Energi dan Listrik Pertanian

Presentasi berjudul: "Energi dan Listrik Pertanian"— Transcript presentasi:

1 Energi dan Listrik Pertanian
DFA

2 Outline materi kuliah sebelum UTS (BMS/DFA)
Pendahuluan Energi Fosil, Energi Alternatif dan Terbarukan 1 Surya Energi Alternatif dan Terbarukan 2 Angin, Air, Mikrohidro Energi Alternatif dan Terbarukan 3 Laut, Biomassa, Geothermal, Nuklir dll Review Teori Dasar Listrik Sistem Pembangkitan Energi Listrik Sistem Distribusi/Transmisi Energi Listrik

3 Materi 2

4 Energi Fossil Energi = adalah suatu kuantitas yang dapat diamati yang dimengerti sebagai kemampuan dari suatu sistem fisik untuk melakukan kerja terhadap sistem fisik yang lain Fossil = fosil berasal dari bahasa latin yaitu “fossa” yang berarti bahan galian. Fosil yang merupakan tubuh organisme baik utuh maupun kepingan disebut sebagai body fosil, sedangkan fosil yang merupakan jejak organisme disebut trace fossil. Untuk menjadi fosil, sisa hewan atau tanaman ini harus segera tertutup sedimen.

5 Macam-macam energi Fosil
Minyak Bumi Batubara Gas Alam

6 Minyak Bumi, darimana? Teori Organik/Biologi Teori Abiotik/Abiogenik

7 Minyak Bumi - Hidrokarbon
- Minyak bumi bukan merupakan senyawa homogen, tapi merupakan campuran dari berbagai jenis senyawa hidrokarbon dengan perbedaan sifatnya masing-masing, baik sifat fisika maupun sifat kimia.

8 Pemrosesan Minyak Bumi
Proses Primer Proses Sekunder Proses pengolahan minyak bumi sendiri terdiri dari dua jenis proses utama, yaitu Proses Primer dan Proses Sekunder.  Sebagian orang mendefinisikan Proses Primer sebagai proses fisika, sedangkan Proses Sekunder adalah proses kimia. Hal itu bisa dimengerti karena pada proses primer biasanya komponen atau fraksi minyak bumi dipisahkan berdasarkan salah satu sifat fisikanya, yaitu titik didih. Sementara pemisahan dengan cara Proses Sekunder bekerja berdasarkan sifat kimia kimia, seperti perengkahan atau pemecahan maupun konversi, dimana didalamnya terjadi proses perubahan struktur kimia minyak bumi tersebut. Rantai Hidrokarbon Minyak Bumi Seperti kita kitahui dalam Kimia Organik bahwa senyawa hidrokarbon, terutama  yang parafinik dan aromatik, mempunyai trayek didih masing-masing, dimana panjang rantai hidrokarbon berbanding lurus dengan titik didih dan densitasnya. Semakin panjang rantai hidrokarbon maka trayek didih dan densitasnya semakin besar. Nah, sifat fisika inilah yang kemudian menjadi dasar dalam Proses Primer.

9 Fraksi Minyak Bumi (1) Jumlah atom karbon dalam rantai hidrokarbon bervariasi. Untuk dapat dipergunakan sebagai bahan bakar maka dikelompokkan menjadi beberapa fraksi atau tingkatan dengan urutan sederhana sebagai berikut : Gas Rentang rantai karbon : C1 sampai C5 Trayek didih : 0 sampai 50°C Peruntukan : Gas tabung, BBG, umpan proses petrokomia. Gasolin (Bensin) Rentang rantai karbon : C6 sampai C11 Trayek didih : 50 sampai 85°C Peruntukan : Bahan bakar motor, bahan bakar penerbangan bermesin piston, umpan proses petrokomia Kerosin (Minyak Tanah) Rentang rantai karbon : C12 sampai C20 Trayek didih : 85 sampai 105°C Peruntukan : Bahan bakar motor, bahan bakar penerbangan bermesin jet, bahan bakar rumah tangga, bahan bakar industri, umpan proses petrokimia

10 Fraksi Minyak Bumi (2) Jumlah atom karbon dalam rantai hidrokarbon bervariasi. Untuk dapat dipergunakan sebagai bahan bakar maka dikelompokkan menjadi beberapa fraksi atau tingkatan dengan urutan sederhana sebagai berikut : Solar Rentang rantai karbon : C21 sampai C30 Trayek didih : 105 sampai 135°C Peruntukan : Bahan bakar motor, bahan bakar industri Minyak Berat Rentang rantai karbon dari C31 sampai C40 Trayek didih dari 130 sampai 300°C Peruntukan : Minyak pelumas, lilin, umpan proses petrokimia Residu Rentang rantai karbon diatas C40 Trayek didih diatas 300°C Peruntukan : Bahan bakar boiler (mesin pembangkit uap panas), aspal, bahan pelapis anti bocor.

11 Proses Primer Minyak bumi atau minyak mentah sebelum masuk kedalam kolom fraksinasi (kolom pemisah) terlebih dahulu dipanaskan dalam aliran pipa dalam furnace(tanur) sampai dengan suhu ± 350°C. Minyak mentah yang sudah dipanaskan tersebut kemudian masuk kedalam kolom fraksinasi pada bagian flash chamber  (biasanya berada pada sepertiga bagian bawah kolom fraksinasi). Untuk menjaga suhu dan tekanan dalam kolom maka dibantu pemanasan dengansteam (uap air panas dan bertekanan tinggi). Giwarangka, 2007,

12 Pemanfaatan Minyak Bumi

13 Proses Sekunder In petroleum geology and chemistry, cracking is the process whereby complex organic molecules such as kerogens or heavy hydrocarbons are broken down into simpler molecules such as light hydrocarbons, by the breaking of carbon-carbon bonds in the precursors. The rate of cracking and the end products are strongly dependent on the temperature and presence of catalysts. Cracking is the breakdown of a large alkane into smaller, more useful alkanes and alkenes. Simply put, hydrocarbon cracking is the process of breaking long-chain hydrocarbons into short ones.

14 Batubara, darimana? adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, terbentuk dari endapan organik, utamanya adalah sisa-sisa tumbuhan dan terbentuk melalui proses pembatubaraan. Unsur-unsur utamanya terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen. Batu bara juga adalah batuan organik yang memiliki sifat-sifat fisika dan kimia yang kompleks yang dapat ditemui dalam berbagai bentuk. Analisis unsur memberikan rumus formula empiris seperti C137H97O9NS untuk bituminus dan C240H90O4NS untuk antrasit.

15 Jenis batubara Berdasarkan tingkat proses pembentukannya yang dikontrol oleh tekanan, panas dan waktu, batu bara umumnya dibagi dalam lima kelas: Antrasit adalah kelas batu bara tertinggi, dengan warna hitam berkilauan (luster) metalik, mengandung antara 86% - 98% unsur  karbon (C) dengan kadar air kurang dari 8%.

16 Jenis batubara Bituminus mengandung % unsur karbon (C) dan berkadar air 8-10% dari beratnya. Kelas batu bara yang paling banyak ditambang di Australia. Sub-bituminus mengandung sedikit karbon dan banyak air, dan oleh karenanya menjadi sumber panas yang kurang efisien dibandingkan dengan bituminus.

17 Jenis batubara Lignit atau batu bara coklat adalah batu bara yang sangat lunak yang mengandung air 35-75% dari beratnya. Gambut, berpori dan memiliki kadar air di atas 75% serta nilai kalori yang paling rendah.

18 Pembentukan batubara

19 Pemanfaatan Batubara Pembangkitan energi listrik
Pembuatan Karbon Aktif Industri semen Industri baja dan besi Gas Amonia, Minyak Fenol, Benzene, Naftalen Serat Karbon  sepeda gunung, raket tenis dsb Metal Silikon  Bahan kedap air, pelumas, kosmetik, pasta gigi, resin, sampo Briket

20 Gas Alam, darimana? Ladang Minyak Tambang Batubara Ladang Gas Bumi
Ketika gas yang kaya dengan metana diproduksi melalui pembusukan oleh bakteri anaerobik dari bahan-bahan organik selain dari fosil, maka ia disebut biogas. Sumber biogas dapat ditemukan di rawa-rawa, tempat pembuangan akhir sampah, serta penampungan kotoran manusia dan hewan. Gas alam sering juga disebut sebagai gas Bumi atau gas rawa, adalah bahan bakar fosil berbentuk gas yang terutama terdiri dari metana (CH4). Ia dapat ditemukan di ladang minyak, ladang gas Bumi dan juga tambang batu bara. Ketika gas yang kaya dengan metana diproduksi melalui pembusukan oleh bakteri anaerobik dari bahan-bahan organik selain dari fosil, maka ia disebut biogas. Sumber biogas dapat ditemukan di rawa-rawa, tempat pembuangan akhir sampah, serta penampungan kotoran manusia dan hewan.

21 Gas Alam LNG (Liquefied Natural Gas) CNG (Compressed Natural Gas)
LPG (Liquefied Petroleum Gas)  propana, butana Compressed Natural Gas or CNG is stored on the vehicle in high-pressure tanks - 20 to 25 MPa (200 to 250 bar, or 3,000 to 3,600 psi).  Natural gas consists mostly of methane and is drawn from gas wells or in conjunction with crude oil production.  As delivered through the pipeline system, it also contains hydrocarbons such as ethane and propane as well as other gases such as nitrogen, helium, carbon dioxide, sulphur compounds, and water vapour.  A sulphur-based odourant is normally added to CNG to facilitate leak detection.  Natural gas is lighter than air and thus will normally dissipate in the case of a leak, giving it a significant safety advantage over gasoline or LPG.   Liquefied Natural Gas or LNG is natural gas stored as a super-cooled (cryogenic) liquid.  The temperature required to condense natural gas depends on its precise composition, but it is typically between -120 and -170°C (-184 and –274°F).  The advantage of LNG is that it offers an energy density comparable to petrol and diesel fuels, extending range and reducing refuelling frequency. The disadvantage, however, is the high cost of cryogenic storage on vehicles and the major infrastructure requirement of LNG dispensing stations, production plants and transportation facilities.  LNG has begun to find its place in heavy-duty applications in places like the US, Japan, the UK and some countries in Europe.  For many developing nations, this is currently not a practical option. Liquefied Petroleum Gas or LPG (also called Autogas) consists mainly of propane, propylene, butane, and butylene in various mixtures.  It is produced as a by-product of natural gas processing and petroleum refining.  The components of LPG are gases at normal temperatures and pressures.  One challenge with LPG is that it can vary widely in composition, leading to variable engine performance and cold starting performance.  At normal temperatures and pressures, LPG will evaporate. Because of this, LPG is stored in pressurised steel bottles.  Unlike natural gas, LPG is heavier than air, and thus will flow along floors and tend to settle in low spots, such as basements.  Such accumulations can cause explosion hazards, and are the reason that LPG fuelled vehicles are prohibited from indoor parkades in many jurisdictions.

22 Pemanfaatan Gas Alam Gas alam sebagai bahan bakar, antara lain sebagai bahan bakar Pembangkit Listrik Tenaga Gas/Uap, bahan bakar industri ringan, menengah dan berat, bahan bakar kendaraan bermotor (BBG/NGV), sebagai gas kota untuk kebutuhan rumah tangga hotel, restoran dan sebagainya. Gas alam sebagai bahan baku, antara lain bahan baku pabrik pupuk, petrokimia, metanol, bahan baku plastik (LDPE = low density polyethylene, LLDPE = linear low density polyethylene, HDPE = high density polyethylen, PE= poly ethylene, PVC=poly vinyl chloride, C3 dan C4-nya untuk LPG, CO2-nya untuk soft drink, dry ice pengawet makanan, hujan buatan, industri besi tuang, pengelasan dan bahan pemadam api ringan. Gas alam sebagai komoditas energi untuk ekspor, yakni Liquefied Natural Gas (LNG).

23 Satuan dalam ‘perminyakbumian’
Volume Barrel = Satuan barrel hanya dipakai untuk minyak mentah (crude oil), besarnya lebih kurang 1 barrel = 159 liter = 42 US Gallon.  Gallon = 1 US Gallon = 3,78 liter, 1 Imperial Gallon = 4.00 liter. Liter = 1 dm3

24 Mengenal Satuan Energi
Joule = Joule (simbol J) adalah satuan SI untuk energi dengan basis unit kg.m2/s2. Nama Joule diambil dari penemunya James Prescott Joule. Joule diambil dari satuan unit yang didefinisikan sebagai besarnya energi yang dibutuhkan untuk memberi gaya sebesar satu Newton sejauh satu meter. Oleh sebab itu, 1 joule sama dengan 1 newton meter (simbol: N.m). 1 joule mendekati sama dengan: 107 erg x1018 eV (elektron volt)  biasanya untuk energi listrik yang 0.239 kal (kalori)  biasanya untuk energi kalor atau makanan 2.7778x10-4 wh (watt-hour)  biasanya untuk energi listrik 9.8692x10-3 liter-atmosfer 1 Btu = 778 ft.lb = 252 kalori = 1055 Joule

25 Soal, konversi satuan energi
Manual Statistik Energi, EIA

26 Soal, konversi satuan energi
Pada bungkusan sebuah biskuit terdapat tulisan : karbohidrat = 10 kkal. Berapa Joule-kah tambahan energi yang diperoleh tubuh jika biskuit tersebut dimakan ? Misal: Efisiensi pencernaan = 60%

27 Soal, konversi satuan energi
1 kkal = 1000 kalori = Joule 10 kkal = (10)(4186 Joule) = Joule

28 Soal, konversi satuan energi
Setelah menghabiskan banyak cemilan, seorang gadis yang sangat cantik baru sadar kalau ia telah kelebihan makan 200 Kalori (huruf K besar, 1 Kalori=1 kkal). Si gadis ingin mengurangi kelebihan energi yang diperolehnya dari cemilan. Karenanya ia memutuskan untuk mengangkat batu dari permukaan tanah hingga ketinggian 1 meter. Jika massa batu = 10 kg, berapa kalikah si gadis harus mengangkat batu tersebut ?

29 Soal, konversi satuan energi
1 Kalori = 1 kkal = 1000 kalori = 4186 Joule kkal = (200)(4186 Joule) = Joule Ketika mengangkat batu, si gadis melakukan usaha alias kerja pada batu. Besarnya usaha yang dilakukan adalah : Usaha (W) = Gaya (F) x Perpindahan (s) = Gaya berat (w) x ketinggian (h) = massa (m) x percepatan gravitasi (g) x Ketinggian (h) Usaha (W) = (10 kg)(10 m/s2)(1 m) Usaha (W) = 100 N.m = 100 Joule Untuk mengangkat batu setinggi 1 meter, besarnya usaha yang dilakukan = 100 Joule. Pertanyaannya, berapa kali si gadis harus mengangkat batu… Joule / 100 Joule = 8372

30 Soal, konversi satuan energi
Sebuah TV dipasang pada tegangan 220 V, arus listrik yang mengalir 0,25 A. Berapa energi yang digunakan TV selama 1 Jam

31 Soal, konversi satuan energi
Air dengan massa 1 kg, dipanaskan dari suhu 25oC sampai 50oC, Cp air = 4200 J/kg.oC, Berapa literkah LPG yang digunakan untuk memanaskan air tersebut jika kerapatan energi LPG adalah kJ/l dan efisiensi pembakarannya 100%? Energi bensin adalah KJ/L, sedangkan energi LPG adalah KJ/L.

32 Terima kasih

33 Teori dibangun dari beberapa konsep yang memiliki sifat keumuman yang tinggi, dimana teori merupakan sebuah pengetahuan ilmiah yang menjelaskan mengenai faktor tertentu dari disiplin keilmuan, yang bersifat utuh, konsisten, universal, dan keberadaannya tidak absolut (pragmatis) artinya tidak selamanya benar. Teori juga bisa berupa hal yang abstrak uraian deskriptif, kumpulan konsep, serta dapat berupa set aturan yang berisi penjabaran empiris, penjelasan hubungan antar variabel yang menyusun dan model atau interpretasi dari sesuatu yang abstrak dalam kehidupan. Konsep merupakan unsur pengetahuan yang dapat digunakan untuk menggambarkan secara abstrak suatu fenomena sosial maupun alam. Konsep tersebut dapat dinyatakan dalam lambang, kata – kata atau symbol. Hukum merupakan unsur pengetahuan yang memiliki arti sebuah pernyataan yang menjelaskan hubungan dua variabel atau lebih dalam sebab akibat. Prinsip merupakan pernyataan yang bersifat umum dan benar untuk sekelompok gejala tertentu yang dapat menjelaskan kejadian yang terjadi. Postulat merupakan asumsi dasar yang kebenarannya dapat kita terima tanpa ada sebuah pembuktian Asumsi merupakan pernyataan yang kebenarannya secara empiris dapat diuji.