Pembangkit Non Konvensional OTEC

(1)

Pembangkit Non Konvensional

(2)

OTEC

(3)

OTEC

OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) atau Konversi Energi Termal Lautan

atau dapat juga disebut :

Pembangkit listrik tenaga panas Pembangkit listrik tenaga panas permukaan air laut

(4)

OTEC

OTEC adalah salah satu metode untuk menghasilkan energi listrik menggunakan perbedaan temperatur yang berada di antara laut dalam dan perairan dekat

antara laut dalam dan perairan dekat

permukaan untuk menjalankan mesin

(5)

OTEC

Perbedaan temperatur antara air laut dalam dan air permukaan laut disebabkan oleh cahaya matahari.

Cahaya matahari yang menerpa Cahaya matahari yang menerpa permukaan air laut memanaskannya sampai temperatur 15oC, sementara sedikitnya cahaya yang masuk ke dasar laut menurunkan suhunya sampai 5o_C

(6)

OTEC

Bagaimana perbedaan temperatur yang kecil (antara 5oC sampai 15oC) dapat memutar turbin uap ?

(7)

OTEC

Perbedaan temperatur yang rendah menyebabkan perbedaan tekanan yang rendah, sehingga digunakan turbin bertekanan rendah.

bertekanan rendah.

Jika tekanan dibuat rendah maka titik didih air juga akan turun dari 100oC

(8)

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.

(9)

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 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.

(10)

OTEC

Jenis-jenis OTEC 1. Siklus Terbuka 2. Siklus Tertutup 3. Siklus Hibrid 3. Siklus Hibrid

(11)

OTEC

1. Siklus Terbuka

Siklus terbuka menggunakan air laut secara langsung untuk menghasilkan listrik. Air laut yang hangat dimasukkan ke dalam tangki 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

(12)

OTEC

(13)

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 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.

(14)

OTEC

(15)

OTEC

3. Siklus Hibrid

Siklus hibrid menggunakan keunggulan sistem siklus terbuka dan tertutup. Siklus hibrid menggunakan air laut yang dilekatakkan di 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.

(16)

OTEC

(17)

OTEC

.

(18)

OTEC

(19)

OTEC

Apa tantangan yang menghambat

OTEC?

(20)

Pembangkit Non Konvensional

(21)

Konversi energi ombak laut

Potensi Energi Ombak Laut

Ombak laut adalah fenomena yang disebabkan oleh perputaran bumi dan bulan yang menyebabkan ketinggian bulan yang menyebabkan ketinggian permukaan air yang berbeda dan menyebabkan pergerakan udara atmosfer sehingga terjadi angin dan ombak laut.

(22)

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 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)

(23)

Konversi energi ombak laut

Ocean Wave Column (OWC) adalah salah satu metoda untuk menghasilkan energi listrik dengan memanfaatkan energi ombak atau gelombang air laut

(24)

Ocean Wave Column(OWC)

(25)

Ocean Wave Column(OWC)

(26)

Ocean Wave Column(OWC)

(27)

Ocean Wave Column(OWC)

Prinsip kerja.

Sebuah tabung beton dipasang di pantai dan bagian yang lain masuk ke laut. Setiap ombak yang datang akan 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.

(28)

Ocean Wave Column(OWC)

Turbin Angin.

Penggerak generator adalah turbin angin yang berputar karena perbedaan tekanan udara akibat tinggi rendahnya permukaan udara akibat tinggi rendahnya permukaan air laut.

(29)

Ocean Wave Column(OWC)

Turbin Angin.

Turbin angin dapat dibuat dengan dua model :

1. turbin satu arah 1. turbin satu arah 2. turbin bolak-balik

(30)

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 disekitar turbin agar udara yang mengalir melalui turbin hanya satu arah saja walaupun aliran udara sebenarnya adalah bolak-balik seperti permukaan air laut.

(31)

Ocean Wave Column(OWC)

(32)

Ocean Wave Column(OWC)

2. Turbin Angin bolak-balik.

Turbin dibuat dengan bentuk sirip dua arah yang dapat menyerap energi hembusan angin dari ombak

(33)

Ocean Wave Column(OWC)

2. Turbin Angin bolak-balik. Syarat turbin :

1. Mampu menyerap energi angin dua arah (masuk angin dua arah (masuk atau keluar)

2. Berputar ke satu arah (generator berputar satu arah)

(34)

Ocean Wave Column(OWC)

Keuntungan :

1. Tanpa bahan bakar, tanpa polusi, ramah lingkungan

2. Dapat digunakan pada daerah terisolir 2. Dapat digunakan pada daerah terisolir

(pulau atau pantai)

3. Penggunaan turbin angin >< turbin air 4. …

(35)

Ocean Wave Column(OWC)

Kelemahan :

1. Investasi yang cukup besar

2. Terbatas pada tepi pantai, jauh dari pengguna

pengguna

3. Potensi energi : kecil – sedang 4. …

(36)

Ocean Wave Column(OWC)

(37)

Ocean Wave Column(OWC)

(38)

Ocean Wave Column(OWC)

(39)

Ocean Wave Column(OWC)

(40)

TUGAS

Buat kliping tentang sistem konversi energi ombak laut selain OWC, yang menceritakan :

1. Potensi energi ombak laut yang akan dimanfaatkan

dimanfaatkan

2. Komponen-komponen mesin konversi energi ombak laut

3. Prinsip kerja mesin konversi energi ombak laut 4. Keunggulan dan kelemahan sistem tersebut

(41)

Pembangkit Non Konvensional

Fuel Cell

(42)

FUEL CELL

Fuel Cell (Sel Bahan Bakar) adalah suatu sel elektrokimia yang mengubah energi kimia dari suatu bahan bakar menjadi energi listrik.

(43)

FUEL CELL

Listrik dibangkitkan dari reaksi antara bahan bakar dan senyawa oksidan. Reaktan-reaktan ini masuk ke dalam sel, menghasilkan listrik dan senyawa hasil 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.

(44)

FUEL CELL

Desain FC

Konstruksi dasar sel bahan bakar setidaknya terdiri dari 3 lapis bagian yang tersusun, berupa :

tersusun, berupa : 1. Anoda

2. Elektrolit 3. Katoda

(45)

FUEL CELL

1. Anoda

Pada anoda terdapat katalis yang mengoksidasi bahan bakar yang masuk (hidrogen) dan memecahnya menjadi ion (hidrogen) dan memecahnya menjadi ion muatan positif dan ion negatif (elektron)

(46)

FUEL CELL

2. Elektrolit

Elektrolit dibuat dengan rancangan tertentu sehingga mampu melewatkan ion muatan positif tetapi menahan elektron muatan positif tetapi menahan elektron untuk melintasinya

(47)

FUEL CELL

3. Katoda

Ion muatan positif yang menembus elektrolit ditangkap oleh katoda. Elektron yang tertinggal pada anoda dialirkan 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)

(48)

FUEL CELL

Anoda Elektrolit Beban H₂ e -ion+ _ion+

Gambar Siklus Dasar Sel Bahan Bakar Elektrolit

Katoda

Beban

O₂ H2O

(49)

-FUEL CELL

(50)

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 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.

(51)

FUEL CELL

(52)

FUEL CELL

(53)

(54)

FUEL CELL

Pemanfaatan Fuel Cell 1. Sumber Daya Listrik

FC sangat tepat digunakan sebagai suplai daya listrik tempat-tempat yang suplai daya listrik tempat-tempat yang jauh seperti : pesawat ruang angkasa, satelit/stasiun telekomunikasi

(55)

FUEL CELL

Pemanfaatan Fuel Cell 2. Transportasi

Konstruksi FC yang tidak terlalu besar dan rumit dapat diterapkan sebagai dan rumit dapat diterapkan sebagai penggerak kendaraan

(56)

FUEL CELL

Pemanfaatan Fuel Cell 2. Transportasi

(57)

Pembangkit Non Konvensional

Polymer Electrolyte Fuel Cell (PEFC)

(58)

PEFC

PEFC atau bisa juga disebut sebagai Proton Exchange Membrane Fuel Cell

adalah sel bahan bakar yang

menggunakaan bahan bakar gas hidrogen menggunakaan bahan bakar gas hidrogen dan oksigen dari udara untuk menghasilkan energi listrik

(59)

A. Komponen PEFC: 1. Anoda

(60)

A. Komponen PEFC: 2. Membran

(61)

A. Komponen PEFC: 3. Katoda

(62)

A. Komponen PEFC: 4. Bahan bakar

(63)

PEFC

A. Komponen PEFC : 1. Anoda

2. Membran(Polymer Electrolyte Membrane) 3. Katoda

3. Katoda

(64)

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.

(65)

PEFC

2. Membran

Membran elektrolit polimer hanya akan melewatkan ion bermuatan positif dari sisi anoda ke sisi katoda. Elektron yang sisi anoda ke sisi katoda. Elektron yang tertinggal pada anoda akan dipaksa melewati rangkaian luar menuju katoda menjadi arus listrik.

(66)

PEFC

3. Katoda

Katoda dibentuk dengan unsur yang sama dengan anoda dan menerima ion bermuatan positif dari membran. Ion bermuatan positif dari membran. Ion positif ini bertemu dengan elektron yang berasal dari anoda dan bereaksi menjadi uap air

(67)

PEFC

4. Bahan bakar

PEFC menggunakan gas hidrogen

sebagai bahan bakar utama. Sisa buangan proses direaksikan dengan buangan proses direaksikan dengan oksigen dari udara menghasilkan uap air

(68)

PEFC

B. Reaksi Kimia PEFC : 1. Anoda

2H₂ → 4H+ + 4e

-2. Katoda

O₂ + 4H+ _{+ 4e}- _→ _2H

(69)

PEFC

(70)

PEFC

C. Beda Potensial Sel

Satu buah sel PEFC mempunyai beda potensial tidak lebih dari 1,16 Volt.

Agar dapat digunakan untuk tegangan Agar dapat digunakan untuk tegangan yang lebih tinggi, beberapa atau lebih sel PEFC dirangkai secara paralel sehingga dapat menghasilkan tegangan yang diinginkan.

(71)

PEFC

(72)

Pembangkit Non Konvensional

Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)

(73)

SOFC

SOFC adalah sel bahan bakar yang menggunakaan bahan bakar gas hidrogen dan oksigen dari udara dengan menggunakan elektrolit padat (keramik) menggunakan elektrolit padat (keramik) untuk menghasilkan energi listrik

(74)

A. Komponen SOFC: 1. Anoda

(75)

A. Komponen SOFC: 2. Elektrolit

(76)

A. Komponen SOFC: 3. Katoda

(77)

A. Komponen SOFC: 4. Bahan bakar

(78)

A. Komponen SOFC: 4. Udara (O₂)

(79)

SOFC

A. Komponen SOFC : 1.Anoda 2.Elektrolit 3.Katoda 3.Katoda

4.Bahan bakar (Fuel) 5.Udara (O₂)

(80)

SOFC

1. Anoda

Anoda SOFC adalah bagian yang harus memiliki konduktifitas listrik yang tinggi, tahan terhadap pemuaian termal dan 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.

(81)

SOFC

2. Elektrolit

Agar dapat melewatkan ion-ion oksigen, maka elektrolit SOFC harus mempunyai konduktifitas ionik yang tinggi dan konduktifitas ionik yang tinggi dan koonduktifitas listrik yang rendah.

Syarat ini dipenuhi oleh bahan keramik, seperti YSZ yang biasa digunakan sebagai elektrolit SOFC

(82)

SOFC

3. Katoda

Katoda berfungsi untuk melewatkan molekul oksigen dari sisi katoda sampai pada elektrolit sel.

pada elektrolit sel.

Bahan yang biasa digunakan sebagai katoda SOFC adalah LaMnO₃

(83)

SOFC

4. Bahan bakar

SOFC menggunakan gas hidrogen sebagai bahan bakar utama. Sisa buangan proses direaksikan dengan buangan proses direaksikan dengan oksigen dari udara menghasilkan uap air

(84)

SOFC

5. Udara

Udara (oksigen) berfungsi sebagai pengikat elektron yang dilepaskan oleh bahan bakar sebagai energi listrik dan bahan bakar sebagai energi listrik dan direaksikan kembali menjadi uap air sebagai limbah pembakaran

(85)

SOFC

B. Reaksi Kimia SOFC : 1.Anoda

2H₂ + 2O= → 2H

2O + 4e

-2. Katoda

(86)

SOFC

(87)

SOFC

C. Konfigurasi SOFC : 1.Mendatar

(88)

SOFC

(89)

SOFC

(90)

Kuis (22 Mei 2013)

Jelaskan perbedaan prinsip kerja antara PEFC dan SOFC !

(91)

Pembangkit Non Konvensional

Operasi Hibrid Pembangkit Non Konvensional

(92)

Operasi Hibrid Pembangkit

Hybrid Operation :

Suatu kondisi yang menuntut penggunaan suplai daya listrik bersama-sama dalam suplai daya listrik bersama-sama dalam waktu yang sama.

Contoh operasi hibrid :

(93)

Syarat-syarat Operasi Hibrid

1. Ada lebih dari satu pembangkit listrik (satu pembangkit utama/primer dan satu atau lebih pembangkit lain / tambahan)

atau lebih pembangkit lain / tambahan) 2. Ada beban listrik

(94)

Jenis Operasi Hibrid

Pembangkit

1. Operasi hibrid arus searah (hibrid dc)

(95)

Jenis Operasi Hibrid

Pembangkit

Hibrid dc dilakukan untuk beban dc dengan rating tegangan tertentu. Agar dengan rating tegangan tertentu. Agar setiap pembangkit dapat dioperasikan secara bersama-sama perlu dipastikan setiap pembangkit menghasilkan tegangan keluaran yang sama.

(96)

Jenis Operasi Hibrid

Pembangkit

Pembangkit utama Pembangkit tambahan Beban Tegangan yang sama

(97)

Jenis Operasi Hibrid

Pembangkit

1. Operasi hibrid arus searah (hibrid dc) pengatur tegangan dc : regulator regulator dc chopper voltage multiplier kombinasi inverter-rectifier lain-lain…

(98)

Jenis Operasi Hibrid

Pembangkit

2. Operasi hibrid arus bolak balik (hibrid ac) Hibrid ac dilakukan untuk beban ac dengan rating tegangan, frekuensi dan 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.

(99)