Konversi Energi

a. Energi

Energi merupakan sesuatu pengertian yang tidak mudah didefinisikan dengan singkat dan tepat.Energi yang bersifat abstrak yang sukar dibuktikan, tetapi dapat dirasakan adanya. 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 (terutama minyak). Bahan 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. Seseorang yang mampu bekerja keras dikatakan mempunyai energi atau tenaga besar. Jadi boleh dikatakan energi

adalah sesuatu kekuatan yang dapat menghasilkan gerak, tenaga, dan kerja.

b. Konversi Energi
Energi dalam pengetahuan teknologi dan fisika dapat  diartikan sebagai kemampuan melakukan kerja. Energi di dalam alam adalah suatu besaran yang kekal (hukum termodinamika pertama). Energi tidak dapat diciptakan 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 minyak tanah diubah menjadi api. Selanjutnya
jika api digunakan untuk memanaskan air dalam panci, energi berubah bentuk lagi menjadi gerak molekul-molekul air. Perubahan bentuk energi ini disebut konversi.  Sedangkan 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. Transfer energi ini adalah kemampuan suatu sistem untuk menghasilkan suatu  kerja yang pengaruh/berguna bagi kebutuhan manusia secara positif. Jadi energi adalah suatu kuantitas yang kekal, dapat berubah bentuk, dan dapat pindah dari satu sistem ke sistem yang lain,  akan tetapi jumlah keseluruhannya adalah tetap.

c. Sistem Konversi Energi dalam Suatu Sistem
Energi dalam suatu sistem tertentu dapat dirubah menjadi usaha, artinya kalau energi itu dimasukkan ke dalam sistem dan dapat mengembang untuk menghasilkan usaha. Sebagai contoh sistem konversi energi, apabila bahan bakar bensin (premium) yang dimasukkan ke dalam silinder mesin konversi energi jenis motor pembakaran dalam, misalnya sepeda motor. Energi (C8H18/iso-oktan atau nilai kalor) yang tersimpan sebagai ikatan  atom dalam molekul bensin/premium dilepas pada waktu terjadi pembakaran dalam silinder, hasil pembakaran ini ditransfer menjadi energi panas/kalor. Energi panas yang dihasilkan ini akan mendorong torak/piston yang ada dalam silinder, akibatnya torak/piston akan bergerak. Bergeraknya torak/piston terjadi transformasi energi, yaitu dari energi panas menjadi energi kinetik. Selanjutnya energi kinetik ditransfer menjadi energi mekanik yang
menghasilkan usaha (kerja). Kerja yang merupakan hasil kemampuan dari sistem yang berguna bagi kepentingan manusia, yaitu dapat berpindah dari satu tempat ke tempat lain yang jauh jaraknya.

2. Macam-macam Energi

a. Energi Mekanik
Energi yang tersimpan dalam energi kinetik atau energi potensial dan dapat ditransisi atau transfer untuk menghasilkan usaha/kerja.
b. Energi Listrik
Energi yang berkaitan dengan akumulasi arus elektron dan bentuk transisi atau transfernya 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.
c. Energi Kimia
Energi yang keluar sebagai hasil interaksi elektron di mana dua atau lebih atom/molekul berkombinasi sehingga menghasilkan senyawa kimia yang stabil. Energi kimia hanya dapat terjadi  dalam bentuk energi tersimpan.
Bila energi dilepas dalam suatu reaksi maka reaksinya disebut reaksi eksotermis yang dinyatakan dalam kJ, BTU, atau kkal. Bila dalam reaksi kimia energinya terserap maka disebut dengan reaksi endotermis. Sumber energi bahan bakar yang sangat penting bagi manusia adalah reaksi kimia eksotermis yang pada umumnya disebut reaksi pembakaran. Reaksi pembakaran melibatkan oksidasi dari bahan bakar fosil.
d. Energi Nuklir
Energi nuklir adalah energi dalam bentuk energi tersimpan yang dapat dilepas akibat interaksi partikel dengan atau di dalam inti atom. Energi ini dilepas sebagai hasil usaha partikel-partikel untuk memperoleh kondisi
yang lebih stabil. Satuan yang digunakan adalah juta-an elektron reaksi. Reaksi nuklir dapat terjadi pada peluluhan radioaktif, fisi, dan fusi.
e. Energi Termal (Panas)
Merupakan bentuk energi dasar di mana dalam kata lain adalah semua energi yang dapat dikonversikan secara penuh menjadi energi panas. Sebaliknya, pengonversian dari energi termal ke energi lain dibatasi oleh
hukum Thermodinamika II. Bentuk energi transisi dan energi termal adalah energi panas (kalor), dapat pula dalam bentuk energi tersimpan sebagai kalor laten atau kalor sensibel yang berupa entalpi.

3. Sumber-Sumber Energi

Sumber  energi  merupakan tempat muncul atau timbulnya energi yang dapat
dimanfaatkan untuk kehidupan manusia dipermukaan bumi. Sumber energi
dapat dibedakan sebagai berikut:
1. Berasal dari bumi (terresterial),
2. Berasal dari luar bumi (extra terresterial),
3. Berdasarkan sifatnya.
Sumber energi dari bumi dapat dikategorikan jenis  renewable atau  nondepleted dan  non-renewable atau depleted energy. Sumber energi yang renewable atau dapat didaur ulang, misalnya kayu, biomassa, biogas. Sumber energi dari luar bumi bersifat tidak habis atau non-depleted energy resource, misalnya energi surya dan energi sinar kosmis. Sedangkan energi yang sifatnya tidak bisa diperbaharui atau dapat habis (non-renewable atau depleted energy) adalah minyak bumi (mineral), baru bara, dan gas alam.

Sumber-sumber Energi Tidak dapat didaur ulang(Non-Renewable/Depleted Energy)
Dapat didaur ulang (Renewable/Non-Depleted Energy)
Biomassa Panas Bumi
Terresterial ExtraTerresterial
Nuklir
Biogas Air Angin
Fosil
Terresterial
Tenaga Air Gelombang Laut Pasang Surut Gradien Suhu Matahari
Alternatifb. Sumber-sumber Energi yang Dapat  Habis (Non-Renewable/Depleted
Energy Resources)

Sumber-sumber energi yang dapat habis dan langka daur ulang yang berasal dari bumi (terresterial) adalah sumber-sumber energi konvesional yang pada umumnya merupakan energi tambang atau energi fosil yang berasal dari perut bumi, seperti minyak bumi, gas, batu bara, dan energi nuklir.

a. Sumber-sumber Energi Tidak dapat didaur ulang(Non-Renewable/Depleted Energy) 
1) Sumber energi fosil
Energi fosil tersimpan dalam bentuk bahan bakar minyak, batu bara, dan gas. Bahan bakar ini berasal dari fosil-fosil yang telah terbenam dalam perut bumi miliyaran tahun yang silam, ada yang mengatakan minyak dan gas berasal dari fosil-fosil binatang laut dan binatang darat, sedangkan batu bara dari fosil-fosil kayu-kayu. Bahan bakar fosil ini diperoleh dengan jalan menambang dari dalam perut bumi, minyak dan gas melalui pengeboran, sedangkan batu bara diperoleh melalui pengalian permukaan atau dalam tanah.  Bahan bakar minyak diperkirakan akan habis pada akhir abad ke XXI. Gas alam diprediksi oleh para ahli akan habis kurang lebih 100 tahun lagi, sedangkan cadangan batu bara akan habis lebih kurang 200 sampai 300 tahun yang akan datang. Ketiga jenis bahan bakar fosil tersebut dikategorikan sebagai energi yang kurang akrab lingkungan karena kadar polusinya cukup tinggi. Kadar CO2 semakin meningkat akhir-akhir ini, menyebabkan suhu udara menjadi meningkat, mengakibatkan sebagian es di kutub mencair dan tinggi permukaan laut terus meningkat yang lambat laun akan mengakibatkan banjir besar di kota-kota yang berada di tepi pantai di seluruh dunia.

2) Sumber energi nuklir
Sumber energi ini merupakan sumber energi hasil tambang lainnya yang termasuk jenis logam non-ferro. Energi nuklir dapat dibudidayakan melalui proses fisi dan fusi. Energi nuklir walaupun bersih, tetapi mengandung resiko
bahaya radiasi yang dapat mematikan sehingga pengelolaannya harus ekstra hati-hati dan juga memelukan modal yang besar untuk investasi awal.

b. Sumber-sumber Energi yang Dapat Didaur Ulang (Renewable/NonDepleted Energy Resources)
Di sini ada dua jenis energi, yaitu energi yang dapat didaur ulang (renewable energy) dan energi yang tidak habis sepanjang masa (non-depleted energy). Energi yang dapat didaur ulang berasal dari bumi, antara lain biomassa,
biogas, kayu bakar, dll. Energi tidak habis sepanjang masa dari bumi (terreterial), panas bumi, air laut, dan angin, sedangkan dari luar bumi, adalah energi matahari/surya.

1) Biomassa
Biomassa adalah proses daur ulang melalui fotosintesis di mana energi surya memegang peranan. Daun menyerap energi surya untuk proses pertumbuhannya dan mengeluarkan gas CO2. Energi surya yang diserap
tumbuh-tumbuhan diproses menjadi energi kimia sebagai energi dalam bentuk tersimpan.Tumbuh-tumbuhan tersebut akan mengeluarkan energi tersimpannya pada proses pengeringan maupun saat dibakar langsung. Dapat pula melalui proses untuk menghasilkan bahan bakar yang cukup potensial, seperti etanol, metana, atau gas lainnya, dan bahan bakar dalam bentuk cair (minyak nabati). Nilai kalor/bakar dari tumbuh-tumbuhan kering dapat mencapai 4800 kkal/kg. Beberapa proses konversi dari biomassa menjadi bahan bakar, adalah
melalui:
1. Proses Pirolisa
2. Proses Hidrogasifikasi
3. Proses Hidrogenisasi
4. Proses Distalasi Distrutif
5. Proses Hidrolisa Asam

Bahan bakar hasil dari proses biomassa, dikenal dengan istilah bahan bakar alternatif. Contoh bahan bakar alternatif ini, adalah: 
a) Buah Bitanggul yang bernama latin Umpilum, sebagai salah satu bahan
baku membuat energi alternatif. Biji buah bitanggul bisa menghasilkan biodiesel.  Mulanya biji buah Bitanggul dijemur seharian hingga kering. Setelah itu dibungkus dengan kertas saring. Setelah didiamkan  dalam
sejam, lalu dimasukkan ke dalam tabung. Setelah itu, biji buah bitanggul yang telah dibungkus dalam kertas diberi cairan Petrolium eter. Air yang menetes dari kertas saring tersebut sudah menjadi biodiesel. Air yang berwarna merah tersebut, lalu diuapkan agar  berubah menjadi warna kuning bening agar terlihat seperti solar. "Lima buah Bitanggul dapat menjadi 25 mililiter solar dalam waktu dua jam,"

b) Buah jarak merupakan tanaman yang sudah tidak asing bagi masyarakat 
Indonesia. Tanaman ini digunakan sebagai bahan bakar pesawat Jepang saat menjajah Indonesia pada 1942 sampai 1945. Hampir semua bagian tanaman ini bisa dimanfaatkan. Kandungan minyak jarak  mempunyai
rendemen minyak (trigliserida) dalam inti biji sekitar 55 persen atau 33 persen dari berat total biji.

c) Jagung menjadi alternatif yang penting sebagai bahan baku pembuatan 
ethanol (bahan pencampur BBM). Karenanya, kebutuhan terhadap komoditas ini pada masa mendatang diperkirakan mengalami peningkatan yang signifikan.Bioetanol (C2H5OH) adalah cairan biokimia dari proses
fermentasi gula dari sumber karbohidrat menggunakan bantuan mikroorganisme. Produksi bioethanol ini mencakup 3 (tiga) rangkaian proses, yaitu: Persiapan Bahan baku, Fermentasi, dan Pemurnian.


2) Gas bio (Biogas)
Gas Bio (Biogas), adalah sumber energi yang bersih dan murah. Diproduksi dari kotoran hewan dan sampah busuk melalui proses anaerobik melalui kegiatan mikrobial aorganisme. Gas yang diperoleh mengandung 70 persen gas metan. Suatu sistem gas bio terdiri dari:
1. Tanki pencampur
2. Pencerna (digester)
3. Tanki penyimpan gas4. Pembakar gas
5. Kotoran hewan/sampah busuk sebagai bahan baku

Adapun proses terjadinya (diproduksinya) gas bio tersebut, adalah sebagai berikut: Kotoran hewan (lembu)/sampah busuk dicampur dengan air, dimasukkan ke dalam tanki pencampur, diaduk sampai rata sehingga membentuk lumpur kotoran yang biasa disebut dengan slurry yang kemudian dimasukkan ke dalam digester untuk menghasilkan gas bio. Gas yang terbentuk dikumpulkan dan disimpan dalam tanki penyimpan gas. Suatu estimasi kasar memberikan gambaran bahwa kebutuhan masak-memasak dengan gas bio untuk konsumsi 30 orang, memerlukan 30 m³ gas per hari dengan kebutuhan kotoran binatang ternak seberat 200 kg yang dapat
dihasilkan oleh lebih kurang 40 ekor lembu.

3) Air
Air adalah sumber energi yang dapat didaur ulang yang dapat dibedakan menurut tenaga air (hydropower). Suatu energi air penggerak turbin bergantung kepada energi potensial air pada suatu ketinggian tertentu. Energi
potensial air dikonversikan menjadi energi mekanis melalui sebuah turbin yang kemudian dikonversikan kembali ke dalam bentuk energi listrik melalui sebuah generator listrik. Daya keluaran dari pusat listrik tenaga air bergantung dari aliran massa air yang mengalir dan ketinggi jatuhnya air. Indonesia
memiliki potensi tenaga air yang cukup besar. Penggunaan potensi tenaga air skala kecil dan menengah mulai dikembangkan dan digalakkan akhir-akhir ini untuk menghasilkan pusat tenaga mini dan mikrohidro di daerah-daerah yang potensi sumber energi airnya tidak terlampau besar. Sumber energi air dapat digolongkan sebagai bagian dari sumber energi surya. Hal ini mengingat keberadaan air berasal dari proses penguapan air laut melalui radiasi sinar matahari. Hasilnya berakumulasi menjadi gumpalan awan tebal yang mengandung uap air untuk kemudian berubah menjadi air hujan. Air hujan ditampung dalam bendungan-bendungan sebagai sumber energi air yang berpotensial tinggi.

4) Energi gelombang laut
Merupakan sumber energi yang berasal dari gelombang laut yang dikonversikan melalui sistem mekanisme torak yang bekerja maju mundur mengikuti irama gerak gelombang laut. Beberapa sistem energi gelombang
laut sedang dikembangkan dan akan menjadi alternatif untuk menghasilkan energi listrik.

5) Energi pasang surut
Sumber energi yang diperoleh dari adanya perbedaan air laut pada saat pasang dan surut. Di dunia ini terdapat daerah-daerah yang mempunyai perbedaan pasang-surut yang cukup signifikan, yaitu lebih dari 10 meter. Selisih
ketinggian tersebut cukup potensial  untuk menggerakkan turbin air berskala besar dengan ketinggian jatuh yang rendah, tetapi dapat menghasilkan tenaga listrik dengan daya besar sampai ratusan megawatt.

 6) Energi gradien suhu
Sumber energi yang berasal dari perbedaan suhu air laut di permukaan dan pada ke dalaman laut tertentu. Perbedaan suhu ini dimanfaatkan untuk menghasilkan sistem konversi energi. Gradien suhu air laut yang dikenal
dengan istilah  OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion). Teknik energi gradien suhu memanfaatkan suhu permukaan air laut yang diperoleh dari panas akibat pancaran matahari, jadi boleh dikatakan bahwa energi gradien suhu sebagai bagian dari energi surya.

7) Energi angin
Merupakan sumber energi yang didapat dari perbedaan tekanan di permukaan bumi sehingga terjadi aliran udara (angin). Perbedaan itu disebabkan adanya radiasi matahari yang memanaskan permukaan bumi, akibatnya terjadi
perbedaan temperatur dan rapat massa udara yang berdampak pada perbedaan tekanan udara. Aliran udara (angin) tersebut dapat dipercepat dengan adanya perputaran bumi pada porosnya dengan kecepatan putaran konstan. 

8) Energi panas bumi
Merupakan energi terresterial yang berlimpah adanya dan dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit tenaga listrik  – tenaga panas bumi. Secara alami temperatur bumi meningkat 30°C pada kedalaman setiap kilometer kecuali
yang dekat dengan gunung berapi yang aktif, di mana aliran magma yang panas dapat muncul ke permukaan bumi dengan panas yang mencapai 250°C. Temperatur panas bumi pada kedalaman 25 km dari permukaan bumi dapat mencapai 750°C. Secara ekonomis kedalaman yang ideal untuk eksploitasi sumber panas bumi adalah kurang dari 10 km dengan temperatur kerja 150° - 300°C. Energi panas bumi yang berada lebih kurang 10 km dari permukaan bumi berdasarkan estimasi mampu memberi sistem energi panas dengan kapasitas produksi 200 MW selama 10.000 tahun. Energi panas bumi di daerah Kamojang Jawa Barat berkapasitas 150 MW.

9) Energi surya
Merupakan sumber energi yang berlimpah ruah, bersih, bebas polusi, dan tidak akan habis sepanjang masa. Energi surya adalah energi di luar bumi (extra terresterial energy) yang dapat dimanfaatkan melalui konversi
langsung, seperti pada fotovoltaik dan secara tidak langsung melalui pusat listrik tenaga surya.    

   
4. Mesin Konversi Energi
Mesin konversi energi adalah mesin-mesin yang dapat mentranfer suatu energi ke dalam bentuk energi lain. Mesin konversi energi dapat dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu:
1. Mesin Konversi Energi Konvensional
2. Mesin Konversi Energi Non-konvensional

1. Mesin Konversi Energi Konvensional
Mesin konversi energi konvensional umumnya menggunakan sumber energi konvensional yang tidak terbarui, kecuali untuk turbin hidropower. Mesin konversi energi konvensional dapat diklasifikasi menjadi motor pembakaran, mesin-mesin fluida, dan mesin pendingin.

2. Mesin Konversi Energi Non-konvensional
Mesin-mesin yang memanfaatkan sumber energi  Terrestrial dan Extra Terrterial yang berasal dari alam. Ada beberapa jenis Mesin konversi energi non-konvensional; sistem pembangkit tenaga panas bumi, sistem pembangkit energi surya, pesawat pengkonversi tenaga angin (wind power), pesawat pengkonversi energi termal samudra (OTEC), pesawat pengkonversi energi pasang-surut, sistem pembangkit energi gelombang laut, pembangkit uap energi nuklir, dan pesawat magneto hydro dynamics (MHD).

Macam – Macam Mesin Konversi Energi adalah sebagai berikut :

A. Motor bakar

Motor bakar, merupakan suatu pesawat kerja yang mengubah energi kimia dari campuran bahan bakar menjadi energi mekanik naik turunnya poros engkol.

Jika ditinjau dari cara memperoleh energi termal ini (proses pembakaran bahan bakar), maka motor bakar dapat dibagi menjadi 2 golongan yaitu: motor pembakaranluar dan motor pembakaran dalam.

1. Motor pembakaran luar
Pada motor pembakaran luar ini, proses pembakaran bahan bakar terjadi di luar mesin itu, sehingga untuk melaksanakan pembakaran digunakan mesin tersendiri. Panas dari hasil pembakaran bahan bakar tidak langsung diubah menjadi tenaga gerak, tetapi terlebih dulu melalui media penghantar, baru kemudian diubah menjadi tenaga mekanik. Misalnya pada ketel uap dan turbin uap.

2. Motor pembakaran dalam
Pada motor pembakaran dalam, proses pembakaran bahan bakar terjadi didalam mesin itu sendiri, sehingga panas dari hasil pembakaran langsung bisa diubah menjadi tenaga mekanik. Misalnya : pada turbin gas, motor bakar torak dan mesin propulasi pancar gas.
Contoh alat transportasi yang menggunakan prinsip kerja motor pembakaran dalam: Turbin pada pesawat terbang, sepeda motor, mobil, truck,

Berdasarkan Prinsip kerjanya motor bakar dibagi atas 3 macam, yaitu :

1. Motor Bakar Bensin
Pada motor bensin, bensin dibakar untuk memperoleh energi termal. Energi ini selanjutnya digunakan untuk melakukan gerakan mekanik.

Prinsip kerja motor bensin, secara sederhana dapat dijelaskan sebagai berikut : campuran udara dan bensin dari karburator diisap masuk ke dalam silinder, dimampatkan oleh gerak naik torak, dibakar oleh percikan bunga api dari busi untuk memperoleh tenaga panas, yang mana dengan terbakarnya gas-gas akan mempertinggi suhu dan tekanan didalam ruang siliinder, sehingga torak bergerak turun naik di dalam silinder akibat tekanan tinggi pembakaran, Gerak naik turun piston kemudian diubah batang torak menjadi gerak putar poros engkol. Melalui mekanisme katup yang terhubung ke poros engkol pengaturan pembukaan katup masuk bahan bakar dan katup pembuangan sisa-sisa pembakaran dilakukan secara periodik

Contoh kendaraan yang menggunakan Prinsip kerja motor bensin :

2. Motor Bakar Diesel
Motor diesel disebut dengan motor penyalaan kompresi (compression ignition engine) karena penyalaan bahan bakarnya diakibatkan oleh suhu kompresi udara dalam ruang bakar. Dan menggunakan bahan bakar solar dalam pembakarannya.

Prinsip kerja motor bakar diesel
Cara pembakaran dan pengatomisasian (atomizing) bahan bakar pada motor diesel tidak sama dengan motor bensin. Pada motor diesel yang diisap oleh torak dan dimasukkan ke dalam ruang bakar hanya udara, yang selanjutnya udara tersebut dikompresikan sampai mencapai suhu dan tekanan yang tinggi. Beberapa saat sebelum torak mencapai titik mati atas (TMA) bahan bakar solar diinjeksikan ke dalam ruang bakar. Dengan suhu dan tekanan udara dalam silinder yang cukup tinggi maka partikel-partikel bahan bakar akan menyala dengan sendirinya sehingga membentuk proses pembakaran. Agar bahan bakar solar dapat terbakar sendiri, maka diperlukan rasio kompresi 15-22 dan suhu udara kompresi kira-kira
600ºC.

3. Motor Bakar Wankel
Dikenal juga dengan nama mesin rotari ( rotaryengine), yaitu tipe mesin yang trdiri atas rotor berbentuk segitiga sama sisi yang berputar dalam stator. Dibandingkan motor torak, getaran motor wankel lebih halus, karena tidak banyak bagian yang bergerak. Selain itu lebih ringan dan lebih kecil ukurannya.

Untuk ukuran yang sama besar, mesin wankel dapat menghasilkan tenaga gerak dua kali lebih besar daripada mesin torak konvensional. Secara umum, bagian utama dari mesin ini adalah rotor segitiga sama sisi dengan bentuk ruang pembakaran berbentuk epitrokoida.

Rotor bergerak sedemikian rupa sehingga ujungnya senantiasa menyentuh dinding ruang pembakaran yang terbagi atas 3 bidang. Dalam tiga bidang tersebut terjadi tiga proses utama operasi sebuah mesin, yaitu, pemampatan bahan bakar, pembakaran bahan bakar, dan pembuangan bahan bakar.

B. TURBIN GAS

Gas-turbine engine adalah suatu alat yang memanfaatkan gas sebagai fluida untuk memutar turbin dengan pembakaran internal. Didalam turbin gas energi kinetik dikonversikan menjadi energi mekanik melalui udara bertekanan yang memutar roda turbin sehingga menghasilkan daya. Sistem turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen yaitu kompresor, ruang bakar dan turbin gas.

Prinsip Kerja Sistem Turbin Gas (Gas-Turbine Engine)
Udara masuk kedalam kompresor melalui saluran masuk udara (inlet). Kompresor berfungsi untuk menghisap dan menaikkan tekanan udara tersebut, sehingga temperatur udara juga meningkat. Kemudian udara bertekanan ini masuk kedalam ruang bakar. Di dalam ruang bakar dilakukan proses pembakaran dengan cara mencampurkan udara bertekanan dan bahan bakar.

Proses pembakaran tersebut berlangsung dalam keadaan tekanan konstan sehingga dapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan temperatur. Gas hasil pembakaran tersebut dialirkan ke turbin gas melalui suatu nozel yang berfungsi untuk mengarahkan aliran tersebut ke sudu-sudu turbin. Daya yang dihasilkan oleh turbin gas tersebut digunakan untuk memutar kompresornya sendiri dan memutar beban lainnya seperti generator listrik, dll. Setelah melewati turbin ini gas tersebut akan dibuang keluar melalui saluran buang (exhaust).

C. MOTOR LISTRIK
Motor Listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dll di industri dan digunakan juga pada peralatan listrik rumah tangga (seperti: mixer, mobil listrik, speda motor listrik, pompa air dsb)

Prinsip Kerja Sistem Motor Listrik
Bagian yang menuju kutub utara kawat konduktor dan yang menuju kutub selatan menerima gaya dari arah vertikal berlawanan sehingga kawat konduktor berputar. Ini disebut prinsip putaran motor.

Konstruksi Motor Listrik

Contoh alat transportasi yang menggunakan prinsip kerja Motor Listrik

D. KOMPRESOR
Kompresor adalah alat pemampat atau pengkompresi udara dengan kata lain kompresor adalah penghasil udara mampat. Karena proses pemampatan, udara mempunyai tekanan yang lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan udara lingkungan

Komponen – komponen Kompressor

Konstruksi kompressor jenis torak/piston antara lain meliputi :

1. Silinder Dan Kepala Silinder
Merupakan bejana kedap udara dimana torak bergerak bolak-balik untuk menghisap dan memampatkan udara. Pada umumnya terbuat dari besi cor dengan tekanan kurang dari 50 kgf/cm2 (4,9 MPa).

2. Torak Dan Cincin Torak
Berfungsi untuk melakukan kompresi terhadap udara/gas, sehingga torak harus kuat menahan tekanan dan panas.

3. Katup Katup
Katup – katup pada kompressor berfungsi untuk membuka dan menutup secara otoamtis tanpa mekanisme penggerak katup. Dimana pembukaan katup tergantung dari perbedaan tekanan yang terjadi antara bagian dalam dan bagian luar silinder.

4. Poros Engkol Dan Batang Torak,
Poros engkol berfungsi untuk mengubah gerakan putar menjadi gerak bolak-balik.

5. Kotak Engkol
Berfungsi sebagai dudukan bantalan engkol yang bekerja menahan beban inersia dari masa yang bergerak bolak balik serta gaya pada torak.

6. Pengatur Kapasitas
Mengatur batas volume dan tekanan yang dihasilkan kompressor dengan menggunakan alat yang biasa disebut pembebas beban (unloader).

7. Transmisi Daya, Sebagai penggerak kompressor pada umumnya memakai motor
listrik atau motor bakar torak.

1. Motor Listrik
Pada umumnya diklasifikasi menjadi dua yaitu motor induksi dan motor sikron.
2. Motor Bakar
Motor bakar biasa digunakan sebagai penggerak kompressor bila tidak tersedia sumber listrik ditempat pemasangan kompressor, atau sebagai kompressor portable. Motor bensin bisanya digunakan dengan daya s.d. 5,5 kW sedangkan untuk daya yang lebih besar digunakan motor bakar diesel.

Prinsip Kerja Sistem Kompresor
1. Langkah Hisap : Udara masuk kompresor karena tekanan di dalam silinder
lebih rendah dari 1 atm
2. Langkah Kompresi : udara di dalam kompresor dikompresi, tekanan dan
temperatur udara naik
3. Langkah Pengeluaran : Karena tekanan udara mampat katup keluar terbuka danudara mampat ke luar silinder

Penggunaan Udara Kompressor
• Rem pada bis dan kereta api

• Pintu pneumatik pada bis dan kereta api

E. REFRIGASI (PENGKONDISI UDARA)

Mesin refrigerasi secara umum digunakan untuk pengkondisian udara suatu ruangan,rumah atau industri, sehingga setiap orang yang berada pada ruangan tersebut akan merasa nyaman. Alat ini biasa disebut dengan Air Conditioning.

Komponen sistem Refrigasi Mobil
1. Kompressor
Fungsi compressor pada sistem pendinginan uap (vapor compression system) ada dua macam:
1) untuk mengalirkan uap refrigeran yang mengandung sejumlah panas dari evaporator.
2) Untuk menaikan temperatur uap refrigeran sampai mencapai titik saturasinya (jenuh), titik tersebut lebih tinggi daripada temperatur medium pendinginnya.

Compressor mengambil uap panas pada temperatur rendah di dalam evaporator dan memompakannya ke tingkat temperatur yang lebih tinggi di dalam kondensor, oleh karena itu biasa juga compressor itu disebut heat pump Compressor tersebut dibuat oleh beberapa pabrikan seperti Tecumseh, Nippondenso, York, Delco Air, Sankyo dan lain-lain, dengan bermacam-macam model sesuai dengan kebutuhannya. Pabrikan compressor yang terkenal di Indonesia adalah Nippondenso. Compressor yang digunakan di AC mobil umumnya menggunakan silender (piston) yang terdiri atas satu sampai enam silender.

2. Kondensor adalah komponen penukar panas yang berfungsi untuk mengkondensasikan gas refrigeran dari compressor.

3. Evaporator adalah penukar kalor yang di dalamnya mengalir cairan refrigeran yang berfungsi sebagai penyerap panas dari produk yang didinginkannya sambil berubah phasa.

4. Refrigeran adalah bahan pendingin berupa fluida yang digunakan untuk menyerap panas melalui perubahan phasa cair ke gas (menguap) dan membuang panas melalui perubahan phasa gas ke cair (mengembun).

5. Komponen Kelistrikan
Rangkaian kelistrikan pada sistem AC mobil adalah sangat sederhana seperti terlihat pada gambar 22. Umumnya terdiri atas beberapa komponen seperti : thermostat, fuse, motor blower, kopling magnet (magnetik clutch) dan pusat pengatur kecepatan blower (master control).

6. Fuse
Fuse digunakan untuk menjaga komponen AC dan komponen kelistrikan lainnya dari arus yang berlebih. Ukuran fuse yang digunakan biasanya berada pada kisaran 20 A– 30 A, bergantung pada sistem kelistrikan yang direncanakan.

7. Komponen Kontrol (Matering device)
Komponen kontrol refrigeran merupakan suatu tahanan yang tempatnya berada diantara sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah.

8. Magnetik Clutch
Magnetik clutch berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan kompressor dari daya gerak mesin.

9. Master Control
Pada umumnya master control termasuk ke dalam perlengkapan pengatur kecepatan blower.

10. Blower Motor
Blower digunakan untuk menarik udara segar (fresh) atau udara sirkulasi ke dalam ruang penumpang yang sebelumnya dilewatkan melalui evaporator atau heater.

F. Sel bahan bakar (fuel cell)

Adalah Fuel cell pada dasarnya mirip dengan baterai yaitu sumber daya yang menggunakan reaksi kimia untuk menghasilkan arus listrik. Perbedaannya terletak pada sumber energi yang didapat, jika baterai memanfaatkan reaksi kimia dan membutuhkan pengisian daya untuk mendapatkan arus listrik maka fuel cell tidak membutuhkan pengisian daya melainkan pengisian bahan bakar. Jadi fuel cell memanfaatkan bahan bakar untuk direaksikan secara elektrolisis untuk menghasilkan elektron dan mengalirkan arus listrik. Salah satu bahan bakar yang sering digunakan untuk fuel cell adalah hidrogen.

G. Solar cell
Solar cell adalah suatu alat yang mampu mengubah energi panas matahari menjadi energi listrik. Dalam perkembangan energi listrik mampu dimanfaatkan menjadi berbagai macam energi lainnya, salah satu contohnya energi gerak.

Secara sederhana solar cell terdiri dari persambungan bahan semikonduktor bertipe p dan n (p-n junction semiconductor) yang jika tertimpa sinar matahari maka akan terjadi aliran electron, nah aliran electron inilah yang disebut sebagai aliran arus listrik.