TEORI ENERGI 1.1 Pengertian Energi 1.2 Macam-macam Energi

Transkripsi

1 TEORI ENERGI 1.1 Pengertian Energi Energi merupakan sesuatu kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja. Semua makhluk hidup membutuhkan energi untuk hidup. Energi yang bersifat abstrak yang sukar dibuktikan, tetapi dapat dirasakan adanya. Energi atau yang sering disebut tenaga, adalah suatu pengertian yang sering sekali digunakan orang. Kita sering mendengar istilah krisis energi yang bermakna untuk menunjukkan krisis bahan bakar (terutama minyak). Bahan bakar adalah sesuatu yang menyimpan energi, jika dibakar akan diperoleh energi panas yang berguna untuk alat pemanas atau untuk menggerakkan mesin. Energi dalam kehidupan seharihari arti gerak, misal seorang anak banyak bergerak dan berlari-lari dikatakan penuh dengan energi. Energi juga dihubungkan dengan kerja. Seseorang yang mampu bekerja keras dikatakan mempunyai energi atau tenaga besar. Jadi boleh dikatakan energi adalah sesuatu kekuatan yang dapat menghasilkan gerak, tenaga, dan kerja. 1.2 Macam-macam Energi Bentuk energi bermacam-macam, seperti energi listrik, energi gerak, energi bunyi dan energi cahaya Energi secara umum terbagi menjadi 2 macam yaitu energi kinetik dan potensial. Energi kinetik disebabkan oleh materi yang bergerak, seperti air yang mengalir, kincir yang berputar, dan sebagainya. Energi potensial disebabkan oleh zat-zat yang mempunyai potensi energi didalamnya, yang tidak dapat diukur tetapi perubahan energi potensial tersebut menjadi energi lain yang dapat diukur. Energi potensial yang dikandung benda sering disebut dengan energi potensial kimia. Energi potensial kimia dapat dirubah menjadi bermacam-macam energi, seperti energi mekanik, energi kalor, energi cahaya, energi listrik, energi nuklir (Salirawati, 2007). Berikut ini macam-macam energi yaitu:

2 a. Energi Mekanik Energi mekanik merupakan yang tersimpan dalam energi kinetik atau energi potensial dan dapat ditransisi atau transfer untuk menghasilkan usaha/kerja. b. Energi Listrik Energi yang berkaitan dengan akumulasi arus elektron dan bentuk transisi atau transfernya adalah aliran elektron melalui konduktor jenis tertentu. Energi listrik dapat disimpan sebagai energi medan elektrostatis dan merupakan energi yang berkaitan dengan medan listrik akibat terakumulasinya muatan elektron pada pelat-pelat kapasitor. Energi medan listrik ekivalen dengan energi medan elektromagnetis yang sama dengan energi yang berkaitan dengan medan magnet yang timbul akibat aliran elektron melalui kumparan induksi. c. Energi Kimia Energi yang keluar sebagai hasil interaksi elektron di mana dua atau lebih atom/molekul berkombinasi sehingga menghasilkan senyawa kimia yang stabil. Energi kimia hanya dapat terjadi dalam bentuk energi tersimpan. Bila energi dilepas dalam suatu reaksi maka reaksinya disebut reaksi eksotermis yang dinyatakan dalam kj, BTU, atau kkal. Bila dalam reaksi kimia energinya terserap maka disebut dengan reaksi endotermis. Sumber energi bahan bakar yang sangat penting bagi manusia adalah reaksi kimia eksotermis yang pada umumnya disebut reaksi pembakaran. Reaksi pembakaran melibatkan oksidasi dari bahan bakar fosil. d. Energi Nuklir Energi nuklir adalah energi dalam bentuk energi tersimpan yang dapat dilepas akibat interaksi partikel dengan atau di dalam inti atom. Energi ini dilepas sebagai hasil usaha partikel-partikel untuk memperoleh kondisi yang lebih stabil. Satuan yang digunakan adalah juta-an elektron reaksi. Reaksi nuklir dapat terjadi pada peluluhan radioaktif, fisi, dan fusi.

3 e. Energi Termal (Panas) Merupakan bentuk energi dasar di mana dalam kata lain adalah semua energi yang dapat dikonversikan secara penuh menjadi energi panas. Sebaliknya, pengonversian dari energi termal ke energi lain dibatasi oleh hukum Thermodinamika II. Bentuk energi transisi dan energi termal adalah energi panas (kalor), dapat pula dalam bentuk energi tersimpan sebagai kalor laten atau kalor sensibel yang berupa entalpi. f. Energi Bunyi Energi bunyi adalah energi yang ditimbulkan oleh benda yang mengeluarkan bunyi. Bunyi dihasilkan dari getaran. Bunyi kuat dihasilkan dari getaran yang kuat. Contoh bunyi yang kuat adalah halilintar, petasan dan bom. Bunyi yang kuat menghasilkan energi yang besar. Bunyi kuat dapat memekakkan telinga, menggetarkan dan bahkan memecahkan kaca jendela. g. Energi kinetik Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda yang sedang bergerak. Contoh benda yang bergerak dan menghasilkan energi kinetik antara lain kincir angin dan dinamo sepeda. Kincir angin dimanfaatkan oleh manusia untuk menggerakkan turbin dan menghasilkan listrik. Sementara itu, putaran roda sepeda mampu memutar dinamo sepeda dan menghasilkan energi listrik untuk menyalakan lampu sepeda. h. Energi potensial Energi potensial adalah energi yang tersimpan dalam suatu benda. Ketapel yang teregang mempunyai energi potensial. Energi tersebut sewaktu-waktu dapat dilepaskan. Contoh benda yang memiliki energi potensial selain ketapel adalah per yang teregang, busur anak panah yang teregang, dan lain-lain. Energi potensial yang ada pada per disebut sebagai energi potensial pegas.

4 i. Energi Cahaya Cahaya merupakan energi yang menyertai dari proses perpindahan elektron dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah (kembalinya elektron yang sudah tereksitasi ke tempatnya semula). Elektron tersebut berada dalam keadaan tereksitasi karena diberikan energi (misalnyaenergi panas). 1.3 Energi Alternatif Energi memiliki banyak macamnya, karena kebutuhan energi terus meningkat, maka beberapa energi lain banyak digunakan sebagai bentuk energi alternatif. Berikut sumber energi alternatif (Panut, 2007). a. Energi matahari Energi matahari merupakan sumber energi yang dapat diperbarui dan tidak akan pernah habis. Sumber energi ini dapat digunakan secara gratis. Energi matahari dapat digunakan menjadi listrik seperti listrik tenaga surya, kompor tenaga surya dan lain sebagainya b. Energi angin Angin adalah udara yang bergerak. Angin merupakan salah satu kekuatan yang besar dimuka bumi ini. Angin dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan seperti tenaga angin menjadi listrik. c. Energi air Air merupakan sumber energi gerak alami yang tidak dapat habis dipakai. Energi gerak air dapat diubah menjadi energi listrik. Energi listrik yang dihasilkan air mengalir disebut energi hidroelektrik. Tempat penghasil energi hidroelektrik dinamakan pembangkit listrik tenaga air (PLTA). 2.1 Pertumbuhan Ekonomi dan Penggunaan Energi Energi nonkomersial sudah mulai turun digantikan dengan energi komersial. Untuk energi komersial, konsumsi energi primer yang terbesar adalah minyak bumi diikuti dengan gas alam dan batubara. Sedangkan pangsa sumber energi terbarukan seperti tenaga air dan geothermal masih sangat kecil.

5 Pertumbuhan penduduk merupakan salah satu faktor yang banyak mempengaruhi permintaan energi. Berdasarkan sensus tahun 1990 jumlah penduduk sudah mencapai 179,3 juta jiwa dan pertumbuhan penduduk saat ini sekitar 1.8 % per tahun (Lanang, 2005). 2.2 Strategi Penyediaan Energi Pada tahun 2001 pangsa permintaan energi di sektor rumah tangga paling besar dan mencapai 33 % dari total permintaan energi. Hal ini disebabkan makin meningkatnya standard hidup masyarakat serta makin makin meningkatnya keperluan energi listrik untuk rumah tangga. Pada tahun 2021 diharapkan pertumbuhan penduduk sudah tidak terlalu besar sehingga pangsa permintaan energi di sektor rumah tangga juga menurun menjadi sekitar 16 %. Pada saat itu pangsa permintaan energi di sektor industri menempati urutan pertama sebesar 33 %. Meningkatnya penggunaan batubara akan menyebabkan dua masalah utama. Pertama adalah dampak lingkungan seperti emisi debu, SO2 dan NO2 dan yang kedua adalah mempersiapakan prasarana transportasi batubara karena cadangan batubara berada di Sumatera dan Kalimantan sedangkan konsumsi energi terbesar berada di Jawa. NO2 adalah berwarna dan berbau, sedangkan gas NO tidak berwarna dan tidak berbau. Warna gas NO2 adalah merah kecoklatan dan berbau tajam menyengat hidung. SO2 adalah kontributor utama hujan asam. Di dalam awan dan air hujan SO2 mengalami konversi menjadi asam sulfur dan aerosol sulfat di atmosfer. Energi panas bumi merupakan energi yang ramah lingkungan karena fluida panas bumi setelah energi panas diubah menjadi energi listrik, fluida dikembalikan ke bawah permukaan (reservoir) melalui sumur injeksi. Penginjeksian air kedalam reservoir merupakan suatu keharusan untuk menjaga keseimbangan masa sehingga memperlambat penurunan tekanan reservoir dan mencegah terjadinya subsidence. Penginjeksian kembali fluida panas bumi setelah fluida tersebut dimanfaatkan untuk pembangkit listrik, serta adanya recharge

6 (rembesan) air permukaan, menjadikan energi panas bumi sebagai energi yang berkelanjutan (sustainable energy). Proyeksi atau peramalan pada dasarnya merupakan suatu dugaan mengenai terjadinya suatu peristiwa diwaktu yang akan datang. Dalam perencanaan, kegiatan proyeksi adalah penting karena menjadi dasar dan awal mulainya perencanaan tersebut. Bila dilihat menurut jangka waktu, maka kegiatan proyeksi dapat dibagi menjadi 3 (tiga) jangka waktu : Jangka pendek (short term), dapat harian, mingguan, bulanan, dan satu tahun. Jangka menengah (medium term), lebih dari satu sampai lima tahun. Jangka panjang (long term), proyeksi yang dilakukan dengan rentang waktu hingga lebih dari lima tahun. 3.1 Bahan Bakar Fosil Minyak bumi, gas alam, dan batu bara dikatakan sebagai bahan bakar fosil karena pada dasarnya mereka memang fosil. Bahan bakar fosil terbentuk lewat proses alamiah berupa pembusukan dari organisme yang mati ratusan juta tahun lalu. Dinosaurus, pepohonan, dan hampir semua mahluk hidup yang mati, terendapkan di tanah, dan sekarang telah menjadi minyak bumi, gas alam, atau batu bara. Gas alam berbentuk gas, minyak bumi berbentuk cair, dan batu bara berbentuk padat. Perbedaan wujud mereka disebabkan perbedaan pada tekanan dan panas yang mereka terima di perut bumi selama jutaan tahun (Heynes, 2007). Bahan bakar fosil adalah sumberdaya tak terbarukan karena perlu jutaan tahun untuk terbentuk, dan sumber yang ada lebih cepat habis ketimbang terbentuk yang baru. Produksi dan pemakaian bahan bakar fosil menyebabkan masalah-masalah lingkungan. Gerakan global menuju pembangkitan energi terbarukan dilakukan untuk membantu memenuhi meningkatkanya kebutuhan energi. Ada banyak jenis senyawa hidrokarbon atau terbarukan dalam campuran bahan bakar tertentu. Campuran khusus hidrokarbon memberi sebuah bahan bakar sifat karakteristiknya, seperti titik didih, titik beku, kepadatan, kekentalan, dsb.

7 Sebagian bahan bakar seperti gas alam, misalnya, mengandung komponen gas dengan titik didih yang sangat rendah. Yang lain seperti bensin dan diesel mengandung komponen dengan titik didih lebih tinggi. Bahan bakar fosil itu penting karena bila dibakar (dioksidasi menjadi karbon dioksida dan air) akan menghasilkan energi yang besar per satuan berat. Penggunaan batu bara sebagai bahan bakar sudah dilakukan di masa prasejarah. Batu bara digunakan untuk menjalankan tungku pencairan bijih logam. Hidrokarbon setengah padat juga telah digunakan semenjak zaman kuno, namun bahan ini umumnya dipakai untuk bahan anti air dan balsem. Bagi Indonesia sebagian besar batubara dikonversikan menjadi energi listrik. Untuk mengurangi dampak lingkungan pada pembangkit listrik baik yang menggunakan batubara maupun bahan bakar fossil lainya dapat dilakukan dengan beberapa cara : - menggunakan electrostatic precipitator untuk mengurangi emisi debu - menggunakan desulphurisasi untuk mengurasi emisi SO2, dan - menggunakan de NOx untuk mengurangi emisi NO2. Pada pembangkit listrik batubara kemungkinan lain untuk mengurangi emisi adalah menggunakan teknologi batubara bersih (clean coal technology). Saat ini di dunia terdapat persediaan batu bara sebesar 905 miliar metrik ton yang setara dengan 4416 miliar barel (702.1 km3) minyak bumi. Sementara itu persediaan minyak bumi sendiri adalah 1119 miliar barel (177,9 km3) hingga 1317 miliar barel (209,4 km3). Gas alam lebih sedikit, yaitu hanya triliun meter kubik, atau setara 1161 miliar barel minyak bumi. Produksi harian bahan bakar fosil pada tahun 2006 adalah sebagai berikut: a. Batu bara diproduksi 52 juta barel ekuivalen minyak per hari. b. Minyak bumi diproduksi 84 juta barel per hari c. Gas alam diproduksi 19 juta barel ekuivalen minyak per hari. Saat ini diduga cadangan minyak dunia hanya cukup untuk 34 tahun lagi (per 2011). Sementara gas alam tinggal 52 tahun dan batu bara masih cukup untuk 139 tahun ke depan.

8 4.1 Pembangkit Tenaga Indonesia memiliki karunia sinar matahari. Hampir di setiap pelosok Indonesia, matahari menyinari sepanjang pagi sampai sore. Energi matahari yang dipancarkan dapat diubah menjadi energi listrik dengan menggunakan solar cells panel (energi tenaga surya). Selain energi tenaga surya, terdapat macam-macam pembangkit tenaga yang dapat digunakan sebagai sumber energidiantaranya: a. Pembangkit listrik tenaga angin Pembangkit Listrik Tenaga Angin adalah pembangkit yang memenfaatkan hembusan angin sebagai sumber penghasil listrik. Alat utamanya adalah generator, dengan generator tersebut maka dapat dihasilkan arus listrik dari gerekan blade / baling-baling yang bergerak karena hembusan angin. Pembangkit ini lebih effisien dari pada pembangkit listrik tenaga surya didalam menghasilkan listriknya. Pembangkit listrik yang ada dipasaran memiliki kapasitas watt per jam 200, 400, 500, 1000, 2000 dan 3000 Watt. b. Pembangkit listrik tenaga panas bumi Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi adalah Pembangkit Listrik (Power generator) yang menggunakan panas bumi (Geothermal) sebagai energi penggeraknya. Indonesia dikaruniai sumber panas bumi yang berlimpah karena banyaknya gunung berapi di indonesia, dari pulau-pulau besar yang ada, hanya pulau Kalimantan saja yang tidak mempunyai potensi panas bumi. Keuntungan teknologi ini antara lain : bersih, dapat beroperasi pada suhu yang lebih rendah daripada PLTN, dan aman, bahkan geothermal adalah yang terbersih dibandingkan dengan nuklir, minyak bumi dan batu bara. Meskipun tergolong ramah lingkungan, namun beberapa hal perlu dipertimbangkan apabila pembangkit listrik tenaga panas bumi ingin dikembangkan sebagai pembangkit dengan skala besar c. Pembangkit listrik tenaga air Pembangkit tinggi tenaga air (PLTA) bekerja dengan cara merubah energi potensial (dari dam atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air) dan dari energi mekanik menjadi energi listrik(dengan bantuan generator). Kapasitas PLTA diseluruh dunia ada sekitar MW,setara

9 dengan 3,6 milyar barrel minyak atau sama dengan 24 % kebutuhan listrik dunia yang digunakan oleh lebih 1 milyar orang. d. Pembangkit listrik tenaga nuklir Prinsip kerja PLTN, pada dasarnya sama dengan pembangkit listrik konvensional, yaitu ; air diuapkan di dalam suatu ketel melalui pembakaran. Uap yang dihasilkan dialirkan ke turbin yang akan bergerak apabila ada tekanan uap. Perputaran turbin digunakan untuk menggerakkan generator, sehingga menghasilkan tenaga listrik. e. Pembangkit listrik tenaga uap Indonesia adalah eksportir batubara terbesar kedua di dunia (setelah Australia, 2006). Disaat harga minyak yang terus membumbung tinggi pembangkit listrik tenaga uap (pltu) layak menjadi pertimbangkan. Batu bara yang dibakar di ruang pembakaran digunakan untuk memanaskan air didalam boliler sampai menjadi uap. Uap ini yang digunakan untuk memutar rotor dan membangkitkan energi listrik f. Pembangkit listrik tenaga sampah Sampah merupakan konsekuensi dari adanya aktifitas manusia, karena setiap aktifitas manusia pasti menghasilkan buangan atau sampah. Sampah dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi apabila di tangani oleh orang-orang yang ahli. Energi ini diambil lewat proses pembakaran dan pengambilan uap. 5.1 Sumber-Sumber Energi Macam-macam Sumber Energi Alternatif. Para ahli telah menemukan berbagai sarana energi alternatif. Berikut ini dibahas sekilas tentang macammacam sumber energi alternatif yang dewasa ini semakin gencar dikembangkan. a. Sumber Energi Matahari Energi matahari merupakan sumber energi termurah yang sifatnya tak terbatas. Pasokan sinar matahari yang tak terbatas memberikan ide untuk menyimpan energi tersebut dan kemudian dikonversi ke dalam bentuk energi lain. Oleh karena itu, untuk memanfaatkan sumber energi yang tidak terbatas tersebut, diperlukan penyimpan energi dan pengkonversi energi.

10 Salah satu yang bisa digunakan untuk menyimpan energi tersebut adalah solar panel. Di Indonesia sendiri, potensi pemanfaatan sumber energi matahari begitu besar karena matahari bersinar sepanjang tahun. b. Sumber Energi Biomassa Sumber energi ini berasal dari sisa-sisa metabolisme makhluk hidup. Sisa-sisa makhluk hidup tersebut bisa berupa kotoran hewan maupun hasil pembusukan sisa-sisa tanaman. Kotoran atau hasil pembusukan tersebut dikumpulkan ke dalam sebuah penyimpan. Kemudian, dipaksa untuk mengeluarkan energi melalui mekanisme perubahan kimia yang terjadi. Reaksi kimia yang terjadi menghasilkan energi. Kemudian, energi tersebut disimpan dan dikonversi menjadi energi lainnya. c. Sumber Bioenergi Berbeda dengan sumber energi kedua, bioenergi berasal dari tanaman yang sengaja diolah untuk diambil minyaknya. Sebagai contoh adalah tanaman jarak. Para ahli membuat sebuah teknologi untuk mengekstrak minyak jarak dari bijinya. Minyak jarak tersebut diteliti sehingga didapat kualitas minyak seperti yang biasa digunakan untuk bahan bakar minyak. Hasil akhirnya adalah bentuk substitusi dari bensin dan solar yang biasa disebut biosolar dan bioetanol. d. Sumber Energi Panas Bumi Indonesia dikenal memiliki sumber-sumber panas bumi berlimpah. Banyaknya garis pegunungan yang ada di Indonesia menjadi salah satu keuntugan bagi keberlimpahan sumber energi panas bumi. Salah satu ide dasar sumber energi ini adalah mengubah energi panas yang dikandung oleh dapur magma menjadi sumber energi lain, seperti energi listrik. Berbagai perusahaan eksplorasi dunia pun kini menaruh perhatian tinggi terhadap sumber energi yang tidak akan pernah habis ini. e. Sumber Energi Pasang Surut Sebagai Negara Kepulauan, Indonesia memiliki garis pantai terpanjang di dunia. Panjangnya garis pantai besar ini menjadikan Indonesia sebagai salah satu negara yang berpotensi memiliki sumber daya energi pasang surut besar.

11 Ide dasar penggunaan sumber daya energi ini adalah mengubah energi mekanik hasil perubahan gelombang laut menjadi energi lain, misalnya listrik. f. Sumber Energi Angin Energi angin menjadi salah satu solusi bagi negara yang memiliki potensi angin begitu besar. Di Belanda, energi angin sudah sangat lama digunakan sebagai salah satu sumber energi. Ide dasar sumber energi ini adalah menangkap pergerakan angin tersebut dengan bantuan kincir angin raksasa. Dengan bergeraknya kincir angin raksasa, generator bergerak sehingga membangkitkan pasokan energi listrik. g. Sumber Energi Nuklir Nuklir bagaikan dua mata uang yang saling berkebalikan. Di satu sisi, energi nuklir menjadi salah satu jawaban dalam kelangkaan energi. Di sisi lain, nuklir dapat menjadi bencana ketika terjadi kebocoran seperti halnya pembangkit listrik nuklir di Chernobyl, Uni Soviet. Namun, dengan semakin berkembangnya teknologi keamanan nuklir, energi ini menjadi salah satu sumber energi potensial. Nuklir sifatnya lebih efisien dibanding bahan bakar fosil. Ide dasar energi ini adalah memanfaatkan energi yang dihasilkan dari peristiwa fisi dan fusi dari inti atom yang bersifat radioaktif.

12 DAFTAR PUSTAKA Hynes, Margaret Seri pengetahuan batuan dan fosil. Jakarta: Erlangga Lanang, Ragil Kajian Perencanaan Permintaan Dan Penyediaan Energi. Yogyakarta: Univ Gadjah Mada Panut. dkk Dunia IPA (Ilmu Pengetahuan Alam). Bogor: Yudhistira Salirawati, Das, dkk Belajar kimia secara menarik. Jakarta: Grasindo