DIKTAT MATA KULIAH PENGGERAK MULA SEMESTER IV
TEKNIK PERMINYAKAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ISLAM RIAU
~1~
BAB-1 SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK Sistem Pembangkitan Tenaga Listrik berfungsi membangkitkan energi listrik melalui berbagai macam pembangkit tenaga listrik. Pada Pembangkit Tenaga Listrik ini sumbersumber energi alam dirubah oleh penggerakmula menjadi energi mekanis yang berupa kecepatan atau putaran, selanjutnya energy mekanis tersebut di rubah menjadi energi listrik oleh generator listrik. Listrik merupakan sumber energi yang sangat dibutuhkan manusia. Dari mana listrik berasal??? pasti kalian ingin mengetahuinya. 1.1. PEMBANGKIT LISTRIK Pada pusat pembangkit (power plants), sumberdaya energi primer seperti bahan bakar fosil (minyak, gas alam, dan buatan), hidro, panas bumi, dan nuklir diubah menjadi energi listrik. Generator sinkron mengubah energi mekanis yang dihasilkan pada poros turbin menjadi energi listrik tiga fasa. Jenis pembangkit listrik dapat dibedakan menjadi bermacam-macam tergantung cara pandang kita. Pada makalah ini kami akan membaginya menjadi kemampuan penggerak mula (prime mover) untuk diperbaharui kembali (renewable source) sebagai berikut : Pembangkit Listrik Non renewable (primer) 1. Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) 2. Pembangkit Listrik Tenaga Uap – Batubara (PLTU) 3. Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) 4. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) Pembangkit Listrik Renewable 1. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTPB) 2. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) 3. Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB) 4. Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) 5. Pembangkit Listrik Tenaga Ombak/Arus Laut/tidal
~2~
1.2. SISTEM PEMBANGKIT Metode yang paling umum untuk pembangkit listrik dengan kapasitas yang besar adalah dengan generator putar yang terletak di stasiun tenaga listrik (Power Station).
Gambar.1.1. Sistem Pembangkit Listrik
Gambar 1.2. Sistem pembangkit Listrik energy nuklir Gambar 1.1 dan 1.2. Adalah satu rangkaian system pembangkit listrik yang terdiri dari sumber energi (Energy), Penggerak mula/penggerak utama (Prime mover), Energi Mekanik (Mechanical energy), penghasil listrik (Electrical Generator), Trafor (Transformer). Sistem pembangkit listrik ini juga dikenal dengan Konversi energi elektromekanik dan konversi energi langsung.
~3~
http://agusbudiana1.blogspot.co.id/2014/04/sistem-tenaga-listrik.html
1.3. PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GAS (PLTG) DAN UAP (PLTU) Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) adalah pembangkit listrik yang menkonversi energi kinetik dari gas untuk menghasilkan putaran pada turbin gas sehingga menggerakan generator dan kemudian menghasilkan energy listrik.
~4~
Sebuah PLTG sedikitnya harus memiliki compressor, combustion chamber, gas turbine eletric generator, exhaust, dan sarana pendukung lainnya.
http://elektronika-listrik.blogspot.co.id/2014/06/jaringandistribusi-pembangkit.html PLTGU adalah gabungan antara PLTG dengan PLTU, dimana panas dari gas buang dari PLTG digunakan untuk menghasilkan uap yang digunakan sebagai fluida kerja di PLTU. Dan bagian yang digunakan untuk menghasilkan uap tersebut adalah HRSG (Heat Recovery Steam Generator). PLTGU merupakan suatu instalasi peralatan yang berfungsi untuk mengubah energi panas (hasil pembakaran bahan bakar dan udara) menjadi energi listrik yang bermanfaat. Pada dasarnya, sistem PLTGU ini merupakan penggabungan antara PLTG dan PLTU. 1.4. PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP (PLTU) PLTU adalah jenis pembangkit listrik tenaga termal yang banyak digunakan, karena efisiensinya tinggi sehingga menghasilkan energi listrik yang ekonomis. PLTU merupakan mesin konversi energi yang mengubah energi kimia dalam bahan bakar menjadi energi listrik. Proses konversi energi pada PLTU berlangsung melalui 3 tahapan, yaitu : 1. Pertama, energi kimia dalam bahan bakar diubah menjadi energi panas dalam bentuk uap bertekanan dan temperatur tinggi. 2. Kedua, energi panas (uap) diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran. 3. Ketiga, energi mekanik diubah menjadi energi listrik.
~5~
Gambar ….Diagram Alir PLTU http://fariz-pembangkitlistrik.blogspot.co.id/2011/12/pemabangkit-listrik-tenaga-uap-pltu. PLTU adalah mesin konversi energi yang merubah energi kimia dalam bahan bakar menjadi energi listrik. PLTU merupakan jenis pembangkit listrik tenaga thermal yang banyak digunakan, karena efisiensinya yang baik dan bahan bakarnya mudah didapat sehingga menghasilkan energi listrik yang ekonomis
~6~
http://dunia-pltu.blogspot.co.id/2015/05/animasi-proses-flow-pltu-batubara.html PRINSIP KERJA PLTU menggunakan fluida kerja air uap yang bersirkulasi secara tertutup. Siklus tertutup artinya menggunakan fluida yang sama secara berulang-ulang. Urutan sirkulasinya secara singkat adalah sebagai berikut : 1. Pertama, air diisikan ke boiler hingga mengisi penuh seluruh luas permukaan pemindah panas. Didalam boiler air ini dipanaskan dengan gas panas hasil pembakaran bahan bakar dengan udara sehingga berubah menjadi uap. 2. Kedua, uap hasil produksi boiler dengan tekanan dan temperatur tertentu diarahkan untuk memutar turbin sehingga menghasilkan daya mekanik berupa putaran. 3. Ketiga, generator yang dikopel langsung dengan turbin berputar menghasilkan energi listrik sebagai hasil dari perputaran medan magnet dalam kumparan, sehingga ketika turbin berputar dihasilkan energi listrik dari terminal output generator 4. Keempat, Uap bekas keluar turbin masuk ke kondensor untuk didinginkan dengan air pendingin agar berubah kembali menjadi air yang disebut air kondensat. Air kondensat hasil kondensasi uap kemudian digunakan lagi sebagai air pengisi boiler. Demikian siklus ini berlangsung terus menerus dan berulang-ulang.
1.5. PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA NUKLIR Prinsip kerja PLTN hampir mirip dengan cara kerja pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) berbahan bakar fosil lainnya. Jika PLTU menggunakan boiler untuk menghasilkan energi panasnya, PLTN menggantinya dengan menggunakan reaktor nuklir. Seperti terlihat pada gambar…., PLTU menggunakan bahan bakar batubara, minyak bumi, gas alam dan sebagainya untuk menghasilkan panas dengan cara dibakar, kemudia panas yang dihasilkan digunakan untuk memanaskan air di dalam boiler sehingga menghasilkan uap air, uap air yang didapat digunakan untuk memutar turbin uap, dari sini generator dapat menghasilkan listrik karena ikut berputar seporos dengan turbin uap.
~7~
PLTN juga memiliki prinsip kerja yang sama yaitu di dalam reaktor terjadi reaksi fisi bahan bakar uranium sehingga menghasilkan energi panas, kemudian air di dalam reaktor dididihkan, energi kinetik uap air yang didapat digunakan untuk memutar turbin sehingga menghasilkan listrik untuk diteruskan ke jaringan transmisi,.
https://indone5ia.wordpress.com/2012/02/17/prinsip-kerja-pembangkit-listrik-tenaganuklir/
1.6. PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR Energi listrik yang dihasilkan dari energi gravitasi air dikenal dengan pembangkit listrik tenaga air, PLTA (Hydroelectric Power). Hydroelectric Power (PLTA) Pembangkit
~8~
Listrik menggunakan tenaga air Umumnya dibuat bendungan untuk mendapatkan energi kinetik yang besar untuk menggerakkan turbin
http://sanfordlegenda.blogspot.co.id/2013/09/Pembangkit-listrik-memanfaatkan-tenagaair.html Proses kerja PLTA Air ditampung di reservoir (bendungan) Air bertekanan tersebut mengalir melalui penstock (pipa air) menuju turbin. Turbin berputar dan memutar generator Medan fluksi yang dibangkitkan mengeluarkan Listrik. Listrik di transmisikan kepada konsumen. 1.6. PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA Pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) merupakan jenis pembangkit energy listrik alternative yang dapat mengkonversikan energy cahaya menjadi energy listrik. Secara umum ada dua (2) cara pembangkit listrik tenaga surya umtuk mendapatkan energy listrik. Yaitu : 1. Pembangkit listrik surya termal (Solar Thermal power plants) Energi surya digunakan untuk memanaskan suatu fluida, kemudian fluida tersebut akan memanaskan air. Air yang panas akan menghasilkan uap yang digunakan untuk memutar turbin, sehingga dapat menghasilkan listrik.
~9~
http://jendeladenngabei.blogspot.co.id/2012/11/pembangkit-listrik-tenagasurya-plts.html 2.
Pembangkat surya fotovoltaik (solar fhotovoltaik plants) Pembangkit jenis ini memanfaatkan sel surya (Solar cell) untuk mengkonversikan radiasi cahaya menjadi energy listrik secara langsung.
http://jendeladenngabei.blogspot.co.id/2012/11/pembangkit-listrik-tenaga-surya-plts.html
~ 10 ~
1.7. PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN Adalah mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin angin atau kincir angin. Cara kerjanya cukup sederhana, energi angin yang memutar turbin angin, diteruskan untuk memutar rotor pada generator di bagian belakang turbin angin, sehingga akan menghasilkan energi listrik.
~ 11 ~
http://www.vedcmalang.com/pppptkboemlg/index.php/menuutama/listrikelectro/1059-art-1 Pembangkit listrik tenaga angin merupakan salah satunya energi terbarukan (renewable energy)
Konversi energy dari tenaga angin menjadi tenaga mekanik
Pembangkit listrik tenaga angin merupakan salah satunya energi terbarukan (renewable energy) di Indonesia yang layak untuk dikembangkan, karena Indonesia mempunyai luas lautan yang hampir dua sepertiga dari daratan, sehingga sumber angin dari laut sangat memungkinkan untuk memutar generator sebagai pembangkit tenaga listrik tenaga angin (PLTB).Secara prinsip mesin pembangkit listrik tenaga angin (PLTB) adalah sebuah generator untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik, dimana tenaga mekanik
~ 12 ~
ini dihasilkan oleh angin yang akan memutar baling-baling yang berbentuk sudu-sudu blade dan porosnya dikopel dengan mesin generator pembangkit. Mesin pembangkitlistrik di sini dilengkapi beberapa komponen utama seperti baling-baling penera angin yang biasa disebut blades, hub untuk penghubung baling-baling yang berdiameter besar dengan poros utama (main shaft), transmisi gearbox untuk mempercepat putaran mesin, suatu pengarah penyimpangan untuk memutar pencarian arah kecepatan angin pada menara, tower penyanggauntuk kedudukan mesin generator dan perlengkapannya, poros kecepatan tinggi (high speed shaft), lalu komponen yang terpenting yaitu mesin generator sebagai pembangkit listrik. Kemudian sebuah frame bagian luar yang melindungi dalam mesin generator atau pembangkit padabagian eksternal dari suatu mesin generator yang biasa disebut housing dari mesin baling-baling yang berdiameter besar atau kipas penera angin tersebut. Mesin pembangkit ini juga dilengkapi frame internal untuk mendukung dan mendistribusikan ke beban. Sedangkan gearbox yang dikopel pada poros mesin pembangkit di sini untuk meningkatkan kecepatan poros, hal ini berkebalikan dengan mesin motor listrik, dimana gearbox biasanya justru mereduksi putaran mesin untuk mengangkat beban yang berat. Adapun kapasitas daya listrik (Watt/ kilo Watt/ Mega Watt) yang dihasilkantergantung dari besar kecilnya generator dan kemampuan angin dalam memutar poros (shaft) dari mesin generator pembangkit, serta komponen pelengkap yang lainnya, seperti sistem transmisi gearbox, sistem mekanik lainnya.
1.8. PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI (PLTPB) Penggunaan energi panas bumi sebagai pembangkit tenaga listrik sudah mulai dilirik oleh pemerintah. Pembangkit Listrik Tenaga Panasbumi (PLTP) pada prinsipnya sama seperti Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), hanya pada PLTU uap dibuat di permukaan menggunakan boiler, sedangkan pada PLTP uap berasal dari reservoir panas bumi. Apabila fluida di kepala sumur berupa fasa uap, maka uap tersebut dapat dialirkan langsung ke turbin, dan kemudian turbin akan mengubah energi panas bumi menjadi energi gerak yang akan memutar generator sehingga dihasilkan energi listrik.Apabila fluida panas-bumi keluar dari kepala sumur sebagai campuran fluida dua fasa (fasa uap dan fasa cair) maka terlebih dahulu dilakukan proses pemisahan pada fluida. Hal ini dimungkinkan dengan melewatkan fluida ke dalam separator, sehingga fasa uap akan terpisahkan dari fasa cairnya. Fraksi uap yang dihasilkan dari separator inilah yang kemudian dialirkan ke turbin.
~ 13 ~
https://rudimayardi.wordpress.com/2012/10/05/pemanfaatan-energi-panas-bumi/
1.9. PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA DIESEL Pembangkit listrik yang menggunakan mesin diesel sebagai penggerak mula (prime mover) disebut Pusat Listrik Tenaga Diesel (PLTD). Prime mover merupakan peralatan yang mempunyai fungsi menghasilkan energi mekanis yang diperlukan untuk memutar rotor generator. Mesin diesel sebagai penggerak mula PLTD berfungsi menghasilkan tenaga mekanis yang dipergunakan untuk memutar rotor generator.
https://www.slideshare.net/putriberlianabadi/pltd-pembangkit-listrik-tenaga-diesel
~ 14 ~
1. Tangki penyimpanan bahan bakar. 2. Penyaring bahan bakar 3. Tangki penyimpanan bahan bakar sementara 4. Pengabut 5. Mesin diesel. 6. Turbo charger. 7. Penyaring gas pembuangan. 8. Tempat pembuangan gas. 9. Generator 10. Trafo 11. Saluran transmisi
1.10. SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK TERDIRI DARI : 1. Sumber energi, energi yang digunakan untuk melakukan perubahan. Contoh : air sungai, air laut, panas bumi, panas matahari, minyak, gas, angin, batu bara dll. Penggerak utama (Prime mover), alat yang mengubah energi mekanik menjadi energy listrik. Contoh : Motor bakar diesel dan bensin, turbin air, turbin gas, turbin uap dll 2. Energi mekanik adalah energi adalah energi dari hasil gerakan dari komponenkomponen mesin. 3. Generator, alat pembangkit listrik dengan system elektromekanik
~ 15 ~
4. Trafo (Transformer), suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksielektromagnet. Energi listrik yang diperoleh dari generator listrik
5. Transmision Line transmission lines atau saluran transmisi, disingkat T-line. Saluran transmisi digunakan untuk mengirim energy dan sinyal listrik dari satu tempat ke tempat lainnya Sistem pembangkit listrik terdiri dari dua : 1. Secara langsung, tidak menggunakan penggerak mula. Contoh : Batrei, solar sell
2. Secara tidak langsung, menggunakan penggerak mula
~ 16 ~
DAYA LISTRIK Daya listrik didefinisikan sebagai laju hantaran energi listrik dalam rangkaian listrik. Satuan SI daya listrik adalah watt yang menyatakan banyaknya tenaga listrik yang mengalir per satuan waktu (joule/detik).
~ 17 ~
BAB II ENERGI (ENERGY) Energi adalah kemampuan melakukan kerja. Disebut demikian karena setiap kerja yang dilakukan sekecil apapun dan seringan apapun tetap membutuhkan energi. Menurut KBBI energi didefiniskan sebagai daya atau kekuatan yang diperlukan untuk melakukan berbagai proses kegiatan. Energi merupakan bagian dari suatu benda tetapi tidak terikat pada benda tersebut. Energi bersifat fleksible artinya dapat berpindah dan berubah. http://www.kamusq.com/2012/11/energi-adalah-pengertian-dan-definisi.html
Macam-macam Energi | Jenis-jenis Energi
Energi matahari Energi listrik Energi kinetik Energi panas Energi nuklir Energi kimia, dll
Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja atau usaha. Dalam kehidupan seharihari, energi sering kita sebut sebagai tenaga. Energi listrik terjadi karena adanya muatan listrik yang bergerak. Muatan listrik yang bergerak akan menimbulkan arus listrik. 2.1
SUMBER ENERGI (Energy Sources)
Dalam menghasilkan energi listrik, ada beberapa sumber energi dari alam yang berasal dari perut bumi digunakan yaitu energi konvensional dan non konvensional. 1. Energi konvensional (dari alam) adalah energi yang tersedia dalam jumlah terbatas. Contohnya adalah minyak, panas, batu bara (Coal), gas dsb. Sumber energi konvensional merupakan sumber energi yang belum ditersentuh oleh teknologi yang ada atau belum diubah menjadi energi yang praktis, energi ini merupakan energi dalam bumi yang jumlahnya terbatas dan tidak dapat di perbaruhi lagi. 2. Energi non konvensional adalah energi yang tersedia dalam jumlah yang tidak terbatas. Contoh energi non konvensional adalah cahaya matahari, panas bumi, (Geothermal energy), angin, dan biomassa.
~ 18 ~
Sumber energi non konvensional jelas sekali berbeda dengan energi konvensional, energi nonkonvensional sendiri merupakan energi yang dapat diperbarui dalam waktu singkat atau secara umum dikenal sebagai sumber energi yang dapat dengan cepat diperbaruhi secara alami. Selain waktu regenerasinya juga pada energi konvensional tidak tersentuh oleh teknologi sedangkan pada energi non konvensional melalui teknologi contohnya pembuatan aki, baterai, solar cell dan sejenisnya. Memang pada dasarnya energi non-konvensional merupakan energi yang berasal dari alam, hanya saja energi ini diolah kembali sehingga menjadi energi yang lebih praktis dan siap digunakan. Beberapa alternatif pengembangan sumber energi non-konvensional yang tujuannya digunakan untuk mengganti sumber energi konvensional. 2.2. JENIS DAN BENTUK ENERGI A. Energi Primer Batubara (Coal) Gas Alam Minyak Bumi B. Energi terbarukan Renewable energi adalah Sumber Energi yang tidak habis dipakai/digunakan. Mengapa Demikian ? Karena kategori Sumber Energi tersebut memiliki siklus proses yang membuatnya dapat diproduksi kembali atau di daur ulang.
Sel surya Tenaga air Tenaga angin Tenaga nuklir Energi nuklir merupakan energi yang dihasilkan selama reaksi nuklir. Tenaga panas bumi (Geothermal) Energi gelombang yaitu sebuah energi yang berasal dari air laut yang memanfaatkan gelombang laut. Salah satu contoh manfaat dari pemanfaatan energi ini yaitu untuk pembangkit listrik
Bentuk energi dan Satuan : 1. listrik, Energi listrik adalah bentuk energi yang berkaitan dengan arus dan akumulasi elektron. Power : Watt,kW,MW Power-Time :Wh, kWh, MWh
~ 19 ~
2. Energi elektromagnetik, Energi elektromagnetik adalah suatu bentuk energi yang berkaitan dengan adanya radiasi elektromagnetik berupa partikel foton. Energy : eV, MeV 3. kimia dan inti. Energi kimia adalah energi yang yang ditimbulkan akibat dari interaksi elektron pada atom-atom yang berkombinasi membentuk senyawa. Energy/mass : kJ/kg Energy/mol : kJ/mol 4. Energi nuklir adalah energi yang dihasilkan karena adanya reaksi dari inti-inti tak stabil. Energy : MeV 5. Energy Mekanik Energy : ft-lb, J Power :hp, kW, Btu/h 6. Energi Termal, Energi termal lebih pada kekhususan istilahnya saja, ditandai dengan perubahan suhu. Energy : Btu, kJ, cal Power : Btu/hr, W
2.3. KONVERSI ENERGI Supaya energi dapat digunakan, maka energi perlu di proses menjadi bentuk energi lainnya. Konversi energi adalah peralihan manfaat energi satu ke energi lainnya. Proses konversi :
~ 20 ~
2.4. KONVERSI SATUAN ENERGI Satuan energi dapat dijelaskan sebagai berikut : 1. British thermal unit [Btu]: oF by 1oF. 1 Btu = 1055 J = 778.16 ft·lbf = 252 cal 1 Btu/s = 1.055 kW Btu/hr = 0.2930711 W therm = 100,000 Btu 1 quad = 1015 Btu; note this is distinct from Q sometimes used as 1018Btu.
~ 21 ~
2. Joule [J]: 1J = 0.2388 cal (IT) 1J = 1 N·m = 6.242×1018 eV = 0.737 ft·lbf 1 J/s = 1 W 1 kWh = 3.6 ×106 J = 3412 Btu 3. Power 1 hp 1 hp·hr 1 ft.lb 1 ft.lb/s
= 746 W = 2.68 ×106 J = 0.746 kWh = 1.356 J = 1.285 x 10-3 Btu = 1.356 W = 1.818 x 10-3 W
= 3.766 x 10-7 kW.h
4. Massa (m) 1 lbm = 0.454 kg 1 slug = 32.174 lbm = 14.594 kg 1 lbm = 7000 grains 1 standard ton (short ton) = 2000 lbm = 907.2 kg 1 long ton = 2240 lbm 1 tonne = 1000 kg = 2204 lbf 1 lbf = 4.448 N 1 imperial gallon = 1.200 U.S. gallon 112 lbm = 8 stone 20 hundred weight = 100 lbf
= 0.9072 tonne
Contoh 3.1 1 ft-lb/s = (1 lb-ft/s).(0.3048 m/ft).(4.448 N/lb) = 1.356 N.m/s = 1.356 J/s = 1.356 W Contoh Energi Kinetik Angin
dimana pada persamaan tersebut dapat kita lihat bahwa energi angin (P ; Watt) bergantung terhadap faktor-faktor seperti aliran massa angin (m ; kg/s), kecepatan angin (v ; m/s), densitas udara (ρ ; kg/m3), luas permukaan area efektif turbin (A ; m3 ).
~ 22 ~
2.5.
PANAS SEBAGI ENERGI DALAM PERJALANAN 1. Nilai Kalor (Heating Value/HV) Jika suatu bahan bakar di bakar, maka terjadi reaksi kimia. reaksi kimia yang terjadi melepaskan energi dan limbah produk termal termasuk uap air, karbon dan bahan partikulat. di tungku, pembangkit listrik, atau mesin bensin, output energi dari proses pembakaran diukur dengan besaran yang disebut nilai kalor (Heating Value) Tabel 2.1. Nilai Kalor
Sumber lit.2 Dalam perhitungan yang melibatkan pembakaran bahan bakar, panas yang dilepaskan oleh pembakaran massa (m) diberikan oleh : Q = m. H 2. Panas Spesifik Aliran panas dalam suatu objek jika dipanaskan, maka akan terjadi kenaikan suhu dari awal (T1) ke akhir (To), maka persamaan : Q = mc(T-To) Contoh 2.2 Jika rata-rata mengkonsumsi energi setiap tahun 98 millions BTU. Berapa ton batu bara dapat dibakar untuk menghasilkan energy ?
~ 23 ~
Masa batu bara (m)
= (98 x 106 BTU)/(12.9 x 103 BTU/lbm) = 7.597 x 103 lbm
1 lbm = 1lb W = 7.579 x 103 lb x (1 ton/2000 lb) = 3.978 ton Contoh 2.3. mesin bensin bertenaga menghasilkan output daya rata-rata 50 kW. Mengabaikan, setiap efisiensi yang mungkin hadir, hitung volume bahan bakar yang dikonsumsi setiap jam. Jawab : Pavg = W/t W = Pavg x t = (50 kJ/s) x (3600 s) = 1.8 x 105 kJ m = (180 MJ)/(45 MJ/kg) = 4 kg Volume bahan bakar (V) m=xV V = m/ = (4 kg)/(680 kg/m3) = 5.882 x 10-3 m3 = 5.882 x 10-3 m3 x 1000 L/m3 = 5.882 L V = 5.882 L x 0.2642 gal/L = 1.554 gal Contoh 2.4
~ 24 ~
~ 25 ~
BAB 3 MOTOR PENGGERAK MULA
Energi/Daya Listrik yang dihasilkan Generator didapat dari Energi Mekanis ( putaran ), Generator yang digerakkan oleh Penggerak Mula ( Prime Mover ) diantaranya : Mesin Diesel, Turbin Gas, Turbin Air, Turbin Uao dll. Pemilihan Pengerak Mula (Prime Mover), didasarkan :
Ketersediaan Energi Primier Lokasi/Kondisi Geografis Tingkat Ke Ekonomian dll.
Motor penggerak mula adalah suatu motor yang merubah tenaga primer yang tidak diwujudkan dalam bentuk aslinya, tetapi diwujudkan dalam bentuk tenaga mekanis.
Daya/Energi listrik yang dihasilkan generator didapat dari energy mekanis, energy mekanis yang dihasilkan dari penggerak mula dihasilkan dari energy primer (dari alam). Sumber energy makanik untuk memutar generator listrik adalah penggerak mula (prime mover). Sumber energi penggerak mula adalah termal, angin, air, fosil, nukler dsb).
Contoh-contoh : Motor penggerak mula Turbin air (turbin Kaplan, pelton, francis)
~ 26 ~
Mesin uap Motor bakar Kincir angin 3.1. MOTOR BAKAR Prinsip pengubahan tenaga pada motor bakar Motor bakar adl pesawat penggerak mula yg mengubah tenaga kimia bahan bakar mjd tenaga panas ( kalor ) dengan jalan pembakaran, panas tsb selanjutnya diubah mjd tenaga mekanik Macam-macam motor bakar pembakaran dalam 1. Motor torak Gerak Translasi / gerak bolak-balik torak dirubah menjadi gerak putar poros engkol. Untuk mengurangi getaran, jumlah silinder dapat dibuat lebih dari Satu. Digunakan pada motor 2 tak dan 4 tak baik motor Bensin maupun Diesel Penggolongan Motor Torak Langkah kerja Motor 2 T Pengisian silinder dilanjutkan dengan kompresi Pembakaran dilanjutkan pembuangan dan pembilasan Motor 2 Tak adalah motor yang memerlukan 2 kali langkah torak (satu putaran poros engkol) untuk menghasilkan satu kali usaha/kerja. Motor 4T Langkah isapLangkah KompLangkah KerjaLangkah Buang Motor 4 Tak adl Motor yang membutuhkan 4 kali langkah torak (2 kali putaran poros engkol ) untuk menghasilkan satu kali usaha. UNSUR-UNSUR PEMBAKARAN Syarat terjadinya pembakaran yaitu: adanya 3 unsur: udara, bahan bakar & panas. Air + Fuel + Heat = Combustion Tenaga Primer tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Jumlah tenaga primer yang dimasukkan pada suatu motor selalu sama besar dengan jumlah tenaga yang dihasilkan ( out - put ) Tenaga primer tidak akan pernah dapat diubah 100% menjadi tenaga mekanis. Sebagian tenaga primer akan dikeluarkan dalam bentuk lain seperti panas. Gas buang, pendinginan, gesekan & Radiasi bagian tenaga yang tidak dapat diubah menjadi tenaga mekanis dinilai sebagai kerugian pada proses pengubahan tenaga.
Catatan : Daya penggerak > Daya yang digerakan Contoh turbin air
~ 27 ~
NT = Ng/(g.tr) Daya Turbin Nt = Daya turbin Ng g tr
= Daya generator (kW) = 480 kW = efesiensi generator = 0,9 = efesiensi transmisi kopling = 0,95
Maka : NT
= 561,40 kW = 763,50 hp ; 1 kW = 1,36 hp
Types of prime movers: The prime movers are classified based on the sources of energy utilized by them.The classification is shown below: 1. Thermal prime movers: These are the prime movers which use the thermal energy of source to generate power. Various thermal prime movers are given below: Fuels (heat engines):These prime movers use various fuels like petrol, diesel, oil, gas to generate mechanical power. Heat engines are two types: -External combustion engines: 1)Reciprocating steam engines 2)Steam turbine 3)Closed cycle gas turbine -Internal combustion engines: 1) Reciprocating I.C. engines 2) Open cycle gas turbine
Nuclear (nuclear power plant):This prime mover uses the heat energy of atoms by fission or fusion process to develop the mechanical power. It is mainly used in nuclea power plants. Various radioactive elements like uranium, thorium are used for these fission or fusion process in a nuclear reactor.
~ 28 ~
Geothermal:In this type of prime mover the heat energy is obtained from a certain depth or the hot part of the earth below earth surface then it is converted into mechanical by proper engine. Bio gas:Bio gas is mainly produced from a garbage or any other waste which is used to produce power by prime mover in a biogas plant. Solar energy:The solar energy come to the earth in the form of radiation or electromagnetic waves. This energy trapped in with the help of solar panel made up of semiconductor material. This heat energy is then converted into power.
2. Non-thermal prime movers: These kind of prime movers does not use the heat energy to convert it into the mechanical power. The following are the non thermal prime movers: Hydraulic turbines: This type of the prime mover uses the stored potential energy of water to generate power. Wind power: With the help of wind turbine the wind energy is converted into the power. Tidal power: The energy of tides from ocean is converted into the power by the use of turbnine which is known as tidal power. Prinsip pengubahan tenaga pada motor penggerak mula
Tenaga Primer tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Jumlah tenaga primer yang dimasukkan pada suatu motor selalu sama besar dengan jumlah tenaga yang dihasilkan ( out - put )
Tenaga primer yang tidak akan pernah dapat diubah 100% menjadi tenaga mekanis. Sebagaian tenaga primer akan dikeluarkan dalam bentuk lain seperti panas. Gas buang, pendinginan, gesekan & Radiasi bagian tenaga yang tidak dapat diubah menjadi tenaga mekanis dinilai sebagai kerugian pada proses pengubahan tenaga.
Konversi Energi Elektromekanik Konversi energi baik dari energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun sebaliknya dari energi mekanik menjadi energi listrik (generator) berlangsung melalui medium medan magnet. Energi yang akan diubah dari satu sistem ke sistem lainnya, sementara akan tersimpan pada medium medan magnet untuk kemudian dilepaskan menjadi energi sistem
~ 29 ~
lainnya. Dengan demikian, medan magnet selain berfungsi sebagai tempat penyimpanan energi juga sekaligus sebagai medium untuk mengkopel perubahan energi. Dengan mengingat hukum kekekalan energi, proses konversi energi elektromekanik dapat dinyatakan sebagai berikut (untuk motor): (Energi Listrik sebagai input) = (Energi Mekanik sebagai output + Energi panas) + (Energi pada medan magnet dan rugi-rugi magnetic)
1. Jenis dan Bentuk Energi https://nurcahyadi7.wordpress.com/2010/07/31/19/, 2010 2. Jonathan Wickert and Kemper E. Lewis, An Introduction to Mechanical Engineering, Third Edition, © 2013, 2006 Cengage Learning
~ 30 ~
BAB-IV EFESIENSI OF ENERGY CONVERSION
~ 31 ~
1. Jenis dan Bentuk Energi https://nurcahyadi7.wordpress.com/2010/07/31/19/, 2010 2. Jonathan Wickert and Kemper E. Lewis, An Introduction to Mechanical Engineering, Third Edition, © 2013, 2006 Cengage Learning
~ 32 ~
