MAKALAH PENYIMPANAN ENERGI
OLEH: I NYOMAN AGUS ADI SAPUTRA
NIM. 1415071022
PENDIDIKAN TEKNIK MESIN FAKULT FAKULTAS AS TEKNIK DAN KEJURUAN UNIVERSITAS PENDIDIKAN GANESHA 2016 PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan ke hadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat-Nya makalah yang berjudul Penyimpanan Energi ini disusun untuk menyelesaikan tugas kuliah Mesin Konversi Energi. Penyelesaian karya tulis ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak. ntuk itu pada kesempatan ini penulis mengu!apkan terima kasih kepada" #. Kepada rekan-rekan anggota kelompok yang telah banyak memberikan masukan sehingga tulisan ini dapat diselesaikan tepat pada $aktunya %. &emua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah banyak memberikan masukan-masukan dan dukungan moral dalam penyelesaian makalah ini. Tiada gading yang tak retak, begitu juga dengan makalah ini, masih banyak terdapat kekurangan. 'leh sebab itu, penulis sangat mengharapkan masukan, saran, ataupun kritik yang si(atnya membangun dari semua pihak untuk menyempurnakan makalah ini.
&ingaraja, %) Mei %)#*
Penulis
2
DAFTAR ISI
+udul......................................................................................................................i Prakata...................................................................................................................ii a(tar isi................................................................................................................iii / PEN01N.................................................................................................# #.# 1atar elakang.................................................................................................# #.% 2umusan Masalah...........................................................................................% #.3 Tujuan Penulisan.............................................................................................%
// PEM0&N....................................................................................................3 %.# Pengertian Energi Mekanik, Energi 1istrik dan Energi Panas........................3 %.% Penyimpanan Energi........................................................................................4 %.3 +enis Energi Yang apat i &impan................................................................5 %.4 Man(aat Energi................................................................................................ 6
/// PENTP.............................................................................................................#) 3.#. Kesimpulan.....................................................................................................#) 3.%. &aran...............................................................................................................#) 7T2 P&TK
3
BAB I PENDAHULUAN
1.1 L!" #$%&'( Energi merupakan sesuatu pengertian yang tidak mudah dide(inisikan
dengan singkat dantepat. Energi atau yang sering disebut tenaga, adalah suatu pengertian yang sering sekali digunakan orang. Kita sering mendengar istilah krisis energi yang bermakna untuk menunjukkan krisis bahan bakar 8terutama minyak9. ahan bakar adalah sesuatu yang menyimpan energi, jika dibakar akan diperoleh energi panas yang berguna untuk alat pemanas atau untuk menggerakkan mesin. Energi dalam kehidupan sehari-hari arti gerak, misal seorang anak banyak bergerak dan berlari-lari dikatakan penuh dengan energi. Energi juga dihubungkan dengan kerja. &eseorang yangmampu bekerja keras dikatakan mempunyai energi atau tenaga besar. +adi boleh dikatakan energi adalah sesuatu kekuatan yang dapat menghasilkan gerak, tenaga, dan kerja. &atuan energy adalah +oule 8+9 yang merupakan nama seorang ilmu$an /nggris yang berhasil membuktikan bah$a panas 8kalor9 adalah suatu bentuk energi, yaitu +ames Pres!ott +oule 8#6#6-#66:9. ntuk menghormatinya maka dibuatlah namanya sebagai satuan energi. Energi tidak dapat di!iptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat dikonversikan;berubah dari bentuk energi yang satu ke bentuk energi yang lain, misalnya pada kompor di dapur, energi yang tersimpan dalam min yak tanah diubah menjadi api. &elanjutnya jika api digunakan untuk memanaskan air dalam pan!i, energi berubah bentuk lagi menjadi gerak molekul-molekul air. Perubahan bentuk energi ini disebut konversi. &edangkan perpindahan energi disebabkan adanya perbedaan temperatur yang disebut kalor. Energi juga dapat dipindahkan dari suatu sistem ke sistem yang lain melalui gaya yang mengakibatkan pergeseran posisi benda. Trans(er energi ini adalah kemampuan suatu sistem untuk menghasilkan suatukerja yang pengaruh;berguna bagi kebutuhan manusia se!ara positi(. +adi energi adalah suatukuantitas yang kekal, dapat berubah bentuk, dan dapat pindah dari satu sistem ke sistem yanglain, akan tetapi jumlah keseluruhannya adalah tetap. 1.2 R)*)+' M+%,
1
#. +elaskan pengertian jenis energi < %. pa yang di maksud dengan penyimpanan energi < 3. +enis energi apa sajakah yang dapat di simpan < 4. pa sajakah man(aat dari energi < 1.- T))'
#. Mahasis$a dapat memahami pengertian dari jenis energi. %. Mahasis$a dapat memahami tentang penyimpanan energi. 3. Mahasis$a dapat memahami tentang jenis-jenis energi yang dapat di simpan. 4. Mahasis$a dapat memahami tentang man(aat energi.
BAB II
2
PEMBAHASAN
2.1 P$'($"!/' E'$"(/ M$&'/& E'$"(/ L/+!"/& ' E'$"(/ P'+
Energi Mekanik Energi mekanik adalah energi yang berkaitan dengan gerak atau
kemampuan untuk bergerak. da dua ma!am energi mekanik yaitu = energi kinetik dan energi potensial.
Energi Kinetik Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya atau
kelajuannya. Energi kinetik dirumuskan " EK > energi kinetik 8joule atau +9, m > massa 8kg9, v > kelajuan
Energi Potensial Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh benda karena posisinya.
Energi potensial dapat dirumuskan" EP > energi potensial gravitasi 8joule atau +9, m > massa 8kg9, g > per!epatan gravitasi 8m;s%9, h > ketinggian benda dari a!uan 8m9.
Energi 1istrik Energi listrik adalah energi yang berkaitan dengan akumulasi arus elektron
dan bentuk transisi atau trans(ernya adalah aliran elektron melalui konduktor jenis tertentu. Energi listrik dapat disimpan sebagai energi medan elektrostatis dan merupakan energi yang berkaitan dengan medan listrik akibat terakumulasinya muatan elektron pada pelat-pelat kapasitor. Energi medan listrik ekivalen dengan energi medan elektromagnetis yang sama dengan energi yang berkaitan dengan medan magnet yang timbul akibat aliran elektron melalui kumparan induksi. Kemampuan untuk melakukan atau menghasilkan usaha listrik 8kemampuan yang diperlukan untuk memindahkan muatan dari satu titik ke titik yang lain9. Energi listrik dilambangkan dengan ?. &edangkan perumusan yang digunakan untuk menentukan besar energi listrik adalah " ? > @.A
3
Ket " ? > Energi listrik 8 +oule 9@ > Muatan listrik 8 Boulomb9A >eda potensial 8 Aolt 9 Karena / > @;t maka diperoleh perumusan ? > 8/.t9.A ? > A./.t pabila persamaan tersebut dihubungkan dengan hukum 'hm 8 A > /.29 maka diperoleh perumusan ? > /.2./.t atau ? > /%2 t &atuan energi listrik lain yang sering digunakan adalah kalori, dimana # kalori sama dengan ),%4 +oule selain itu juga menggunakan satuan k?h 8kilo$att jam9.
Energi Panas
Merupakan bentuk energi dasar di mana dalam kata lain adalah semua energi yang dapat dikonversikan se!ara penuh menjadi energi panas. &ebaliknya, pengonversian dari energi termal ke energi lain dibatasi oleh hukum Thermodinamika // CTotal entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi !enderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya $aktu, mendekati nilai maksimumnya. entuk energi transisi dan energi termaladalah energi panas 8kalor9, dapat pula dalam bentuk energi tersimpan sebagai kalor laten atau kalor sensibel yang berupa entalpi.
2.2 P$'/*3'' E'$"(/
Penyimpanan energi adalah suatu metode atau alat untuk menyimpan beberapa bentuk energi yang bisa diambil pada suatu $aktu tertentu untuk berbagai kepentingan. lat yang digunakan untuk menyimpan energi kadangkadang disebut dengan akumulator. &emua bentuk energi yang termasuk ke dalam energi potensial 8misal" energi kimia, energi listrik, dan sebagainya9 atau energi termal dapat disimpan. +am putar mekanis menyimpan energi potensial dalam tegangan mekanis. aterai menyimpan energi kimia yang dapat diubah se!ara langsung menjadi energi listrik dengan menghubungkan kedua kutubnya dengan peralatan listrik. endungan hidroelektrik menyimpan energi dengan reservoir air sebagai energi potensial gravitasi. Makanan juga merupakan media penyimpanan energi, yaitu energi kimia, bahkan es dapat dikatakan sebagai sarana penyimpanan energi termal dan akan dipergunakan ketika kebutuhan akan temperatur dingin dibutuhkan.
4
2.- J$'/+ E'$"(/ Y'( D3! D/ S/*3' P$'/*3'' E'$"(/ K/*/
agian dari ilmu kimia yang mempelajari perubahan kalor atau panas suatu Dat yang menyertai suatu reaksi atau proses kimia dan (isika disebut termokimia. se!ara operasional termokimia berkaitan dengan pengukuran dan perna(siran perubahan kalor yang menyertai reaksi kimia, perubahan keadaan, dan pembentukan larutan. Termokimia adalah tentang jumlah kalor yang dapat dihasilkan oleh sejumlah tertentu pereaksi serta !ara pengukuran kalor reaksi. ntuk mengerti termokimia, perlu dipahami konsep sistem dan lingkungan. &istem adalah suatu reaksi atau tempat yang dijadikan titik pusat perhatian. 1ingkungan adalah semua hal yang menunjang sistem, atau dengan kata lain, semua hal di luar sistem. Bontohnya, bila kita melihat segelas air, maka segelas air adalah sistem, sementara ruangan dan semua lainnya adalah lingkungan. da 3 jenis sistem, berdasarkan trans(ormasi materi dan energinya, yaitu" #9 &istem terbuka, yaitu sistem dimana pertukaran materi dan energi keluar masuk sistem dapat dilakukan. Bontohnya, air dalam gelas terbuka. %9 &istem tertutup, dimana hanya ada pertukaran energi atau materi satu arah. Bontohnya, air panas dalam gelas tertutup, dimana hanya panas 8energi9 dari dalam gelas yang bergerak ke arah lingkungan. 39 &istem terisolasi, yaitu dimana tidak terjadi pertukaran materi dan energi sama sekali. Bontohnya, air dalam termos.
P$'/*3'' E'$"(/ L/+!"/& P$'/*3'' $'$"(/ %/+!"/& 3! /%&)&' $'(' ) ":
#. Penyimpanan dengan menggunakan medan elektro statik dan medan indukti(. %. Penyimpanan dengan menggunakan batere. P$'/*3'' M$' E%$&!"+!!/& ' M$' /')&!/
Penyimpanan energi listrik dalam bentuk energi listrik ada dua !ara" ilakukan didalam kapasitor ilakukan didalam Magnet Penyimpanan dalam kapasitor K'$'+!" 83+/!"9 adalah suatu alat yang dapat menyimpan
5
energi di dalam medan listrik , dengan !ara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik . pada ilmu elektronika disingkat dengan huru( 8 89. 7ungsi kapasitor &ebagai alat penyimpanan dalam arus !.
&ebagai penyimpan daya untukmemperbaiki ketinggalan (aktor daya pada arus
!. +ika dikehendaki untuk aliran tiba-tiba pada arus !.
Energi listrik yang dapat disimpan pada kapasitor adalah sebesar" E > imana = B > Kapasitansi unit 8(arad9 v > Aoltase akhir yang mele$ati kapasitor Kapasitansi dari suatu kapasitor dipengaruhi oleh tiga (aktor" #. 1uas area plat %. +arak antar plat 3. Tetapan dielektrik dari bahan antar plat erdasarkan kegunaannya kondensator kita bagi dalam" #.Kondensator tetap 8nilai kapasitasnya tetap tidak dapat diubah9 %.Kondensator elektrolit 8Ele!trolite Bondenser > El!o9 3.Kondensator variabel 8nilai kapasitasnya dapat diubah-ubah P$'/*3'' E'$"(/ T$"*%
Penyimpanan energi termal adalah penyimpanan energi sementara atau pemindahan panas untuk penggunaan di kemudian hari. Penyimpanan energi termal yang umum saat ini adalah penyimpanan es yang berguna untuk memindahkan panas ketika dibutuhkan. Es dibuat di malam hari ketika beban pun!ak telah le$at. Metode ini direkomendasikan dan dikembangkan oleh & Freen uilding Boun!il dalam program 1eadership in Energy E(i!ien!y and Environmental esign untuk menggugah pengembangan desain bangunan berkemampuan tinggi yang aman bagi lingkungan.
Keuntungan pembuatan es di malam hari diantaranya" listrik setelah mele$ati beban pun!ak memiliki biaya lebih rendah sehingga lebih murah, dan energi untuk mendinginkan es di malam yang dingin lebih !epat dan membutuhkan energi yang lebih sedikit, sehingga dapat dihasilkan es dalam jumlah yang lebih banyak. apat dikatakan juga bah$a dengan !ara ini, banyak energi dari
6
pembangkit listrik dihemat sementara lebih banyak energi dikeluarkan dari penyimpanan untuk beberapa lamanya. P$'/*3'' $'$"(/ +)"
aterai Penyimpanan Energi &urya &ebuah sistem penyimpanan listrik tenaga surya biasanya berbentuk jajaran baterai yang disimpan di tempat yang berventilasi aman seperti basement atau kamar yang dibangun khusus. aterai merupakan pilihan, tetapi agar benar-benar Gmampu memenuhi kebutuhanG beberapa jenis sistem penyimpanan diperlukan dan baterai adalah yang digunakan se!ara universal. ua jenis baterai yang umum digunakan untuk penyimpanan energi surya adalah baterai timbal asam dan kadmium nikel. aterai timbal asam merupakan yang paling umum digunakan karena biayanya yang jauh lebih rendah. aterai jenis ini sangat mirip dengan baterai timbal asam di mobil dengan beberapa perbedaan. aterai ini memiliki terminal positi( dan negati(, dimana timbal ditempatkan, dan terdapat pelat logam yang terhubung ke terminal. Pelat dimasukkan dalam larutan kimia, air murni dan asam sul(at. 1istrik dihasilkan oleh reaksi kimia antara pelat timah dan !ampuran asam sul(at. Ketika mereka bergabung se!ara kimia, mereka menghasilkan elektron bebas yang mengalir melalui terminal dan disalurkan ke perangkat di rumah. Panel surya (otovoltaik menghasilkan listrik dengan !ara membuat reaksi kimia untuk kembali mengisi daya baterai. Prinsip yang sama berlaku pada baterai nikel kadmium, meskipun ada beberapa perbedaan praktis. aterai NiBad jauh lebih mahal, tetapi kita tahu bah$a harga yang lebih tinggi akan memberikan nilai lebih. aterai jenis ini bertahan lebih lama dan dapat melepaskan arus listrik lebih banyak sebelum mereka perlu diisi ulang. Kedua jenis baterai tersebut dikenal sebagai baterai Hsiklus dalamH. Pada baterai mobil, dipasok banyak arus listirk untuk $aktu yang singkat, !ukup dan !ukup lama untuk men-starter mobil. Kemudian, motor akan mengambil alih
7
kerja untuk menyalakan perangkat listrik. aterai ini disebut sebagai baterai Hsiklus dangkalH. &istem baterai tenaga surya harus menyediakan arus listrik yang lebih ke!il, untuk periode lebih lama, atau dapat diran!ang sesuai kebutuhan. Pada malam hari ketika panel photovoltai! tidak dapat memproduksi listrik untuk kerperluan rumah atau mengisi baterai, perangkat baterai Gsiklus dalamG mulai melakukan tugas mereka untuk memasok listrik.
Kontrol aterai Penyimpanan Energi &urya aterai yang kering atau pengisian se!ara terus-menerus yang berlebihan akan mempersingkat masa pakai baterai se!ara drastis. ntuk men!egah terjadinya hal ini, perangkat terpisah yang disebut perangkat kontrol digunakan. Panel photovoltai! akan bertahan hingga dua puluh tahun, tetapi bahkan baterai yang terbaik dapat bertahan tidak lebih dari sepuluh tahun, bahkan seringkali kurang. Mengganti baterai penyimpan energi surya meningkatkan bia ya pada sistem, sehingga memperpanjang masa hidup baterai adalah kun!i untuk menghemat investasi serendah mungkin se!ara keseluruhan. 2.4 M'! E'$"(/
alam kehidupan sehari-hari pun manusia mengandalkan energi baik energi listrik, panas, kimia mulai dari memasak, belajar dan masih banyak lagi lainnya. Manusia membutuhkan energi untuk kehidupannya. anyak sekali man(aat energi tersebut untuk kehidupan ini, berikut ini berbagai ma!am-ma!am man(aatnya yang kita rasakan " 1. S$#(/ P$'$"'('
&aat malam hari, man(aat energi listrik bisa dijadikan sebagai sumber penerangan. Energi listrik bisa digunakan untuk menyalakan lampu. ahulu kala saat energi listrik belum masuk ke desa-desa, penerangan hanya dilakukan menggunakan lampu minyak biasa. &aat ini harga minyak bumi mahal harganya, sehingga man(aat minyak bumi atau minyak tanah semakin langka dan semakin mahal.
8
2. S)*#$" E'$"(/
Energi listrik dijadikan sebagai sumber energi. isebut sumber energi karena listrik bisa dijadikan sebagai penghasil energi. Misalnya saja adalah sumber energi untuk menghidupkan berbagai ma!am peralatan rumah tangga dan juga peralatan elektronik lainnya. -. S"' H/#)"'
&arana hiburan bisa menggunakan energi listrik, sebabnya adalah banyak alat-alat dan media hiburan yang menggunakan energi listrik. Misalnya man(aat sosial media dari smartphone, playstation atau game elektronik lainnya yang membutuhkan listrik. 4. P$'(,+/% P'+
1istrik bisa dijadikan sebagai penghasil panas, man(aat energi listrik banyak digunakan berbagai ma!am keperluan rumah tangga. 1istrik bisa dijadikan sebagai sumber panas, karena arus litrik bisa mengalir dengan man(aat nikel atau elemen-elemen pemanas yang bisa menghasilkan panas. Panas yang dihasilkan inilah yang digunakan dan juga dibutuhkan dalam kehidupan sehari- hari. Energi listrik yang menghasilkan panas bisa digunakan untuk kompor listrik, penanak nasi dan juga digunakan untuk menyetrika. &emua peralatan tersebut mengubah energi listrik menjadi panas. 5. P$'(,+/% G$"&
Energi listrik yang ada di dalam kehidupan ini juga bisa dihasilkan sebagai penghasil gerak. anyak kebutuhan rumah tangga yang membutuhkan listrik untuk menggerakkan sesuatu. Misalnya saja energi listrik yang diubah menjadi energi gerak bisa digunakan untuk menggerakkan motor, mobil, kipas angin dan masih banyak lagi lainnya. &aat mengubah energi gerak dibutuhkan arus listrik untuk menggerakkan alat-alat tersebut.
9
BAB III PENUTUP
-.1
K$+/*3)%'
Pembangkit listrik tenaga surya adalah pembangkit listrik yang mengubah energi surya menjadi energi listrik . Pembangn listrik bisa dilakukan dengan dua !ara, yaitu se!ara langsung menggunakan photovoltaic dan se!ara tidak langsung dengan pemusatan energi surya. Photovoltaic mengubah se!ara langsung energi !ahaya menjadi listrik menggunakan e(ek (otoelektrik. Pemusatan energi surya menggunakan sistem lensa atau !ermin dikombinasikan dengan sistem pela!ak untuk mem(okuskan energi matahari ke satu titik untuk menggerakan mesin kalor . Panel surya ramah lingkungan dan tidak memberikan kontribusi terhadap perubahan iklim seperti pada kasus penggunaan bahan bakar (osil karena panel surya tidak meman!arkan gas rumah ka!a yang berbahaya seperti karbon dioksida. Panel surya meman(aatkan energi matahari dan matahari adalah bentuk energi paling berlimpah yang tersedia di planet . Panel surya mudah dipasang dan memiliki biaya pemeliharaan yang sangat rendah karena tidak ada bagian yang bergerak. -.2 S"'
Panel surya belum bisa menjadi energy alternati( bagi masyarakat /ndonesia dikarenakan biaya alat dan instalasinya yang masih mahal. 'elh karena itu panel surya untuk saat ini lebih !o!ok untuk digunakan pada instansi, kantor pemerintahan, sekolah atau badan I badan pelayanan masyarakat. engan begitu meskipun terjadi pemadaman listrik, kegiatan pelayanan masyarakat, belajar
10
mengajar dan pemerintahan tidak mengganggu seperti yang sering dialami sekarang ini.
11
DAFTAR PUSTAKA
Nugroho, hmad. Penggunaan Solar Cell, diakses %J Maret %))#4,8online9 http";;tlts.$ordpress.!om ?ikipedia, Sel Surya, diakses %* Maret %)#4,8online9 http";;id.$ikipedia.org;$iki; Naidoo, Kumi, Perubahan Iklim Global Energi Bersih Energi Matahari, diakses %* Maret %)#4, 8online9 http";;$$$.greenpea!e.org /mmanuel, avid. Pembangkit Listrik Tenaga Surya, diakses pada %* Maret %)#4, 8online9 http";;id.$ikipedia.org; aDuli, plikasi Tenaga Surya, diakses %J Maret %)#4, 8online9 http";;$$$.panelsurya.!om;indeL.php;id;home;
