Puji
syukur kami panjatkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan
karunia-Nya
sehingga kami dapat menyelesaikan makalah berjudul “Energi Alternatif sebagai
Pengganti Ketergantungan Terhadap BBM” ini. Shalawat serta salam semoga tetap
tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW. Makalah ini ditujukan dalam rangka
memenuhi salah satu nilai tugas mata kuliah Pembangkit Tenaga Listrik. Kami
menyampaikan ucapan terimakasih kepada pihak yang telah membantu dalam
menyelesaikan makalah ini, khususnya kami sampaikan kepada:
1.
Silo Wardono, ST, M. Si. selaku Kepala Program Studi Teknik Listrik yang telah
menyediakan kesempatan dan bantuan
fasilitas dalam menyelesaikan makalah ini;
2.
Ikhsan Kamil, ST, selaku dosen mata kuliah Pembangkit Tenaga Listrik yang telah
membantu dalam memberikan bimbingan
dan masukan dalam pembuatan makalah ini;
3.
Orangtua kami, yang telah memberikan dukungan moral dan do’a dalam
menyelesaikan makalah ini;
4.
Semua pihak yang telah membantu kami dalam menyelesaikan makalah ini
Kami
selaku penulis mohon maaf atas segala kekurangan yang terdapat di dalam
makalah
ini. Kami sadari makalah ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu kami
sangat
menerima saran dan kritik yang bersifat membangun demi memperbaiki agar karya
ini
lebih mendekati kesempurnaan. Akhir kata, kami sampaikan banyak terimakasih
atas
perhatian
yang diberikan.
Depok,
28 Desember 2014
Hormat
Kami
Penulis
BAB
I
PENDAHULUAN
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Cadangan
bahan bakar minyak Indonesia semakin menipis. Konsumsi BBM semakin hari semakin
menigkat sedangkan cadanagan BBM terbatas. Cadangan minyak di Indonesia
sekarang tinggal 12 tahun lagi, dan hanya memiliki cadangan minyak sebesar 3.7
miliar barel. Hal tersebut hanya mampu memproduksi 830,000 barel minyak per
hari dan disisi lain Indonesia membutuhkan minyak 1.2 juta barel per hari.
Permasalahn
krisis Bahan Bakar Minyak di Indonesia sudah mencapai tingkat yang sangat
memprihatinkan. Di satu sisi konsumsi masyarakat terus meningkat, sementara persedian
dan supply terus menerus menurun. Hal
ini menyebabkan harga BBM terus melambung mencapai angka yang sulit dijangkau
oleh sebagian masyarakat Indonesia terutama pada masyarakat kelas menengah ke
bawah, sehingga pemerintah mengkaji ulang harga BBM tersebut.
Kelangkaan
BBM ini membuat pemerintah bekerja keras untuk mencari jalan keluar yang
terbaik, agar masyarakat di Indonesia tidak ketergantungan lagi dengan Bahan
Bakar Minyak. Salah satu jalan untuk menggantikan konsumsi pemakaian Bahan
Bakar Minyak yaitu dengan mencari sumber energi alaternatif yang dapat
diperbaharui kembali seperti energi matahari, energi air, energi angin dan
energi-energi lainnya yang dapat dijadikan sebagai pengganti dari
ketergantungan BBM.
1.2
Rumusan Masalah
1. Apa
pengertian energi alternatif?
2. Apa
saja bentuk-bentuk energi alternatif dan sumber-sumber energi alternatif?
3. Bagaimana
pemanfaatan energi alternatif sebagai energi pengganti minyak bumi ?
1.3
Tujuan
1. Sebagai
solusi untuk manusia agar tidak selalu ketergantungan dengan BBM
2. Agar
manusia dapat mengetahui macam-macam pengganti Bahan Bakar minyak
3. Memberikan
informasi bahwa tanpa adanya BBM manusia tetap bisa mendapatkan bahan bakar
dari energi lain
BAB
II
PEMBAHASAN
2.1
Energi Alternatif
Energi
alternative merupakan energi yang dapat digunakan untuk mengganti bahan bakar
konvensional yang bersumber dari bahan bakar fosil (BBM, batu bara). Energy
alternatif memiliki kriteria antara lain yaitu :
1. Dapat
digunakan berulang-ulang
2. Jumlahnya
berlimpah
3. Pengolahannya
tidak merusak alam
4. Tidak
berbahaya, aman serta tidak menimbulkan berbagai penyakit kibat pengolahan
Energi
yang bisa dijadikan sebagai energi alternatif yaitu solar sel, solar thermal,
biogas, energi nuklir, energi angin, energi panas bumi, energi panas laut dan
energi pasang surut.
2.2
Sumber Energi Alternatif
2.2.1
Solar Sel
2.2.1.1 Sejarah Solar Sel
Efek photovoltaic pertama kali berhasil diidentifikasi oleh seorang
ahli Fisika berkebangsaan Prancis Alexandre Edmond Becquerel pada tahun 1839.
Baru pada tahun 1876, William Grylls Adams bersama muridnya, Richard Evans Day
menemukan bahwa material padat selenium dapat menghasilkan listrik ketika
terkena paparan sinar.
Dari percobaan tersebut, meskipun bisa dibilang gagal karena
selenium belum mampu mengonversi listrik dalam jumlah yang diinginkan, namun
hal itu mampu membuktikan bahwa listrik bisa dihasilkan dari material padat
tanpa harus ada pemanasan ataupun bagian yang bergerak.
Tahun 1883, Charles Fritz mencoba melakukan penelitian dengan
melapisi semikonduktor selenium dengan lapisan emas yang sangat tipis.
Photovoltaic yang dibuatnya menghasilkan efisiensi kurang dari 1 %.
Perkembangan berikutnya yang berhubungan dengan ini adalah penemuan Albert
Einstein tentang efek fotolistrik pada tahun 1904. Tahun 1927, photovoltaic dengan
tipe yang baru dirancang menggunakan tembaga dan semikonduktor copper oxide.
Namun kombinasi ini juga hanya bisa menghasilkan efisiensi kurang dari 1 %.
Pada tahun 1941, seorang peneliti bernama Russel Ohl berhasil
mengembangkan teknologi sel surya dan dikenal sebagai orang pertama yang
membuat paten peranti solar cell modern. Bahan yang digunakan adalah silicon
dan mampu menghasilkan efisiensi berkisar 4%.
Barulah kemudian di tahun 1954, Bell Laboratories berhasil
mengembangkannya hingga mencapai efisiensi 6% dan akhirnya 11%. 5 Pada tengah
hari yang cerah radiasi sinar matahari mampu mencapai 1000 watt permeter
persegi. Jika sebuah piranti semikonduktor seluas satu meter persegi memiliki
efisiensi 10 persen, maka modul sel surya ini mampu memberikan tenaga listrik
sebesar 100 watt.
Sampai saat ini modul sel surya komersial memiliki efisiensi
berkisar antara 5 hingga 15 persen tergantung material penyusunnya. Tipe
silikon kristal merupakan jenis piranti sel surya yang memiliki efisiensi
tinggi meskipun biaya pembuatannya relatif lebih mahal dibandingkan jenis sel
surya lainnya. Tipe modul sel surya inilah yang banyak beredar di pasaran.
Sebenarnya ada produk sel surya yang efisiensinya bisa mencapai 40%, namun
belum dijual secara masal. Prestasi ini dicapai oleh DoE yang sudah
mengembangkannya sejak awal tahun 1980.
DoE memulai penelitian yang dikenal dengan “multi-junction gallium
arsenide-based solar cell devices,” solar sel multilayer yang dapat mengonversi
16 persen energi menjadi listrik.
Pada tahun 1994, laboratorium energi terbarukan (National Renewable
Energy laboratory) milik DoE berhasil memecahkan rekor efisiensi 30 persen yang
sangat menarik minat bagi dunia industri angkasa luar untuk memanfaatkannya.
Hampir semua satelit saat ini memanfaatkan teknologi multi-junction cells.
Pencapaian efisiensi hingga 40% tersebut dilakukan dengan mengkonsentrasikan
cahaya matahari. Teknologi ini menggunakan konsentrator optik yang mampu
meningkatkan intensitas cahaya matahari sehingga konversi listriknya pun juga
meningkat.
Sedangkan pada umumnya teknologi sel surya hanya mengandalkan cahaya
matahari alami atau dikenal dengan “one sun insolation” yang hanya mampu
menghasilkan efisiensi 12 hingga 18 persen. Boeing-Spectrolab memakai struktur
yang bernama multi-junction solar cell. Struktur ini mampu menangkap spectrum
sinar matahari lebih banyak dan mengubahnya menjadi energi listrik. Sel
individunya dibuat dalam beberapa lapis dan setiap lapisan mampu menangkap
cahaya yang melewati sel.
2.2.1.2 Prinsip Kerja Solar Sel
Pemanfaatan energi terbarukan diantaranya dengan memanfaatkan tenaga radiasi cahaya
matahari menggunakan sel surya sebagai pengonversi energi matahari menjadi
energi listrik yang kita kenal dengan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS).
Cahaya matahari terdiri atas foton atau partikel energi surya yang dikonversi
menjadi energi listrik. Energi yang diserap oleh sel surya diserahkan pada
elektron sel surya untuk dikonversikan menjadi energi listrik. Pada sel
surya terdapat dua sambungan antara dua lapisan tipis yang terbuat
dari bahan semi konduktor, masing-masing lapisan diketahui
sebagai semikonduktor jenis P dan semikonduktor jenis N. Pada saat foton
mengenai sel surya maka energi yang diserap dari foton akan diberikan ke
elektron untuk melepaskan diri dari semikonduktor N. Terlepasnya elektron
ini meninggalkan hole pada daerah yang ditinggalkan oleh elektron yang disebut
dengan “fotogenerasi” elektron–hole. Dikarenakan pada sambungan PN terdapat
medan listrik E, elektron hasil fotogenerasi tertarik kearah semikonduktor N
begitu juga dengan hole yang tertarik ke arah semikonduktor P. Jika kedua
semikonduktor tersebut dihubungkan dengan sebuah kabel dan diberi beban seperti
ditunjukkan pada Gambar 1 akan menghasilkan arus listrik dan mengalir melalui
kabel tersebut.
Gambar
1. Prinsip Kerja Solar Sel
|
2.2.1.3
Kelebihan dan Kekurangan Solar Sel
Penggunaan Solar Sel sebagai alternatif dalam mendapatkan tenaga listrik
memiliki keunggulan-keunggulan seperti berikut:
1. Melimpahnya ketersediaan energi sinar matahari
Sifat
dari energi sinar matahari adalah terbarukan (dapat diperbaharui) dan mudah
diperoleh diberbagai tempat di bumi.
2. Tidak ada biaya konsumsi
Biaya
sinar matahari dalam proses menyinari bumi adalah gratis. Semua makhluk hidup
berhak menikmati dan memanfaatkannya.
3. Ramah lingkungan
Solar
Sel termasuk ke dalam kategori ramah lingkungan karena proses pengubahan
energinya tidak menghasilkan emisi karbon, polusi udara maupun suara.
4. Tidak memerlukan perawatan khusus
Solar
Sel merupakan perangkat solid sederhana berisi kumpulan sel surya yang dilindungi
oleh modul surya yang terbuat dari kaca, sehingga resiko kerusakannya tergolong
sangat rendah.
5. Solar Sel berumur panjang
Solar
Sel memiliki ketahanan yang kuat dan tidak rentan rusak, dengan rata-rata umur
penggunaan lebih dari 20 tahun.
6. Sangat sesuai untuk diterapkan di daerah tropis
Daerah
tropis mendapatkan penyinaran matahari yang lebih lama dengan intensitas yang
lebih kuat, sehingga panel surya akan lebih efektif dalam menangkap energi
sinar matahari.
7. Tidak membutuhkan jaringan transmisi
Pemanfaatan
hasil energi listrik dari Solar Sel tidak membutuhkan jaringan transmisi karena
tidak membutuhkan jarak yang panjang kepada beban listriknya.
Selain daripada keunggulan-keunggulan tersebut di atas, Solar Sel juga
memiliki sisi kekurangan sebagai berikut:
1. Memerlukan area yang cukup luas.
Besarnya
nilai energi listrik yang dihasilkan bergantung dari luas area yang digunakan
untuk pemanfaatan panel surya. Semakin luas bidang permukaan panel surya, maka
energi listrik yang dihasilkan juga semakin besar.
2. Ketergantungan terhadap polusi udara dan kondisi cuaca.
Hambatan
yang terdapat pada jalur penyinaran matahari menuju panel surya akan sangat
berpengaruh terhadap energi listrik yang dihasilkan.
3. Hanya dapat menyerap energi pada siang hari saja.
Tingkat
efektifitas panel surya hanya berlangsung selama terdapat sinar matahari, oleh
karena itu, komponen media penyimpanan diperlukan untuk menampung energi
listrik yang dihasilkan setiap harinya.
4. Membutuhkan inverter.
Jenis
daya yang dihasilkan dari panel surya adalah DC, oleh karena itu dibutuhkan
tambahan perangkat inverter untuk dapat mengubahnya menjadi jenis daya AC.
Pengembangan teknologi Solar Sel masih perlu dilakukan terus menerus
agar dapat diperoleh hasil yang lebih optimal. Adanya kekurangan dari Solar Sel
di atas memberikan peluang adanya inovasi untuk semakin meningkatkan
efektifitas dan efisiensi teknologi tersebut ke depan. Melalui proses
peningkatan kualitas panel surya, diharapkan akan mampu mendorong upaya
pemberdayaan teknologi Solar Sel secara lebih luas di masyarakat Indonesia.
Dampak lebih lanjut, diharapkan tingkat ketergantungan masyarakat terhadap
energi fosil sebagai sumber pembangkit listrik akan menurun untuk kemudian
beralih kepada sumber energi terbarukan yang berkelanjutan.
2.2.2
Solar Thermal
2.2.2.1
Sejarah Solar Thermal
Kolektor panas berupa plat-plat datar untuk pemanasan air bertenaga
surya sudah populer di Florida dan di Southern California sejak tahun 1920-an.
Levi Yissar membuat prototipe pemanas air tenaga surya yang pertama buatan
Israel dan pada tahun 1953 ia mendirikan NerYah Company, yang merupakan
produsen pemanas air tenaga surya komersial Israel yang pertama. Meskipun sinar
matahari di Israel tersedia secara berlimpah ruah, namun pada tahun 1967 alat
ini hanya digunakan oleh 20% dari seluruh jumlah penduduk Israel.
2.2.2.2
Prinsip Kerja Solar Thermal
Solar thermal power plant adalah sebuah pembangkitan energi listrik
dengan memanfaatkan panas dari sinar matahari. Cara kerja dari pembangkit
ini adalah sinar matahari dipantulkan oleh cermin menuju ke receiver. Cermin ini digunakan untuk
memantulkan cahaya matahari. Kemudian cahaya yang dipantulkan ke receiver (solar receiver steam generator) yang mana panas dari matahari
dikumpulkan dan digunakan untuk memanaskan air dengan menggunakan system boiler.
Jadi didalam receiver tersebut
terdapat sebuah boiler dimana dalam
mengubah air menjadi steam (uap)
digunakan energi panas dari matahari. Uap air akan mengalir ke steam turbin yang digunakan
untuk memutar generator dan menghasilkan tenaga
listrik.
Gambar 2. Prinsip Kerja Solar Thermal
|
2.2.2.3
Kelebihan dan Kekurangan Solar Thermal
Penggunaan Solar Thermal sebagai alternatif dalam mendapatkan tenaga
listrik memiliki keunggulan-keunggulan seperti berikut:
1.
Energi panas
matahari adalah energi yang tersedia hampir diseluruh bagian permukaan bumi dan
tidak habis (renewable energy).
2.
Tidak
menghasilkan polutan dan emisi yang berbahaya baik bagi mnausia maupun
lingkungan.
3.
Mengurangi
kebutuhan akan energi fosil.
Selain daripada keunggulan-keunggulan tersebut di atas, Solar
Thermal juga memiliki sisi kekurangan sebagai berikut:
1.
Tidak efektif
pada daerah yang memiliki cuaca berawan untuk waktu yang lama.
2.
Pada musim
dingin pipa-pipa pada sistem pemanas akan pecah karena air di dalamnya membeku.
3.
Membutuhkan
lahan yang sangat luas.
4.
Lapisan
kolektor yang menyilaukan dapat membahayakan penglihatan dalam penerbangan.
5.
Sangat
tergantung pada sinar matahari.
2.2.3
Energi Biogas
2.2.3.1
Sejarah Pembangkit Listrik Tenaga Biogas
Sejarah penemuan proses anaerobik digestion untuk menghasilkan
biogas tersebar dibenua Eropa. Penemuan ilmuan Alessandro Volta terhadap gas
yang dikeluarkan dirawa-rawa terjadi pada tahun 1770, beberapa decade kemudian
Avogadro mengidentifikasikan tentang gas Methana. Setelah tahun 1875 dipastikan
bahwa biogas merupakan produk dari proses anaerobik digestion. Tahun 1884
Pateour melakukan penelitian tantang biogas menggunakan kotoran hewan. Era
penelitian Pasteour menjadi landasan untuk penelitian biogas hingga saat ini.
Pada akhir abad ke-19 ada beberapa riset dalam bidang ini dilakukan. Di Jerman dan
Perancis melakukan riset pada masa antara dua perang dunia dan beberapa unit
pembangkit biogas dengan memanfaatkan limbah pertanian. Selama perang dunia II
banyak petani di Inggris dan benua Eropa yang membuat digester kecil untuk
menghasilkan biogas yang digunakan untuk menggerakkan traktor. Karena harga BBM
semakin murah dan mudah memperolehnya pada tahun 1950-an pemakaian biogas di
Eropa ditinggalkan. Namun, di Negara-negara berkembang kebutuhan akan sumber
energi yang murah dan selalu tersedia ada. Kegiatan produksi biogas di India
telah dilakukan semenjak abad ke-19. Alat pencerna anaerobik pertama dibangun
pada tahun 1900.
2.2.3.2
Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Biogas
Bagian utama dari sistem biogas adalah tangki penampungan (disgester). Di dalam tangki ini, bakteri
merubah sampah organik menjadi gas metana melalui proses anaerobic disgestion. Setiap harinya, operator dari sistem biogas
memberi makan bakteri tersebut dengan sampah rumah tangga seperti sampah dapur
dan pupuk ternak. Gas metana yang dihasilkan akan menjadi bahan bakar untuk
mendapatkan uap yang digunakan oleh turbin agar bisa menghasilkan listrik pada
generator.
Gambar 3. Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Biogas
|
2.2.3.3
Kelebihan dan Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Biogas
Penggunaan Biogas sebagai alternatif dalam mendapatkan tenaga
listrik memiliki keunggulan-keunggulan seperti berikut:
1.
Pendayagunaan
sumber-sumber energi bahan buangan organik yang sudah tidak bermanfaat lagi
secara ekonomis.
2.
Menanggulangi
permasalahan sanitasi.
3.
Ampas hasil
dari proses biogas memiliki kualitas yang lebih baik dibandingkan pupuk kandang
asli pada.
4.
Ramah
lingkungan.
5.
Mengatasi
permasalahan global warming.
6.
Nilai dari 1
meter kubik biogas setara dengan setengah liter minyak diesel.
Selain daripada keunggulan-keunggulan tersebut di atas, Biogas juga
memiliki sisi kekurangan sebagai berikut:
1.
Tidak awet.
2.
Membutuhkan
waktu kurang dari 2 minggu sebelum menghasilkan gas.
3.
Dalam
pembuatannya harus hati-hati.
4.
Saat masih
berupa sampah atau kotoran maka akan menimbulkan bau saat pemrosesan biogas.
2.2.4
Energi Nuklir
2.2.4.1
Sejarah Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir
Pada tahun 1938, seorang ahli kimia asal Jerman Otto Hahn and Fritz
Strassmann, bersama dengan fisikawan asal Austria Lise Meitner dan keponakan
Meitner, Otto Robert Frisch, melakukan eksperimen dengan hasil dari
uranium-dengan-neutron, untuk meneliti lebih lanjut klaim Fermi. Mereka
menemukan bahwa neutron tersebut dapat membelah nukleus atom uranium menjadi 2
bagian sama persis, kebalikan dari Fermi. Hasilnya adalah seseatu yang sangat
mengejutkan: semua bentuk peluruhan nuklir hanya berakibat kecil bagi massa
dari nuklues, dimana proses ini kemudian dinamakan sebagai fisi. Para peneliti
selanjutnya, termasuk Leó Szilárd, kemudian ia mengetahui, jika reaksi fisi
melepaskan neutron tambahan, sebuah reaksi rantai nuklir yang stabil bisa
dihasilkan. Setelah hasil percobaan ini diumumkan oleh Frédéric Joliot-Curie
tahun 1939, para peneliti dari banyak negara (termasuk Amerika Serikat,
Britania Raya, Perancis, Jerman, dan Uni Soviet) memberikan petisi pada pemerintah
mereka masing-masing untuk mendukung penelitian nuklir fisi, tepat saat
jatuhnya Perang Dunia II.
Di Amerika Serikat sendiri, mereka mulai membuat reaktor buatan
manusia pertama, yang kemudian dikenal sebagai Chicago Pile-1, tanggal 2
Desember 1942. Proyek ini kemudian menjadi bagian dari Proyek Manhattan, yang
membuat uranium yang diperkaya dan membangun reaktor besar untuk membuat
plutonium yang akan digunakan sebagai senjata nuklir pertama di dunia, yang
kemudian dipakai untuk mengebom kota Hiroshima dan Nagasaki.
Pasca Perang Dunia II, kemungkinan digunakannya energi atom untuk
penggunaan sehari-hari, tidak untuk perang, diusahakan secara meluas sehingga
digunakan sebagai alasan agar semua penelitian nuklir tidak mesti diawasi oleh
sebuah lembaga militer. Meski begitu, para peneliti tetap setuju kalau seorang
sipil yang belajar nuklir membutuhkan sedikitnya satu dekade untuk dapat
menguasai nuklir. Fakta lainnya adalah reaktor nuklir juga dapat digunakan
untuk memproduksi senjata nuklir (plutonium) yang membuat pemerintahan di
berbagai negara (termasuk Amerika Serikat, Britania Raya, Kanada, dan Uni
Soviet) mencoba menerapkan aturan agar semua percobaan nuklir berada di bawah
kontrol dan klasifikasi pemerintah. Di Amerika Serikat, penelitian reaktor
berada di bawah Komisi Energi Atom Amerika Serikat, yang berlokasi di Oak
Ridge, Tennessee, Situs Hanford, dan Laboratorium Nasional Argonne.
Pekerjaan mengenai nuklir terus berlanjut di Amerika Serikat,
Kanada, Inggris, dan Uni Soviet di akhir 1940-an dan awal 1950-an. Listrik
pertama yang dihasilkan oleh reaktor nuklir untuk pertama kali terjadi pada
tanggal 20 Desember 1950 di stasiun percobaan EBR-I dekat Arco, Idaho, dan
berhasil memproduksi listrik sekitar 100 kW. Nuklir juga digunakan pada kapal selam
Amerika Serikat, seperti pada kapal selam USS Nautilus milik AS yang
diluncurkan tahun 1955. Tahun 1953, Presiden Amerika Dwight Eisenhower
memberikan pidatonya yang berjudul "Atom untuk Perdamaian" di
Perserikatan Bangsa-Bangsa, ia menginginkan agar pengembangan energi nuklir
untuk tujuan "damai" dapat terealisasi dengan cepat.
2.2.4.2
Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir
Pada dasarnya prinsip kerja Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir atau
PLTN sama halnya dengan Pembangkit Listrik Konvensional. Dalam proses kerjanya,
air akan diuapkan dalam suatu wadah (ketel) dengan melalui pembakaran. Dalam
pembakaran tersebut akan menghasilkan uap yang akan dialirkan ke dalam turbin
yang akan bergerak jika terdapat tekanan uap. Dalam proses tersebut turbin akan
bergerak. Bergeraknya turbin ini berfungsi untuk menggerakkan generator yang
akan menghasilkan energi listrik. Jika dalam Pembangkit Listrik Konvensional,
bedanya yaitu bahan bakarnya dalam menghasilkan uap panas, yaitu dengan minyak,
gas, atau batubara.
Proses dari pembakaran bahan bakar tersebut akan menghasilkan gas
Karbon Dioksida atau CO2, Sulfur Dioksida SO2 dan juga Nitrogen Dioksida atau
disebut juga Nox, selain itu pembakaran tersebut menghasilkan debu yang
mengandung kadar logam berat. Sisa-sisa pembakaran tersebut di atas akan
menjadi gas emisi ke udara dan berpotensi besar terhadap pencemaran lingkungan.
Beberapa pencemaran lingkungan tersebut yaitu hujan asam dan pemanasan global
(Global Warming).
Sedangkan untuk Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir, panas yang dipakai
dihasilkan dari proses reaksi pembelahan inti Uranium di dalam reaktor nuklir.
Sebagai bahan pemindah panas tersebut digunakanlah air yang secara
terus-menerus disirkulasikan selama proses. Bahan bakar yang digunakan untuk
pembakaran ini, yang menggunakan Uranium tersebut tidak melepaskan
partikel-partikel seperti Nox, CO2, ataupun SO2, serta tidak mengeluarkan
partikel debu yang mengandung logam berar. Sehingga Pembangkit Listrik Tenaga
Nuklir adalah pembangkit yang sangat ramah lingkungan.
Gambar 4. Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir
|
2.2.4.3
Kelebihan dan Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir
Penggunaan Nuklir sebagai alternatif dalam mendapatkan tenaga
listrik memiliki keunggulan-keunggulan seperti berikut:
1.
Tidak
menghasilkan karbon dioksida sehingga tidak memberikan kontribusi terhadap efek
rumah kaca.
2.
Menghasilkan
jumlah energi yang besar dengan bahan bakar yang sedikit.
3.
Mengatasi
ketergantungan terhadap bahan bakar fosil yang semakin menipis.
Selain daripada keunggulan-keunggulan tersebut di atas, Nuklir juga
memiliki sisi kekurangan sebagai berikut:
1.
Sampah yang
dihasilkan sangat berbahaya sehingga harus disegel dan terkubur selama ribuan
tahun untuk memungkinkan radio aktivitasnya mati dan
pergi. Selama itu tempat penyimpanan tsb harus dijaga agar aman dari bencana alam,
teroris, dst.
2.
Pembangunan
dan pemeliharaannya membutuhkan biaya yang sangat mahal.
2.2.5
Energi Angin
2.2.5.1
Sejarah Pembangkit Listrik Tenaga Angin
Tenaga angin menunjuk kepada 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.
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.
2.2.5.2
Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Angin
Cara kerja dari pembangkitan listrik tenaga angin ini yaitu awalnya
energi angin memutar turbin angin. Turbin angin bekerja berkebalikan dengan kipas
angin (bukan menggunakan listrik untuk menghasilkan listrik, namun menggunakan
angin untuk menghasilkan listrik).
Kemudian angin akan memutar sudut turbin, lalu diteruskan untuk memutar
rotor pada generator di bagian belakang turbin angin. Generator mengubah energi
gerak menjadi energi listrik dengan teori medan elektromagnetik, yaitu poros
pada generator dipasang dengan material ferromagnetik permanen. Setelah itu di
sekeliling poros terdapat stator yang bentuk fisisnya adalah kumparan-kumparan
kawat yang membentuk loop. Ketika poros generator mulai berputar maka akan
terjadi perubahan fluks pada stator yang akhirnya karena terjadi perubahan
fluks ini akan dihasilkan tegangan dan arus listrik tertentu. Tegangan dan arus
listrik yang dihasilkan ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik untuk
akhirnya digunakan oleh masyarakat. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan
oleh generator ini berupa AC (alternating current) yang memiliki bentuk
gelombang kurang lebih sinusoidal. Energi Listrik ini biasanya akan disimpan
kedalam baterai sebelum dapat dimanfaatkan.
Gambar
5. Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga
Angin
|
2.2.5.3
Kelebihan dan Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Angin
Penggunaan Angin sebagai alternatif dalam mendapatkan tenaga listrik
memiliki keunggulan-keunggulan seperti berikut:
1.
Sumber energi
akan selalu tersedia
2.
Ramah
lingkungan
3.
Sumber energi
gratis
4.
Pasokan
melimpah
Selain daripada keunggulan-keunggulan tersebut di atas, Angin juga
memiliki sisi kekurangan sebagai berikut:
1.
Biaya
pemasangan awal tinggi
2.
Tidak dapat
terus diandalkan
3.
Belum efisien
2.2.6
Energi Panas Bumi
2.2.6.1
Sejarah Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi
Pada abad ke-20, permintaan akan listrik membuat tenaga panas bumi
dipertimbangkan sebagai sumber penghasil listrik. Pangeran Piero Ginori Conti
menguji coba pembangkit listrik tenaga panas bumi yang pertama pada tanggal 4
Juli 1904 di Larderello, Italia. Pembangkit tersebut berhasil menyalakan empat
buah bola lampu. Kemudian pada tahun 1911 pembangkit listrik tenaga panas bumi
komersial pertama dibangun pula di situ. Pembangkit-pembangkit uji coba
dibangun di Beppu, Jepang dan di Kalifornia, Amerika Serikat pada tahun 1920,
namun hingga tahun 1958 hanya Italia satu-satunya pemilik industri pembangkit
listrik tenaga panas bumi.
Pada tahun 1958, Selandia Baru menjadi penghasil listrik tenaga panas
bumi terbesar kedua setelah Pembangkit Wairakei dioperasikan. Wairakei
merupakan pembangkit pertama yang menggunakan teknologi flash steam.
Pada tahun 1960, Pacific Gas and Electric mulai mengoperasikan
pembangkit listrik tenaga panas bumi pertama di Amerika Serikat di The Geysers,
Kalifornia. Turbin aslinya bertahan hingga 30 tahun dan menghasilkan daya
bersih 11 megawatt.
Pembangkit listrik tenaga panas bumi dengan sistem siklus biner
pertama kali diuji coba di Rusia dan kemudian diperkenalkan ke Amerika Serikat
pada tahun 1981, akibat krisis energi tahun 1970-an dan perubahan-perubahan
penting dalam kebijakan regulasi. Teknologi ini memungkinkan penggunaan sumber
panas yang bersuhu lebih rendah dari sebelumnya. Pada tahun 2006, sebuah
pembangkit dengan sistem siklus biner di mata air panas Chena, Alaska, Amerika
Serikat mulai beroperasi, menghasilkan listrik dari sumber dengan rekor suhu
terendah 57°C.
Pembangkit listrik tenaga panas bumi sampai dengan baru-baru ini
hanya dapat dibangun pada sumber panas bumi dengan suhu yang tinggi dan berada
dekat dengan permukaan tanah. Pengembangan pembangkit dengan sistem siklus
biner dan peningkatan dalam teknologi pengeboran dan penggalian memungkinkan
dibuatnya Sistem Panas Bumi yang Ditingkatkan (Enhanced Geothermal Systems)
dalam rentang geografis yang lebih besar. Proyek demostrasi sudah beroperasi di
Landau-Pfalz, Jerman, and Soultz-sous-Forêts, Perancis, sementara percobaan
awal di Basel, Swiss dibatalkan setelah mengakibatkan gempa bumi. Proyek-proyek
demonstrasi lainnya sedang dibangun di Australia, Inggris, dan Amerika Serikat.
Efisiensi termal pembangkit listrik tenaga panas bumi pada umumnya rendah,
berkisar 10-23%, karena fluida panas bumi bersuhu lebih rendah dibandingkan
dengan uap dari ketel uap. Berdasarkan hukum termodinamika suhu yang rendah ini
membatasi efisiensi mesin kalor dalam memanfaatkan energi saat menghasilkan
listrik. Panas sisa menjadi terbuang, kecuali jika dapat dipergunakan langsung
secara lokal, misalnya untuk rumah kaca, kilang gergaji, atau sistem pemanasan
distrik. Efisiensi sistem tidak memengaruhi biaya operasional sebagaimana pada
pembangkit batubara atau pembangkit bahan bakar fosil lainnya, namun tetap
berpengaruh terhadap kelangsungan hidup pembangkit. Untuk dapat menghasilkan
energi lebih dari yang dipakai oleh pompa pembangkit, dibutuhkan ladang panas
bumi bersuhu tinggi dan siklus termodinakmika khusus. Karena pembangkit listrik
tenaga panas bumi tidak bergantung pada sumber energi yang berubah-ubah,
seperti misalnya tenaga angin atau surya, faktor kapasitasnya (capacity factor)
bisa cukup besar, pernah ditunjukkan dapat mencapai hingga 96%. Namun,
rata-rata global faktor kapasitas pembangkit listrik tenaga panas bumi adalah
74,5% pada tahun 2008 menurut IPCC.
2.2.6.2
Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi
Pada prinsipnya PLTP merupakan Pembangkit listrik tenaga uap seperti
pada umumnya. Hanya untuk PLTP ini uap yang digunakan bukan berasal dari boiler
tetapi uap berasal dari dapur di dalam perut bumi. Air disuntikan kedalam perut
bumi dimana terdapat sumber panas alami melalui injektor. Air akan mengalami
pemanasan dan menjadi uap bertekanan dan keluar melalui sumur produksi. Uap
yang keluar masih mengandung air sehingga harus dilakukan pemisahan antara uap
dan air pada separator. Dari sini uap kering akan menuju turbin dan selanjutnya
menjalankan generator untuk digunakan sebagai pembangkit listrik, sedangkan
airnya akan menuju kembali kedalam injektor. Setelah uap menyelesaikan tugasnya
menggerakan turbin maka akan menuju kondensor untuk dijadikan air kembali. Air
dari kondensor akan didinginkan pada tangki pendingin melalui sistim
pendinginan udara untuk selanjutnya air dapat di injeksikan kembali pada sumur
injeksi.
Gambar 6. Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi
|
2.2.6.3
Kelebihan dan Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi
Penggunaan Panas Bumi sebagai alternatif dalam mendapatkan tenaga
listrik memiliki keunggulan-keunggulan seperti berikut:
1.
Karena letak
geografis Indonesia yang dilalui oleh Ring Of Fire (lintasan gunung berapi)
potensi jumlah cadangan energi lebih besar dari total sumber daya lain di
Indonesia.
2.
Ramah
lingkungan.
3.
Ketersediaannya
dapat diperbaharui.
4.
Nilai
efisiensi mencapai 95% dengan Indonesia menempati urutan ke-5 di dunia dalam
penggunaan panas bumi.
5.
Tidak dapat
diekspor sehingga energi ini merupakan energi substitusi alternatif yang baik
untuk lokal.
6.
Menyediakan
tenaga listrik andal dengan meminimalkan penggunaan tempat.
7.
Mengurangi
ketergantungan pada bahan bakar fosil.
8.
Tidak
menghasilkan polusi dan limbah.
Selain daripada keunggulan-keunggulan tersebut di atas, Panas Bumi juga
memiliki sisi kekurangan sebagai berikut:
1.
Energi panas
bumi terletak di daerah pegunungan yang kepadatan penduduknya rendah dan
fasilitas infrastrukturnya terbatas sehingga membutuhkan investasi awal yang
cukup mahal.
2.
Kedalaman
sumber panas bumi rata-rata adalah 1000m sehingga cukup dalam.
3.
Pengembangan
yang relatif baru sehingga penerapan ilmu masih sedikit.
4.
Harga jual
listrik panas bumi sangat mahal dibandingkan dengan harga jual listrik dengan
sumber energi lain.
2.2.7
Energi Panas Laut
2.2.7.1
Sejarah Pembangkit Listrik Tenaga Panas Laut
1881, Jacques Arsene d’Arsonval, fisikawan prancis yang mengajukan
konsep konversi energi termal lautan. 1930, George Claude yang membuat
pembangkit listrik OTEC pertama kalinya di Kuba. Pembangkit listrik itu
menghasilkan listrik 22 kilowatt dengan turbin bertekanan rendah. 1931, Nikola
Tesla meluncurkan buku “On Future Motive Power” yang mencakup konversi energi
termal lautan. ia beranggapan bahwa hal ini tidak bisa dilakukan dalam skala besar.
1935, Claude membangun pembangkit kedua di atas 10000 ton kargo yang mengapung
di atas lepas pantai Brazil. Namun cuaca dan gelombang menghancurkan pembangkit
listrik tersebut sebelum bisa menghasilkan energi. 1956, para fisikawan Prancis
mendesain 3 megawatt pembangkit listrik OTEC di Abidjan, Pantai Gading.
Pembangkit listrik OTEC itu tak pernah selesai karena murahnya harga minyak di
tahun 1950an yang membuat pembangkit listrik tenaga minyak lebih ekonomis. 1962,
J. Hilbert Anderson dan James H. Anderson, Jr. mendesain sebuah siklus untuk
mencapai tujuan yang tidak dicapai Claude. Mereka fokus pada pengembangan
desain baru dengan efisiensi yang lebih tinggi. 1967, J. Hilbert Anderson dan
James H. Anderson, Jr mematenkan desain siklus tertutup setelah menganalisa
masalah yang ditemukan pada desain Claude.
2.2.7.2
Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Panas Laut
Pada teknologi konversi energi panas laut atau OTEC (Ocean Thermal
Energy Conversion,), siklus Rankine digunakan untuk menarik arus-arus energi
termal yang memiliki minimal selisih suhu sebesar 20 derajat celcius atau
sebesar 77 derajat fahrenheit. Pada saat ini terdapat dua siklus daya
alternatif yang dikembangkan, yaitu siklus terbuka dan siklus tertutup.
Siklus terbuka dengan cara mendidihkan air laut pada tekanan rendah,
menghasilkan uap air panas yang melewati generator. Dalam siklus Claude
terbuka, air laut digunakan sebagai medium kerja maupun sebagai sumber energi.
Air hangat yang berasal dari permukaan laut diuapkan dalam suatu alat penguap (flash
evaporator) dan menghasilkan uap air dengan tekanan yang sangat rendah, 0,02
hingga 0,03 bar dan suhu kira-kira 20 derajat celcius. Uap itu memutar sebuah
turbin uap yang merupakan penggerak mula bagi generator yang menghasilkan
energi listrik.
Gambar 7. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Laut
|
2.2.7.3
Kelebihan dan Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Panas Laut
Penggunaan Panas Laut sebagai alternatif dalam mendapatkan tenaga
listrik memiliki keunggulan-keunggulan seperti berikut:
1.
Pemanfaatan
energi baru mengurangi ketergantungan terhadapa BBM dan batu bara.
2.
Penelitiannya
memberikan sumbangsih terhadap bidang ilmu pengetahuan.
3.
Mengurangi
dampak pencemaran lingkungan akibat emisi gas buang dari produk fosil.
4.
Menyerap
banyak tenaga kerja.
5.
Solusi untuk
masa yang akan datang apabila produksi BBM/batu bara telah berhenti.
6.
Mengurangi
ketergantungan terhadap BBM/batu bara sebagai bahan baku.
7.
Jika
dimanfaatkan secara optimum, maka dengan efisiensi sekitar 3% Indonesia dapat
menghasilkan 240.000MW dari total potensi panas laut yang ada.
Selain daripada keunggulan-keunggulan tersebut di atas, Panas Laut
juga memiliki sisi kekurangan sebagai berikut:
1.
Butuh
investasi awal yang sangat besar.
2.
Sistem
pembangkit membutuhkan material tahan korosi.
3.
Pengetahuan
tentang perkembangan energi panas di Indonesia masih kurang.
4.
Biaya
produksi akan tinggi sehingga pemerintah harus melakukan subsidi nantinya dan
budget APBN akan tersedot untuk biaya subsidi.
2.2.8
Energi Pasang Surut
2.2.8.1
Sejarah Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut
Energy pasang surut telah digunakan di Eropa pantai dan pantai timur
Amerika Utara dalam bentuk turbin mengubahnya menjadi energy mekanik dan
digunkan untuk menggiling gandum. Pada abad ke 19, proses ini digunakan untuk
menghasilkan listrik. Pembangkit listrik tenaga pasang surut skala besar
pertama di dunia adalah “Rance Tidal PowerStation” yang dibangun di Prancis dan
mulai beroperasi sejak tahun 1966. Air laut merupakan fluida dengan massajenis
yang lebh tinggi, hingga 800 kali udara. Selain itu sifat fenomena pasang surut
yang dapat dioprediksi berdasarkan wilayah diikitui dengan pemantauan yang
kontinyu ,ampu menjaga pasokan energy lisrik dari pembangkit listrik jenis ini.
2.2.8.2
Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut
Dam yang digunakan pada Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut
ukurannya jauh lebih besar dibandingkan dam air sungai yang digunakan untuk
Pembangkit Listrik Tenaga Air. Dam ini biasanya dibangun di muara sungai di
mana terjadi pertemuan antara air sungai dengan air laut. Ketika ombak masuk
atau keluar (terjadi pasang atau surut), air mengalir melalui terowongan yang
terdapat di dam. Aliran masuk atau keluarnya ombak dapat dimanfaatkan untuk
memutar turbin.
Apabila muka air laut (surut) sama tingginya dengan muka air dalam
waduk maka saluran air ke turbin ditutup. Sementara itu muka air laut (pasang)
naik terus. Ketika tinggi muka air laut mencapai kira-kira setengah tinggi air
pasang maksimum, maka katup saluran air ke turbin dibubka dan air laut masuk ke
dalam waduk melalui saluran air ke turbin, dan menjalankan turbin dan
generator, dalam hal tersebut tinggi muka air di dalam waduk akan naik. Apabila
muka air laut telah mencapai ketinggian maksimumnya tetapi masih lebih dari
muka air dalam waduk, turbin generator dan air dalam waduk menjadi sangat
kecil. Sehingga turbin generator tidak bekerja, pada keadaan tersebut katup
simpang (by pass valve) yang menghubungkan laut dengan waduk dibuka, sehingga
air laut lebih cepat masuk mengisi waduk. Namun ketika muka air laut dan air di
dalam waduk sama tingginya, baik katur simpang maupun katup saluran turbin
ditutup. Pada keadaan tersebt tinggi muka air dalam waduk tetap konstan
sedangkan tinggi muka air laut terus surut. Apabila perbedaan tinggi antara
permukaan air laut dan permukaan air dalam waduk sudah cukup besar maka turbin
dijalankan dengan membuka katup air ke turbin pada keadaan tersebut air dalam
waduk tidak cukup untuk menjalankan turbin, dan katup simpang dibuka supaya air
yang masih ada di dalam waduk cepat keluar mengalir ke laut. Dalam keadaan
tersebut air laut masih surut atau telah naik tetapi masih belum mencapai
tinggi turbin setelah waduk kosong atau ketika permukaan air laut dalam waduk
sama tingginya dengan muka air laur, katup simpang dan katup masuk turbin
ditutup kembali.
Gambar 8. Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut
|
2.2.8.3
Kelebihan dan Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut
Penggunaan Pasang Surut sebagai alternatif dalam mendapatkan tenaga
listrik memiliki keunggulan-keunggulan seperti berikut:
1.
Setelah
dibangun energi dapat terus diperoleh secara gratis.
2.
Tidak
menghasilkan gas rumah kaca ataupun limbah lainnya.
3.
Tidak
membutuhkan bahan bakar.
4.
Biaya operasi
rendah.
5.
Produksi
listrik stabil.
6.
Pasang surut
air laut dapat diprediksi.
Selain daripada keunggulan-keunggulan tersebut di atas, Pasang Surut
juga memiliki sisi kekurangan sebagai berikut:
1.
Sebuah dam
yang menutupi muara sungai memiliki biaya pembangunan yang sangat mahal, dan
meliputi area yang sangat luas.
2.
Hanya dapat
mensuplai energi kurang lebih 10 jam setiap harinya (ketika ombak pasang dan
surut).
BAB
III
PENUTUP
3.1
Kesimpulan
Ketika bahan bakar
minyak sudah mengalami kelangkaan maka manusia dapat memperoleh bahan bakar
tersebut dengan menggunakan sumber energy yang lainnya, Sehingga manusia tanpa
bahan bakar minyak pun bisa beraktivitas seperti biasa.
3.2 Saran
Mencoba
untuk memanfaatkan sumber energi yang telah tersedia di Indonesia agar kita
tidak ketergantungan dalam satu hal saja.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar