Dasar Konversi Energi

Konversi baik energi listrik menjadi energi mekanik( yang memiliki prinsip motor listrik. Prinsip generator berlangsung di medan magnet.

- Artinya, energi yang akan dirubah dari suatu bentuk ke bentuk lain, untuk sementara waktu sesaat tersimpan pada medium medan magnet, dan untuk kemudian dilepaskan kembali menjadi energi sistem lainya.

- Dengan kata lain, medan magnet berfungsi sebagai:
- Tempat penyimpanan energi (dalam sesaat)
- Medium untuk mengkopel proses perubahan energi

- Setelah dari medan magnet, energi listrik yang dihasilkan akan diteruskan ke sebuah akumulator tegangan . Akumulator gunanya untuk menyimpan energi listrik yang dihasilkan dari medan magnet yang berada di dalam sebuah generator
- Setelah akumulatort kemudian energi listrik diteruskan ke pembangkit listrik yang berguna untuk membangkitkan energi listrik yang telah disimpan dalam energi di sebuah akumulator.
- setelah di dibangkitkan kemudian energi diteruskan kepada pemakai

Prinsip Kerja Photovaltic Cell.

Matahari merupakan salah satu sumber daya alam yang sangat berlimpah di Indonesia. Dengan penyinaran matahari konstan sepanjang tahun selama 12 jam per hari, tentu ini merupakan salah satu sumber energi yang sangat potensial dikembangkan di negara kita. Disamping adanya ‘bahan bakar’ yang berlimpah ruah, tentu saja sumber energi ini sangat ramah lingkungan. Listrik dari sumber energi surya ini tentu saja akan sangat berguna untuk pemerataan listrik ke daerah-daerah terpencil yang belum terjangkau saluran transmisi PLN.

Sekarang bagaimana kita bisa mengkonversi energi surya menjadi energi listrik..?? Yup, jawabannya adalah menggunakan photovoltaic cell.. kalau dilihat dari asal katanya photo : “cahaya” sedangkan voltaic: “menghasilkan tegangan”. Jadi kalau dari arti katanya “photovoltaic cell” berarti ‘sel yang menghasilkan tegangan listrik dari cahaya”, walaupun sebenarnya yang dihasilkan langsung bukanlah tegangan tetapi arus. Mengapa bisa arus yang dihasilkan??

Satu buah photovoltaic cell terbuat dari bahan dasar silicon yang dilapis kaca. -Silicon mudah sekali didapat di bumi ini dalam bentuk pasir silika- sehingga cahaya bisa menembus masuk. Ketika cahaya matahari menembus masuk ke dalam sel, partikel cahaya matahari yang disebut ‘photon’ juga ikut masuk. Partikel photon ini kemudian menumbuk elektron bermuatan negative di atom silikon penyusun photovoltaic cell. Pada saat tumbukan, energinya photon ditransfer ke elektron sehingga elektron terlepas dari atom silikonnya. Karena setiap detiknya ada tak terhingga photon yang menumbuk, maka akan dihasilkan banyak sekali elektron-elektron bebas. Elektron bebas ini akan didorong keluar photovoltaic cell karena adanya medan listrik di dalam cell. Apabila photovoltaic cell ini kita hubungkan ke beban listrik, maka arus akan dapat mengalir ke beban. ..Energi matahari telah diubah secara langsung menjadi energi listrik..!!! Selama masih ada cahaya matahari yang masuk maka akan terus ada electron bebas yang mengalir ke beban.

Satu buah photovoltaic cell sebenarnya terlalu kecil untuk menghasilkan energi listrik. Satu buah photovoltaic cell hanya menghasilkan sekitar 0.5V, jadi untuk menghasilkan tegangan 18V biasanya panel photovoltaic tersusun dari 36 buah photovoltaic cell yang disusun seri. Selain itu biasanya juga 36 buah cell tersebut juga disusun parallel dengan 36 buah cell yang lain supaya arus total yang dikeluarkan oleh satu buah panel photovoltaic cukup besar. Untuk menghasilkan daya yang lebih besar lagi, sejumlah banyak panel photovoltaic disusun menjadi array sehingga bisa melayani keperluan listrik yang cukup besar.

Konsep Dasar Konversi Energi

PRINSIP PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN

Pembangkit listrik tenaga angin sebagai jenis pembangkitan energi dengan laju pertumbuhan tercepat di dunia dewasa ini.
Saat ini kapasitas total pembangkit listrik yang berasal dari tenaga angin untuk Indonesia dengan estimasi kecepatan angin rata-rata sekitar 3 m/s / 12 Km/jam, 6.7 knot/jam turbin skala kecil lebih cocok digunakan, di daerah pesisir, pegunungan, dataran.
Perlu diketahui bahwa kecepatan angin bersifat fluktuatif, sehingga pada daerah yang memiliki kecepatan angin rata-rata 3 m/s, akan terdapat pada saat-saat dimana kecepatan anginnya lebih besar dari 3 m/s - pada saat inilah turbin angin dengan cut-in win speed 3 m/s akan bekerja.
Selain untuk pembangkitan listrik, turbin angin sangat cocok untuk mendukung kegiatan pertanian dan perikanan, seperti untuk keperluan irigasi, aerasi tambak ikan, dsb.

Turbin Angin sebagai Alternatif Pembangkit Listrik

MENURUNNYA tinggi muka air di berbagai bendungan-terutama yang dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit listrik tenaga air (PLTA)-telah menurunkan pasokan listrik di Jawa hingga 500 megawatt. Sebagai salah satu sumber pemasok listrik, PLTA bersama pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) dan pembangkit listrik tenaga gas (PLTG) memang memegang peran penting terhadap ketersediaan listrik terutama di Jawa, Madura, dan Bali. Energi angin yang sebenarnya berlimpah di Indonesia ternyata belum dimanfaatkan sebagai alternatif penghasil listrik.

PADAHAL, di berbagai negara, pemanfaatan energi angin sebagai sumber energi alternatif nonkonvensional sudah semakin mendapatkan perhatian.

Hal ini tentu saja didorong oleh kesadaran terhadap timbulnya krisis energi dengan kenyataan bahwa kebutuhan energi terus meningkat sedemikian besarnya.

Di samping itu, angin merupakan sumber energi yang tak ada habisnya sehingga pemanfaatan sistem konversi energi angin akan berdampak positif terhadap lingkungan.

Asal Energi angin

Semua energi yang dapat diperbaharui dan bahkan energi pada bahan bakar fosil-kecuali energi pasang surut dan panas bumi-berasal dari Matahari. Matahari meradiasi 1,74 x 1.014 kilowatt jam energi ke Bumi setiap jam. Dengan kata lain, Bumi menerima 1,74 x 1.017 watt daya.

Sekitar 1-2 persen dari energi tersebut diubah menjadi energi angin. Jadi, energi angin berjumlah 50-100 kali lebih banyak daripada energi yang diubah menjadi biomassa oleh seluruh tumbuhan yang ada di muka Bumi.

Sebagaimana diketahui, pada dasarnya angin terjadi karena ada perbedaan temperatur antara udara panas dan udara dingin. Daerah sekitar khatulistiwa, yaitu pada busur 0°, adalah daerah yang mengalami pemanasan lebih banyak dari Matahari dibanding daerah lainnya di Bumi.

Daerah panas ditunjukkan dengan warna merah, oranye, dan kuning pada gambar inframerah dari temperatur permukaan laut yang diambil dari satelit NOAA-7 pada Juli 1984. Udara panas lebih ringan daripada udara dingin dan akan naik ke atas sampai mencapai ketinggian sekitar 10 kilometer dan akan tersebar ke arah utara dan selatan.

Jika Bumi tidak berotasi pada sumbunya, maka udara akan tiba di kutub utara dan kutub selatan, turun ke permukaan lalu kembali ke khatulistiwa. Udara yang bergerak inilah yang merupakan energi yang dapat diperbaharui, yang dapat digunakan untuk memutar turbin dan akhirnya dapat menghasilkan listrik.

Mekanisme turbin angin

Sebuah pembangkit listrik tenaga angin dapat dibuat dengan menggabungkan beberapa turbin angin sehingga menghasilkan listrik ke unit penyalur listrik. Listrik dialirkan melalui kabel transmisi dan didistribusikan ke rumah-rumah, kantor, sekolah, dan sebagainya.

Turbin angin dapat memiliki tiga buah bilah turbin. Jenis lain yang umum adalah jenis turbin dua bilah.

Jadi, bagaimana turbin angin menghasilkan listrik? Turbin angin bekerja sebagai kebalikan dari kipas angin. Bukannya menggunakan listrik untuk membuat angin, seperti pada kipas angin, turbin angin menggunakan angin untuk membuat listrik.

Angin akan memutar sudut turbin, kemudian memutar sebuah poros yang dihubungkan dengan generator, lalu menghasilkan listrik. Turbin untuk pemakaian umum berukuran 50-750 kilowatt. Sebuah turbin kecil, kapasitas 50 kilowatt, digunakan untuk perumahan, piringan parabola, atau pemompaan air.

Jenis turbin angin

Dalam perkembangannya, turbin angin dibagi menjadi jenis turbin angin propeler dan turbin angin Darrieus. Kedua jenis turbin inilah yang kini memperoleh perhatian besar untuk dikembangkan.

Pemanfaatannya yang umum sekarang sudah digunakan adalah untuk memompa air dan pembangkit tenaga listrik.

Turbin angin propeler adalah jenis turbin angin dengan poros horizontal seperti baling- baling pesawat terbang pada umumnya. Turbin angin ini harus diarahkan sesuai dengan arah angin yang paling tinggi kecepatannya.

Kecepatan angin diukur dengan alat yang disebut anemometer. Anemometer jenis mangkok adalah yang paling banyak digunakan. Anemometer mangkok mempunyai sumbu vertikal dan tiga buah mangkok yang berfungsi menangkap angin.

Jumlah putaran per menit dari poros anemometer dihitung secara elektronik. Biasanya, anemometer dilengkapi dengan sudut angin untuk mendeteksi arah angin.

Jenis anemometer lain adalah anemometer ultrasonik atau jenis laser yang mendeteksi perbedaan fase dari suara atau cahaya koheren yang dipantulkan dari molekul-molekul udara.

Turbin angin Darrieus merupakan suatu sistem konversi energi angin yang digolongkan dalam jenis turbin angin berporos tegak. Turbin angin ini pertama kali ditemukan oleh GJM Darrieus tahun 1920.

Keuntungan dari turbin angin jenis Darrieus adalah tidak memerlukan mekanisme orientasi pada arah angin (tidak perlu mendeteksi arah angin yang paling tinggi kecepatannya) seperti pada turbin angin propeler.

Di Indonesia telah mulai dikembangkan proyek percontohan baik oleh lembaga penelitian maupun oleh pusat studi beberapa perguruan tinggi. Proyek ini perlu memperoleh perhatian dari pihak yang terkait untuk dikembangkan karena membutuhkan riset yang cukup intensif mengenai kecepatan angin, lokasi penempatan turbin angin, serta cara untuk mengatur pembebanan turbin yang tidak merata. Misalnya pada malam hari angin cukup kencang, sedangkan pada pagi dan siang hari kecepatan angin turun sehingga harus ada mekanisme penyimpanan energi serta mekanisme untuk menstabilkan fluktuasi tegangan listrik yang dihasilkan.

Dalam situasi yang serba kekurangan pasokan listrik seperti sekarang, tampaknya alternatif energi angin perlu dikaji ulang. Selain hasilnya selalu berkelanjutan, harganya pun kompetitif dibanding pembangkit listrik lainnya.