1.
SEJARAH
PENGGUNAAN ENERGI
Negara‑negara
maju tidak akan mungkin mencapai tingkat kemajuannya tanpa menggunakan energi
secara luas. Dinegara‑negara maju itu
orang cukup menekan tombol maka bereslah semuanya. Tingkat kemajuan seperti ini
tidak, mungkin dicapai tanpa melibatkan penggunaan energi secara besar‑besaran.
Untuk negara yang
sedang berkembang pekerjaaan masih ada yang dilakukan dengan tangan ataupun
dengan bantuan binatang seperti kerbau
atau kuda. Makin maju
industri di suatu negara makin banyak tenaga teknis, yaitu tenaga bukan asal
manusia atau hewan, digunakan. Namun kini banyak negara berkernbang menyadari
pentingnya penggunaan tenaga teknis ini. Sejak dari zarnan prasejarah sampai
zarnan awal sejarah hanya kayu yang digunakan untuk keperluan memasak dan
pemanasan. Untuk keperluan ini kayu itu diperoleh dari pohon dan hutan si
sekitar pemukiman, memang tidak ada pilihan lain dari itu. Setelah manusia
lebih maju kayu juga dipakai untuk memenuhi kebutuhan lain, yaitu untuk alat
rumahtangga, perahu, dan lain‑‑lain, yang dikerjakan dengan bertukang.
Selain berhasil
menggunakan kayu pada awal sejarahnya, manusia membuat penemuan lainnya, yaitu
memanfaatkan suatu sumber daya alam lain yang murah dan dapat diperbarui ialah
energi angin. Energi angin ini dimanfaatkan untuk pengangkutan, yaitu sebagai
daya dorong kapal layar. Pada taraf berikutnya, energi angin ini juga
dimanfaatkan untuk menjalankan kipas angin yang menggerakkan pompa air irigasi
dan alat periggiling gandum. Kincir angin di negeri Belanda yang tersohor itu
merupakan contoh keberhasilan manusia dalam memanfaatkan energi angin.
Pada awal sejarah
yang agak lanjut, manusia dapat pula memanfaatkan suatu sumber daya alarn lain,
yaitu tenaga air. Sumber energi ini yang merupakan bentuk energi yang
terbarukan, dipakai untuk pertukangan dan untuk penggilingan.
Sekitar awal abad
ke‑13 suatu bentuk sumber energi baru yaitu batu bara memperkaya spektrum jenis‑jenis
energi yang dimanfaatkan manusia. Pada taraf ini pemakaian batu bara masih
terbatas untuk memasak dan pemanasan.
Pada abad ke‑18
telah ditemukan mesin uap yang menggunakan batu bara. sebagai sumber energi.
Pada tahap ini batu bara juga berperan
sebagai bahan baku untuk membuat kokas yang diperlukan dalam pengerjaan logam.
Akibat mesin uap digunakan dalam alat angkut pada awal abad. ke‑19, pemakaian
batu bara untuk industri benar‑benar berkembang dengan pesat.
Pada saat yang
agak bersamaan, yaitu pada awal abad ke‑19, muncullah energi baru yang tidak lain adalah minyak bumi, berperan dalarn pemanasan dan
penerangan. Di bidang pemanasan minyak bumi ini mulai mendesak dan menggantikan
batu bara. Kemudian setelah minyak bumi juga dapat diperoleh dengan lebih
mudah.
Pada akhir abad ke‑19 suatu
bentuk energi lain muncul: tenaga listrik sebagai energi sekunder, yang mula‑mula
memakai hanya batu bara sebagai bahan bakar utama untuk membangkitnya. Pada awal abad ke‑20 terlihat adanya
pembangkitan tenaga listrik dengan unit‑unit termis yang memakai batu bara dan
minyak bumi sebagai bahan bakar. Gas bumi kemudian juga dipakai sebagai bahan
bakar dalarn pembangkitan tenaga listrik.
Pada saat yang sama, yaitu awal
abad ke‑20 itu, sumberdaya energi air juga, mulai dimanfaatkan untuk
pembangkitan tenaga listrik.
Energi listrik, yang semula terutama dipakai untuk
penerangan dan untuk menggerakkan motor‑motor dalam industri, menjadi kian
penting, karena kemudian juga dipakai untuk memproses logam, pemanasan dan
memasak. Gas bumi, yang mula‑mula dipakai untuk membangkit tenaga listrik,
kemudian juga berperan dalam pemanasan dan untuk memasak.
Pada awal abad ke‑20 agak lanjut,
suatu bentuk energi baru, yaitu energi panas bumi, mulai berperan dalam
pembangkitan tenaga listrik dan untuk penggunaan‑penggunaan khusus seperti
pemanasan. Menjelang
pertengahan abad ke‑20, energi nuklir mulai dimanfaatkan untuk membangkit
tenaga listrik dalam unit‑unit yang besar, dan untuk berbagai penggunaan
khusus, bom nuklir dan kapal selarn nuklir. Energi surya, yang sebenamya telah digunakan
manusia tanpa disadari sepanjang masa, misalnya untuk pengeringan, Diharapkan energi surya akan dapat memegang
peranan yang cukup berarti menjelang akhir abad ini dan mulai awal abad
mendatang.
Pertengahan abad
ke‑19 motor bakar dan turbin air mulai dikembangkan dan pada akhir abad ke‑19
juga turbin uap mulai memegang peranan. Turbin gas memulai debutnya pada
pertengahan pertama abad ke‑20. Keempat mesin dasar ini, yaitu turbin uap,
turbin air, turbin gas dan motor bakar merupakan mesin‑mesin dasar. yang
terpenting pada saat ini. Turbin uap penting untuk pembangkitan tenaga
listrik, dan demikian pula halnya dengan turbin air. Turbin gas banyak.dipakai
sebagai mesin penggerak pada pesawat terbang jet, sedangkan motor bakar
dipergunakan pada kendaraan seperti mobil dan truk, serta juga untuk
pernbangkitan tenaga listrik dan pada pesawat udara yang kecil.
Batu bara terdiri atas, berbagai campuran karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan beberapa pengotoran lain.
Sebagian karbon
itu tetap padat
bilamana
dipanaskan, dan
sebagian lagi akan berubah
menjadi gas dan
keluar bersama‑sama unsur‑unsur gas lainnya.
Bagian
gas ini mudah terbakar dan menyala terus‑menerus
serta agak lebih berasap
daripada karbon
padat yang membara. Kokas dibuat dengan memanaskan batu bara, sahingga gas dan
pengotoran menguap: bagian karbon
yang padat itu
disebut
kokas. Batu bara adalah suatu batu endapan yang terutama
berasal dari zat organik. Kebanyakan ahli geologi berpegang pada teori, bahwa
tumbuh‑tumbuhan yang sangat lebat, baik pohon‑pohon besar maupun tumbuh‑tumbuhan
lainnya, tergenang dalam rawa‑rawa atau air lainnya, kemudian berturut‑turut
ditutup oleh endapan endapan lain, biasanya non‑organik. Pengumpulan‑pengumpulan
ini mula‑mula menjadi semacam lumpur organik, lambat laun agak mengeras,
kemuudian berubah menjadi gambut. Setelah berlalu masa yang lama sekali,
lapisan‑lapisan endapan ini mengakibatkan penekanan‑penekanan, sehingga bahan‑bahan
gambut ini menjadi lebih keras. Bilamana tekanan‑tekanan itu disertai gerakan‑gerakan
atau perubahan‑perubahan lapisan atas kulit bumi, maka penekanan menjadi lebih
besar lagi: terjadilah batu bara melalui proses pengarangan.
Pemakaian batu
bara
Pola
penggunaan langsung batu bara sebagai bahan bakar, banyak mengalami perubahan
dalam abad ini. Dalam tahun 1900, batu bara terutama dimanfaatkan di bidang
angkutan (kereta api dan kapal laut) dan pemanasan (rumah tangga, komersial dan
industri). Kini penggunaan‑penggunaan ini untuk sebagian besar telah diganti
oleh minyak dan gas. Batu bara ini paling banyak digunakan untuk membangkit
listrik di pusat‑pusat pembangkitan dan dalam industri, terutama industri besi
dan baja.
B. ENERGI MINYAK DAN GAS BUMI
Minyak bumi dan gas alam, kadang‑kadang saling
menyaingi, dan kadang‑kadang saling melengkapi batu bara, telah memungkinkan
meluasnya industrialisasi sebagaimana terjadi sekarang ini.
Dengan kernudahan penggunaan ini, ditambah
dengan efisiensi termis yang lebih tinggi, serta pengurusan dan pengangkutan
yang lebih inudah, menyebabkan penggunaan minyak bumi dan gas alam sebagai
sumber utama. penyedia energi lebih deras meningkatnya.
Peranan minyak
bumi dalam persoalan‑persoalan ekonomi dunia dapat disimpulkan sebagai berikut:
·
Konsumen dan fasilitas konversi paling banyak ada di dalam tangan negara‑negara
yang teknis maju;
·
Di Dunia Barat, penambangan dilakukan oleh perusahaan‑perusahaan swasta
yang besar, sedangkan di negara negara lainnya, terutama. dimiliki dan
dilaksanakan oleh negara;
·
Investasi besar‑besaran, terutama dari negara‑negara Barat, banyak
dilakukan di negara. berkernbang, yang memiliki banyak sumber minyak bumi;
·
Nasionalisme politik dan ekonomi merupakan suatu kekuatan aktif dalam
pencarian sumber‑surnber minyak bumi;
·
Pemilikan lapangan minyak tidak terbagi rata di antara negara, dan sangat
banyak didapat di Timur Tengah. Minyak dan
gas bumi terdiri atas berbagai campuran unsur, karbon dan hidrogen, yang
biasanya disebut hidrokarbon, ditarnbah beberapa unsur lainnya yang kurang
penting. Bahan‑bahan ini kadang‑kadang berupa benda‑benda gas, atau cair, atau
benda benda berupa lilin, hal mana terutama tergantung daripada perbandingan
karbon dan hidrogen.
Ada yang memperkirakan,
sebagaimana halnya dengan batubara, bahwa minyak bumi dan gas alam terjadi dari
sumber‑sumber organik, yang dewasa ini didapatkan dalam letak‑letak endapan.
Namun asal‑usulnya berbeda daripada batu bara. Pengetahuan mengenai asal‑usul minyak bumi dan gas
alam ini, sebenarnya tidaklah begitu pasti. Dugaan yang semakin diterima dewasa
ini, adalah bahwa minyak bumi dan gas alam ini terjadi karena perubahan kimiawi
daripada kehidupan tumbuh tumbuhan dan binatang‑binatang kecil, terutarna
plankton yang pernah tertimbun dalam‑dalam di lumpur di bawah perairan dan
rawa. Setelah lumpur tertindih oleh endapan‑endapan lain, terjadi kompresi.
Kemungkinan, sebagai sebagian reaksi terhadap kompresi tersebut, titik‑titik
rninyak burni berpindah, diaktivir oleh gas alam yang terjadi dalam urutan pengusahaan perminyakan terdapat
empat jenis kegiatan yang berbeda.
·
Pertama adalah pencarian daripada sumber sumber minyak, yang biasanya
disebut eksplorasi.
·
Kedua adalah pengelolaan daripada tambang‑tambang minyak untuk menghasilkan
minyak mentah, biasanya disebut produksi.
·
Ketiga adalah pengangkutan dari pada minyak dari tempat tempat produksi ke
tempat‑tempat pemakaian, biasanya disebut transportasi.
·
Keempat adalah usaha memperoleh jenis‑jenis produksi dari minyak tersebut,
yang biasanya disebut penyulingan .
Tiap kegiatan mempunyai teknologi sendiri, dan
sering diusahakan secara terpisah atau tersendiri oleh perusahaan‑perusahaan.
C Energi Air
1.
Energi Air Terjun
Potensi tenaga air dan pemanfaatannya pada umumnya
berlainan, bila dibandingkan dengan penggunaan tenaga berasal dari misalnya
bahan bakar fosil.
·
Pertama, sumber tenaga air secara teratur dibangkitkan kembali karena
pernanasan lautan oleh penyinaran matahari, sehingga merupakan suatu sumber
yang secara siklis diperbarui. Gambar 3
memperlihatkan siklus hidrologik daripada air. Oleh karena itu tenaga
air disebut sebagai suatu sumberdaya energi terbarukan.
·
Kedua,
potensi secara keseluruhan daripada tenaga air relatif kecil bila dibanding-kan
dengan jumlah sumber bahan bakar fosil, sekalipun misalnya seluruh potensi
tenaga air ini dapat dikernbangkan sepenuhnya.
·
Ketiga, penggunaan tenaga air pada umumnya merupakan pemanfaatan multiguna,
karena biasanya dikaitkan dengan irigasi, pengendalian banjir, perikanan,
rekreasi . Bahkan sering terjadi bahwa pernbangkitan tenaga listrik hanya
merupakan manfaat sampingan, dengan misalnya irigasi, atau pengendalian banjir,
sebagai penggunaan utama. .
·
Keempat, pembangkitan listrik dari tenaga air dilakukan tanpa ada perubahan
suhu. Tidak ada peningkatan suhu karena misalnya adanya suatu proses pembakaran
bahan bakar. Karenanya, mesin mesin hidro mempunyai masa manfaat yang biasanya
lebih lama daripada mesin‑mesin termis.
Gambar 4 , memperlihatkan
secara skematis tepi sebuah danau dengan sebuah
bendungan besar A. Dari bendungan ini melalui suatu saluran
terbuka dan bendungan ambil air B, air dimasukkan ke dalam pipa tekan, yang
membawa air ke turbin air melalui sebuah katup. Untuk menghindari, bahwa pada perubahan‑perubahan
beban yang mendadak, terutarna bilamana beban secara tiba‑tiba jatuh, dapat
terjadi kerusakan pada pipa tekan, dibuat sebuah tangki pendatar pada pipa
tekan tersebut, sebagaimana terlihat pada Gambar 5. Di sebelah atas, pipa tekan
itu ialah terbuka, sedangkan tepi atasnya terletak lebih tinggi daripada
permukaan air yang tertinggi. Dengan demikian, bilamana terjadi bahwa beban
jatuh secara mendadak, energi kinetis daripada air yang mengalir itu dapat
ditampung atau dinetralisasi oleh tangki
pendatar.
Gambar 5. Skema Danau, Tangki Pendatar dan Pipa
Pesat.
2. Energi Pasang Surut
Banyak gaya dan
kekuatan yang mempengaruhi lautan di permukaan bumi. Salah satu kekuatan yang
bekerja terhadap air bumi adalah pengaruh massa bulan yang mengakibatkan adanya
gaya tarik, sehingga menjelma suatu gejala yang dikenal sebagal pasang dan
surut laut yang terjacli secara teratur, sekalipun bulan terletak lebih dari
400.000 kilometer dari bumi. Bilamana bulan mengelilingi bumi, air laut secara
harfiah "ditarik" ke atas karena gaya tarik gravitasi bulan.
Dalam Gambar 6 (a) permukaan laut tercantum
sebagai garis, terputus‑putus: permukaan laut di titik A ditarik ke arah bulan
sehingga mencapai titik A. Dalarn situasi demikian, laut pada titik A berada
dalam keadaan pasang. Pada saat bersamaan, laut pada titik B di bumi mengalami
keadaan surut.
Kira‑kira enam jam kemudian, terjadi situasi yang
sebaliknya, sebagaimana tampak pada Gambar 6 (b). Dalam keadaan ini, di mana
bulan telah mengelilingi seperempat bumi, situasl pada titik A mengalami surut,
sedangkan laut pada titik B mengalami keadaan pasang. Beda tinggi antara
permukaan laut pasang dan surut dapat mencapai 5 sampai 6 meter atau lebih,
bahkan ada tempat tempat yang melampaui 10 meter.
Pemanfaatan
energi potensial yang terkandung dalarn perbedaan ‑ pasang dan surut lautan
antara. lain dapat dilakukan demikian. Misalkan suatu teluk yang agak cekung
dan dalam. Teluk ini "ditutup" dengan sebuah bendungan sehingga
terbentuk suatu waduk.
Pada waktu laut pasang, maka permukaan air laut
tinggi, mendekati ujung atas bendungan, sebagaimana terlihat pada Gambar 7 (a).
Waduk "diisi" dengan air dari laut, dengan mengalirkannya melalui
sebuah turbin air. Dengan sendirinya turbin ini digabung dengan sebuah
generator, sehingga pada proses "pengisian" waduk dari laut,
generator turbin yang berputar itu akan menghasilkan energi laut. Hal ini dapat
dilakukan hingga tinggi permukaan air dalarn waduk akan sama tingginya dengan
tinggi permukaan laut. Pada situasi laut surut, sebagaimana terlihat pada
Gambar 7 (b) terjadi hal sebaliknya. Waduk dikosongkan. Dengan sendirinya air
mengalir lagi melalui generator turbin, yang kini juga. akan menghasilkan
energi listrik.
Gambar 7 skema Bendungan dan Waduk pasang Surut
D Energi
Benda Angkasa
1. ENERGI SURYA
LANGSUNG
Dalam pelaksanaan
pemanfaatannya, dapat dibedakan tiga cara. Cara pertarna adalah prinsip
pernanasan langsung. Dalam hal ini sinar‑sinar matahari memanasi langsung benda
yang akan dipanaskan, atau memanasi secara langsung medium, misalnya air, yang
akan dipanaskan. Air panas itu, nanti akan dipakai misalnya untak mandi. Cara
kedua adalah, bahwa yang dipanaskan adalah juga air, akan tetapi panas yang
terkandung dalam air itu, akan dikonversikan menjadi energi listrik, misalnya.
Sedangkan cara ketiga adalah cara fotovoltaik. Dengan cara ini maka energi
sinar matahari langsung dikonversikan menjadi energi listrik.
Pemanasan
Langsung
Pemanfaatan energi surya oleh manusia secara
langsung dalam bentuk pemanasan, telah lama dikenal. Menjemur pakaian adalah
contoh yang terlihat sehari‑hari di rumah‑rumah tangga biasa. Pembuatan ikan
kering dan membuat garam dari laut merupakan contoh‑contoh lain dalam bidang
perindustrian. Dengan cara pemanasan langsung ini suhu yang akan diperoleh
tidak akan melampaui 100 'C.
Efektivitas
pemanfaatan energi surya dengan cara pernanfaatan langsung dapat ditingkatkan
bila mempergunakan pengumpul‑pengumpul panas, yang biasa disebut kolektor.
Sinar‑sinar matahari dikonsentrasikan dengan kolektor ini pada satu tempat,
sehingga diperoleh suatu suhu yang lebih
tinggi. Dalam Gambar 8 terlihat beberapa kolektor dari berbagai bentuk.
Sistern‑sistern pemanasan secara langsung ini
mempunyai efisiensi dari sekitar 30‑40% Pada saat ini penggunaannya adalah
terbanyak untuk pernanasan air kolarn dan air untuk mandi.
2 Konversi Energi Fotovoltaik
Energi radiasi
surya dapat diubah menjadi arus listrik searah dengan mempergunakan lapisan‑lapisan
tipis dari silikon (Si) murni atau bahan semikonduktor lainnya. Pada saat ini
silikon merupakan bahan yang terbanyak dipakai. Silikon merupakan pula suatu
unsur yang banyak terdapat di alam. Untuk keperluan pemakaian sebagai semikonduktor
Sel‑sel silikon itu kemudian dipasang dalam sebuah panel,
yang terdiri atas sebuah bingkai aluminiurn atau baja tahan karat. Sel‑sel itu
diberi masing‑masing sambungan listrik, dan keseluruhannya dilindungi oleh
lapisan kaca atau plastik. Gambar 9
memperlihatkan bentuk sebuah panel berukuran 105 x 23 cm, Panel ini juga sering disebut modul. Besamya arus listrik, atau tenaga listrik
yang diperoleb, tergantung antara lain dari jumlah energi cahaya yang mencapai
sel‑sel silikon ini, dan tergantung juga dari luas permukaan sel‑sel itu.
E Energi Angin
Energi angin
telah lama dikenal dan dimanfaatkan manusia. Perahu‑perahu layar menggunakan
energi ini untuk melewati perairan sudah lama sekali. Diternukan kincir angin
telah digunakan untuk menggiling tepung di Persia pada Abad ke‑7. Sungguhpun
bentuk kincir‑kincir angin ini berlainan dengan kincir‑kincir angin Eropa,
kincir‑kincir angin Persia itu merupakan asal‑muasal kipas angin Eropa. Kincir
angin di Negeri Belanda yang dipakai untuk menggerakkan pompa irigasi dan untuk
menggiling tepung hingga kini masih tersohor, walaupun pada saat ini hanya
berfungsi sebagai objek pariwisata. Akan tetapi, dalam rangka mencari bentuk‑bentuk
surnber energi yang bersih dan terbarukan kembali energi angin mendapat
perhatian yang besar.
Penggunaan tenaga angin
diperkirakan dapat dilakukan untuk keperluan‑keperluan seperti:
a. Menggerakkan pompa air untuk irigasi; tambak
ikan/udang
b. Menggiling padi untuk memperoleh beras
c. menggergaji kayu
d. mernbangkitkan tenaga listrik.
Untuk pemanfaatan
kincir angin bagi pernbangkitan tenaga listrik skala kecil, diperlukan sebuah
pengatur tegangan, oleh karena kecepatan angin yang berubah‑ubah, sehingga
tegangan juga berubah. Diperlukan sebuah baterai untuk menyimpan energi, karena
sering terjadi angin tidak bertiup. Gambar 10 memperlihatkan skema sebuah kipas angin bagi
pembangkit listrik yang kecil.
Gambar .11 memperlihatkan secara skematis sebuah rumah,
yang mendapatkan energi yang diperlukan dari matahari dan angin. Kolektor energi surya menyediakan air panas
(A) , sedangkan kincir angin dan generator menyediakan tenaga listrik (B).
Sebuah baterai diperlukan.
Gambar 11, Rumah
Mandiri Energi Memanfaatkan Energi Surya dan Energi Angin.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar