makalah sumber energi
SUMBER
ENERGI
Oleh :
Maudi Sofia Rahman
M. Ainun Nahar
Muammal Rizal Haidy
M. Farid Wian
M. Rizky Iqbal
Nina Bonita
PEMERINTAH
KABUPATEN TUBAN
DINAS PENDIDIKAN
PEMUDA DAN OLAHRAGA
SMA NEGERI 1 TUBAN
Jalan
W.R. Supratman 2 TubanTelp (0356) 321272 Fax (0356)321272
Kata Pengantar
Daftar Isi
Halaman
Judul .................................................................................................................
Kata Pengantar ..................................................................................................
Daftar Isi ............................................................................................................. Bab I Pendahuluan ...........................................................................................
A. Latar Belakang ..................................................................................
B. Rumusan Masalah ............................................................................
C. Tujuan Penulisan ...............................................................................
Bab II Pembahasan ..........................................................................................
A. Pengertian Energi ..............................................................................
B. Macam-macam Energi ....................................................................
1. Energi Matahari .........................................................................
2. Energi Panas Bumi ....................................................................
3. Energi Angin ...............................................................................
4. Energi Pasang Surut ..................................................................
5. Energi Biogas .............................................................................
6. Energi Biomasa ...........................................................................
C. Usaha Untuk Melestaraikan Energi .................................................
Bab III Penutup ...............................................................................................
A. Kesimpulan .......................................................................................
Daftar Pustaka .................................................................................................
Bab I
Pendahuluan
A.
Latar Belakang Masalah
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 tidak terbarukan.
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
A. Pengertian Energi dan macamnya.
B.
Macam-macam
Energi.
C. Usaha Manusia Untuk Melestarikan Energi.
C. Tujuan
Penulisan
A. Mengetahui pengertian Energi dan macamnya.
B.
Mengetahui
macam-macam Energi.
C. Mengetahui tentang Usaha Manusia Untuk
Melestarikan Energi.
Bab II
Pembahasan
A.
Pengertian Energi
Pengertian energi berdasarkan ilmu fisika ialah kemampuan untuk melakukan
usaha. Kemampuan tersebut diukur dengan variabel waktu dan juga besarnya usaha
yang dilakukan. Tidak ada pengertian energi selain gambaran diatas yang sangat
menggambarkan apa itu energi.
Dalam sistem SI, Energi mempunyai satuan Joule. Satuan lain dari energi
misalnya KWh, Erg serta kalori digunakan dalam bidang-bidang tertentu untuk
memudahkan. Konversi satuan energi bisa dilakukan melalui ketetapan bahwa 1
kalori = 4.2 Joule dan juga 1 joule = 1 watt sekon.
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.
B. Jenis Energi dan Sumber Energi
Berdasarkan
sifat alaminya sendiri, ada berbagai macam sumber energi yang kita
jumpai di alam bebas seperti berikut ini:
1. Sumber Energi Primer
Sumber energi
primer merupakan sumber energi yang terdapat langsung di alam dan dapat
dijumpai, seperti air, nuklir, matahari, minyak, batu bara, kayu, dan angin.
2. Sumber Energi Sekunder
Sumber energi
sekunder merupakan energi yang dihasilkan dari energi primer yang lainnya,
contohnya gas dan listrik.
Selain berdasarkan sifat alaminya, macam-macam sumber energi juga
dikategorikan berdasarkan ketersediannya. Berdasarkan ketersediaannya inilah,
energi dibagi menjadi energi terbarukan dan energi tak terbarukan.
Energi Terbarukan
Energi terbarukan merupakan sumber energi alam yang dapat langsung
dimanfaatkan dengan bebas. Selain itu, ketersediaan energi terbarukan ini tak
terbatas dan bisa dimanfaatkan secara terus menerus. Adapun contoh dari energi
terbarukan ini adalah sebagai berikut:
1. Angin
Angin merupakan salah satu sumber energi yang tak pernah ada habisnya.
Selama bumi ini masih ada, maka angin akan tetap ada selamanya karena ketersediaannya
tidak terbatas. Angin sendiri seringkali dimanfaatkan dalam teknologi kincir
angin, khususnya di negara dengan intensitas angin sangat banyak. Angin ini
nantinya akan mendorong turbun dari kincir angin yang bisa menghasilkan energi
listrik.
Tenaga pada permukaan kincir adalah:
P = 0.5 x ρ x A x V³
dimana:
P = tenaga dalam watts (746 watts = 1 hp) (1,000 watts =
1 kilowatt)
ρ = density udara (1.225 kg/m³ at
permukaan laut)
A = permukaan kincir (m²)
V = kecepatan angin dalam meters/detik (20 mph = 9
m/detik) (mph/2.24 = m/detik)
Persamaan ini merupakan
tenaga dari aliran udara secara bebas. Tidak semua tenaga ini dapat diambil
karena ada aliran udara yang lewat melalui kincir (hanya dinding tegak lurus
arah angin yang dapat mengambil 100% energi aliran angin). Sehingga kita harus
menurunkan persamaan baru yang lebih praktis untuk kincir angin
Tenaga Kincir
Angin :
P = 0.5 x ρ x A x Cp x V³ x Ng x Nb
dimana:
P =tenaga dalam watts (746 watts = 1 hp) (1,000 watts = 1
kilowatt)
ρ = density udara (1.225 kg/m³ at permukaan
laut)
A = permukaan kincir (m²)
Cp = Koefisien kinerja (maksimum teoritis = 0,59 [Betz
limit], Desain = 0,35)
V = kecepatan angin dalam m/detik (20 mph = 9
m/detik)
Ng = efisiensi generator (50% altenator mobil, 80% atau
lebih utk permanent magnet generator)
Nb = efisiensi gearbox/bearing (jika bagus dapat mencapai
95%
2. Matahari
Matahari merupakan sumber energi paling penting dalam kehidupan manusia.
Sumber energi panas dari matahari juga banyak digunakan untuk berbagai macam aktivitas,
seperti fotosintesis buatan, listrik tenaga surya, menjemur pakaian dan lain
sebagainya.
3. Air Laut Pasang
Pemanfaatan air laut pasang atau gelombang dari air laut ini kian
dijadikan sebagai sumber energi terbarukan untuk menghasilkan listrik.
4. Panas Bumi
Sumber energi
panas bumi atau
geothermal sendiri merupakan energi panas dari kerak bumi. Energi geothermal in
diperoleh akibat peluruhan radioaktif dan juga pelepasan kalor atau panas
secara terus menerus di dalam bumi.
5. Tumbuhan
Produk yang dihasilkan dari tanaman
atau tumbuhan ini sebenarnya bisa diolah untuk kebutuhan produk yang lain,
misalnya kertas, kayu bakar hingga produk lainnya yang bisa dimanfaatkan. Akan
tetapi, kekurangan dari energi terbarukan ini adalah bisa mengakibatkan beragam
bencana alam apabila digunakan secara terus menerus tetapi tidak diimbangi
dengan pelestarian tumbuhan tersebut.
6. Biofuel
Biofuel merupakan bahan bakar hayati yang dihasilkan dari bahan-bahan
organik. Sumber dari energi terbarukan ini adalah tanaman yang memiliki
kandungan gula tinggi seperti tebu dan sorgum serta tanaman yang memiliki
kandungan minyak nabati tinggi seperti kelapa sawit, ganggang dan jarak
7. Air
Energi air dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar fosil. Sumber
energi yang satu ini didapatkan dengan memanfaatkan energi potensial dan energi
kinetik yang dimiliki oleh air Di Indonesia sendiri sudah terdapat puluhan PLTA
untuk menghemat sumber daya tak terbarukan.
 |
|
Skema
PLTA
|
Keterangan gambar:
1.
Sungai/Kolam Tandon, untuk tempat penampungan
air
2.
Intake, pintu masuk air sungai/tandon
3.
Katup pengaman, berfungsi sebagai katup
pengatur intake
4.
Headrace tunnel, pipa antara tandon dan
sebelum masuk penstock
5.
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 turbine
8.
Turbine, 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
Turbin dan Generator
|
Komponen pokok pada PLTA adalah turbin dan
generator yang mengubah energi potensial air menjadi energi gerak, menjadi
energi listrik.
P=ρhrgk
Untuk menghitung daya PLTA, bisa digunakan rumus sebagai berikut : dimana,
·
P adalah daya dalam Watt,
·
ρ
adalah densitas (masa jenis) air (~1000
kg/m3),
h tinggi air (intake terhadap generator),
r adalah flow rate dalam cubic meters per
second,
g adalah gravitasi 9.8 m/s2,
·
k koefisien efisiensi dari 0 sampai 1. Energi lebih
besar dapat diperoleh dengan menambah turbin atau menggunakan turbin yang
lebih besar.
|
8. Biomassa
Biomassa merupakan energi terbarukan yang mengacu pada bahan biologis
yang berasal dari organisme yang masih hidup ataupun yang belum lama mati.
Sumber utama dari energi biomassa sendiri adalah limbah, alkohol dan juga bahan
bakar kayi. Saat ini di Indonesia juga sudah terdapat pembangkit listrik
biomassa salah satunya yaitu PLTBM Pulubala di Gorontalo yang memanfaatkan
tongkol jagung.
Energi Tak Terbarukan
Selain
macam-macam sumber energi terbarukan di atas, kita juga sangat familiar dengan
sumber energi tak terbarukan. Kekurangan dari sumber energi tak terbarukan ini,
yakni ketersediannya yang sangat terbatas. Sehingga apabila sudah habis, energi
ini tak akan dapat diperbarui kembali. Adapun contoh dari sumber energi tak
terbarukan yang satu ini adalah sebagai berikut:
1. Sumber energi dari hasil fosil
Sumber energi yang satu ini sebenarnya masih dapat diperbaharui lagi,
namun membutuhkan waktu sampai ratusan bahkan jutaan tahun lamanya. Sumber
energi yang satu ini tak lain berasal dari timbunan makhluk hidup yang telah
mati lalu terkubur di bawah tanah sampai jutaan tahun, adapun contohnya adalah
batu bara dan minyak bumi.
2. Sumber energi dari mineral alam
Mineral alam dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi seusai melewati
beragam tahapan proses yang sifatnya sangat lama. Adapun contohnya adalah unsur
uranium yang dapat menghasilkan sebuah energi nuklir.
3. Minyak mentah
Sumber energi tak terbarukan berikutnya adalah minyak mentah. Minyak
mentah adalah sumber daya yang terbentuk dalam bentuk cair antara lapisan kerak
bumi. Ini dikarenakan minyak mentah diambil dengan cara melakukan pengeboran
jauh k dalam tanah dan memompa keluar cairan. Yang kemudian cairan tersebut
disempurnakan dan digunakan untuk membuat berbagai macam produk. Negara
penghasil minyak bumi terbesar adalah Rusia, Amerika, Arab Saudi dan masih
banyak lagi.
4. Gas
Sama halnya dengan minyak mentah gas juga terdapat di bawah kerak bumi
dan untuk mendapatkannya harus dibor dan dipompa keluar. Metana dan etana
merupakan jenis gas paling umum yang seringkali diperoleh dari proses ini.
5. Bahan bakar nuklir
Bahan bakar nuklir diperoleh melalui penambangan dan pemurnian bijih
uranium. Uranium sendiri merupakan unsur alami yang ada di dalam inti bumi.
Jika dibandingkan dengan sumber daya yang tidak bisa diperbarui lainnya
bahan bakar nuklir adalah yang paling bersih.
C.
Usaha Untuk Melestarikan Energi
a. 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
b. 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
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.
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 teknologi 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.
Daftar Pustaka
Komentar
Posting Komentar