SUMBER DAYA ENERGI AIR

1. SUMBER DAYA ENERGI AIR ( KandunganMekanisdanTermis ) Pertemuan- 9

2. Energi Batubara • EnergiMinyakBumi • Energi Gas Bumi EnergiFosil Energi Kandungan mekanis • Energi Air Terjun • EnergiPasangSurut • EnergiOmbakdanArus SUMBER DAYA ENERGI Energi Air Energi Kandungan Thermis • EnergiPanasLaut • EnergiNuklir • Energi Magma Energi Planet Energi Benda Angkasa Energi Surya lansung • Energi Surya • EnergiFotovoltaik EnergiAngin EnergiBiomassa

3. A ENERGI KANDUNGAN MEKANIS Pemanfaatanenergi air berbedadenganenergifosildikarenakan : • Sumbertenaga air secarateraturdibangkitkankembaliakibatpemanasanlautanolehpenyinaranmatahari, sehinggamerupakansuatusumber yang secaraklinisdiperbarui. Gambar 6.1 memperlihatkansiklushidrologikdaripada air. Olehkarenaitutenaga air disebutsebagaisumberdayaenergiterbarukan. • Potensisecarakeseluruhandaripadatenaga air relatifkecilbiladibandingkandenganjumlahsumberbahanbakarfosil. Sekalipunmisalnyaseluruhpotensitenaga air inidapatdikembangkansepenuhnya. • Penggunaantenaga air padaumumnyamerupakanpemanfaatanmultiguna, karenabiasanyadikaitkandenganirigasi, pengendalianbanjir, perikanan, rekreasi, dannavigasi. Bahkanseringterjadibahwapembangkitantenagalistrikhanyamerupakanmanfaatsampingan, denganmisalnyairigasi, ataupengendalianbanjir, sebagaipenggunaanutama. • Pembangkitanlistriktenaga air dilakukantanpaperubahansuhu.

4. AWAN AWAN Arahangin Panas Matahari Salju Air mengalir Penguapan air laut Penguapan air danau Penguapan air sungai Gunung Gambar 6.1. Siklushidrologik air. Peresapan air • Tenaga air terjadikarena air dilautan,danaudansungaimenguapdisebabkanpanasmataharidannaikkelangitmenjadiawan • Kemudianturundigunungdalambentuk air danhujan. • Dengangrafitasibumi air mengalirmelaluisungaidilerenggunung yang menghasilkanpotensitenaga air. Danau Laut Sungai

5. 1.Energi Air Terjun Faktor–faktorutamadalampenentuanpemanfaatanenergi air : • Jumlah air yang tersedia, yang merupakanfungsidarijatuhhujandanatausalju. • Tinggiterjunyang dapatdimanfaatkan, halmanatergantungdaritopografidaerahtersebut; • Jaraklokasiyang dapatdimanfaatkanterhdapadanyapusat-pusatbebanataujaringantransmisi. • Gambar 6.2 • Tinggi Sungai sebagai • FungsiJarak

6. DASAR KONVERSI ENERGI AIR Dalampembangkitanlistriktenaga air energi yang banyakdigunakanadalahenergipotansial : Ep= m . g . H Dengan E = EnergiPotensial m = Massa G = PercapatanGrapitasi H = Tinggirelatifterhadapperm. bumi AtaudE = dm . g . H DimanadEmerupakanenergi yang dibangkitkanolehelemenmasa dm yang melaluijarak h. Jika Q didefinisikan sebagai debit air menurut rumus maka: Q = dm/dt, Dari turunanrumusdiatas, daya yang dibangkitkanolehhsuatupembangkitadalah: P = g . Q . H Jikadihubungkandenganefisiensi, maka ; P = η . g . Q . H Untukkeperluanestimasipertamasecarakasar, dipergunakanrumussederhanabarikut: P = f . Q . H P= Daya f = Faktorefisiensi (antara 0,7 dan 0,8) Q= Debit air H = tinggirelatifterhadappermukaanbumi dm : elemen masa dt : elemenwaktu

7. Gambar 6.4 memperlihatkansecaraskematistepisebuahdanaudengansebuahbendunganbesar A. Dari bendunganinimelaluisuatusaluranterbukadanbendunganambil air B, air dimasukkankedalampipatekan, yang membawa air keturbin air melauikatup. • Gambar 6.4 SkemaDanau, • BendungandanPipaPesat

8. Untukmenghindari, bahwapadaperubahan-perubahanbeban yang mendadak, dibuatsebuahtangkipendatarpadapipatekantersebut, sebagaimanaterlihatpadaGambar 6.5. Di sebelahatas, pipatekanituialahterbuka, sedangkantepiatasnyaterletaklebihtinggidaripadapermukaan air yang tertinggi. Dengandemikian, bilamanaterjadibahwabebanjatuhsecaramendadak, energikinetisdaripada air yang mengaliritudapatditampungataudinetralisasiolehtangkipendatar. • Gambar 6.5 SkemaDanau, • TangkiPendatardanPipaPesat

9. jenis-jenisbendungan Bendunganbusur, Bendungangravitasi Bendunganurungan, a. bendunganurunganbatu b. bendunganurungantanah 4. Bendungankerangkabaja, 5. Bendungankayu.

10. Gambar 3.3 Bendungan PLTA MricadiJawa Tengah dengankapasitas 3 x 60,3 MW denganPelimpasannya (sisikiri) danGedung PLTA beserta Air Keluarnya (sisikanan).

11. PenggunaanEnergi Air pada PLTA • Gamabar 6.6 • SkemaPembangkitListrikTenaga Air (PLTA)

12. PrinsipKerja PLTA • Padaprinsipnya PLTA mengolahenergipotensial air diubahmenjadienergikinetisdenganadanya head, • Laluenergikinetisiniberubahmenjadienergimekanisdenganadanyaaliran air yang menggerakkanturbin, • Energimekanisiniberubahmenjadienergilistrikmelaluiperputaran rotor pada generator. • Jumlahenergilistrik yang bisadibangkitkandengansumberdaya air tergantungpadaduahal, • a. yaitujaraktinggi air (head) dan • b. berapabesarjumlah air yang mengalir (debit).

13. Komponen-komponenPembangkitListrikTenaga Air (PLTA) 5 1 13 2 11 10 12 4 7 9 6 5 8

14. Komponen-komponen PLTA • Waduk,berfungsiuntukmenahan air • Main gate, katupprmbka • Bendungan, berfungsimenaikkanpermukaan air sungaiuntukmenciptakantinggijatuh air. • Pipapesat (penstock) ,berfungsiuntukmenyalurkandanmengarahkan air kecerobongturbin. • Katuputama (Main Inlet Valve, )berfungsiuntukmengubahenergipotensialmenjadienergi kinetic • Turbinmerupakanperalatan yang tersusundanterdiridaribeberapaperalatansuplai air masukturbin • Generator, Generator listrikadalahsebuahalat yang memproduksienergilistrikdarisumberenergimekanis • Draftubeataudisebutpipalepas, air yang mengalirberasladariturbin • Tailraceataudisebutpipapembuangan • Transformatoradalahtrafountukmengubahtegangan AC ketegangan yang lebihtinggi. • Switchyard (controler) • Kabeltarnamisi • Jalurtransmisi

15. 2.EnergiPasangSurut • Gambar : TerjadinyaPasang & Surut Air lautKarena • Gaya TarikGravitasi.

16. Energipasangsurut Bulan Gaya Tarik Grafitasi • Energipasangsurutterjadidariresultangayagrafitasidanrotasibumidangayagrafitasimatahari yang bekerjapada air laut. • Permukaanlaut (garisputus) dititik A ditarikkearahbulansehinggamencapaititik A, kondisiinilautpadatitk A keadaanPASANG danlautpadatitik B dibumikeadaanSURUT • Keadaandimanabulantelahmengelilingiseperempatbumi , situasiinidititik A menglamiSURUT, danlautdititik B mengalamiPASANG B A A B Gaya Tarik Grafitasi Bulan Bumi Bumi (a) (b) Gambar : TerjadinyaPasang & Surut air lautkarena Gaya tarikGrafitasi

17. Skemabendungandan PASANG-SURUT • Padasaatlautpasangpermukaan air lauttinggimendekatiujungbendungan (gambar.a), wadukakandiisidengan air lautdanmengalirkannyamelaluisebuahturbin air • Dengansendirinyaturbin yang digabungdengan generator paadprosespengisianwadukdarilaut generator tirbininiakanmenghasilkan ENERGI LAUT sampaitinggipermukaan air daalamwaduksamadenganpermukaan air laut • Padasituasilautsurutterjadihalsebaliknya, wadukdikosongkan, dengansendirinya air mengalirmelealui generator turbin yang akanmengasilkanenergilistrik • Turbinharusdapatberputarduaarah yang dilakukansecarabergantianpadasaatpasangsurut.

18. Gambar 6.13. SiklusKerjaPusatListrikTenaga Air PasangSurut.

19. Perbedaantenaga air konvensionaldengan tenagapasangsurut • Pasangsurutmenyangkutarus air periodikdwi-arahdengandua kali pasangdandua kali suruttiaphari; • Operasidilingkungan air lautmemerlukanbahan-bahankonstruksi yang lebihtahankorosidaripadadimiliki material untuk air tawar; • Tinggijatuh relative sangatkecil (maksimal 11 meter) biladibandingdenganterbanyakinstalasi-instalasihidrolainnya.

20. 2.EnergiOmbaklaut • Lautmerupakansumberenergiterbesardidunia. Adabanyakcarauntukmenuaienergidarilaut, salahsatunyaadalahenergigelombang yang terjadidipermukaanlautyaituombak. DepartemenPerdagangandanIndustriduniamengklaimterdapathampir90 jutagigawattenergiyang dihembuskanolehanginuntukmenghasilkanombakdiseluruhpesisirpantaididunia. • Bermacam-macamteknologisudahdikembangkanuntukmendapatkanenergidariombak. Namun, teknologi-teknologitersebutmasihdalamtahapawalpengembangandanmasihdalamtahapperkiraanteknologiapa yang paling tepatuntukditerapkan. • Beberapateknologi yang telahmenjadi target untukusahapengembangandantelah lulus ujipenerapanantara lain:  • - Oscillating Water Column (OWC) • - Attenuator,dan • - Point Absorbers.

21. Oscillating Water Column (OWC) OWC semacampenghalangberbentuk parabola yang dipasangtegaklurusterhadaparahdatangombak, bergunauntukmenangkapdanmeneruskanombak yang datang. Padaumumnyaalatinidipasangdipesisirpantai, tetapidapatjugadipasangditengahlautdengantambahandesainpelampung. Ombakyang tertangkapakanmasukmelaluicelahmenujuruang yang berisisiudara yang terperangkap. GerakanOWC akibathantamanombakakanmembuatudaratersebutmengalirmelaluisebuahcelah yang dipasang baling-baling, sehingga baling-baling berputarakibataliranudara.

22. Oscillating Water Column (OWC)

23. Point Absorbers Alatiniterdiridaribagian yang terapungdanbagian yang terendamdimanabagian yang terendaminirelatiftidakbergerakterhadappengaruhombakdengankata lain bagianinidilekatkandidasarlaut. Di dalambagian yang terendaminiterdapatpompahidrolik yang dikoneksikandenganturbin. Naikturunnyagelombanglautakanmengakibatkanbagian yang mengapungdipermukaanakanbergeraknaikturun. Gerakaniniakanmenggerakkanpompahidrolikuntukmemutarturbin.

24. Point Absorbers

25. Skotlandia-Inggrismengembangkansebuahinovasipembangkitlistriktenagaombak yang berukurancukupbesardanbentuknyamenyerupaiUlarLautRaksasa (Anaconda)

26. Sepertihalnyaularraksasa Anaconda, generator pembangkitlistrikinimemilikiukuran yang cukupbesaryaknipanjangnyamencapai 120 hingga 150 meter, dengan diameter 3,5 meter danberatnyasekitar 750 ton. • Berbandinglurusdenganukurannya yang menyerupaiularlautraksasa, pembangkitlistrik yang memanfaatkantenagaombaktersebutbisamenghasilkanenergilistrikhingga 5 MW yang diperkirakancukupuntukmemenuhipasokanlistrikuntuk 3.000 rumahdanmampumengurangiemisikarbondioksidasekitar 11.000 ton per tahunnya.   

27. A ENERGI KANDUNGAN TERMIS Energipanaslaut Lautan, yang meliputidua per tigaluaspermukaanbumi, menerimapanas yang berasaldaripenyinaranmatahari. Selaindaripadaitu, air lautanjugamenerimapanasbumiyaitu magma, yang terletakdibawahdasarlaut. Energitermalinidapatdimanfaatkandenganmengkonversinyamenjadienergilistrikdengansuatuteknologi yang disebut Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC), atauKonversiEnergiPanasLaut (KEPL) biladipakaiistilah Indonesia.

28. Energipanaslaut • Panaslautterjadikarenaenergiradiasisuryadiserap air lautsehinggaenergitersimpandalam air laut. • Lautanyang meliputiduapertigaluaspermukaanbumi, menerimapanas yang berasaldaripenyinaranmatahari. • Air lautanjugamenerimapanas yang berasaldaripanasbumiyaitu magma, yang teletakdibawahdasarlaut. • Energitermalinidapatdimanfaatkandenganmengkonversikannyamenjadienergilistrikdengansuatuteknologi yang disebut Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC), atauKonversiEnergiPanasLaut(KEPL)

29. Energipanaslaut Suatujumlahenergi yang besar yang diserapolehlautandalambentukpanas yang berasaldaripenyianaranmataharidan yang berasaldari magma yang terletakdibawahdasarlaut. Suhupermukaan air lautdisekitargariskhatulistiwaberkisarantara 25 sampai 300 C. Di bawahpermukaan air, suhuinimenurundanmencapai 5 sampai 70 C sepanjangtahunpadakedalamanlebihkurang 500 meter. Selisihsuhuinidapatdimanfaatkanuntukmenjalankanmeisnpenggerakberdasarprinsiptermodinamika, dandenganmempergunakansuatuzatkerja yang mempunyaititikmendidih yang rendah; padadasarnyamesinpenggerakinidapatdigunakanuntukpembangkitanlistrik. Gas Fron R-22 (CHCLF2), Amonia (NH3) dan gas Propan (C3H6) mempunyaititikmendidih yang sangatrendah, yaituantara -30 sampai -500C padatekananatmosferik, dan +300C padatekananantara 10 dan 12,5 kg/cm2. Gas-gas inilah yang prospektifuntukdigunakanzatkerjapadakonversipanaslaut.

30. Turbin uap Medium gas Generator Evaporator Air hangat Rangkaian medium Medium cair Kondensator Air dingin Pompa Pompa Pompa SkemaprinsipKonversiEnergiPanasLaut (KEPL)

31. Prinsipkerja KEPL • Dalamgambarterlihatskemaprinsipkonversienergipanaslautmenjadienergilistrik. • Air hangat, dengansuhuantara 25 dan 30 o C dibawake evaporator. • Bahanzatkerja, misalnyaFron R-22, yang beradadalambentukcair, dipanaskanoleh air hangatini, mendidih, dankemudianmenguapmenjadi gas dengantekanansekitar 12 Kg/cm2. • Gas dengantekananinidibawaketurbin, yang menggerakkansebuah generator. • Gas yang telahdipakai, setelahmeninggalkanturbin, didinginkandalamkondensoroleh air lautdingin, yang mempunyaisuhusekitar 5-7o C, sehinggafron R-22 kembalimenjadicair. SiklusberulangsetelahFron R-22 yang cairinidipompakembalikedalam evaporator.

32. 27 – 30 o C 27 - 0o C 5 - 600o m 5 – 600 o C 5 – 7o C 5 - 7o C PusatListrik PusatListrik (b) (a) • Gambar (a) memperlihatkanskemasuatupusatlistrik KEPL yang terletakdidarat, yaituditepipantai. • Tampakmenonjolpipapengambil air dingin, yang merupakankomponen yang penting. • Dari gambartersebutjugadapatdisimpulkan, bahwagradienturunpantaiharuscuram. Bilatidak, makapipamenjaditerlampaupanjang, untukdapatmencapaikedalaman 600 meter. • Dalamhaldemikian, makakemungkinan lain, adalahpusatlistrik KEPL terapung, sebagaimanaterlukispadagambar 1.2 (b) yang akanmemerlukankabellautuntukpenyaluranenergilistrik.