KONSEP DASAR ENEGI DAN KONVERSI

Efisiensi Konversi Energi

Salah satu cabang dari sains dan ilmu rekayasa yang cukup intensif mengkaji masalah konversi energy ini adalah Thermodinamika. Ilmu ini kemudian sangat bermanfaat dalam dunia rekayasa, terutama bagi kehidupan kemanusiaan.

Dalam sebuah proses konversi dari bentuk kalor ke mekanik misalnya. Dimana proses perpindahan kalor terjadi dari reservoir panas ke reservoir dingin. Lalu di tengah perjalanan kalor itu sebagiannya “dicuri” untuk menggerakkan turbin.





Konservasi energy dirumuskan dalam formula :

Qh = W + Qc

Dimana :
Qh = Reservoir Panas (hot)
W = Kerja yg dihasilkan
Qc = Reservoir Dingin (cold)

Dari sini Effisiensi kemudian dirumuskan sebagai rasio antara Output yg diinginkan dengan Energi masukkan. Yang secara matematis ekspresinya sbb:

Eff = W/Qh

dengan operasi aljabar sederhana diturunkan lagi menjadi

Eff = (Qh - Qc)/Qh

Karena besaran Q (kalor) adalah besaran yg sangat ditentukan oleh Temperature maka ekspresi kalor bisa di ubah kedalam ekspresi temperature:

Eff = (Th - Tc)/Th = 1 - Tc/Th

Rasio Tc/Th yg nilainya diantara 0 dan 1.
Kondisi ideal dari sebuah proses konversi energi, dimana sebuah perubahan dari bentuk energi awal ke bentuk energi hasil (yg lebih bisa dimanfaatkan) berjalan sempurna alias effisiensi = 100%. Mesin yang memiliki eff = 1 ini dinamakan mesin Carnot.

Kalau mau, kita juga bisa bermain di syarat-syarat ini jika menghendaki eff=1. Coba perhatikan syarat terjadinya siklus Carnot ini pada kasus piston yg digerakkan ekspansi dan kompresi.

• Batas sistem yg sempurna, Sehingga tidak ada atom yg melarikan diri dari fluida kerja apakah itu pada saat piston mengembang atau saat piston melakukan kompresi.


• Pelumasan sempurna, sehingga TIDAK ADA komponen friksi sekecil apapun.


• Syarat Gas ideal untuk fluida kerja harus terpenuhi.


• Piston bergerak maju dan mundur berulang2, dalam sebuah siklus isotermal dan proses ekspansi/kompresi nya adiabatic seperti gbr dibawah..
  
  • Isotermal (segmen AB dan CD), hanya terjadi jika terjadi kontak yg sempurna antara fluida kerja dengan salah satu dari dua reservoir (dingin/panas)
  • Adiabatic (segmen BC dan DA), hanya terjadi ketika ada isolasi sempurna antara fluida kerja dengan lingkungan luar termasuk dengan kedua reservoir.

Written By : Yugi Sukriana - Journal of Life