BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Solarcell (Photovoltaic)
Solarcell atau panel surya adalah alat untuk mengkonversi tenaga matahari menjadi energi listrik. Photovoltaic adalah teknologi yang berfungsi untuk mengubah atau mengkonversi radiasi matahari menjadi energi listrik secara langsung. PV biasanya dikemas dalam sebuah unit yang disebut modul. Dalam sebuah modul surya terdiri dari banyak sel surya yang bisa disusun secara seri maupun paralel. Sedangkan yang dimaksud dengan surya adalah sebuah elemen semikonduktor yang dapat mengkonversi energi surya menjadi energi listrik atas dasar efek fotovoltaik. Solarcell mulai popular akhir-akhir ini, selain mulai menipisnya cadangan enegi fosil dan isu global warming. Energi yang dihasilkan juga sangat murah karena sumber energi (matahari) bisa didapatkan secara gratis. Solarcell dapat dilihat pada Gambar 2.1
Gambar 2.1.Skema Solarcell.
2.2 Prinsip dasar teknologi solarcell (Photovoltaic) dari bahan
silicon
Solarcell merupakan suatu perangkat semi konduktor yang dapat menghasilkan listrik jika diberikan sejumlah energi cahaya. Proses penghasilan energi listrik terjadi jika pemutusan ikatan elektron pada atom-atom yang tersusun dalam Kristal semikonduktor ketika diberikan sejumlah energi. Salah satu bahan semikonduktor yang biasa digunakan sebagai sel surya adalah Kristal silicon. Cara kerja solarcell bisa dilihat pada Gambar 2.2.
2.2.1 Semikonduktor Tipe P dan Tipe N
Untuk semikonduktor Tipe P dan Tipe N pada Solarcell bisa dilihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Semikonduktor Tipe-P (Kiri) dan Tipe-N (Kanan)
Ketika suatu Kristal silikon ditambahkan dengan unsur golongan kelima, misalnya arsen, maka atom-atom arsen itu akan menempati ruang diantara atom-atom silicon yang mengakibatkan munculnya elektron bebas pada material campuran tersebut. Elektron bebas tersebut berasal dari kelebihan elektron yang dimiliki oleh arsen terhadap linkungan sekitarnya, dalam hal ini adalah silikon. Semikonduktor jenis ini kemudian diberi nama semikonduktor tipe-n. Hal yang sebaliknya terjadi jika Kristal silicon ditambahkan oleh insur golongan ketiga, misalnya boron, maka kurangnya elektron valensi boron dibandingkan dengan silikon mengakibatkan munculnya lubang yang bermuatan positif pada semikonduktor tersebut. Semikonduktor ini dinamakan semikonduktor tipe-p. Adanya tambahan pembawa muatan tersebut mengakibatkan semikonduktor ini akan lebih banyak
menghasilkan pembawa muatan ketika diberikan sejumlah energi tertentu, baik pada semikonduktor tipe-n maupun tipe-p.
2.2.2 Sambungan P-N
Untuk sambungan P-N pada Solarcell bisa dilihat pada Gambar
2.4
Gambar 2.4. Sambungan P-N
Untuk Struktur Solar Cell Silikon p-n Junction bisa dilihat pada
Ketika semikonduktor tipe-p dan tipe-n disambungkan maka akan terjadi difusi hole dari tipe-p menuju tipe-n dan difusi electron dari tipe-n menuju tipe-p. Difusi tersebut akan meninggalkan daerah yang lebih positif pada batas tipe-n dan daerah lebih negative pada batas tipe-p. Adanya perbedaan muatan pada sambungan p-n disebut dengan daerah deplesi akan mengakibatkan munculnya medan listrik yang mampu menghentikan laju difusi selanjutnya. Medan listrik tersebut mengakibatkan munculnya arus drift. Arus drift yaitu arus yang dihasilkan karena kemunculan medan listrik. Namun arus ini terimbangi oleh arus difusi sehingga secara keseluruhan tidak ada arus listrik yang mengalir pada semikonduktor sambungan p-n tersebut.
Sebagaimana yang kita ketahui bersama, elektron adalah partikel bermuatan yang mampu dipengaruhi oleh medan listrik. Kehadiran medan listrik pada elektron dapat mengakibatkan elektron bergerak. Hal inilah yang dilakukan pada solarcell sambungan p-n, yaitu dengan menghasilkan medan listrik pada sambungan p-n agar elektron dapat mengalir akibat kehadiran medan listrik tersebut.
Ketika junction disinari, photon yang mempunyai 5lectr sama atau lebih besar dari lebar pita 5lectr5lectron tersebut akan menyebabkan eksitasi elektron dari pita valensi ke pita konduksi dan akan meninggalkan hole pada pita valensi. Elektron dan hole
ini dapat bergerak dalam material sehingga menghasilkan pasangan 5lectron-hole. Apabila ditempatkan hambatan pada terminal sel surya, maka 5lectron dari area-n akan kembali ke area-p sehingga menyebabkan perbedaan potensial dan arus akan mengalir.
2.3 Prinsip dasar solarcell (Photovoltaic) dari bahan tembaga
Photovoltaic berdasarkan bentuk dibagi dua, yaitu photovoltaic padat dan photovoltaic cair. Photovoltaic cair prinsip kerjanya hampir sama dengan prinsip elektrovolta, namun perbedaanya tidak adanya reaksi oksidasi dan reduksi secara bersamaan (redoks) yang terjadi melainkan terjadinya pelepasan elektron saat terjadi penyinaran oleh cahaya matahari dari pita valensi (keadaan dasar) ke pita konduksi ( keadaan elektron bebas) yang mengakibatkan terjadinya perbedaan potensial dan akhirnya menimbulkan arus.Pada solarcell cair dari bahan tembaga terdapat dua buah tembaga yaitu tembaga konduktor dan tembaga semikonduktor. Tembaga semikonduktor akan menghasilkan muatan elektron negatif jika terkena cahaya matahari, sedangkan tembaga konduktor akan menghasilkan muatan elektron positif. Karena adanya perbedaan potensial akhinya akan menimbulkan arus.
2.4 Sistem Instalasi Solarcell
Dalam sistem instalasi untuk solarcell dibagi menjadi 2 bagian, yaitu rangkaian seri solarcell dan rangkaian pararel solarcell.
2.4.1 Rangkaian Seri Solarcell
Hubungan seri suatu sel surya didapat apabila bagian depan (+) sel surya utama dihubungkan dengan bagian belakang (-) sel surya. Hubungan seri dari sel surya dapat dilihat pada Gambar
2.6.
Gambar 2.6. Hubungan Seri
Tegangan sel surya dijumlahkan apabila dihubungkan seri satu sama lain.
= 1+ 2 + 3 +
Arus sel surya sama apabila dihubungkan seri satu sama lain. I = I1 = I2 = I3 = In
2.4.2 Rangkaian Pararel Solarcell
Rangkaian pararel solarcell didapat apabila terminal kutub positif dan negatif solarcell dihubungkan satu sama lain. Hubungan pararel dari solarcell dapat dilihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7. Hubungan Pararel
Tegangan solarcell yang dihubungkan pararel sama dengan satu solarcell.
= 1= 2 = 3 =
Arus yang timbul dari hubungan ini langsung dijumlahkan. I = I1 +I2 +I3 +I
2.5 Tembaga Sebagai Bahan Semikonduktor
Tembaga adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki nama unsurCu dan nomor atom 29. Nama unsurnya berasal dari bahasa latin Cuprum. Tembaga merupakan konduktor panas dan listrik yang baik. Selain itu unsur ini memiliki sifat korosi yang cepat sekali. Tembaga murni sifatnya halus dan lunak, dengan permukaan berwarna jingga kemerahan. Tembaga dapat dilihat pada Gambar 2.8.
2.5.1 Sifat Fisik Tembaga
Pembuatan tembaga dilakukan dalam beberapa tahap. Tembaga terikat secara kimia di dalam bijih pada bahan yang disebut batu gang. Untuk mengumpulkan biji-biji itu biasanya dilakukan dengan membersihkannya dalam cairan berbuih, di mana di situ ditiupkan udara. Ikatan tembaga dari biji yang digiling sampai halus dicampur dengan air dan zat-zat kimia sehingga menjadi pulp (bubur) pada suatu bejana silinder. Sifat fisik tembaga bisa dilihat sebagai berikut:
1. Nomor atom : 29. 2. Berat atom : 63,546. 3. Titik lebur : 1.0830C. 4. Titik didih : 2.5670C.
5. Kekuatan Tarik : Mendekati 19.000 psi.
2.5.2 Semikonduktor dari Tembaga (Cu)
Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada diantara isolator dan konduktor. Sebuah semikonduktor bersifat sebagai isolator pada temperature yang sangat rendah, namun pada temperature ruangan bersifat sebagai konduktor. Bahan semikonduktor yang sering digunakan adalah silicon, germanium dan gallium arsenide.
Semikonduktor sangat berguna dalam bidang elektronik, karena konduktansinya yang dapat berubah-ubah dengan menyuntikkan materi lain (biasa disebut pendonor elektron).
Bahan-bahan logam seperti tembaga (Cu), besi (Fe), timah disebut sebagai konduktor yang baik sebab logam memiliki susunan atom yang sedemikian rupa.
Sehingga elektronnya dapat bergerak bebas. Sebenarnya atom tembaga dengan nama unsur kimia Cu memiliki inti 29 ion (+) dikelilingi oleh 29 elektron (-). Sebanyak 28 elektron menempati orbit-orbit bagian dalam membentuk inti yang disebut nucleus. Dibutuhkan energi yang sangat besar untuk dapat melepaskan ikatan elektron-elektron ini. Satu buah elektron lagi yaitu yang ke-29, berada pada orbit paling luar. Orbit terluar ini disebut pita valensi dan elektron yang berada pada pita ini dinamakan elektron valensi. Karena hanya ada satu elektron dan jaraknya ‘jauh’ dari nucleus, ikatannya tidaklah terlalu kuat. Hanya dengan energi yang sedikit saja elektron terluar ini mudah terlepas dari ikatannya. Ikatan atom tembaga (Cu) dapat dilihat pada Gambar 2.9.
2.6 Larutan Air Garam
Larutan air garam adalah senyawaionik yang terdiri dari ion positif (kation) dan ion negatif (anion), sehingga membentuk senyawa netral (tanpa bermuatan). Garam terbentuk dari hasil reaksi asam dan basa. Komponen kation dan anion ini dapat berupa senyawa anorganik seperti klorida (Cl−), dan bisa juga berupa senyawa organik seperti asetat (CH3COO−) dan ion monoatomik seperti fluorida (F−), serta ion poliatomik seperti sulfat (SO42−). Natrium klorida (NaCl), bahan utama garam dapur adalah suatu garam.
Ada banyak macam-macam garam. Garam yang terhidrolisa dan membentuk ion hidroksida ketika dilarutkan dalam air maka dinamakan garam basa. Garam yang terhidrolisa dan membentuk ion hidronium di air disebut sebagai garam asam. Garam netral adalah garam yang bukan garam asam maupun garam basa. Larutan Zwitterion mempunyai sebuah anionik dan kationik di tengah di molekul yang sama, tapi tidak disebut sebagai garam. Contohnya adalah asam amino, metabolit, peptida, dan protein.
Larutan garam dalam air (Misalnya natrium klorida dalam air) merupakan larutan elektrolit, yaitu larutan yang dapat menghantarkan arus listrik. Cairan dalam tubuh makhluk hidup mengandung larutan garam, misalnya sitoplasma dan darah. Tapi, karena cairan dalam tubuh ini juga mengandung banyak ion-ion lainnya, maka tidak akan membentuk garam setelah airnya diuapkan.
2.7 Diesel Engine Generator
Diesel Engine Generator adalah sebuah bentuk pembangkit listrik dimana sebagai penggerak utamanya (prime mover) adalah mesin diesel dan di hubungkan (couple) dengan generator listrik dalam satu dudukan (base frame) yang kokoh dan terinstal dengan baik sehingga dapat dioperasikan dengan baik. Sebagai suatu unit pembangkit listrik yang berpenggerak mesin diesel mempunyai bagian-bagian dan sistem yang saling berkaitan erat.
Diesel Engine Generator digunakan sebagai cadangan sumber daya/listrik. Diesel Engine Generator akan mulai pertama kali untuk menyediakan daya selama ada orang operasional di platform. Diesel Engine Generator mempunyai 230 VAC, 3 phase, 3 wire, 50 Hz sistem distribusi melalui 230 VAC switch rack. Hasil dari 3-phase digunakan untuk menyediakan beban motor. Beban motor sebesar 230 VAC, 1 phase, 2 wire connections digunakan untuk menyediakan sumber daya penerangan darurat, sistem komunikasi, beban motor kecil, MOVs dan mengisi kembali semua cadangan baterai yang ada di platform.
Bagian-bagian dan sistem itu dapat diterangkan sebagai berikut: 1. Radiator
Radiator adalah bagian dari mesin diesel yang berfungsi sebagai pemindah / pelepas kalor mesin. Konstruksi radiator terdiri dari pipa pipa tipis yang disusun sejajar dan satu sama lain dan dilekatkan sirip-sirip plat tipis. Konstruksi ini bertujuan untuk memperluas bidang permukaan dari air yang lewat pipa radiator, dibantu dengan
hembusan angin dari kipas radiator yang melewati kisi-kisi dan sirip-sirip radiator proses perpindahan/pembuangan berlangsung, hal ini dapat dirasakan bahwa udara yang keluar dari radiator terasa hangat atau panas. Sistem pendinginan dalam generator engine dapat dibedakan sebagai berikut:
Direct Air Coolling System
Direct Air Coolling System adalah sistem pendinginan udara dihembuskan dari kipas centrifugal yang tersambung secara mekanik dengan mesin. Pendinginan ini tanpa menggunakan air dimana bagian-bagian mesin dibentuk sedemikian rupa dengan kisi-kisi yang berselungkup agar luas penampang bagian mesin menjadi lebih luas sehingga pendinginan bisa tercapai secara optimal. Pendinginan model ini jarang digunakan lagi dan hanya untuk kapasitas kapasitas kecil saja.
Direct Water Cooling Sistem
Direct Water Cooling Sistem yaitu sistem pendinginan menggunakan media air yang disirkulasikan melalui radiator oleh water pump. Kalor panas yang disirkulasikan oleh radiator dibuang dengan menggunakan kipas radiator yang tersambung secara direct maupun dengan V-belt ke engine. Pada keadaan dingin air disirkulasikan langsung ke engine tanpa lewat radiator ini dimaksudkan agar engine dapat cepat mencapai temperature kerja
berkisar 75◦ celcius. Jika suhu mesin sudah mencapai nilai tertentu mekanikal thermostat akan membuka dengan demikian sebagian air akan mengalir ke radiator dan menjaga temperature kerja mesin. Dimana temperature kerja mesin rata rata 70◦ sampai maksimal 85◦. Lebih dari itu engine akan shutdown pada temperature 90◦ sampai 98◦ celcius.
Separate Water Cooling System
Separate Water Cooling System yaitu sistem pendinginan secara terpisah. Biasanya engine dalam ruangan (indoor) sedangkan radiator di luar ruangan (outdoor). Sebagai pengganti penggerak kipas digunakan motor listrik yang disupply dari generator itu sendiri. Sistem ini biasanya dipakai untuk generator berdaya besar diatas 1 Mega Watt. Sistem ini cocok untuk generator yang diletakkan di lantai bawah/ground bangunan (basement) dan tidak memungkinkan dibuat ruang radiator.
Cooling Tower Water Cooling System
Cooling Tower Water Cooling System yaitu sistem pendinginan menggunakan menara pendingin (cooling tower) dimana air dipompa dan disirkulasikan ke cooling tower. Air kemudian dilewatkan dalam pipa berlubang untuk disemprotkan dalam bentuk butiran air (spray) sehingga titik-titik air tersebut dapat bersinggungan langsung dengan udara yang dihisap keluar / keatas.
disirkulasikan lewat heat-exchanger yang mana di dalam terdapat pipa pipa air yang tersambung ke dalam mesin (close circuit) sedangan dalam sirkulasi ke cooling tower terjadi sirkulasi open circuit.
2. Water pump
Water pump adalah bagian dari mesin diesel yang berfungsi mensirkulasikan air pendingin (cooling water) dari engine ke radiator dan kembali ke engine lagi. Water pump ini digerakkan oleh putaran mesin itu sendiri melewati mekanisme pulley yang disambung dengan V-belt.
3. Dinamo starter
Dinamo starter ini bagian dari mesin yang berfungsi sebagai penggerak awal dari mesin. Dimana melalui mekanisme roda gigi dan pinion dynamo starter ini menggerakkan Flywheel. Dari awal putaran diporos ini akan menghasilkan kompresi diruang bakar dan putaran injection pump yang akan mengabutkan bahan bakar. Setelah terjadi pembakaran dan menghasilkan gerakan berputar sendiri, dynamo akan lepas dari gigi flywheel. Karena arus start yang tinggi hingga sampai 100 Ampere atau lebih maka diperlukan solenoid, solenoid ini terdapat kontak yang mempunyai rating yang cukup besar hingga mampu men ngalirkan arus sesaat smpai 200A atau lebih. Seporos dengan solenoid ini terdapat mekanisme penggerak pinion yang akan tersambung dengan flywheel di
awal start dan akan terlepas di akhir start. Lilitan magnetic dari solenoid ini masih cukup besar sehingga perlu penambahan relay bantu karena kontak kunci mempunyai rating ampere yang terbatas.
Dinamo starter ini didesain untuk bekerja hanya sesaat pada saat starting. Dengan daya kw yang besar dan ukuran fisik yang relative kecil maka kemampuan menahan panas tidak cukup jika dioperasikan dengan waktu yang agak lama. Paling tidak waktu starting tidak boleh melebihi 10 detik dan dalam satu perioda tidak lebih dari 7 kali starting dengan interval yang pendek. Untuk itu biasanya dalam panel kontrol diperlengkapi dengan safety relay yang akan membatasi start hingga tidak lebih dari 10 detik. Selain menggunakan electric starter, digunakan juga air starter. Hal ini mengingat kapasitas electric starter yang terbatas khususnya untuk genset dengan daya diatas 2000 KVA. Cara bekerjanya sebagai berikut: menggunakan media tekanan udara sebagai energi mekaniknya. Tekanan udara dihasilkan oleh kompressor yang kemudian ditampung dalam tangki tekanan sampai sebatas 25 sampai 30 bar. Air starter ini terbagi menjadi 2 macam:
1. Air motor starter yaitu menggunakan sebuah mekanika bilah turbin yang mana tekanan udara yang tinggi sekitar 20-30 bar memutar sudu sudu turbin dan menghasilkan tenaga putar mekanik 1500 – 2500 rpm. Air motor starter ini terpasang sama seperti electric motor starter yang akan memutar roda flywheel.
2. Direct pressure yaitu tekanan udara yang tersimpan dalam tangki diinjeksikan langsung menuju ruang bakar melalui sebuah
distributor dimana distributor ini urutannya menyesuaikan firing order / urutan pengapian. Tekanan yang dibutuhkan sekitar 30 bar. 3. Alternator Charging adalah bagian dari mesin yang berfungsi
sebagai pengisi battery aki sewaktu mesin jalan. Alternator charging ini dilihat dari konstruksinya menyerupai generator 3 phase dimana statornya terlilit kumparan 3 Phase namun tegangannya kecil antara 12 – 15 V atau 24 – 28 V. Keluaran 3 phase ini disearahkan dengan 6 buah dioda sehingga terbentuk terminal positif dan negative. Tegangan DC ini dikontrol oleh regulator. Keluaran dari regulator ini akan mengatur exsitasinya.
Regulator ini berfungsi untuk mengatur arus charging supaya tidak berlebihan, jika aki belum penuh alternator ini akan mengisi dengan laju arus yang cukup besar dan akan mengurangi laju arus pengisian jika aki sudah akan penuh. Didalam terminal alternator terdapat terminal yang dapat dipakai untuk indikasi sinyal bahwa alternator dalam keadaan mengisi. Untuk mengetahui bahwa alternator sudah bekerja atau mengisi bisa dengan mengukur tegangan baterry pada saat setelah jalan. Diukur dengan voltmeter voltasenya akan perlahan lahan naik dan akan terlihat jelas dengan pengukuran Voltmeter digital.
4. Turbocharger
Turbocharger adalah bagian dari mesin yang berfungsi untuk membantu menaikkan tekanan udara didalam saluran udara masuk,
Karena turbocharger tidak lain adalah sebuah compressor yang digerakkan oleh turbin gas buang. Dengan naikknya tekanan didalam saluran udara masuk kandungan udara yang berarti kandungan oksigen akan lebih padat. Dengan kandungan oksigen yang lebih padat maka jumlah bahan bakar yang dapat terbakar akan lebih banyak, sehingga tenaga mesin yang menggunakan turbocharger ini akan meningkat dari 20 sampai 35 % dari daya sebelum menggunakan turbocharger.
5. Injection pump
Injection pump adalah bagian dari mesin yang berfungsi sebagai pompa injeksi ke ruang bakar melalui nozel. Pompa injeksi ini mempunyai tekanan kerja yang tinggi hingga mencapai bar. Tekanan kerja yang tinggi inilah hingga bahan bakar solar dapat dikabutkan diruang bakar. Injection pump terdiri dari plunger 2 yang digerakkan melalui mekanisme cam yang berputar. Plunger-plunger ini yang memompa bahan bakar ke ruang silinder sesuai urutan firing order. Injection pump ini diputar oleh mesin melalui mekanisme roda gigi. Didalam injection pump ini terdapat pengaturan pemasukan bahan bakar sehingga kecepatan/ speed dapat diatur.
6. Engine Control Panel
Engine Control Panel adalah bagian dari generator sets yang berfungsi sebagai Proteksi, monitoring, command, roteksi yang dimaksud adalah memberikan pengamanan terhadap mesin antara lain high water
temperature switch, low oil pressure switch, overspeed relay. Pada genset yang kapasitas besar proteksi didalamnya lebih banyak dan komplit karena sdh dalam bentuk modul kontrol. Monitoring yang dimaksud adalah pembacaan parameter Volt, Ampere, Frekuensi, jam kerja, suhu air dan tekanan oli. Command yang dimaksud adalah untuk perintah start engine, stop engine dan emergency stop.
7. Air Filter
Air filter adalah bagian dari mesin yang berfungsi untuk menyaring atau memfilter udara yang masuk. Udara yang ada disekitar kita mengandung partikel-partikel debu. Jika debu-debu ini dibiarkan masuk kedalam ruang bakar tanpa difilter terlebih dahulu maka akan mengakibatkan ruang bakar cepat kotor dan hitam karena sebagian dari debu ini akan melekat dan hangus menempel di kepala silinder. Lama kelamaan performa mesin akan cepat turun karena ruang bakar kotor dan saluran masuk serta buang akan terhambat.
8. Fuel filter
Fuel filter adalah bagian dari mesin yang berfungsi untuk menyaring kotoran-kotoran yang ikut terbawa dalam bahan bakar bisa berupa pasir, serbuk serbuk besi atau kotoran lain yang berbahaya bagi mesin. Akibat jika terdapat kotoran yang tidak tersaring adalah mesin akan turun performanya karena saluran injeksi pump ke nosel injector akan buntu dan akan mengganggu kelancaran pengabutan bahan bakar.
9. Oil Filter
Oil Filter adalah bagian dari mesin untuk menyaring kotoran-kotoran yang bersirkulasi, karena pemakaian oli akan menjadi hitam dan serbuk yang ikut terbawa akibat perputaran mesin. Hal ini untuk menghindari dari kerusakan mesin terutama pada dinding silinder agar tidak tergores.
10. Jacket Water Heater
Jacket Water Heater adalah perlengkapan tambahan generator yang dipakai untuk mesin kapasitas menengah keatas (up 250 KVA). Peralatan ini bentuknya semacam pemanas yang dipasang di samping mesin mempunyai 2 buah pipa flexible. Daya yang dipakai untuk pemanas ini berasal dari listrik PLN. Prinsip kerja peralatan ini adalah memanasi sebagian air yang melewati jacket water heater, karena panas sifat alami dari air akan naik sehingga mengelilingi mesin berulang ulang. Maksud dan tujuan dari pemasangan ini adalah untuk mengkondisikan bahwa genset dalam keadaan selalu hangat dan siap setiap saat jika di start. Dengan kondisi hangat mesin dikondisikan mendekati temperature kerja sehingga bila dibebani dapat lebih optimal. Nilai tingkat panas dari heater ini dibatasi oleh water temperature switch yang ada di engine dengan suhu limit 42 derajat celcius. Jika temperature mesin sudah mencapai suhu tersebut maka arus listrik ke jacket water heater akan terputus.
11. Prelubrication Pump
Prelubrication pump atau disebut priming pump adalah perlengkapan tambahan untuk diesel generator yang berfungsi untuk memberikan pelumasan pada mesin dalam keadaan berhenti / standby. Pelumasan yang dimaksud adalah mensirkulasikan minyak pelumas keseluruh bagian mesin dengan mekanisme pompa oli yang digerakkan oleh motor listrik. Biasanya pompa ini disetting bahwa setiap 6 jam sekali pompa oli akan hidup selama 6 menit. Dengan kondisi bahwa keadaan mesin sudah terlumasi maka jika suatu saat dibutuhkan untuk hidup bisa segera dibebani dan tidak khawatir kerusakan pada mesin karena oli belum melumasi. Selain untuk itu juga untuk mengkondisikan bahwa oli tidak mengendap dan mengembun dibandingkan jika tidak dipakai dalam jangka waktu yang lama.
12. Water Separator
Water Separator adalah peralatan tambahan bagi mesin sebagai pemisah antara bahan bakar dan kandungan air. Kandungan air jika ikut masuk dalam sistem bahan bakar akan membahayakan terhadap mesin itu sendiri dan bisa rusak. Tangki-tangki penampungan bahan bakar yang dibiarkan terlalu lama bisa mengakibatkan pengembunan baik pagi maupun malam, peristiwa ini memungkinkan terbentuk tetes-tetes air yang akan mengendap ditangki bahan bakar. Untuk menghindari air sampai masuk ke engine maka saluran bahan bakar sebelum ke engine ditambahkan water separator.
13. Main stator
Stator generator adalah bagian statis dari generator yang merubah perubahan garis-garis gaya magnet yang melaluinya menjadi sumber tegangan/mengeluarkan tegangan. Didalam stator generator terdapat belitan-belitan penghantar yang disusun sedemikian rupa sesuai kaidah, baik jumlah lilitan, jarak antara lilitan (pitch factor) dan beda sudut antara phase, sehingga menghasilkan tegangan 3 phase yang mempunyai sudut 120 derajat terhadap phase lainnya. Kemampuan dan kualitas generator ditentukan juga oleh bahan inti besi dan bahan tembaga yang dipakai serta tingkat ketahanan isolasi terhadap panas yang melaluinya. Bahan inti dari stator merupakan bahan terpilih yang mempunyai tingkat permeabilitas magnetic yang tinggi, terbentuk dari lapisan lapisan plat yang terlaminasi satu sama lain. Hal ini adalah dimaksudkan untuk mengurangi rugi besi karena rugi arus hystrisis yang berpusar dalam inti besi. Demikian juga dengan lilitan tembaga atau kawat email mempunyai kualitas yang khusus disamping biasanya mempunyai lapisan isolasi (email) yang double/ganda, juga mempunyai ketahahanan yang tinggi sampai 150 derajat celcius sehingga tahanan isolasi masih cukup kuat untuk menahan panasnya stator generator maupun arus lilitan itu sendiri.
14. Mains rotor
Mains rotor adalah bagian dinamis dari generator, yaitu sebagai bagian yang berputar yang memberikan perubahan garis-garis gaya
magnet terhadap permukaan inti stator. Mains rotor ini terdiri dari inti besi yang membentuk sepatu kutub yang didalamya terdapat kumparan magnet yang akan membentuk kutub utara dan selatan. Konstruksi Mains rotor ini harus sangat kokoh karena mempunyai bagian yang selalu berputar, bagian yang berputar akan mempunyai gaya tekanan keluar (sentrifugal), untuk itu bisa dilihat bahwa sambungan dan ikatan pada mains rotor terlihat kokoh.
15. Exciter
Exciter adalah bagian generator yang berfungsi untuk pembangkitan tegangan sebagai sumber arus mains rotor untuk pembentukan kutub. Exciter ini terdiri dari exciter stator dan exciter rotor. Exciter stator dapat sumber arus dari AVR sedangkan Exciter rotor mengeluarkan tegangan untuk arus kutub mains rotor.
16. Automatic Voltage Regulator (AVR )
Automatic Voltage Regulator (AVR) adalah bagian dari generator yang berfungsi mengatur, mengontrol dan memonitor tegangan yang keluar dari mains stator berdasarkan prinsip umpan balik / feed back dimana output dimonitor untuk mengontrol input supaya terjadi keseimbangan antara tegangan keluar dengan tegangan reference. Sehingga tegangan yang keluar dari generator selalu konstan dengan berbagai level beban.
17. Cooling Fan
Cooling Fan adalah bagian dari generator yang berfungsi mengeluarkan disipasi panas dari dalam generator, sumber panas yang terbesar berasal dari inti stator dan inti rotor sumber panas lain berasal dari penghantar/belitan. Cooling fan ini digerakkan oleh poros generator itu sendiri. Dengan bentuk fan sentrifugal yang akan menghisap udara dari dalam generator dan mengeluarkan secara sentrifugal. Cooling fan ini sangat penting artinya untuk menjaga temperature generator tidak melebihi ambient temperature kerja.
18. Space heater
Space heater adalah peralatan tambahan dari generator yang berfungsi untuk memberikan pemanasan di dalam generator. Pemanasan ini dimaksudkan untuk mengurangi / menghindarkan kelembaban didalam generator. Kelembaban yang berlebihan dapat merusakkan nilai resistansi atau tahanan isolasi dari hantaran / lilitan.
2.8 CCVT (Closed Cycle Vapor Turbogenerators)
CCVT terdiri dari sistem pembakaran, uap generator, sebuah turboalternator, kondensor berpendingin udara dan penyearah. Bisa dilihat pada gambar 2.10.
Gambar 2.10. Cutway view of the CCVT unit
CCVT yang memanfaatkan rankine tertutup rapat untuk siklus set generator yang hanya berisi satu bagian putar yang lembut, poros, dimana roda turbin dan brushless alternator rotor dipasang. Untuk poros turboalternator didukung oleh “kerja fluida film” bantalan pelumas, yang menghilangkan kontak metal untuk metal, dengan demikian, menyediakan tahun bebas perawatan, dan operasi bebas masalah. Siklus fluida tertutup dan hanya memerlukan aplikasi panas eksternal, untuk produksi daya berkelanjutan. Jenis gas alam dari pipeline adalah bahan bakar ideal untuk CCVT tersebut. Karena kemurniannya, cair gas minyak bumi sering dipilih sebagai bahan bakar yang diinginkan untuk aplikasi artik.
CCVT adalah sepenuhnya terintegrasi dan diuji sistem yang dapat menyediakan dari 400 Watt ke 4.000 Watt saringan DC (arus searah) daya secara terus menerus selama 30 tahun atau lebih, dengan perawatan yang minimal. Itu termasuk paket daya serba lengkap, bersama dengan alarm dan kontrol modul, bertempat di tempat penampungan.
CCVT beroperasi sebagai berikut (lihat Gambar 2.10). Pembakar panas pada cairan organik dalam generator uap dimana beberapa diantaranya menguap dan memperluas melalui roda turbin untuk menghasilkan daya poros untuk menggerakkan alternator. Uap kemudian melewati ke kondensor dimana didinginkan dan terkondensasi kembali ke dalam keadaan cair. Cairan melewati kembali ke generator uap, pendinginan alternator dalam perjalanan dan pelumas bantalan. Siklus ini terus berlanjut selama panas diterapkan untuk generator uap. Karena cairan / uap tabung stainless steel tertutup, tidak ada cairan organik yang hilang dalam proses ini. Selanjutnya, kerja cairan ini benar-benar kebal terhadap kondisi iklim luar tabung yang tertutup. Turboalternator menghasilkan tiga fase AC (arus bolak-balik) listrik, yang diperbaiki dan tersaring. Output standar 24 atau 48 atau 110 volts DC.
Tegangan DC dan AC lainnya dapat dibuat tersedia melalui penggunaan yang tepat dari konverter dan inverter dalam sistem. Sebuah unit kontrol turbin digital utuk mengontrol sistem CCVT dapat dilihat pada gambar 2.11.
Gambar 2.11. Block diagram of the CCVT unit
Kontrol keamanan melindungi terhadap kelainan dan malfungsi, termasuk panas yang berlebihan. Karena tekanan operasional yang rendah dan suhu pada sistem, maka keselamatan personil harus terjamin. Tegangan output diatur dengan mengendalikan jumlah bahan bakar yang mengalir ke pembakar. Ini dicapai dengan tegangan atas dan bawah yang telah ditetapkan penginderaan sirkuit, yang memonitor tegangan output DC.
2.8.1 Kriteria desain CCVT
CCVT ini siklus Rankine tertutup rapat turbogenerator yang memiliki satu bagian putaran yang bergerak dengan lancar. Turbin sebagai pengganti mesin reciprocating yang berdasarkan keputusan operasi dan pertimbangan yang efisiensi. Kriteria untuk memilih fluida kerja adalah:
Berat molekul (tinggi, lebih dari 100); Titik didih (dalam kisaran 100-200 ° C); T-S diagram karakteristik;
Stabilitas selama bertahun-tahun beroperasi. Panas stabilitas, pada kenyataannya, kriteria pertama dalam memilih fluida kerja.
Monochlorobenzene lebih atau kurang memuaskan ini termasuk dalam persyaratan. CCVT beradaptasi dengan berbagai sumber panas termasuk gas alam, gas petroleum cair, bahan bakar cair, dll, dan beroperasi bertahun-tahun selama 24 jam / hari, 365 hari / tahun.
Alternator dipasang pada poros yang sama dengan turbin dan tegangan output adalah fungsi dari kecepatan rotasi dari turbin dan bidang stator arus eksitasi. Output daya tergantung pada jumlah panas dilengkapi dengan pembakar. Pembakar ini terletak di luar sistem tertutup yang mana tidak seperti mesin pembakaran internal, isolat roda turbin dari kontaminan pembakaran. Alternator dan poros turbin berputar pada bantalan hidrostatik-hidrodinamik. Tidak ada kontak logam-ke-logam dan karena itu, tidak ada mesin yang digunakan. Cairan motif melumasi bantalan hidrodinamik, sehingga tidak ada pelumasan eksternal yang diperlukan.
CCVT digunakan sebagai sumber daya (listrik) utama di MDK platform. Total sumber daya secara umum yang digunakan adalah CCVT, yang telah tercover dengan desain beban tanpa orang operasional di MDK WHP ini. CCVT akan diukur ketika 1
unit tidak beroperasi, unit yang tersisa akan diberikan dari total beban yang ada di MDK-WHP.
