Inovasi Teknologi Hybrid Hydro-electro Pada Bidang

KREATIVITAS MAHASISWA
JUDUL PROGRAM
INOVASI TEKNOLOGI HYBRID HYDRO-ELECTRO PADA BIDANG
OTOMOTIF SEBAGAI PEMECAH MASALAH KRISIS ENERGI
BIDANG KEGIATAN:
PKM -GT
Diusulkan oleh:
TEGAR ARIEF PRATAMA (16910127 / 2010)
ABDUL ROZAQ (16010158 / 2010)
UBAYDILLAH YUS’AN (16010081 / 2010)
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
BANDUNG
2011
HALAMAN PENGESAHAN
PKM-GT
1. Judul Kegiatan
: Inovasi Teknologi Hybrid Hydro-Electro Pada Bidang
Otomotif Sebagai Pemecah Masalah Krisis Energi
2. Bidang Kegiatan
: PKM-GT
3. Ketua Pelaksana Kegiatan
a. Nama Lengkap
: TEGAR ARIEF PRATAMA
b. NIM
: 16910127
c. Jurusan
: FTMD
d. Universitas/Institut/Politeknik : Institut Teknologi Bandung
e. Alamat Rumah dan No Tel./HP :Asrama Sangkuriang ITB,
081392318356
f. Alamat email
: [email protected]
4. Anggota Pelaksana Kegiatan/Penulis : 2 orang
5. Dosen Pendamping
a. Nama Lengkap dan Gelar
: Dr. Eng. Sandro Mihradi
b. NIP
: 132 327351
c. Alamat Rumah & No Tel./HP : Jl. Mars Dirgahayu no.8 RT.01/RW.10,
Awiligar, Bandung 40191.
085880547386.
Bandung, 28 Februari 2011
Menyetujui
Ketua Dekan
Ketua Pelaksana
Dr. Yatna Yuwana Martawirya
NIP. 195603231981031003
Tegar Arief Pratama
NIM.16910127
Kepala Lembaga Kemahasiswaan
Dosen Pendamping
Brian Yuliarto, Ph.D.
NIP. 19750727 20604 1 005
Dr. Eng. Sandro Mihradi
NIP. 132 327351
ii
Kata Pengantar
Bismillah.
Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah mencurahkan
kasih sayangnya kepada kami sehingga karya tulis yang berjudul INOVASI
TEKNOLOGI HYBRID HYDRO-ELECTRO PADA BIDANG OTOMOTIF, dapat
terselesaikan tepat waktu.
Tidak lupa penulis juga mengucapkan terimakasih kepada kedua orang tua
dan dosen pembimbing yang telah mendukung dan memberikan bimbingan.
Karena dengan dukungan dan bimbingan mereka penulis dapat melahirkan ide
kreatif ini.
Karya tulis ini merupakan hasil curahan ide kreatif penulis dan semoga
karya tulis yang membahas ide untuk meningkatkan efisiensi kerja suatu mesin
dengan memadukan beberapa teknologi dan memanfaatkan sumber energi yang
melimpah ini dapat menjadi suatu metode yang bisa direalisasikan untuk
menyelesaikan masalah krisis energi saat ini.
Segala bentuk kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis
harapkan agar menjadi pembelajaran bagi penulis dan dapat meningkatkan
kualitas karya-karya tulis yang akan penulis buat nantinya.
Bandung, 28 Februari 2011
Penulis
iii
Daftar Isi
Halam Judul ............................................................................................ i
Lembar Pengesahan ................................................................................ ii
Kata Pengantar ........................................................................................ iii
Daftar Isi.................................................................................................. iv
Daftar gambar.......................................................................................... v
Ringkasan ................................................................................................ 1
Bagian Inti ............................................................................................... 2
Pendahuluan ................................................................................... 2
Latar Belakang ..................................................................... 2
Tujuan dan Manfaat ............................................................. 2
Gagasan.......................................................................................... 3
Kesimpulan .................................................................................... 6
Daftar Pustaka ......................................................................................... 7
iv
Daftar Gambar
Gambar 1 ................................................................................................. 4
v
1
RINGKASAN
Sumber energi merupakan sumber kehidupan di bumi.Dengan tidak adanya
sumber energi dapat dipastikan seluruh kehidupan di bumi akan musnah.Maka
dari itu sumber energi merupakan unsur terpenting dalam suatu kehidupan.
Manusia sebagai unsur terpenting dalam kehidupan di bumi berperan
sebagai penerus atau pengakhir kehidupan di bumi.Dalam perjalan peran itu,
manusia tidak akan luput dari penggunaan sumber enrgi di bumi.Oleh sebab itu
manusia hendaknya dapat bijak dalam penggunaan sumber energi di bumi.
Namun karena ketidakbijakan manusia dalam pemanfaatan sumber energi
menyebabkan munculnya masalah krisis energi yang sekarang melanda
bumi.Maka dari itu karya tulis ini ditulis sebagai salah satu ide kreatif yang dapat
digunakan sebagai kunci jawaban pemecahan masalah krisis energi.
Karya tulis ini disusun berlandaskan hukum termodinamika pertama sebagai
kunci pemecahan masalah krisis energi, yaitu dengan cara meningkatkan efisiensi
kerja mesin karena mesin merupakan pengguna sumber energi terbesar di
bumi.Dengan menciptakan mesin yang berbahan bakar material yang melimpah di
bumi serta memiliki tingkat regenerasi yang tinggi serta penggunaan teknologi
pada mesin merupakan inti dari pemecahan masalah krisis energi.
Mengubah gagasan untuk menjadi sebuah pengimplementasian tidaklah
mudah.Oleh sebab itu, pada karya tulis ini disusun pula teori dasar umum yang
disusun secara ringkas agar dapat dengan mudah dipahami oleh pembaca dan
dapat dengan mudah diimplementasikan.
2
I. PENDAHULUAN
I.1
Latar Belakang
Energi telah menjadi suatu kebutuhan mutlak bagi manusia, dalam setiap
aktivitas dan rutinitas manusia memerlukan energi yang diambil dari suatu sumber
energi atau bahan bakar untuk melakukan suatu kerja. Dari sekian banyak
aktivitas manusia, kegiatan berpindah tempat dengan bantuan suatu mesin
otomotif atau biasa disebut dengan tranportasi merupakan aktivitas yang
membutuhkan begitu banyak energi. Selama beberapa dasawarsa ini, bahan bakar
fosil telah manjadi primadona sumber energi untuk mengoperasikan mesin-mesin
otomotif tersebut. Namun, selain ketersediaan bahan bakar fosil yang sangat
terbatas, penggunaan bahan bakar fosil ini memberikan berbagai dampak negatif
bagi lingkungan terutama pencemaran udara akibat pembuangan gas monoksida
dan dioksida sisa pembakaran bahan bakar ini.
Terlepas dari berbagai kekurangan yang dimiliki oleh bahan bakar fosil,
energi surya dan bahan bakar hidrogen cair yang dapat dibuat dari elektrolisis air
mempunyai keunggulan yang jauh lebih baik jika dibandingkan dengan bahan
bakar fosil. Pertama, energi surya merupakan energi yang ketersediaanya sangat
melimpah dan jauh lebih dari cukup untuk memenuhi kebutuhan energi manusia
di bidang otomotif jika dibandingkan dengan bahan bakar fosil, demikian pula
dengan air. Kedua, energi surya dan hidrogen akan lebih ramah lingkungan ketika
digunakan sebagai suatu sumber energi dalam bidang otomotif jika dibandingkan
dengan air. Sehingga, dilihat dari aspek keramahan lingkungan penggunaan energi
surya dan hidrogen dalam bidang otomotif akan jauh lebih menguntungkan.
Oleh karena itu, penggabungan teknologi yang mengkonversikan energi
surya menjadi energi listrik untuk mengelektrolisis air menjadi hidrogen cair
sebagai sumber energi atau bahan bakar utama mesin otomotif diharapkan dapat
menjadi suatu solusi ketergantungan pada bahan bakar fosil dan kelangkaan
energi.
I.2
Tujuan dan Manfaat
Penulisan karya tulis yang memuat gagasan dan ide solutif ini memiliki
tujuan dan manfaat :
1) untuk menciptakan suatu teknologi hemat energi serta ramah
lingkungan pada bidang otomotif,
2) sebagai pengimplementasian sumber energi terbarukan serta
memiliki persediaan yang melimpah pada bidang otomotif,
3) sebagai solusi alternatif untuk terlepas dari ketergantungan
terhadap bahan bakar fosil, dan
4) sebagai wujud kepedulian terhadap lingkungan
3
II. GAGASAN
Krisis energi merupakan masalah bagi hampir semua negara di dunia
terkhusus di Indonesia yang sampai saat ini masih belum terpecahkan.Hal ini
terbukti dengan semakin melambungnya harga BBM yang menjadi sumber energi
utama pada bidang otomotif.
Berbagai solusi telah diterapkan untuk mengatasi masalah ini, mulai dari
gerakan hemat energi seperti pemadaman listrik berkala hingga pembatasan suplai
BBM serta langkah optimasi kendaraan umum.Beberapa solusi tersebut masih
kurang optimal karena pada realitanya energi pasti tetap digunakan dan langkah
yang jauh lebih baik daripada sekedar menghemat adalah meningkatkan efisiensi
kerja dari setiap peralatan dan mencari sumber energi alternatif.
“ Wikipedia (2009), mesin mobil bensin memiliki efisiensi 25% dan mesin
pembangkit listrik tenaga batu bara yang besar memiliki efisiensi maksimum
46%. Mesin diesel terbesar di dunia memiliki efisiensi maksimum 51,7%”.Pada
konsep hukum termodinamika dijelaskan bahwa energi kalor yang diberikan pada
mesin akan menghasilkan usaha serta energi kalor yang terbuang.Sehingga
efisiensi mesin tidak akan pernah mencapai 100% namun dapat dilakukan
optimasi sehingga besarnya efisiensi dapat mendekati 100%, yaitu dengan cara
mengurangi energi kalor yang terbuang.Maka dari itu gagasan ini diharapkan
dapat meningkatkan efisiensi mesin terkhusus pada mobil minimal menjadi lebih
dari 25%.
Melihat potensi besar dari tekonologi mobil berbahan bakar hidrogen,
teknologi mesin hybrid yang memadukan antara mesin dan energi listrik, dan
kelimpahan energi surya yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi
menggunakan teknologi sel surya, tercetuslah ide untuk menggabungkan ketiga
teknologi tersebut menjadi teknologi mesin hybrid hydro-electro yang
memanfaatkan sumber energi matahari dan kelimpahan air.
Gagasan tersebut dapat digambarkan dengan alur bagan sebagai berikut.
1. Sel surya
menghasilkan listrik
sebagai charger
baterai.
4. Gas hidrogen
digunakan sebagai
bahan bakar mesin.
1
2
2. Listrik
digunakan untuk
mengisis baterai.
3. Elektrolisis air
menghasilkan gas
hidrogen & oksigen.
4.1 Gas oksigen
dapat disalurkan ke
saluran AC.
2.1 Listrik sebagai
penggerak motor
listrik.
3
4
1
6. Energi
Kinetik.
5. Mesin dapat
bekerja dari hasil
pembakaran
hidrogen.
6.1 Mesin dapat
digunakan sebagai
generator listrik.
6.2. Panas &
ampas nonpolutan
yang terbuang.
2
3
7. Energi
kinetik total.
Gambar 1
Penjelasan gambar 1 :
1. Dengan menggunakan teknologi sel surya dapat dihasilkan listrik dari
konversi energi panas matahari menjadi energi listrik yang digunakan untuk
mengisi baterai.Karena Indonesia memiliki potensi intensitas yang cukup
besar serta stabil, yaitu sekitar 4,8 kWh/m2/ hari, hal itu dapat dimanfaatkan
sebagai suplai energi listrik dengan menggunakan sel surya.
2. Kemudian listrik yang telah dihasilkan dapat digunakan sebagai charger
baterai yang memiliki potensial listrik yang tinggi digunakan sebagai sumber
energi listrik utama pada rangkaian ini.
2.1. Energi listrik yang dihasilkan dari generator listrik dapat disimpan pada
media penyimpanan listrik semisal baterai.Energi listrik dari baterai,
selain digunakan untuk proses elektrolisis, juga dapat digunakan sebagai
sumber energi penggerak motor listrik.Sehingga dengan rangkaian
sedemikian rupa dapat dilahirkan teknologi hybrid dalam penyuplaian
sumber energi kinetik.
3. Energi listrik yang dihasilkan oleh baterai sebagian digunakan untuk proses
elektrolisis air.Dari proses elektrolisis air dihasilkan gas hidrogen dan
oksigen.Proses elektrolisis dapat berjalan dengan cepat karena dalam proses
ini hanya dibutuhkan tegangan listrik sebesar 1,23 V.Dengan menggunakan
sumber listrik baterai dengan tegangan tinggi maka proses elektrolisis dapat
dilakukan dengan cepat.
4. Gas hidrogen yang dihasilkan dari proses elektrolisis digunakan sebagai bahan
bakar utama mesin.
4.1. Sedangkan gas oksigen yang juga dihasilkan dari proses elektrolisis dapat
disalurkan menuju saluran AC yang tidak hanya berfungsi sebagai
penyejuk udara, namun juga untuk menyehatkan tubuh mengingat gas
oksigen merupakan gas yang paling dibutuhkan dalam proses pernafasan
5
5. Mesin dapat bekerja dari hasil pembakaran hidrogen.Karena hidrogen bersifat
mudah terbakar, sehingga dapat dihasilkan energi yang besar yang dapat
digunakan sebagai bahan bakar mesin.
6. Mesin yang telah bekerja akan menghasilkan energi kinetik yang digunakan
untuk menjalankan kendaraan atau tepatnya memutar roda.
6.1. Tidak hanya digunakan untuk memutar roda, namun juga dapat digunakan
sebagai generator listrik yang digunakan sebagai charger sumber energi
listrik.
6.2. Dengan mengacu pada hukum termodinamika, jika tercipta suatu usaha
dari energi kalor yang masuk maka akan dihasilkan pula energi yang
terbuang.Dalam hal ini energi yang terbuang adalah energi kalor dan
ampas nonpolutan.Nilai lebih dari gagasan ini adalah dihasilkannya
ampas / zat sisa hasil pembakaran yang
tidak mencemari
lingkungan.Karena zat hasil pembakaran gas hidrogen adalah uap air yang
sama sekali tidak bersifat mencemari lingkungan terutama udara.
7. Dengan menjumlah sumber energi kinetik total yang dihasilkan dari proses –
proses di atas, maka akan dihasilkan efisiensi kerja yang tentu saja lebih dari
25%.
Untuk meningkatkan efisiensi kerja mesin, juga dapat dilakukan dengan
cara mengurangi gaya gesek yang bekerja.Misal dapat dilakukan dengan cara
memberi pelumas yang berkualitas tinggi pada mesin atau poros – poros
kendaraan.
Untuk tercapainya pengimplementasian gagasan ini dibutuhkan pihak –
pihak yang dapat mendukungnya, yaitu yang paling utama adalah para dosen
perguruan tinggi serta pabrik – pabrik otomotif. Melalui para dosen perguruan
tinggi diharapkan agar para dosen mengajarkan teknologi ini kepada para
mahasiswanya.Karena para mahasiswa merupakan merupakan calon penerus
generasi yang akan datang yang senantiasa melahirkan ide – ide kreatif.Serta
dengan melalui pabrik – pabrik otomotif, gagasan ini diharapkan dapat diterapkan
pada kendaraan yang mereka produksi, sehingga produk yang beredar pada
masyarakat merupakan produk hemat energi serta ramah lingkungan.
Untuk terealisasinya pengimplementasian gagasan ini juga dibutuhkan
langkah – langkah strategis yang akurat, yaitu:
1. Mempengarugi pihak – pihak yang dapat mendukung gagasan ini seperti yang
disebut sebelumnya.
2. Melakukan publikasi ke berbagai media agar dapat dijadikan sebagai wacana
ide kreatif kepada publik.Karena pada dasarnya gagasan ini ditujukan untuk
kehidupan umum dan demi kenyamanan serta kemudahan kehidupan pada
generasi yang akan datang.
3. Membuat prototype gagasan ini dalam bentuk nyata, sehingga gagasan ini
tidak dinilai hanya sebagai khayalan dan guyonan semata.
4. Membentuk forum studi untuk saling bertukar pikiran demi
pengimplementasian serta perkembangan gagasan ini.Dengan dibentuknya
forum studi antar perguruan tinggi diharapkan gagasan ini dapat diterapkan
pada kurikulum perguruan tinggi masing – masing.
6
KESIMPULAN
Jadi dengan mengimplementasikan gagasan ini maka akan didapatkan
efisiensi kerja mesin lebih dari 25%. Karena dengan memanfaatkan kerja mesin
itu sendiri untuk digunakan sebagai generator listrik maka akan dihasilkan energi
listrik yang dapat digunakan sebagai sumber energi kinetik sekunder. Sehingga
dapat dihasilkan kombinasi sumber energi kinetik mesin dan sumber energi
kinetik listrik. Dengan kombinasi dua sumber energi kinetik ini, efisiensi kerja
mesin pasti dapat ditingkatkan menjadi lebih dari 25%. Selain itu gagasan ini
juga memeliki kelebihan dari segi sumber energi yang dipakai, yakni dengan
memanfaatkan sumber energi panas matahari yang sangat melimpah dan air yang
jauh lebih melimpah dari pada minyak bumi.
Pengimplementasian gagasan ini dapat dimulai dengan melakukan riset
lebih lanjut mengaenai pengkombinasian beberapa teknologi ini agar didapatkan
suatu teknologi mesin hybrid hydro-electro yang lebih efisien dan ekonomis.
Kemudian dilanjutkan dengan pembuktian kepada masyarakat mengenai
keunggulan teknologi ini agar masyarakat lebih yakin mengenai keunggulan
teknologi ini. Pengimplementasian lebih lanjut dapat dilakukan dengan
pemprokdusian secara masal agar dapat dicapai suatu nilai yang lebih ekonomis.
Jika teknologi ini digunakan secara tepat guna dan bijak maka dapat
diprekdisikan semua teknologi mesin berbahan bakar fosil yang ada saat ini akan
tergantikan, karena teknologi hybrid hydro-electro memiliki efisiensi yang lebih
tinggi dan lebih ramah lingkungan serta diharapkan akan jauh lebih ekonomis.
7
Daftar Pustaka
Brady, James E.et al.2008.Chemistry Fifth Edition.Cleveland: John Wiley &
Sons, Inc.hlm 796 – 802.
Halliday and Resnick.2007.Fundamentals of Physics Extended Eight
Edition.Cleveland: John Wiley & Sons, Inc.hlm 476 - 497.
Wikipedia, “Efisiensi Termal”
http://id.wikipedia.org/wiki/Efisiensi_termal (diakses tanggal 27 Februari
2011)
Wikipedia, “Elektrolisis Air”
http://id.wikipedia.org/wiki/Elektrolisis_air
2011)
(diakses tanggal 27 Februari
Wikipedia, “Generator Listrik”
http://id.wikipedia.org/wiki/Generator_listrik (diakses tanggal 27 Februari
2011)
Wikipedia, “Mesin Kalor”
http://id.wikipedia.org/wiki/Mesin_kalor (diakses tanggal 27 Februari 2011)
Wikipedia, “Sel Surya”
http://id.wikipedia.org/wiki/Sel_surya (diakses tanggal 27 Februari 2011)
8
Tentang Penulis
Setelah menyelesaikan masa SMU di UPTD SMA Negeri 2
Nganjuk, ia meneruskan jenjang S1 di FTMD ITB.Saat SMA ia
pernah lolos untuk mewakili kota Nganjuk dalam ajang OSN
Komputer tingkat provinsi serta ajang olimpiade lainnya yang
diselenggarakan universitas – universitas di Indonesia.Melalui
karya tulis ilmiah ini ia berharap dapat memecahkan masalah
krisis energi.
Tegar Arief Pratama
Abdul Rozaq merupakan mahasiswa TPB-ITB 2010 kelahiran
Kediri, 1 Januari 1992. Ia menyelesaikan jenjang pendidikan
dasar dan pendidikan menengah pertamanya di Kabupaten
Kediri. Bermodal prestasi sebagai juara I OSN Matematika
Kabupaten Kediri dan rekomendasi dari wali kelasnya, ia
melajutkan pendidikannya di SMA Negeri 2 Kediri. Demi
mewujudkan mimpinya menjadi pembina Tim Olimpiade
Fisika Indonesia (TOFI), ia pun melanjutkan studinya di
FMIPA ITB hingga saat ini.
Abdul Rozaq
Masuk ITB pada tahun 2010, seorang anak tunggal dari daerah
ini mengambil Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam. Dia sempat menorehkan prestasi di ajang music,
paskibraka dan OSN kimia di sekolahnya SMA 2 Kediri hingga
ke jenjang provinsi. Dengan karya tulis ilmiah ini, ia berharap
dapat membantu masyarakat Indonesia dalam menghadapi era
globalisasi.
Ubaydillah Yus’an