BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Kita telah mengetahui dan merasakan peranan dan dampak teknologi
terhadap kehidupan manusia dan sumber daya alam, yang akhir-akhir ini
memerlukan penelitian kembali pemanfaatan energi, terhadap semakin
menipisnya sumber daya alam dan dampak negatif pemanfaatan energi, perlu
diadakan usaha mencari sumber daya alam baru / memanfaatkan energi secara
maksimal, usaha untuk mengatasi dampak negatifnya erat sekali hubungannya
dengan keseimbangan alam, mengurangi polusi dan jumlah makhluk hidup di
bumi ini, terutama jumlah manusia.
Makin baik pelayanan kesehatan dan kualitas nutrisi manusia, maka
semakin panjang umurnya. Jika manusia melahirkan semakin banyak dari
kematian maka jumlah penduduk menjadi semakin besar, sehingga
perkembangbiakan manusia perlu dibatasi, manusia harus berusaha untuk
melestarikan kehidupannya dengan bermacam-macam jalan.salah satunya
pencarian sumber daya alam yang akhir-akhir ini diteliti banyak manfaat
yang digunakan dalam skala besar serta agar dapat mengganti minyak bumi dan
batu bara, karena keduanya adalah sumber daya energi yang tidak dapat
diperbaharui dan jumlahnya terbatas, sehingga suatu saat akan habis.
Pada akhirnya sumber energi yang dipakai tidak boleh menghasilkan
polutan terlalu banyak, bila mungkin tidak menghasilkan polutan,
diantaranya adalah pemanfaatan energi matahari, energi panas bumi, energi
angin dan energi biogas serta biomasa.
B. Rumusan Masalah
1. Pengertian Energi dan macamnya.
2. Energi Matahari.
3. Energi Panas Bumi.
4. Energi Angin.
5. Energi Pasang Surut.
6. Energi Biogas.
7. Energi Biomasa.
8. Usaha Manusia Untuk Melestarikan Energi.
C. Tujuan penulisan
1. Mengetahui pengertian Energi dan macamnya.
2. Mengetahui tentang Energi Matahari.
3. Mengetahui tentang Energi Panas Bumi.
4. Mengetahui tentang Energi Angin.
5. Mengetahui tentang Energi Pasang Surut.
6. Mengetahui tentang Energi Boigas.
7. Mengetahui tentang Energi Biomasa.
8. Mengetahui tentang Usaha Manusia Untuk Melestarikan Energi.
BAB II
PEMBAHASAN
A. PENGERTIAN ENERGI DAN MACAMNYA.
Energi atau tenaga adalah kemampuan untuk melakukan kerja, dalam IPA
kerja adalah usaha gerak melawan hambatan. Seseorang yang mengangkat sebuah
benda ke atas, berarti melakukan usaha gerak melawan gaya tarik bumi /
grafitasi. Usaha gerak melawan hambatan itulah kerja yang menggunakan
tenaga / energi. Energi dapat memindahkan materi dari suatu tempat ketempat
lain.
Manusia purba melakukan pekerjaan dengan menggunakan otot, kemudian
mulai menggunakan tenaga binatang sebagai pembantu, selanjutnya ditemukan
sumber tenaga lain, seperti angin, dan tenaga air untuk menggerakkan
penggilingan dan keperluan lain sebagai pengganti ototnya.
Energi dapat diubah dari bentuk yang satu ke bentuk yang lain, disebut
transformasi energi. Keletihan timbul karena banyak mengeluarkan tenaga,
untuk melakukan suatu kegiatan kita melakukan tenaga, dalam IPA tenaga juga
disebut sebagai energi.Jadi energi adalah kemampuan untuk melakukan
usaha.Kita dikatakan berenergi jika kita dapat melakukan usaha, misalnya
kita memerlukan energi sewaktu mengangkat.
Definisi energi adalah daya kerja atau tenaga, energi berasal dari
bahasa Yunani yaitu energia yang merupakan kemampuan untuk melakukan usaha.
Energi merupakan besaran yang kekal, artinya enegi tidak dapat diciptakan
dan dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari bentuk satu ke bentuk yang lain.
Pendapat lain mengatakan,Energi dari suatu benda adalah ukuran dari
kesanggupan benda tersebut untuk melakukan suatu usaha. Satuan energi
adalah joule. Dalam ilmu fisika energi terbagi dalam berbagai macam/jenis,
antara lain :
Ditinjau dari asalnya energi mempunyai bermacam-macam bentuk diantaranya
seperti berikut :
1. Energi potensial.
Energi potensial adalah energi yang dimiliki suatu benda akibat adanya
pengaruh tempat atau kedudukan dari benda tersebut. Energi potensial
disebut juga dengan energi diam karena benda yang dalam keaadaan diam dapat
memiliki energi. Jika benda tersebut bergerak, maka benda itu mengalami
perubahan energi potensial menjadi energi gerak. Contoh misalnya seperti
buah kelapa yang siap jatuh dari pohonnya, cicak di plafon rumah, energi
yang terdapat dalam katapel, per atau busur panah yang terenggang.dan lain
sebagainya.
Rumus atau persamaan energi potential :
Ep = m.g.h
Keterangan :
Ep = Energi potensial
m = massa dari benda
g = percepatan gravitasi
h = tinggi benda dari tanah.
2. Energi Kinetik atau Kinetis
Energi kinetik adalah energi dari suatu benda yang dimiliki karena
pengaruh gerakannya. Benda yang bergerak memiliki energi kinetik. Energi
gerak atau kinetik adalah energi yang dimiliki benda untuk bergerak.
Contohnya air yang mengalir dan angin yang bertiup.
Rumus atau persamaan energi kinetik :
Ek = 1/2.m.v^2
Keterangan :
Ep = Energi kinetik
m = Massa dari benda
v = Kecepatan dari benda
v^2 = v pangkat 2
Hukum Kekekalan Energi
" Energi tidak dapat diciptakan dan juga tidak dapat dimusnahkan "
Jadi perubahan bentuk suatu energi dari bentuk yang satu ke bentuk yang
lain tidak merubah jumlah atau besar energi secara keseluruhan.
Rumus atau persamaan mekanik (berhubungan dengan hukum kekekalan energi) :
Em = Ep + Ek
Keterangan :
Em = Energi mekanik
Ep = Energi kinetik
Ek = Energi kinetik
3. Energi Panas
Energi panas atau kalor adalah energi yang berasal dari panas yang
terjadi dari sinar energi matahari atau berasal dari nyala api.Energi panas
dapat menyebabkan benda memuai, mencair, mengupa atau terbakar.
Pada proses fotosintesis yang dilakukan klorofil daun terjadi
pembentukan gula dari air dan gas asam arang. Pada peristiwa ini terjadi
pembentukan zat organic dari zat yang disebut asimilasi karbon yaitu : 6H2O
+ 6CO2……………..>C6H12O6 + 6O2
= air + asam arang…….> gula + oksigen
Dari gula dapat dibentuk zat tepung / karbohidrat, selanjutnya
mereaksikan unsure nitrogen, sulfur, dan fosfor akan terbentuk lemak,
protein, dan vitamin. Fotosintesis menyediakan karbohidrat bagi tubuh
organism. Didalam tubuh manusia, melalui proses metabolism pada desimilasi
terjadi perubahan bahan organic, yaitu :
C6H12O6----------(6H2O + 6CO2 + energi
Energi yang digunakan untuk berbagai aktifitas hidup dari energi yang
diterima, melalui proses fotosistesis dilepas kembali. Sebagai contoh
kegiatan hidup, tumbuh dan bergerak.
4. Energi Cahaya
Energi cahaya adalah energi yang ditimbulkan oleh cahaya. Contohnya
cahaya matahari yang dikumpulkan lewat lensa cembung dapat memanaskan
kertas sampai terbakar.
5. Energi Bunyi
Energi bunyi adalah energi yang dihasilkan oleh bunyi atau suara.
Contohnya bunyi bom, bunyi halilintar, dan bunyi petasan.
6. Energi Potensial
Energi potensial adalah energi yang tersimpan dalam suatu benda.
Contohnya energi yang terdapat dalam katapel, per atau busur panah yang
terenggang.
7. Energi Kimia
Energi kimia adalah energi yang tersimpan dalam senyawa-senyawa kimia.
Contohnya aki, baterai, dinamo.
Energi kimia adalah, Energi yang menyatukan atom-atom menjadi molekul.
Proses perubahan ikatan-ikatan molekul yang mempergunakan energi kimia
disebut reaksi kimia.
Reaksi kimia yang memerlukan panas disebut reaksi endoterm.
Reaksi kimia yang mengeluarkan / menghasilkan panas disebut reaksi
endoterm. Hampir semua reaksi kimia memerlukan panas.
Pada suhu tinggi reaksi berlangsung cepat, sedangkan pada suhu rendah
berlangsung lambat dan pada titik beku, reaksi kimia relative berhenti.
8. Energi Atom
Energi atom adalah energi yang timbul pada reaksi atom saat inti atom
dipecah menjadi partikel-partikel lainnya.
9. Energi Nuklir
Energi nuklir adalah energi yang lahir paling baru, yaitu energi yang
tersimpan dalam atom dari unsur-unsur nuklir.
Contohnya pada ledakan bom atom, merupakan timbunan tenaga pegas
raksasa, apabila kunci pegas dibuka mendadak maka akan terjadi ledakan
dahsyat dengan kekuatan merusak yang hebat, apabila pelepasan berlangsung
pelan akan menjadi energi yang sangat berguna.
10. Energi Listrik
Energi listrik adalah energi yang dihasilkan oleh arus listrik.
Contohnya pada generator dan dynamo.
Benda-benda dialam mengandung muatan listrik yang terjadi sebagai
akibat gesekan benda-benda. Pemantik api dari logam yang digesekkan pada
batu api dan bulu halus dari pohon enau menghasilkan percikan listrik, pada
korek api, bensin / bila menyisir rambut aka nada rambut yang tertarik oleh
sisir. Semua itu adalah muatan listrik statis yang tertimbun pada benda
yang bukan penghantar arus listrik(non konduktor). Pada benda konduktor,
muatan listrik akan tersebar diseluruh permukaanya bila terjadi pergeseran.
Dikenal ada dua muatan listrik :
Muatan listrik positif yang terdapat pada gelas, dan
Muatan listrik negative yang terdapat pada rambut.
Istrik dan magnet memiliki sifat yang sama, bahwa lilitan kawat yang
beraliran listrik dapat mempengaruhi kompas, hal ini karena sifat magnet
terdapat dalam lilitan kawat yang berarus listrik.
11. Energi Magnet
Sifat magnet mengatakan bahwa kutub magnet sejenis akan tolak menolak
dan kutub magnet berlainan jenis akan tarik menarik. Kutub magnet adalah
ujung-ujung sebuah magnet, yang mengambil sikap utara adalah kutub utara
dan yang mengambil selatan adalah kutub selatan. Wiliam Galbert, orang
Inggris mengatakan bahwa bumi adalah magnet raksasa.
B. ENERGI MATAHARI
Matahari merupakan sumber energi yang tidak dapat habis. Hidup kita
didunia ini hampir sepenuhnya berkat energi matahari karena apa yang kita
makan sebenarnya energinya berasal dari matahari yang tersimpan dalam
tumbuhan maupun hewan. Dikaitkan dengan pemanfaatan energi matahari yang
berasal dari sinar matahari secara langsung ke bumi, Pelaksanaan
pemanfaatannya dapat dibedakan menjadi 3 macam cara, yaitu :
a. Prinsip Pemanasan Langsung.
Matahari memanasi langsung benda yang akan dipanaskan, atau memanasi
secara langsung medium, misalnya air yang akan dipanaskan, menjemur
pakaian, membuat ikan kering, membuat garam dari air laut, suhu yang
diperoleh tidak melampaui 100 C. Cara ini lebih efektif bila menggunakan
pengumpul panas Kolektor. Cahaya matahari ditampung dengan sebuah cermin
cekung yang bergaris tengah ± 2 m, sehingga cahaya matahari terkumpuldalam
satu fokusyang dipasang lempengan logam sehingga menjadi panas sekali,
kemudian diatas lempeng logam itu kita memasak.
Kompor surya menarik,tetapi kita memasak harus dibawah panas terik
matahari.pada saat ini penggunaan terbanyak system pemanasan langsung untuk
memanaskan air kolam dan air untuk mandi.
b. Konversi Surya Termis Ekeltris (KSTE).
Cara ini yang dipanaskan adalah air, tetapi panas yang terkandung
dalam air akan dikonfesikan menjadi energi listrik, memerlukan sebuah
konsentrator optic untuk pemanfaatan radiasi surya, sebuah alat untuk
menyerap energi yang dikumpulkan, suatu system pengangkut panas dan sebuah
mesin yang agak konfensional untuk pembangkit tenaga listrik
c. Konversi Energi Photovoltaik.
Cara ini energi matahari langsung dikonversikan menjadi energi
listrik. Energi pancaran matahari dapat diubah menjadi arus searah dengan
mempergunakan lapisan2 tipis dari silicon / bahan semi konduktor lainnya.
Keuntungan pemakaian model ini adalah :
1. Tidak ada bagian-bagian yang bergerak.
2. Usia pemakaian dapat melampaui 100 tahun sekalipun efisiensinya
sepanjang masa pemakaian akan menurun.
3. Pemeliharaan tidak sulit.
4. Sistem ini mudah disesuaikan pada berbagai jenis pemanfaatannya.
Keuntungan penggunaan energi panas Matahari :
1. Energi panas matahari merupakan energi yang tersedia hampir diseluruh
bagian permukaan bumi dan tidak habis.
2. Penggunaan energi matahari tidak menghasilkan politan dan emisi yang
berbahaya bagi manusia maupun lingkungan.
3. Penggunaan energi panas matahari untuk pemanasan air, pengeringan
hasil panen akan mengurangi kebutuhan akan energi fosil.
4. Pembangunan pemanas air tenaga matahari cukup sederhana dan emiliki
nilai ekonomis.
Kerugian penggunaan anergi panas matahari :
1. Sistem pemanas air dan pembangkit listrik tenaga matahari tidak
efektif digunakan pada daerah memiliki cuaca berawan untuk waktu yang
lama.
2. Pada musim dingin, pipa-pipa pada system pemanasan akan pecah karena
didalamnya air membeku.
3. Membutuhkan lahan yang sangat luas yang digunakan untuk pertanian,
perumahan, kegiatan ekonomi, karena rapat energi matahari sangat
rendah.
4. Lapisan kolektor yang menyilaukan bias mengganggu dan membahayakan
penglihatan, misalnya penerbangan.
5. Sistem hanya bias digunakan pada matahari bersinar dan tidak bias
digunakan ketika malam hari / cuaca berawan.
C. ENERGI PANAS BUMI
Energi panas bumi adalah energi yang berasal dari inti bumi, Inti bumi
merupakan bahan yang terdiri atas berbagai jenis logam dan batu yang
berbentuk cair yang memiliki suhu tinggi, energi panas bumi ini dapat
digunakan untuk kesejahteraan hidup manusia.
Tenaga panas bumi pada umumnya tampak dipermukaan bumi berupa :
1. air panas, diantaranya magma, adalah batuan cair / panas yang terdapat
pada kerak bumi, magma yang sampai kepermukaan bumi disebut lava, yang
membentuk gunung-gunung dipermukaan bumi.
2. femoral (uap panas),
3. geiser (semburan air panas), biasanya terdapat pada dataran tinggi
yang mempunyai gunung berapi, menunjukkan bahwa didalam gunung berapi
terdapat kubangan air yang terkena panas, kubangan tersebut mempunyai
titik didih yang tinggi, bila yang menyembur keluar uap air panas
adalah sangat menguntungkan karena dapat langsung dimanfaatkan untuk
memutar turbin uap,
4. sulfator (sumber belerang). Dengan jalan pengeboran, uap alam yang
bersuhu dan tekanan tinggi dapat diambil dari dalam bumi dan dialirkan
ke generator turbo yang selanjutnya menghasilkan tenaga listrik.
Pada prinsipnya bumi adalah pecahan yang terlempar dari matahari,
hingga kini bumi masih memiliki inti panas yang meleleh, kegiatan gunung
berapi merupakan bukti dari teori ini.Magma yang menyebabkan letusan
vulkanis menghasilkan sumber uap dan air panas pada permukaan bumi.
( Bila yang keluar dari bumi, Uap panas dapat dimanfaatkan untuk memutar
turbin uap yang dikautkan dengan generator pembangkit listrik, sehingga
kita mendapatkan energi listrik yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai
macam keperluan.
( Bila yang keluar dari bumi, Air panas maka dapat digunakan untuk
pembangkit listrik, penguapan air panas itu, menghasilkan ammonia, gas ini
yang digunakan untuk memutar turbin uap yang dikaitkan dengan generator
pembangkit tenaga listrik, sehingga akan didapat energi listrik. Untuk
penyaringan lumbung padi / disalurkan untuk keperluan rumah tangga.
D. ENERGI ANGIN
Perahu-perahu layar menggunakan energi angin untuk melewati perairan,
Pada dasarnya angin terjadi karena adanya perbedaan suhu antara udara panas
dan udara dingin. Angin menggerakkan perahu melalui layar yang terpasang
dengan jangkauan yang tidak terbatastergantung dari tujuan yang hendak
dicapai. Nelayan ikan memanfaatkan angin darat untuk melaut saat sore hari,
dan memanfaatkan angin laut untuk kembali dari menangkap ikan.
Didaerah khatulistiwa yang panas mengembang dan menjadi ringan, naik
keatas dan bergerak kedaerah yang lebih dingin, misalnya daerah kutub.
Sebaliknya daerah kutub yang dingin, udaranya menjadi dingin dan turun
kebawah, dengan demikian terrjadi perputaran udara berupa perpindahan udara
dari kutub-kutub. Hal serupa terjadi antara wilayah khatilistiwa dan kutub
selatan, selain angin pasang terdapat juga angin pantai, dan angin local
lainya.
Prinsipnya adalah bahwa angin terjadi karena adanya perbedaan suhu
udara di beberapa tempat di buma bumi ini.
Penggunaan Tenaga angin dalam kehidupan sehari-hari, diantaranya :
1. Menggerakkan pompa-pompa air untuk irigasi ataupun untuk mendapatkan
air tawar bagi ternak.
2. Meng giling padi untuk mendapatkan beras.
3. Meng gergaji kayu.
4. Membangkitkan tenaga listrik.
5. Melalui kincir angin dapat menghasilkan energi listrik, kincir angin
juga dapat dimanfaatkan memompa air untuk mengairi persawahan.
Mengubah energi angin menjadi energi listrik sangat menguntungkan bagi
tempat-tempat yang banyak angin. Di Indonesia angin dianggap tidak begitu
konstan dan deras karena letak Indonesia di khatulistiwa, jadi tidak semua
tempat menguntungkan untuk dibangun pembangkit listrik tenaga angin, Karena
sumber energi angin tersedia secara gratis dan angin akan tetap bertiup
sepanjang masa, maka energi angin merupakan salah satu potensi penting
sebagai pengganti minyak bumi.
E. ENERGI PASANG SURUT
Energi pasang surut adalah energi yang bersumber dari tenaga yang
ditimbulkan oleh daya tarik antara bumi dengan bulan, walaupun bulan
terletak ± 400.000 km dari bumi, karena adanya gejala tersebut maka bagian
bumi yang berhadapan dengan bulan akan tertarik, sedangkan bagian bumi yang
lainya tidak, yang tertarik itu menyebabkan air laut pasang, karena bumi
mengadakan rotasi selama 24 jam sekali putar, maka waktu pasang itu
datangnya juga 24 jam sekali. Bilamana mengelilingi bumi maka air laut akan
ditarik ke atas karena gaya tarik gravitasi bulan.
Selain itu matahari juga mempunyai pengaruh yang besar, meskipun
terletak lebih jauh ± 150 juta km dari bumi, namun ukuranya yang sangat
besar maka pengaruh matahari terhadap gejala pasang surut di bumi sebesar
pengaruh bulan, sehingga gaya gravitasi akan lebih besar apabila matahari
dan bulan ada pada posisi yang sama terhadap bumi, dilain pihak bilamana
bulan dan matahari berada pada pisisi yang berlainan, maka pengaruh gaya
gravitasi kurang karena akan saling menghapuskan.
Pemenfaatan energi potensial dalam perbedaan pasang dan surut lautan, dapat
dilakukan, misalnya teluk agak cekung dan dalam, telik ditutup dengan
bendungan sehingga terbentuk waduk. Pada waktu laut pasang maka permukaan
air laut tinggi mendekati ujung atas bendungan, waduk diisi dengan air laut
dengan mengalirkanya melalui sebuah turbin air yang dihubungkan dengan
sebuah generator pembangkit listrik dan menghasilkan energi listrik, hal
ini dapat dilakukan sampai tinggi permukaan air dalam waduk sama tingginya
dengan permukaan waduk, pada waktu laut surut waduk dikosongkan sehingga
dengan sendirinya air mengalir melalui turbin air yang akam memutar
generator pembangkit listrik, sehingga menghasilkan energi listrik.
Ada kekhususan bahwa turbin harus dapat berputar dua arah dan hal ini
dapat dilakukan berganti-ganti, dapat juga waduk ini dibentuk pada muara
sungai untuk memenfaatkan sekaligus air sungai dalam membangkitkan tenaga
listrik. Energi pasang surut ini tidak berjalan kontinu, melainkan terputus-
putus secara teratur, tetapi energi pasang surut ini tidak ada batasnya
selama bulan masih menjadi satelit bumi.
F. ENERGI BIOGAS
Biogas adalah gas yang dihasilkan dari sisa-sisa makhluk yang
diuraikan oleh mikroba melalui proses penguraian.Sebagai bahan dasar proses
penguraian adalah sisa-sisa makhluk berupa sampah pertanian, yaitu batang
pohon jagung, jerami, sisa ampas kelapa / tumbuhan lain. Proses pembuatan
biogas harus dilakukan ditempat yang tertutup rapat sehingga tidak
kemasukan udara karena mikroba pengurai sangat peka terhadap oksigen, bila
terbuka akan terkena cahaya matahari yang menyebabkan mikroba pengurai mati
sehingga proses penguraian tidak berjalan. Adukan ditempatkan dalam bejana
/ bak beton yang terletak dalam tanah, gas yang timbul dari hasil
penguraian sebagian besar adalah gas methan (CH4 ) yang sangat mudah
terbakar dan gas karbondioksida (CO2) kira-kira seperempat bagian.
Gas yang terjadi dalam jumlah yang sangat kecil adalah karbon
monoksida (CO) yang mudah terbakar dan bersifat racun.
Nitrogen tidak berbahaya tetapi tidak berguna karena tidak dapat
dibakar dengan udara, dan gas hydrogen sulfide (H2S) dapat dibakar dan
berbau busuk.
Gas demikian dapat dinaikkan mutunya dan dihilangkan baunya dengan dicuci,
yaitu mengalirkan melalui air yang dibubuhi sedikit kapur, dengan pencucian
itu bau gas menjadi hilang dan gas CO2 yang tidak berguna diserap oleh iir
kapur sehingga biogas yang diperoleh dapat dibakar dengan hasil panas yang
tinggi. Biogas yang terjadi dapat ditampung dalam tangki dan dapat
dialirkan ke rumah untuk memasak / keperluan lainnya. Pengembangan biogas
ini masih dalam taraf penelitian.
G. ENERGI BIOMASA
Biomasa adalah segala jasad makhluk hidup yang digunakan untuk
menghasilkan energi bila dibakar, yaitu berupa sampah-sampah organic
sebagai sisa-sisa produksi pertanian, karena sampah tersebut masih
menyimpan energi matahari. Biomasa yang dapat dipakai sebagai bahan bakar
tidak selalu berupa sampah, yaitu : tanaman yang cepat tumbuh seperti
angsana, akasia dan sebagainya yang dapat digunakan sebagai bahan bakar
secara ekonimis dan murah.
Pengambilan energi dari biomasa adalah membakar biomasa dalam tungku
pembakar, panas yang timbul digunakan untuk mendidihkan air, sehingga
timbul uap yang dapat digunakan untuk menggerakkan turbin uap, selanjutnya
dapat menggerakkan generator listrik, energi listrik dapat didistribusikan
untuk berbagai macam keperluan.
Salah satu kemungkinan yang menarik perhatian adalah pembuatan alcohol,
khususnya etanol dari biomasa sebagai calon pengganti minyak untuk bahan
bakar transport. Rumus kimia etanol C2H5OH ,antra lain dapat dihasilkan
dari bahan-bahan baku biomasa diantaranya :
1. Bahan-bahan yang mengandung hidrat arang dalam bentuk gula, seperti
tebu dan nipah.
2. kasava, ubi jalar, kentang dan sagu.
3. Bahan selulosa yang mengandung arang dengan bentuk molekul yang lebuh
kompleks seperti kayu.
Proses pembuatan etanol terdiri dari langkah-langkah :
a. Konversi hidrat arang menjadi gula yang dapat dicairkan dalam air.
b. Fermentasi gula menjadi etanol.
c. Pemisahan etanol dari air dan komponen-komponen lain dengan cara
destilasi.
(Keuntungan tebu bahwa hidrat arangnya sudah mempunyai bentuk seperti
glukosa / fruktosa sehingga dapat difermentasi.
(Keuntungan selanjutnya bahwa ampas tebu / sisa tebu yang tidak dapat
dipakai, masih dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar, sehingga pembuatan
etanol dari tebu tidak memerlukan bahan bakar dari luar.
H. USAHA UNTUK MELESTARIKAN ENERGI
1. Pembangkit tenaga dari Energi Angin.
Gerakan udara kita sebut dengan angin. Output maksimal yang dapat
dihasilkan oleh angin melebihi 150 – 200 watt/m2. Kincir angin walaupun
dengan diameter yang sangat besar hanya akan menghasilkan energi listrik
yang sangat kecil. Kecepatan angin berubah-ubah tergantung pada letak,
bahkan pada kedudukan tempat yang sama angin tergantung pada musim dan
waktu hari. Kadang-kadang perbedaan kecepatan tergantung letaknya diujung /
dibawah menara. Angin merupakan bentuk energi yang tersedia dialam dan
perlu dimanfaatkan sebagai bagian dari memperkaya sumber energi dan
pengembangan ilmu pengetahuan, diantaranya kincir angin, ada dua macam
bentuk kincir angin dengan sumbu horizontal dan sumbu vertical.
Sumbu horizontal dilengkapi pengontrol azimuth diantara tipenya :
Ø Sayap banyak, biasanya digunakan diladang-ladang pada masa lalu.
Ø Belanda, di negeri belanda dimanfaatkan oleh para petani untuk mengairi
sawah
Ø Baling-baling.
Tipe sumbu vertical tidak dipengaruhi oleh arah angin dan tidak
memerlukan pengontrol azimuth, mempunyai kelemahan pada perputarannya,
sangat rendah dan inersia putaranya berat. Diantara tipe-tipe yang ada yang
paling cocok untuk pembangkit tenaga adalah tipe baling-baling dengan
putaran cepat dan terkontrol.
Jika kincir menyerap energi kinetic secara sempurna, output nya dinyatakan
sebagai Lo, harus sebanding dengan kuadrat diameter kincir pangkat tiga
kecepatan angin, dirumuskan :
Lo = ½ ρπ R2V3
Dimana :
ρ = kepadatan aliran………kg/m3
R = radius kincir…..m
V = kecepatan angin
Out put maksimum yaitu L omak ditentukan oleh rumus :
L omak = 8/27 ρπ R2V3
Evisiensi maksimum :
ή= L omak / Lo = 16/27 = 0, 593
Contoh soal :
Sebuah pembangkit tenaga listrik tenaga angin mempunyai efisiensi sebesar
40 %, jika daya yang dihasilkan sebesar 100 kw. Hitunglah daya maksimum
dari pembangkit tersebut ?
Penyelesaian :
Diketahui : ή = 40 % = 0,4
P = 100 kw
Ditanyakan : Po…?
Jawab : L omak / Lo = P/Po = 0,4
0,4Po = P
0,4 Po = 100kw
Po = 100 kw/0,4
Po = 250 kw.
2. Pembangkit tenaga dari Energi Air.
Bendungan / waduk jatiluhur, Karang kates, dan saguling merupakan
bentuk penyimpanan energi potensial yang selanjutnya diubah menjadi energi
listrik, untuk pengairan, dan kelestarian lingkungan, Jika pada suatu
ketinggian terdapat volume air yang sedemikian besar maka kandungan air
tersebut dapat dimanfaatkan sbagai sumber energi. Jumlah energi yang
tersimpan dirumuskan :
PE = mg Z
M = masa debit air……kg
g = gravitasi ……9,81 m/s2
Z = perubahan alevasi.meter
PE = Energi potensial tersimpan…..joule
Persamaan dapat ditulis sebagai :
Ep = mgh
M = masa debit air…..kg
g = grafitasi………9,81 m/s
H = ketinggian……..meter
Ep = Energi potensial tersimpan…joule
Contoh soal :
Sebuah bendungan air berada pada ketinggian 200 m, dimanfaatkan sebagai
tenaga listrik yang menjatuhkan 1 m3 air per detik dan grafitasi bumi 10
m/detik3 .Tentukan daya listrik yang dihasilkan oleh generator bila
mempunyai :
a. Efisiensi 100%
b. Efisiensi 60%
c. Efisiensi 40%
Penyelesaian :
Diketahui : Ketinggian h = 200 m
Volume air = 1 m3 = 1000dm3
Kesetaraan volume air dan masa air, 1 dm3 = 1kg
Maka masa air, ma = 1000kg
Ditanyakan :
Daya listrik p,jika :
1) Efisiensi 100%
2) Efisiensi 60%
3) Efisiensi 40%
Penyelesaian :
Energi potensial yang dihasilkan tiap detik adalah
Ep = m g h
= 1000 x 200 x 10
= 2000.000 joule / 2000.000 watt.detik
Maka gaya generator listrik adalah
P = 2000.000 watt.detik / detik
P = 2000.000 watt / 2000 kVA
a. P dengan efissiensi 100% = 100/100 x 2000.000 watt atau 2000 kVA daya
dengan efisiensi 100% ini menandakan tidak ada energi yang hilang atau
menjadi bentuk energi lain. Hal ini hanya berdasarkan perhitungan saja
dan pada kenyataan tidak pernah terjadi.
b. P dengan efisiensi 60% = 60/100 x 2000.000 watt = 1.200.000 watt atau
1200 kVA daya ini sangat mungkin terjadi.
c. P dengan efisiensi 40% = 40/100 x 2000.000 watt = 800.000 watt atau
800 kVA daya ini amat sangat mungkin terjadi.
d. Konversi Energi Nuklir.
Pengonversian massa dari energi nuklir dalam suatu reaksi kimia adalah
terlalu kecil untuk dideteksi, pada reaksi nuklir energi yang dikeluarkan
per reaksi adalah cukup besar, sehingga pengonversian masa secara actual
dapat dideteksi. Dalam reaksi konversi energi, jumlah masa dan energi
haruslah tetap sekaligus juga momentum. Hukum ini bukan hanya sekedar
berlaku pada setiap proses konversi energi. Nomor atom Z adalah sama dengan
jumlah proton (ion bermuatan positif) yang terdapat didalam inti atom.
Massa sebuah atom lebih kecil dari massa partikel / nucleon individual
yang membentuknya. Kekurangan massa dari suatu inti atom tertentu dapat
dihitung sebagai :
Kekurangan Massa = zmp + (A – Z) mn – masa Nuklir
Pada suatu reaksi fisi / pembelahan akan membebaskan energi kira-kira
sebesar 200 Mev (3,2 x 10 – 11 joule) untuk setiap fisi. Ini sangat besar
disbanding jumlah energi yang dilepaskan dalam reaksi eksotermik, dimana
produk terakhir mengandung partikel yang masanya hamper sama dengan masa
inti sasaran mula-mula. Energi 200 Mev didistribusikan sebagai :
1) 170 Mev sebagai energi kinetic dari bagian-bagian fisi
2) 5 Mev energi kinetic neutron-neutron
3) 15 Mv energi (beta) dan sinar γ (gama)
4) 10 Mev energi neutrino yang dillepaskan dalam peluruhan β- dari unsure-
unsur fisi.
Berbagai cara orang memanfaatkan energi yang tersedia dialam, energi
dari biomasa, angin, air, fosil dan batuan nuklir semuanya merupakan usaha
dalam pemanfaatan kandungan energi yang ada dialam untuk kesejahteraan
hidup. Kita tidak dapat berbuat apa-apa tanpa energi yang diperlukan setiap
saat.
Berbagai cara pemanfaatan energi baik energi yang berasal dari
kelompok celestial maupun energi modal / energi yang berasal dari sumber
energi yang dapat diperbaharui harus memperhatikan dampak terhadap
lingkungan. Penggunaan yang berlebihan dan tidak memperhatikan pelestarian
serta pemeliharaan / batasan yang seimbang akan berakibat pada kerusakan
ekologi. Oleh karena itu untuk setiap pembangunan pemanfaatan energi harus
memenuhi pertimbangan tiga "E" yaitu :
5) Energi.
6) Ekologi.
7) Ekonomi.
Melimpahnya cadangan energi yang beragam memungkinkan konsumsi enargi
didapat dengan murah. Namun untuk mewujudkannya diperlukan dana yang cukup
besar sehingga factor ekonomi mempunyai peran yang sangat besar. Demikian
factor ekologi yang menyangkut kelestarian alam perlu mendapatkan
perhatian, baik pengelolaan maupun pemeliharaan hendaknya jauh dari
kerusakan yang fatal. Hukum alam akan selalu menyeimbangkan lingkungan pada
kondisi ekosistem yang tidak stabil dalam bentuk bencana / gempa.
Dalam fisika terdapat hokum kekekalan energi yang menjelaskan
perubahan bentuk dari satu ke bentuk yang lain sebagai hukum universal.
Demikian juga ketika konsep energi dikembangkan, ahli fisika secara
bertahap menyadari behwa energi adalah kekal.
Usaha manusia untuk mencari energi pengganti minyak bumi seperti
uraian diatas hanyalah merupakan alternative bagi manusia untuk dapat
mempertahankan kehidupannya dibumi ini. Minyak bumi merupakan sumber daya
yang sangat penting untuk kehidupan, namun sumber daya alam itu tidak dapat
diperbaharui dan jumlahnya terbatas, sehingga menusia perlu berusaha
mencarisember energi lain bila ingin tetap mempertahankan kehidupanya
dengan anak cucu di masa yang akan datang.
Salah satu cara yang paling ampuh adalah membatasi laju pertumbuhan
penduduk, keikut sertaan dalam program KB merupakan iuran untuk
melestarikan manusia dimuka bumi yang hanya satu ini, karena pernah
diadakan penelitian bahwa di planet mars yang semula orang menduga ada
kehidupan ternyata yang diperoleh melalui satelit Marinir IV yang ada
hanyalah selapis tipis butiran salju yang tidak ada artinya bagi kehidupan
seperti di bumi, kadar oksigen mars jauh lebih sedikit dari dugaan semula,
bahkan ada data yang menerangkan tidak ada oksigen sama sekali, maka hanya
bumi ini lah satu-satunya harapan hidup anak cucu kita dimasa yang akan
dating. Oleh karena itu semua manusia di muka bumi ini bertanggung jawab
atas kelestarian bumi yang berarti eksistensi manusia ditentukan oleh
manusia sendiri dan dimulai dari sekarang.
Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, walaupun
demikian kita perlu menghemat energi. Dengan menghemat energi berarti kita
juga menghemat biaya. Ada beberapa cara untuk menghemat energi, antara lain
dengan kita menggunakan lampu hemat energi seperti lampu neon serta SL dan
memetikan lampu jika tidak diperlukan.
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Alam dengan segala isinya menyediakan kebutuhan yang sama kepada semua
makhluk yang berada di dalamnya. Kebutuhan yang terpenting begi makhluk
hidup adalah energi, walaupun energi tidak semua tersedia secara langsung,
nemun melalui pengembangan tekhnologi yang ada beragam energi telah dapat
diwujudkan . Berbagai macam dan jenis energi yang disediakan oleh alam
diantaranya : energi air, energi angin, energi bahan fosil, energi dari
batuan nuklir, energi dari batuan batu bara, dan energi yang amat sangat
murah tersedia setiap hari adalah energi panas matahari. Diantara energi-
energi tersebut manusia ditantang untuk mengembangkan dan memenfaatkam
melalui rekayasa tekhnologi yang memadai. Energi panas matahari adalah
salah satu bentuk energi yang sangat ramah lingkungan belum maksimal
dikembangkan dan secara tradisional masih dimanfaatkan oleh seluruh makhlik
yang ada dipermukaan bumi. Tekhnologi kincir angin merupakan pengembangan
pemanfaatan energi angin, reactor nuklir merupakan pengembangan energi dari
bahan bakar niklir, dan pengembangan energi hydra dengan memanfaatkan
sebagai bahan bakunya dalam wadah bendungan / waduk.
Energi secara umum dikelompokkan menjadi dua bagian besar yaitu :
1. Energi colestrial / energo perolehan, merupakan energi yang
mencapai bumi dari angkasa luar, diantaranya :
1) Energi Surya
2) Energi Bulan
3) Elektromagnetik
4) Energi Partikel
5) Energi Grafitasi dari bintang-bintang, planet dan bulan
6) Energi potensial meteor yang sedang memasuki atmosfer bumi.
2. Energi modal (Capital Energi), yang telah berada di dalam bumi,
diantaranya :
1) Sumber energi atom
2) Sumber energi panas bumi (geothermal).
DAFTAR PUSTAKA
Ir. Hariwijaya Soewandi, M.M.Estu Sinduningrum, S.T., M.T. : Ilmu
Kealaman Dasar, Jakarta : Grahalia Indonesia, Juni 2011.
Drs. Maskoeri Jasin, Ilmu Alamiah Dasar, Jakarta : PT. Raja Grafindo
Persada, 2002.
Nuryani Rustaman dkk, Materi dan Pembalajaran IPA SD, Jakarta :
Universitas Terbuka, 2011.
Drs. Ali Abdullah. Ir.Eny Rahma, Ilmu Alamiah Dasar, Jakarta, Bumi
Aksara. 1991.
Dra. Sri Soeyati, M.Si. DR.rer.nat Agus Salam, Gaya Usaha dan Energi,
Jakarta : Bumi Aksara, 2007
Puji Astuti, Martina. Mengenal Gaya dan Energi,Jakarta : PT Lazuardi
Putra Pertiwi, 2007