Sistem Produksi Peralatan Konversi Energi

Dalam kehidupan sehari-hari, ketika beraktivitas kita pastinya membutuhkan energi atau usaha. Energi sendiri berarti sebuah kemampuan untuk melakukan pekerjaan atau beraktivitas. Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat dikonversikan/berubah dari bentuk energi yang satu ke bentuk energi yang lain. Kemudian kita juga menganal yang namanya energi terbarukan. Energi terbarukan merupakan sumber energi alam yang dapat langsung dimanfaatkan dengan bebas. Selain itu, ketersediaan energi terbarukan ini tak terbatas dan bisa dimanfaatkan secara terus menerus.

Sumber-sumber energi baru terbarukan terus dikembangkan di beberapa negara bahkan di Indonesia. Kolaborasi bersama dalam pengembangan konversi energi sudah mulai dilakukan guna meningkatkan kesejahteraan masyarakat. Beberapa contoh sistem produksi bidang konversi energi, diantaranya :

a. Konversi 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.

Energi angin digunakan untuk membangkitkan energi listrik dengan bantuan kincir angin untuk menggerakkan generator. Baling – baling yang digunakan untuk mengubah angin menjadi putaran rotor. Ekor yang dipasang pada kincir angin digunakan untuk membantu kincir mengarah pada arah angin dari berbagai arah. Kincir angin ditopang oleh menara yang dapat kita lihat berbagai jenis menara antara lain jenis turbular, menara kaki tiga, dan menara kaki empat. Jika kita amati pembangkitan listrik energi angin, beragam jenis baling-baling yang digunakan di masyarakat. Model baling-baling yang sudah banyak diterapkan menggunakan tiga sudu.

Turbin angin merupakan komponen yang dapat menghasilkan listrik. 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.

b. Konversi Energi Surya (Matahari)

Pembangkit listrik energi surya atau disebut dengan istilah photovoltaic (PV) merupakan teknik mengubah energi sinar matahari menjadi energi listrik melalui sel surya (solar cel) secara langsung. 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 listrik. Keuntungan pembangkit listrik tenaga surya adalah mengubah energi surya menjadi listrik secara langsung tanpa menggunakan generator.

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 diantaranya terdapat pada kalkulator, jam tangan, mainan.

Energi surya yang dipancarkan oleh matahari dapat diubah menjadi energi lain seperti energi listrik dan energi panas. 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 yang tergabung dalam suatu modul. Sel photovoltaic memiliki ukuran yang beragam mulai dari 0,5 sampai 4 inchi. Saat ini sudah dikembangkan energi hibrid, yaitu pembangkitan energi listrik yang berasal dari perpaduan dua atau lebih sumber energi yang berbeda misalnya energi surya dan energi angin untuk mencapai kecukupan ketersediaan listrik yang dihasilkan.

Pembangkit listrik tenaga hibrid saat ini sudah dikembangkan di Pantai Baru, Kecamatan Srandakan, Kabupaten Bantul, DIY Yogyakarta. Lokasi ini terdapat 33 menara turbin angin berdaya listrik 56 kW dan 218 panel surya berkapasitas 27 kW. Gambar dibawah ini menunjukkan komponen listrik untuk konversi surya menjadi energi listrik.

c. Energi Air
Arus air menggerakkan sudu-sudu turbin yang dihubungkan dengan poros sebuah generator. Konstruksi generator terdapat magnet yang dikelilingi gulungan kawat, jika digerakkan oleh turbin medan magnet itu dapat membangkitkan listrik, yang dapat disalurkan melalui kabel. Energi potensial air dikonversikan menjadi energi mekanis melalui sebuah turbin yang kemudian dikonversikan kembali kedalam bentuk energi listrik melalui generator listrik.

Energi hidro dapat dimanfaaatkan untuk pembangkit listrik tergantung dari aliran / gerakan air yang dialirkan melalui pipa atau pintu air yang dialirkan untuk menggerakkan turbin yang berakibat pada berputarnya generator yang dapat menghasilkan listrik. Pembangkit listrik tenaga air skala kecil dikenal dengan pembangkit listrik mikrohidro.

Pembangkit listrik tenaga air skala kecil yang sering diistilahkan dengan Mikrohidro (sampai 1000 Watt) dan Pikohidro (kurang dari 5000 Watt) cocok dikembangkan di daerah derah terpencil yang belum tersentuh energi listrik atau di daerah yang masih membutuhkan / kurang pasokan listrik. Pembangkitan listrik sampai mencapai 1000 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, dan jika digerakkan oleh turbin akan dapat membangkitkan listrik, yang dapat disalurkan melalui kabel.

Debit aliran air sepanjang tahun harus tetap dijaga jika dikembangkan pembangkitan 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. Biogas
Biogas yang berasal dari kotoran sapi / manusia disalurkan pada bak penampung dan melalui lubang pipa kotoran disalurkan ke digester atau pengolah. Kotoran dicampur dengan air dimasukkan ke dalam tangki pencampur diaduk hingga merata membentuk lumpur kotoran (slurry) sebelum masuk ke dalam digester untuk menghasilkan gas bio. Endapan lumpur di dalam digester disalurkan ke luar dan masuk kedalam tangki atau bak penampung yang berupa lumpur sisa dari proses.

Biogas dihasilkan dari proses fermentasi bahan bahan oerganik 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 kotoran manusia, binatang, dan sampah organik rumah tangga. Bahan organic pada umumnya dapat diproses untuk menghasilkan biogas dan untuk sistem energi biogas sederhana hanya dari bahan organik yang homogen seperti kotoran, air kencing hewan ternak. Biogas yang dihasilkan dari digester dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan seperti untuk memasak (kompor), penerangan, penggerak, dan salah satunya digunakan untuk pembangkit listrik energi biogas. Kelangsungan hidup bakteri methanogen dalam reaktor sangat menentukan dalam keberhasilan proses pencernaan seperti temperatur, keasaman, dan jumlah material yang dicerna. Adapun tahapan pencernaan yang dimaksud adalah:

1. Hidrolisis, dimana molekul organik diuraikan menjadi bentuk karbohidrat, asam amino, asam lemak.
2. Proses penguraian untuk menghasilkan ammonia, karbon dioksida, dan hydrogen sulfide (acidogenesis).
3. 3Proses penguraian acidogenesis guna menghasilkan hydrogen, karbondioksida, 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.

e. Biomassa
Biomassa sebagai bahan organik yang berasal dari tumbuhan maupun hewan, sebagai salah satu sumber energi yang dapat diperbaharui. Tumbuhan dimana jika terkena matahari, terjadi reaksi dalam proses fotosintesis yang menghasilkan energi. Sampah padat dari pemukiman atau yang diproduksi dari tumbuhan dapat dibakar untuk menghasilkan energi panas, dimana energi panas ini digunakan untuk tenaga uap dan listrik.

f. Energi panas bumi
Energi panas bumi berasal dari inti bumi dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi pembangkit listrik. Panas yang dihasilkan berkesinambungan oleh sebab itu energi ini dikatakan energi terbarukan. Penggunaan panas bumi. Selain untuk pembangkitan listrik, energi panas bumi juga dapat dipergunakan antara lain untuk menghangatkan sebuah bangunan, pengeringan hasil pertanian seperti buah dan sayuran, sterilisasi susu dan pengeringan makanan.

Manfaat Produk Bidang Konversi Energi

Energi listrik yang dihasilkan dari upaya konversi energi dapat dimanfaatkan untuk penerangan, kegiatan produksi pada industri kecil serta kegiatan yang bersifat edukasi. Manfaat produk rekayasa konversi energi dapat dijelaskan lebih jauh sebagai berikut :

1. Keberadaan pembangkit energi listrik terbarukan membantu meningkatkan kemandirian dari kebergantungan terhadap energi fosil dan menjadi penyangga pasokan energi nasional di masa mendatang.
2. Pembangkit energi listrik baru terbarukan yang ramah lingkungan mempunyai potensi mengurangi emisi CO2.
3. Ketersediaan energi listrik terutama di daerah-daerah terpencil diharapkan secara merata dapat menyejahterakan masyarakat.
4. Menyelamatkan lingkungan dan mengatasi berbagai dampak buruk yang ditimbulkan akibat penggunaan bahan bakar fosil.
5. Energi listrik yang dihasilkan dapat dimanfaatkan untuk kegiatan-kegiatan produktif pada industri rumah diantaranya membuat es balok untuk pengawetan ikan, untuk pendukung kegiatan wisata kuliner, penerangan rumah tinggal, penerangan jalan, kegiatan di industri kecil.
6. Terciptanya lapangan pekerjaan di berbagai sektor.

Potensi Produk Bidang Konversi Energi di Daerah

Keberagaman potensi energi yang tersedia dapat dikonversikan menjadi bentuk energi lain yang bermanfaat bagi kehidupan. Produksi rekayasa konversi energi disesuaikan dengan potensi sumber daya yang ada di daerah masing-masing yang dapat meningkatkan kebermanfaatan bahan-bahan yang tersedia di lingkungan sekitar. Contoh, limbah hasil pertanian dan perkebunan dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan energi baru terbarukan.

Potensi alam berupa sinar matahari yang bersinar sepanjang tahun dan potensi angin di daerah pantai yang memungkinkan untuk pembangkit energi baru terbarukan melalui panel surya dan turbin bertenaga angin. Energi listrik yang dibangkitkan oleh panel surya dan turbin bertenaga angin berpotensi untuk dimanfaatkan pada proses elektrolisis air guna memproduksi gas H2 yang dapat dipakai dalam fuel cell. Bahan bakar baru yang aman dan ramah lingkungan diperlukan untuk menggantikan bahan bakar fosil. Fuel cell dengan bahan bakar gas H2 dan O2 sebagai alternatif yang tepat sebab gas buang berupa air sangat ramah lingkungan. Tanaman seperti jagung, singkong, tebu, nira, sagu, sorgum, berbagai jenis rumput laut, kayu yang mengandung selulosa. Perencanaan yang baik, melakukan upaya budidaya dengan menjaga kelestarian lingungan dalam jangka panjang akan dapat memberikan dukungan terhadap kesejahteraan masyarakat.

Fuel cell : dalam bahasa Indonesia disebut dengan sel bahan bakar. Prinsip operasi dari alat fuel cell mirip dengan baterai yaitu reaksi kimia yang dipergunakan untuk menghasilkan arus listrik. Perbedaan utama dengan baterai adalah bahwa fuel cell menggunakan asupan bahan bakar yang dapat terus menerus dialirkan ke dalam fuel cell , sehingga fuel cell dapat terus beroperasi selama ada suplai bahan bakar (H2, O2 etanol, metanol). Berbeda dengan baterai, bila bahan kimia yang menjadi sumber energi telah habis, baterai tidak akan lagi menghasilkan energi listrik karena tidak ada asupan bahan bakar yang bisa dimasukkan ke dalam baterai tersebut.

Analisa SWOT adalah suatu kajian terhadap lingkungan internal dan eksternal wirausaha / perusahaan. Analisa internal lebih menitikberatkan pada aspek kekuatan (strenght) dan kelemahan (weakness), sedangkan analisa eksternal untuk menggali dan mengidentifikasi semua gejala peluang (opportunity) yang ada di masa mendatang serta ancaman (threat) dari kemungkinan adanya pesaing / calon pesaing.

Perencanaan Produksi Rekayasa Konversi Energi

Pembakaran pembuatan arang (pengarangan) dengan menggunakan alat pirolisis. Pembuatan arang briket dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi untuk kepentingan kehiduapan sehari-hari. Proses pembakaran ini dapat digunakan barang bekas berupa drum yang didesain sedemikian rupa untuk proses pengarangan.

Alat dan Bahan yang Dibutuhkan
Alat pendukung dalam pembuatan arang arang briket diantaranya :

1. Alat pirolisis / drum pembakaran
2. Alat penumbuk
3. Ayakan
4. Wadah pencampuran kanji
5. Pencetak arang briket
6. Alas pengeringan

Bahan pendukung pembuatan arang arang briket diantaranya :

1. Tepung kanji
2. Air
3. Limbah pertanian yang berupa kulit kakao, kulit durian, kayu bakar, tempurung, limbah tandan sawit, sekam, limbah industri furniture.

Proses Produksi Rekayasa Konversi Energi

a. Pembuatan Arang Arang Briket

Konversi energi dapat dilakukan melalui konversi dari limbah pertanian sebagai bahan baku untuk dibuat arang briket. Arang arang briket sebagai salah satu energi terbarukan di proses melalui proses pembakaran arang yang disebut dengan proses pirolisis.

1) Penyediaan Bahan Baku
Bahan untuk pembuatan arang briket, misal tempurung kelapa, kayu bakar, kulit durian, sekam, kulit kakao atau bahan lain yang berasal dari sampah organik banyak tersedia di lingkungan sekitar. Bahan baku untuk pengarangan dipotong menjadi berukuran kecil untuk mempermudah dan mempercepat proses pengeringan. Pengeringan dilakukan dengan cara dijemur sinar matahari sampai bahan kering sehingga proses pirolisis berjalan sempurna.

2) Proses Pirolisis
Proses pirolisis yaitu proses pembakaran tanpa oksigen atau karbonisasi untuk memperoleh karbon atau arang. Jika pembakaran terbuka dengan kehadiran oksigen dapat menghasilkan abu sebagai akhir pembakaran. Pembakaran dilakukan pada tungku pirolisis yang berupa tabung pembakaran tertutup dengan sebuah lubang pengeluaran asap.

Hasil samping dari proses pembakaran adalah asap yang dapat diproses lebih lanjut menjadi asap cair. Langkah pembuatan arang briket melalui proses pirolisis sebagai berikut :

1. bahan arang yang sudah kering dimasukkan ke dalam alat pirolisis melalui lubang pemasukan dan lubang pemasukan ditutup rapat kembali setelah penuh, sehingga satu-satunya lubang yang terbuka adalah tempat keluar asap;
2. nyalakan api tungku dan jaga agar tetap menyala, asap pekat keluar dari lubang asap yang dapat disalurkan melalui pipa untuk dapat diproses lebih lanjut menjadi asap cair;
3. pembakaran dihentikan ketika asap sudah tidak keluar lagi dari tungku. lama pembakaran tergantung kepada jumlah bahan yang dimasukan ke dalam tungku; dan
4. Alat pirolisis pada tungku dibiarkan tertutup (tidak boleh dibuka) selama 24 jam, jika dibuka dalam keadaan panas, maka dengan adanya oksigen, pembakaran dapat berlanjut sampai arang yang terbentuk dari proses pirolisis menjadi abu, setelah 24 jam arang pirolisis dibuka dan arangnya dikeluarkan.

3) Penepungan
Arang dihaluskan dengan cara ditumbuk dan diayak agar diperoleh kehalusan/ butir yang homogen (seragam)

4) Pencampuran
Pencampuran tepung arang, kanji dan air dilakukan dengan menyiapkan tepung kanji dan air, didihkan sehingga menjadi kental dengan perbandingan antara tepung kanji : air : tepung arang adalah 6 g : 30 g : 60 g. Tepung arang dimasukan dalam kanji yang sudah mengental sehingga menjadi adonan arang briket yang siap dicetak menjadi arang briket.

5) Pencetakan Arang Briket
Pencetakan arang briket dilakukan dengan menggunakan alat pencetak arang briket. Cetakan arang briket dapat dibuat secara manual dengan menggunakan pipa paralon atau bambu yang dipotong sesuai dengan ukuran yang diinginkan.

Langkah pencetakan arang briket dengan cara memasukkan adonan ke dalam pencetak arang briket, kemudian di pres atau dikempa untuk memperoleh kepadatan, adonan arang briket yang sudah padat siap dikeluarkan dari cetakan. Adonan dapat dicetak dengan berbagai variasi bentuk sesuai dengan keinginan dan tujuan penggunaan.

6) Pengeringan
Arang briket yang telah dicetak, masih mengandung kadar air yang tinggi sehingga dibutuhkan pengeringan yang dapat dilakukan dengan melakukan penjemuran atau menggunakan pengering buatan.

7) Penggunaan Produk Arang Briket
Manfaat atau kelebihan arang briket diantaranya :

1. arang briket merupakan bahan bakar yang ramah lingkungan;
2. arang briket dapat digunakan untuk menggantikan bahan bakar dari fosil, seperti minyak tanah, bensin, dan solar yang tidak dapat diproduksi secara berulang; dan
3. arang briket diperlukan untuk keperluan rumah tangga sebagai bahan bakar kompor untuk keperluan memasak, adapun kompor yang dipakai adalah kompor khusus untuk arang briket.