Cara kerja panel surya

Panel Surya mengubah energi panas matahari menjadi listrik.  Panel surya terdapat pada kalkulator dan menempel pada satelit yang mengorbit di planet kita, panel surya tergantung dari efek photoelectrik; kemampuan sebuah zat menerima elektron ketika cahaya menyinari zat tersebut. Menggunakan bahan dari silikon, silikon kristal yang murni digunakan untuk memproduksi panel surya. Kristal diproses menjadi panel surya menggnakan metoda mencairkan dan dicetak. Kubus dibentuk oleh kasting lalu dipotong-potong menjadi batangan dan di iris menjadi wafer yang tipis. Maka akan ditulis disini Cara kerja panel surya 

Atom silikom mempunyai 4 lengan, pada kondisi yang stabil, silikon dapat menjadi insulator yang sempurna. Dengan menkombinasi 5 lima lengan atom dalam jumlah kecil (dengan surplus elektron), arus negatif akan terjadi ketika photon menerpa silikon yang mempunyai surplus elektron. Elektron lalu lepas dari lengan silikong dan bergerak dengan bebasnya. Silikon pada jenis ini dapat menghataralistrik. Ini yang disebut tipe N silikon (negatif) semikonduktor. Sebalikya mempunya 3 lengan elektron kekurangan satu lengan membuat lubang pada atom silikon. Lalu semi konduktor akan menghantar arus posituf yang disebut silikon tipe p (positif) semikonduktor

Cara kerja panel surya 

Cahaya matahari terdiri dari partikel yang sangat kecil yang disebut photon, photon merupakan radiasi dari energi yang berupa cahaya. Begitu juga matahari yang merupakan radiasi cahaya. Ketika photon-photon dari matahari menerpa atom silikon, photon tersebut mentransfer energi pada elektron yang bebas, membentur pada atom. Photon bisa dimisalkan dengan bola putih dalam permainan bilyard, yang mentransfer energi kepada bola berwarna ketika bertabrakan.

Membebaskan elektron baru setengah pekerjaan dari seluruh kerja panel surya.  Panel surya masih harus mengubah electron yang menyebar di panel menjadi arus listrik. Ini termasuk membuat ketidakseimbangan listrik dalam sel surya, yang beraksi seperti mengumpulkan bola-bola dipada sebuah lereng yang akan mengalirkan elekron kearah yang sama.

Membuat ketidak seimbangan adalah dibua bisa oleh organisasi internal dari silikon. Atom-atom silikon di atur bersama sebagai struk ikatan yang kuat. Dengan meniru sejumlah kecil dari unsur-unsur lain dalam struktur ini , dua jenis silikon yang dibuat : tipe-n , yang menerima elektron, dan tipe-p , yang memberi elektron , yang meninggalkan ' lubang ' di tempat mereka .

Ketika dua material ini ditempatkan berdampingan dalam panel surya, silikon tipen n menyerap elektron loncat untuk mengisi kekosongan didalam silikon tipe n. Artinya silikon tipe n menjadi bermuatan positf dan silikon tipe p bermuatan negatif, membuat medan listrik diseluruh sell. Karena silikon adalah semi konduktor, silikon dapat bertindak sebagai insulator, mempertahankan ketidakseimbangan ini.

Ketika photon yang menubruk elektron keluar dari atom silikon, medan ini mengeluarkan secara bersama-sama elektron tersebut dalam sebuah iringan yang terarah. Memberikan arus listrik pada kalkulator, satelit dan lain sebagainya.



Kembali ke Halaman Depan

Tentang Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Kincir angin di areal pertanian disuatu tempat di Jerman

Pembangkit listrik tenaga angin adalah pembangkit yang menggunakan angin yang mengambil energi pergerakan angin yang membangkitkan listrik. Tentang Pembangkit Listrik Tenaga Angin ini kurang populer karena hasil energi yang didapat dari angin tidak konsisten, angin selalu berubah arahnya dan kekuatannya, kadang lemah kadang kuat. Tapi beberapa perusahaan mengembangkan pembangkit listrik ini untuk dijual ketingkat perumahan sebagai tenaga listrik tambahan. Membantu untuk penyediaan penerangan digarasi, taman, penghangat air, untuk itu tentunya kincir pembangkit harus selalu berputar terus menerus.

Tentang Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Sebetulnya angin selalu tersedia dimana saja kita berada sebagai contoh apabila kita berdiri dilapangan yang luas atau di sawah yang tidak terdapat pohon-pohon tinggi, kincir angin akan selalu berputar walau kincir tersebut sederhana dan angin selalu ada tidak pernah berhenti. Sedangkan dikota-kota yang anginnya terhalang bangunan dan pohon-pohon angin jadi tidak terlalu terlihat selalu ada. Maka pemasangan pembangkit angin diperkotaan harus lebih tinggi untuk mendapatkan angin yang besar diatas genteng-genteng rumah dan gedung.

Bila satu buah pembangkit tenaga angin ini dapat menghasilkan daya seharian 100 w sd 500 w saja sebetulnya sudah sangat membantu rumah tangga untuk menghemat listrik rumah. Apalagi di Indonesia pemerintah dalam penyediaan listrik kadang terkatung-katung dalam satu rezim pemerintahan kenaikan listrik pasti ada saja dan pemadaman listrik bergantian selalu terjadi bila di daerah pulau Jawa. 

Mungkin saya pikir desa energi bukan pembuatan pabrik bioetanol disetiap desa tetapi bagaimana angin dapat menjadi sumber energi disetiap rumah. Pemerintah akan dipandang mulia bila ini terjadi. Dalam setiap permasalahan pada teknologi selalu akan teratasi selama semua pihak yang terkait dengan permasalahan bertindak jujur dalam menangani permasalahan ini, sayangnya kejujuran adalah sesuatu yang langka saat ini. 

Kembali ke topik, bila ada perusahaan yang berniat untuk membuat ini menjadi  barang dagangan menurut saya itu baik sekali  karena perusahaan seperti ini di dunia pun masih jarang, target pasarnya hanya kalangan tertentu saja, mungkin yang mengerti tentang lingkungan. Kelompok pasar yang mengerti akan sangat mudah diberi pengertian tentang manfaat dan kelemahan pembangkit tenaga listrik angin ini. Tapi pada suatu hari dihujan lebat dengan angin yang sangat kencang yang membuat suplai listrik negara kita mati, pembangkit ini ,menjadi sangat berguna karena putarannya yang kencang membuat suplai listrik menjadi ada. Tapi bukan itu yang menjadi perhatian saya sebetulnya bila pembangkit listrik yang ramah lingkungan digalakan maka kita tidak akan menjadi kepanasan seperti ini. Bila di Indonesia suplai listrik untuk industri mahal maka perusahaan tersebut harus berusaha untuk membuat reaktor listriknya sendiri, tanpa menggunakan bahan bakar fossil. Belum ada perusahaan yang membantu saudara-saudara pengusaha supaya dapat menurunkan  biaya produksinya dengan sumber listrik yang murah.

Mungkin kata-kata diatas hanyalah sebuah omelan tapi nyata bahwa para inventor mesin tidak pernah iklas untuk menggunakan tenaga yang berasal dari pengerukan tanah. Harus diatas tanah, seperti Nikola Tesla yang kecewa dengan penggunaan fusi nuklir sebagai reaktor listrik, padahal dikawah gunung terdapat sumber listrik yang besar, panasnya tidak pernah berhenti dan juga aman bagi lingkungan. Sayangnya sebetulnya peran teknologi dalam kehidupan manusia harus didukung oleh sifat keekonomian yang berarti dan apa keuntungan bagi orang-orang yang terlibat didalamnya bukan kegunaannya untuk lingkungan. 

Kincir angin dibagi dua bentuk vertikal dan horisontal, bentuk klasik dan masih dipakai sampai saat ini adalah kincir angin horisontal. Pada pembangkit dibelakang kincir terdapat penggerak supaya kincir dapat menyambut datangnya angin yang membuat kincir itu bergerak. Kelebihan dari kincir horisontal adalah kincir dapat berputar kencang dan bertenaga ketika angin datang dari satu arah saja Kelemahan pada kincir ini adalah kincir ini tidak tanggap bila angin datang dari arah berbeda-beda dalam waktu yang cepat. Sedangkan kincir vertikal adalah kincir yang menyambut datangnya angin dari mana saja, kincir yang tidak seimbang menerima angin pada satu sisinya, sehingga selalu berputar bila ada tekanan angin sedikit saja.

Prinsipnya kincir angin harus dibuat dengan bahan-bahan yang ringan dan kuat, seperti alumunium yang ringan dan kuat atau kain yang dicat yang dibuat tidak berpori dan sedikit kaku untuk kincir vertikal. Peminyakan juga harus sering dikerjakan karena kincir yang menjerit sangat tidak enak didengar, kecuali orang-orang yang menyukai suara-suara deritan karena angin.  

Kelebihan dan kelemahan Turbin Angin Vertikal

Kelebihan

1. Dapat memproduksi listrik dari arah angin mana saja
2. Tidak memerlukan tower yang kuat karena generator, gear box dan komponen lainnya di tempatkan dibawah
3. Biaya produksi yang rendah dibandingkan dengan Turbin Angin Horisontal
4. Tidak perlu mengarahkan kemana arah angin
5. Mudah di instalasikan dibandingkan dengan yang Horisontal
6. Mudah diangkut
7. Dapat dipasang area urban
8. Resiko rendah terhadap manusia dan burung karena kincir bergerak dalam kecepatan rendah
9. Terdapat area yang sesuai yang terdapat kondisi cuaca yang ekstrim, seperti di gunung, dapat dialirkan listrik sampai kepuncak gunung.

Kekurangan.

1. Hanya satu kincir yang bekerja jadi efisiensi sangat rendah
2. Harus ada dorongan pertaman untuk mulai bekerja,dan bisa digantikan ketika sudah listrik sudah bisa diproduksi
3. Terdapat getaran keras yang realtif karena aliran angin di tanah membuat pusaran angin
4. Karena terdapat getaran  yang menyebabkan bertambahnya biaya perawatan.
5. Menyebabkan berisik

Dibawah ini adalah fakta mengenai pembangkit listrik angin :

1. Pembangkit tersebut akan merubah dari energi angin menjadi energi dalam bentuk yang lain. Pada contohnya kincir angin memproduksi energi mekanik dan bisa membuat kapal air meluncur di air dengan kekuatan listrik.
2. Kincir angin telah digunakan sejak 2000 BC dan dan digunakan di Persia dan China. Pelaut jaman dulu menggunakan angin sebagai tenaga untuk mencapai tempat yang jauh. Para petani menggunakan angin untuk memompa air dan menggiling gandum. 
3. Energi angin dapat dinilai baik karena sumber energi yang bersih dan menyebabkan polusi yang minimum. Biaya operasi juga murah, bila terdapat produksi massal pada pembangkit ini maka pembangkit ini akan sangat murah.
4. Pembangkit listrik angin massal dapat dibangun dia area pantai. Angin banyak dipantai dan lebih kuat tentunya dibanding dengan didarat. Ini menguntungkan bagi negara Indonesia karena garis pantai Indonesia yang sangat panjang.
5. Pembangkit listrik terbesar berlokasi di Amerika di Hawaii. Berdiri 20 lantai dan panjang kincirnya sepanjang lapangan bola, dapat menghidupi 600 rumah di Amerika.

Gambar dibawah ini adalah kincir yang dibuat dari pipa PVC

Turbin angin dari PVC

Kembali ke Halaman Depan

Produksi bioetanol bahan kayu dan sejenisnya

Ringkasan cerita produksi bioetanol generasi 2

Selulosa dan hemiselulosa adalah karbohidrat yang paling banyak tumbuh dimuka bumi. Selulosa adalah rantai polimer terdiri dari glukosa yang merupakan kristal yang keras yang enzim tidak mudah untuk menyerang dan memotong-motong rantai selulosa, sedangkan hemiselulosa adalah rantai gula yang juga terdiri dari gula yang berkarbon 5 seperti arabinosa, mannosa dan lain-lain. Selulosa dan hemiselulosa terbentuk pada tanaman bersama lignin dan pektin yang menyelimuti serat selulosa yang bisa dikatakan murni adalah kapas. Dan bisa dikatakan membentuk etanol dari biomassa ini cukup sulit, dan merupakan ilmu yang baru dikatakan seperti karena pembentukan etanol dari pati telah berlangsung beribu-ribu tahun yang lalu. Lignoselulosa sebagai energi karena lignin merupakan pelindung dari mikroba bersel sati yang tidak ada mikroba yang dapat mensekresi enzim untuk menyerang lignin. Lignin terurai oleh pertumbuhan buah jamur yang mensekresi enzim lignase sehingga buah jamur dapat mengambil semua sumber karbon dan hara lagi substrat lignoselulosa.

Produksi bioetanol dari  rumput dan serbuk kayu. Produksi Etanol Bahan Kayu dan Sejenisnya 

Struktur Lignin

Cairan bensin anda berasal dari rumput atau batang kayu, hal tersebut menyenangkan sekali didengar. Biomassa dari jaman nenek moyang selalu digunakan sebagai sumber energi. Sebelum ditemukannya teknologi pembakaran internal masak menggunakan kayu, rumput-rumputan dan lain sebagainya yang merupakan biomassa. Penemuan teknologi pembakaran internal membuka cakrawala baru dalam hal penggunaan energi. Biomassa sebagai sumber energi digantikan oleh bahan bakar dari fossil,  pertimbangan ekonomi yang menyebabkan penggunaan bahan bakar fossil ini. Padahal penemu mesin diesel menggunakan minyak kacang tanah sebagai bahan-bakarnya. Diperkirakan penggunaan biomassa sebagai sumber energi pada saat ini hanya sebesar 10 persen.

Mikrofibril selulosa yang terdiri dari lignin, hemiselulosa, pektin dan selulosa.

Produksi Etanol Bahan Kayu dan Sejenisnya 

Diperkirakan penduduk bumi ini pada tahun 2050 mencapai 9 milyar juta jiwa. Permasalahan energi menjadi sangat krusial, energi fossil mungkin terbatas dan penggunaan energi secara terus-menerus harus tersuplai dengan baik. Penggunaan energi fusi nuklir oleh pemerintah mungkin dipertimbangkan oleh pemegang kebijaksanaan negara-negara akan tetapi fusi nuklir adalah teknologi berbahaya ketika terjadi ledakan didalam reaktor nuklir, dampak yang ditimbulkannya sangat berat. Sedangkan teknologi fisi masih jauh sekali untuk mencapai sempurna, padahal reaksi fusi nuklir ini menimbulkan energi panas yang sangat luar biasa.

Biomass yang dibakar langsung menimbulkan emisi CO2 yang tinggi. Energi densiti yang rendah pada biomassa yang belum diolah menjadikan output CO2 tinggi dibandingkan dengan energi yang harus dicapai. Seperti yang kita ketahui gas CO2 dapat menyimpan temperatur, apabila kadar CO2 di atmosfir tinggi, temperatur siang karena matahari, akan tersimpan sampai malam hari dan panas di atmosfir bumi karena panas matahari tidak terbuang keluar angkasa. Maka mungkin pengolahan biomassa menjadi bioetanol adalah salah satu solusi untuk mengurangi pembakaran biomass secara langsung. Secara rata-rata etanol yang didapat dari 100 kg limbah kayu adalah 7,6 liter etanol

Pengolahan serat kayu dan sejenisnya menjadi bioetanol 

Lignoselulosa meruapakan bahan organik yang tidak dengan mudah didegradasi oleh mikroba, untuk melapukan kayu mikroba menumbuhkan buah jamur dulu baru kayu tersebut akan melapuk, seperti yang kita ketahui tumbuhnya jamur tiram dan sejenisnya fungsinya di alam adalah untuk melapukan kayu. Seperti yang disebutkan diatas bahwa kayu-kayuan dan sejenisnya sulit didegradasi oleh mikroba. Lignin adalah polimer yang mempunyai struktur yang kompleks, mikroba tingkat rendah tidak bisa mendegradasinya karena mikroba bakteri atau kapang tidak mensekresi enzim yang dapat mendegrasi lignin, lignin pada kayu-kayuan dan rumput-rumputan adalah pelindung dari serangan mikroba maka seperti kita lihat dalam jangka lama kayu tidak mudah terdegradasi kecuali oleh rayap dan jamur yang berbuah. 

Struktur kimia selulosa, hemiselulosa dan pektin

Tetapi banyak dari jenis bakteri dan kapang dapat menghidrolisis selulosa dan hemi selulosa, begitu juga dengan pendegradasian pektin. Bakteri adalah mikroba kebanyakan bersel satu yang membelah diri sedangkan kapang mempunyai batang dan spora dilihat oleh mata telanjang koloninya berbulu. Selulosa dan hemiselulosa telah diketahui sebagai rantai gula sejak dulu bioetanol pernah dibuat dari kayu-kayu selain dari pati dan gula disakarida,   sebagai bensin untuk mobil. Berhubung ditemukannya minyak fossil maka etanol sebagai bensin ditinggalkan.

Preatreatment Lignoselulosa dengan Asam Sulfat

Asam sulfat mempunyai kekuatan untuk menghidrolisis dan mengurai lignin sehingga hanya struktur didalamnya saja atau asam sulfat menghidrolisis selulosa menjadi sakarida atau glukosa. Biasanya asam sulfat tidak digunakan sebagai bahan hidrolisa hanya pretreatment saja, karena asam sulfat pun dapat merusak struktur glukosa yang akan difermentasikan menjadi bioetanol. 

Kelemahan dari asam sulfat adalah tingkat keasamannya sehingga bahan yang akan dihidrolisis harus melalui tahap pengapuran dan hasil reaktan tersebut diendapkan menjadi gipsum.  Atau bila asam sulfat digunakan sebagai sebagai aktivator hidrolisis rantai selulosa maka tahap pemisahaan pun harus menggunakan chromatographi lalu diendapkan. 

Tahap hidrolisis enzimatis adalah tahap hidrolisis yang menggunakan enzim, kondisi cairan fermentasi disesuaikan dengan kebutuhan enzim untuk menghidrolisis. Lalu setelah enzim memotong-motong rantai glukosa, setelah itu cairan yang mengandung glukosa difermentasikan menjadi etanol. Setelah itu didestilasikan, saya tidak akan menulis banyak  disini tentang destilasi, pemisahan air dan etanol.

Diagram proses produks etanol menggunakan bahan lignoselulosa

Preatreatmen lignoselulosa dengan Steam Explosion

Pretreatment dengan Steam explosion adalah yang biasa digunakan terhadap lignoselulosa, terutama proses-proses yang diperuntukan untuk produksi komersial. Caranya adalah setelah perlakuan mengurangi ukuran bahan, biomass dengan cepat dipanaskan oleh uap campuran tekanan tinggi dengan atau tidak dengan campuran kimia. Setelah itu biomassa dibiarkan dalam kondisi tekanan tinggi setelah beberapa menit, dan tekanan tinggi tersebut secara tiba-tiba dilepaskan dan material biomassa menjalani sebuah ledakan dekompresi atau menghilangnya tekanan tinggi secara tiba-tiba. Ledakan tersebut  memperbaiki struktur biomassa dengan menghilangkan hemiselulosa dan menambah area permukaan. Supaya enzim dapat melakukan penetrasi pada bahan tersebut.

Tentu saja Steam Explosion ini mempunyai kelebihan dan kelemahan. Uap dengan cepat memanaskan biomass dengan target temperatur tanpa pelemahan yang berlebihan pada hasil gula. (mosier et al 2005). Metoda ini tidak menggunakan bahan kimia dan kondisi yang berbahaya, mengurangi dampak lingkungan yang merusak. Bagaimana pun metoda ini punya kelemahan, seperti penghancuran lignin yang tidak komplit dan menggenerasi kimia racun. Yang berdampak pada proses-proses berikutnya.

Pretreatment Organosolv

Pretreatmen ini adalah teknik pembuatan kertas yang melarutkan lignin dan hemiselulose pada sebuah pelarut organik, sementara selulosa tetap tidak terlarut.  Yang sering digunakan sebagai pelarut organik adalaah metanol dan etanol karena murah, titik didih yang rendah dan dapat bersatu dengan air.  Kebaikan dari organosolv adalah pretreatment ini dapat digunakan dengan berbagai macam tipe bahan, dan memproduksi hasil samping lignin yang berkualitas tinggi. Dan pelarut dapat mudah didaur ulang dan kehilangan selulosa dan hemiselulosa yang sangat minim. Tetapi cara pretreatment ini mempunyai biaya operasi yang tinggi dan harga pelarut yang sangat tinggi.

Pretreatment Sulfite

Proses ini menghasilkan pulp kayu yang hampir murni selulosa dengan menggunakan berbagai macam garam dari asam bersulfur untuk mengekstrak lignin dari chip kayu pada sebuah vessel bertekanan besar yang disebut digester. Garam-garam yang digunakan untuk proses sulfit ini adalah Sulfites (SO32- )atau bisulfites (HSO3-) tergantung dari pH. Ion berlawanannya bisa sodium (Na), Kalsium (Ca), Potassium (K) magnesium (Mg)



Kembali ke Halaman Depan

Tentang Pembangkit Listrik MikroHidro

Vorteks air sebagai pembangkit listrik 

Pusaran air merupakan sumber energi, energi pusaran air dapat disebut juga dengan energi vortex. Penggunaan campuran air dan udara sebagai energi vortex yang perpetual (berkesinambungan) telah digunakan oleh ilmuwan Austria yang akan digunakan oleh Nazi sebagai sumber energi. Teknologi itu tidak sempat digunakan karena perang yang keburu selesai. Lalu negara Amerika meriset kembali energi tersebut, tapi  penggunaaan energi ini tidak pernah muncul ke permukaan sebagai sumber energi malah hanya penampakan UFO yang keluar pada itu merupakan mesin vortex yang sedang terbang.

Flying Saucer menggunakan prinsip energi vorteks untuk terbang

Tentang Pembangkit Listrik MikroHidro

Tetapi dibanyak tempat banyak menggunakan energi pusaran air sebagai sumber energi. Penghimpunan air dengan mengalirkannya menjadi pusaran air meningkatkan kecepatan arus air. Dengan itu pembangkit listrik dapat diinstalasi di aliran air yang kecil. Pembangkit listrik Gravitasi Vortex Air adalah tipe pembangkit mikro hidro yang dapat memproduksi energi dengan menggunakan ketinggian air yang hanya 0,7 meter s.d 3 meter. Teknologi ini didasari oleh  cekungan bulat dengan lubang ditengah sebagai pengalir air. Diatas lubang keluar air membentuk garis vortex yang stabil yang dapat digunakan sebagai generator listrik. Teknologi ini ditemukan oleh insinyur Austria Franz Zotlöterer ketika mencoba memberi udara pada air tanpa menggunakan sumber eksternal.

Pembangkit Mikro hidro ini merupakan teknologi yang baru maka belum terlihat kelebihan dan kekurangannya. Maka akan dituliskan Kelebihan dan Kekurangan membangun bendungan.

Kelebihan

• Ketika sebuah bendungan dibangun, listrik akan diproduksi dengan konstan.
• Jika listrik tidak diperlukan lagi, gerbang masuk bisa ditutup untuk mematikan generator listrik.
• Air didanau bisa digunakan sebagai irigasi
• Sama sekali tidak ada polusi.

 Kelemahan

• Bendungan akan dibangun mahal dan harus dibuat dengan standar tinggi karena bendungan tentu saja harus dibuat kuat karena untuk mendapatkan keuntungan dalam jangka waktu yang lama. Ini
• Pada makro generator hidro, perlu membanjiri area sehingga lingkugan natural bisa hancur
• Membangun bendungan raksasa akan meningkatkan level air, sehingga dapat menghancurkan lahan disekitar aliran air. Seperti pada pembangunan.
• Orang yang tinggal didesa dan dikota yang akan dibangun bendungan akan kehilangan lahan pertanian dan usaha-usahannya. Pada beberapa negara orang-orang dipaksa pindah sehingga bendungan dapat dibangun.
• Walaupun bendungan modern didisain dengan bagus bendungan pada masa lalu terlewati oleh air sehingga penduduk disekitar bendungan mengalami banjir.

Menurut data listrik yang dihasilkan  oleh bendungan ini :

Kepala                                             1,5 m

Tingkat arus                                     0,9 m^3/s

Turbin effisiensi                              80%

Generasi Listrik                               8,3 KW



Kembali ke Halaman Depan

Tinjauan pembangkit listrik tenaga hidrolik

Pompa Ram atau disebut ram hidrolik adalah pompa yang dapat menggunakan tenaga tekanan air untuk memompa air ketempat yang lebih tinggi. Pompa ini akan bekerja memompa air tanpa menggunakan tenaga listrik. Tenaga pompa ini berasal dari tenaga gravitasi, yaitu tekanan berat air yang menekan udara yang berada didalam tabung, setelah udara didalam tabung terdapat tekanan yang cukup untuk memompa air keatas, ketika katup air masuk untuk menekan udara didalam tabung menutup. Aplikasi mudah pompa ram adalah dengan menggunakan aliran air yang deras sebagai sumber energi kinetiknya, pompa ram cocok digunakan di daerah yang kesulitan dengan suplai listrik, Tapi pada air yang tidak mengalir atau mengalir diperlukan jumlah air yang banyak untuk menunjang tekanan pada tabung udara. Konsep renewable energi disini adalah siklus air mengalir keatas dan kebawah. Energi listrik diambil ketika air mengalir kebawah untuk restorasi tekanan air pada pompa. Tulisan ini adalah tulisan tentang, Tinjauan pembangkit listrik tenaga hidrolik.

Tinjauan pembangkit listrik tenaga hidrolik 

Cara Kerja Pompa Ram 

Konsep dibalik pompa ram adalah gelombang "pukulan air". Air mempunyai berat dan juga volume pergerakan air pada sebuah kecepatan yang mempunyai momentum.  Jika sebuah air yang mengalir dalam pipa berbenturan dengan katup yang tertututup dengan tiba-tiba, tekanan pada pipa meningkat tajam, jika keran atau katup rumah ditutup tiba-tiba maka kita akan mendengar suara kecil pada pipa,

ini adalah versi sederhana bagaimana pompa ram bekerja 

• Aliran air (panah biru) mengalir melalui pipa drive dan keluar melalui katup waste no 4 atau "brass swing check valve" yang terbuka. Air mengalir semakin lama semakin cepat melalui pipa drive dan keluar dari katup no.4.

• Pada titik tertentu, air bergerak sangak cepat melalui katup waste (4) yang membuat katup waste tertutup karena kencangnya pergerakan air. Ketika air bergerak cepat dalam pipa dan tidak bisa berhenti. Semua berat dan momentum pun berhenti, Yang membuat tusukan tekanan, (panah merah) pada katup yang tertutup. Tusukan tekanan tinggi membuat pada katup spring check (5) "spring check valve" kedalam tabung tekanan. Ini membuat tekanan dalam tabung meningkat sedikit. Tekanan pada pipa tidak ada tempat kemanapun, sehingga mulai menjahui katup waste aliran mundur. Yang menciptakan kecepatan yang sangat kecil kebelakang pada pipa.

• Ketika air pada katup waste mulai mengendur karena tekanan air sudah berpindah ke tabung udara. dan katup no 5 menutup karena tekanan dari tabung.

• Katup waste no 4 membuka kembali karena rendahnya tekanan air pada pipa,

• Tekanan air yang lebih tinggi dari inlet membuat air yang keluar dari inlet membalik kebelakang dan tekanan dibuat lagi pada katup waste no 4.
• Dan langkah berulang lagi ke langkah satu.

Pompa Ram dinamis, menggunakan bahan pvc spring valve,pengukur tekanan
dan swing valve.

Generator Listrik Dengan Pompa Ram

Pompa ram digunakan untuk menaikan ketempat yang tinggi supaya air dapat kembali jatuh dan dapat digunakan sebagai pengerak kincir generator. air jatuh ketangki . Tanki harus punya volume dan berat yang memadai dalam tekanan air untuk mendorong kembali air keatas untuk wadah generator. 

Alurnya adalah air disalurkan ke pompa ram dan air dengan pompa ram dipompa keatas, sehingga air dilepaskan dari ketinggian menuju tanki. Generator menangkap gerakan air menuju tanki sebagai sumber energi.

Siklus air dan eneregi dengan pompa ram. 

Demikian ada kemungkinan pompa ram dapat digunakan sebagai sumber renewable energi yang perpetual. Kelemahan tidak terlalu hanya pada masalah perawatan sehingga hal itu dapat diatas. Sehingga ketersediaan energi terjaga. Saya tidak membeberkan secara mendetail tentang ram pump, hitungannya minimal dimensinya dan lain-lain .

Biogas

Biogas merupakan gas natural yang berasal dari kegiatan mikroba yang menghasilkan gas metan atau CH4, energi yang dihasilkan cukup lumayan disamping tidak berbau pembakaran menghasilkan gas yang berwarna biru yang mempunyai energi pemanasan lebih besar dibanding minyak tanah. Gas metan sebenarnya berbahaya bagi atmosfir karena dapat melubangi lapisan ozon yang melindungi permukaan bumi dari jahatnya sinar ultraviolet.

Gas metan umumnya dihasilkan oleh proses anaerobik yang tidak terdapat oksigen sewaktu prosesnya, walaupun terdapat mikroba yang menghasilkan gas metan yang berada dalam kondisi aerobik mikroba ini berbahaya bagi kesehatan atmosfir  bumi, sebaiknya aplikasi produk biogas menggunakan mikroba anaerobik karena lebih dapat dikontrol.

Biogas merupakan bahan yang berasal sampah organik berasal dari penguraian asam amino, asam lemak dan turunan dari gula yang berupa asam asetat dan etanol. Sampah organik banyak mengandung protein, lemak dan karbohidrat, sebelum mikroba metanogenesis yang merupakan mikroba mengubah menjadi gas metan polimer protein, lemak dan gula di sederhakan menjadi bagian-bagian kecil dari polimer dan dipecah lagi sebelum metanogenesis memecah menjadi gas metan. Maka kita akan melihat bahwa gas metan tidak begitu saja terbentuk karena kegiatan mikroba tersebut, fermentasi tersebut dapat berlangsung sampai dengan 15 hari, waktu yang lama untuk menghasilkan gas. Dan terdapat substansi lain seperti H2S, gas ammonia merupakan ciri dari terpecahnya bahan-bahan organik yang bau tersebut ikut dengan CO2 yang merupakan juga pelarut untuk essen wewangian.

Keuntungan dalam produksi Biogas

• Mengurangi gas rumah kaca

Global warming atau pemanasan global disebabkan oleh emisi CO2 yang berlebihan dari pembakaran bahan bakar fossil, karena kebutuhan energi yang meningkat dari waktu ke waktu ancaman pemanasan selalu mengintai. Pemanfaatan sampah organik akan membantu dalam mengurangi emisi gas yang menyebabkan atmosfir menjadi rusak, karena disetiap bahan organik yang membusuk terdapat aktivitas mikroorganisme yang melepas emisi CO2 secara bebas tidak terkontrol dan banyak diantaranya dalam kondisi sesuai menyebabkan gas metan terproduksi banyak kejadian yang menyebabkan peledakan tumpukan sampah perkotaan karena semakin lama tumpukan sampah tersebut semakin padat dalam keadaan kondisi anaerobik. Tidak dimanfaatkannya gas ini dengan membuangnya ke udara merupakan sumbangan terhadap kerusakan atmosfir.

•  Mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar fossil

Bahan bakar fosil dalam jangka waktu ke depan akan habis, ketergantungan terhadap pembelian bahan bakar fosil juga merupakan ancaman terhadap perekonomian, karena sifatnya yang terbatas dalam jangka waktu ke depan harganya semakin meningkat, apalagi digunakan secara besar-besaran oleh pemerintah untuk pembangkit listrik.

•  Mengurangi limbah.

Target kedua dari Disgesi Anaerobik ini adalah menjadikan sisa dari bahan yang di fermentasikan menjadi pupuk organik. Seperti yang disebutkan diatas limbah organik yang tidak dikelola dapat mengakibatkan pencemaran udara dalam jangka panjang. Dan perlakuan limbah dengan cara membakar merupakan juga sumbangan terhadap pencemaran udara dalam jangka panjang.

•  Lowongan pekerjaan baru

Dalam reaktor yang cukup besar pekerjaan mengolah limbah dan mengontrol gas yang keluar merupakan  sebuah pekerjaan, perlu orang-orang yang spesifik dalam mengerjakan pekerjaan ini.

•  Penggunaan fleksibel dari biogas

Biogas dapat digunakan sebagai kompor, penerangan dan saat ini dapat digunakan sebagai bahan bakar generator gas.

• Keuntungan untuk masyarakat petani

Biogas merupakan pengelolaan limbah organik yang difermentasikan menjadi gas metan, produksi gas metan adalah karena bahan organik seperti protein, lemak dan karbohidrat telah dipecah menjadi bagian-bagian kecil seperti asam amino, asam lemak dan asam-asam lainnya. 

Maka limbah dari biogas tersebut dapat dijadikan pupuk organik, petani tidak perlu lagi membeli pupuk karena pupuk organik yang dihasilkan dari biogas terjadi dengan sendirinya, walaupun ada perlakuan tambahan untuk memperbaiki struktur dan memperkaya hara pupuk tersebut.

Substrat Biogas

Limbah organik yang dapat digunakan untuk substrat biogas

• ·        Kotoran Hewan atau kotoran lainnya
• ·         Limbah pertanian dan Limbah pengolahan hasil pertanian
• ·         Bahan organik yang dapat dicerna oleh mikroorganisme.
• ·         Sampah organik perkotaan, yang spesifik adalah limbah perusahaan katering
• ·         Lumpur kotoran

·         Hasil panen untuk energi (sorgum, tebu, jagung dan lain-lain)

Penggunaan kotoran hewan sebagai bahan biogas telah lama dikembangkan dan kelebihan-kelebihan dari kotoran hewan dan kotoran lainnya sebagai bahan biogas adalah sebagai berikut :

• ·         Secara natural mengandung bakteri anaerobik.
• ·         Banyak mengandung air, dapat sebagai perlarut bahan-bahan lainnya.
• ·         Harganya yang cukup murah
• ·         Merupakan residu dari peternakan.

Tipe bahan	Kandungan Organik	C:N	Berat Kering %	Berat basah %	Hasil Biogas M3*Kg	Bahan lain yang tidak diinginkan	Yang tidak diinginkan lainnya
Kotoran sapi	Karbohidrat, protein, lemak	6-20	5-12	80	0,2 – 0,3	Tanah,  bulu2, kayu2an	Antibiotik, disinfektant, ammonia
Kotoran ayam	Karbohidrat, protein, lemak	3-10	10-30	80	0,35-0,6	Bulu unggas, pasir	Antibiotik, Disinfektan, ammonia
Jerami	Karbohirat, lemak	80-100	70-90	80-90	0,15-0,35	Pasir, kerikil
Limbah taman	Karbohidrat, lemak	100-150	60-70	80-90	0,2-0,5	Tanah, komponen selulose	Pestisida
Rumput		12-25	20-25	90	0,55	Kerikil	Pestisida
Rumput silase		10-25	15-25	90	0,56	Kerikil
Limbah buah2an		35	15-20	75	0,25-0,5
Minyak ikan	30-50% lemak
Alkohol	40% alkohol
Sisa makanan			10	80	0,5-0,8	Tulang2, plastik	Disinfektan

Substrat mengandung  jumlah besar lignin, selulosa dan hemiselulosa bisa sebagai pendamping disgesi bahan yang mempunyai tingkat C:N rendah, biasa dengan kandungan lignin yang tinggi harus diakukan pre treatment.

Potensi hasil metan adalah kriteria penting untuk mengevaluasi dari substrat-substrat yang berbeda. Bisa dilihat bahwa kotoran hewan mempunyai hasil metan yang rendah, maka perlu adanya ko substrat yang berbeda yang biasanya mempunyai C:N yang tinggi, sehingga harus dilakukan pre treatment untuk menurunkan C:N sehingga dapat lebih mudah untuk dirombak oleh mikroba.

Proses Biokimia Biogas.

Proses ini merupakan proses mikrobiologi medekomposisi bahan organik dalam ketiadaan oksigen.  Hasil utama dari fermentasi ini adalah biogas, dan limbah dari biogas tersebut. Biogas adalah gas yang dapat terbakar terdiri dari gas metan dan CO2. Limbah adalah substrat yang terdekomposisi hasil dari produksi biogas.

Ketika proses berlangsung, sangat sedikit panas yang dihasilkan kontras pada proses dekomposisi aerobik, seperti pada proses komposting. Energi yang secara kimia menempel dalam substrat, terdapat pada gas metan.

Formasi biogas adalah dari hasil langkah-langkah proses yang berkesinambungan, yang material di pecah ke unit yang lebih kecil seperti yang digambarkan dibawah ini :

 

Proses terbentuknya biogas secara garis besar adalah :

1Hidrolisis.  Hidrolisis merupakan proses penyederhanaan rantai-rantai molekul besar organik menjadi lebih sederhana. Misalnya seperti rantai panjang selulosa yang dipotong-potong menjadi 1,4 glukosa. Berbagai macam mikroba yang mengsekresi enzim hidrolisis yang memotong rantai-rantai panjang organik.

2Acidogenesis.  Bekerja ketika produk dari hidrolisis dirubah menjadi asam asetat, karbon dioksida,hidrogen, gula sederhana, asam-asam lemak, Very Folatile Acids(VFA) alkohol.

3Acetogenesis. Produk-produk dari acidogenesis seperti VFA dan alkohol yang mempunyai  rantai  karbon lebih dari dua menjadi produk yang bisa dikonversi oleh metanogenesis menjadi gas metan seperti hidrogen, asetat, karbon dioksida.

4Metanogenesis. Produksi metan dan karbon dioksida dari produk intermediat adalah dibawa oleh  bakteri metanogenik.  

  Dibawah ini persamaan sederhananya

Asam asetat                              --> Metan + Karbon Dioksida

Karbon Dioksida +Hidrogen    --> Metan   air

Proses ini merupakan proses yang paling kritis diantara semua proses-proses anaerobik ini, proses yang terbilang paling lambat, proses ini pastinya dipengaruhi oleh komposisi bahan, temperatur, pH dan lain sebagainya.

Bersambung