BATERAI
OLEH
KELOMPOK II:
ANTON JEPRY SUGIHARTO 1115213016
GEDE AGUS KURNIAWAN 1115213019
NYOMAN ANOM DWI PUTRA 1115213022
FARIZAL HERRYANSYAH MUNI 1115213025
ANTON JEPRY SUGIHARTO 1115213016
GEDE AGUS KURNIAWAN 1115213019
NYOMAN ANOM DWI PUTRA 1115213022
FARIZAL HERRYANSYAH MUNI 1115213025
DOSEN
PENGAJAR:
IDA AYU ANOM ARSANI, S.Si., M.Pd
IDA AYU ANOM ARSANI, S.Si., M.Pd
POLITEKNIK
NEGERI BALI
2012
2012
KATA
PENGANTAR
Puji
syukur atas karunia Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan karunia dan
hidayah-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan makalah BATERAI tepat waktu.
Tidak lupa ucpan terimakasih kepada dosen yang telah membimbing kami selama
ini.
Kami
berharap makalah ini nantinya dapat berguna bagi kita bersama khususnya dalam
proses KMB (kegiatan belajar mengajar) kedepannya. Kami sadar bahwa dalam
makalah ini masih bnyak kekurangan, untuk itu kami mengharapkan kritik dan
saran yang membangun untuk menyempurnakan
makalah ini.
Jimbaran,
10 januari 2012
Kelompok
II
DAFTAR ISI
Kata Pengantar 1
Bab 1 Pendahuluan 2
Bab 2 Kajian Pustaka
dan Pembahasan 3
Bab 3 kesimpulan dan
Saran
Daftar Pustaka
BAB I PENDAHULUAN
Menurut
Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedi bebas, Baterai adalah alat
listrik-kimiawi yang
menyimpan energi dan mengeluarkan tenaganya dalam bentuk listrik. Tentunya sebagai alat yang
mengeluarkan energi listrik, baterai mempunyai fungsi yang sangat banyak dan
beraneka ragam. Dalam dunia teknologi khususnya dalam hal ini dunia otomotif,
baterai berperan sangat penting sebagai penyedia energi yang utama dalam proses
pembakaran mesin diesel dan mesin bensin. Dan tentunya masih banyak lagi fungsi
dari bateri.
Untuk itu, dalam
makalah ini akan membahas tentang BATERAI beserta fungsi,macam-macam
baterai,sejarah baterai,perkembangan baterai,dll.
BAB
II TINJAUAN PUSTAKAN DAN PEMBAHASAN
Baterai adalah alat yang mampu
menghasilkan energi listrik dengan menggunakan energi kimia. Baterai belumlah
dikenal di zaman dahulu kala. Orang-orang bahkan belum mengenal listrik.
Penerangan hanya bersumber dari api. Seiring dengan kemajuan zaman, orang-orang
terus berpikir untuk menemukan kehidupan yang lebih efisien. Manusia terus
melakukan penelitian-penelitian untuk menemukan suatu cara hidup yang lebih
maju.
Berawal dari penemuan artifak
kuno yang ternyata berupa baterai sederhana di Baghdad pada tahun 1930, membuat
perhatian dunia tertuju pada berbagai penelitian untuk pengembangan baterai
serta pembuatan baterai. Penemuan artifak di Baghdad tersebut menunjukkan bahwa
awal mula ditemukannya baterai adalah di Baghdad di mana ilmuwan Islamlah yang
mempunyai kontribusi terbesar pada sejarah awal perkembangan baterai. Namun,
yang tercatat secara pasti dalam sejarah adalah yakni jenis-jenis baterai awal
yang dibuat oleh manusia yakni sel Daniell, sel Leclanche, dan sel aki.
Kajian-kajian mendalam
mengenai konsep dasar yang dikembangkan dengan penelitian berkelanjutan
akhirnya menuju pada suatu hal yang semakin maju seperti yang kita rasakan
sekarang. Konsep-konsep dasar itu antara lain hantaran elektrolit,
oksidasi-reduksi, dan sel elektrokimia. Hantaran
elektrolit mencakup kemampuan suatu larutan untuk menghantarkan listrik
akibat dicelupnya dua buah elektroda (katoda dan anoda). Oksidasi-reduksi adalah suatu konsep untuk menyatakan kemampuan
suatu sel elektrokimia untuk mengadakan serah-tertima elektron. Adapun sel elektrokimia adalah sel yang mampu
mengubah energi listrik menjadi energi kimia atau sebaliknya serta terdiri dari
dua buah elektroda (katoda dan anoda) yang dicelupkan pada suatu larutan
elektrolit dengan atau tanpa jembatan garam.
Untuk mengembangkan suatu penelitian
khususnya dalam hal baterai, sangat perlu untuk menengok akan sejarah penemuan
dan pembuatan baterai karena dengan berbekal sejarahlah seseorang dapat
mengembangkan sesuatu yang lebih maju dan inovatif. Sejarah menjadi sebuah
modal penting dalam perkembangan zaman. Dalam makalah ini, akan dibahas
mengenai sejarah baterai (awal mula ditemukannya baterai) serta dalam makalah
ini pula akan dibahas mengenai tiga jenis baterai yang lebih awal ditemukan
yakni sel Daniell, sel Leclanche, dan sel timbal-asam. (google,artikel kimia)
Artikel tentang Reaksi Kimia di Balik Kotak Aki yang ditulis oleh Widodo Suryaningrat (Fisika UPI). ACCU(mulator) atau sering disebut aki, adalah salah satu komponen utama
dalam kendaraan bermotor, baik mobil atau motor, semua memerlukan aki untuk
dapat menghidupkan mesin mobil (mencatu arus pada dinamo stater kendaraan). Aki
mampu mengubah tenaga kimia menjadi tenaga listrik. Di pasaran saat ini sangat
beragam jumlah dan jenis aki yang dapat ditemui.
Aki untuk mobil biasanya mempunyai tegangan sebesar 12 Volt, sedangkan untuk motor ada tiga jenis yaitu, dengan tegangan 12 Volt, 9 volt dan ada juga yang bertegangan 6 Volt. Selain itu juga dapat ditemukan pula aki yang khusus untuk menyalakan tape atau radio dengan tegangan juga yang dapat diatur dengan rentang 3, 6, 9, dan 12 Volt. Tentu saja aki jenis ini dapat dimuati kembali (recharge) apabila muatannya telah berkurang atau habis. Dikenal dua jenis elemen yang merupakan sumber arus searah (DC) dari proses kimiawi, yaitu elemen primer dan elemen sekunder. Elemen primer terdiri dan elemen basah dan elemen kering. Reaksi kimia pada elemen primer yang menyebabkan elektron mengalir dari elektroda negatif (katoda) ke elektroda positif (anoda) tidak dapat dibalik arahnya. Maka jika muatannya habis, maka elemen primer tidak dapat dimuati kembali dan memerlukan penggantian bahan pereaksinya (elemen kering). Sehingga dilihat dari sisi ekonomis elemen primer dapat dikatakan cukup boros. Contoh elemen primer adalah batu baterai (dry cells).
Allesandro Volta, seorang ilmuwan fisika mengetahui, gaya gerak listrik (ggl) dapat dibangkitkan dua logam yang berbeda dan dipisahkan larutan elektrolit. Volta mendapatkan pasangan logam tembaga (Cu) dan seng (Zn) dapat membangkitkan ggl yang lebih besar dibandingkan pasangan logam lainnya (kelak disebut elemen Volta).
Hal ini menjadi prinsip dasar bagi pembuatan dan penggunaan elemen sekunder. Elemen sekunder harus diberi muatan terlebih dahulu sebelum digunakan, yaitu dengan cara mengalirkan arus listrik melaluinya (secara umum dikenal dengan istilah 'disetrum'). Akan tetapi, tidak seperti elemen primer, elemen sekunder dapat dimuati kembali berulang kali.
Elemen sekunder ini lebih dikenal dengan aki. Dalam sebuah aki berlangsung proses elektrokimia yang reversibel (bolak-balik) dengan efisiensi yang tinggi. Yang dimaksud dengan proses elektrokimia reversibel yaitu di dalam aki saat dipakai berlangsung proses pengubahan kimia menjadi tenaga listrik (discharging). Sedangkan saat diisi atau dimuati, terjadi proses tenaga listrik menjadi tenaga kimia (charging).
Jenis aki yang umum digunakan adalah accumulator timbal. Secara fisik aki ini terdiri dari dua kumpulan pelat yang yang dimasukkan pada larutan asam sulfat encer (H2S04). Larutan elektrolit itu ditempatkan pada wadah atau bejana aki yang terbuat dari bahan ebonit atau gelas. Kedua belah pelat terbuat dari timbal (Pb), dan ketika pertama kali dimuati maka akan terbentuk lapisan timbal dioksida (Pb02) pada pelat positif.
Letak pelat positif dan negatif sangat berdekatan tetapi dibuat untuk tidak saling menyentuh dengan adanya lapisan pemisah yang berfungsi sebagai isolator (bahan penyekat). Proses kimia yang terjadi pada aki dapat dibagi menjadi dua bagian penting, yaitu selama digunakan dan dimuati kembali atau 'disetrum'.
Reaksi kimia
Pada saat aki digunakan, tiap molekul asam sulfat (H2S04) pecah menjadi dua ion hidrogen yang bermuatan positif (2H+) dan ion sulfat yang bermuatan negatif (S04-). Tiap ion S04 yang berada dekat lempeng Pb akan bersatu dengan satu atom timbal murni (Pb) menjadi timbal sulfat (PbS04) sambil melepaskan dua elektron. Sedang sepasang ion hidrogen tadi akan ditarik lempeng timbal dioksida (PbO2), mengambil dua elektron dan bersatu dengan satu atom oksigen membentuk molekul air (H2O).
Dari proses ini terjadi pengambilan elektron dari timbal dioksida (sehingga menjadi positif) dan memberikan elektron itu pada timbal murni (sehingga menjadi negatif), yang mengakibatkan adanya beda potensial listrik di antara dua kutub tersebut. Proses tersebut terjadi secara simultan, reaksi secara kimia dinyatakan sebagai berikut :
Pb02 + Pb + 2H2S04 -----> 2PbS04 + 2H20
Di atas ditunjukkan terbentuknya timbal sulfat selama penggunaan (discharging). Keadaan ini akan mengurangi reaktivitas dari cairan elektrolit karena asamnya menjadi lemah (encer), sehingga tahanan antara kutub sangat lemah untuk pemakaian praktis.
Sementara proses kimia selama pengisian aki (charging) terjadi setelah aki melemah (tidak dapat memasok arus listrik pada saat kendaraan hendak dihidupkan). Kondisi aki dapat dikembalikan pada keadaan semula dengan memberikan arus listrik yang arahnya berlawanan dengan arus yang terjadi saat discharging. Pada proses ini, tiap molekul air terurai dan tiap pasang ion hidrogen yang dekat dengan lempeng negatif bersatu dengan ion S04 pada lempeng negatif membentuk molekul asam sulfat. Sedangkan ion oksigen yang bebas bersatu dengan tiap atom Pb pada lempeng positif membentuk Pb02. Reaksi kimia yang terjadi adalah :
2PbS04 + 2H20 ----> PbO2 + Pb + 2H2S02
Aki kendaraan
Besar ggl yang dihasilkan satu sel aki adalah 2 Volt. Sebuah aki mobil terdiri dari enam buah aki yang disusun secara seri, sehingga ggl totalnya adalah 12 Volt. Accu mencatu arus untuk menyalakan mesin (motor dan mobil dengan menghidupkan dinamo stater) dan komponen listrik lain dalam mobil. Pada saat mobil berjalan aki dimuati (diisi) kembali sebuah dinamo (disebut dinamo jalan) yang dijalankan dari putaran mesin mobil atau motor.
Pada aki kendaraan bermotor arus yang terdapat di dalamnya dinamakan dengan kapasitas aki yang disebut Ampere-Hour/AH (Ampere-jam). Contohnya untuk aki dengan kapasitas arus 45 AH, maka aki tersebut dapat mencatu arus 45 Ampere selama 1 jam atau 1 Ampere selama 45 jam.
Penulis sempat melakukan penelitian untuk mengetahui karakteristik aki dan hasilnya telah diseminarkan beberapa waktu yang lalu. Penelitian tersebut dilakukan baik saat aki sedang di discharging maupun saat charging. Metodenya adalah dengan mengukur tegangan jepit (Volt) antara kedua kutub dari aki yang dibandingkan per satuan waktu (30 menit). Penelitian tersebut dilakukan untuk aki 12 Volt, 9 Volt dan 6 Volt (meliputi aki mobil dan motor).
Pengamatan ini dilakukan selama kurang lebih lima sampai enam jam untuk tiap jenis aki, dan hasilnya antara tegangan jepit diplot terhadap perubahan waktu. Ternyata aki yang kutubnya terbuat dari timbal dan timbal peroksida dan dicelupkan dalam cairan asam sulfat (yang banyak dipakai) cukup baik hasilnya dalam mempertahankan beda potensial. Karena itu kedua kutub aki timbal dan timbal peroksida mampu mempertahankan perbedaan potensial antara kedua kutub secara stabil, sekalipun arus yang melalui rangkaian cukup besar.
Menghemat aki
Bila mana aki yang setelah kurang lebih satu tahun kita pakai mulai rewel alias 'zwak', ada beberapa tips yang dapat dicoba untuk lebih memperlama umur aki, mengingat harganya cukup mahal.
PERAWATAN AKI
Sebelum 'disetrum' ulang, buang seluruh cairan asam sulfat yang tersisa dalam aki. Lalu dibilas dengan air murni sebanyak empat kali, dan isi dengan cairan accu zuur. Setelah itu dapat 'disetrum'. Pada pemakaian normal, aki dapat bertahan selama satu sampai tiga bulan.
Atau dapat juga setelah mobil atau motor diparkir, lepaskan salah satu kabel pada kutub positif aki, sehingga pada aki tak ada arus yang benar-benar mengalir. Dan sebaiknya jangan menyalakan perlengkapan yang memerlukan arus (radio atau tape) saat mobil sedang tidak dijalankan.
Dan sebelum terjadi dua hal di atas, perawatan dan pengecekan terhadap tinggi permukaan air aki harus diperhatikan. Dan selain itu juga massa jenis air aki juga harus diukur dengan hidrometer secara berkala.
Bila ternyata ketiga cara di atas tidak maksimal, mungkin sudah saatnya kita perlu membeli aki baru. Kita juga harus ingat, semua barang memiliki umur ekonomis, artinya setelah jangka waktu tertentu digunakan, barang tersebut secara perlahan-lahan akan berkurang kemampuannya dan rusak.
Aki untuk mobil biasanya mempunyai tegangan sebesar 12 Volt, sedangkan untuk motor ada tiga jenis yaitu, dengan tegangan 12 Volt, 9 volt dan ada juga yang bertegangan 6 Volt. Selain itu juga dapat ditemukan pula aki yang khusus untuk menyalakan tape atau radio dengan tegangan juga yang dapat diatur dengan rentang 3, 6, 9, dan 12 Volt. Tentu saja aki jenis ini dapat dimuati kembali (recharge) apabila muatannya telah berkurang atau habis. Dikenal dua jenis elemen yang merupakan sumber arus searah (DC) dari proses kimiawi, yaitu elemen primer dan elemen sekunder. Elemen primer terdiri dan elemen basah dan elemen kering. Reaksi kimia pada elemen primer yang menyebabkan elektron mengalir dari elektroda negatif (katoda) ke elektroda positif (anoda) tidak dapat dibalik arahnya. Maka jika muatannya habis, maka elemen primer tidak dapat dimuati kembali dan memerlukan penggantian bahan pereaksinya (elemen kering). Sehingga dilihat dari sisi ekonomis elemen primer dapat dikatakan cukup boros. Contoh elemen primer adalah batu baterai (dry cells).
Allesandro Volta, seorang ilmuwan fisika mengetahui, gaya gerak listrik (ggl) dapat dibangkitkan dua logam yang berbeda dan dipisahkan larutan elektrolit. Volta mendapatkan pasangan logam tembaga (Cu) dan seng (Zn) dapat membangkitkan ggl yang lebih besar dibandingkan pasangan logam lainnya (kelak disebut elemen Volta).
Hal ini menjadi prinsip dasar bagi pembuatan dan penggunaan elemen sekunder. Elemen sekunder harus diberi muatan terlebih dahulu sebelum digunakan, yaitu dengan cara mengalirkan arus listrik melaluinya (secara umum dikenal dengan istilah 'disetrum'). Akan tetapi, tidak seperti elemen primer, elemen sekunder dapat dimuati kembali berulang kali.
Elemen sekunder ini lebih dikenal dengan aki. Dalam sebuah aki berlangsung proses elektrokimia yang reversibel (bolak-balik) dengan efisiensi yang tinggi. Yang dimaksud dengan proses elektrokimia reversibel yaitu di dalam aki saat dipakai berlangsung proses pengubahan kimia menjadi tenaga listrik (discharging). Sedangkan saat diisi atau dimuati, terjadi proses tenaga listrik menjadi tenaga kimia (charging).
Jenis aki yang umum digunakan adalah accumulator timbal. Secara fisik aki ini terdiri dari dua kumpulan pelat yang yang dimasukkan pada larutan asam sulfat encer (H2S04). Larutan elektrolit itu ditempatkan pada wadah atau bejana aki yang terbuat dari bahan ebonit atau gelas. Kedua belah pelat terbuat dari timbal (Pb), dan ketika pertama kali dimuati maka akan terbentuk lapisan timbal dioksida (Pb02) pada pelat positif.
Letak pelat positif dan negatif sangat berdekatan tetapi dibuat untuk tidak saling menyentuh dengan adanya lapisan pemisah yang berfungsi sebagai isolator (bahan penyekat). Proses kimia yang terjadi pada aki dapat dibagi menjadi dua bagian penting, yaitu selama digunakan dan dimuati kembali atau 'disetrum'.
Reaksi kimia
Pada saat aki digunakan, tiap molekul asam sulfat (H2S04) pecah menjadi dua ion hidrogen yang bermuatan positif (2H+) dan ion sulfat yang bermuatan negatif (S04-). Tiap ion S04 yang berada dekat lempeng Pb akan bersatu dengan satu atom timbal murni (Pb) menjadi timbal sulfat (PbS04) sambil melepaskan dua elektron. Sedang sepasang ion hidrogen tadi akan ditarik lempeng timbal dioksida (PbO2), mengambil dua elektron dan bersatu dengan satu atom oksigen membentuk molekul air (H2O).
Dari proses ini terjadi pengambilan elektron dari timbal dioksida (sehingga menjadi positif) dan memberikan elektron itu pada timbal murni (sehingga menjadi negatif), yang mengakibatkan adanya beda potensial listrik di antara dua kutub tersebut. Proses tersebut terjadi secara simultan, reaksi secara kimia dinyatakan sebagai berikut :
Pb02 + Pb + 2H2S04 -----> 2PbS04 + 2H20
Di atas ditunjukkan terbentuknya timbal sulfat selama penggunaan (discharging). Keadaan ini akan mengurangi reaktivitas dari cairan elektrolit karena asamnya menjadi lemah (encer), sehingga tahanan antara kutub sangat lemah untuk pemakaian praktis.
Sementara proses kimia selama pengisian aki (charging) terjadi setelah aki melemah (tidak dapat memasok arus listrik pada saat kendaraan hendak dihidupkan). Kondisi aki dapat dikembalikan pada keadaan semula dengan memberikan arus listrik yang arahnya berlawanan dengan arus yang terjadi saat discharging. Pada proses ini, tiap molekul air terurai dan tiap pasang ion hidrogen yang dekat dengan lempeng negatif bersatu dengan ion S04 pada lempeng negatif membentuk molekul asam sulfat. Sedangkan ion oksigen yang bebas bersatu dengan tiap atom Pb pada lempeng positif membentuk Pb02. Reaksi kimia yang terjadi adalah :
2PbS04 + 2H20 ----> PbO2 + Pb + 2H2S02
Aki kendaraan
Besar ggl yang dihasilkan satu sel aki adalah 2 Volt. Sebuah aki mobil terdiri dari enam buah aki yang disusun secara seri, sehingga ggl totalnya adalah 12 Volt. Accu mencatu arus untuk menyalakan mesin (motor dan mobil dengan menghidupkan dinamo stater) dan komponen listrik lain dalam mobil. Pada saat mobil berjalan aki dimuati (diisi) kembali sebuah dinamo (disebut dinamo jalan) yang dijalankan dari putaran mesin mobil atau motor.
Pada aki kendaraan bermotor arus yang terdapat di dalamnya dinamakan dengan kapasitas aki yang disebut Ampere-Hour/AH (Ampere-jam). Contohnya untuk aki dengan kapasitas arus 45 AH, maka aki tersebut dapat mencatu arus 45 Ampere selama 1 jam atau 1 Ampere selama 45 jam.
Penulis sempat melakukan penelitian untuk mengetahui karakteristik aki dan hasilnya telah diseminarkan beberapa waktu yang lalu. Penelitian tersebut dilakukan baik saat aki sedang di discharging maupun saat charging. Metodenya adalah dengan mengukur tegangan jepit (Volt) antara kedua kutub dari aki yang dibandingkan per satuan waktu (30 menit). Penelitian tersebut dilakukan untuk aki 12 Volt, 9 Volt dan 6 Volt (meliputi aki mobil dan motor).
Pengamatan ini dilakukan selama kurang lebih lima sampai enam jam untuk tiap jenis aki, dan hasilnya antara tegangan jepit diplot terhadap perubahan waktu. Ternyata aki yang kutubnya terbuat dari timbal dan timbal peroksida dan dicelupkan dalam cairan asam sulfat (yang banyak dipakai) cukup baik hasilnya dalam mempertahankan beda potensial. Karena itu kedua kutub aki timbal dan timbal peroksida mampu mempertahankan perbedaan potensial antara kedua kutub secara stabil, sekalipun arus yang melalui rangkaian cukup besar.
Menghemat aki
Bila mana aki yang setelah kurang lebih satu tahun kita pakai mulai rewel alias 'zwak', ada beberapa tips yang dapat dicoba untuk lebih memperlama umur aki, mengingat harganya cukup mahal.
PERAWATAN AKI
Sebelum 'disetrum' ulang, buang seluruh cairan asam sulfat yang tersisa dalam aki. Lalu dibilas dengan air murni sebanyak empat kali, dan isi dengan cairan accu zuur. Setelah itu dapat 'disetrum'. Pada pemakaian normal, aki dapat bertahan selama satu sampai tiga bulan.
Atau dapat juga setelah mobil atau motor diparkir, lepaskan salah satu kabel pada kutub positif aki, sehingga pada aki tak ada arus yang benar-benar mengalir. Dan sebaiknya jangan menyalakan perlengkapan yang memerlukan arus (radio atau tape) saat mobil sedang tidak dijalankan.
Dan sebelum terjadi dua hal di atas, perawatan dan pengecekan terhadap tinggi permukaan air aki harus diperhatikan. Dan selain itu juga massa jenis air aki juga harus diukur dengan hidrometer secara berkala.
Bila ternyata ketiga cara di atas tidak maksimal, mungkin sudah saatnya kita perlu membeli aki baru. Kita juga harus ingat, semua barang memiliki umur ekonomis, artinya setelah jangka waktu tertentu digunakan, barang tersebut secara perlahan-lahan akan berkurang kemampuannya dan rusak.
Dalam sistem solar cell, energi listrik dalam baterai
digunakan pada malam hari dan hari mendung. Karena intensitas sinar matahari
bervariasi sepanjang hari, baterai memberikan energi yang konstan. Baterai
tidak seratus persen efisien, beberapa energi hilang seperti panas dari reaksi
kimia, selama charging dan discharging. Charging adalah saat energi listrik
diberikan kepada baterai, discharging adalah pada saat energi listrik diambil
dari baterai. Satu cycle adalah charging dan discharging. Dalam sistem solar
cell, satu hari dapat merupakan contoh satu cycle baterai (sepanjang hari
charging, malam digunakan/ discharging).
JENIS-JENIS BATERAI
Baterai tersedia dalam berbagai jenis dan ukuran. Ada dua jenis baterai yaitu "disposable" dan rechargeable. Baterai rechargeable digunakan oleh sistem solar cell adalah aki/ baterai lead-acid.
Baterai tersedia dalam berbagai jenis dan ukuran. Ada dua jenis baterai yaitu "disposable" dan rechargeable. Baterai rechargeable digunakan oleh sistem solar cell adalah aki/ baterai lead-acid.
Baterai
lead-acid
Baterai
lead acid dapat dikelompokkan menjadi Liquid Vented dan Sealed
(VRLA - Valve Regulated Lead Acid)
1. Liquid vented (aki dengan katup pengisian ulang cairan): adalah baterai mobil yang terbuat dari lempengan positif dan negatif dari paduan timah yang ditempatkan dalam larutan elektrolit dan air asam sulfuric. Baterai lead-acid yang terdiri dari 6 individu 2-sel volt. Baterai ini dirancang untuk memberikan arus listrik yang besar hanya beberapa saat, kemudian harus dicharging. (contoh pada saat starter mobil). Jadi baterai Liquid vented tidak cocok untuk sistem solar cell.
Pada
saat mendekati full charge, hidrogen dihasilkan dan menguap dari baterai,
mengakibatkan air baterai jenis ini berkurang. Untuk maintenance, baterai jenis
ini harus dimonitor.
2. Baterai sealed lead-acid (VRLA). Tidak seperti baterai liquid vented, baterai ini tidak memiliki caps/ katup, tidak ada akses ke elektrolit dan total sealed. Dengan demikian baterai jenis ini tidak memerlukan maintenance. Baterai Deep Cycle, adalah baterai yang cocok untuk sitem solar cell, karena dapat discharge sejumlah arus listrik secara konstan dalam waktu yang lama. Umumnya baterai deep cycle dapat discharge sampai dengan 80% kapasitas baterai. Dengan perencanaan kapasitas dan maintenance yang baik, baterai jenis ini dapat bertahan selama kurang lebih 10 tahun.
Dua jenis baterai sealed yang digunakan sistem panel surya adalah gelcell dan Absorbed Glass Mat (AGM). Baterai gelcell adalah elektrolit baterai di-gel dengan silika gel untuk mengubah cairan menjadi gel massa. Baterai AGM menggunakan mat gelas silik berserat untuk menunda elektrolit. Mat ini menyediakan kantong yang membantu dalam penggabungan gas-gas yang dihasilkan selama charging, dan membatasi jumlah dari gas hidrogen yang dihasilkan.
Keuntungan utama dari baterai sealed yaitu memiliki spill-proof.(tidak tumpah).
Baterai
gelcell sangat rentan terhadap kerusakan dari overcharging khususnya pada cuaca
panas dan jangka hidup menjadi lebih pendek daripada jenis baterai lainnya.
Kebanyakan baterai sealed harus di charge pada tegangan rendah dan tingkat
amper yang rendah untuk menghindari kelebihan gas dari kerusakan sel.
Baterai lead-acid memerlukan PV controller untuk menghindari overcharging dan discharging. PV controller, bekerja dengan cara mengawasi tegangan baterai, yang meningkat sebagaimana baterai di charge dan jatuh sebagaimana baterai discharge. Pengontrol charge dibutuhkan karena overcharging menyebabkan kehilangan cairan elektrolit yang berlebihan, yang meningkatkan kebutuhan pemeliharaan dan mempersingkat masa hidup baterai. Semakin baterai secara teratur discharge, umurnya semakin pendek.
Setiap jenis baterai mempunyai sedikit perbedaan tegangan charge (high voltage disconnect atao HVD). Tabel 6-1 menampilkan aturan tegangan untuk sealed dan baterai cairan lead-acid.
BATERAI ALKALINE
Baterai Alkaline, seperti baterai nickel-cadmium (logam putih nikel) dan nickel-ion, mempunyai lempengan positif dan negatif dalam elektrolit yang dibuat dari nikel dan logam putih atau nikel dan besi dan elektrolit adalah kalium hidroksida. Setiap sel mempunyai tegangan nominal 1.2 volt dan charge termination point adalah 1.65-1.8 volt. Baterai ini cukup mahal dan terdapat jendela tegangan masalah kompatibilitas dengan inverter tertentu dan pengendali biaya. Keuntungannya adalah tidak terlalu dipengaruhi oleh suhu seperti jenis baterai yang lain.
Baterai lead-acid memerlukan PV controller untuk menghindari overcharging dan discharging. PV controller, bekerja dengan cara mengawasi tegangan baterai, yang meningkat sebagaimana baterai di charge dan jatuh sebagaimana baterai discharge. Pengontrol charge dibutuhkan karena overcharging menyebabkan kehilangan cairan elektrolit yang berlebihan, yang meningkatkan kebutuhan pemeliharaan dan mempersingkat masa hidup baterai. Semakin baterai secara teratur discharge, umurnya semakin pendek.
Setiap jenis baterai mempunyai sedikit perbedaan tegangan charge (high voltage disconnect atao HVD). Tabel 6-1 menampilkan aturan tegangan untuk sealed dan baterai cairan lead-acid.
BATERAI ALKALINE
Baterai Alkaline, seperti baterai nickel-cadmium (logam putih nikel) dan nickel-ion, mempunyai lempengan positif dan negatif dalam elektrolit yang dibuat dari nikel dan logam putih atau nikel dan besi dan elektrolit adalah kalium hidroksida. Setiap sel mempunyai tegangan nominal 1.2 volt dan charge termination point adalah 1.65-1.8 volt. Baterai ini cukup mahal dan terdapat jendela tegangan masalah kompatibilitas dengan inverter tertentu dan pengendali biaya. Keuntungannya adalah tidak terlalu dipengaruhi oleh suhu seperti jenis baterai yang lain.
SPESIFIKASI BATERAI
Perancang sistem panel surya harus mempertimbangkan variable dibawah ini saat menspesifikkan dan menginstall sistem penyimpanan baterai untuk panel surya stand-alone:
Days of Autonomy
Autonomy mengacu pada jumlah hari sistem baterai akan menyediakan suatu muatan tanpa dicharge oleh array panel surya atau sumber yang lain dengan mempertimbangkan lokasi sistem, total muatan, jenis muatan dan cuaca lokal serta iklim untuk secara benar menentukan jumlah hari dari autonomi.
Faktor yang paling penting dalam menentukan autonomi yang sesuai untuk sistem adalah ukuran dan jenis muatan yang disediakan sistem.
Rentang umum dari autonomy adalah:
- 2 sampai 3 hari tidak menggunakan atau sistem dengan generator back up
- 5 sampai 7 hari untuk muatan yang kritis dengan tidak ada sumber energi yang lain.
KAPASITAS BATERAI
Baterai dinilai oleh kapasitas amp-hour (Ah) berdasarkan jumlah energi yang diperlukan untuk menjalankan muatan dan berapa hari yang diperlukan untuk menyimpan energi karena kondisi cuaca.
Beberapa faktor dapat berdampak pada kapasitas baterai, termasuk peringkat, penilaian of discharge (pembebanan), kedalaman pembebanan, suhu, umur, dan karakteristik recharging. Kapasitas yang diminta juga dipengaruhi oleh ukuran muatan. Jika muatan berkurang, kapasitas juga berkurang.
TINGKAT DAN KEDALAMAN DISCHARGE (PEMBEBANAN)(LAJU DAN KEDALAMAN CAIRAN)
Rate (kecepatan) dimana baterai secara langsung discharge mempengaruhi kapasitas. Jika baterai discharge dengan cepat, kapasitas akan berkurang. Sebaliknya, baterai yang discharge dengan lambat akan memiliki kapasitas yang besar. Contohnya, baterai 6-volt akan memiliki kapasitas 180 Ah jika discharge 24 jam.
Spesifikasi baterai biasanya adalah kapasitas baterai dalam hubungan dengan jumlah jam yang discharged. Tabel 6-2 menampilkan beberapa baterai dan kapasitasnya dalam beberapa kecepatan discharge.
Depth of discharge (DOD) mengacu pada berapa banyak kapasitas yang akan ditarik dari baterai. Baterai Nicad dapat discharged secara total tanpa merusak baterai dan menahan tegangan. Saat NiCad sudah penuh discharged sebaliknya dapat daya tarik, berpotensi membahayakan muatan.
Sistem siklus shallow, discharge baterai hanya 10 sampai 20 persen, mempunyai dua keuntungan. Pertama, secara umum, baterai yang memiliki sistem siklus shallow akan memiliki umur panjang. Jika baterai hanya bersiklus sampai 10 persen DOD, akan berkurang sekitar 5 kali selama disiklus sampai 50 persen. Kedua, kebalikan kapasitas Ah didesain pada sistem untuk memperpanjang cuaca berawan, jika baterai bank besar dengan respect kepada kapasitas dari sumber charge, baterai tidak akan charge dengan cepat untuk mengembalikan pada full state of charge. Ini dapat dihasilkan pada sulfation dan mengurangi umur baterai.
HARAPAN HIDUP
Baterai kehilangan kapasitas dari waktu ke waktu dan dipertimbangkan berada pada akhir masa hidup saat 20 persen kapasitas aslinya hilang, meskipun masih tetap dapat digunakan.
Kedalaman discharge juga mengacu pada persentase kecepatan kapasitas baterai amp-hour yang telah digunakan. Umur baterai (angka siklus harian) berlawanan dengan kedalaman discharge (persen dari kapasitas baterai) ditunjukkan sebagai biaya lebih rendah pada Figure 6-2.
KONDISI LINGKUNGAN
Baterai sangat sensitif dan sangat dipengaruhi oleh suhu lingkungan. Tegangan tinggi charge pada titik penghentian diperlukan untuk mencharge suhu baterai yang menurun. Pengontrol dengan fitur kompensasi suhu dapat secara otomatis sesuai dengan tegangan charge berdasarkan suhu baterai. Figur 6-3 mengilustrasikan dampak dari suhu pada baterai tingkat tiga discharge.
Meskipun kapasitas baterai menurun pada suhu rendah, umur baterai meningkat. Begitu pula, suhu baterai yang bertambah, umur baterai semakin pendek.
Saat sizing sistem, dapat mengimbangi efek dari suhu dengan menggunakan suhu pengganda baterai. Untuk menemukan kapasitas baterai yang sesuai, menggandakan kapasitas baterai yang diperlukan oleh suhu pengganda baterai pada tabel 6-3.
Suhu dingin lebih mempengaruhi dari kapasitas baterai. Pada lingkungan yang dingin, elektrolit dapat menjadi beku. Suhu dimana baterai akan beku adalah fungsi dari state of charge. Saat cairan elektrolit baterai sudah terpenuhi discharged, elektrolit adalah air. Elektrolit pada baterai yang terisi penuh mempunyai konsentrasi asam sulfat yang tinggi, yang beku pada suhu rendah. Elektrolit pada baterai terdiri dari sekitar 25% asam sulfat dan 75% air. Tabel 6-4 menampilkan titik beku pada bermacam-macam states of charge. Untuk mempertahankan suhu tetap, baterai lead-acid dapat ditempatkan pada kotak baterai yang berisolasi (R20 extuded polystyrene). NiCad tidak mudah rentan pada kerusakan pembekuan.
Baterai harus ditempatkan pada study enclosure (kotak baterai). Sejak baterai larutan elektrolit memproduksi hidrogen mudah meledak saat di charge, area dimana terletak baterai harus di vented dengan baik. Pertama, pemicuan dari peralatan listrik dapat menyalakan gas. Kedua, gas tersebut berkarat dan dapat menyerang sistem komponen yang lain. Tempat baterai digunakan untuk mengisi asam dalam kasus kebocoran baterai.
MEASURING BATTERY STATE OF CHARGE
Voltmeter atau hydrometer dapat digunakan untuk mengukur baterai state of charge. Untuk mengecek tegangan, baterai harus didiamkan selama beberapa jam (tidak dihubungkan dari sumber charging dan muatan). Tabel 6-4 dapat digunakan untuk membandingkan tegangan baterai 12V ke state of charge. Untuk sistem 24V, digandakan dengan 2, dan untuk sistem 48V, digandakan dengan 4. Untuk baterai gelcell mengurangi 0.2 volt dari angka di tabel.
Tabel 6-4 dapat juga digunakan untuk menentukan baterai state of charge dengan mengukur gravitasi sel yang sesuai dengan hydrometer.
KEAMANAN BATERAI
Baterai adalah sistem PV yang sangat berbahaya jika tidak ditangani, dijaga atau dipelihara dengan benar. Bahan kimia yang berbahaya, berat, dan tegangan tinggi dan arus adalah potensi yang sangat berbahaya yang dapat mengakibatkan shock listrik, peledakan, kebakaran, atau kerusakan karatan pada diri kita dan properti.
Peraturan keamanan untuk pemakaian yang tepat, instal, dan pemeliharaan dan penggantian sistem baterai panel surya:
Aturan keamanan baterai secara umum
- Gambar diagram batreri sebelum pengikatan (wiring)
- Pindahkan berbagai macam perhiasan sebelum bekerja disekitar baterai
- Gunakan perlatan yang memadai saat merakit sel
- Desain area baterai untuk mendapat ventilasi/pertukaran udara yang sesuai
- Gunakan pakaian yang sesuai (khususnya perlindungan mata) ketika bekerja pada baterai
- Memiliki baking soda (pengembang kue) untuk menetralisir asam dan spill (tumpah)
- Memiliki akses untuk air segar jika terkena siraman elektorlit pada kulit atau mata; jika terjadi siram dengan air lima sampai sepuluh menit, lalu hubungi dokter
- Jauhkan api dan sejenis dari baterai. Jangan merokok didekat baterai
- Pengosongan listrik statis tubuh sebelum menyentuh terminal post
- Jangan menghubungkan bank baterai dari berbagai sumber charging atau discharging sebelum bekerja pada baterai
- Jangan angkat baterai di terminal post atau menekan sisi baterai. Angkat baterai dari atas atau gunakan alat pengangkat.
- Jangan menggunakan logam yang keras pada peralatan non-insulated disekitar baterai untuk menghindari kemungkinan shock. Gunakan alat yang diikat untuk menghindari kecelakaan.
- Cuci tangan dengan segera setelah memegang baterai
- Letakkan baterai di tempat aman agar terhindar dari jangkauan anak kecil atau pun orang dewasa yang belum berpengalaman
- Ikuti petunjuk manufakturer
- Gunakan perasaan
Yang dapat dilakukan pada baterai:
- Jaga baterai dari living space (ruang hidup)
- Perlengkapan keselamatan tetap dekat pada baterai
- Gunakan pencegahan keamanan saat bekerja pada baterai
- Gunakan jadwal pemeliharaan dan pengairan
- Letakkan kotak baterai di luar ruangan
- Panjang kabel harus tetap sama ukuran
- Angka hubungan pararel harus minimum
- Cek dan rekam gravitasi spesifik semua sel saat pertama kali menerima baterai
- Menyamakan dalam keteraturan
- Membersihkan korosi
- Kabel untuk inverter dipindahkan dari atas kotak baterai (lubang diikat)
- Menghubungkan baterai terakhir
- Menumpahkan penahan
- Baterai tetap pada suhunya
Yang tidak boleh dilakukan pada baterai:
- Jangan mencampurkan jenis baterai yang berbeda
- Jangan mencampurkan baterai lama dengan yang baru
- Jangan mengairi baterai sebelum disamakan
- Jangan mengecek amps bersilang dengan terminalnya.
WUJUD PENGIKATAN BATERAI
Baterai perlu dibentuk (konfigurasi) untuk mendapatkan tegangan dan amp-hours yang dikehendaki dengan menggunakan desain dan parameter baterai. Figure 6-4, Figur 6-5, Figure 6-6 menunjukkan contoh dari bentuk pengikatan baterai bank untuk 12V, 24V, dan 48V.
Untuk menciptakan jalur panjang yang sama untuk aliran elektron melalui baterai, harus diikatkan pada posisi berlawanan dari baterai bank. Lihat figure 6-4, figure 6-5, dan figure 6-6.
BAB III SIMPULAN DAN SARAN
Baterai adalah alat listrik-kimiawi yang menyimpan energi dan mengeluarkan tenaganya dalam
bentuk listrik. Reaksi kimia
yang terjadi saat baterai digunakan adalah Pb02 + Pb
+ 2H2S04 -----> 2PbS04 + 2H20. Sedangkan reaksi kimia yang terjadi pada baterai
saat di charging adalah 2PbS04 + 2H20 ----> PbO2 + Pb + 2H2S02.
DAFTAR PUSTAKA
- Electrochemistry Encyclopedia NONRECHARGEABLE BATTERIES
- Battery Glossary & Terminology
- Battery Technologies - Directory page covering theory, research and development, and market devices that improve the trend toward clean, renewable energy. (FreeEnergyNews)
- Jet-Powered Computers, a look at future battery technologies by Fred Hapgood
- The Microturbine, battery technology as "the Next Big Thing" by Fred Hapgood
- Exide Technologies, a typical manufacturer of batteries for industrial and other applications
- Batteries in a Portable World - A Handbook on rechargeable batteries for non-engineers - Has a comprehensive FAQ section on rechargeable batteries
- Battery Timeline - History of batteries, energy and related technologies
- Mobile phone fuel cells coming in 2007 Infoworld July 13, 2005
- "Battery Resources" of PESWiki, the community-built website dealing with alternative and renewable energy solutions
- http://www.fisikanet.lipi.go.id/utama.cgi?cetakartikel&1174824055
- Www.google.com
- www.yahoo.com
Tidak ada komentar:
Posting Komentar
jangan lupa komentar yang membangun yah . makasih