BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Energi memiliki peran penting dan tidak dapat dilepaskan dalam kehidupan manusia. Terlebih, saat ini hampir semua aktivitas manusia sangat tergantung pada energi. Berbagai alat pendukung, seperti alat penerangan, motor penggerak, peralatan rumah tangga, dan mesin-mesin industri dapat difungsikan jika ada energi. Namun, seperti yang telah diketahui, terdapat dua kelompok besar energi yang didasarkan pada pembaharuan. Dua kelompok tersebut adalah energi terbarukan dan energi yang tersedia terbatas di alam. Energi terbarukan ini meliputi energi matahari, energi air, energi listrik, energi nuklir, energi minyak bumi dan gas sedangkan energi yang tersedia terbatas dialam meliputi energi yang berasal dari fosil/energi mineral dan batubara. Pada dasarnya, pemanfaatan energi –energi tersebut sudah dilakukan sejak dahulu. Pemanfaatan energi yang tidak dapat diperbaharui secara berlebihan dapat menimbulkan krisis energi. Energi menjadi komponen penting bagi kelangsungan hidup manusia karena hampir semua aktivitas kehidupan manusia sangat tergantung pada ketersediaan energi yang cukup. Dewasa ini dan beberapa tahun ke depan, manusia masih akan tergantung pada sumber energi fosil karena sumber energi fosil inilah yang mampu memenuhi kebutuhan energi manusia dalam skala besar. Sedangkan sumber energi alternatif /terbarukan belum dapat kebutuhan energi manusia dalam skala besar karena fluktuasi potensi keekonomian yang belum bisa bersaing dengan energi konvensional. Di manusia dihadapkan pada situasi menipisnya cadangan sumber energi meningkatnya kerusakan lingkungan akibat penggunaan energi fosil.
memenuhi dan tingkat lain pihak, fosil dan
Kelangkaan energi tidak hanya terjadi di Indonesia, melainkan juga di negara lain. Pasalnya, populasi manusia yang terus bertambah setiap tahun mengakibatkan permintaan terhadap energi juga meningkat. Di indonesia terdapat potensi sumber energi terbarukan yang masih belum di manfaatkan secara optimal. Apalagi di negara kita ini masih bergantung kepada sumber energi fosil yang ketersediaannya terbatas di alam. Sumber energi terbarukan yang ada di indonesia contohnya yaitu energi angin, energi air, energi matahari, energi gelombang pasang surut, energi panas bumi dll. Melihat kondisi tersebut maka saat ini sangat diperlukan pengetahuan tentang apa itu energi terbarukan, sumber-sumber energi terbarukan, sekaligus masalah yant timbul dari pemanfaatan energi terbarukan agar didapatkan solusi atau kebijakan tentang pemanfaatan energi tersebut.
1
1.2 Rumusan Masalah Ada beberapa rumusan masalah yang akan dibahas selanjutnya pada makalah ini, diantaranya: 1. Apa yang dimaksud dengan energi? 2. Apa yang dimaksud dengan energi tak terbarukan? 3. Apa saja yang termasuk kedalam energi tak terbarukan? 4. Apa yang dimaksud dengan energi terbarukan? 5. Apa saja yang termasuk kedalam energi terbarukan? 6. Bagaimana pengaplikasian sumber energi air, energi angin, energi matahari, energi nuklir dan energi panas bumi pada pembangkit listrik? 1.3 Tujuan 1. Mengetahui pengertian dari energi, emergi tak terbarukan, dan energi terbarukan. 2. Mengetahui energi apa saja yang termasuk kedalam energi tak terbarukan dan energi terbarukan. 3. Mengetahui cara pengaplikasian sumber energi air, energi angin, energi matahari, energi nuklir dan energi panas bumi pada pembangkit listrik.
2
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Sumber Energi 2.1.1 Definisi Energi Energi adalah kemampuan melakukan kerja. Disebut demikian karena setiap kerja yang dilakukan sekecil apapun dan seringan apapun tetap membutuhkan energi. Menurut KBBI energi didefiniskan sebagai daya atau kekuatan yang diperlukan untuk melakukan berbagai proses kegiatan. Energi merupakan bagian dari suatu benda tetapi tidak terikat pada benda tersebut. Energi bersifat fleksibel artinya dapat berpindah dan berubah. Berikut beberapa pendapat ahli tentang pengertian energi. 1. Energi adalah kemampuan membuat sesuatu terjadi (Robert L. Wolke) 2. Energi adalah kemampuan benda untuk melakukan usaha (Mikrajuddin) 3. Energi adalah suatu bentuk kekuatan yang dihasilkan atau dimiliki oleh suatu benda (Pardiyono) 4. Energi adalah sebuah konsep dasar termodinamika dan merupakan salah satu aspek penting dalam analisis teknik (Michael J. Moran), dll Dari berbagai pengertian dan definisi energi diatas dapat disimpulkan bahwa secara umum energi dapat didefinisikan sebagai kekuatan yang dimilki oleh suatu benda sehingga mampu untuk melakukan kerja. 2.2 Jenis Sumber Energi 2.2.1 Sumber Energi Tak Terbarukan Energi tak terbarukan adalah energi yang diperoleh dari sumber daya alam yang waktu pembentukannya sampai jutaan tahun. Dikatakan tak terbarukan karena, apabila sejumlah sumbernya dieksploitasikan, maka untuk mengganti sumber sejenis dengan jumlah sama, baru mungkin atau belum pasti akan terjadi jutaan tahun yang akan datang. Hal ini karena, disamping waktu terbentuknya yang sangat lama, cara terbentuknya lingkungan tempat terkumpulkan bahan dasar sumber energi inipun tergantung dari proses dan keadaan geologi saat itu. Contoh sumber energi tak terbarukan adalah : a) Energi yang berasal dari fosil Energi yang berasal dari fosil adalah energi yang kesediaan sumbernya di alam terbatas, sumber energi yang berasal dari fosil adalah batu bara, minyak bumi, dan gas alam. Batu Bara 3
Batu bara adalah salah satu bahan bakar fosil. Pengertian umumnya adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, terbentuk dari endapan organik, utamanya adalah sisa-sisa tumbuhan dan terbentuk melalui proses pembatubaraan. Unsurunsur utamanya terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen. Minyak Bumi Minyak Bumi adalah cairan kental, berwarna coklat gelap, atau kehijauan yang mudah terbakar yang berada di lapisan atas dari beberapa area di kerak bumi. Minyak Bumi terdiri dari campuran kompleks dari berbagai hidrokarbon, sebagian besar seri alkana, tetapi bervariasi dalam penampilan, komposisi, dan kemurniannya. Minyak bumi diambil dari sumur minyak di pertambanganpertambangan minyak. Lokasi sumur-sumur minyak ini didapatkan setelah melalui proses studi geologi, analisis sedimen, karakter dan struktur sumber, dan berbagai macam studi lainnya. Gas Alam Gas alam sering juga disebut sebagai gas Bumi atau gas rawa, adalah bahan bakar fosil berbentuk gas yang terutama terdiri dari metana 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. b) Sumber energi yang berasal dari mineral alam Mineral alam bisa dimanfaatkan menjadi sumber energi setelah melalui beberapa proses, contohnya uranium yang bisa menghasilkan energi nuklir. 2.2.2
Sumber Energi Terbarukan
Konsep energi terbarukan mulai dikenal pada tahun 1970-an, sebagai upaya untuk mengimbangi pengembangan energi berbahan bakar nuklir dan fosil. Definisi paling umum adalah sumber energi yang dapat dengan cepat dipulihkan kembali secara alami, dan prosesnya berkelanjutan. 2.2.2.1 Energi Panas Bumi Panas bumi adalah suatu bentuk energi panas atau energi termal yang dihasilkan dan disimpan di dalam bumi. Energi panas adalah energi yang menentukan temperatur suatu benda. Energi panas bumi berasal dari energi hasil pembentukan planet (20%) dan peluruhan radioaktif dari mineral (80%) Gradien panas bumi, yang didefinisikan dengan perbedaan temperatur antara inti bumi dan permukaannya, mengendalikan konduksi yang terus menerus terjadi dalam bentuk energi panas dari inti ke permukaan bumi. Temperatur inti bumi mencapai lebih dari 5000 oC. Panas mengalir secara konduksi menuju bebatuan sekitar inti bumi. Panas ini menyebabkan bebatuan tersebut meleleh, 4
membentuk magma. Magma mengalirkan panas secara konveksi dan bergerak naik karena magma yang berupa bebatuan cair memiliki massa jenis yang lebih rendah dari bebatuan padat. Magma memanaskan kerak bumi dan air yang mengalir di dalam kerak bumi, memanaskannya hingga mencapai 300 oC. Air yang panas ini menimbulkan tekanan tinggi sehingga air keluar dari kerak bumi. Energi panas bumi dari inti Bumi lebih dekat ke permukaan di beberapa daerah. Uap panas atau air bawah tanah dapat dimanfaatkan, dibawa ke permukaan, dan dapat digunakan untuk membangkitkan listrik. Sumber tenaga panas bumi berada di beberapa bagian yang tidak stabil secara geologis seperti Islandia, Selandia Baru, Amerika Serikat, Filipina, dan Italia. Dua wilayah yang paling menonjol selama ini di Amerika Serikat berada di kubah Yellowstone dan di utara California. Islandia menghasilkan tenaga panas bumi dan mengalirkan energi ke 66% dari semua rumah yang ada di Islandia pada tahun 2000, dalam bentuk energi panas secara langsung dan energi listrik melalui pembangkit listrik. 86% rumah yang ada di Islandia memanfaatkan panas bumi sebagai pemanas rumah. Ada tiga cara pemanfaatan panas bumi:
Sebagai tenaga pembangkit listrik dan digunakan dalam bentuk listrik Sebagai sumber panas yang dimanfaatkan secara langsung menggunakan pipa ke perut bumi Sebagai pompa panas yang dipompa langsung dari perut bumi.
2.2.2.2 Energi Surya Energi surya adalah energi yang dikumpulkan secara langsung dari cahaya matahari. Tentu saja matahari tidak memberikan energi yang konstan untuk setiap titik di bumi, sehingga penggunaannya terbatas. Sel surya sering digunakan untuk mengisi daya baterai, di siang hari dan daya dari baterai tersebut digunakan di malam hari ketika cahaya matahari tidak tersedia. Tenaga surya dapat digunakan untuk:
Menghasilkan listrik menggunakan sel surya
Menghasilkan listrik Menggunakan menara surya
Memanaskan gedung secara langsung
Memanaskan gedung melalui pompa panas
Memanaskan makanan Menggunakan oven surya
5
2.2.2.3 Tenaga Angin Perbedaan temperatur di dua tempat yang berbeda menghasilkan tekanan udara yang berbeda, sehingga menghasilkan angin. Angin adalah gerakan materi (udara) dan telah diketahui sejak lama mampu menggerakkan turbin. Turbin angin dimanfaatkan untuk menghasilkan energi kinetik maupun energi listrik. Energi yang tersedia dari angin adalah fungsi dari kecepatan angin; ketika kecepatan angin meningkat, maka energi keluarannya juga meningkat hingga ke batas maksimum energi yang mampu dihasilkan turbin tersebut. Wilayah dengan angin yang lebih kuat dan konstan seperti lepas pantai dan dataran tinggi, biasanya diutamakan untuk dibangun "ladang angin". 2.2.2.4 Tenaga Air Energi air digunakan karena memiliki massa dan mampu mengalir. Air memiliki massa jenis 800 kali dibandingkan udara. Bahkan gerakan air yang lambat mampu diubah ke dalam bentuk energi lain. Turbin air didesain untuk mendapatkan energi dari berbagai jenis reservoir, yang diperhitungkan dari jumlah massa air, ketinggian, hingga kecepatan air. Energi air dimanfaatkan dalam bentuk:
Bendungan pembangkit listrik. Yang terbesar adalah Three Gorges dam di China.
Mikrohidro yang dibangun untuk membangkitkan listrik hingga skala 100 kilowatt. Umumnya dipakai di daerah terpencil yang memiliki banyak sumber air.
Run-of-the-river yang dibangun dengan memanfaatkan energi kinetik dari aliran air tanpa membutuhkan reservoir air yang besar.
2.2.2.5 Biomassa Tumbuhan biasanya menggunakan fotosintesis untuk menyimpan tenaga surya, udara, dan CO2. Bahan bakar bio (biofuel) adalah bahan bakar yang diperoleh dari biomassa - organisme atau produk dari metabolisme hewan, seperti kotoran dari sapi dan sebagainya. Ini juga merupakan salah satu sumber energi terbaharui. Biasanya biomass dibakar untuk melepas energi kimia yang tersimpan di dalamnya, pengecualian ketika biofuel digunakan untuk bahan bakar fuel cell (misal direct methanol fuel cell dan direct ethanol fuel cell). Biomassa dapat digunakan langsung sebagai bahan bakar atau untuk memproduksi bahan bakar jenis lain seperti biodiesel, bioetanol, atau biogas tergantung sumbernya. Biomassa berbentuk biodiesel, bioetanol, dan biogas dapat dibakar dalam mesin pembakaran dalam atau pendidih secara langsung dengan kondisi tertentu. Biomassa menjadi sumber energi terbarukan, jika laju pengambilan tidak melebihi laju produksinya, karena pada dasarnya biomassa merupakan bahan yang diproduksi oleh alam dalam waktu relatif singkat melalui berbagai proses biologis. Berbagai kasus 6
penggunaan biomassa yang tidak terbarukan sudah terjadi, seperti kasus deforestasi jaman romawi, dan yang sekarang terjadi, deforestasi hutan amazon. Gambut juga sebenarnya biomassa yang pendefinisiannya sebagai energi terbarukan cukup bias karena laju ekstraksi oleh manusia tidak sebanding dengan laju pertumbuhan lapisan gambut. Ada tiga bentuk penggunaan biomassa, yaitu secara padat, cair, dan gas. Dan secara umum ada dua metode dalam memproduksi biomassa, yaitu dengan menumbuhkan organisme penghasil biomassa dan menggunakan bahan sisa hasil industri pengolahan makhluk hidup. Ada tiga bentuk penggunaan biomassa, yaitu secara padat, cair, dan gas. Dan secara umum ada dua metode dalam memproduksi biomassa, yaitu dengan menumbuhkan organisme penghasil biomassa dan menggunakan bahan sisa hasil industri pengolahan makhluk hidup. a)
Bahan bakar bio cair Bahan bakar bio cair biasanya berbentuk bioalkohol seperti metanol, etanol dan biodiesel. Biodiesel dapat digunakan pada kendaraan diesel modern dengan sedikit atau tanpa modifikasi dan dapat diperoleh dari limbah sayur dan minyak hewani serta lemak. Tergantung potensi setiap daerah, jagung, gula bit, tebu, dan beberapa jenis rumput dibudidayakan untuk menghasilkan bioetanol. Sedangkan biodiesel dihasilkan dari tanaman atau hasil tanaman yang mengandung minyak (kelapa sawit, kopra, biji jarak, alga) dan telah melalui berbagai proses seperti esterifikasi.
b) Biomassa Padat Penggunaan langsung biasanya dalam bentuk padatan yang mudah terbakar, baik kayu bakar atau tanaman yang mudah terbakar. Tanaman dapat dibudidayakan secara khusus untuk pembakaran atau dapat digunakan untuk keperluan lain, seperti diolah di industri tertentu dan limbah hasil pengolahan yang bisa dibakar dijadikan bahan bakar. Pembuatan briket biomassa juga menggunakan biomassa padat, di mana bahan bakunya bisa berupa potongan atau serpihan biomassa padat mentah atau yang telah melalui proses tertentu seperti pirolisis untuk meningkatkan persentase karbon dan mengurangi kadar airnya. Biomassa padat juga bisa diolah dengan cara gasifikasi untuk menghasilkan gas. c) Biogas Berbagai bahan organik, secara biologis dengan fermentasi, maupun secara fisikokimia dengan gasifikasi, dapat melepaskan gas yang mudah terbakar. Biogas dapat dengan mudah dihasilkan dari berbagai limbah dari industri yang ada saat ini, seperti produksi kertas, produksi gula, kotoran hewan peternakan, dan sebagainya. Berbagai aliran limbah harus diencerkan dengan air dan dibiarkan secara alami berfermentasi, menghasilkan gas metana. Residu dari aktivitas fermentasi ini adalah pupuk yang kaya nitrogen, karbon, dan mineral.
7
BAB III PEMBAHASAN 3.1
Aplikasi Sumber Energi Terbarukan Pada Pembangkit Listrik
3.1.1
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) Pembangkit listrik tenaga air adalah salah satu sumber energi listrik yang memanfaatkan air sebagai sumber listrik. Pembangkit ini merupakan salah satu sumber energi listrik utama yang ada di Indonesia. Pembangkit listrik tenaga air di Indonesia banyak dikembangkan. Hal ini karena persediaan air di Indonesia cukup melimpah. Keberadaan beberapa waduk besar di Indonesia, selain digunakan untuk penampungan air juga dimanfaatkan untuk menjadi energi penghasil listrik. Pilihan mengembangkan pembangkit listrik tenaga air ini salah satunya disebabkan potensi air yang ada di Indonesia. Jumlah air yang melimpah, dikembangkan untuk menciptakan energi yang diubah menjadi sebuah arus listrik. Hal ini ditujukan untuk menciptakan biaya produksi yang murah pada listrik di Indonesia. Pembangkit listrik tenaga air termasuk salah satu sumber pembangkit listrik tertua yang pernah ditemukan. Selain pembangkit ini, masih ada pula beberapa jenis pembangkit listrik yang ada di dunia. Seperti pembangkit listrik tenaga surya, pembangkit listrik tenaga diesel, dan juga pembangkit listrik tenaga nuklir. Pembangkit tinggi tenaga air (PLTA) bekerja dengan cara merubah energi potensial (dari dam atau a i r t e r j u n ) m e n j a d i e n e r g i m e k a n i k ( d e n g a n b a n t u a n t u r b i n a i r ) d a n d a r i e n e r g y mekanik menjadi energi listrik (dengan bantuan generator). Kapasitas PLTA diseluruh dunia ada sekitar 675.000 MW ,setara dengan 3,6 milyar barrel minyak atau samadengan 24 % kebutuhan listrik dunia yang digunakan oleh lebih 1 milyar orang. PLTA termasuk jenis pembangkitan hidro. Karena pembangkitan ini menggunakan air untuk kerjanya. Dibawah ini adalah contoh gambar skematik dari PLTA.
8
Keterangan Gambar : Sungai/Kolam Tandon untuk tempat penampungan air. Intake pintu masuk air sungai/tendon. Katup pengaman berfungsi sebagai katup pengatur intake. Headrace tunnel pipa antara tandon dan sebelum masuk penstock. Surge tank berfungsi sebagai pengaman tekanan air yang tiba-tiba naik saat katup pengatur ditutup. 6. Penstock (pipa pesat) untuk mengalirkan dan mengarahkan air ke turbin serta untuk mendapatkan tekanan hidrostatis yang besar. 7. Main stop valve berfungsi sebagai katup pengatur turbin. 8. Turbin mengubah energi potensial air menjadi energi gerak. 9. Generator menghasilkan energi listrik dari energi gerak. 10. Main transformer untuk transfer energi listrik antar dua sirkuit dengan induksi elektromagnetik. 11. Transmission line penyalur energi listrik ke konsumen. 1. 2. 3. 4. 5.
Prinsip Kerja Cara kerja PLTA dapat dilihat dari siklus diatas, air dari tandon/sungai masuk pada turbin melalui penstok untuk memperbesar tekanan hidrostatis. Katup pengaman berguna untuk mengatur aliran air yang masuk ke headrace tunnel, juga untuk menghentikan aliran air. Energi potensial air menggerakkan turbin sehingga menghasilkan energi gerak yang dikonversi menjadi energi listrik oleh generator. Energi listrik dari generator ini diatur dan ditransfer oleh main transformer agar sesuai dengan kapasitas transmission line (tegangan, daya, dll) untuk dibagikan ke rumah-rumah. Untuk bisa menghasilkan energi listrik dari air, harus melalui beberapa tahapan perubahan energi, yaitu:
Energi Potensial 9
Energi potensial yaitu energi yang terjadi akibat adanya beda potensial, yaitu akibat adanya perbedaan ketinggian. Besarnya energi potensial yaitu: Ep = m . g . h Dimana: Ep : Energi Potensial m : massa (kg) g : gravitasi (9.8 kg/m2) h : head (m) Energi Kinetis Energi kinetis yaitu energi yang dihasilkan akibat adanya aliran air sehingga timbul air dengan kecepatan tertentu, yang dirumuskan.
Ek = 0,5 m . v . v Dimana: Ek : Energi kinetis m : massa (kg) v : kecepatan (m/s) Energi Mekanis Energi mekanis yaitu energi yang timbul akibat adanya pergerakan turbin. Besarnya energi mekanis tergantung dari besarnya energi potensial dan energi kinetis. Besarnya energi mekanis dirumuskan: Em = T . ω . t Dimana: Em : Energi mekanis T : torsi ω : sudut putar t : waktu (s) Energi Listrik Ketika turbin berputar maka rotor juga berputar sehingga menghasilkan energi listrik sesuai persamaan : El = V . I . t Dimana: 10
El : Energi Listrik V : tegangan (Volt) I : Arus (Ampere) t : waktu (s)
Komponen-komponen Dasar PLTA Komponen – komponen dasar PLTA berupa dam, turbin, generator dan transmisi. A. Waduk/Bendungan (Dam)
Gambar Bendungan
Bendungan, berfungsi untuk menampung air dalam jumlah besar karena turbin memerlukan pasokan air yang cukup dan stabil. Dengan menaikkan permukaan air sungai untuk menciptakan tinggi jatuh air. Selain itu dam juga berfungsi untuk pengendalian banjir. contoh waduk Jatiluhur yang berkapasitas 3 miliar kubik air dengan volume efektif sebesar 2,6 miliar kubik. Selain menyimpan air, bendungan juga dibangun dengan tujuan untuk menyimpan energi. Bendungan atau dam adalah konstruksi yang dibangun untuk menahan laju air menjadi waduk, danau, atau tempat rekreasi. Bendungan juga digunakan untuk mengalirkan air ke sebuah Pusat Listrik Tenaga Air. Kebanyakan dam juga memiliki bagian yang disebut pintu air untuk membuang air yang tidak diinginkan secara bertahap atau berkelanjutan. B. Turbin Turbin berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi energi mekanik. Air akan memukul sudu – sudu dari turbin sehingga turbin berputar. Perputaran turbin ini di hubungkan ke generator. Turbin terdiri dari berbagai jenis seperti turbin Francis, Kaplan, Pelton, dll.
11
Gaya jatuh air yang mendorong baling-baling menyebabkan turbin berputar. Turbin air kebanyakan seperti kincir angin, dengan menggantikan fungsi dorong angin untuk memutar baling-baling digantikan air untuk memutar turbin. Selanjutnya turbin merubah energi kinetik yang disebabkan gaya jatuh air menjadi energi mekanik. C. Generator Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanis. Generator terdiri dari dua bagian utama, yaitu rotor dan stator. Rotor terdiri dari 18 buah besi yang dililit oleh kawat dan dipasang secara melingkar sehingga membentuk 9 pasang kutub utara dan selatan. Jika kutub ini dialiri arus eksitasi dari Automatic Voltage Regulator (AVR), maka akan timbul magnet. Rotor terletak satu poros dengan turbin, sehingga jika turbin berputar maka rotor juga ikut berputar. Magnet yang berputar memproduksi tegangan di kawat setiap kali sebuah kutub melewati "coil" yang terletak di stator. Lalu tegangan inilah yang kemudian menjadi listrik.
D. Transmisi Transmisi berguna untuk mengalirkan listrik dari PLTA ke rumah – rumah atau industri. Sebelum listrik kita pakai tegangannya di turunkan lagi dengan travo step down. 3.1.2
Pembangkit Listrik Tenaga Angin
Dalam usaha mendapatkan energi alternatif terbarukan, angin menjadi salah satu pilihan untuk dikonvesi menjadi energi listrik. Sudah cukup banyak usaha yang dilakukan dengan berbagai sistemnya sesuai dengan kondisi wilayah masing-masing. Pembangkit listrik tenaga angin ini disebut juga sebagai PLTB, Pembangkit Listrik Tenaga Bayu. Tidak dipakainya kata 'Angin" dikhawatirkan nanti rancu dengan PLTA, yang dipakai pada Pembangkit Listrik Tenaga Air. Ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan sebelum membangun turbin angin :
Akankah hembusan angin selalu ada atau tidak di lokasi tersebut. Usahakan mencari data seakurat mungkin tentang kecepatan angin dari waktu ke waktu. Data yang didapat nantinya akan dipergunakan untuk menentukan ukuran turbin angin dan generator listriknya. Lokasi yang banyak anginnya dan selalu ada seperti tanah lapang, puncak bukit, pesisir pantai dan lepas pantai. Usahakan lokasi jauh dari perumahan padat. Turbin angin cukup bising dan bisa mengganggu tetangga dan sangat berbahaya bagi warga jika terjatuh saat angin ribut. Turbin angin cocok jika dibangun di tempat yang lapang dan jauh dari lokasi padat penduduk seperti : kebun, sawah, peternakan dan lain-lain.
Berikut skema rangkaian pembangkit listrik tenaga angin secara skala kecil untuk rumahan. 12
Keterangan Gambar : 1. Turbin Angin Bagian ini merupakan komponen utama untuk mendapatkan semaksimal mungkin hembusan angin. Bagian ini merupakan bagian paling sulit dibangun jika anda berniat membangunnya sendiri. Eksperimen terus menerus dengan sabar sehingga didapatkan kesesuaian antara kekuatan hembusan angin, ukuran baling-baling dan kemampuan generator.
Bagian ini terdiri dari tiga bagian, yaitu: a. Baling-baling, yang berfungsi mengubah hembusan angin menjadi energi kinetik untuk memutar generator listrik. Semakin panjang baling-baling akan semakin luas area yang di sapu, akan semakin banyak menerima terpaan angin sehingga akan semakin besar energi putaran (mekanik) yang dihasilkan untuk memutar generator. Adakalanya sebelum poros baling-baling disambung ke generator listrik, ditambahkan gear-box, untuk menambah / mengurangi kecepatan putar generator listrik sesuai kebutuhan.
13
b. Generator listrik, yang berfungsi mengubah energi kinetik menjadi arus listrik, yang kemudian diteruskan ke bagian 2 (Controller). Untuk skala kecil umumnya menggunakan generator listrik DC. Jika menggunakan aki 12V sebagai penyimpan arusnya, maka generatornya harus mampu mengeluarkan tegangan minimal 12 V agar dapat mengisi aki. c. Ekor turbin angin, yang berfungsi mengarahkan unit turbin angin agar selalu berhadapan dengan arah angin. 2. Unit pengontrol (Controller) Bagian ini berfungsi mengubah arus listrik AC menjadi arus listrik DC (jika menggunakan generator AC) dan mengontrol pengisian arus listrik ke dalam battery agar tidak merusak battery karena pengisisan aki yang berlebihan (over charging). 3. Battery (aki). Bagian ini akan menyimpan arus listrik yang dihasilkan generator listrik agar bisa digunakan setiap saat. Jenis aki yang digunakan sebaiknya jenis Deep Cycle Battery. 4. Inverter Bagian ini berfungsi mengubah tegangan listrik DC 12V dari aki menjadi tegangan listrik AC 220V / 110V untuk perlatan rumah tangga yang bekerja pada tegangan 220V / 110V. Prinsip Kerja 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. 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. 3.1.3
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)
Seperti kita ketahui, matahari merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang akan selalu tersedia. Matahari memiliki 2 sumber energi utama, yaitu energi panas dan energi cahaya. Energi panas dapat kita manfaatkan langsung dalam kehidupan sehari-hari seperti jemur pakaian dan untuk memproduksi garam dengan memanaskan air laut di dalam tambak garam sehingga airnya menguap dan yang tertinggal butir-butir garam. Sedangkan dari energi cahaya matahari kita dapat menghasilkan energi listrik dengan 14
menggunakan perangkat panel surya sebagai komponen utamanya. Berikut skema rangkaian untuk mendapatkan energi listrik dari sinar matahari. Berikut adalah gambar skema rangkaian dari PLTS.
Keterangan Gambar : 1. Panel Surya (Solar Panel / Solar Modul). Panel surya merupakan susunan dari beberapa sel surya (Solar Cell) yang befungsi menyerap sinar matahari untuk dikonversi langsung menjadi arus listrik. Perubahan dari sinar matahari menjadi arus listrik dinamakan efek photovoltaic, karenanya sel surya disebut juga sel photovoltaic (PV), Semakin besar panel surya, semakin banyak sel suryanya, maka akan semakin besar arus listrik yang dihasilkan. Setiap sel surya akan menghasilkan tegangan DC sebesar 0,5V - 1V dalam kondisi penyinaran standar. Kirakira dibutuhkan sekitar 28 -36 sel surya untuk membangun panel surya yang menghasilkan tegangan DC 12V.
Contoh Sel Surya
2. Charge Controller (Pengontrol arus pengisisan aki). 15
Arus listrik yang dihasilkan oleh Panel Surya dikontrol oleh Charge Controller untuk disimpan dalam aki / battery. Hal ini bertujuan untuk menjaga aki agar tidak cepat rusak akibat over charging (pengisian berlebihan). Jika aki kosong atau belum penuh, pengisian arus berlanjut, jika aki sudah penuh arus pengisian dihentikan oleh Charge Controller ini.
Charge Controller
3. Battery atau aki. Aki atau battery berfungsi untuk menyimpan arus listrik yang dihasilkan oleh panel Surya. Dengan demikian di saat malam hari atau tidak ada sinar matahari, kita tetap dapat menggunakan asur listrik yang disimpan di dalam aki atau battery. Untuk keperluan yang lebih besar biasanya jumlah aki nya banyak agar dapat menyimpan arus listrik lebih banyak lagi. Kumpulan sejumlah aki atau battery ini dikenal dengan Batteries Bank. Aki yang dipergunakan juga tidak sembarang aki, tetapi aki khusus yang dikenal dengan Deep Cycle Battery. Battery atau aki jenis ini berbeda dengan aki biasa pada umumnya, yang dipergunakan pada mobil.
Deep Cycle Battery
16
4. Inverter DC to AC. Bagian ini berfungsi mengubah tegangan DC 12V dari aki menjadi tegangan AC untuk menyediakan tegangan AC 220V / 110V, seperti untuk peralatan rumah tangga dan lampu listrik yang bekerja pada tegangan 220 V.
Inverter DC to AC
Prinsip kerja Panas matahari yang masuk ke panel surya diubah menjadi arus listrik DC. Arus listrik yang dihasilkan oleh Panel Surya dikontrol oleh Charge Controller untuk disimpan dalam aki / battery. Hal ini bertujuan untuk menjaga aki agar tidak cepat rusak akibat over charging (pengisian berlebihan). Arus listrik DC yang dihasilkan ini akan dialirkan melalui suatu inverter dan diubah menjadi arus listrik AC. Kemudia listrik AC siap didistribusikan kekonsumen. 3.1.4
Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)
Energi Nuklir merupakan energi hasil dari sebuah proses kimia yang dikenal dengan reaksi fisi dan reaksi fusi pada sebuah inti atom. Sudah berpuluh tahun manusia memanfaat potensi energi yang dihasilkan dari reaksi fisi (pembelahan) inti uranium dan plutonium. Penemuan ini juga berasal dari coba-cobanya para ilmuan menembakkan neutron ke inti untuk mendapatkan inti baru, namun pada bebarapa inti berat hal itu menyebabkan inti menjadi pecah (terbagi) sekaligus melepaskan neutron lain yang konsekuensinya menimbulkan panas disekitarnya. Panas ini kemudian di ambil dengan menempatkan reaksi tersebut didalam air, air yang panas tadi dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin. untuk bagian turbinnya hampir sama dengan pembangkit listrik tenaga uap. Namun selain panasnya yang diambil, neutron yang lepas ini juga dimanfaatkan untuk banyak hal, seperti untuk mengukur dimensi dari suatu zat, untuk memutasikan tumbuhan agar didapatkan bibit unggul dan lain sebagainya. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir adalah sebuah pembangkit daya thermal yang menggunakan satu atau beberapa reaktor nuklir sebagai sumber panasnya. Prinsip kerja sebuah PLTN hampir sama dengan sebuah Pembangkilt Listrik Tenaga Uap, menggunakan uap bertekanan tinggi untuk memutar turbin. Putaran turbin inilah yang diubah menjadi energi listrik. Perbedaannya ialah sumber panas yang digunakan untuk menghasilkan 17
panas. Sebuah PLTN menggunakan Uranium sebagai sumber panasnya. Reaksi pembelahan (fisi) inti Uranium menghasilkan energi panas yang sangat besar. Gambar skema Pambangkit Listrik Tenaga Panas Bumi dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Prinsip Kerja
Prinsip kerja PLTN hampir mirip dengan cara kerja pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) berbahan bakar fosil lainnya. Jika PLTU menggunakan boiler untuk menghasilkan energi panasnya, PLTN menggantinya dengan menggunakan reaktor nuklir. Di dalam reaktor terjadi reaksi fisi bahan bakar uranium sehingga menghasilkan energi panas, kemudian air di dalam reaktor dididihkan, energi kinetik uap air yang didapat digunakan untuk memutar turbin sehingga menghasilkan listrik untuk diteruskan ke jaringan transmisi.
3.1.5
Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTPB)
Pembangkit listrik tenaga panas bumi (PLTPB) atau geothermal power plant merupakan pembangkit listrik yang memanfaatkan panas yang di hasilkan oleh perut bumi untuk menghasilkan tenaga listrik. Panas yang di hasilkan perut bumi ini dapat berupa uap air maupun air panas yang kemudian di kopel langsung dengan rotor generator untuk menghasilkan energi listrik. Panas bumi adalah sumber energi panas yang terkandung di dalam air panas, uap air, dan batuan bersama mineral dan gas lainnya yang tidak dapat di pisahkan dalam suatu sistem panas bumi. Panas bumi adalah sumber daya alam yang dapat di perbaharui, berpotensi besar serta sebagai salah satu sumber energi pilihan dalam keaneka ragaman energi.
18
Daerah sumber hidrotermal yang luas dan terbentuk secara alami disebut dengan reservoir panas bumi. Kebanyakan reservoir panas bumi (geothermal) berada jauh di bawah tanah tanpa petunjuk yang terlihat di permukaan. Gambar skema Pambangkit Listrik Tenaga Panas Bumi dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Prinsip Kerja
Air disuntikan kedalam perut bumi dimana terdapat sumber panas alami melalui injektor.
Air akan mengalami pemanasan dan menjadi uap bertekanan
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 tangki
19
pendingin untuk di dinginkan melalui sistim pendingin udara, kemudian di suntik lagi kedalam sumber panas bumi. Keunggulan dan Kerugian Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTPB) Keunggulan
Area yang di perlukan lebih kecil sehingga hemat ruang dan pengaruh dampak visual yang minimal Sumber daya bersifat terbarukan dan berkelanjutan. Mampu berproduksi secara terus-menerus selama 24 jam. Energi yang di hasilkan stabil dan kontinu. Penghematan bahan bakar fosil. Teknologi produksinya relatif sederhana.
Kerugian Potensi panas bumi terdapat di kawasan pegunungan yang biasanya di jadikan kawasan konservasi sebagai hutan lindung. Dengan adanya eksplorasi dan eksploitasi sumber-sumber panas bumi di kawasan tersebut dapat mengganggu daerah konservasi tersebut, serta kemungkinan terjadi pencemaran air tanah oleh kontaminan yang terbawa naik fluida panas bumi BAB IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan Energi adalah suatu bentuk kekuatan yang dihasilkan atau dimiliki oleh suatu benda. Energi menjadi komponen penting bagi kelangsungan hidup manusia karena hampir semua aktivitas kehidupan manusia sangat tergantung pada ketersediaan energi yang cukup. Untuk menghindari krisis energi yang dikarenakan keterbatasan energi di alam di perlukanlan energi terbarukan. Energi terbarukan adalah adalah energi yang berasal dari "proses alam yang berkelanjutan", seperti tenaga surya, tenaga angin, tenaga air, dan panas bumi. Dengan adanya energi terbarukan diharapkan kebutuhan manusia akan sumber energi tidak akan berkurang.
4.2 Saran Untuk memenuhi kebutuhan manusia akan sumber energi maka energi terbarukan harus lebih dikembangkan. Namun dalam pengembangannya harus ada aspek – aspek yang perlu di perhatikan, salah satunya adalah lingkungan. Pengembangan terhadap energi 20
terbarukan harus mempertimbangkan dampak – dampaknya terhadap lingkungan. Selain itu, penggunaan terhadap energi pun harus diperhatikan. Hemat energi berarti mencegah terjadinya krisis energi. DAFTAR PUSTAKA https://id.wikipedia.org/wiki/Energi_terbarukan http://id.wikipedia.org/wiki/Energi_tak_terbarukan http://id.wikipedia.org/wiki/Pembangkit_listrik_tenaga_air http://id.wikipedia.org/wiki/Pembangkit_listrik_tenaga_panas_bumi http://id.wikipedia.org/wiki/Pembangkit_listrik_tenaga_nuklir http://id.wikipedia.org/wiki/Pembangkit_listrik_tenaga_surya
21
