Energi Matahari

Energi surya atau matahari telah dimanfaatkan di banyak belahan dunia dan jika dieksplotasi dengan tepat, energi ini berpotensi mampu menyediakan kebutuhan konsumsi energi dunia saat ini dalam waktu yang lebih lama. Matahari dapat digunakan secara langsung untuk memproduksi listrik atau untuk memanaskan bahkan untuk mendinginkan. Potensi masa depat energi surya hanya dibatasi oleh keinginan kita untuk menangkap kesempatan.Ada banyak cara untuk memanfaatkan energi dari matahari. Tumbuhan mengubah sinar matahari menjadi energi kimia dengan menggunakan fotosintesis. Kita memanfaatkan energi ini dengan memakan dan membakar kayu. Bagimanapun, istilah “tenaga surya” mempunyai arti mengubah sinar matahari secara langsung menjadi panas atau energi listrik untuk kegunaan kita. dua tipe dasar tenaga matahari adalah “sinar matahari” dan “photovoltaic” (photo- cahaya, voltaic=tegangan)Photovoltaic tenaga matahari: melibatkan pembangkit listrik dari cahaya. Rahasia dari proses ini adalah penggunaan bahan semi konduktor yang dapat disesuaikan untuk melepas elektron, pertikel bermuatan negative yang membentuk dasar listrik.

Bahan semi konduktor yang paling umum dipakai dalam sel photovoltaic adalah silikon, sebuah elemen yang umum ditemukan di pasir. Semua sel photovoltaic mempunyai paling tidak dua lapisan semi konduktor seperti itu, satu bermuatan positif dan satu bermuatan negatif. Ketika cahaya bersinar pada semi konduktor, lading listrik menyeberang sambungan diantara dua lapisan menyebabkan listrik mengalir, membangkitkan arus DC.  Makin kuat cahaya, makin kuat aliran listrik.

Sistem photovoltaic tidak membutuhkan cahaya matahari yang terang untuk beroperasi. Sistem ini juga membangkitkan listrik di saat hari mendung, dengan energi keluar yang sebanding ke berat jenis awan. Berdasarkan pantulan sinar matahari dari awan, hari-hari mendung dapat menghasilkan angka energi yang lebih tinggi dibandingkan saat langit biru sedang yang benar-benar cerah.Saat ini, sudah menjadi hal umum piranti kecil, seperti kalkulator, menggunakan solar sel yang sangat kecil. Photovoltaic juga digunakan untuk menyediakan listrik di wilayah yang tidak terdapat jaringan pembangkit tenaga listrik. Kami telah mengembangkan lemari pendingin, yang bernama Solar Chill yang dapat berfungsi dengan energi matahari. Setelah dites, lemari pendingin ini akan digunakan oleh organisasi kemanusiaan untuk membantu menyediakan vaksin di daerah tanpa listrik, dan oleh setiap orang yang tidak ingin bergantung dengan tenaga listrik  untuk mendinginkan makanan mereka. Penggunaan sel photovoltaic sebagai desain utama oleh para arsitek semakin meningkat. Sebagai contoh, atap ubin atau slites solar dapat menggantikan bahan atap konvsional. Modul film yang fleksibel bahkan dapat diintegrasikan menjadi atap vaulted, ketika modul semi transparan menyediakan percampuran yang menarik antara bayangan dengan sinar matahari. Sel photovoltaic juga dapat digunakan untuk menyediakan tenaga maksimum ke gedung pada saat hari di musim panas ketika sistem AC membutuhkan energi yang besar, hal itu membantu mengurangi beban maskimum elektik.Baik dalam skala besar maupun skala kecil photovoltaic dapat mengantarkan tenaga ke jaringan listrik, atau dapat disimpan dalam selnya.

Pembangkit Listrik Tenaga Panas Matahari

Kaca-kaca besar mengkonsetrasikan cahaya matahari ke satu garis atau titik. Panas yang dihasilakan digunakan untuk menghasilkan uap panas. Panasnya, tekanan uap panas yang tinggi digunakan untuk menjalankan turbin yang menghasilkan listrik. Di wilayah yang disinari matahari, Pembangkit Listrik Tenaga matahari dapat menjamin pembagian besar produksi listrik

Berdasarkan proyeksi dari tingkat arus hanya 354MW, pada tahun 2015 kapasitas total pemasangan pembangkit tenaga panas matahari akan melampaui 5000 MW. Pada tahun 2020, tambahan kapasitas akan naik pada tingkat sampai 4500 MW setiap tahunnya dan total pemasangan kapasitas tenaga panas matahari di seluruh dunia dapat mencapai hampir 30.000 MW- cukup untuk memberikan daya untuk 30 juta rumah.

Pemanas dan Pendingin Tenaga Matahari
Panas tenaga matahari menggunakan panas matahari secara langsung. Pengumpul panas matahari  diatas atapmu dapat menyediakan air panas untuk rumahmu, dan membantu menghangatkan rumahmu. Sistem panas matahari berdasarkan prinsip sederhana yang telah dikenal selama berabad-abad: matahari memanaskan air yang mengisi bejana gelap. Teknologi tenaga panas matahari yang ada di pasar saat ini sangat efisien dan bisa diandalkan. Saat ini pasar menyediakan tenaga matahari untuk aplikasi dengan cakupan luas, dari pemanas air domestik dan pemanas ruangan di perumahan dan gedung –gedung komersial, sampai pemanas kolam renang, tenaga matahari-pendingin, proses pemanasan industri  dan memproses air menjadi tawar.Saat ini produksi pemanas air panas domestik merupakan aplikasi paling umum untuk tenaga panas matahari. Di beberapa negara hal ini telah menjadi sarana yang umum digunakan oleh gedung tempat tinggal. Tergantung pada kondisi dan konfigurasi sistem, kebutuhan air panas dapat disediakan oleh tenaga matahari hingga 100% . Sistem yang lebih besar dapat ditambahkan untuk menutupi bagian penting dari kebutuhan energi untuk pemanas ruangan. Ada dua tipe teknologi: Tabung vakum- penyedot di dalam tabung vakum menyedot radiasi dari matahari dan memanaskan cairan di dalam, seperti di panel tenaga matahari datar. Tambahan radiasi diambil dari reflektor di belakang tabung. Bentuk bundar tabung vakum membuat cahaya matahari dari berbagai sudut dapat mencapai penyerap secara langsung. Bahkan di saat mendung, ketika cahaya datang dari banyak sudut pada saat bersamaan, tabung vakum kolektor tetap dapat efektif. Kolektor solar panel datar- pada dasarnya merupakan kotak yang ditutupi kaca yang ditaruh di atap seperti cahaya langit. Di dalam kotak terdapat serangkaian tabung pemotong dengan sirip pemotong terpasang. Seluruh struktur dilapisi substansi hitam yang didesain untuk menangkap sinar matahari. Sinar ini memanaskan air dan campuran bahan anti beku, yang beredar dari kolektor turun ke pemanas air di bawah tanah.

Pendingin tenaga matahari: Pendingin tenaga matahari menggunakan sumber energi panas untuk menghasilkan dingin dan /atau mengurangi kelembaban udara dengan cara yang sama dengan lemari pendingin atau AC konvensional. Aplikasi ini cocok dengan energi panas matahari, sejalan dengan meningkatnya permintaan pendingin ketika panas matahari banyak. Pendingin tenaga matahari telah sukses didemonstrasikan. Penggunaan skala besar dapat diharapkan di masa depan, sejalan dengan berkurangnya biaya teknologi ini, terutama untuk sistem skala kecil.

Read More

Penemu Mesin Uap

Orang sering menghubungkan nama James Watt dengan penemu mesin uap. Hal itu tidaklah salah, meski James Watt sendiri bukanlah orang pertama yang menciptakan mesin uap, James Watt adalah tokoh yang telah berjasa mengembangkan mesin uap hingga mendekati sempurna sehingga banyak kalangan yang menyebut James Watt sebagai tokoh kunci Revolusi Industri.

Tahun 1686, Thomas Savery telah mematenkan sebuah mesin uap yang digunakan untuk memompa air. Di tahun 1712 warga Inggris bernama Thomas Newcomen mematenkan barang serupa yang lebih sempurna. Namun, tetap saja mesin ciptaan Newcomen masih bermutu rendah dan kurang efisien, karena hanya bisa digunakan untuk memompa air dari tambang batubara. Disinilah peran James Watt kemudian tampak menonjol, karena ia berhasil mengembangkanmesin uap menjadi lebih praktis dan efisien.

James Watt lahir pada tanggal 19 Januari 1736 di Greenock, Scotlandia. Tahun 1755, pada usia 18 tahun, ia belajar membuat peralatan listrik, dan kemudian pergi ke London untuk belajar lebih jauh. James Watt menjadi tertarik dengan mesin uap pada tahun 1764, tatkala ia sedang membetulkan mesin ciptaan Thomas Newcommen. James Watt melakukan berbagai penyempurnaan-peneyempurnaan terhadap mesi ciptaan Newcommen. Karena itulah James Watt layak disebut sebagai pencipta pertama mesin uap yang praktis.

Keberhasilan James Watt pertama (1769) adalah penambahan ruang terpisah yang diperkokoh. Ia juga membikin isolasi pemisah untuk mencegah hilangnya panas pada silinder uap. Kemudian ia menemukan mesin ganda (1782). Dengan beberapa perbaikan kecil, pembaruan ini menghasilkan peningkatan efisiensi mesin uap dengan empat kali lipat atau lebih.

Tahun 1781, James Watt menemukan separangkat gerigi untuk mengubah gerak balik mesin sehingga menjadi gerak berputar. Alat ini meningkatkan secara besar-besaran penggunaan mesin uap. Ia juga berhasil menciptakan pengontrol gaya gerak melingkar otomatis (1788), yang menyebabkan kecepatan mesin dapat secara otomatis diawasi. Ia juga menciptakan alat pengukur bertekanan (1970), alat penghitung kecepatan, alat petunjuk, dan alat pengontrol tambahan perbaikan peralatan lain. Hasilnya, semakin sempurnalah mesin uap ciptaan James Watt.

Tahun 1755, James Watt melakukan kerja sama bisnis dengan Matthew Boulton, seorang insinyur dan pengusaha yang cekatan. Selama 25 tahun setelah itu, perusahaan Watt danBoulton memproduksi sejumlah besar mesin uap, dan keduanya menjadi kaya raya.

James Watt meningaal dunia pada tanggal 25 Agustus 1819 di Heathfield, England. Di tahun yang sama ketika ia meninggal, sudah berdiri 18 pabrik mesin uap di daerah Glasgow dengan 2800 alat. Tahun 1882, 63 tahun setelah James Watt meninggal, sebuah organisasi di Inggris mengabadikan namanya menjadi satuan listrik sehingga saat ini kita dapat melihat pada bola lampu, ada yang tertulis 5 Watt, 10 Watt, dan seterusnya.

Read More

Daya dan Efisiensi

Pada posting terdahulu kita sudah membaca tentang usaha dan energi. Jadi segala sesuatu memerlukan energi untuk melakukan usaha.  Kali ini saya akan mosting tentang daya dan efisiensi. Bahwa pada penerapan ilmu gerak pada mesin  menunjukan bahwa, ada mesin yang berbahan bakar boros ada juga yang irit. Hal ini bisa di kaji dari materi yang akan di posting ini

Daya

Dalam pengertian usaha yaitu gaya kali perpindahan tidak diperhitungkan tentang waktu yang diperlukan untuk memindahkan benda tersebut. Akan tetapi cepat atau lambatnya suatu usaha itu perlu diketahui. Kecepatan atau kelajuan suatu usaha yang dilakukan dinamakan degan daya (power) disngkat P. Secara matematis dituliskan sebagai berikut :

P = W/t

Keterangan:

P=daya(watt)

W=usaha yang dilakukan(joule)

t=selang waktu untuk melakukan usaha(sekon)

Efisiensi

Alat atau mesin pengubah energi tidak mungkin mengubah seluruh energi yang diterimanya menjadi energi yang diharapkan. Sebagian energi akan diubah menjadi energi yang tidak diharapkan. 

Proses tersebut merupakan  sifat alami sehingga dikemukakan konsep efisiensi (daya guna). Jika  energi yang diterima oleh alat pengubah energi  disebut masukkan (input) dan energi yang diubah ke bentuk yang diharapkan disebut keluaran(output). maka,

Efisiensi didefinisikan sebagai hasil bagi keluaran dan masukan dikali seratus persen dan secara matematis ditulis dengan persamaan sebagai berikut.

Contoh: misalnya mesin mobil berfungsi mengubah energi dari bentuk minyak menjadi energi kinetik (gerak) maka tidak semua energi minyak menjadi energi gerak sebagian lagi akan berubah menjadi energi panas.

Contoh lainnya adalah : sebuah lampu merupakan alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi cahaya tetapi ada sebagian energi yang menjadi panas.

Secara matematis, efisiensi ditulis sebagai berikut :

Read More

Jenis Jenis Daya pada Mesin

Brake power adalah daya yang diberikan oleh poros engkol.

Drawbar power adalah daya pada drawbar dan tersedia untuk menarik beban.

Friction power adalah Daya yang digunakan untuk mengatasi gesekan-gesekan pada motor.
Indicated power adalah daya yang timbul dalam ruang pembakaan datar diterima oleh piston.

Cara mengukur indicated horse power

Untuk siklus mesin 4 langkah N harus dibagi 2, karena untuk 1 kekuatan untuk tiap silinder per 2 revolusi. Dibagi dua tidak diperlukan untuk siklus mesin 2 langkah karena tiap kekuatan langkah untuk tiap silinder bagi tiap revolusi.

Hubungan indicated power dengan net brake power dan friction power adalah
Gross indicated power = net brake power + friction power.

Brake power maksimum adalah kekuatan mesin maksimal untuk membuka dengan penuh throttle dengan kecepatan tertentu. Namun kita harus ingat bahwa pengujian throttle harus dibandingkan dengan pengujian mesin.

Obsemed power adalah daya yang diukur dengan dinamometer tanpa memperhatikan temperatur atmosfer, takanan atau tekanan uap.

Corrected power adalah observed power yang memperhatikan tekanan permukaan air laut (1.013 x 105 Pa), suhu 15.5 ^oC dan tekanan uap 0.

Sumber : modul kuliah ipb

Read More

DAYA

Besaran usaha menyatakan gaya yang menyebabkan perpindahan benda. Namun, besaran ini tidak memperhitungkan lama waktu gaya itu bekerja pada benda sehingga menyebabkan benda berpindah. Kadang-kadang usaha dilakukan sangat cepat dan di saat lain usaha dilakukan sangat lambat. Misalnya, Budi mendorong meja untuk memindahkannya dari pojok kamar ke sisi lain kamar yang berjarak 3 m. Dalam melakukan usahanya itu, Budi membutuhkan waktu 5 menit. Apabila lemari yang sama dipindahkan oleh Arif, ia membutuhkan waktu 3 menit. Budi dan Arif melakukan usaha yang sama, namun keduanya membutuhkan waktu yang berbeda. Besaran yang menyatakan besar usaha yang dilakukan per satuan waktu dinamakan daya. Dengan demikian, Anda dapat mengatakan bahwa Arif memiliki daya yang lebih besar daripada Ani. Daya dipengertiankan sebagai kelajuan usaha atau usaha per satuan waktu. Daya dituliskan secara matematis sebagai berikut.

Jadi dapat disimpulkan bahwa daya adalah banyaknya usaha yang dihasilkan atau dipakai per satuan waktu.

 

Atau daya seringkali disebut dengan sebutan tenaga yang pengertiannya kemampuan untuk melakukan kerja yang dinyatakan dalam satuan Nm/s, Watt, ataupun HP. Menurut sejarah besarnya satuan 1 HP (horse power) pertama kali dinyatakan sebagai setara dengan kemampuan seekor kuda menarik beban 366 pound dengan kecepatan 1 foot per second seperti yang ditunjukkan pada gambar diatas.

P = W/t

dengan:

W = usaha (joule),

t = waktu (sekon), dan

P = daya (J/s atau watt).

Mobil, motor, atau mesin-mesin lainnya sering dinyatakan memiliki dayasekian hp (horse power) yang diterjemahkan dalam Bahasa Indonesia sebagai daya kuda dengan 1 hp = 746 watt.

Dalam perhitungan teknik, besarnya 1 hp kadang-kadang dibulatkan, yaitu 1 hp = 750 watt. Hubungan antara daya dan kecepatan diturunkan sebagai berikut.

P = W/t = (F.s)/t = F(s/t) = F.v

dengan:

F = gaya (N), dan

v = kecepatan (m/s).

contoh soal

1. Seorang petugas PLN yang massanya 50 kg menaiki tangga sebuah tower yang tingginya 30 m dalam waktu 2 menit. Jika g = 10 m/s², berapakah daya yang dikeluarkan petugas PLN tersebut?

Jawab

Diketahui: m = 50 kg, h = 30 m, t = 2 menit, dan g = 10 m/s².

P = W/t = mgh/t = (50.10.30)/(2.60) = 125watt

2. Sebuah mesin pesawat terbang mampu memberikan gaya dorong sebesar 20.000 N. Berapakah daya yang dihasilkan mesin ketika pesawat mengangkasa dengan kecepatan 250 m/s?

Jawab : 

Diketahui: F = 20.000 N dan v = 250 m/s

P = F v = (20.000 N)(250 m/s) = 5.000.000 watt

Read More

Perubahan Bentuk Energi

Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat di musnahkan, tetapi hanya dapat di ubah dari satu betuk ke bentuk lainnya. Pada umumnya, manfaat energi akan terlihat setelah berubah bentuk menjadi energi yang lain. Beberapa bentuk perubahan energi ini di manfaatkan dalam kehidupan sehari-har antara lain :

1. Perubahan energi gerak menjadi energi panas. Contoh kedua tangan yang digosokan akan terasa hangat;

2. Perubahan energi gerak menjadi energi bunyi. Contoh saat kita bertepuk tangan akan terdengar bunyi;

3. Perubahan energi panas menjadi energi gerak. Contoh kertas yang dibentuk spiral akan berputar saat dipanaskan di atas lilin;

4. Perubahan energi kimia menjadi energi panas. Contoh energi dari makanan yang menghasilkan panas setelah dimakan. Adanya energi panas ditandai dengan timbulnya keringat setelah makan;

5. Perubahan energi listrik menjadi energi panas. Contoh setrika listrik dan solder listrik yang dipanaskan;

6. Perubahan energi listrik menjadi energi gerak. Contoh kipas angin dan blender;

7. Perubahan energi cahaya menjadi energi panas. Contoh pada pembakaran kertas menggunakan lup;

Read More

Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Dalam proses melakukan usaha, benda yang melakukan usaha itu memindahkan energi yang dimilikinya ke benda lain. Energi yang dimiliki benda agar benda itu dapat melakukan usaha dinamakan energi mekanik.

 

Energi mekanik benda dalam bentuk energi potensial dan energi kinetik dapat diubah menjadi usaha.

Perhatikanlah gambar. Beban yang ditarik sampai di ketinggian h memiliki energi mekanik dalam bentuk energi potensial. Saat tali yang menahan berat beban digunting, energi berubah menjadi energi kinetik. Selanjutnya, saat beban menumbuk pasak yang terletak di bawahnya, beban tersebut memberikan gaya yang menyebabkan pasak terbenam ke dalam tanah. Beban itu dikatakan melakukan usaha pada pasak.

Dengan demikian, energi mekanik dapat didefinisikan sebagai jumlah energi potensial dan energi kinetik yang dimiliki oleh suatu benda, atau disebut juga energi total. Besarnya energi mekanik suatu benda selalu tetap, sedangkan energi kinetik dan energi potensialnya dapat berubah-ubah. Penulisannya secara matematis adalah sebagai berikut.

EM = EP + EK

Benda yang jatuh bebas akan mengalami perubahan energi kinetik dan energi potensial gravitasi. Perhatikanlah gambar dibawah. Suatu bola dilepaskan dari suatu ketinggian sehingga saat bola berada pada ketinggian h₁ dari permukaan tanah, bola itu memiliki v₁. Setelah mencapai ketinggian h₂ dari permukaan tanah, kecepatan benda berubah menjadi v₂.

 

Hukum Kekekalan Energi Mekanik suatu bola yang jatuh bebas dari ketinggian h₁ dengan kecepatan awal v₁ ke ketinggian h₂ dengan kecepatan v₂.

Saat bola benda berada di ketinggian h₁, energi potensial gravitasinya adalah EP₁ dan energi kinetiknya EK₁. Saat benda mencapai ketinggian h₂, energi potensialnya dinyatakan sebagai EP₂ dan energi kinetiknya EK₂. Anda telah mempelajari bahwa perubahan energi kinetik dan energi potensial benda adalah usaha yang dilakukan gaya pada benda. Dengan demikian, dapat dituliskan

W = ΔEK = ΔEP

EK₂ – EK₁ = EP₁ – EP₂

EP₁ + EK₁ = EP₂ + EK₂

mgh₁ + ½ mv₁² = mgh₂ + ½ mv₂²

persamaan di atas disebut Hukum Kekekalan Energi Mekanik.

Contoh soal

Sebuah benda berada dalam keadaan diam pada ketinggian 80 cm dari permukaan tanah. Massa benda 5 kg dan percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s². Tentukan energi mekanik benda tersebut.

Jawab :

Diketahui: v = 0 m/s, h = 80 cm = 0,8 m, dan g = 10 m/s².

EM = EP + EK = mgh + ½ mv²

= (5 kg)(10 m/s²)(0,8 m) + 0 = 40 joule

Jadi, energi mekanik benda yang diam akan sama dengan energi potensialnya karena energi kinetiknya nol.

Read More