Energi Nuklir dan Kebutuhan Energi Masa (1)
UTAMA
INOVASI Vol.5/XVII/November 2005
Energi Nuklir dan Kebutuhan Energi Masa Depan
(Era Renaisans Energi Nuklir Dunia dan Energi Nuklir Indonesia)
Sidik Permana
Research Laboratory for Nuclear Reactors, Tokyo Institute of Technology
2-12-1-N1-17, O-okayama, Meguro-ku, Tokyo 152-8550, Japan
Phone/ Fax: +81-3-5734-2955,
E-mail: 04d51469@nr.titech.ac.jp
1. Pendahuluan
Pembangunan
berkelanjutan
dan
kebutuhan akan energi merupakan
sebuah isu global baik isu tentang
konsumsi energi yang berkaitan dengan
kebutuhan manusia dalam menjaga
kelangsungan hidupnya maupun berkaitan
dengan keterbatasan sumber daya alam
dan efek dari penggunaan sumber energi
tersebut.
Berbagai
kebijakan
dan
terobosan yang telah dilakukan guna
menjaga keseimbangan antara supply
energi dan demand masyarakat dunia
secara
berkelanjutan,
sehingga
menghasilkan sebuah kebijakan energi
mix pada level global ataupun nasional
yang tentunya mempertimbangkan aspek
ekonomis dan dampak bagi lingkungan.
Kebijakan yang diambil dalam memilih
opsi penggunakan energi nuklir tidak
hanya berkaitan secara teknologi yang
establish, komersial , dan kompetitif
secara market ekonomi,
akan tetapi
sudah menjadi sebuah kebijakan negara
dan bahkan sudah menjadi sebuah
kebijakan global tingkat dunia dalam
penerapkannya.
Image yang selama ini terbangun dari
energi nuklir adalah nuklir identik dengan
senjata dan peperangan seperti halnya
bom Hiroshima dan Nagasaki, atau
berhubungan kecelakaan dan
radiasi
nuklir seperti di Chernobyl (Ukraina) dan
Three Mile Island (USA) . Hal tersebut
sudah tidak relevan lagi dengan
perkembangan saat ini jika dijadikan
sebagai bayangan yang suram dari
penggunaan teknologi nuklir. Bahwa
bahan bakar yang dipakai untuk senjata
dan untuk sebuah reaktor itu bisa jadi
sama yaitu berasal dari bahan nuklir, akan
tetapi sangat berbeda antara senjata nuklir
dengan sebuah reaktor, tidak hanya tujuan
di bangunnya akan tetapi secara teknis
teknologi dan pengembangannya pun
berbeda. Energi nuklir yang dihasilkan di
sebuah reaktor nuklir dimanfaatkan
menjadi energi listrik yang bisa menjadi
kontributor kompetitif dengan sumber
energi listrik lainnya seperti batu bara,
minyak, gas, air dan lainnya. Kebijakan
energi mengharuskan pada bagaimana
optimum energy mix itu tercapai dalam
kebutuhan energi di sebuah negeri dan
yang tidak kalah pentingnya adalah
berkaitan dengan sumber daya alam dan
SDM yang ada dan juga berbagai resiko
yang akan terjadi dari berbagai sumber
energi
tersebut
sebagai
bahan
pertimbangan. Kontribusi energi dari
berbagai
aspek
menjadi
sebuah
keharusan yang perlu ditempuh sebagai
partner
startegis
yang
saling
menguntungan
dalam
memenuhi
kebutuhan energi masa depan yang
ekonomis dan ramah lingkungan baik di
tingkat global maupun nasional.
2. Populasi
Penduduk
dan
Pemanfaatan Sumber Daya Alam
2.1 Populasi Penduduk Dunia.
Pada tahun 1650, populasi dunia
mencapai 0.5 milyar jiwa dan berkembang
dengan laju mendekati 0.3 persen
pertahun [7], dan di tahun 1950, populasi
dunia menjadi 2.5 milyar orang, dan
menjadi 3.6 milyar pada tahun 1970
dengan laju pertambahan 2.1 persen
pertahun [7]. Pada tahun 2001, bumi yang
cantik ini dihuni oleh 6 milyar orang dan
berdasarkan medium projectnya United
Nation Long-Range World Population
Projections,
populasi
dunia
akan
bertambah menjadi 7.2 milyar pada tahun
2015, dan hampir 8 milyar jiwa pada tahun
2025 akan menjadi 9.3 milyar di tahun
2050 [8].
Persatuan Pelajar Indonesia (PPI) Jepang; Membuka Dunia untuk Indonesia dan Membuka Indonesia untuk
Dunia
INOVASI Vol.5/XVII/November 2005
2.2 Pemanfaatan Sumber Daya Alam
A. Sumber Daya Fosil
Efek
yang
penting
lainnya
dari
pertumbuhan penduduk dunia adalah
penyusutan dengan cepat sumber daya
alam non-renewable khususnya bahan
bakar fosil. Seperti contohnya : minyak
dengan kapasitas tersedia secara global
adalah 1195 trilyun barrel, akan terpakai
sampai 43 tahun. Batu bara, dengan
cadangan global 1316 trilyun ton dan akan
habis digunakan selama 231 tahun. Gas
alam mempunyai cadangan global 144
trilyun m3, dapat digunakan tidak lebih dari
62 tahun. Berhubungan dengan kontribusi
dari keseluruhan sumber energi pada total
konsumsi energi dunia, saat ini 87% untuk
supply energi dan 63% untuk supply listrik
berasal dari bahan bakar fosil. [4].
B. Pemanfaatan Bahan Bakar Nuklir
Kontribusi energi nuklir terhadap pasokan
energi sekitar 6 % dan pasokan listrik
sekitar 17 %. Densitas energi nuklir sangat
tinggi dikarenakan dalam 1 kg uranium
dapat
menghasilkan
50.000
kWh
(3.500.000 kWh dengan beberapa proses)
energi, sementara 1 kg batu bara dan 1 kg
minyak dapat memhasilkan hanya 3 kWh
dan 4 kWh. Kemudian pada sebuah
reaktor
berkekuatan
1000
MWe
memerlukan : 2.600.000 ton batu bara
(2000 kereta angkut dengan daya angkut
1.300 ton), atau 2,000,000 ton minyak
bumi (10 supertanker), atau 30 ton
uranium (dengan teras reaktor 10 m3).
Densitas energi bisa di ukur dengan areal
lahan yang diperlukan per unit produksi
energi. Fosil dan lahan reaktor nuklir
membutuhkan 1-4 km2. Lahan solar
thermal
atau
photovoltaics
(PV)
memerlukan 20-50 km2. Areal bahan dari
sumber angin memerlukan 50-150 km2.
Biomass memerlukan 4.000 – 6.000 km2
[4]. Dalam aspek investasi dan faktor
ekonomis, sebuah reaktor nuklir dapat
bersaing secara kompetitif dengan sumber
energi lainnya, hal ini di tunjukan pada
Gambar 1.
Gambar 1. External Costs produksi listrik
3. Limbah Bahan Bakar Fosil dan
Nuklir
Pada Sebuah pembangkit listrik 1000
MWe dengan bahan fosil menghasilkan
ribuan ton nitrous oxide(NOx), partikelpartikel dan abu logam berat, dan sampah
padat berbahaya. Sekitar 500.000 ton
produksi sulfur oxida (SOx) dari batu bara,
lebih dari 300.000 ton dari minyak bumi,
dan 200.000 ton dari gas alam. Pada
sebuah reaktor nuklir 1000 MWe tidak
menghasilkan gas noxious atau polutan
lainnya dan akan dihasilkan 3 % sampah
hasil reaksi, yang sebagian besar adalah
produk fisi. Sekitar 96% uranium yang tak
terpakai dan menyisakan 1% plutonium.
Teknologi daur ulang sudah dapat
menjadikan bahan bekas menjadi bahan
bakar yang baru dan menyisakan kurang
dari 3% produk fisi dengan waktu paruh
100 sampai 1000 tahun dan beberapa
minor actinida. Kemudian pertimbangan
lainnya dalam berhubungan dengan
bahan bakar fosil (minyak bumi, batu bara
dan gas alam) adalah deteorientasi
lingkungan dengan greenhouse dari gas
keluaran. Karbon dioksida (CO2), metana
(CH4) dan NOx adalah gas-gas utama
yang meningkatkan efek greenhouse dari
aktifitas manusia. Gambar 2 menunjukan
pengaruh pemanfaatan air dan nuklir
terhadap pengurangan produksi CO2.
Sejak perjanjian Kyoto (Kyoto protocol)
ditandatangani yang berkaitan dengan
pengurangan emisi gas buang CO2
terutama yang menjadi faktor terjadinya
pemanasan global karena efek rumah
kaca yang ditimbulkannya.
Persatuan Pelajar Indonesia (PPI) Jepang; Membuka Dunia untuk Indonesia dan Membuka Indonesia untuk
Dunia
INOVASI Vol.5/XVII/November 2005
Gambar 2. Pengurangan gas emisi CO2
dengan penggunaan energi Nuklir dan Air
Gas buang tersebut berasal dari
pemanfaatan bahan bakar fosil untuk
keperluan energi saat ini. Reaktor nuklir
telah berhasil mengurangi sampai 20%
emisi CO2[OECD].
4. Perkembangan Pembangkit Tenaga
Nuklir (NPP, Nuclear Power Plant)
Pada periode pertama penggunaan energi
nuklir adalah untuk tujuan militer seperti
hal nya sebuah reaktor pendorong kapal
selam (submarine) [9] milik US “Nautilus”
dan senjata mematikan seperti bom atom
yang pernah di jatuhkan di Hiroshima dan
Nagasaki pada akhir perang dunia II.
Pengembangan energi nuklir untuk tujuan
sipil
seperti
reaktor
nuklir
untuk
pembangkit daya dimulai secara intensif
setelah konferensi Genewa “On the
peaceful uses of atomic energy” yang di
sponsori oleh UN (PBB) tahun 1955.
Pada tulisan ini akan dijelaskan beberapa
jenis reactor nuklir dalam skala komersial.
Reaktor tersebut dikategorikan menjadi 2
jenis, yaitu reaktor nuklir dengan proses
reaksi fisi yang diakibatkan oleh neutron
thermal, reaktor ini disebut reaktor thermal,
dan reaktor nuklir dengan proses fisi yang
terjadi pada energi neutron yang tinggi
(fast neutron), reaktor ini disebut (fast
reactor) reaktor cepat. Reaktor cepat tidak
memerlukan
moderator,
sementara
reaktor thermal membutuhkan moderator
untuk mengurangi energi neutron cepat
menjadi neutron thermal. Tipe reaktor
thermal yang ada banyak sekali, seperti
reaktor berpendingin air ringan (light water
moderated reactor atau LWR), reaktor
berpendingin air berat (heavy water
moderated reactor atau HWR), reaktor
berpendingin gas (gas-cooled reactor),
dan
reaktor
temperature
tinggi
berpendingin gas (high temperature gascooled reactor atau HTGR). Ada 2 tipe
dari LWR yaitu presurrized water reactor
(PWR) dan boiling water reactor (BWR).
HWR untuk tujuan komersial ada 2 tipe
utama, kadang kala di sebut pressurized
heavy water reactor (PHWR) dan boiling
light water reactors (BLWR). Reaktor
Canadian Deuterium Uranium (CANDU)
nya Canada termasuk didalammnya dua
tipe itu dan untuk steam-generating heavy
water reactor (SGHWR) ada di Inggris
dengan versi jenis BLWR. Reaktor
FUGEN Jepang bisa di kategorikan
sebagai BLWR, sejak penggunaan
moderator dari air berat (heavy water) dan
pendinginnya air ringan (light water). Gas
cooled-reactors termasuk Magnox gas
cooled reactor (GCR) dan advanced gas
cooled-reactor (AGR). Kelompok HTTR
terdiri dari HTGR dengan bahan bakar
uranium disebut HTR, dan HTGR dengan
berbahan bakar uranium dan thorium
(THTR). Jenis lainnya terdapat di rusia
yaitu graphite moderated light water
reactor (RBMK) [5,1]. Sejak tidak
digunakannya moderator di reaktor jenis
reaktor cepat yaitu fast breeder reactor
(FBR), ukuran reaktor menjadi kecil,
dengan laju transfer panas yang tinggi
pada pendingin dengan logam cair (liquid
metal) sebagai pendinginnya dan dengan
peluang
penggunaan
gas
helium
bertekanan tinggi (high-pressure helium
gas) [5,1].
Reaktor berjenis LWR(PWR dan BWR)
memiliki kinerja yang baik, dari faktor
ekonomis dalam reaktor komersial,
reliable dan mempunyai sistem keamanan
reactor yang cukup mapan. Di dunia
sudah terdapat banyak reaktor nuklir
dibangun dan telah lama beroperasi
dengan berbagai tipe [1]. Pada tahun 2000,
sekitar 60% (256 dari 438 unit) dari
Pembangkit tenaga nuklir terdiri dari
reaktor PWR. BWR terdapat 21 % (92 dari
438 unit) pembangkit tenaga nuklir dunia.
Lebih detail, Jepang mempunyai 52 NPP
(nuclear power plant) dalam operasi, 23
adalah reaktor berjenis PWR dan 28 unit
berjenis BWR. USA mempunyai 104 NPP
yang beroperasi, 69 unit NPP berjenis
PWR dan 35 berjenis BWR. Perancis
mempunyai 57 NPP dalam operasi, 56
adalah berjenis PWR. Berdasarkan
informasi di atas terlihat bahwa LWR di
dunia masih terdepan dalam abad ini.
Persatuan Pelajar Indonesia (PPI) Jepang; Membuka Dunia untuk Indonesia dan Membuka Indonesia untuk
Dunia
INOVASI Vol.5/XVII/November 2005
Beberapa negara yang mempunyai NPP
telah memberikan kontribusi energi listrik
bagi
kebutuhan
negaranya,
yang
tergambarkan pada Gambar 3.
Gambar 3.
Kontribusi energi nuklir
terhadap energi nasional dibeberapa
negara didunia
Dalam hubungannya dengan cadangan
global sumber alam, untuk cadangan
global uranium diperkirakan sekitar 4.36
juta ton. Kalau mengadopsi skenario saat
ini dari daur ulang bahan bakar nuclear
(nuclear fuel cycle) Amerika Serikat (US),
yaitu dengan sistem daur ulang once
through , dimana setelah bahan bakar
yang telah digunakan di reaktor, akan
dibuang ke sebuah daerah pembuangan
khusus, oleh karenanya apabila digunakan
sistem ini maka penggunaan uranium ini
hanya dapat seluruhnya digunakan
sampai 72 tahun. Akan tetapi jika kita
mengadopsi dengan mendaur ulang atau
memproses ulang bahan bakar yang telah
digunakan,
dan
dengan
ditambah
kontribusi FBR (Fast Breeder Reactor)
dengan jumlah yang signifikan terhadap
jumlah NPP di dunia, semua sisa uranium
dapat menjadi supply energi untuk ribuan
tahun. Kemudian juga diketahui terdapat
4 milyar ton uranium dalam konsentrasi
rendah di lautan dan terdapat thorium
sebanyak tiga kali jumlah uranium, dimana
thorium ini bisa menjadi sumber bahan
bakar nuklir yang lain di bumi ini. Oleh
karena itu, energi nuklir dapat digunakan
jutaan tahun.
sekarang harus mulai memikirkannya,
yaitu: isu mengenai “Nuclear Safety” atau
keselamatan reaktor nuklir, “nuclear nonproliferation”
atau
pembatasan
penggunaan
bahan
nuklir
,
dan
“radioactive waste management“ atau
pengaturan sampah radioaktif. Untuk isu
keselamatan reaktor nuklir, estimasi resiko
pada kecelakaan reaktor yang beresiko
tinggi menjadi resiko yang rendah
dibandingkan dengan semua resiko pada
kehidupan manusia umumnya. Kemajuan
dalam keselamatan reaktor ini dapat
diperoleh dengan usaha keras untuk
mempertinggi
dan
pemeliharaan
keselamatan
reaktor,
manajemen
keselamatan dan sumber daya manusia.
Nuclear non-proliferation yang berkaitan
dengan pengaturan dan pembatasan
penggunaan bakar nuklir harus dijamin
tidak hanya pengukuran dan optimasi
secara teknis tapi juga semua hal yang
berkaitan dengan politik internacional [6].
Meskipun jumlah sampah radio aktif per
unit produksi listrik dari NPP adalah relatif
sangat kecil, toxic pada sampah radio aktif
harus direduksi serendah mungkin, dalam
rangka mendapatkan penerimaan publik
secara lebih baik lagi dan mengurangi
resiko dari serangan terror.
6. Fase Renaisans Energi Nuklir
5. Isu Global Teknologi Nuklir
Kesadaran bersama akan pentingnya
produksi energi yang berkesinambungan
dengan bahan bakar yang terbaharukan
serta ramah pada lingkungan merupakan
tanggung jawab dan kebutuhan bersama.
Energi nuklir pada gilirannya sudah
mengalami fase regenerasi dari generasi I
ke generasi ke II sampai Sekarang dan
yang akan datang ke III dan ke IV.
Berbagai inovasi telah dilakukan sehingga
tidak hanya berkaitan pada level
keamanan reaktor yang tinggi dan berlapis,
manajemen
sampah
nuklir
dan
reprocessing, akan tetapi berkaitan
dengan dapat digunakannya energi nuklir
untuk berbagai kebutuhan lain seperti
produksi hidrogen untuk kendaraan dan
desalinasi air untuk kebutuhan sehari hari,
hal
ini
bisa
dilakukan
dengan
memanfaatkan kelebihan panas dari
reaktor.
Terdapat
3
isu
global
tentang
pemanfaatan energi nuklir dan kita sejak
Pilihan energi nuklir sebagai salah satu
opsi energi yang bersih disadari oleh salah
Persatuan Pelajar Indonesia (PPI) Jepang; Membuka Dunia untuk Indonesia dan Membuka Indonesia untuk
Dunia
INOVASI Vol.5/XVII/November 2005
seorang pendiri organisasi lingkungan
dunia greepeace Dr. Patrick Moore, PhD,
dia sampaikan pandangannya tersebut
dalam Congressional Subcommittee on
Nuclear Energy - April 28, 2005: “Nuclear
energy is the only non-greenhouse gasemitting power source that can effectively
replace fossil fuels and satisfy global
demand.”[3]
.
Pandangan
Moore
mensiratkan adanya sebuah kesadaran
ahli lingkungan hidup akan kebutuhan
energi yang bersih dan berkesinambungan
dengan memilih opsi energi nuklir. Dua
penghargaan nobel untuk IAEA sebuah
organisasi energi nuklir dunia dan
ketuanya Muhammad Al-Baradei pada
bulan oktober 2005 juga merupakan
babak baru bagi perhatian dunia terhadap
energi nuklir untuk keperluan damai dan
keperluan sipil. Beberapa factor di atas
mengemuka dan menjadi fase baru
“renaissance” bagi nuklir saat ini dan yang
akan datang, hal tersebut juga terungkap
dalam sebuah konferensi internasional di
jepang GLOBAL 2005 Nuclear energy
system for future generation and global
sustainability yang dihadiri oleh 32 negara
dan lebih dari 500 peserta.
7. Kebijakan Energi Nasional
Konsep kebijakan energi mix nasional,
dengan memasukan opsi energi nuklir
terdapat dalam cetak biru energi nasional
pada departemen energi Indonesia, guna
memenuhi kebutuhan energi untuk
pemenuhan listrik nasional dalam 1 dan 2
dasawarsa kedepan. Kebijakan energi mix
untuk tahun 2025 masih di dominasi
bahan baker fosil dengan komposisi
batubara 32,7 %, Gas bumi 30.6%,
minyak bumi 26.2%, PLTA 2.4%, panas
bumi 3.8% dan lainnya 4.4%. Energi nuklir
masuk pada komposisi lainnya dengan
kontribusi 1.993% terhadap kebutuhan
energi nasional seperti dijelaskan pada
Gambar 4. Sebenarnya aplikasi energi
nuklir dalam bidang lainnya sudah lama
berkontribusi,
seperti
pada
bidang
kesehatan, pangan, dan industri. Akan
tetapi aplikasi energi nuklir dalam
memenuhi kebutuhan listrik nasional baru
dapat di adopsi dengan tahapan
pembangunan tersebut.
Gambar 4.
Kebijakan
energi
Nasional 2025: Skenario optimalisasi
mix
Tahapan pembangunan dibagi pada 2
periode. Rencana pembangunan awal 2
reaktor dengan daya 1000 MWe dan 2000
MWe mulai beroperasi 2016 dan 2017.
Periode kedua dengan 2 reaktor dengan
daya 3000 MWe dan 4000 MWe dengan
rencana operasi mulai 2023 dan 2024.
Total daya yang diinginkan 10 GWe
dengan harga per kWh < 4 cUS$[2].
8. Daftar Pustaka
[1]
ANS, 2001, World list of nuclear
power plants, Nuclear News, March 2001.
[2]
Departemen
Energi
dan
Sumberdaya Mineral, 2005, Blue print
pengelolaan energi nasional 2005-2025,
Departemen Energi dan Sumberdaya
Mineral (www.esdm.go.id).
[3]http://www.greenspiritstrategies.com/D1
27.cfm
[4] IAEA, 1997, Sustainable Development
and Nuclear Power, IAEA, Vienna.
[5]
Marshall,
W.,
Nuclear
Power
Technology, 1983, Vol. 1, Reactor
Technology, Clarendon Press, Oxford.
[6] Matsuura, S., 199, Future Perspective
of Nuclear Energy in Japan and the
OMEGA Program, Nucl. Phys. A654, 417c.
[7] Meadows, D.H.,et. al., 1972, The Limits
to Growth, New American Library, New
York.
[8]
United Nation, 1998, World
Population Projections:United Nations,
New York, ESA/P/WP.xxx.
[9] West, J.M. and W.K. Davis, 2001, The
creation and beyond: Evolutions in US
nuclear power development, Nuclear
News, June 2001.
Persatuan Pelajar Indonesia (PPI) Jepang; Membuka Dunia untuk Indonesia dan Membuka Indonesia untuk
Dunia
INOVASI Vol.5/XVII/November 2005
Energi Nuklir dan Kebutuhan Energi Masa Depan
(Era Renaisans Energi Nuklir Dunia dan Energi Nuklir Indonesia)
Sidik Permana
Research Laboratory for Nuclear Reactors, Tokyo Institute of Technology
2-12-1-N1-17, O-okayama, Meguro-ku, Tokyo 152-8550, Japan
Phone/ Fax: +81-3-5734-2955,
E-mail: 04d51469@nr.titech.ac.jp
1. Pendahuluan
Pembangunan
berkelanjutan
dan
kebutuhan akan energi merupakan
sebuah isu global baik isu tentang
konsumsi energi yang berkaitan dengan
kebutuhan manusia dalam menjaga
kelangsungan hidupnya maupun berkaitan
dengan keterbatasan sumber daya alam
dan efek dari penggunaan sumber energi
tersebut.
Berbagai
kebijakan
dan
terobosan yang telah dilakukan guna
menjaga keseimbangan antara supply
energi dan demand masyarakat dunia
secara
berkelanjutan,
sehingga
menghasilkan sebuah kebijakan energi
mix pada level global ataupun nasional
yang tentunya mempertimbangkan aspek
ekonomis dan dampak bagi lingkungan.
Kebijakan yang diambil dalam memilih
opsi penggunakan energi nuklir tidak
hanya berkaitan secara teknologi yang
establish, komersial , dan kompetitif
secara market ekonomi,
akan tetapi
sudah menjadi sebuah kebijakan negara
dan bahkan sudah menjadi sebuah
kebijakan global tingkat dunia dalam
penerapkannya.
Image yang selama ini terbangun dari
energi nuklir adalah nuklir identik dengan
senjata dan peperangan seperti halnya
bom Hiroshima dan Nagasaki, atau
berhubungan kecelakaan dan
radiasi
nuklir seperti di Chernobyl (Ukraina) dan
Three Mile Island (USA) . Hal tersebut
sudah tidak relevan lagi dengan
perkembangan saat ini jika dijadikan
sebagai bayangan yang suram dari
penggunaan teknologi nuklir. Bahwa
bahan bakar yang dipakai untuk senjata
dan untuk sebuah reaktor itu bisa jadi
sama yaitu berasal dari bahan nuklir, akan
tetapi sangat berbeda antara senjata nuklir
dengan sebuah reaktor, tidak hanya tujuan
di bangunnya akan tetapi secara teknis
teknologi dan pengembangannya pun
berbeda. Energi nuklir yang dihasilkan di
sebuah reaktor nuklir dimanfaatkan
menjadi energi listrik yang bisa menjadi
kontributor kompetitif dengan sumber
energi listrik lainnya seperti batu bara,
minyak, gas, air dan lainnya. Kebijakan
energi mengharuskan pada bagaimana
optimum energy mix itu tercapai dalam
kebutuhan energi di sebuah negeri dan
yang tidak kalah pentingnya adalah
berkaitan dengan sumber daya alam dan
SDM yang ada dan juga berbagai resiko
yang akan terjadi dari berbagai sumber
energi
tersebut
sebagai
bahan
pertimbangan. Kontribusi energi dari
berbagai
aspek
menjadi
sebuah
keharusan yang perlu ditempuh sebagai
partner
startegis
yang
saling
menguntungan
dalam
memenuhi
kebutuhan energi masa depan yang
ekonomis dan ramah lingkungan baik di
tingkat global maupun nasional.
2. Populasi
Penduduk
dan
Pemanfaatan Sumber Daya Alam
2.1 Populasi Penduduk Dunia.
Pada tahun 1650, populasi dunia
mencapai 0.5 milyar jiwa dan berkembang
dengan laju mendekati 0.3 persen
pertahun [7], dan di tahun 1950, populasi
dunia menjadi 2.5 milyar orang, dan
menjadi 3.6 milyar pada tahun 1970
dengan laju pertambahan 2.1 persen
pertahun [7]. Pada tahun 2001, bumi yang
cantik ini dihuni oleh 6 milyar orang dan
berdasarkan medium projectnya United
Nation Long-Range World Population
Projections,
populasi
dunia
akan
bertambah menjadi 7.2 milyar pada tahun
2015, dan hampir 8 milyar jiwa pada tahun
2025 akan menjadi 9.3 milyar di tahun
2050 [8].
Persatuan Pelajar Indonesia (PPI) Jepang; Membuka Dunia untuk Indonesia dan Membuka Indonesia untuk
Dunia
INOVASI Vol.5/XVII/November 2005
2.2 Pemanfaatan Sumber Daya Alam
A. Sumber Daya Fosil
Efek
yang
penting
lainnya
dari
pertumbuhan penduduk dunia adalah
penyusutan dengan cepat sumber daya
alam non-renewable khususnya bahan
bakar fosil. Seperti contohnya : minyak
dengan kapasitas tersedia secara global
adalah 1195 trilyun barrel, akan terpakai
sampai 43 tahun. Batu bara, dengan
cadangan global 1316 trilyun ton dan akan
habis digunakan selama 231 tahun. Gas
alam mempunyai cadangan global 144
trilyun m3, dapat digunakan tidak lebih dari
62 tahun. Berhubungan dengan kontribusi
dari keseluruhan sumber energi pada total
konsumsi energi dunia, saat ini 87% untuk
supply energi dan 63% untuk supply listrik
berasal dari bahan bakar fosil. [4].
B. Pemanfaatan Bahan Bakar Nuklir
Kontribusi energi nuklir terhadap pasokan
energi sekitar 6 % dan pasokan listrik
sekitar 17 %. Densitas energi nuklir sangat
tinggi dikarenakan dalam 1 kg uranium
dapat
menghasilkan
50.000
kWh
(3.500.000 kWh dengan beberapa proses)
energi, sementara 1 kg batu bara dan 1 kg
minyak dapat memhasilkan hanya 3 kWh
dan 4 kWh. Kemudian pada sebuah
reaktor
berkekuatan
1000
MWe
memerlukan : 2.600.000 ton batu bara
(2000 kereta angkut dengan daya angkut
1.300 ton), atau 2,000,000 ton minyak
bumi (10 supertanker), atau 30 ton
uranium (dengan teras reaktor 10 m3).
Densitas energi bisa di ukur dengan areal
lahan yang diperlukan per unit produksi
energi. Fosil dan lahan reaktor nuklir
membutuhkan 1-4 km2. Lahan solar
thermal
atau
photovoltaics
(PV)
memerlukan 20-50 km2. Areal bahan dari
sumber angin memerlukan 50-150 km2.
Biomass memerlukan 4.000 – 6.000 km2
[4]. Dalam aspek investasi dan faktor
ekonomis, sebuah reaktor nuklir dapat
bersaing secara kompetitif dengan sumber
energi lainnya, hal ini di tunjukan pada
Gambar 1.
Gambar 1. External Costs produksi listrik
3. Limbah Bahan Bakar Fosil dan
Nuklir
Pada Sebuah pembangkit listrik 1000
MWe dengan bahan fosil menghasilkan
ribuan ton nitrous oxide(NOx), partikelpartikel dan abu logam berat, dan sampah
padat berbahaya. Sekitar 500.000 ton
produksi sulfur oxida (SOx) dari batu bara,
lebih dari 300.000 ton dari minyak bumi,
dan 200.000 ton dari gas alam. Pada
sebuah reaktor nuklir 1000 MWe tidak
menghasilkan gas noxious atau polutan
lainnya dan akan dihasilkan 3 % sampah
hasil reaksi, yang sebagian besar adalah
produk fisi. Sekitar 96% uranium yang tak
terpakai dan menyisakan 1% plutonium.
Teknologi daur ulang sudah dapat
menjadikan bahan bekas menjadi bahan
bakar yang baru dan menyisakan kurang
dari 3% produk fisi dengan waktu paruh
100 sampai 1000 tahun dan beberapa
minor actinida. Kemudian pertimbangan
lainnya dalam berhubungan dengan
bahan bakar fosil (minyak bumi, batu bara
dan gas alam) adalah deteorientasi
lingkungan dengan greenhouse dari gas
keluaran. Karbon dioksida (CO2), metana
(CH4) dan NOx adalah gas-gas utama
yang meningkatkan efek greenhouse dari
aktifitas manusia. Gambar 2 menunjukan
pengaruh pemanfaatan air dan nuklir
terhadap pengurangan produksi CO2.
Sejak perjanjian Kyoto (Kyoto protocol)
ditandatangani yang berkaitan dengan
pengurangan emisi gas buang CO2
terutama yang menjadi faktor terjadinya
pemanasan global karena efek rumah
kaca yang ditimbulkannya.
Persatuan Pelajar Indonesia (PPI) Jepang; Membuka Dunia untuk Indonesia dan Membuka Indonesia untuk
Dunia
INOVASI Vol.5/XVII/November 2005
Gambar 2. Pengurangan gas emisi CO2
dengan penggunaan energi Nuklir dan Air
Gas buang tersebut berasal dari
pemanfaatan bahan bakar fosil untuk
keperluan energi saat ini. Reaktor nuklir
telah berhasil mengurangi sampai 20%
emisi CO2[OECD].
4. Perkembangan Pembangkit Tenaga
Nuklir (NPP, Nuclear Power Plant)
Pada periode pertama penggunaan energi
nuklir adalah untuk tujuan militer seperti
hal nya sebuah reaktor pendorong kapal
selam (submarine) [9] milik US “Nautilus”
dan senjata mematikan seperti bom atom
yang pernah di jatuhkan di Hiroshima dan
Nagasaki pada akhir perang dunia II.
Pengembangan energi nuklir untuk tujuan
sipil
seperti
reaktor
nuklir
untuk
pembangkit daya dimulai secara intensif
setelah konferensi Genewa “On the
peaceful uses of atomic energy” yang di
sponsori oleh UN (PBB) tahun 1955.
Pada tulisan ini akan dijelaskan beberapa
jenis reactor nuklir dalam skala komersial.
Reaktor tersebut dikategorikan menjadi 2
jenis, yaitu reaktor nuklir dengan proses
reaksi fisi yang diakibatkan oleh neutron
thermal, reaktor ini disebut reaktor thermal,
dan reaktor nuklir dengan proses fisi yang
terjadi pada energi neutron yang tinggi
(fast neutron), reaktor ini disebut (fast
reactor) reaktor cepat. Reaktor cepat tidak
memerlukan
moderator,
sementara
reaktor thermal membutuhkan moderator
untuk mengurangi energi neutron cepat
menjadi neutron thermal. Tipe reaktor
thermal yang ada banyak sekali, seperti
reaktor berpendingin air ringan (light water
moderated reactor atau LWR), reaktor
berpendingin air berat (heavy water
moderated reactor atau HWR), reaktor
berpendingin gas (gas-cooled reactor),
dan
reaktor
temperature
tinggi
berpendingin gas (high temperature gascooled reactor atau HTGR). Ada 2 tipe
dari LWR yaitu presurrized water reactor
(PWR) dan boiling water reactor (BWR).
HWR untuk tujuan komersial ada 2 tipe
utama, kadang kala di sebut pressurized
heavy water reactor (PHWR) dan boiling
light water reactors (BLWR). Reaktor
Canadian Deuterium Uranium (CANDU)
nya Canada termasuk didalammnya dua
tipe itu dan untuk steam-generating heavy
water reactor (SGHWR) ada di Inggris
dengan versi jenis BLWR. Reaktor
FUGEN Jepang bisa di kategorikan
sebagai BLWR, sejak penggunaan
moderator dari air berat (heavy water) dan
pendinginnya air ringan (light water). Gas
cooled-reactors termasuk Magnox gas
cooled reactor (GCR) dan advanced gas
cooled-reactor (AGR). Kelompok HTTR
terdiri dari HTGR dengan bahan bakar
uranium disebut HTR, dan HTGR dengan
berbahan bakar uranium dan thorium
(THTR). Jenis lainnya terdapat di rusia
yaitu graphite moderated light water
reactor (RBMK) [5,1]. Sejak tidak
digunakannya moderator di reaktor jenis
reaktor cepat yaitu fast breeder reactor
(FBR), ukuran reaktor menjadi kecil,
dengan laju transfer panas yang tinggi
pada pendingin dengan logam cair (liquid
metal) sebagai pendinginnya dan dengan
peluang
penggunaan
gas
helium
bertekanan tinggi (high-pressure helium
gas) [5,1].
Reaktor berjenis LWR(PWR dan BWR)
memiliki kinerja yang baik, dari faktor
ekonomis dalam reaktor komersial,
reliable dan mempunyai sistem keamanan
reactor yang cukup mapan. Di dunia
sudah terdapat banyak reaktor nuklir
dibangun dan telah lama beroperasi
dengan berbagai tipe [1]. Pada tahun 2000,
sekitar 60% (256 dari 438 unit) dari
Pembangkit tenaga nuklir terdiri dari
reaktor PWR. BWR terdapat 21 % (92 dari
438 unit) pembangkit tenaga nuklir dunia.
Lebih detail, Jepang mempunyai 52 NPP
(nuclear power plant) dalam operasi, 23
adalah reaktor berjenis PWR dan 28 unit
berjenis BWR. USA mempunyai 104 NPP
yang beroperasi, 69 unit NPP berjenis
PWR dan 35 berjenis BWR. Perancis
mempunyai 57 NPP dalam operasi, 56
adalah berjenis PWR. Berdasarkan
informasi di atas terlihat bahwa LWR di
dunia masih terdepan dalam abad ini.
Persatuan Pelajar Indonesia (PPI) Jepang; Membuka Dunia untuk Indonesia dan Membuka Indonesia untuk
Dunia
INOVASI Vol.5/XVII/November 2005
Beberapa negara yang mempunyai NPP
telah memberikan kontribusi energi listrik
bagi
kebutuhan
negaranya,
yang
tergambarkan pada Gambar 3.
Gambar 3.
Kontribusi energi nuklir
terhadap energi nasional dibeberapa
negara didunia
Dalam hubungannya dengan cadangan
global sumber alam, untuk cadangan
global uranium diperkirakan sekitar 4.36
juta ton. Kalau mengadopsi skenario saat
ini dari daur ulang bahan bakar nuclear
(nuclear fuel cycle) Amerika Serikat (US),
yaitu dengan sistem daur ulang once
through , dimana setelah bahan bakar
yang telah digunakan di reaktor, akan
dibuang ke sebuah daerah pembuangan
khusus, oleh karenanya apabila digunakan
sistem ini maka penggunaan uranium ini
hanya dapat seluruhnya digunakan
sampai 72 tahun. Akan tetapi jika kita
mengadopsi dengan mendaur ulang atau
memproses ulang bahan bakar yang telah
digunakan,
dan
dengan
ditambah
kontribusi FBR (Fast Breeder Reactor)
dengan jumlah yang signifikan terhadap
jumlah NPP di dunia, semua sisa uranium
dapat menjadi supply energi untuk ribuan
tahun. Kemudian juga diketahui terdapat
4 milyar ton uranium dalam konsentrasi
rendah di lautan dan terdapat thorium
sebanyak tiga kali jumlah uranium, dimana
thorium ini bisa menjadi sumber bahan
bakar nuklir yang lain di bumi ini. Oleh
karena itu, energi nuklir dapat digunakan
jutaan tahun.
sekarang harus mulai memikirkannya,
yaitu: isu mengenai “Nuclear Safety” atau
keselamatan reaktor nuklir, “nuclear nonproliferation”
atau
pembatasan
penggunaan
bahan
nuklir
,
dan
“radioactive waste management“ atau
pengaturan sampah radioaktif. Untuk isu
keselamatan reaktor nuklir, estimasi resiko
pada kecelakaan reaktor yang beresiko
tinggi menjadi resiko yang rendah
dibandingkan dengan semua resiko pada
kehidupan manusia umumnya. Kemajuan
dalam keselamatan reaktor ini dapat
diperoleh dengan usaha keras untuk
mempertinggi
dan
pemeliharaan
keselamatan
reaktor,
manajemen
keselamatan dan sumber daya manusia.
Nuclear non-proliferation yang berkaitan
dengan pengaturan dan pembatasan
penggunaan bakar nuklir harus dijamin
tidak hanya pengukuran dan optimasi
secara teknis tapi juga semua hal yang
berkaitan dengan politik internacional [6].
Meskipun jumlah sampah radio aktif per
unit produksi listrik dari NPP adalah relatif
sangat kecil, toxic pada sampah radio aktif
harus direduksi serendah mungkin, dalam
rangka mendapatkan penerimaan publik
secara lebih baik lagi dan mengurangi
resiko dari serangan terror.
6. Fase Renaisans Energi Nuklir
5. Isu Global Teknologi Nuklir
Kesadaran bersama akan pentingnya
produksi energi yang berkesinambungan
dengan bahan bakar yang terbaharukan
serta ramah pada lingkungan merupakan
tanggung jawab dan kebutuhan bersama.
Energi nuklir pada gilirannya sudah
mengalami fase regenerasi dari generasi I
ke generasi ke II sampai Sekarang dan
yang akan datang ke III dan ke IV.
Berbagai inovasi telah dilakukan sehingga
tidak hanya berkaitan pada level
keamanan reaktor yang tinggi dan berlapis,
manajemen
sampah
nuklir
dan
reprocessing, akan tetapi berkaitan
dengan dapat digunakannya energi nuklir
untuk berbagai kebutuhan lain seperti
produksi hidrogen untuk kendaraan dan
desalinasi air untuk kebutuhan sehari hari,
hal
ini
bisa
dilakukan
dengan
memanfaatkan kelebihan panas dari
reaktor.
Terdapat
3
isu
global
tentang
pemanfaatan energi nuklir dan kita sejak
Pilihan energi nuklir sebagai salah satu
opsi energi yang bersih disadari oleh salah
Persatuan Pelajar Indonesia (PPI) Jepang; Membuka Dunia untuk Indonesia dan Membuka Indonesia untuk
Dunia
INOVASI Vol.5/XVII/November 2005
seorang pendiri organisasi lingkungan
dunia greepeace Dr. Patrick Moore, PhD,
dia sampaikan pandangannya tersebut
dalam Congressional Subcommittee on
Nuclear Energy - April 28, 2005: “Nuclear
energy is the only non-greenhouse gasemitting power source that can effectively
replace fossil fuels and satisfy global
demand.”[3]
.
Pandangan
Moore
mensiratkan adanya sebuah kesadaran
ahli lingkungan hidup akan kebutuhan
energi yang bersih dan berkesinambungan
dengan memilih opsi energi nuklir. Dua
penghargaan nobel untuk IAEA sebuah
organisasi energi nuklir dunia dan
ketuanya Muhammad Al-Baradei pada
bulan oktober 2005 juga merupakan
babak baru bagi perhatian dunia terhadap
energi nuklir untuk keperluan damai dan
keperluan sipil. Beberapa factor di atas
mengemuka dan menjadi fase baru
“renaissance” bagi nuklir saat ini dan yang
akan datang, hal tersebut juga terungkap
dalam sebuah konferensi internasional di
jepang GLOBAL 2005 Nuclear energy
system for future generation and global
sustainability yang dihadiri oleh 32 negara
dan lebih dari 500 peserta.
7. Kebijakan Energi Nasional
Konsep kebijakan energi mix nasional,
dengan memasukan opsi energi nuklir
terdapat dalam cetak biru energi nasional
pada departemen energi Indonesia, guna
memenuhi kebutuhan energi untuk
pemenuhan listrik nasional dalam 1 dan 2
dasawarsa kedepan. Kebijakan energi mix
untuk tahun 2025 masih di dominasi
bahan baker fosil dengan komposisi
batubara 32,7 %, Gas bumi 30.6%,
minyak bumi 26.2%, PLTA 2.4%, panas
bumi 3.8% dan lainnya 4.4%. Energi nuklir
masuk pada komposisi lainnya dengan
kontribusi 1.993% terhadap kebutuhan
energi nasional seperti dijelaskan pada
Gambar 4. Sebenarnya aplikasi energi
nuklir dalam bidang lainnya sudah lama
berkontribusi,
seperti
pada
bidang
kesehatan, pangan, dan industri. Akan
tetapi aplikasi energi nuklir dalam
memenuhi kebutuhan listrik nasional baru
dapat di adopsi dengan tahapan
pembangunan tersebut.
Gambar 4.
Kebijakan
energi
Nasional 2025: Skenario optimalisasi
mix
Tahapan pembangunan dibagi pada 2
periode. Rencana pembangunan awal 2
reaktor dengan daya 1000 MWe dan 2000
MWe mulai beroperasi 2016 dan 2017.
Periode kedua dengan 2 reaktor dengan
daya 3000 MWe dan 4000 MWe dengan
rencana operasi mulai 2023 dan 2024.
Total daya yang diinginkan 10 GWe
dengan harga per kWh < 4 cUS$[2].
8. Daftar Pustaka
[1]
ANS, 2001, World list of nuclear
power plants, Nuclear News, March 2001.
[2]
Departemen
Energi
dan
Sumberdaya Mineral, 2005, Blue print
pengelolaan energi nasional 2005-2025,
Departemen Energi dan Sumberdaya
Mineral (www.esdm.go.id).
[3]http://www.greenspiritstrategies.com/D1
27.cfm
[4] IAEA, 1997, Sustainable Development
and Nuclear Power, IAEA, Vienna.
[5]
Marshall,
W.,
Nuclear
Power
Technology, 1983, Vol. 1, Reactor
Technology, Clarendon Press, Oxford.
[6] Matsuura, S., 199, Future Perspective
of Nuclear Energy in Japan and the
OMEGA Program, Nucl. Phys. A654, 417c.
[7] Meadows, D.H.,et. al., 1972, The Limits
to Growth, New American Library, New
York.
[8]
United Nation, 1998, World
Population Projections:United Nations,
New York, ESA/P/WP.xxx.
[9] West, J.M. and W.K. Davis, 2001, The
creation and beyond: Evolutions in US
nuclear power development, Nuclear
News, June 2001.
Persatuan Pelajar Indonesia (PPI) Jepang; Membuka Dunia untuk Indonesia dan Membuka Indonesia untuk
Dunia