Departemen Elektro
Teknik Elektro
UNIVERSITAS HASANUDDIN
2015
Muhammad
Wahyu Santoso
D41115517
A
ENERGI
Dalam fisika, energi adalah properti fisika dari suatu objek, dapat berpindah melalui interaksi fundamental, yang dapatdiubah bentuknya namun tak dapat diciptakan
maupun dimusnahkan. Joule adalah satuan SI untuk energi, diambil dari
jumlah yang diberikan pada suatu objek (melalui kerja mekanik) dengan memindahkannya sejauh
1 meter dengan gaya 1newton.[1]
Kerja dan panas adalah 2 contoh proses atau
mekanisme yang dapat memindahkan sejumlah energi. Hukum kedua termodinamika membatasi jumlah kerja yang
didapat melalui proses pemanasan-beberapa diantaranya akan hilang sebagaipanas terbuang. Jumlah maksimum yang dapat digunakan
untuk kerja disebut energi tersedia. Sistem seperti mesin dan benda hidup
membutuhkan energi tersedia, tidak hanya sembarang energi. Energi mekanik dan
bentuk-bentuk energi lainnya dapat berpindah langsung ke bentuk energi panas tanpa batasan tertentu.
Ada berbagai macam bentuk-bentuk energi, namun semua tipe energi ini
harus memenuhi berbagai kondisi seperti dapat diubah ke bentuk energi lainnya,
mematuhi hukum konservasi energi, dan menyebabkan perubahan pada benda bermassa
yang dikenai energi tersebut. Bentuk energi yang umum diantaranya energi kinetik dari benda bergerak, energi radiasi dari cahaya dan radiasi elektromagnetik, energi potensial yang tersimpan dalam sebuah
benda karena posisinya seperti medan gravitasi, medan
listrik atau medan
magnet,
dan energi panas yang terdiri dari energi
potensial dan kinetik mikroskopik dari gerakan-gerakan partikel tak beraturan.
Beberapa bentuk spesifik dari energi potensial adalah energi elastis yang disebabkan dari
pemanjangan atau deformasi benda padat dan energi kimia seperti pelepasan panas ketika
bahan bakar terbakar. Setiap benda yang memiliki massa ketika diam, memiliki massa diam atau sama dengan energi diam, meski
tidak dijelaskan dalam fenomena sehari-hari di fisika klasik.
Menurut neraca massa-energi, semua bentuk energi
membutuhkan massa. Contohnya, menambahkan 25 kilowatt-jam (90 megajoule) energi
pada objek akan meningkatkan massanya sebanyak 1 mikrogram; jika ada
timbangan yang sebegitu sensitif maka penambahan massa ini bisa terlihat.
Matahari mengubah energi potensial nuklir menjadi bentuk energi lainnya;
total massanya akan berubah ketika energi terlepas ke sekelilingnya terutama
dalam bentuk energi radiasi.
Meskipun energi dapat berubah bentuk,
namun hukum kekekalan energi menyatakan bahwa total energi
pada sebuah sistem hanya berubah jika energi berpindah masuk atau keluar dari
sistem. Hal ini berarti tidak mungkin menciptakan atau memusnahkan energi.
Total energi dari sebuah sistem dapat dihitung dengan menambahkan semua bentuk
energi dalam sistem tersebut. Contoh perpindahan dan transformasi energi adalah
pembangkitan listrik, reaksi
kimia,
atau menaikkan benda.
Organisme hidup juga membutuhkan energi tersedia untuk tetap hidup; manusia
misalnya, membutuhkan energi dari makanan beserta oksigen untuk
memetabolismenya. Peradaban membutuhkan pasokan energi untuk berbagai kegiatan; sumber energi seperti bahan bakar fosil merupakan topik penting dalam
ekonomi dan politik. Iklim danekosistem bumi juga dijalankan oleh
energi radiasi yang didapat dari matahari (juga energi geotermal yang didapat dari dalam bumi.
1. Atom
Atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas inti atom serta awan elektron bermuatan negatif yang
mengelilinginya. Inti atom terdiri atas proton yang bermuatan positif, dan neutron yang bermuatan netral (kecuali
pada inti atom Hidrogen-1, yang tidak memiliki neutron). Elektron-elektron pada
sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya elektromagnetik. Sekumpulan atom demikian pula dapat
berikatan satu sama lainnya, dan membentuk sebuah molekul. Atom yang mengandung jumlah
proton dan elektron yang sama bersifat netral, sedangkan yang mengandung jumlah
proton dan elektron yang berbeda bersifat positif atau negatif dan disebut
sebagai ion. Atom dikelompokkan berdasarkan
jumlah proton dan neutron yang terdapat pada inti atom tersebut. Jumlah proton
pada atom menentukan unsur kimiaatom tersebut, dan jumlah neutron menentukan isotop unsur tersebut.
Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani (ἄτομος/átomos, α-τεμνω), yang
berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi.
Konsep atom sebagai komponen yang tak dapat dibagi-bagi lagi pertama kali
diajukan oleh para filsuf India dan Yunani. Pada abad ke-17 dan ke-18,
para kimiawan meletakkan dasar-dasar
pemikiran ini dengan menunjukkan bahwa zat-zat tertentu tidak dapat dibagi-bagi
lebih jauh lagi menggunakan metode-metode kimia. Selama akhir abad ke-19 dan
awal abad ke-20, para fisikawan berhasil menemukan struktur
dan komponen-komponen subatom di dalam atom, membuktikan bahwa 'atom' tidaklah
tak dapat dibagi-bagi lagi. Prinsip-prinsip mekanika kuantumyang digunakan para fisikawan kemudian
berhasil memodelkan atom.[1]
Dalam pengamatan sehari-hari, secara
relatif atom dianggap sebuah objek yang sangat kecil yang memiliki massa yang
secara proporsional kecil pula. Atom hanya dapat dipantau dengan menggunakan
peralatan khusus seperti mikroskop gaya atom. Lebih dari 99,9% massa atom berpusat
pada inti atom, dengan proton dan
neutron yang bermassa hampir sama. Setiap unsur paling tidak memiliki satu
isotop dengan inti yang tidak stabil, yang dapat mengalami peluruhan radioaktif. Hal ini dapat mengakibatkan transmutasi, yang mengubah jumlah proton dan neutron pada inti.[2] Elektron yang terikat pada
atom mengandung sejumlah aras energi, ataupun orbital, yang stabil dan dapat
mengalami transisi di antara aras tersebut dengan menyerap ataupun memancarkan foton yang sesuai dengan perbedaan
energi antara aras. Elektron pada atom menentukan sifat-sifat kimiawi sebuah
unsur, dan memengaruhi sifat-sifat magnetis atom tersebut.
2. Proton
Dalam fisika, proton adalah partikel subatomik dengan muatan positif sebesar 1,6 × 10−19 coulomb dan massa 938 MeV (1,6726231 × 10-27kg,
atau sekitar 1.836 kali massa sebuah elektron).
Suatu atom biasanya terdiri dari sejumlah proton dan neutron yang berada di bagian inti
(tengah) atom, dan sejumlah elektron yang mengelilingi inti
tersebut. Dalam atom bermuatan netral, banyaknya proton akan sama dengan jumlah
elektronnya. Banyaknya proton di bagian inti biasanya akan menentukan sifat
kimia suatu atom. Inti atom sering dikenal juga dengan
istilah nukleus atau nukleon (nucleon), dan reaksi yang
terjadi atau berkaitan dengan inti atom ini disebut reaksi nuklir.
3. Neutron
Neutron atau netron adalah partikel subatomik yang tidak bermuatan (netral)
dan memiliki massa 940 MeV/c² (1.6749 × 10−27 kg, sedikit lebih berat dari proton. Putarannya adalah ½.
Inti atom dari kebanyakan atom (semua kecuali isotop Hidrogen yang paling umum, yang terdiri
dari sebuah proton) terdiri dari proton dan neutron.
Di luar inti atom, neutron tidak
stabil dan memiliki waktu paruh sekitar 15 menit (881.5±1.5
detik), meluluh dengan memancarkan elektrondan antineutrino untuk menjadi proton. Metode
peluruhan yang sama (peluruhan beta) terjadi di beberapa inti
atom. Partikel-partikel dalam inti atom biasanya adalah neutron dan proton,
yang berubah menjadi satu dan lainnya dengan pemancaran dan penyerapan pion. Sebuah neutron diklasifikasikan
sebagai baryon dan terdiri dari dua quark bawah dan satu quark atas.
Persamaan Neutron antibendanyaadalah antineutron.
Perbedaan utama dari neutron dengan partikel subatomik lainnya adalah mereka tidak
bermuatan. Sifat netron ini membuat penemuannya lebih terbelakang, dan sangat
menembus, membuatnya sulit diamati secara langsung dan membuatnya sangat pentin
sebagai agen dalam perubahan nuklir.
Penelitian yang dilakukan Rutherford selain sukses mendapatkan
beberapa hasil yang memuaskan juga mendapatkan kejanggalan yaitu massa inti
atom unsur selalu lebih besar daripada massa proton di dalam inti atom.
Rutherford menduga bahwa terdapat partikel lain di dalam inti atom yang tidak
bermuatan karena atom bermuatan positif disebabkan adanya proton yang bermuatan
positif. Adanya partikel lain di dalam inti atom yang tidak bermuatan
dibuktikan oleh James Chadwick pada tahun 1932. Chadwick
melakukan penelitian dengan menembak logam berilium menggunakan sinar alfa. Hasil penelitian menunjukkan bahwa suatu partikel yang
tak bermuatan dilepaskan ketika logam berilium ditembak dengan sinar alfa dan
partikel ini disebut sebagai neutron.
Neutron tak bermuatan dan bermassa 1 sma (pembulatan).
4. Eletron
Elektron adalah partikel subatom yang bermuatan negatif
dan umumnya ditulis sebagai e-. Elektron tidak memiliki
komponen dasar ataupun substruktur apapun yang diketahui, sehingga ia
dipercayai sebagai partikel elementer.[2] Elektron memiliki massasekitar 1/1836 massa proton.[3] Momentum sudut (spin) instrinsik elektron adalah setengah
nilai integer dalam satuan ħ,
yang berarti bahwa ia termasuk fermion. Antipartikel elektron disebut sebagai positron, yang identik dengan
elektron, tapi bermuatan positif. Ketika sebuah elektron bertumbukan dengan positron, keduanya kemungkinan dapat
saling berhambur ataupun musnahtotal, menghasilan sepasang (atau lebih) foton sinar gama.
Elektron, yang termasuk ke dalam generasi keluarga partikel lepton pertama,[4] berpartisipasi dalam interaksi gravitasi, interaksielektromagnetik dan interaksi lemah.[5] Sama seperti semua materi,
elektron memiliki sifat bak partikel maupun bak gelombang (dualitas gelombang-partikel), sehingga ia dapat bertumbukan
dengan partikel lain dan berdifraksi seperti cahaya. Oleh karena
elektron termasuk fermion, dua elektron berbeda tidak dapat menduduki keadaan
kuantum yang sama sesuai dengan asas pengecualian Pauli.[4]
Konsep muatan listrik yang tidak dapat
dibagi-bagi lagi diteorikan untuk menjelaskan sifat-sifat kimiawi atom oleh filsuf alamRichard Laming pada awal tahun 1838;[6] nama electron diperkenalkan untuk menamakan muatan
ini pada tahun 1894 oleh fisikawan Irlandia George Johnstone Stoney. Elektron berhasil
diidentifikasikan sebagai partikel pada tahun 1897 oleh J. J. Thomson.
Dalam banyak fenomena fisika seperti listrik, magnetisme dan konduktivitas termal, elektron memainkan peran yang sangat
penting. Suatu elektron yang bergerak relatif terhadap pengamat akan
menghasilkan medan magnetik dan lintasan elektron tersebut
juga akan dilengkungkan oleh medan magnetik eksternal. Ketika sebuah elektron
dipercepat, ia dapat menyerap ataupun memancarkan energi dalam bentuk foton.
Elektron bersama-sama dengan inti atom yang terdiri dari proton danneutron, membentuk atom. Namun,
elektron hanya mengambil 0,06% massa total atom. Gaya tarik Coulomb antara elektron dengan proton
menyebabkan elektron terikat dalam atom. Pertukaran ataupun perkongsian
elektron antara dua atau lebih atom merupakan sebab utama terjadinya ikatan kimia.[8]
Menurut teorinya, kebanyakan elektron
dalam alam semesta diciptakan pada peristiwa Big Bang (ledakan besar), namun ia juga
dapat diciptakan melalui peluruhan beta isotop radioaktif maupun dalam
tumbukan berenergi tinggi, misalnya pada saat sinar
kosmis memasuki atmosfer. Elektron dapat
dihancurkan melalui pemusnahan dengan positron, maupun dapat diserap semasanukleosintesis bintang. Peralatan-peralatan
laboratorium modern dapat digunakan untuk memuat ataupun memantau elektron
individual. Elektron memiliki banyak kegunaan dalam teknologi modern, misalnya
dalam mikroskop elektron, terapi radiasi, danpemercepat partikel.
5. Jenis jenis Energi
a. Energi Potesial
Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena
keadaan atau kedudukannya. Kita mengenal beberapa energi potensial, antara lain
energi potensial gravitasi, energi potensial pegas, dan energi potensial
listrik. Namun, di sini kita akan fokuskan pada energi potensial gravitasi.
Energi potensil gravitasi timbul karena adanya gaya gravitasi. Sebagai contoh,
jika kita melepaskan benda dari ketinggian tertentu, benda itu selalu jatuh ke
bawah. Hal ini terjadi karena benda itu memiliki potensial untuk jatuh. Dengan
kata lain, benda itu memiliki energi potensial gravitasi.
b. Energi
Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda saat
bergerak. Energi itu akan dilepaskan (hilang) jika benda berhenti (diam). Besar
energi kinetik benda ditentukan oleh massa benda dan kecepatan gerak benda.
Semakin besar massa benda dan semakin cepat gerak benda, energi kinetiknya
semakin besar. Benda yang bergerak lurus beraturan, bergerak lurus berubah
beraturan, dan bergerak melingkar memiliki energi kinetik. Benda yang bergerak
dengan kecepatan tetap memiliki energi kinetik konstan.
c. Energi
Kimia
Energi Kimia adalah energi yang tersimpan dalam
bahan makanan dan bahan bakar. Energi itu akan dilepaskan jika bahan makanan
atau bahan bakar mengalami reaksi kimia. Sebagai contoh, tubuh kita memperoleh
energi dari bahan makanan yang kita makan setelah bahan makanan itu mengalami
perubahan (bereaksi dengan oksigen) di dalam tubuh. Demikian pula dengan bensin
atau solar. Energi kimia dari bensin atau solar dapat diambil (dimanfaatkan)
setelah bahan bakar itu dibakar.
d. Energi Cahaya dan Energi Panas
Energi cahaya dan energi
panas adalah dua
bentuk energi yang erat sekali hubungannya. Benda yang memancarkan cahaya
biasanya disertai dengan panas, contohnya sinar matahari dan api. Sinar
matahari sangat penting bagi makhluk hidup di bumi. Sinar matahari diperlukan
oleh tumbuhan hijau untuk proses fotosintesis. Keberadaan tumbuhan hijau sangat
diperlukan oleh hewan dan manusia.
e. Energi Listrik
Energi listrik ditimbulkan oleh arus listrik.
Energi listrik merupakan energi yang paling banyak digunakan oleh manusia
secara langsung. Hal itu karena energi listrik mudah dibangkitkan dan mudah
diubah bentuknya menjadi energi bentuk lain, misalnya energi cahaya, panas, dan
gerak. Dalam kehidupan sehari-hari, energi listrik banyak digunakan untuk
penerangan dan menyalakan mesin-mesin industri.
f. Energi Bunyi
Energi
bunyi terdapat
pada segala jenis bunyi: orang bercakap-cakap, suara kicau burung, suara alat
musik dan sebagainya. Betulkan bunyi adalah energi? Jika mendengar bunyi yang
sangat keras, telinga kita terasa sakit. Hal itu menunjukkan bahwa bunyi
memiliki energi. Energi itulah yang merambat dari satu tempat ke tempat yang
lain.
6. Sumber Energi
Terdapat dua jenis sumber energi
yaitu energi terbarukan dan energi tak terbarukan.energi terbarukan merupakan
sumber energi yang bisa diperbarui lagi atau bisa digunakan secara berulang.
Di sisi lain, sumber energi tak
terbarukan tidak bisa digunakan terus menerus serta akan habis pada satu titik.
Energi Terbarukan yaitu,
a. Energi Surya Matahari
Energi surya adalah energi yang berupa sinar
dan panas dari matahari. Energi ini dapat
dimanfaatkan dengan menggunakan serangkaian teknologi seperti pemanas surya,fotovoltaik surya, listrik panas surya, arsitektur surya, dan fotosintesis buatan.[1][2]
Teknologi energi surya secara umum
dikategorikan menjadi dua kelompok, yakni teknologi pemanfaatan pasif dan
teknologi pemanfaatan aktif. Pengelompokan ini tergantung pada proses
penyerapan, pengubahan, dan penyaluran energi surya. Contoh pemanfaatan energi
surya secara aktif adalah penggunaan panel fotovoltaik dan panel penyerap panas.
Contoh pemanfaatan energi surya secara pasif meliputi mengarahkan bangunan ke
arah matahari, memilih bangunan dengan massa termal atau kemampuan dispersi
cahaya yang baik, dan merancang ruangan dengan sirkulasi udara alami.
Pada tahun 2011, Badan Energi
Internasional menyatakan bahwa "perkembangan
teknologi energi surya yang terjangkau, tidak habis, dan bersih akan memberikan
keuntungan jangka panjang yang besar. Perkembangan ini akan meningkatkan
keamanan energi negara-negara melalui pemanfaatan sumber energi yang sudah ada,
tidak habis, dan tidak tergantung pada impor, meningkatkan kesinambungan,
mengurangi polusi, mengurangi biaya mitigasi perubahan iklim, dan menjaga harga bahan bakar fosil tetap rendah dari sebelumnya.
Keuntungan-keuntungan ini berlaku global. Oleh sebab itu, biaya insentif
tambahan untuk pengembangan awal selayaknya dianggap sebagai investasi untuk
pembelajaran; inventasi ini harus digunakan secara bijak dan perlu dibagi
bersama.”[1]
a.1
Energi dari Matahari
Bumi menerima 174 petawatt (PW) radiasi surya yang datang (insolasi) di bagian atas dari atmosfer. Sekitar 30%
dipantulkan kembali ke luar angkasa, sedangkan sisanya diserap
oleh awan, lautan, dan daratan. Sebagian besar spektrum cahaya matahari yang sampai di
permukaan Bumi berada pada jangkauan spektrum sinar tampak dan inframerah dekat. Sebagian kecil berada pada
rentang ultraviolet dekat.[4]
Permukaan darat, samudra dan atmosfer menyerap radiasi
surya, dan hal ini mengakibatkan temperatur naik. Udara hangat yang mengandung
uap air hasil penguapan air laut meningkat dan menyebabkan sirkulasi atmosferik atau konveksi. Ketika udara tersebut mencapai
posisi tinggi, di mana temperatur lebih rendah, uap air mengalami kondensasi
membentuk awan, yang kemudian turun ke Bumi sebagai hujan dan melengkapi siklus air. Panas laten kondensasi air menguatkan
konveksi, dan menghasilkan fenomena atmosferik seperti angin, siklon, dan anti-siklon.[5] Cahaya matahari yang diserap
oleh lautan dan daratan menjaga temperatur rata-rata permukaan pada suhu
14 °C. Melalui proses fotosintesis, tanaman hijau mengubah energi
surya menjadi energi kimia, yang menghasilkan makanan, kayu, dan biomassa yang merupakan komponen awal
bahan bakar fosil.
Fluks energi surya per tahun dan
konsumsi energi manusia
|
|
Energi surya
|
|
Angin
|
|
Potensi biomassa
|
|
Penggunaan energi utama (2010)
|
|
Listrik (2010)
|
Total energi surya yang diserap oleh
atmosfer, lautan, dan daratan Bumi sekitar 3.850.000 eksajoule (EJ) per tahun.[8] Pada tahun 2002, jumlah energi
ini dalam waktu satu jam lebih besar dibandingkan jumlah energi yang digunakan
dunia selama satu tahun. Fotosintesis menyerap sekitar 3.000 EJ per tahun
dalam bentuk biomassa. Potensi teknis yang tersedia dari biomassa adalah
100-300 EJ per tahun. Jumlah energi surya yang mencapai permukaan planet Bumi
dalam waktu satu tahun sangatlah besar. Jumlah ini diperkirakan dua kali lebih
banyak dibandingkan dengan semua sumber daya alam Bumi yang tidak terbarukan
yang bisa diperoleh digabungkan, seperti batubara, minyak bumi, gas alam, dan
uranium.
Energi Surya dapat dimanfaatkan pada
berbagai tingkatan di seluruh dunia, yang utamanya bergantung pada jarak dari
khatulistiwa.
a.2 Penerapan Teknologi Surya
Energi surya umumnya merujuk pada
penggunaan radiasi surya untuk kebutuhan praktis.
Tetapi, semua energi terbarukan, kecualigeotermal dan pasang surut, berasal dari matahari.
Teknologi surya dikategorikan secara
umum menjadi: teknologi pasif dan teknologi aktif, tergantung pada cara
penyerapan, konversi, dan penyaluran cahaya matahari. Teknologi aktif meliputi
penggunaan panel fotovoltaik, pompa, dan kipas untuk mengubah energi surya ke
bentuk yang berguna. Teknologi pasif meliputi pemilihan bahan konstruksi yang
memiliki sifat termal yang bagus, perancangan ruangan dengan sirkulasi udara
secara alami, dan menghadapkan bangunan ke matahari. Teknologi aktif
meningkatkan persediaan listrik dan disebut sebagai teknologi sisi penawaran, sedangkan teknologi pasif mengurangi
kebutuhan sumber daya alam lain dan disebut sebagai teknologi sisi permintaan.
a.3 Produksi Listrik
Tenaga surya adalah proses
pengubahan cahaya matahari menjadi listrik, baik secara langsung menggunakan fotovoltaik, atau secara tak langsung
menggunakan tenaga surya terpusat (concentrated solar power,
CSP). Sistem CSP menggunakan lensa atau cermin dan sistem lacak untuk
memfokuskan paparan cahaya matahari yang luas menjadi seberkas sinar yang
kecil. PV mengubah cahaya menjadi aliran listrik menggunakan efek fotolistrik.
Pembangkit
CSP komersial pertama kali dikembangkan pada tahun 1980an. Sejak tahun 1985,
pemasangan SEGS CSP berkapasitas 354 MW di gurun Mojave, California adalah pembangkit
listrik surya terbesar di dunia. Pembangkit listrik CSP lain meliputi pembangkit listrik
tenaga surya Solnova berkapasitas 150 MW dan pembangkit listrik
tenaga surya Andasol berkapasitas 100 MW; keduanya
berada di Spanyol. Proyek Surya Agua
Caliente berkapasitas 250 MW di Amerika Serikat
dan Lahan Surya Charankaberkapasitas 221 MW di India
adalah pembangkit fotovoltaik terbesar di dunia. Proyek surya melebihi 1 GW sedang
dikerjakan, tapi kebanyakan fotovoltaik dipasang di atap-atap dengan ukuran
kapasitas kecil, yakni kurang dari 5 kW, yang terhubung dengan saluran
listrik menggunakan meteran net dan/atau tarif feed-in.
a.3.1 Tenaga Surya Terpusat
Sistem
tenaga surya terpusat (concentrated surya power, CSP) menggunakan lensa
atau cermin dan sistem lacak untuk memfokuskan paparan sinar matahari yang luas
menjadi seberkas cahaya kecil. Seberkas cahaya tersebut kemudian digunakan
sebagai sumber panas untuk pembangkit listrik konvensional. Terdapat sejumlah
besar teknologi pemusatan; yang paling berkembang adalah cekungan parabola,
pemantul fresnel linear, piringan Stirling, dan menara
tenaga surya. Di sistem-sistem ini, fluida kerja dipanaskan oleh cahaya
matahari yang dipusatkan, dan fluida kerja ini kemudian digunakan untuk
membangkitkan listrik atau sebagai penyimpan energi.
a.3.2
fotovoltaik
Sel surya, atau sel
fotovoltaik, adalah peralatan yang menggubah cahaya menjadi aliran listrik
dengan menggunakan efek fotovoltaik. Sel fotovoltaik pertama dibuat oleh Charles Fritts pada tahun 1880an.[75] Pada tahun 1931, seorang insinyur Jerman, Dr. Bruno Lange,
membuat sel fotovoltaik menggunakan perak selenida ketimbang tembaga oksida.[76] Walaupun sel selenium purwa rupa ini mengubah kurang dari 1%
cahaya yang masuk menjadi listrik, Ernst Werner von Siemens dan James Clerk Maxwell melihat pentingnya penemuan ini.[77] Dengan mengikuti kerja Russel Ohl pada tahun 1940an, peneliti Gerald Pearson, Calvin Fuller, dan Daryl
Chapin membuat sel surya silikon pada tahun 1954.[78] Biaya sel surya ini 286 dollar AS per watt dan mencapai
efisiensi 4,5 - 6 %.[79] Menjelang tahun 2012, efisiensi yang tersedia melebihi 20%
dan efisiensi maksimum fotovoltaik penelitian melebihi 40%.
a.4 Produksi Bahan Bakar
Proses kimia surya menggunakan
energi surya untuk menjalankan reaksi kimia. Proses ini mengurangi kebutuhan
energi yang berasal dari sumber bahan bakar fosil dan juga dapat mengubah
energi surya menjadi bahan bakar yang dapat disimpan dan dipindahkan. Reaksi
kimia yang dipengaruhi oleh surya dapat digolongkan menjadi termokimia atau fotokimia.[81] Sejumlah besar bahan bakar
dapat diproduksi dengan menggunakanfotosintesis buatan.[82] Kimia katalisis multielektron
yang digunakan untuk membuat bahan bakar dengan dasar karbon (seperti metanol) dari reduksi karbon dioksida merupakan suatu tantangan;
alternatif yang lebih mudah adalah produksi gas hidrogen dari proton, namun menggunakan air sebagai sumber elektron (sebagaimana yang dilakukan
tanaman) membutuhkan penguasaan oksidasi multielektron dua molekul air ke satu
molekul oksigen. Beberapa ahli
meramalkan akan adanya pabrik bahan bakar surya di kota besar yang berada di
tepi laut menjelang tahun 2050 - pemecahan molekul air laut untuk menghasilkan
gas hidrogen yang digunakan untuk pembangkit listrik di sekitarnya dan produk
samping air murni yang akan disalurkan untuk kebutuhan air permukiman.[84] Visi yang lain adalah bangunan
buatan manusia menutupi seluruh permukaan Bumi (seperti jalan, kendaraan, dan
bangunan) melakukan fotosintesis lebih efisien dibandingkan tanaman.[85]
Teknologi
produksi gas hidrogen telah menjadi sasaran penting dalam penelitian kimia
surya sejak tahun 1970an. Selain elektrolisis menggunakan fotovoltaik atau sel
fotokimia, beberapa proses termokimia juga dikembangkan. Salah satu proses
tersebut menggunakan pemusat surya untuk memecah molekul air pada temperatur
tinggi (2300-2600 °C).[86] Proses yang lain menggunakan
panas dari pemusat surya untuk menghasilkan uap untuk proses reformasi gas
alam, sehingga meningkatkan perolehan gas hidrogen dibandingkan dengan metode
reformasi konvensional.[87] Siklus termokimia yang
melibatkan dekomposisi dan regenerasi reaktan dapat digunakan sebagai
alternatif produksi gas hidrogen. Proses Solzinc yang sedang dikembangkan di Institut Weizmann menggunakan tungku surya 1 MW
untuk dekomposisi seng oksida (ZnO) pada suhu di atas
1200 °C. Permulaan reaksi membutuhkan seng murni, yang digunakan untuk
bereaksi dengan air dan menghasilkan gas hidrogen.
a.5 Metode Pentimpanan Energi
Sistem massa termal dapat menyimpan
energi surya dalam bentuk panas pada temperatur yang cocok untuk penggunaan
sehari-hari atau musiman. Sistem penyimpanan panas umumnya menggunakan materi
yang sudah tersedia dengan kapasitas panas tinggi seperti air, tanah, dan batu.
Sistem yang dirancang dengan baik dapat menurunkan kebutuhan puncak, menggeser
waktu penggunaan ke waktu senggang, dan mengurangi kebutuhan pemanasan dan
pendinginan.
Materi ubah fase seperti lilin parafin dan garam Glauber adalah contoh media penyimpan
panas. Media ini tidak mahal, tersedia, dan dapat menghasilkan temperatur yang
cocok untuk penggunaan di rumah (sekitar 64 °C). Rumah Dover (di Dover, Massachusetts) adalah rumah pertama yang
menggunakan sistem pemanasan garam Glauber pada tahun 1948.[92]
Energi surya dapat disimpan pada
temperatur tinggi dengan menggunakan lelehan garam. Garam adalah media
penyimpan yang efektif karena harganya murah, memiliki kapasitas panas yang
tinggi, dan dapat menghasilkan panas pada temperatur yang cocok dengan sistem
pembangkit konvensional. Solar Two menggunakan metode penyimpanan
ini dan dapat menyimpan 1,44 TJ di tangki penyimpanan sebesar 68 m3 dengan efisiensi penyimpanan tahunan
sekitar 99%.
Sistem fotovoltaik yang tidak
terhubung dengan saluran listrik biasanya menggunakan baterei yang bisa diisi
ulang untuk menyimpan listrik berlebih. Dengan sistem yang terhubung dengan
saluran listrik, listrik berlebih dapat dikirimkan ke transmisi listrik. Saat
produksi listrik kurang, listrik dari saluran listrik dapat digunakan. Program
meteran net memberikan kredit untuk rumah tangga yang menyalurkan listrik ke
saluran listrik. Hal ini dilakukan dengan memutar terbalik meteran listrik saat
rumah memproduksi lebih banyak listrik ketimbang menggunakannya. Jika
penggunaan netto listrik di bawah nol, maka kredit yang dihasilkan akan
dilimpahkan ke bulan depan.] Cara lain menggunakan dua
meteran, satu untuk mengukur listrik yang digunakan, satu lagi untuk mengukur
listrik yang diproduksi. Cara ini tidak umum digunakan karena biaya tambahan
akibat pemasangan meteran listrik kedua. Kebanyakan meteran baku secara akurat
mengukur di kedua arah sehingga meteran kedua tidak diperlukan.
Penyimpanan energi dengan pompa di
pembangkit listrik tenaga air menyimpan energi dalam bentuk potensial
ketinggian, yaitu dengan memompa air dari tempat rendah ke tempat tinggi.
Energi dapat diambil kembali saat dibutuhkan dengan mengalirkan air ke
pembangkit listrik.
b. Energi Panas Bumi
Energi panas bumi adalah energi
panas yang terdapat dan terbentuk di
dalam kerak bumi. Temperatur di bawah kerak
bumi bertambah seiring bertambahnya kedalaman. Suhu di pusat bumi diperkirakan
mencapai 5400 °C. Menurut Pasal 1 UU No.27 tahun 2003 tentang Panas
Bumi Panas Bumi adalah sumber energi panas yang terkandung di dalam air
panas, uap air, dan batuan bersama mineral ikutan dan gas lainnya yang secara
genetik semuanya tidak dapat dipisahkan dalam suatu sistem Panas Bumi dan untuk
pemanfaatannya diperlukan proses penambangan.
Energi panas bumi ini berasal dari aktivitas
tektonik di dalam bumi yang terjadi
sejak planet ini diciptakan. Panas ini juga berasal daripanas matahari yang
diserap oleh permukaan bumi.
Selain itu sumber energi panas bumi ini diduga berasal dari beberapa fenomena:
Panas yang dilepaskan oleh logam-logam berat
karena tenggelam ke dalam pusat bumi.
Energi ini telah dipergunakan
untuk memanaskan (ruangan ketika musim dingin atau air) sejak peradaban Romawi, namun sekarang lebih
populer untuk menghasilkan energi listrik.
Sekitar 10 Giga Watt pembangkit
listrik tenaga panas bumi telah dipasang di
seluruh dunia pada tahun 2007, dan
menyumbang sekitar 0.3% total energi
listrik dunia.
Energi panas bumi cukup ekonomis dan ramah
lingkungan, namun terbatas hanya pada dekat
area perbatasan lapisan tektonik.
Pangeran Piero Ginori Conti mencoba generator panas bumi
pertama pada 4 July 1904 di area panas bumi Larderello di Italia. Grup area sumber
panas bumi terbesar di dunia, disebut The Geyser,
berada di Islandia, kutub utara. Pada tahun 2004,
lima negara (El Salvador, Kenya, Filipina, Islandia, danKostarika) telah menggunakan
panas bumi untuk menghasilkan lebih dari 15% kebutuhan listriknya.
Pembangkit listrik tenaga panas bumi hanya
dapat dibangun di sekitar lempeng tektonik di mana temperatur tinggi dari
sumber panas bumi tersedia di dekat permukaan. Pengembangan dan penyempurnaan
dalam teknologi pengeboran dan ekstraksi telah memperluas jangkauan pembangunan
pembangkit listrik tenaga panas bumi dari lempeng tektonik terdekat. Efisiensi
termal dari pembangkit listrik tenaga panas umi cenderung rendah karena fluida
panas bumi berada pada temperatur yang lebih rendah dibandingkan dengan uap
atau air mendidih. Berdasarkan hukum termodinamika, rendahnya temperatur
membatasi efisiensi dari mesin kalor dalam mengambil energi selama menghasilkan
listrik. Sisa panas terbuang, kecuali jika bisa dimanfaatkan secara lokal dan
langsung, misalnya untuk pemanas ruangan. Efisiensi sistem tidak memengaruhi
biaya operasional seperti pembangkit listrik tenaga bahan bakar fosil.
c. Energi Angin (Tenaga Angin)
Tenaga angin merupakan pengumpulan energi yang
berguna dari angin. Pada 2005, kapasitas generator tenaga-angin adalah 58.982 MW, hasil tersebut
kurang dari 1% penggunaan listrik dunia. Meskipun masih berupa sumber energi
listrik minor di kebanyakan negara, penghasilan tenaga angin lebih dari empat
kali lipat antara 1999 dan 2005.
Kebanyakan tenaga angin modern dihasilkan dalam bentuk
listrik dengan mengubah rotasi dari pisau turbin menjadi arus listrik dengan
menggunakan generator listrik. Pada kincir angin energi angin digunakan untuk
memutar peralatan mekanik untuk melakukan kerja fisik, seperti menggiling
"grain" atau memompa air.
Tenaga angin
digunakan dalam ladang angin skala besar untuk penghasilan
listrik nasional dan juga dalam turbin individu kecil untuk menyediakan listrik
di lokasi yang terisolir.
Tenaga angin banyak jumlahnya, tidak habis-habis,
tersebar luas, bersih, dan merendahkan efek rumah kaca
c.1 Penggunaan
Skala
besar
Kapasitas tenaga angin yang terpasang
(akhir tahun) |
|||
Kapasitas (MW)
|
|||
Urutan
|
Negara
|
2005
|
2004
|
01
|
Jerman
|
18.428
|
16.629
|
02
|
Spanyol
|
10.027
|
8.263
|
03
|
AS
|
9.149
|
6.725
|
04
|
India
|
4.430
|
3.000
|
05
|
Denmark
|
3.128
|
3.124
|
06
|
Italia
|
1.717
|
1.265
|
07
|
Britania Raya
|
1.353
|
888
|
08
|
China
|
1.260
|
764
|
09
|
Belanda
|
1.219
|
1,078
|
10
|
Jepang
|
1.040
|
896
|
11
|
Portugal
|
1.022
|
522
|
12
|
Austria
|
819
|
606
|
13
|
Perancis
|
757
|
386
|
14
|
Kanada
|
683
|
444
|
15
|
Yunani
|
573
|
473
|
16
|
Australia
|
572
|
379
|
17
|
Swedia
|
510
|
452
|
18
|
Irlandia
|
496
|
339
|
19
|
Norwegia
|
270
|
270
|
20
|
Selandia Baru
|
168
|
168
|
21
|
Belgia
|
167
|
95
|
22
|
Mesir
|
145
|
145
|
23
|
Korea Selatan
|
119
|
23
|
24
|
Taiwan
|
103
|
13
|
25
|
Finlandia
|
82
|
82
|
26
|
Polandia
|
73
|
63
|
27
|
Ukraina
|
73
|
69
|
28
|
Kosta Rika
|
70
|
70
|
29
|
Maroko
|
64
|
54
|
30
|
Luxemburg
|
35
|
35
|
31
|
Iran
|
32
|
25
|
32
|
Estonia
|
30
|
3
|
33
|
Filipina
|
29
|
29
|
34
|
Brasil
|
29
|
24
|
35
|
Republik Ceko
|
28
|
17
|
Total dunia
|
58.982
|
47.671
|
|
Ada ribuan turbin angin yang
beroperasi, dengan kapasitas total 58.982 MW yang 69% berada di Eropa (2005).
Dia merupakan cara alternatif penghasilan listrik yang paling tumbuh cepat dan
menyediakan tambahan yang berharga bagi stasiun tenaga berskala besar yang
berbeban besar. Penghasilan kapasitas listrik diproduksi-angin berlipat empat
antara 1999 dan 2005. 90% dari instalasi tenaga angin berada di AS dan Eropa.
Pada 2010, Asosiasi Tenaga Angin Dunia mengharapkan 120.000 MW akan
terpasang di dunia.
Jerman, Spanyol, Amerika Serikat, India dan Denmark telah membuat invesatasi
terbesar dalam penghasilan listrik dari angin. Denmark terkenal dalam
pemroduksian dan penggunaan turbin angin, dengan sebuah komitmen yang dibuat
pada 1970-an untuk menghasilkan setengah
dari tenaga negara tersebut dengan angin. Denmark menghasil lebih dari 20%
listriknya dengan turbin angin, persentase terbesar dan ke-lima terbesar dari
penghasilan tenaga angin. Denmark dan Jerman merupakan eksportir terbesar dari
turbin besar.
Penggunaan tenaga angin hanya 1%
dari total produksi listrik dunia (2005). Jerman merupakan produsen terbesar
tenaga angin dengan 32% dari total kapasitas dunia pada 2005; targetnya pada
2010, energi terbarui akan memenuhi 12,5% kebutuhan listrik Jerman. Jerman
memiliki 16.000 turbin angin, kebanyakan terletak di utara negara tersebut -
termasuk tiga terbesar dunia, dibuat oleh perusahaan Enercon (4,5 MW),
Multibrid (5 MW) dan Repower (5 MW). Provinsi Schleswig-Holstein Jerman menghasilkan 25%
listriknya dari turbin angin.
Saat ini, London Array adalah ladang angin lepas pantai terbesar di dunia dengan kapasitas mencapai 1000
MW[2], diresmikan oleh perdana menteri
Inggris David Cameron pada tanggal 4 Juli 2013
d. Energi Biomassa
Biomassa merupakan jenis sumber energi
terbarukan yang diperoleh dari materi alami.
Apa
itu Energi Biomassa?
Energi biomassa adalah jenis bahan
bakar yang dibuat dengan mengkonversi bahan biologis seperti tanaman.
Bahan organik juga dapat diperoleh
dari hewan dan mikroorganisme.
Seperti diketahui, tumbuhan
memproduksi makanan dengan bantuan sinar matahari melalui proses fotosintesis.
Energi ini lantas ditransfer ke hewan
dan manusia saat mereka mengkonsumsi tumbuhan.
Biomassa, yang terutama terdiri dari
tumbuhan, mampu memberikan sejumlah besar energi yang digunakan untuk berbagai
keperluan.
Saat tidak dikonsumsi oleh hewan,
tumbuhan lantas dipecah atau dimetabolisme oleh mikroorganisme untuk kemudian
melepaskan karbon dioksida dan metana kembali ke atmosfer.
Hal tersebut merupakan proses
berkesinambungan yang berkontribusi pada siklus karbon.
Contoh
Energi Biomassa
Seperti disebutkan sebelumnya,
biomassa adalah bentuk energi terbarukan karena diperoleh dari sumber-sumber
yang dapat diproduksi lagi.
Hal ini karena sumber utama biomassa
(tumbuhan) berlimpah di alam dan dapat terus tumbuh, serta limbahnya (dalam
bentuk daun kering, cabang mati, dll) tersedia terus-menerus.
Berikut adalah berbagai contoh sumber
energi biomassa:
1. Limbah pertanian
Sejumlah limbah pertanian dapat
digunakan untuk produksi energi biomassa.
Berbagai limbah tersebut diantaranya
adalah jerami, ampas tebu, kotoran ternak, serta kotoran unggas yang bisa
digunakan sebagai bahan bakar untuk menghasilkan panas dan listrik.
2. Biogas
Biogas diproduksi melalui pemecahan
bahan organik seperti kotoran manusia, material tanaman, pupuk kandang, dll.
Semua bahan organik tersebut
diuraikan melalui proses fermentasi dengan bantuan mikroorganisme anaerobik
untuk menghasilkan karbon dioksida dan metana.
Gas yang dihasilkan lantas digunakan
untuk bahan bakar seperti menyalakan kompor, digunakan sebagai pemanas, atau
untuk membangkitkan listrik.
3. Tanaman energi
Terdapat juga sejumlah tanaman
energi yang ditanam secara komersial sebagai sumber energi.
Tanaman ini dibudidayakan dalam
skala besar dan diproses untuk menghasilkan bahan bakar.
Berbagai tanaman sumber energi ini
diantaranya adalah jagung, kedelai, rami, serta gandum.
Produk bahan bakar yang dihasilkan
meliputi butanol, etanol, metanol, propanol, serta biodiesel.
4. Kayu
Kayu dibakar sebagai bahan bakar di
banyak tempat di seluruh dunia. Kayu dianggap sebagai bentuk sederhana dari
biomassa.
Energi yang dilepaskan oleh
pembakaran kayu digunakan untuk memasak, untuk menghasilkan panas, dll.
Kayu juga digunakan untuk produksi
listrik pada skala besar seperti dalam kasus pembangkit listrik tenaga uap.
Hanya saja, pembakaran kayu disertai
dengan emisi sejumlah besar karbon dioksida ke udara yang merupakan gas rumah
kaca.
Untuk menyeimbangkan polusi, lebih
banyak pohon harus ditanam sehingga mampu menyerap kelebihan karbon dioksida
dari atmosfer.
e. Energi Gas Alam
Gas alam sering juga disebut sebagai gas Bumi atau gas rawa, adalah bahan bakar fosil berbentuk
gas yang terutama terdiri darimetana CH4). Ia dapat ditemukan di ladang minyak, ladang gas
Bumi dan juga tambang batu bara. Ketika gas yang
kaya dengan metana diproduksi melalui pembusukan oleh bakteri anaerobik dari
bahan-bahan organik selain dari fosil, maka ia disebut biogas. Sumber biogas dapat
ditemukan di rawa-rawa, tempat pembuangan
akhir sampah, serta penampungan kotoran manusia dan hewan.
e.1
Komposisi Kimia
Komponen utama dalam gas alam adalah
metana (CH4), yang merupakan molekul hidrokarbon rantai terpendek dan teringan.
Gas alam juga mengandung molekul-molekul hidrokarbon yang lebih berat
seperti etana (C2H6), propana (C3H8)
dan butana (C4H10),
selain juga gas-gas yang mengandung sulfur (belerang). Gas alam juga merupakan sumber
utama untuk sumber gas helium.
Metana adalah gas rumah kaca yang
dapat menciptakan pemanasan global ketika terlepas ke atmosfer,
dan umumnya dianggap sebagai polutan ketimbang sumber energi yang berguna. Meskipun
begitu, metana di atmosfer bereaksi dengan ozon, memproduksi karbon dioksida dan air, sehingga efek rumah
kaca dari metana yang terlepas ke udara relatif hanya berlangsung sesaat.
Sumber metana yang berasal dari makhluk hidup kebanyakan berasal dari rayap,
ternak (mamalia) dan pertanian (diperkirakan kadar emisinya sekitar 15, 75 dan
100 juta ton per tahun secara berturut-turut).
Komponen
|
%
|
Metana (CH4)
|
80-95
|
Etana (C2H6)
|
5-15
|
Propana (C3H8)
and Butana (C4H10)
|
< 5
|
Nitrogen, helium, karbon dioksida (CO2), hidrogen sulfida (H2S), dan air
dapat juga terkandung di dalam gas alam. Merkuri dapat juga terkandung dalam jumlah
kecil. Komposisi gas alam bervariasi sesuai dengan sumber ladang gasnya.
Campuran organosulfur dan hidrogen sulfida adalah kontaminan
(pengotor) utama dari gas yang harus dipisahkan . Gas dengan jumlah pengotor
sulfur yang signifikan dinamakan sour gas dan sering disebut
juga sebagai "acid gas (gas asam)". Gas alam yang telah diproses dan akan dijual
bersifat tidak berasa dan tidak berbau. Akan tetapi, sebelum gas tersebut
didistribusikan ke pengguna akhir, biasanya gas tersebut diberi bau dengan
menambahkan thiol, agar dapat terdeteksi bila terjadi kebocoran
gas. Gas alam yang telah diproses itu sendiri sebenarnya tidak berbahaya, akan
tetapi gas alam tanpa proses dapat menyebabkan tercekiknya pernapasan karena ia
dapat mengurangi kandungan oksigen di udara pada level yang dapat membahayakan.
Gas alam dapat berbahaya karena
sifatnya yang sangat mudah terbakar dan menimbulkan ledakan. Gas alam lebih
ringan dari udara, sehingga cenderung mudah tersebar di atmosfer. Akan tetapi
bila ia berada dalam ruang tertutup, seperti dalam rumah, konsentrasi gas dapat
mencapai titik campuran yang mudah meledak, yang jika tersulut api, dapat
menyebabkan ledakan yang dapat menghancurkan bangunan. Kandungan metana yang
berbahaya di udara adalah antara 5% hingga 15%.
Ledakan untuk gas alam terkompresi di kendaraan, umumnya tidak
mengkhawatirkan karena sifatnya yang lebih ringan, dan konsentrasi yang di luar
rentang 5 - 15% yang dapat menimbulkan ledakan.
e.2 Penyimpanan Dan Transportasi Gas
Alam
Metode penyimpanan gas alam
dilakukan dengan "Natural Gas Underground Storage", yakni suatu
ruangan raksasa di bawah tanah yang lazim disebut sebagai "salt dome"
yakni kubah-kubah di bawah tanah yang terjadi dari reservoir sumber-sumber gas
alam yang telah depleted. Hal ini sangat tepat untuk negeri 4 musim. Pada musim
panas saat pemakaian gas untuk pemanas jauh berkurang (low demand), gas alam
diinjeksikan melalui kompresor-
kompresor gas kedalam kubah di dalam tanah tersebut.
Pada musim dingin, dimana terjadi kebutuhan yang sangat signifikan, gas alam
yang disimpan di dalam kubah bawah tanah dikeluarkan untuk disalurkan kepada
konsumen yang membutuhkan. Bagi perusahaan (operator) penyedia gas alam, cara
ini sangat membantu untuk menjaga stabilitas operasional pasokan gas alam
melalui jaringan pipa gas alam.
kompresor gas kedalam kubah di dalam tanah tersebut.
Pada musim dingin, dimana terjadi kebutuhan yang sangat signifikan, gas alam
yang disimpan di dalam kubah bawah tanah dikeluarkan untuk disalurkan kepada
konsumen yang membutuhkan. Bagi perusahaan (operator) penyedia gas alam, cara
ini sangat membantu untuk menjaga stabilitas operasional pasokan gas alam
melalui jaringan pipa gas alam.
Pada dasarnya sistem transportasi
gas alam meliputi :
·
Transportasi melalui pipa salur.
·
Transportasi dalam bentuk Liquefied Natural Gas (LNG)
dengan kapal tanker LNG untuk pengangkutan jarak jauh.
·
Transportasi dalam bentuk Compressed Natural Gas
(CNG), baik di daratan dengan road tanker maupun dengan kapal tanker CNG di
laut, untuk jarak dekat dan menengah (antar pulau).
Di Indonesia, Badan Pengatur Hilir
Migas (BPH Hilir Migas) telah menyusun Master Plan "Sistem Jaringan Induk
Transmisi Gas Nasional Terpadu". Dalam waktu yang tidak lama lagi sistem
jaringan pipa gas alam akan membentang sambung menyambung dari Aceh-Sumatera
Utara-Sumatera Tengah-Sumatera Selatan-Jawa-Sulawesi dan Kalimantan. Saat ini
jaringan pipa gas di Indonesia dimiliki oleh PERTAMINA dan PGN dan masih
terlokalisir terpisah-pisah pada daerah-daerah tertentu, misalnya di Sumatera
Utara, Sumatera Tengah, Sumatera Selatan, Jawa Barat, Jawa Timur dan Kalimantan
Timur.
Carrier LNG dapat digunakan untuk mentransportasi gas alam cair (liquefied natural gas, LNG)
menyebrangi samudra, sedangkan truk tangki dapat membawa gasa alam cair
atau gas alam terkompresi (compressed natural gas, CNG)
dalam jarak dekat. Mereka dapat mentransportasi gas alam secara langsung ke
pengguna-akhir atau ke titik distribusi, seperti jalur pipa untuk transportasi
lebih lanjut. Hal ini masih membutuhkan biaya yang besar untuk fasilitas
tambahan untuk pencairan gas atau kompresi di titik produksi, dan penggasan atau dekompresi di titik pengguna-akhir atau ke
jalur pipa.
e.3 Pemanfaatan Energi Gas Alam
Pemanfaatan
gas alam di Indonesia dimulai pada tahun 1960-an dimana produksi gas alam dari
ladang gas alam PT Stanvac Indonesia di Pendopo, Sumatera Selatan dikirim
melalui pipa gas ke pabrik pupuk Pusri IA, PT Pupuk Sriwidjaja di Palembang.
Perkembangan pemanfaatan gas alam di Indonesia meningkat pesat sejak tahun
1974, dimana PERTAMINA mulai memasok gas alam melalui pipa gas dari ladang gas
alam di Prabumulih, Sumatera Selatan ke pabrik pupuk Pusri II, Pusri III dan
Pusri IV di Palembang. Karena sudah terlalu tua dan tidak efisien, pada tahun
1993 Pusri IA ditutup,dan digantikan oleh Pusri IB yang dibangun oleh putera-puteri
bangsa Indonesia sendiri. Pada masa itu Pusri IB merupakan pabrik pupuk paling
modern di kawasan Asia, karena menggunakan teknologi tinggi. Di Jawa Barat,
pada waktu yang bersamaan, 1974, PERTAMINA juga memasok gas alam melalui pipa
gas dari ladang gas alam di lepas pantai (off shore) laut Jawa dan kawasan
Cirebon untuk pabrik pupuk dan industri menengah dan berat di kawasan Jawa
Barat dan Cilegon Banten. Pipa gas alam yang membentang dari kawasan Cirebon
menuju Cilegon, Banten memasok gas alam antara lain ke pabrik semen, pabrik
pupuk, pabrik keramik, pabrik baja dan pembangkit listrik tenaga gas dan uap.
Selain
untuk kebutuhan dalam negeri, gas alam di Indonesia juga di ekspor dalam bentuk
LNG (Liquefied Natural Gas)
Salah
satu daerah penghasil gas alam terbesar di Indonesia adalah Aceh. Sumber gas alam yang terdapat di
daerah Kota Lhokseumawe dikelola oleh PT Arun NGL Company. Gas alam telah diproduksikan
sejak tahun 1979 dan diekspor ke Jepang dan Korea Selatan. Selain itu di Krueng Geukuh,
Nanggröe Aceh Barôh (kabupaten Aceh Utara) juga terdapat PT Pupuk Iskandar Muda pabrik pupuk urea, dengan bahan baku dari gas alam.
f. Energi Pasang Surut
Energi
pasang surut adalah energi yang dihasilkan dari
pasang surut air laut dan menjadikannya energi dalam
bentuk lain, terutamalistrik. Energi pasang surut
merupakan salah satu jenis energi terbarukan yang relatif lebih mudah
diprediksi jumlahnya dibandingkanenergi angin dan energi surya. Pemanfaatannya saat ini
belum luas karena tingginya biaya awal dan terbatasnya lokasi yang memiliki
pasang surut yang mencukupi. Penelitian dan pengembangan lebih lanjut terus
dilakukan untuk meningkatkan efisiensi dan batas kritis energi yang
dihasilkannya sehingga didapatkan berbagai metode untuk mengekstraksi energi
jenis ini.
Dalam sejarahnya, energi pasang surut
telah digunakan di Eropa dan pantai timur Amerika Utara dalam bentuk turbin,
mengubahnya menjadi energi mekanik dan digunakan untuk menggiling gandum.[2][3][4] Baru pada abad ke 19, proses
ini digunakan untuk menghasilkan listrik.[5] Pembangkit listrik tenaga
pasang surut skala besar pertama di dunia adalah Rance Tidal Power
Station yang dibangun di Prancis dan mulai
beroperasi sejak tahun 1966.
Air laut merupakan fluida dengan massa
jenis yang lebih tinggi, hingga 800 kali udara. Selain itu, sifat fenomena
pasang surut yang dapat diprediksi berdasarkan wilayah diikuti dengan
pemantauan yang kontinu mampu menjaga pasokan energi listrik dari pembangkit
listrik jenis ini.
1. Metode
a. Generator Pasang Surut
Generator arus pasang
surut (tidal stream) menggunakan energi kinetik dari air laut untuk menggerakan turbin, seperti halnya turbin
angin yang
digerakkan oleh angin. Generator
jenis ini dapat dibangun di fasilitas atau infrastruktur yang telah ada,
seperti jembatan. Fitur lepas pantai tertentu seperti selat atau teluk dapat
mempercepat gerakan air laut. Bentuk turbin dapat berupa vertikal maupun
horizontal, terbuka maupun terlindung pipa, dan umumnya diletakkan dekat dengan
dasar air.
b. Dinding
Pasang Surut
Dinding pasang surut
(tidal barrage) memanfaatkan energi potensial berdasarkan perbedaan tinggi permukaan laut. Ketika pasang,
air laut masuk ke dalam teluk, delta sungai, atau fitur lepas pantai lainnya
dan tertampung karena adanya dinding. Ketika surut, air laut dilepaskan. Energi
ini lalu diubah menjadi energi mekanik seperti halnya turbin padabendungan pembangkit listrik tenaga air. Barrages are essentially dams across the full width of a tidal estuary.
c. Pasang Surut
Dinamis
Pasang surut dinamis
(dynamic tidal power) merupakan metode yang masih bersifat eksperimen,
yang melibatkan interaksi antara energi kinetik dan energi potensial dari
aliran air laut. Metode ini mengandalkan bendungan yang sangat panjang, hingga
puluhan kilometer, yang dibangun menjauh dari bibir pantai. Beda tinggi air
laut antara sisi sebelah kanan dan sebelah kiri bendungan dimanfaatkan untuk
menghasilkan energi.
d. Laguna Pasang Surut
Metode ini mirip dengan metode dinding pasang surut, namun
tidak melibatkan fitur alam. Bak penampung dibangun di sekitar dinding dengan
turbin untuk menghasilkan energi ketika air laut dilepaskan.
Energi yang tak terbarukan yaitu,
Sumber
energi jenis ini jumlahnya terbatas dan tidak dapat diperbarui walaupun ada
yang bisa diperbaharui tetapi memerlukan waktu yang sangat lama. sumber energi
ini saat ini masih merupakan sumber energi utama yang banyak digunakan walaupun
banyak pihak yang sudah beralih menggunakan sumber energi alternatif. Contoh
sumber energi tak terbarukan adalah
a. Bahan
Bakar Menggunakan Fosil
Bahan bakar fosil atau bahan bakar mineral, adalah sumber daya alam yang mengandung hidrokarbon seperti batu bara, petroleum, dan gas alam. Penggunaan bahan bakar fosil ini
telah menggerakan pengembangan industri dan menggantikan kincir angin, tenaga air, dan juga
pembakaran kayu atau peat untuk panas.
Ketika menghasilkan listrik, energi dari pembakaran bahan bakar fosil seringkali
digunakan untuk menggerakkan turbin. Generator tua seringkali
menggunakan uap yang dihasilkan dari pembakaran untuk memutar turbin, tetapi di
pembangkit listrik baru gas dari pembakaran digunakan untuk memutar turbin gas secara langsung.
Batubara
sebagai salah satu contoh bahan bakar fosil
Pembakaran
bahan bakar fosil oleh
manusia merupakan sumber utama dari karbon dioksida yang
merupakan salah satu gas rumah kacayang
dipercayai menyebabkan pemanasan global.
Sejumlah kecil bahan bakar hidrokarbon adalah bahan bakar bio yang
diperoleh dari karbon dioksida di atmosfer dan oleh karena itu tidak menambah karbon dioksida di
udara.
b. Sumber
energi yang berasal dari mineral alam
Mineral
alam bisa dimanfaatkan menjdai sumber energi setelah melalui beberapa proses,
contohnya uranium yang bisa menghasilkan energi nuklir.
Daftar Pustaka
https://id.wikipedia.org/wiki/Energi
https://id.wikipedia.org/wiki/Bahan_bakar_fosil