Make your own free website on Tripod.com

[ Home ][ Wacana ][ Organisasi ][ Artikel ][ Informasi ]

 

>>> Kumpulan tulisan mahasiswa jurusan teknik fisika UGM >>>

 

           Halaman ini berisi tulisan, makalah dan paper yang ditulis oleh para mahasiswa jurusan teknik fisika universitas gadjah mada sebagai kelengkapan tugas pada mata kuliah tertentu. Tema yang ditulis bermacam-macam tergantung jenis mata kuliah yang sedang diambil oleh mahasiswa yang bersangkutan.

           Jika anda tertarik pada  tulisan, makalah dan paper yang ada di website ini, silahkan untuk di download dengan menyertakan identitas penulis. Bila anda tertarik untuk berdiskusi dengan penulis makalah atau paper yang anda download silahkan menghubungi mahasiswa yang bersangkutan melalui fasilitas buku tamu kami atau kirim email ke webmaster kmtf online.

            Semoga tulisan kami (mahasiswa teknik fisika UGM) bisa bermanfaat bagi anda.                                                                                                  

 

>>>  Angin untuk Destilasi Air Laut  >>>

Disusun oleh :

Mahasiswa Fisika Teknik 2000 :

Andreas (25368)
Tobias Bestari (25371)
Indra Gunawan (25371)
Prabowo Adi Sambodo (25405)
Ibnu Arifin Lukman (25707)
Muhammad Priyo T.S (25610)
Toto Sudiro (25651)
Ahmad Haikal (25651)

ABSTRAK

            Persediaan air bersih yang semakin hari semakin menipis di Indonesia, khususnya di Pulau Jawa, dikarenakan minimnya daerah resapan air hujan akibat pembangunan yang berkelanjutan. Hal tersebut harus segera diantisipasi dengan penanganan yang cepat dan professional. Salah satu cara diantaranya dengan menerapkan teknologi destilasi air laut. Mengingat sumber energi untuk proses destilasi masih mahal maka digunakan alternatif lain yaitu penggunaan kincir angin karena energi yang disuplai oleh angin sifatnya tak terbatas ditambah lagi kondisi angin di wilayah pantai Indonesia cukup memadai.                                                                                          

BAB I PENDAHULUAN

 

I.1.  Latar Belakang

Air merupakan elemen yang paling melimpah di atas Bumi, yang meliputi 70% permukaannya dan berjumlah kira-kira 1,4 ribu juta kilometer kubik. Apabila dituang merata di seluruh permukaan bumi, maka akan terbentuk lapisan dengan kedalaman rata-rata 3 kilometer. Namun, hanya sebagian kecil saja dari jumlah ini yang benar-benar dimanfaatkan, yaitu kira-kira hanya 0,003%. Sebagian besar air, kira-kira 97%, ada dalam samudera atau laut, dan kadar garamnya terlalu tinggi untuk kebanyakan keperluan. Dari 3% sisanya yang ada, hampir semuanya yaitu kira-kira 87 persennya, tersimpan dalam lapisan kutub atau sangat dalam di bawah tanah.

Adalah benar jika air  merupakan unsur utama pendukung kehidupan di muka bumi ini mengingat jumlahnya yang sangat banyak. Manusia mampu bertahan hidup tanpa makan dalam beberapa minggu, namun tanpa air kita akan mati dalam beberapa hari saja. Air juga dimanfaatkan sebagai unsur utama dalam beberapa aspek kegiatan ekonomi modern diantaranya dalam bidang pertanian, pembangkit listrik, budidaya perikanan, industri, dan  berbagai aspek lainnya.

Karunia Tuhan yang tiada ternilai harganya ini harus dimanfaatkan semaksimal mungkin secara bijaksana untuk kesejahteraan manusia itu sendiri. Semua orang juga berharap bahwa air diperlakukan sebagai sebuah objek yang sangat bernilai, dimanfaatkan secara bijaksana, dan dijaga terhadap berbagai macam pencemaran. Namun itu semua hanyalah sebuah retorika kertas belaka yang kadang implementasinya jarang dilaksanakan secara sungguh – sungguh.

Di Indonesia sendiri permasalahan air bersih merupakan sebuah polemik yang sampai kini belum jelas penyelesaiannya. Bersamaan dengan itu kegiatan pembangunan terus menerus dilakukan tanpa memperhatikan lagi aspek – aspek lingkungan. Sumber – sumber resapan air dijadikan sebagai objek pembangunan secara radikal. Sumber-sumber air semakin dicemari oleh limbah industri yang tidak diolah atau tercemar karena penggunaanya yang melebihi kapasitasnya untuk dapat diperbaharui. Kalau kita tidak mengadakan perubahan besar dalam cara kita memanfaatkan air, mungkin saja suatu ketika air tidak lagi dapat digunakan tanpa pengolahan khusus yang biayanya melewati jangkauan sumber daya ekonomi masyarakat Indonesia. Bisa dibayangkan bila masyarakat harus mengeluarkan sejumlah uang hanya untuk air bersih. Suatu hal yang sangat ironis bila hal itu terjadi di negeri tercinta ini. Apakah perlu negara ini melakukan sebuah kebijakan yaitu impor air bersih ?.

Suatu terobosan perlu segera dilakukan dalam menghadapi masalah ini. Walaupun bukanlah satu – satunya penyelesaian tapi setidaknya dapat dijadikan sebagai pilihan dalam mengatasi permasalahan air bersih. Wilayah Indonesia yang didominasi oleh lautan dan didukung oleh garis pantai yang panjang dapat dimanfaatkan sebagai sarana dalam menerapkan sebuah teknologi penyulingan air laut menjadi air bersih. Teknologi yang digunakan dengan pemanfaatan kincir angin sebagai sumber energi dalam destilasi air laut. Pemanfaatan kincir angin adalah hal yang logis mengingat kondisi angin pantai di Indonesia yang mendukung.

I.2. Maksud dan Tujuan

Maksud dari tulisan ini adalah penyampaian tinjauan tekno-ekonomi dari pemanfaatan energi angin di Indonesia, berdasarkan data angin yang ada di Indonesia dan perkembangan teknologi sistem konversi energi angin untuk proses destilasi air laut.

Tujuan dari tulisan ini adalah diperolehnya gambaran awal tentang “feasibility” dan “viability” dari pemanfaatan energi angin untuk destilasi air laut.

I.3. Batasan Masalah

Batasan pada tulisan ini adalah pemanfaatan energi angin untuk destilasi air laut di Indonesia. Dalam upaya mengatasi persediaan air bersih yang semakin menipis untuk daerah-daerah tertentu di Indonesia.

I.4. Peralatan

Peralatan-peralatan yang digunakan dalam proses pemanfaatan energi angin untuk destilasi air laut, adalah :

1. Kincir angin

2. Aki  dan inverter

3. Destilator

I.5. Lokasi / Daerah Penempatan

Teknilogi pemanfaatan energi angin untuk destilasi air laut dipasang di daerah sekitar pantai yang mempunyai kecepatan angin yang relatif besar.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

 

II.1. Landasan Teori

Kenyataan yang ada bahwa kecepatan angin selalu berubah sepanjang waktu. Untuk itu dalam menentukan besarnya energi yang tersedia di lokasi ditentukan kecepatan angin rata-rata dengan menggunakan rumus berikut :

V1 = 1 / t ( | v1 (t) dt)

Formulasi diatas bisa digunakan untuk menghitung kecepatan rata-rata bulanan atau tahunan tergantung pada periode yang ditetapkan. Dengan mengetahui kecepatan angin yang ada, selanjutnya bisa ditentukan besarnya energi yang bisa dihasilkan di suatu lokasi dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

Es = 0.693 Pw * T

     = 0.296 p * a * A * V­­* Dt    kWH

dimana :

pa = rapat masa udara  (Kg/m3 )

A  = luas penampang sapuan  (m2)

V  = kecepatan angin  (m/s)

Dt = selisih waktu  (jam)

Pemakaian rumus diatas untuk data angin yang tercatat dengan anemometer counter (Wind Run Three Cup) dengan selisih waktu pencatatan selama Dt dalam jam. Sedangkan untuk menghitung energi angin dari kecepatan angin (dalam m/s), yang terukur di lokasi digunakan rumus berikut :

E = k * 0.5 * p* a* A * V­­3  kW

Dengan k adalah suatu konstanta yang bisa berharga 16/27 yakni efisiensi maksimum kecepatan angin yang mampu dirubah menjadi energi.

II.2. Hasil Penelitian Terdahulu

II.2.1. Hasil Penelitian Potensi Angin

Data angin dewasa ini sudah dikumpulkan oleh Pusat Meteorologi dan Geofosika, tetapi kurang mencukupi untuk dipergunakan dalam penilaian potensi energi angin di Indonesia. Dan  lokakarya Pengembangan  Pemanfaatan Energi Angin yang baru-baru ini diselenggarakan menyimpulkan hal yang sama juga. Hal ini disebabkan, antara lain karena data yang ada didasarkan pada pengukuran di stasion pengamatan yang tidak terletak pada lokasi yang terbaik ditinjau dari energi anginnya, metode pengukuran yang tidak mencakup adanya gust, dan data angin pada ketinggian 10 m sampai 100 m tidak diukur.

Walaupun demikian, tetap diusahakan untuk memperoleh informasi yang penting dari data yang ada, untuk memperoleh gambaran awal tentang kemungkinan potensi energi angin di Indonesia.  

Berikut merupakan data angin yang telah dihimpun oleh Pusat Meteorologi dan Geofisika tentang daerah yamg mempunyai kecepatan angin rata-rata 3.5 m/s atau lebih:

No.

Nama Daerah

Kecepatan Rata-rata  (m/s)

Masa Bertiup Angin

Di atas 4.0 m/s  (%)

1

Blang Bintang

3.50

42.6

2

Tanjung Pinang

3.75

62.5

3

Tanjung Pandang

4.35

75.0

4

Pondok Betung

3.70

25.0

5

Margahayu

4.30

90.0

6

Rendole/Pati

5.30

84.8

7

Semarang

3.90

51.3

8

Iswahyudi

5.15

95.5

9

Kalianget

4.15

65.6

10

Denpasar

4.03

59.5

11

Pasir Panjang

4.95

66.7

12

Kupang/Penfui

5.75

78.6

13

Waingapu

3.65

32.7

Sumber : Pusat Meteorologi dan Geofisika, 2000

II.2.2. Hasil Penelitian Kebutuhan Air Bersih

Untuk analisa kebutuhan air bersih/air tawar di daerah yang bersangkutan perlu diketahui sumber air yang ada. Sumber air dapat berupa air sungai, danau, sumur dengan harus diketahui kedalaman sumurnya, jarak sumber air ke daerah tersebut serta keadaan sumber air pada musim hujan atau musim kemarau. Informasi ini sangat penting, di samping untuk analisis kebutuhan air juga untuk keperluan rancangan SKEA (Sistem Konversi Energi Angin) yang digunakan. Berikut data tentang kebutuhan air di Indonesia pada tahun 2000 :

No.

PULAU

KEBUTUHAN AIR (106 m3 /tahun )

 

 

DOMESTIK

INDUSTRI

IRIGASI

JUMLAH

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Jawa

Sumatra

Kalimantan

Sulawesi

Bali, NTT, NTB

Maluku

Irian Jaya

5750

1434

372

646

504

71

70

 

52000

45000

46000

7000

5000

100

200

 

Sumber : Ministry of  Public Work and Electric  Power

Republic of Indonesia, “The Development of Water Resources

in Indonesia”, March 2000.

II.3. Hipotesa

Berdasarkan data yang telah dihimpun oleh Badan Meteorologi dan Geofisika, maka penulis memperkirakan bahwa daerah yang potensial dalam menerapkan energi angin untuk destilasi air laut adalah daerah Pantai Baron, Rendole/Pati, Iswahyudi, dan Kupang/Penfui.

 

BAB III METODE PENELITIAN

III.1. Cara Pengumpulan Data

Pada penyusunan makalah ini, pengumpulan data-data diperoleh dari :

1.    Majalah-majalah

2.   Buku-buku tentang energi

               3.   Situs internet

               4.   Teman-teman mata kuliah Diversifikasi Energi

III.2. Cara Pengolahan Data

Setelah data-data terkumpul, maka disusunlah makalah ini.

III.3 . Kesulitan-kesulitan

Kesulitan-kesulitan yang dihadapi dalam penyusunan makalah ini, antara lain :

1.   Data-data terbaru tentang potensi angin di Indonesia

2.   Data-data terbaru tentang kebutuhan air bersih di Indonesia

3.  Teknologi terbaru, termurah, termudah dan yang paling ramah lingkungan pada kincir angin, inverter dan destilator.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Secara umum konsep dari teknologi  destilasi air laut ini adalah konversi energi mekanik menjadi panas, yang sebelumnya harus dirubah menjadi energi listrik melalui kincir angin. Konsep tersebut dapat digambarkan pada diagram di bawah ini :

 

 

IV.1.  Pandangan  Umum tentang Angin dan Potensinya

  1. Pendahuluan tentang Angin

Angin adalah sumber energi yang ramah lingkungan dan tak akan pernah habis (renewable energy) atau sumber energi terbarukan. Kita telah memanfaatkan energi angin selama ratusan tahun. Dari old Holland sampai tanah pertanian Amerika Serikat, Kincir angin (windmill) sudah digunakan untuk memompa air atau menggiling gandum. Saat ini peralatan modern yang setara dengan kincir angin - atau turbin angin (wind turbine) - dapat memanfaatkan energi angin untuk membangkitkan listrik. Pemanfaatan angin sebagai salah satu sumber energi di Indonesia untuk masa mendatang perlu segera direalisasikan. Hal ini penting karena penggunaan sumber energi fosil, seperti minyak bumi dan batubara yang banyak mengemisikan gas buangan yang beracun dan menimbulkan efek rumah kaca dapat dikurangi tahap demi tahap.

2.      Perbandingan Harga Investasi Pembangkitan Energi Listrik

Berikut disajikan biaya investasi awal (capital Cost) dari turbin angin propeller dengan daya 500 dan 1500 kW, berdasarkan perkiraan yang dibuat oleh perusahaan Kaman dan General Electric yang dilaporkan kepada NASA

Faktor

BBM

Batubara

Nuklir

Angin

Biaya awal (dalam 106 US)

Annual Fixed Charge

Rate : a. 10 %

b. 15 %

O & M

Biaya Bahan Bakar

Biaya Pembangkitan c/kWH

a.       10 %

b.      15 %

360

 

36.0

54.0

5.51

103.59

 

3.95

4.43

420

 

42.0

63.0

9.19

65.77

 

3.18

3.75

720

 

72.0

108.0

7.35

29.39

 

2.96

3.93

210

 

21.0

31.5

2.8

-

 

3.47

    3.89

Sumber :Majalah LAPAN No. 16 Tahun ke-4

Catatan : untuk minyak bumi, batubara, dan tenega nuklir, dipergunakan load faktor       sebesar 70 %, sedangkan untuk tenaga angin diperkirakan masa angin bertiup selama 1154 jam, dan kecepatan angin rata-rata yang dipergunakan adalah 8 m/s dan 5.4 m/s.

Dari tabel di atas dapat disimpulkan bahwa penggunaan angin dalam pembangkitan energi listrik lebih murah dibandingkan dengan energi yang tidak dapat diperbaharukan.

3.      Potensi Angin di Indonesia

Kondisi geografis yang dimiliki Indonesia merupakan sebuah nilai lebih yang dapat dimanfaatkan dalam pengembangan  teknologi energi terbarukan, khususnya angin. Daerah pantai merupakan salah satu contoh tempat yang dapat diterapkan sebagai pengembangan aplikasi teknologi energi terbarukan, yaitu angin. Potensi angin di daerah pantai memang sangat besar dalam pengembangan  aplikasi energi terbarukan.

Di bawah ini dapat dilihat tabel data mengenai perkiraan wilayah produksi energi angin di Indonesia (suatu skenario)

No.

Daerah

Luas WPEA

(kilometer persegi)

Daya Listrik yang dapat dihasilkan (MW)

1.

Jawa

1200

9600

2.

Sumatra

1000

8000

3.

Kalimantan

600

4800

4.

Sulawesi

800

6400

5.

Nusa Tenggara

500

4000

6.

Lainnya

500

4000

 

Jumlah

4600

36800

Sumber : majalah LAPAN No. 16 Tahun ke-4

Keterangan : WPEA = Wilayah Produksi Energi Angin

 

 

 

IV.2. Elemen Dasar Kincir Angin

Berikut disajikan elemen dasar kincir angin:

 

Turbine Technical Drawing Enlarged

a)      Nacelle : merupakan elemen utama karena berfungsi melindungi elemen – elemen vital seperti  gearbox dan electrical generator. Dapat dikatakan nacelle ini sebagai badan pembungkusnya. Di depan nacelle terdapat turbin, rotor blade, dan hub.

b)      Rotor Blade : merupakan elemen yang berfungsi untuk menangkap energi angin dan energi yang diperoleh akan di transfer melalui hub. Untuk kincir angin modern dengan kapasitas daya 600kW, panjang dari  rotor blade mencapai 20 meter (66 feet) dan umumnya di desain seperti desain sayap pesawat terbang.

c)      Hub : Dihubungkan dengan low speed shaft dari kincir angin itu sendiri.

d)      Low Speed Shaft : elemen ini menghubungkan antara rotor hub dengan gearbox. Pada kincir angin dengan kapasitas daya 600 kW, kecepatan dari rotor relatif rendah yaitu sekitar 19 – 30 rotasi per menit (RPM). Elemen shaft mengandung pipa yang berfungsi sebagai system hidrolik dari kincir untuk mengaktifkan pengereman aerodinamis (aerodynamic brakes).

e)      Gearbox :  memiliki low speed shaft pada saat ke arah kiri dan mengakibatkan high speed shaft berputar lebih cepat ke arah kanan dengan besar 50 kali lebih cepat.

f)        High Speed Shaft :  berputar dengan kecepatan sekitar 1500 RPM untuk kemudian membangkitkan generator. Elemen ini diperlengkapi dengan mechanical disk brake yang digunakan untuk mengatasi kegagalan pengereman aerodinamis atau pada saat turbin sedang diperbaiki.

g)      Electrical Generator : mempunyai nama lain generator induksi atau generator asinkron. Pada kincir angin yang modern daya listrik maksimum yaitu sekitar 500 – 1500 kW.

h)      Electronic Controller :  berfungsi untuk memonitor keadaan dari kincir angin guna menjaga bila terdapat kesalahan seperti gearbox ataupun rotor yang kepanasan. Secara otomatis kincir akan berhenti berputar dan segera menghubungi petugas operator melalui modem link.

i)        Cooling Unit : instrumen yang terdapat pada cooling unit yaitu kipas elektris yang berfungsi untuk mendinginkan  electrical generator. Selain kipas juga terdapat oil cooling unit yang berfungsi untuk mendinginkan gearbox. Pada beberapa jenis kincir terdapat juga instrumen water – cooled generator.

j)        Tower : merupakan bagian yang vital karena berfungsi menyangga turbin angina itu sendiri. Pada kincir angin modern tinggi tower biasanya mencapai 40 – 60 meter. Tower dapat dibedakan menjadi bentuk tubular seperti gambar di atas dan bentuk lattice. Keuntungan dari bentuk tubular yaitu aman sedang untuk lattice mempunyai biaya yang murah.

k)      Anemometer and wind vane : anemometer berfungsi untuk mengukur kecepatan dan arah angin, sinyal elektronis dari anemometer ditangkap oleh electronic controller yang kemudian digunakan untuk memulai memutar kincir. Kincir akan berputar jika kecepatan angin paling tidak  5 m/s atau 10 knots dan akan berhenti secara otomatis pada kecepatan 25 m/s atau 50 knots. Ini dilakukan untuk melindungi turbin dan lingkungan sekitar.

IV.3. Prinsip Kerja Turbin

 

Technical Drawing of a Wind Turbine

Technical Drawing of a Wind Turbine

Technical Drawing of a Wind Turbine

Pandangan aerial pembangkit tenaga angin menunjukkan bagaimana sekumpulan turbin angin dapat menyediakan listrik bagi jaringan listrik (utility grid). Listrik dikirimkan melalui kabel transmisi dan distribusi ke rumah, perusahaan, sekolah dan lain-lain.Turbin angin dengan tiga daun sudu dioperasikan "upwind", dengan daun baling-balingnya menghadap daun baling-baling. Tipe turbin angin lainnya adalah dua daun, dan downwind turbine. Lalu bagaimana listrik dibangkitkan ? Sederhananya, sebuah turbin angin bekerja berlawanan dengan kipas angin. Bukannya menggunakan listrik untuk membuat angin, seperti kipas angin, turbin angin memanfaatkan angin untuk menghasilkan listrik. Angin memutar sudu, yang memutar sebuah poros, yang berhubungan dengan generator dan menghasilkan listrik.Turbin skala komersial berukuran dari 50 sampai 750 kilowatt. Turbin-turbin kecil tunggal, di bawah 50 kilowatt digunakan untuk rumah, peralatan telekomunikasi atau pemompaan air.

IV.4.   Cara Kerja Inverter

Inverter merupakan alat untuk mengubah arus searah menjadi arus bolak balik.  Adapun tujuan pemasangan inverter adalah agar arus dari turbine yang tidak stabil dapat di stabilkan dengan frekuensi, tegangan dan arus tertentu.

 

Diagram  Alir  Inverter  dengan  Daya  tinggi dan Komparator :

Prinsip Dasar:

Ialah dengan menghidup-matikan sumber arus searah dengan frekuensi tertentu, lalu keluarannya di perhalus sehingga  menghasilkan arus bolah-balik yang sama dengan keluaran PLN.

Pemasangan:

Arus dari turbin pembangkit listrik tenaga angin di hubungkan dengan baterai. Lalu dari baterai ini kita mencatu rangkaian function generator. Dari function generator akan keluar arus bolak-balik dengan tegangan dan frekuensi tertentu serta arus yang kecil. Untuk menguatkan arus dipasang transistor daya yang diparalel. Terakhir untuk menguatkan tegangan dipasang transformator untuk arus kuat.

IV.5.  Proses Destilasi

`           Destilasi adalah proses pemisahan komponen – komponen dalam suatu liquid untuk mendapatkan salah satu atau beberapa komponen tertentu, dalam hal ini yaitu destilasi air laut dapat dianggap hanya memisahkan dua komponen (biner), walaupun sebenarnya banyak unsur kimia dalam air laut, tetapi sebenarnya proses destilasi  ditentukan oleh besarnya perbedaan titik didih (boiling point ) yang memang besarnya cukup signifikan. Hal ini dapat diverifikasi lagi dengan menghitung  relative volatility dengan rumus:

            Aij = (Yi / Xi) / ( Yj / Xj ),

Dimana  Aij adalah  relative volatility

              Yi adalah fraksi mol komponen ‘i’ dalam uap

              Xi adalah fraksi mol komponen ‘i’ dalam cairan (liquid)

Jika relative volatilitynya mendekati satu maka komponennya sulit untuk dipisahkan, karena titik didihnya hampir sama, sehingga harus digunakan metode  khusus.

 

Komponen – komponen unit destilasi

Berikut disajikan skema komponen-komponen unit destilasi :

Secara umum elemen – elemen unit destilasi terdiri dari :

1.      Reboiler, yang digunakan untuk menguapkan liquid

2.      Kolom vertikal, yang berfungsi sebagai penampung dan tempat proses pemisahan terjadi

3.      Kondensator, digunakan untuk mendinginkan uap hasil proses

4.      Reflux drum, yang digunakan untuk menahan dan memisahkan hasil kondensasi, yang mana sebagian akan dikembalikan ke kolom untuk diproses kembali.

Operasi dasar dan proses

            Liquid yang digunakan (feed), dimasukkan ke dalam penampung (feed tray) yang ada ditengah kolom vertikal. Kolom tersebut dipisah menjadi dua bagian , bagian atas ( enriching / rectifition) dan bagian bawah (stripping). Kemudian liquid  turun dan berkumpul dibagian bawah reboiler, kemudian panas diberikan pada reboiler. Sumber panas dapat berupa uap panas yang dialirkan pada reboiler. Dalam proses ini digunakan metode continuous destilation dimana  feed akan terus dialirkan sehingga proses akan berlangsung kontinu, campuran uap air dan liquid akan dialirkan ke bagian bawah kolom , di mana uap air akan naik ke atas, sedangkan liquid turun sebagai bottom product. Uap air yang berada dibagian atas akan dikondensasi oleh kondensator, kemudian hasilnya ditampung dalam reflux drum untuk dipisahkan dan sebagian dikembalikan ke bagian atas kolom untuk lebih diperkaya atau persentase pengotornya diperkecil. Sedangkan sisanya keluar sebagai hasil destilasi.

 

Prinsip destilasi

Proses destilasi dipengaruhi oleh titik didih , tekanan uap ,dan konsentrasi liquid

Agar titik didih tercapai, maka tekanan uap liquid harus sama dengan tekanan uap lingkungannya. Beberapa prinsip penting yang harus diingat adalah :

-         Energi input yang diberikan akan menaikkan tekanan uap

-         Tekanan uap berkaitan dengan peristiwa mendidih

-         Makin tinggi tekanan uapnya makin rendah suhu yang dibutuhkan untuk mendidih.

-         Tekanan uap dan titik didih pada campuran bergantung pada banyaknya komponen pada campuran

-         Peristiwa destilasi dapat terjadi bila ada perbedaan tekanan uap dan titik didih antara komponen pada campuran.

Diagram titik didih,

 

Keseimbangan komposisi dua komponen yang bergantung pada temperatur pada tekanan tetap dapat ditunjukkan dengan diagram titik didih. Misalkan campuran liquid yang terdiri dari dua komponen, A dan B mempunyai diagram titik didih, Titik didih dari A adalah ketika fraksi mol dari A adalah 1, titik didih dari B adalah ketika fraksi mol dari A adalah 0. Dalam contoh ini komponen A lebih mudah menguap (volatile) dan memiliki titik didih yang lebih rendah dari B. Kurva bagian atas disebut dew point curve, sedangkan bagian bawah disebut bubble point curve. Dew point adalah temperatur ketika uap air saturasi (saturated vapour)  mulai terkondensasi. Sedangkan buble point adalah temperatur ketika cairan mulai mendidih. Keseimbangan komposisi superheated vapour ditunjukkan oleh daerah bagian atas dari dew point curve, sedangkan  kesimbangan komposisi subcooled liquid ditunjukkan oleh bagian bawah dari buble point curve, sebagai contoh ketika subcooled liquid dengan fraksi mol 0,4 ( titik A ) dipanaskan, konsentrasinya tetap sampai mencapai bubble point ( titik B ) yang kemudian akan mulai mendidih.keseimbangan komposisi uap air akan berubah sampai ke titik C, sekitar 0,8 dari fraksi mol A. Hal ini berarti lebih kaya A 50 % daripada liquid semula.

 

Faktor –faktor yang mempengaruhi kerja kolom desitilasi

Performa dari proses distilasi dipengaruhi oleh:

1.      kondisi feed : bentuk feed dan komposisi feed

2.      liquid didalamnya serta alirannya

3.      keadaan penampung (tray)

4.      kondisi cuaca

kondisi feed : bentuk dan komposisi feed mempengaruhi garis operasi yang mana menentukan jumlah tingkatan pemisahan.Apabila perbedaan kondisi feed dengan system yang telah dirancang terlalu besar maka proses distilasi tidak berjalan baik

kondisi proses reflux : Ketika rasio reflux meningkat, gradien garis operasi pada bagian rectification terus menuju kenilai maksimum 1, yang berarti semakin banyak liquid yang kaya akan komponen  lebih volatile dikembalikan ke kolom, sehingga proses pemisahan berjalan lebih baik dan sedikit tray yang diperlukan. Untuk mencapai tingkat pemisahan yang sama. Sebaliknya jika rasio reflux mengecil maka garis operasi bagian rectification bergerak menuju garis keseimbangan.sehingga tray yang diperlukan makin banyak.Rasio reflux yang baik adalah sekitar 1,2 sampai 1,5 dari minimum flux rasio yang berarti memiliki cost yang lebih kecil.

 

Diagram rasio reflux:

Kondisi aliran uap air:

Kondisi aliran uap air yang buruk dapat menyebabkan:

-         foaming

-         entrainment

-         weeping /dumping

-         flooding

foaming : hal ini terjadi karena expansi liquid pada jalan yang dilalui uap, meskipun ini meningkatkan kontak antarmuka cairan dengan uap. Foaming yang berlebihan dapat menyebabkan pembentukan cairan pada tray. Dan peristiwa ini selalu mengurangi efisiensi.

Entrainment : hal ini terjadi jika liquid ikut terbawa oleh uap ke tray diatasnya. Hal ini disebabkan karena laju aliran uap yang tinggi, liquid yang kurang volatile ikut terbawa ke tray yang berisi liquid yang lebih volatile sehingga dapat mencemari kemurnian hasil destilasi.

Weeping/dumping : hal ini terjadi dikarenakan laku aliran uap yang rendah, sehingga tekanan yang dikeluarkan uap tidak cukup untuk menahan liquid pada traynya, sehinga liquid akan jatuh ke tray dibawahnya  dan menyebabkan liquid dibawahnya jatuh juga,sehingga prosesnya dimulai dari awal lagi,yang akan mengurangi efisiensi. Weeping ditandai oleh jatuhnya tekanan secara extrem pada kolom.

Flooding: hal ini disebabkan laju aliran uap yang terlalu tinggi sehingga uap membawa liquid melewati kolom.

Diameter kolom

Kebanyakan masalah terjadi karena laju aliran uap yang terlalu rendah atau terlalu tinggi .Kecepatan aliran uap dipengaruhi oleh diameter kolom, karena itu weeping menentukan berapa diameter minimal yang diperlukan, dan flooding menentukan berapa batas diameter maksimum kolom.

Kondisi cuaca

Kebanyakan kolom berhubungan langsung dengan atmosfer sehingga dipengaruhi oleh kondisi cuaca, sehingga harus diatur desain kolom destilasi yang tepat sesuai kondisi cuaca sekitar sehingga reboiler dapat menghasilkan uap yang cukup.

Hal ini harus benar–benar diperhatikan sebab sekali kolom destilasi dibangun tidak banyak yang bisa dilakukan untuk mengatasi masalah tanpa pengeluaran yang besar.       

                       

IV.6. Kebijakan Umum Dalam Pelayanan Air Bersih Abad XXI dan Pemanfaatan Teknologi Energi Terbaharukan Di Indonesia

          Secara umum kebijakan yang harus dikembangkan pada masa sekarang dan masa yang akan datang adalah upaya dalam memberi pelayanan air bersih yang mampu bersaing di tingkat internasional sehingga dapat memacu tingkat kesejahteraan sosial masyarakat dan secara tidak langsung memberikan sinergi yang menguntungkan bagi pembangunan nasional. Reformasi dan kelembagaan yang baik dan luwes serta mengesampingkan  sifat kedaerahan semata dan hanya berorientasi pada pelayanan masyarakat sehingga terbuka suatu hubungan antara daerah dan kalangan dunia usaha. Manajemen yang didukung manajer yang mempunyai spesialisasi substansial dan manajerial modern sehingga memungkinkan melakukan keputusan yang tepat , cepat dan ketat.
Ekonomi global yang membuka berbagai peluang sumber pendanaan, harus dapat terlihat secara transparan bagi tambahan investasi maupun operasi / perawatan dengan tetap mendorong kesadaran masyarakat untuk berperan serta secara preventif-aktif, bagi tercapainya pelayanan yang efektif , efisien dan produktif. Penerapan berbagai pedoman dan standar teknis (saat ini telah tersedia Petunjuk Teknis Air Minum Perkotaan dan Perdesaan sejumlah 300 buah ) yang didukung oleh perangkat hukum ( Keputusan Dirjen Cipta Karya no. 61 dan 62 / KPTS / 1998 , Kepmeneg PU no …. Tahun 2000 ) Pedoman dan standar yang diterapkan dan didukung perangkat hukum tersebut harus mempunyai kesetaraan pada tingkat regional maupun internasional, sehingga memacu industri nasional untuk mempunyai tingkat persaingan internasional pula. Kebersamaan dalam mendorong industri jasa dan produksi bidang air bersih, saling bahu membahu untuk tercapainya koordinasi, integrasi dan sinkronisasi yang pada akhirnya juga akan meningkatkan daya saing internasional. Pengalihan titik berat pendanaan Pemerintah Pusat dari fungsi pembangunan ke arah fungi-fungsi pengaturan dan pembinaan serta pengawasan secara cepat, untuk dapat mewujudkan berbagai strategi lanjutan pada derajat yang lebih rendah.
Pemberdayaan masyarakat yang menggugah kesadaran penggunaan air bersih, baik yang diupayakan secara perorangan maupun kesadaran akan hak pelayanan air bersih dari pengelola air bersih perkotaan yang ada. Bila hal ini diterapkan secara sungguh– sungguh maka akan ada peningkatan sosial kontrol dari kualitas manajemen air bersih .

            Teknologi pendukung juga menjadi pertimbangan dalam pengadaan air bersih. Karena kondisi ekonomi negeri ini yang masih dalam tahap penyembuhan, maka diperlukan suatu teknologi yang murah, efisien, serta daya kerja yang kompetitif. Dalam proses destilasi air laut yang selama ini, mesin – mesin diesel dan berbagai mesin lainnya umum digunakan. Tentu hal tersebut merupakan sebuah kerugian, karena biaya yang akan dihabiskan akan sangat banyak. Penggunaan teknologi energi terbarukan merupakan salah satu solusi dalam menjawab tantangan ini. Hal ini adalah benar karena sumber energinya yang tak terbatas.

            Secara garis besar konsep umum dari kebijakan air bersih dalam menghadapi perubahan lingkungan strategis yaitu :

  1. Reformasi kelembagaan yang didukung oleh manajemen informasi yang kuat serta kemampuan manajerial yang  handal, independen, dan profesional.
  2. Penerapan pedoman dan standar yang komprehensif dalam berbagai kebijakan pengadaan air bersih.
  3. Pemberdayaan masyarakat dengan melakukan kampanye nasional air bersih sebagai perwujudan untuk menanamkan pentingnya air bersih bagi kesejahteraan sosial .
  4. Membuka berbagai peluang pendanaan dalam bidang investasi, perawatan dan operasi sistem pelayanan air bersih.
  5. Regionalisasi sumber daya air baku, sehingga diperoleh efisiensi yang lebih tinggi. Tentu saja hal ini membutuhkan badan pengelola air baku dan pengelolaan sistem air bersih / minum yang tidak berorientasi pada wilayah administratif semata.
  6. Terbentuknya unit penanggulangan bencana di Pemerintah Pusat yang mampu menjawab tuntutan akuntabilitas publik.
  7. Perlunya pengembangan teknologi terpadu dalam penerapan sebuah kebijakan pengadaan air bersih.

 

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

V.1. Kesimpulan

Hal penting yang harus diperhatikan dalam perencanaan daerah angin untuk destilasi air laut adalah adanya pengaruh terhadap kehidupan sosial-ekonomi di lokasi yang bersangkutan. Hal tersebut dikarenakan mampu menunjang kegiatan komersial dan kegiatan-kegiatan lain. Sedangkan keuntungan dari segi teknis dengan adanya daerah angin untuk destilasi air laut adalah :

1.   Peningkatan kemampuan personil untuk membuat dan menggunakan SKEA.

2.   Adanya skala nasional tentang derah angin yang bisa digunakan sebagai acuan untuk pengembangan daerah angin di lokasi lain.

3.   Dari aspek pariwisata akan mengembangkan daerah tujuan wisata ilmiah.

V.I.I .  Kelebihan

Kelebihan dari teknologi ini adalah :

1.   Ramah lingkungan

2.   Biaya investasi awal lebih murah

3.   Hemat energi, karena didapat dari energi angin

V.I.2.  Kekurangan

Kekurangan dari teknologi ini adalah :

1.   Teknologi  kurang dikenal masyarakat

2.   Untuk memperoleh energi  yang besar, diperlukan jumlah kincir yang banyak

3.   Belum ada niat baik dari pemerintah atau instansi yang berwenang dalam sosialisai teknologi ini.

V.2. Saran

1.   Diharapkan adanya penelitian lebih lanjut mengenai pemanfaatan energi angin untuk destilasi air laut.

2.   Kajian yang dirasa perlu diteliti adalah mengenai pengaruh gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh kincir angin terhadap sistem navigasi pada kapal-kapal yang lewat disekitar laut tersebut.

3.   Penelitian selanjutnya juga dapat dilakukan untuk bagian-bagian lain dari destilator, khususnya yang menyangkut teknis. 

 LAMPIRAN

 Daftar Gambar destilator

                                                       

     

Daftar  Pertanyaan  dan Jawaban :

1.  a)  Berapa jumlah instalasi kincir angin yang ideal untuk sebuah pembangkitan unit destilasi  dan di mana tempat yang paling cocok  kincir tersebut ditempatkan  ?     

      b)  Apakah ada keyakinan bahwa sebuah kincir pasti berputar, bagaimana jika angin  bertiup dari arah berlawanan ?

 

Jawaban :

     a)  Energi yang mampu diberikan oleh kincir angin modern saat ini adalah sebesar  ± 600kW, sedang prakiraan instalasi turbin kincir untuk keperluan destilasi sebesar ± 1200 kW yang berarti kurang lebih dibutuhkan kincir angin sebanyak dua unit. Tempat yang paling cocok untuk pembangkitan turbin adalah daerah pesisir pantai di mana akan dicapai daya kerja yang optimum.

       b)  Tidak ada masalah apakah angin itu berhembus dari arah berlawanan dari kincir, karena teknologi dari  pisau kincir khususnya dari segi aerodinamika dapat mengatasi permasalahan tersebut, sehingga kincir  tetap dapat berputar.                                                                  

2.   Bagaimana cara mengatasi gangguan elektromagnetik kincir angin itu ?

      Jawaban :                                                                       

             Gangguan elektromagnetik memang sebuah sesuatu yang mengganggu. Diakui memang  bila terdapat lebih dari sebuah instalasi turbin angin, maka dampaknya akan terasa misalnya timbulnya pusing kepala. Tetapi semua masalah itu telah dieliminir walaupun tidak seluruhnya  yaitu dengan merancang generator yang sumber radiasi elektromagnetiknya kecil.                                            

3.   Mengapa Instalasi kincir angin ini dibangun di daerah pantai, apakah ini tidak mengganggu estetika ?

      Jawaban :                                                                       

            Memang hal tersebut memang sebuah konsekuensi yang harus ditanggung, tetapi perlu ditekankan di sini bahwa ini dilakukan untuk kepentingan orang banyak dan pertimbangan – pertimbangan telah dihitung secara matang agar tidak merugikan pihak lain, dan dalam perancangan kincir angin yang harus diletakkan di daerah pesisir pantai akan dilakukan dengan menekan serendah mungkin resistansi yang mungkin akan terjadi, misalnya instalasi turbin angin tidak diletakkan di tempat yang terlalu ramai tetapi diusahakan agak jauh dan masih mendapat distribusi angin yang cukup.

4. Angin yang bertiup di pantai bukanlah merupakan angin lokal, tetapi sebuah angin  bawaan  sedang kecepatan dari angin lokal itu sendiri tidak mencukupi untuk memutar sebuah turbin angin. Bagaimana tanggapan atas hal tersebut ?

     Jawaban :

            Berdasarkan data tabel kecepatan angin untuk beberapa daerah di Indonesia yang sudah diungkapkan di atas memang bukan komponen angin lokal seluruhnya, tetapi sebuah angin bawaan . Tetapi yang diperhitungkan di sini adalah data kecepatan angin rata – rata dalam satu tahun, jadi komponen yang dibicarakan tidak hanya satu, tetapi harus dilihat menyeluruh.

             DAFTAR PUSTAKA

1.  WWW. WINDPOWER.ORG.

2.  WWW. NREL. COM.

3.  Kadir Abdul, 1987, Energi, UI PRESS, Jakarta.

4.  Flavin C. dan Lensson N., 1995, Gelombang Revolusi Energi, Yayasan Obor Indonesia, Jakarta.

5. Uyung G.D., 2000, Energi, Teknologi destilasi air laut flash-evaporation menggunakan nergi matahari untuk penyediaan air tawar,edisi 10, PSE UGM, Jogjakarta.

6.   Mangunwijaya Y.B., 1988, Pengantar Fisika Bangunan, Djambatan, Jakarta.  

7. Harijono Djojodiharjo,1980,Lapan,Aspek Tekno – Ekonomi dari Pemanfaatan Energi Angin di Indonesia,No. 16,Jakarta

 

ayo naik !

KMTF Online 2003 © Keluarga Mahasiswa Teknik Fisika UGM 2002-2003
Direlease oleh Webmaster KMTF Online