Bab 2
Rekayasa dan Kewirausahaan
Pembangkit Listrik Sederhana
Sumber : Dokumen Kemdikbud
Pengertian produk Rekayasa PEMBANGKIT listrik sederhana
[2]
Peta Materi Rekayasa dan Kewirausahaan
A. Produk Pembangkit Listrik Sederhana Energi Angin
1. Desain Produk Rekayasa Pembangkit Listrik Sederhana Energi Angin 2. Bahan Pendukung
Produk Rekayasa Pembangkit Listrik Sederhana Energi Angin 3. Alat Pendukung Produk Rekayasa Pembangkit Listrik Sederhana Energi Angin 4. Proses Pembuatan
Produk Rekayasa Pembangkit Listrik Sederhana Energi Angin
B. Produk Karya Reka-yasa Pembangkit Listrik Sederhana
1. Aneka Jenis Produk Rekayasa Pembangkit Listrik Sederhana 2. Manfaat Produk
Pembangkit Listrik Sederhana Rekayasa
C. Pengemasan Produk Reka yasa Pembangkit Listrik Sederhana Energi Angin
Rekayasa dan Kewirausahaan Pembangkit Listrik Sederhana
D. Perawatan Produk Karya Reka yasa Pembangkit Listrik Sederhana Energi Angin
1. Pemeliharaan Lingkungan 2. Pemeliharaan Peralatan
F. Membuat Produk Karya Reka yasa Pembangkit Listrik Sederhana
E. Wirausaha di Bidang Reka yasa
Pembangkit Listrik
1. Pemetaan dan Pemanfaatan Peluang Usaha 2. Analsis SWOT
[3]
Tujuan Pembelajaran :
1. Menyampaikan pendapat tentang listrik sederhana sebagai ungkapan rasa bangga dan wujud rasa syukur kepada Tuhan dan bangsa Indonesia
2. Mengidentiikasi jenis, bahan, alat, dan proses pembuatan karya rekayasa pembangkit listrik sederhana yang digunakan di wilayah setempat berdasarkan rasa ingin tahu dan peduli lingkungan 3. Merancang pembuatan model alat pembangkit listrik sederhana
berdasarkan orisinalitas ide yang jujur terhadap diri sendiri 4. Membuat, menguji, dan mempresentasikan model alat
pembangkit listrik sederhana berdasarkan teknik dan prosedur yang tepat dengan disiplin dan tanggung jawab
5. Menumbuhkan sikap kewirausahaan [entrepreneurship] dalam bidang pembangkit listrik sederhana
[4]
A. Produk Rekayasa Pembangkit Listrik Sederhana
1. Aneka Jenis Produk Rekayasa Pembangkit Listrik Sederhana
Listrik merupakan sebagai salah satu kebutuhan utama
masyarakat untuk meningkatkan kesejahteraan hidupnya,
yaitu melaksanakan aktivitas dalam memenuhi kebutuhan. Listrik ditemukan oleh Michael Faraday. Listrik dibangkitkan oleh gerakan induktor dalam suatu magnet. Indonesia
memiliki potensi energi di antaranya energi matahari, energi air, energi angin, energi biomassa, dan energi biogas.
Potensi energi - energi tersebut belum tergarap secara optimal. Sementara masih banyak saudara-saudara kita terutama yang berada di daerah-daerah terpencil belum bisa menikmati keberadaan listrik.
Energi terbarukan merupakan energi yang dapat diperoleh ulang/diperbaharui. Energi ini merupakan energi yang ramah lingkungan dan tidak berkontribusi dalam pemanasan iklim. Indonesia sangat berpotensi untuk mengembangkan energi terbarukan karena Indonesia memiliki banyak potensi alam yang dapat digunakan untuk membangkitkan energi listrik. Energi surya dapat mereduksi energi fosil dengan memanfaatkan energi surya sebagai pemanas air. Selain itu energi surya dapat diubah menjadi energi listrik. Biomassa yang merupakan bahan organik menyimpan energi ketika bereaksi dengan matahari. Sumber-sumber energi biomassa banyak terdapat di lingkungan sekitar. Mikrohidro menggunakan energi kinetik dari aliran air untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik.
Kolaborasi bersama dalam pengembangan energi terbarukan sudah mulai dilakukan guna meningkatkan kesejahteraan masyarakat. Saat ini sudah dikembangakn
energi hibrid, yaitu pembangkitan energi listrik yang berasal
dari perpaduan dua atau lebih sumber energi yang berbeda
misalnya energi surya, energi angin, energi biogas untuk
mencapai kehandalan ketersediaan listrik yang dihasilkan. Pembangkit listrik tenaga hibrid saat ini sudah dikembangkan
di Pantai Baru, Kecamatan Srandakan, Kabupaten Bantul,
DIY Yogyakarta. Di lokasi ini terdapat 33 menara turbin angin berdaya listrik 56 KW dan 218 panel surya berkapasitas 27
[5]
a. Pembangkit Listrik Energi Angin
Indonesia memiliki potensi tenaga angin yang merupakan salah satu sumber energi terbarukan terutama di kawasan pesisir. Angin merupakan pergerakan udara yang diakibatkan oleh perbedaan tekanan udara yang merupakan hasil dari pengaruh ketidakseimbangan pemanasan sinar matahari terhadap tempat-tempat yang berbeda di permukaan bumi.
Angin bertiup dari daerah yang bertekanan udara tinggi ke daerah yang bertekanan udara lebih rendah. Hasil pemetaan Lembaga Penerbangan dan Antariksa
Nusantara [LAPAN] pada 120 lokasi menunjukkan
bahwa kecepatan angin di beberapa wilayah seperti Nusa
Tenggara Timur, Nusa Tenggara Barat, Sulawesi Selatan,
Pantai Selatan Jawa memiliki kecepatan di atas 5 m/ detik. Kecepatan angin antara 4 m/detik sampai 5 m/detik
tergolong skala menengah dengan potensi kapasitas 10-100 kW. Gambar 2.3Turbin angin, menunjukkan
bagian-bagian dari turbin angin sebagai komponen yang dapat menghasilkan listrik.
Sumber : Dokumen Kemdikbud
[6]
Tenaga angin merupakan sumber energi yang berasal dari tenaga kinetik angin untuk menghasilkan tenaga mekanik. Tenaga mekanik ini dimanfaatkan untuk memompa air atau dikonversikan lebih lanjut menjadi listrik dengan bantuan generator.
Bagian-bagian turbin angin : 1] Rotor, 2] Baling-baling/blade, 3] Pengatur sudut baling-baling [pitch], 4] Rem [brake], 5] Poros [as]
putaran rendah, 6] Roda gigi pengatur kecepatan putaran, 7] Motor/ dinamo pembangkit listrik, 8] Kontrol elektronik, 9] Anemometer, 10]
Pendeteksi arah angin [wind vane], 11] pendukung sistem [nacelle],
12] poros pemutar dinamo kecepatan rotasi tinggi, 13] pemutar arah
rotor/baling-baling [yaw drive], 14] Motor pemutar [yaw drive motor], 15] struktur penyangga menara turbin angin
Sumber: Seri sains energi terbarukan, Energi Angin , hlm 25 Gambar 2.3 Turbin angin
Aktivitas:
Ayo, identiikasi bagaimana cara membangkitkan lis -trik dengan menggunakan energi angin dan membuat
[7]
b. Pembangkit Listrik Energi Surya
Pembangkit listrik energi surya [Gambar 2.4] sering disebut dengan istilah photovoltaic [PV] merupakan teknik mengubah energi sinar matahari menjadi energi listrik melalui sel surya [solar cel] secara langsung.
Ada beberapa tipe sel surya, yaitu monocrystaline, pollycristaline, dan amorphous. Sel surya terdiri atas foton yang memiliki jumlah energi yang berbeda pada spektrum cahaya. Foton yang dapat membangkitkan energi listrik adalah yang terserap oleh sel surya.
Sel photovoltaic terbuat dari semikonduktor seperti silikon kristalin. Sel surya beragam ukurannya. Jika membutuhkan daya output yang lebih besar, sel surya disusun dalam bentuk modul. Komponen yang digunakan dalam pembangkit listrik energi surya antara lain modul
surya, regulator, aki, inverter DC/AC, dan beban.
Penerapan pembangkit listrik tenaga surya dapat kita
jumpai di rumah-rumah tinggal, penerangan jalan umum, untuk pertanian, industri kecil, wisata kuliner, perikanan.
Penggunaan dalam skala kecil di antaranya terdapat pada
kalkulator, jam tangan, mainan. Sumber : Dokumen Kemdikbud
[8]
Keuntungan pembangkit listrik tenaga surya adalah mengubah energi surya menjadi listrik secara langsung tanpa menggunakan generator. Listrik yang dihasilkan
[DC] diubah menjadi arus bolak balik [AC] dengan
menggunakan inverter agar dapat digunakan pada peralatan [beban yang kebanyakan membutuhkan arus
AC] seperti pada Gambar 2.5.
Harapan ke depan, muncul industri yang memproduksi
teknologi solar sel sehingga dapat mengurangi investasi awal yang besar yang meliputi harga modul. Performa
pembangkitan listrik tenaga surya bergantung pada lokasi, hari, tahun, dan kondisi iklim. Sisi perawatan baik modul
solar sel dan aki membutuhkan ketekunan dan ketelitian. Penggunaan energi panas sebagai pemanas air dengan bantuan alat yang dapat menyerap dan mengumpulkan panas melalui sirkulasi air yang dilengkapi dengan
pompa, pengendali [control], tangki. Energi surya dapat
menghasilkan listrik melalui sel photovoltaic [PV] yang tergabung dalam suatu modul. Sel photovoltaic memiliki
ukuran yang beragam mulai dari 0,5 sampai 4 inchi.
Sumber : VEDC Malang
[9]
c. Pembangkit Listrik Energi Air
Pembangkit listrik tenaga air skala kecil yang sering
diistilahkan dengan mikrohidro [sampai 1.000 Watt] dan mikohidro [kurang dari 5.000 Watt] cocok dikembangkan di
daerah terpencil yang belum tersentuh energi listrik atau di daerah yang masih membutuhkan/kurang pasokan listrik.
Pembangkit listrik sampai mencapai 1.000 kilowatt sering
diistilahkan dengan minihidro. Arus air menggerakkan sudu - sudu turbin yang dihubungkan dengan poros sebuah generator. Di dalam generator terdapat magnet yang dikelilingi gulungan kawat. Jika digerakkan oleh turbin
medan magnet itu akan dapat membangkitkan listrik, yang
dapat disalurkan melalui kabel. Aktivitas:
Ayo, identiikasi bagaimana cara pembangkit listrik dengan energi surya, apa keuntungan dan kerugian
penggunaan energi surya. Buat laporan hasil
identi-ikasi.
Sumber : Dokumen Kahana
[10]
Debit aliran air sepanjang tahun harus tetap dijaga jika dikembangkan pembangkit listrik mikrohidro/pikohidro.
Untuk itu, dibutuhkan kepedulian bersama menjaga kelestarian hutan dan memperbaiki lingkungan alam, agar
tetap bisa memberikan suplai air dalam rentang waktu yang panjang.
Kita harus menahan diri untuk kepentingan-kepentingan yang mengganggu kelestarian lingkungan agar tetap terjaga ekosistem yang ada. Tanaman dan hewan bisa hidup berdampingan dan bersama-sama dapat saling menguntungkan dan menyejahterakan masyarakat setempat.
d. Pembangkit Listrik Energi Biogas
Biogas dihasilkan dari proses fermentasi
bahan-bahan organik oleh bakteri anaerob, yaitu bakteri yang
dapat hidup dalam kondisi kedap udara. Biogas adalah gas yang mudah terbakar. Proses pencernaan yang dilakukan oleh bakteri methanogen menghasilkan gas
methane [CH4]. Bakteri methanogen bekerja dalam kondisi lingkungan yang kedap udara dan secara natural hidup
dalam limbah yang mengandung bahan organik, seperti
Aktivitas:
Ayo, identiikasi bagaimana cara pembangkit listrik energi air. Buat laporan hasil identiikasi.
Sumber : Dokumen Kemdikbud
[11]
kotoran manusia, binatang, dan sampah organik rumah
tangga.Bahan organik pada umumnya dapat diproses untuk menghasilkan biogas. Energi biogas sederhana dapat dihasilkan hanya dari bahan organik yang homogen
seperti kotoran, air kencing hewan ternak.
Kelangsungan hidup bakteri methanogen dalam reaktor sangat menentukan dalam keberhasilan proses
pencernaan seperti temperatur, keasaman, dan jumlah
material yang akan dicerna. Adapun tahapan pencernaan yang dimaksud adalah seperti berikut.
1] Hidrolisis, molekul organik diuraikan menjadi bentuk
karbohidrat, asam amino, asam lemak.
2] Proses penguraian untuk menghasilkan amonia,
karbon dioksida, dan hidrogen sulida [acidogenesis]
3] Proses penguraian acidogenesis guna menghasilkan
hidrogen, karbon dioksida, dan asetat [asetogenesis]
4] Methanogenesis, merupakan tahapan selanjutnya yang dapat menghasilkan gas methane [CH4], dan
produk lain berupa karbon dioksida, air, dan sejumlah
senyawa gas lainnya.
Aktivitas:
Ayo, identiikasi bagaimana cara pembangkitan listrik energi biogas. Buat laporan hasil identiikasi.
[12]
Produk Rekayasa Pembangkit Listrik Sederhana
Energi terbarukan merupakan energi yang dapat diperoleh ulang atau diperbarui dan merupakan energi yang ramah lingkungan dan tidak menimbulkan pemanasan iklim global. Indonesia memiliki potensi untuk mengembangkan energi terbarukan sebab memiliki banyak potensi alam yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi listrik.
Misalnya energi surya yang dapat mereduksi energi fosil dengan memanfaatkan energi surya sebagai pemanas air. Selain dari itu, energi surya juga dapat diubah menjadi energi listrik. Selian dari energi matahari, energi biomassa yang merupakan bahan organik juga menyimpan energi ketika bereaksi dengan matahari dan sumber energi ini banyak terdapat dilingkungan sekitar kita. Mikrohidro menggunakan energi listrik dari aliran air untuk energi mekanik menjadi energi listrik juga dapat dilakukan.
Pada masa sekarang ini juga telah dikembangkan Energi Hibrid, yaitu pembangkit listrik yang bersumber dari perpaduan dua atau lebih sumber energi yang berbeda seperti energi surya, energi angin, dan energi biogas untuk mencapai target ketersediaan listrik yang dihasilkan dan diinginkan. Berikut ini uraian singkat tentang jenis-jenis produk rekayasa pembangkit listrik sederhana terbarukan yang mungkin akan bermanfaat untuk anda diantarnya adalah:
- pembangkit listrik energi angin,
- pembangkit listrik energi surya,
- pembangkit listrik energi air, dan
- pembangkit listrik energi biogas
a. Pembangkit listrik energi angin.
Angin adalah pergerakan udara yang diakibatkan oleh perbedaan tekanan udara yang merupakan hasil dari pengaruh ketidakstabilan pemanasan sinar matahari terhadap tempat-tempat yang berbeda dipermukaan bumi.
Angin bertiup dari wilayah atau daerah yang memiliki tekanan udara tinggi ke wilayah yang memiliki tekan udara yang rendah. Listrik dihasilkan oleh kincir angin yang menggunakan turbin. Berikut ini bagian atau komponen dari turbin angin:
- rotor,
- baling-baling,
- pengatur sudut baling-baling,
- rem,
- poros putaran rendah,
- roda gigi pengatur kecepatan putaran,
- motor dinamo pembangkit listrik,
- kontrol elektronok,
- anemometer,
- penditeksi arah angin,
- pendukung sistem,
- poros pemutar dinamo kecepatan tinggi,
- pemutar arah rotor atua baling-baling,
- motor pemutar, dan
- struktur penyangga menara turbin angin.
b. Pembangkit listrik energi surya.
Pembangkit listrik tenaga surya sering juga disebut dengan istilah photovoltaic [PV] merupakan teknik mengubah energi surya [matahari] menjadi energi listrik melalui sel surya [solar cel] secara langsung. Ada beberapa tipe sel surya, yaitu monocrystaline, pollycrystaline, dan amorphous.
Sel surya terdiri atas foton yang memiliki jumlah energi yang berbeda pada spektrum cahaya dan memiliki beragam ukuran. Foton yang dapat membangitkan energi listrik adalah yang terserap oleh sel surya. Sel photovoltaic terbuat dari semikonduktor seperti silikon kristalin. Jika membutuhkan daya output yang lebih besar, sel surya disusun dalam bentuk modul. Adapun komponen yang digunakan dalam pembangkit listrik energi surya antara lain:
- modul surya,
- regulator,
- aki,
- inverter,
- DC/AC, dan
- beban
Penerapan pembangkit listrik tenaga surya dapat kita jumpai pada rumah-rumah tinggal, penerangan jalan umum, untuk lahan pertanian, industri kecil, wisata kuliner, dan perikanan. Penggunaan dalam skala kecil diantaranya terdapat pada kalkulator, jam tangan, dan mainan.
Adapun keuntungan dari memanfaatkan pembangkit listrik energi surya adalah mengubah energi surya menjadi listrik secara langsung tanpa menggunakan generator. Listrik yang dihasilkan [DC] diubah menjadi arus bolak balik [AC] dengan menggunakan inverter agar dapat digunakan pada peralatan [beban yang kebanyakan membutuhkan arus [AC].
c. Pembangkit listrik energi air.
Pembangkit listrik energi air sering juga diistilahkan dengan mikrohidro yang dapat menghasilkan tekanan listrik hingga 1000 watt dan mikohidri hingga 5000 watt sedangkan pembangkit listrik yang menghasilkan tekanan listrik hingga 1000 kilowatt di sebut dengan minihidro.
Pada alat pembangkit listrik tenaga air ini terdapat turbin yang dihubungkan dengan poros sebuah generator yang didalamnya terdapat magnet yang dikelilingi gulungan kawat. Jika magnet digerkakan oleh turbin medan magnet maka akan menghasilkan listrik, yang dapat disalurkan melalui kabel.
Debit air disepanjang tahun harus tetap dijaga jika hendak ingin mengembangkan pembangkit listrik energi air tersebut. Dibutuhkan kepedulian bersama dalam menjaga dan melestarikan dan memperbaiki lingkungan alam, agar tetap dapat memberikan suplai air dalam rentang waktu yang panjang.
d. Pembangkit listrik energi biogas.
Biogas dihasilkan melalui proses fermentasi bahan bahan organik oleh bakteri anaerob, yaitu bakteri yang dapat hidup dalam kedap udara. Biogas adalah gas yan gmudah terbakar. Proses pencernaan yang dilakukan oleh bakteri methanogen menghasilkan gas methane [CH4]. Bakteri methanogen bekerja dalam kondisi lingkungan yang kedap udara dan secara natural hidup dala limbah yang mengandung bahan organik, seperti kotoran manusia, binatang, dan sampah organik rumah tangga.
Bahan organik pada umumnya dapat diproses untuk menghasilkan energi biogas sederhana hanya dari bahan organik yang homogen seperti kotoran, air kencing hewna ternak. Kelangsungan hidup bakteri methanogen dalam reaktor sangat menentukan dalam keberasilan proses pencernaan seperti temperatur, keasaman, dan jumlah material yang akan dicernah.
Adapun beberapa pencernaan yang dimaksud adalah sebagai berikut:
- hidrolisis, molekul organik diuraikan menjadi bentuk karbohidrat, asam amino dan asam lemak,
- proses penguraian untuk menghasilkan amonia, karbon dioksida, dan hidrogen sulfida [acidogenesis],
- proses penguraian acidogenesis guna menghasilkan hidrogen, karbon diksida, dan asesat [asetogenesis], dan
- methanogenesis, merupakan tahapan selanjudnya yang dapat menghasilkan gas methane [CH4] dan produk lainnya berupa karbon dioksida, air, dan sejumlah senyawa gas lainnya.
Demikian penjelasan singkat tentang jenis-jenis produk rekayasa pembangkit listrik sederhana terbarukan tersebut diatas, semoga bermanfaat dan terimakasih.
Sumber: Prakarya-Kemendikbud_RI.
Berbagi :