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.
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.
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
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
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---à6H2O + 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 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
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 100⁰ 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.
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.
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.
è 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.
è 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.
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.
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-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.
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 biogasini 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 :
b. Fermentasi gula menjadi etanol.
c. Pemisahan etanol dari air dan komponen-komponen lain dengan cara destilasi.
èKeuntungan tebu bahwa hidrat arangnya sudah mempunyai bentuk seperti glukosa / fruktosa sehingga dapat difermentasi.
èKeuntungan 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.
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
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 :
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.
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.
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.
yang berarti eksistensi manusia ditentukan oleh manusia sendiri dan dimulai dari sekarang.
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
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
