Halo anak-anak didik semuanya, kali ini saya ingin membagikan materi tentang energi. Dalam artikel kali ini, akan dijelaskan tentang pengertian energi menurut ahli, Sumber-sumber energi, energi yang tidak dapat diperbaharui, dan energi yang dapat diperbaharui. Sedangkancontoh contoh energi alternatif, perpindahan energi panas atau kalor, dan contoh-contoh pemanfaatan energi akan dibahas di artikel selanjutnya.
PENGERTIAN ENERGI MENURUT PARA AHLI
- Menurut Einstein, energi merupakan sebuah produk dari massa dan kuadrat kecepatan cahaya.
- Menurut Mitchell, Campbell dan Reece, energi merupakan sebuah kemampuan untuk mengatur ulang materi. Singkatnya energi sebagai kapasitas agar dapat melaksanakan pekerjaan.
- Menurut Robert L. Wolke, energi merupakan suatu kemampuan untuk dapat membuat suatu hal terjadi.
- Menurut Michael J. Moran, energi merupakan sebuah konsep dasar termodinamika yang dijadikan aspek penting dari analisis teknik.
- Menurut Muji Lestari dan Arif Alfatah, energi memiliki pengertian untuk tubuh agar dapat melakukan sebuah objek bisnis. Kenyataannya, setiap usaha yang dilakukan dapat mengubah keadaan.
- Menurut Aip Saripudin, energi merupakan suatu kemampuan untuk melakukan proses bisnis.
- Menurut Young, pekerjaan merupakan sebuah energi yang sudah dihasilkan. Ini dimaksudkan supaya dapat melakukan pekerjaan yang dibutuhkan energi.
- Menurut Pardiyono, energi merupakan bentuk dari kekuatan yang dihasilkan oleh benda.
Secara umum, dapat difenisikan bahwa energi adalah kemampuan untuk melakukan suatu pekerjaan atau mekanisme tertentu dan di dalam sebuah energi terdapat usaha dan gerakan. Selain itu, energi dapat juga disebut sebagai tenaga. Dalam Hukum Kekekalan Energi yang berbunyi "energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Tetapi energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain".
Setiap mahluk membutuhkan energi, karena energi sangat dibutuhkan bagi mahluk hidup terutama manusia. Manusia tanpa energi tidak akan bisa hidup, karena mahluk hidup sangat membutuhkan energi. Kita dapat melakukan semua aktivitas berkat adanya energi, energi tersebut dihasilkan oleh asupan makanan.
SUMBER-SUMBER ENERGI YANG DAPAT DIPERBARUI DAN TIDAK DAPAT DIPERBARUI
Pada umumnya sumber-sumber energi dapat dibagi menjadi dua yaitu sumber energi yang dapat diperbarui dan sumber energi yang tidak dapat diperbarui. Disebut sumber energi yang dapat diperbarui karena sumber energi tersebut akan terus ada dan dapat Lestari tentu saja apabila dimanfaatkan Secara bijaksana. Disebut sumber energi yang tidak dapat diperbarui Karena sumber-sumber energi tersebut bisa habis apabila dipakai secara terus-menerus dan tidak terkendali.
Sumber energi yang dapat diperbaharui: Sumber energi terbarui dapat digunakan tanpa batas waktu dan tidak perna habis, karena dapat dipulihkan dalam waktu relatif singkat serta persediaan yang melimpah, seperti misalnya tenaga air (karena adanya siklus air) atau panas bumi dan sinar matahari langsung. Berikut ini adalah sumber energi yang dapat diperbaharui:
1. Energi Matahari
Seperti disampaikan pada artikel di atas bahwa energi yang terbesar di dunia ini adalah matahari karena matahari bersinar sepanjang tahun. Energi matahari dimanfaatkan dengan menggunakan kolektor surya atau biasa disebut panel surya. Panel surya ini memiliki rangkaian sel photovoltaic yang diartikan sebagai 'cahaya-listrik'. Panel surya ini berfungsi mengumpulkan panas dari sinar matahari yang kemudian nantinya akan diubah oleh elektroda-elektroda menjadi sumber energi listrik.
Kelebihan dari Sinar matahari adalah gratis dan tersedia hampir di mana-mana dan bersinar sepanjang tahun. Menggunakannya tidak menciptakan limbah atau polutan. Kelemahannya, Teknologi yang dibutuhkan untuk mengumpulkan dan menggunakan energi matahari bisa mahal. Sinar matahari hanya dapat dikumpulkan selama hari ketika cerah. Namun tidak dapat dipungkiri bahwa terobosan-terobosan teknologi saat ini semakin canggih sehingga tidak menutup kemungkinan penggunaan energi surya atau matahari akan semakin lebih baik kedepannya. contohnya di Amerika jalan jalan raya khususnya di jalan percobaan tertentu Jalan rayanya merupakan panel surya yang disusun dengan material sedemikian rupa sehingga aman dilewati kendaraan dan energi listrik yang dikumpulkan oleh jalan raya yang terbuat dari panel surya tadi dapat digunakan untuk menerangi lampu-lampu jalan.
2. Tenaga Air
Seperti diungkapkan dalam berbagai referensi bahwa 70% bumi kita adalah air sedangkan 30% nya adalah daratan. sumber energi yang sebanyak ini Apabila digunakan dengan baik akan sangat bermanfaat bagi manusia. Air yang mengalir dapat digunakan sebagai sumber energi guna mendapatkan energi gerak (kincir air/TURBIN) yang menghasilkan energi listrik. Sumber energi ini disebut dengan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). Prinsip kerjanya yaitu dengan menggunakan turbin yang dialiri air sehingga dapat mengaktifkan sebuah generator yang dapat menghasilkan energi listrik. Untuk skala industri misalnya saja PLTA, terlebih dahulu dibangun sebuah bendungan yang dapat menampung air dalam jumlah yang banyak sehingga mampu menggerakkan beberapa turbin dan menghasilkan energi listrik dalam skala besar. Sedangkan untuk skala kecil dapat memanfaatkan aliran sungai yang deras ataupun air terjun alami. Biasanya Pembangkit Listrik Tenaga Air dalam skala kecil digunakan di daerah-daerah pedesaan atau yang memiliki aliran air sungai yang deras atau curam/terjal. Cara kerjanya yaitu aliran air yang deras menggerakkan turbin dan turbin tadi akan menggerakkan generator yang akan menjadi pembangkit listrik.
Sebagian besar pembangkit listrik tenaga air menggunakan bendungan di sungai untuk membuat waduk untuk menyimpan air. Ketika air dilepaskan dari waduk, mengalir melalui turbin dan menyebabkannya berputar. Ini akan mengaktifkan generator yang menghasilkan listrik. Kelebihan: PLTA relatif murah, dan tidak meninggalkan bahan kimia berbahaya.
3. Panas Bumi
Panas bumi adalah sumber energi yang berasal dari dalam perut bumi. Secara alami, di dalam perut bumi terdapat energi panas dalam jumlah yang besar yang dihasilkan oleh magma yang bergerak ke atas permukaan bumi. Panas dari dalam bumi ini dapat dimanfaatkan dalam bentuk uap panas yang langsung dapat digunakan sebagai sumber energi, misalnya untuk Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTPB). Panas bumi adalah sumber energi yang dapat dipindahkan atau dialirkan. Di indonesia memiliki banyak gunung merapi, oleh karena itu sangat tepat bila panas bumi digunakan sebagai salah satu alternatif sumber energi.
Reservoir panas bumi adalah area bawah tanah atau uap air panas yang dapat digunakan untuk menghasilkan listrik atau panas untuk kebutuhan kita. Pompa panas bumi dapat digunakan untuk memindahkan panas dari bumi ke rumah-rumah selama musim dingin dan memindahkan panas dari rumah kembali ke bumi selama musim panas. Ini bekerja karena suhu tepat di bawah permukaan bumi tetap cukup konstan sepanjang tahun dan lebih panas dari udara di musim dingin tapi lebih dingin daripada udara di musim panas. Kelebihan: Satu-satunya produk limbah yang dihasilkan adalah uap air. Ada energi panas bumi jauh lebih tersedia daripada manusia yang bisa mengkonsumsi. Kelemahan: Teknologi yang tersedia untuk memanfaatkan energi panas bumi sangat terbatas dan bisa sangat mahal.
4. Biomassa
Biomassa adalah energi yang dihasilkan dari keseluruhan makhluk hidup (hidup atau mati), seperti tumbuh-tumbuhan, binatang, mikroorganisme dan bahan organik (termasuk sampah organik), unsur-unsur utama dari biomassa adalah zat-zat kimia (molekul) yang sebagian besar mengandung atom karbon. Apabila kita membakar biomassa, maka karbon tersebut akan dilepaskan ke udara dalam bentuk karbon dioksida (CO2), serta dapat juga dihasilkan dari proses pembusukan mikroorganisme.
Kelebihan: Ketika biomassa hidup menghilangkan karbon dioksida dari atmosfer yang berbahaya. Banyak metode mengubah bahan limbah yang ada menjadi energi. Kelemahan: Menggunakan energi biomassa sering melepaskan karbon dioksida dan polutan ke udara. Hal ini juga dapat cukup mahal.
5. Sampah Organik
Sampah organik merupakan jenis sampah yang dapat diuraikan oleh mikroorganisme, sampah tersebut dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi karena pada sampah organik tersebut mengalami penguraian akan menghasilkan biogas, biogas dapat menghasilkan energi listrik (PLTG) dan energi panas (kompor gas). Pemanfaatan sampah organik ini sering kita temui di tempat pembuangan sampah.
6. Tenaga Angin
Sumber energi yang satu ini sudah banyak dimanfaatkan oleh masyarakat, misalnya untuk menggerakkan kapal layar dan menggerakkan mesin untuk memproduksi listrik (kincir angin). Saat ini Indonesia telah memanfaatkan tenaga angin ini untuk memproduksi listrik, khusunya di daerah-daerah pedalaman atau daerah tertinggal.
Dari semua sumber energi yang terbarui, tenaga angin inilah yang saat ini merupakan sumber energi yang paling ekonomis. Kelebihan: Tidak menghasilkan limbah atau polutan. Dibutuhkan ruang tanah kecil. Kelemahan: turbin angin dapat mengganggu atau memmatikan makhluk terbang, seperti burung dan kelelawar. Angin tidak konstan dan dapat diandalkan di mana-mana.
Sumber-sumber energi yang tidak dapat diperbarui: Sumber-sumber energi yang tidak dapat diperbarui adalah sumber energi dengan Bahan Bakar Fosil. Bahan bakar fosil terdiri dari minyak bumi, gas bumi dan batu bara. Sumber energi ini berasal dari makhluk hidup dan mikroorganisme yang hidup selama jutaan tahun silam dan terkubur di dalal perut bumi. Akibat dari pengaruh tekanan dan suhu tinggi membuat fosil-fosil tersebut berubah menjadi gelembung-gelembung minyak dan gas, sedangkan batu bara terbentuk karena proses penguraian yang tidak sempurna.
1. Minyak Bumi
Minyak bumi merupakan cairan kental berwarna hitam yang sebagian besar terdiri dari hidrokarbon sehingga bila dibakar akan menghasilkan gas karbon dioksida dan air. Minyak bumi dapat ditemukan di bawah perut bumi dengan kedalaman 500-3000 meter bahkan lebih dari itu.
Untuk itu minyak bumi ini harus dipompa keluar dan dialirkan ke instalasi penyulingan minyak untuk diproses lebih lanjut sehingga menghasilkan berbagai macam jenis bahan bakar, seperti bensin, solar, minyak tanah, avtur dan lain sebagainya.
Selain itu, hasil olahan minyak bumi masih dapat diolah lebih lanjut pada industri petrokimia sehingga menghasilkan berbagai macam produk lain, seperti misalnya plastik, pupuk, alat kosmetik dan serat kain. Berikut contoh pemanfaatan Minyak Bumi:
- LPG: LPG adalah hasil dari penyulingan minyak bumi yang berupa gas cair. Adapun unsur yang terkandung dalam LPG ini antara lain propana ( C3H8 ), butana ( C4H10 ), etana ( C2H6 ) dan pentana ( C5H11 ). Pada umumnya LPG pada era saat ini banyak digunakan sebagai bahan bakar untuk industri dan rumah tangga. Perlu diketahui bahwa sebelum LPG ini dipasarkan, LPG ini sudah diberi zat pembau tambahan yaitu senyawa merkaptan (ethyl mercaptan). Tujuan dari penambahan zat tersebut adalah untuk memberi tanda kepada konsumen apabila terjadi kebocoran gas. Apabila tidak diberi zat tambahan tersebut maka akan sangat membahayakan, karena pada dasarnya sifat gas dapat terlepas ke udara dan mudah terbakar. Tidak hanya digunakan dalam keperluan rumah tangga, LPG ini juga digunakan sebagai bahan baku maupun campuran di pabrik-pabrik petrokimia untuk dihasilkan beberapa produk. Beberapa hasil dari pabrik petrokimia tersebut antara lain adalah produk kosmetik, pupuk dan biji plastik.
- Aviator Turbine (Avtur): Avtur merupakan bahan bakar untuk pesawat terbang yang menggunakan mesin turbin. Avtur ini sering disebut sebagai Jet-A1. Bahan bakar avtur ini terbuat dari bahan kerosin, karena terbuat dari kerosin maka karakteristik avtur ini mirip dengan kerosin dimana salah satunya adalah sama-sama memiliki rantai karbon dan senyawa hidrokarbon (parafinik dan naftenik) yang sama. Kelebihan dari bahan bakar avtur dibanding dengan bahan bakar yang lain adalah avtur memiliki volalitas yang lebih kecil, dimana volalitas yang kecil pada bahan avtur ini memiliki keunggulan, yaitu dapat meminimalisir kemungkinan akan kehilangan bahan bakar dalam jumlah yang banyak yang terjadi karena penguapan pada saat pesawat terbang. Selain itu keunggulan dari avtur yang lainnya adalah memiliki kandungan energi per volume yang lebih tinggi sehingga dapat menyalurkan energinya pada pesawat untuk melakukan penerbangan pada jarak yang lebih jauh. Mutu dari avtur ini dinilai dari beberapa aspek seperti kemurniannya, performa pada suhu yang rendah dan model pembakaran pada turbin. Berdasarkan aspek tersebut maka avtur harus memenuhi persyaratan yang telah ditentukan sebelum digunakan seperti titik beku pada suhu maksimal -47 derajat Celcius dan titik nyala minimal pada suhu 38 derajat Celcius.
- Aviation Gasoline (Avgas): Avgas ini hampir sama dengan avtur, bedanya avgas ini merupakan bahan bakar minyak yang dibuat secara khusus untuk pesawat terbang dengan mesin yang memiliki ruang pembakaran internal dan mesinnya berupa piston (piston engine). Avgas ini juga digunakan untuk bahan bakar mobil balap ataupun pesawat tempur. Avgas merupakan hasil dari pengembangan bensin (gasoline) dimana pengembangannya berdasarkan titik beku, titik nyala dan volality, yang mana titik bekunya maksimal -58 derajat Celcius. Kualitas dari avgas dapat dilihat dari karakteristiknya yang anti ketukan (anti knock) yang ditunjukkan oleh jumlah bilangan oktan. Perlu diketahui bahwa avgas ini memiliki kandungan timbal yang memiliki dampak buruk terhadap lingkungan. Akan tetapi timbal yang ada dalam avgas ini bertujuan untuk menghindari terjadinya ketukan di dalam sebuah mesin yang artinya timbal tersebut berfungsi untuk meningkatkan bilangan oktan. Meski demikian sebenarnya sudah ditemukan zat yang dapat meningkatkan bilangan oktan pada avgas yaitu etanol, dimana etanol ini faktanya lebih ramah lingkungan ketimbang timbal.
- Kerosin / Minyak Tanah: Kerosin atau minyak tanah merupakan cairan yang mudah terbakar. Kerosin ini didapat dari proses destilasi minyak bumi pada suhu 150-275 derajat Celcius dengan rentang rantai karbon antara C12-C15. Untuk mengurangi kadar pengkaratan dan kadar belerang pada kerosin ini maka kerosin ini perlu diolah lebih lanjut pada unit Merox atau Hydrotreater dan juga kualitasnya sebagai bahan bakar akan ditingkatkan di unit Hydrocracking. Sebelum dipasarkan, biasanya kerosin ini diberi zat pewarna terlebih dahulu dan umumnya zat pewarna tersebut berwarna kuning yang tujuannya agar masyarakat dapat membedakan antara minyak tanah dengan air. ( baca : Sifat Sifat Air ) Kerosin ini untuk saat ini sulit ditemukan keberadaannya, sehingga perlu upaya untuk melestarikannya agar tetap terjaga dan dapat dinikmati dimasa mendatang.
- Bensin: Bensin atau gasoline adalah salah satu hasil olahan minyak bumi yang terkenal di masyarakat sekitar. Komponen utama yang terdapat pada bensin adalah oktana dan n-heptana. Bensin yang sering digunakan sebagai bahan kendaraan bermotor maka kualitasnya ditentukan berdasarkan karakteristik jumlah bilangan oktan. Dimana apabila semakin tinggi jumlah bilangan oktan pada bensin tersebut maka semakin tinggi pula kualitas dari bensin tersebut. Agar jumlah bilangan oktan pada bensin bertambah maka perlu dilakukan penambahan zat aditif seperti TEL (Tetra Ethyl Lead) dan MTBE (Methyl Tertiary Butyl Ether).
- Solar: Solar atau diesel pada umumnya digunakan sebagai bahan bakar dalam pembakaran mesin diesel, baik itu mesin kendaraan ataupun mesin industri. Solar didapat dari proses destilasi pada suhu 200-300 derajat Celcius, dimana titik nyalanya berada diantara 40-100 derajat Celcius. Solar ini tidak mudah menguap seperti LPG pada suhu yang normal, akan tetapi solar memiliki kandungan sulfur yang lebih tinggi dibandingankan dengan bensin atau kerosin. Kualitas solar berdasarkan dari aspek pembakarannya, kekentalannya, kandungan sulfurnya dan kestabilannya (apabila disimpan dalam jangka waktu yang lama). Solar termasuk bahan bakar yang mudah dicari keberadaannya, selain harganya yang terjangkau juga manfaatnya dalam sehari-hari tidaklah buruk. Sebagian dari mereka yang memiliki pencaharian sebagai supir angkutan umum terkadang menggunakan bahan bakar ini.
- Aspal: Aspal merupakan senyawa hidrokarbon yang memiliki sifat yang kental dan melekat, umumnya berwarna coklat kehitaman dan tahan terhadap air serta mengandung sulfur, oksigen dan klor yang tinggi. Aspal merupakan hasil dari fraksi minyak bumi yang diolah menjadi 2 jenis, yaitu aspal cair dan aspal padat. Aspal ini sering digunakan untuk memperhalus jalan raya yang fungsi utamanya adalah untuk mengikat batuan agar tidak terlepas dari permukaan jalan, untuk mengisi ruang yang kosong, sebagai bahan perekat dan pelapis. Aspal ini memiliki keunggulan dalam penyerapan air hujan, dimana apabila hujan turun maka air akan meresap secara perlahan ke dalam aspal dan nantinya akan diteruskan ke sungai. Akan tetapi hal tersebut membuat jalanan menjadi cepat rusak sehingga dalam jangka waktu tertentu aspal yang ada di jalan perlu diperbaiki ulang. ( baca : Resapan Air Hujan )
- Parafin: Parafin merupakan nama umum dari hidrokarbon alkan. Bentuk padat dari parafin adalah lilin parafin. Parafin ini sering digunakan diberbagai industri sebagai bahan utama seperti dalam furnitur yang menggunakan palpis berbahan dasar parafin sebagai cat dan tinta. Parafin ini juga dapat digunakan sebagai bahan dasar malam untuk membatik, selain itu parafin juga dapat digunakan sebagai bahan kecantikan. Parafin yang digunakan sebagai bahan kecantikan perlu diolah terlebih dahulu agar aman ketika digunakan, apabila tidak diolah secara khusus maka yang terjadi nantinya akan menimbulkan efek yang buruk bagi wajah.
2. Gas Bumi
Pada dasarnya, proses pembentukan minyak bumi selalu diikuti oleh pembentukan gas bumi, sehingga sering ditemukan sumur minyak yang didalamnya terdiri dari minyak bumi dan gas alam. Gas bumi sebagian besar terdiri dari metana (CH4), yaitu sekitar 75-95% dan sedikit karbon dioksida serta belerang. Gas bumi dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik dengan bahan bakar gas. Selain sebagai pemasok sumber energi, gas bumi dapat juga digunakan sebagai bahan baku pembuatan pupuk, karena gas bumi mengandung metana (CH4) dalam jumlah yang besar.
3. Batu Bara
Proses pembentukan batu bara mirip dengan pembentukan sumber energi fosil lainnya. Batu bara berasal dari makhluk hidup dan mikroorganisme yang mati dan terkubur selam berjuta tahun, setelah melalui proses yang panjang disertai pengaruh suhu dan pergerakan lapisan bumi sehingga menghasilkan lapisan-lapisan yang tebal dan tertimbun di dalam tanah (batu bara).
Pengambilan batu bara dari dalam bumi dilakukan dengan cara penambangan, selanjutnya batu bara tersebut dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar untuk pembangkit listrik.
4. Bahan Bakar Nuklir
Sumber energi yang tidak dapat diperbaharui lainya yaitu bahan bakar nuklir. Uranium merupakan bahan bakar nuklir utama, seperti halnya batu bara, bahan bakar nuklir juga terdapat didalam lapisan tanah sehingga untuk mengeksploitasinya dibutuhkan proses penambangan. Energi dari uranium tidak dilepaskan melalui proses pembakaran tetapi melalui proses reaksi khusus berupa pemisahan inti atom yang akan menghasilkan energi yang sangat besar. Pemisahan satu atom akan melepaskan beberapan neutron yang akan membantu proses pemisahan atom uranium lainnya. Dalam proses pemisahan tersebut akan berlangsung sangat cepat disertai energi tinggi berupa energi panas. Energi panas yang dihasilkan digunakan untuk memanaskan air sehingga akan menghasilkan uap, selanjutnya uap tersebut dimanfaatkan untuk memutar turbin yang akan menggerakkan generator listrik.
Namun, pengggunaan energi nuklir harus dengan perhatian khusus, karena reaktor nuklir bisa saja mengalami kebocoran yang dapat menyebabkan radiasi yang tentunya sangat membahayakan, sehingga hanya negara yang berteknologi tinggi saja yang memanfaatkan uranium sebagai sumber energi.
 |
| Gambar diatas adalah contoh pembangkit listrik tenaga nuklir yang berada di negara Perancis |
Radiasi dari nuklir sendiri itu sangat berbahaya bahkan dapat bergerak sejauh beberapa ratus meter seperti yang pernah terjadi di Jepang di mana pembangkit listrik tenaga nuklir mengalami kebocoran dan menyebabkan beberapa masyarakat dan pekerja di sekitar terpapar oleh radiasi nuklir. Banyak dari mereka yang menderita seperti luka bakar karena terpapar oleh radiasi nuklir. Karena mempertimbangkan betapa bahayanya radiasi nuklir ini maka beberapa negara yang memutuskan untuk tidak mengembangkan sumber energi ini selain untuk menjaga keselamatan bangsa dan negara.
