara-negara terkaya di dunia merupakan negara yang konsumsinya terhadap energi semakin banyak. Hal ini menunjukkan bahwa faktor konsumsi energi berbanding lurus dengan tingkat perekonomian suatu negara. ( Höök and Tang (2013) Depletion of fossil fuels and anthropogenic climate change – a review.
Energy Policy, 52(1), 797-809. )
Tabel 1. Perbandingan pertumbuhan ekonomi dan kebutuhan energi (Stern&Cleveland, 2003)
Sementara itu, sumber energi bahan bakar penghasil listrik sebagian besar masih dihasilkan oleh bahan bakar dari fossil.
Tabel 2. Sumber energi dari seluruh dunia (International Energy Agency, 2008)
Dari tabel/bagan di atas, dapat dilihat bahwa penghasil energi utama dari seluruh dunia masih merupakan energi yang berasal dari fosil (mencapai 80%). Hal ini merupakan suatu kondisi yang seharusnya diubah, mengingat bahan bakar dari fosil terus mengalami penipisan dan hanya akan bertahan paling lama kurang lebih 200 tahun lagi. (Höök et al. (2010) Validity of the fossil fuel production outlooks in the IPCC Emission Scenarios. Natural Resources Research, 19(2):63– 81)
3.2. Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian dilakukan di kota Pangkalpinang, kepulauan Bangka Belitung dan juga Universitas Bangka Belitung di Balunijuk.
Kampus Universitas Bangka Belitung di Balunijuk, Bangka
Peta Kota Pangkalpinang
3.5. Desain/Skema Alat
Pembuatan Desain/skema alat dibuat dengan 2 cara, yaitu menggunakan sistem manual (gambar tangan dan juga menggunakan perangkat lunak (adobe photoshop dan adobe illustrator CS3).
Metode pengumpulan data dalam penelitian ini dilakukan dengan 2 cara, yaitu primer dan sekunder.
Metode pengumpulan data primer dilakukan dengan survey, wawancara dan juga peninjauan langsung ke lapangan.
Metode pengumpulan data sekunder diambil dari literatur terdahulu dan juga internet.
4.1. Pengertian Kombinasi SUARA
Kombinasi Suara adalah suatu sistem/kumpulan alat yang saling bekerja sama dalam mencapai tujuannya, dalam hal ini yaitu menghasilkan aliran listrik alternatif yang bersumber dari energi yang dapat diperbaharui.
Alat ini terdiri dari beberapa bagian/komponen penting yang diantaranya adalah konsentrator tenaga surya, panci pemanas, turbin, gearbox, generator, dan juga inverter. Nantinya, alat-alat tersebut disambungkan dengan kabel dan akan mengeluarkan hasil akhir berupa daya yang bisa langsung diisi ke dalam aki. Aki kemudian dapat dikonversikan menjadi tenaga listrik AC menggunakan inverter listrik. Dengan demikian, hasil energi listrik yang dihasilkan akan dapat memerikan daya listrik bagi sebuah rumah sederhana.
4.2. Konsep Kombinasi SUARA
Kombinasi SUARA dibagi menjadi beberapa segmen/bagian :
4.2.2. Bagian Konsentrator Tenaga Surya
Merupakan salah satu bagian terpenting dalam Kombinasi SUARA. Konsentrator tenaga surya berbentuk menyerupai parabola dengan diameter 1-3m dan terbuat dari alumunium foil. Alat ini berfungsi untuk memfokuskan energi panas yang diserap dari cahaya matahari ke arah panci pemanas, sehingga air di dalam panci pemanas dapat menguap. Konsentrator tenaga surya merupakan alat yang telah dikembangkan dan dimanfaatkan di India sebagai pengganti kompor karena panasnya yang tinggi, yang membuat masyarakat dapat melakukan penghematan bahan bakar. Oleh karena itu, alat ini cocok untuk diaplikasikan sebagai alat pengumpul panas matahari dalamsistem Kombinasi SUARA.
Panci di atas alat konsentrator merupakan alat penangkap panas yang telah dikumpulkan oleh alat konsentrator surya. Panci ini diberi air melalui pipa dan ditutup rapat dengan karet/alat penutup lain agar daya yang dihasilkan di dalam panci tidak meluber keluar.
Setelah panas matahari terkumpul dan difokuskan ke arah panci, air di dalam panci akan menguap dan menekan ke satu arah untuk mencari jalan keluar. Untuk itu, uap yang keluar dari panci yang tertutup rapat diberi jalan melalui pipa PVC yang telah dipasang sebelumnya. Uap yang berjalan tadi memiliki tekanan dan akan mendorong turbin untuk bergerak. Besarnya pergerakan turbin dapat dibantu dengan penginstalan gearbox yang akan mengoptimalkan gerakan turbin.
4.2.4. Bagian Generator
Turbin yang berputar tadi menjadi sumber gerakan bagi generator untuk memutar kumparan magnet di dalamnya sehingga generator dapat bekerja menghasilkan aliran listrik. Aliran listrik yang dihasilkan masih berupa aliran listrik DC dan dapat langsung dialirkan ke dalam aki yang telah disiapkan.
4.2.5. Hasil Akhir
4.2.6. Desain/Skema Alat Kombinasi SUARA
4.3. Pengaplikasian Kombinasi SUARA
Kombinasi SUARA merupakan suatu sistem penghasil listrik yang dapat diaplikasikan di negara-negara tropis yang banyak terkena sinar matahari setiap harinya. Hal ini disebabkan karena sumber daya utama yang dipakai adalah energi panas matahari yang menyebabkan sinar matahari merupakan syarat mutlak yang harus ada dalam pengaplikasian alat ini.
Kombinasi SUARA juga dapat diaplikasikan di tempat-tempat yang berada di dekat sumber air, lebih bagus lagi jika sumber air tersebut memang belum dianfaatkan sebelumnya. Contohnya di kawasan kolong di kepulauan Bangka Belitung, danau dan sungai dan sebagainya. Hal ini untuk mengantisipasi kekeringan air pengisi panci pemanas yang mungkin terjadi.
Desain yang telah kami rancang merupakan desain dengan skala kecil dan dapat diaplikasikan untuk menghasilkan listrik guna memenuhi kebutuhan rumah tangga rumah sederhana. Apabila pengguna/masyarakat ingin memanfaatkannya untuk kebutuhan listrik yang lebih besar, desain dan alat-alat dapat diperbesar.
a. Konsentrator Tenaga Surya
Merupakan alat yang berfungsi mengumpulkan panas matahari agar terpusat pada satu titik yaitu panci penampung air.
b. Panci penampung air
Merupakan alat yang berfungsi sebagai tempat penampungan air. Panci ini harus tertutup rapat agar uap yang muncul akibat panas matahari yang terkonsentrasi di dalamnya tidak menyebar ke segala arah melainkan hanya masuk ke dalam pipa yang telah disiapkan.
Pinggiran panci dapat dikunci dengan karet agar lebih rapat.
c. Pipa PVC 2,5 cm
Pipa berfungsi sebagai tempat jalannya air masuk ke dalam panci dan juga tempat jalannya uap dari panci menuju ke turbin.
Merupakan bagian yang sangat sakral karena merupakan alat penggerak dari generator penghasil listrik. Turbin dapat bergerak karena adanya tenaga uap yang muncul dari penguapan di dalam panci.
e. Gearbox
Merupakan alat yang mendukung turbin agar dapat berputar secara optimal.
f. Generator
g. Aki mobil bekas
Merupakan alat penyimpan listrik yang telah dihasilkan oleh generator. Agar biaya yang dikeluarkan lebih hemat, dapat digunakan aki mobil bekas.
h. Inverter listrik
Merupakan alat pengkonversi arus listrik dari generator yang merupakan arus listrik DC menjadi arus listrik AC agar dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan listrik rumah tangga/sehari-hari.
i. Mesin air
Daftar Pustaka
Duffie, John A. dan Beckman, William A, 1991, Solar Engineering of Thermal Processes, John Willey dan Sons, Inc New York
Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM). 2010. Pemanfaatan Energi Surya di Indonesia. Ditjen LPE-ESDM.
Maysha, Ima Trisno, Bambang Hasbullah, 2013, Pemanfaatan Tenaga Surya Menggunakan Rancangan Panel Surya Berbasis Transistor 2N3055 Dan Thermoelectric Cooler, Volume 12, Journal Electrans.
Mikael, Hook. Dan Tang Xu, 2013, Depletion of fossil fuels and anthropogenic climate change-A review, Volume 52, Energy Policy Journal.
R. EH, Sims, Hans Holger Rogner, dan Ken Gregory, Carbon emission and mitigation cost comparisons between fossil fuel, nuclear and renewable energy resources for electricity generation, Volume 31, Energy Policy Journal
Shahriar, Shafiee dan Topal, Erkan, 2009, When Will Fossils Fuels be Diminished?,Volume 37, page 181-189, Energy Policy Journal.
Kristanto, Philip. Dan James Laeyadi, 2000, Kolektor Surya Prismatik, Jurnal Teknik Mesin.
Dari internet
Academia.edu. Prinsip Cara Kerja Generator. 2010.
http://www.academia.edu/8360970/Prinsip_Cara_Kerja_Generator
(Diakses 20092015 pukul 12.35 PM)
elektronika-dasar.web.id. Pengertian Inverter DC ke AC. 2008.
http://elektronika-dasar.web.id/artikel-elektronika/inverter-dc-ke-ac/
(Diakses 20092015 pukul 14.00 PM)
artikel-teknologi.com. Cara Kerja Turbin Uap. 2009.
