modul matematika teknik energi terbarukan

1. MATEMATIKA
TEKNIK ENERGI TERBARUKAN
O L E H : N I A M U L H U D A

2. Komponen KOSP
1. Analisis Karakteristik Satuan Pendidikan
2. Visi, Misi, dan Tujuan Satuan Pendidikan
3. Pengorganisasian Pembelajaran
4. Perencanaan Pembelajaran

3. Visi, Misi, dan Tujuan Satuan Pendidikan
(SMK)
Visi dan Misi : Lingkup satuan pendidikan
Tujuan : Lingkup program keahlian sesuai analisis
kebutuhan dunia kerja

4. POTENSI ENERGI TERBARUKAN
DI LINGKUNGAN SMK
Energi Tenaga Air (Hydropower)
Energi Matahari (Solar Energy)
Energi Tenaga Angin (Wind Power )
Energi Biomassa (Biomassa Energy)

5. CONTOH MATEMATIKA YANG
DIPERGUNAKAN DI TEKNIK ENERGI
TERBARUKAN
• Menghitung luas
• Menghitung volume
• Menghitung dimensi pully
• Rasio/ perbandingan
• Menghitung Panjang belt/sabuk
• Menghitung prosentase volume
• Menghitung kecepatan aliran
• Kalkulasi beban
• Menghitung debit air
• Estimasi HPP

6. PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA
MIKROHIDRO (PLTMH)

7. MENGUKUR DEBIT SUNGAI (SURVEI)
Debit air = kec aliran air x luas permukaan sungai
Bagaimana cara mengukur kec. Aliran air sungai?
Bagaimana menghitung luas permukaan sungai?

8. MENGUKUR KECEPATAN ALIRAN AIR SUNGAI

9. MENGHITUNG LUAS PERMUKAAN SUNGAI
Langkah :
Mengukur kedalaman air di beberapa titik. Dengan membagi lebar sungai menjadi
beberapa titik.
Membuat gambar/sketsa dan menghitung luas permukaan sungai. Perhitungan bisa
dengan penjumlahan luas perbagian atau tinggi di rata-rata dikalikan lebar sungai.

10. PROSES PEMBUATAN BIOETANOL
Merencanakan jumlah bahan baku sesuai kapasitas drum.
Dalam proses memasak santan singkong, Banyaknya bahan baku
santan singkong yang akan dimasak maksimal 85% dari
kapasitas drum, jika drum jari-jari 20 cm dan tinggi 60 cm,
berapa jumlah maksimal volume bahan baku?

11. ALAT PENGADUK OTOMATIS
Desain peralatan yang telah dibuat digunakan motor
induksi ½ HP untuk putaran 1500 rpm, putaran
pengaduk yang diinginkan 120 rpm.
Memilih diameter puli 1
dan puli 2.
Memilih Panjang sabuk

12. Diketahui :
x = jarak antar pusat puli
r1 = jari-jari puli 1
r2 = jari-jari puli 2
α = sudut kontak antara puli dan sabuk
L = Panjang sabuk

13. DESAIN ALAT EVAPORATOR (REAKTOR)
Tabung reactor (stainless steel, dimensi ø
= 450 mm dan panjang = 500 mm)
Tabung menggunakan pemanas listrik
(heater), untuk mengurangi kehilangan
panas pada permukaan kulit tabung
perlu diselimuti kain isolator. Berapa
luas kain isolator yang diperlukan?
Berapa panjang jika lebar isolator 5 cm
dan over lap 1 cm (dalam melilit)?

14. PLTB (PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BAYU)
Daya angin adalah besaran energi yang dapat di
hasilkan oleh angin pada kecepatan tertentu yang
menabrak sebuah kincir angin dengan luas bidang
tertentu. Rumus daya angin ini dapat di tuliskan
dengan:
Dengan:
ρa : kerapatan angin pada waktu tertentu (1,2 kg/M2)
v : kecepatan angin pada waktu tertentu. (m/s)
A : luas daerah sapuan angin (m2)
Berapa Daya angin jika R = 100 cm dan kecepatan
angin 3 m/s?

15. DAYA GENERATOR
Daya generator (Pgen) adalah besaran daya elektrik yang dapat
dibangkitkan oleh generator akibat berputarnya rotor generator
yang di kopel dengan poros turbin. Besar daya generator ini
tergantung dari efisiensi generator dan efisiensi yang ada pada
transmisi mekanik (apabila menggunakan transmisi mekanik).
Sehingga rumus daya yang dapat dibangkitkan oleh generator
dapat di tuliskan sebagai berikut:
Dengan:
ηgearbox : Efisiensi gearbox / transmisi mekanik
ηgen : Efisiensi generator

16. MASA PENGGUNAAN ENERGI DALAM BATERAI
Energi listrik yang dihasilkan PLTB disimpan menggunakan
accumulator. Accumulator yang digunakan 2 buah
dihubungkan paralel tegangan 12 V masing-masing memiliki
40 AH dan telah terisi penuh, apabila arus listrik accu sudah
penuh, Berapa lama dapat menyalakan TV 100 Watt dan 3
bh lampu XL 10 Watt ?
Kapasitas accu (Watt) = jml accu x tegangan x AH (arus hours)

17. RATA-RATA KECEPATAN ANGIN
Memperhatikan data grafik di bawah ini, potensi rata-
rata kecepatan angin mendekati:

18. PLTS (PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA)
Dalam suatu sistem PLTS 200 W
dengan menggunakan area 1,5 m2
dan nilai Indicent Radiation Flux
sebesar 1000 W/m2. berapa nilai
efisiensi maksimum?

19. ESTIMASI HARGA POKOK PRODUKSI (HPP)
HPP adalah biaya-biaya yang digunakan
selama proses produksi dimana biaya-
biaya tersebut terdiri dari biaya bahan baku
langsung, biaya tenaga kerja langsung, dan
BOP (Biaya Overhead Pabrik)
BOP adalah biaya-biaya tidak langsung yang
timbul dari proses produksi atau
penyediaan layanan
Produksi : Biobriket Arang Kelapa
Berat : 30 kg
HPP per kg = 166.000 : 30
= 5,533
No Nama banyaknya Harga
satuan
Jumlah
Bahan Baku
1 Tempurung 100 kg 500 50000
2 Tepung Tapioka 1 kg 14000 14000
3 Air 1 liter 0 0
4
Biaya operasional
Kayu bakar 50 kg 500 25000
Solar 1 liter 7000 7000
Man power 1 hari 100000 50000
Penggunaan mesin 20000 20000
BOP
- 0
166000

20. PEMBUATAN BIODIESEL
Perhitungan
Kebutuhan Metanol Transesterifikasi
Volume methanol (ml) = ( mol asam lemak × Mr metanol)/(ρ metanol ) ×2
KOH yang digunakan 1 % dari berat minyak
Massa KOH (gram) = 1%×V minyak×ρ minyak
Perhitungan
Kebutuhan Metanol Esterifikasi
Volume methanol (ml) = ( mol asam lemak bebas × Mr metanol)/(ρ metanol ) ×20
Volume H2SO4 yang digunakan 2 % dari berat minyak
Volume H2SO4 (ml) = 2%×V minyak×ρ minyak