M A K A L A H SUMBER DAYA ENERGI TERBARU
MAKALAH
SUMBER DAYA ENERGI TERBARUKAN
(Renewable Energy Resources)
ZELVI LAGA
P032171307
MANAJEMEN LINGKUNGAN
PENGELOLAAN LINGKUNGAN HIDUP
SEKOLAH PASCA SARJANA UNIVERSITAS HASANUDDIN
2017
1
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala limpahan
Rahmat, Inayah, Taufik dan Hinayahnya sehingga saya dapat menyelesaikan
penyusunan makalah ini dalam bentuk maupun isinya yang sangat sederhana.
Semoga makalah ini dapat dipergunakan sebagai salah satu acuan, petunjuk
maupun pedoman bagi pembaca dalam administrasi pendidikan dalam profesi
keguruan.
Harapan saya semoga makalah ini membantu menambah pengetahuan dan
pengalaman bagi para pembaca, sehingga saya dapat memperbaiki bentuk maupun
isi makalah ini sehingga kedepannya dapat lebih baik.
Makalah ini saya akui masih banyak kekurangan karena pengalaman yang
saya miliki sangat kurang. Oleh kerena itu saya harapkan kepada para pembaca
untuk
memberikan
masukan-masukan
yang
bersifat
membangun
untuk
kesempurnaan makalah ini.
Makassar, 07 Desember 2017
2
ZELVI LAGA
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL.........................................................................................
i
KATA PENGANTAR.......................................................................................
ii
DAFTAR TABEL.............................................................................................
iv
DAFTAR GAMBAR........................................................................................
v
BAB I PENDAHULUAN..................................................................................
1
1.1 Latar Belakang........................................................................................
1.2 Tujuan ....................................................................................................
1.3 Manfaat...................................................................................................
1
2
3
BAB II SUMBERDAYA ENERGI TERBARUKAN...........................................
4
2.1 Defenisi Sumberdaya Energi Terbarukan................................................
2.2 Indikator Sumberdaya Energi Terbarukan...............................................
2.2.1 Energi Matahari Langsung..........................................................
A. Pemanasan Matahari Aktif.....................................................
B. Pemanasan Matahari Pasif....................................................
C. Pembangkit Listrik Tenaga Surya Termal...............................
D. Sel Surya Fotovoltaik (PV).....................................................
2.2.2 Energi Matahari Tidak Langsung.................................................
A. Energi Biomassa...................................................................
B. Energi Angin..........................................................................
C. Energi Air...............................................................................
2.2.3 Sumber Energi Terbarukan Lainnya............................................
A. Energi Panas Bumi................................................................
B. Energi Pasang Surut..............................................................
2.2.4 Solusi Energi...............................................................................
4
4
5
5
7
8
9
10
11
15
21
23
24
27
29
BAB III PENUTUP.........................................................................................
31
DAFTAR PUSTAKA.......................................................................................
33
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
3
Halaman
1.
Komposisi Biogas ..............................................................................
13
2.
Klasifikasi Angin.................................................................................
16
4
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Halaman
1.
Sistem Pemanasan Matahari Aktif......................................................
6
2.
Sistem Pemanasan Matahari Pasif....................................................
7
3.
Pembangkit Listrik Tenaga Surya Termal...........................................
9
4.
Sel Surya Fotovoltaik (PV).................................................................
10
5.
Pemanfaatan Biogas Kabupaten Pasuruan, Jatim.............................
14
6.
Proses Untuk Menghasilkan Energi Biogas........................................
15
7.
Peta Potensi Angin di Indonesia.........................................................
17
8.
Fondasi Kincir Angin PLTB Sidrap......................................................
18
9.
Kincir Angin........................................................................................
19
10.
PLTA..................................................................................................
23
11.
Peta Potensi Sumber Panas Bumi di Indonesia.................................
25
12.
PLTPB................................................................................................
25
13.
Energi Pasang Surut..........................................................................
29
5
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Salah satu unsur yang sangat penting bagi mahluk hidup adalah sumber
energi. Semua kegiatan yang dilakukan oleh mahluk hidup termasuk manusia dalam
kehidupan sehari-hari pasti memerlukan energi, baik besar maupun kecil sehingga
energi dianggap sebagai salah satu unsur penting dalam menunjang kehidupan di
alam semesta. Tanpa adanya energi maka semua aktivitas manusia akan
terhambat. Secara sederhana, energi adalah hal yang membuat segala sesuatu
disekitar kita terjadi. Kita menggunakan energi untuk semua hal yang kita lakukan.
Misalnya untuk penerangan, proses industri atau untuk menggerakkan peralatan
rumah tangga diperlukan energi listrik, untuk menggerakkan kendaraan baik roda
dua maupun roda empat diperlukan bensin, serta masih banyak peralatan disekitar
kehidupan manusia yang memerlukan energi.
Sektor energi adalah salah satu sektor terpenting di Indonesia karena
merupakan dasar bagi semua pembangunan lainnya. Ada banyak tantangan yang
terkait dengan energi. Salah satu hal yang menjadi perhatian pemerintah Indonesia
adalah bagaimana memperluas jaringan listrik, terutama dengan membangun
infrastruktur pasokan listrik ke daerah perdesaan. Masih ada banyak daerah
perdesaan yang sering mengalami pemadaman listrik oleh karena infrastruktur yang
tidak memadai. Banyak tempat yang tidak memiliki akses terhadap infrastruktur
listrik, sehingga masyarakat menggunakan sumber-sumber energi yang mahal dan
tidak efisiean seperti lampu minyak tanah, genset, atau kayu untuk memasak.
Sebagian besar energi yang digunakan di Indonesia berasal dari energi fosil
yang berbentuk minyak bumi, gas bumi, dan batu bara yang merupakan sumber
daya energi tidak terbarukan. Ketergantungan terhadap bahan bakar fosil setidaknya
memiliki ancaman serius yaitu menipisnya cadangan migas bumi dan batu bara,
1
ketidakstabilan harga akibat laju permintaan yang lebih besar dari produksi, polusi
gas rumah kaca (terutama CO2) akibat pembakaran bahan bakar fosil.
Sekarang ini, Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral sedang gencar
dalam mensosialisasikan mengenai pentingnya hemat energi kepada seluruh
masyarakat dengan memotong 10% penggunaan energi untuk energi yang
berkeadilan. Gerakan itu dilatarbelakangi oleh pesatnya pertumbuhan konsumsi
energi di tengah penurunan cadangan energi fosil yang saat ini masih menjadi
sumber utama listrik di Indonesia. Gerakan ini merupakan aksi bersama yang
melibatkan pemerintah, pelaku bisnis/industrri, organisasi masyarakat sipil atau
individu untuk melakukan penghematan energi sebesar 10%.
Dengan menghemat 10% juga dapat melistriki sekitar 2,5 juta kepala keluarga
di 6 provinsi yang tersebar di seluruh desa bagian Indonesia Timur atau setara
dengan 10 juta jiwa akan mendapatkan akses listrik. Ilustrasinya, dengan mematikan
lampu dan peralatan elektronik di rumah Anda selama satu jam per hari akan
menghemat konsumsi listrik setara dengan 600 watt. Penghematan tersebut setara
dengan pemberian akses listrik kepada satu rumah tangga di daerah terpencil.
Sejak tahun 2008, tingkat rata-rata ketersediaan jaringan listrik di Indonesia
adalah 65%. Pemerintah memiliki rencana untuk meningkatkan akses publik
terhadap listrik yang akan bisa mempercepat peningkatan pembangunan di lokasilokasi yang terisolasi. Dulu, tujuan utama pengadaan jaringan listrik adalah untuk
menghubungkan desa-desa dengan jaringan listrik PLN yang bukan merupakan
solusi praktis untuk dapat menjangkau semua tempat di Nusantara. Oleh karena ada
kekuatiran mengenai keamanan energi dan perubahan iklim, maka Indonesia
berencana untuk meningkatkan porsi pemanfaatan energi terbarukan yang sangat
sesuai untuk dikembangkan di daerah.
1.2
Tujuan
Berdasarkan latar belakang
di atas, maka makalah ini bertujuan untuk
mengupas mengenai sumberdaya energi. Secara khusus, akan dibahas mengenai
sumberdaya energi terbarukan, jenis-jenis sumberdaya energi terbarukan, proses
kerja dalam menghasilkan energi dari sumberdaya energi terbarukan yang semua
bersumber
dari
alam.
Diharapkan
dengan
2
adanya
penjelasan
mengenai
sumberdaya energi terbarukan, maka akan timbul kesadaran dari kita semua. Yang
pada akhirnya sumberdaya energi terbarukan dapat dikembangkan karena
sumberdaya
energi
tidak
terbarukan
yang
tidak
ramah
lingkungan
yang
menimbulkan polusi udara, air, dan tanah yang berdampak kepada penurunan
tingkat dan standar hidup.
1.3
Manfaat
Makalah ini kiranya dapat bermanfaat dalam memberikan informasi mengenai
sumberdaya
energi
terbarukan,
terutama
bagi
kita
semua
yang
sangat
membutuhkan sumberdaya energi terbarukan yang ramah lingkungan dan sifatnya
berkelanjutan.
3
BAB II
SUMBERDAYA ENERGI TERBARUKAN
Pada tahun 2010, banyak negara telah menyadari pentingnya pemanfaatan
sumber-sumber energi terbarukan sebagai pengganti energi tidak terbarukan seperti
minyak bumi, gas bumi, batubara yang telah menimbulkan dampak yang sangat
merusak terhadap bumi. Dengan semakin menipisnya cadangan sumber energi
tidak terbarukan, maka biaya untuk penambangannya akan meningkat. Hal tersebut
berdampak pada meningkatnya harga jual ke masyarakat. Pada saat yang
bersamaan, energi tidak terbarukan akan melepaskan emisi karbon ke atmosfir yang
menjadi penumbang besar terhadap pemanasan global.
Ada banyak alasan mengapa energi terbarukan menjadi pilihan. Diantaranya
adalah relatif bersifat netral karbon, kebanyakan tidak menimbulkan polusi, dan
semakin mendapatkan dukungan dari berbagai LSM untuk menggantikan solusi
energi
tidak
terbarukan
berbasis
bahan
bakar
fosil.
Lebih
lanjut,
mengimplementasikan teknologi ini dalam masyarakat perdesaan bisa memberikan
peluang kemandirian untuk mengelola dan mengupayakan kebutuhan energi
mereka sendiri beserta solusinya.
2. 1 Defenisi Sumberdaya Energi Terbarukan
Energi terbarukan adalah sumber-sumber energi yang bisa habis secara
alamiah. Energi terbarukan berasal dari elemen-elemen alam yang tersedia di bumi
dalam jumlah besar, seperti matahari, angin, air, tumbuhan, dsb. Energi terbarukan
merupakan sumber energi paling bersih yang tersedia di planet ini.
4
2. 2 Indikator Sumberdaya Energi Terbarukan
Sumberdaya energi terbarukan mempunyai tiga indikator yang akan
memperjelas bagian-bagian dari sumber energi terbarukan. Indikator tersebut
adalah sebagai berikut :
Direct Solar Energy (Energi Matahari Langsung).
Indirect Solar Energy (Energi Matahari Tidak Langsung).
Other Renewable Energy Sources (Sumber Energi Terbarukan Lainnya).
Energy Solutions (Solusi Energi)
2.2.1. Direct Solar Energy (Energi Matahari Langsung)
Direct solar energy (energi matahari langsung) merupakan sumber energi
matahari (surya) yang dihasilkan secara langsung. Matahari menghasilkan
energi yang sangat besar.Pemanfaatan energi matahari yang paling sederhana
adalah dengan cara langsung, yaitu panasnya digunakan untuk mengeringkan
sesuatu seperti menjemur pakaian, bahan makanan (ikan dan kerupuk), dan
mengeringkan air laut dalam proses pembuatan garam.
Matahari dapat digunakan secara langsung untuk memproduksi listrik
dan untuk memanaskan.Energi matahari langsung mengubah sinar matahari
secara langsung menjadi panas atau energi listrik yang berguna bagi kehidupan
kita. Pada energi matahari langsung, ada tiga pokok pembahasan utama yaitu :
a. Membedakan antara pemanasan tenaga surya aktif dan pasif serta
bagaimana kegunaannya masing-masing.
b. Membandingkan kelebihan dan kekurangan sel surya fotofoltaik dan
panas matahari pembangkit listrik dalam mengubah energi matahari
menjadi listrik.
c. Mengetahui sel-sel bahan bakar bekerja.
Ketiga pokok pembahasan pada energi matahari langsung akan
dijelaskan berdasarkan proses untuk memanfaatkan sumber energi
matahari (surya) lebih rinci lagi sebagai berikut :
A. Pemanasan Matahari Aktif
Untuk mamanfaatkan energi matahari pada pemanasan matahari
aktif, ada beberapa tahapan yang dilalui dan membutuhkan beberapa
peralatan pendukung. Pemanasan matahari aktif digunakan terutama
untuk memanaskan air, baik untuk keperluan rumah tangga maupun
kegiatan industri yang dikatakan sebagai pemanfaatan sumber energi
terbarukan.
5
Untuk menghasilkan air panas dalam kehidupan sehari-hari kita harus
memasak air. Memasak air dengan menggunakan kompor gas yang
biasanya kita lakukan tidak efisien. Hal ini disebabkan karena air yang
kita masak jumlahnya akan berkurang karena sebagian menjadi uap
ketika mencapai titik didih maksimum. Dengan memanfaatkan sumber
energi dari matahari, kita dapat memperoleh air panas tanpa memasak
air. Berikut ini adalah gambar bangunan yang memanfaatan energi
matahari dalam pemanasan matahari aktif untuk memanaskan air :
Gambar
1.
Sistem
Pemanasan Matahari Aktif
Ada
beberapa
komponen
pendukung
yang
digunakan
untuk
menghasilkan air panas dalam sebuah bangunan yang memanfaatkan
sistem pemanasan matahari aktif yaitu sebagai berikut :
a. Panel surya, fungsinya sebagai kolektor yang akan menyerap panas
matahari.
b. Metal lempegan, fungsinya sebagai tempat sirkulasi panas yang
berasal dari sinar matahari.
c. Pipa, fungsinya untuk mengalirkan panas ke metal lempengan dan ke
tangki pemanasan air.
6
d. Tangki air panas, fungsinya sebagai wadah yang akan menampung
air panas sebelum didistribusikan untuk keperluan dalam kehidupan
sehari-hari.
Adapun tahapan yang dilalui untuk menghasilkan air panas dari
sistem pemanasan matahari aktif seperti yang terlihat pada gambar 1
yaitu : panel surya dipasang diatap rumah. Sinar matahari memasuki
panel surya dan menghangatkan cairan yang mengalir melalui pipa ke
alat penukar panas (metal lempengan). Pada penukar panas (metal
lempengan), cairan memanaskan air yang kemudian bergerak ke tangki
penyimpanan panas. Di tangki air panas, kemudian dapat didistribusikan
untuk keperluan sehari-hari seperti mandi dengan menggunakan air
hangat.
B. Pemanasan Matahari Pasif
Untuk memanfaatkan energi matahari pada pemanasan matahari
pasif, yaitu secara langsung tanpa membutuhkan peralatan pendukung.
Dalam
pemanasan
matahari
pasif
dapat
dimanfaatkan
untuk
menghangatkan ruangan sehingga tidak perlu lagi menggunakan alat
penghangat
ruangan
yang
menggunakan
energi
listrik
untuk
menghangatkan ruangan. Biasanya digunakan di negara yang memiliki
empat musim.
Pada saat musim dingin tiba, kita membutuhkan ruangan yang
hangat. Memanfaatkan pemenasan matahari pasif untuk menghangatkan
ruangan saat musim dingin sangat lebih efektif. Berikut ini adalah gambar
bangunan yang memanfaatan energi matahari dalam pemanasan
matahari pasif untuk menghangatkan ruangan pada saat musim dingin :
7
Gambar 2. Sistem Pemanasan Matahari Pasif
Pada gambar 2, terlihat sebuah bangunan yang didesain untuk
memanfaatkan
sistem
pemanasan
matahari
pasif
yang
akan
menghangatkan ruangan terutama pada saat musim dingin tiba. Secara
khusus, rumah atau bangunan didesain menghadap ke selatan. Bagian
depan rumah dominan menggunakan dinding kaca. Pada saat musim
dingin tiba, matahari lebih condong menghadap ke arah timur tenggara.
Oleh karena itu, sinar matahari tepat jatuh didepan rumah.
Dinding kaca depan yang menghadap ke selatan memungkinkan
cahaya matahari pada musim dingin karena dipantulkan. Di musim
dingin, panas tersimpan di lantai yang terbuat dari beton. Adapun
pemasangan tirai jendela yang mencegah kehilangan panas di malam
hari pada musim dingin. Pada saat musim panas, panas yang dihasilkan
oleh sinar matahari yang akan menembus ke ruangan tidak akan
terperangkap karena adanya ventilasi yang meloloskan udara panas
kembali keluar dari dalam rumah melalui ventilasi.
C. Pembangkit Listrik Tenaga Surya Termal
Pemanfaatan energi surya yang amat melimpah akan semakin efektif
ketika pancaran energi itu tidak hanya digunakan secara langsung,
namun juga disimpan untuk digunakan sebagai sumber energi pada
peralatan-peralatan yang bertujuan mempermudah hidup manusia. Untuk
dapat melakukan hal ini, diperlukan suatu materi atau bahan yang
mampu menyerap panas dan cahaya matahari (photofoltaic effect), yang
8
selanjutnya terhubung dengan peralatan penyimpan. Prinsip inilah yang
mendasari terciptanya selsurya sederhana oleh ilmuwan Prancis Edmond
Becquerel. Selanjutnya temuan ini disempurnakan menjadi sel surya
yang sangat efisien oleh Darly Chapin, Calvin Souther Fuller, dan Gerald
Pearson pada tahun 1954 (id.wikipedia.org).
Sel-sel surya ini kemudian disusun dalam modul-modul menurut
ukuran tertentu yang berbentuk lembaran atau panel sehingga dikenal
pula dengan nama panel surya atau solar panel. Adapun prinsip kerja
pada penggunaan panel surya adalah sebagai berikut :
Gambar 3. Pembangkit Listrik Tenaga Surya Termal
Panel menyerap panas matahari yang datang bersama cahaya,
mengubahnya menjadi energi dan mengalirkan energi listrik tersebut
pada alat penyimpanan (aki atau baterai). Selanjutnya,energi yang
tersimpan dalam aki dapat digunakan untuk menyalakan peralatan listrik
yang berarus searah (direct current/DC). Bila hendak digunakan untuk
menyalakan
peralatan
berarus
bolak-balik
(alternating
current/AC),diantara aki dan peralatan perlu dipasang alat pengubah arus
(inverter).
D. Sel Surya Fotovoltaik (PV)
9
Sel surya fotovoltaik adalah sel surya yang mengkonversi cahaya
matahari menjadi listrik secara langsung. Semakin terang sinar matahari,
semakin besar energi yang bisa dimanfaatkan. Adapun prinsip kerja pada
penggunaan panel surya adalah sebagai berikut :
Gambar 4. Sel Surya Fotofoltaik (PV)
Pada sel surya fotovoltaik akan terjadi proses konversi dari energi
foton ke energi listrik. Satu sel fotovoltaik menggunakan silikon. Ada
proses donor atom pada silikon yaitu Tipe P (Phosphorus enriched
sillicon) dan Tipe N (Boron enriched sillicon). Tipe P bermuatan positif (+)
dan Tipe N bermuatan negatif (+). Terjadinya perbedaan muatan listrik ini
maka listrik akan mengalir dari Tipe P ke Tipe N atau listrik mengalir dari
kutub positif ke kutuk negatif. Salah satu pemanfaatan sel surya
fotovoltaik pada pembangkit listrik tenaga surya adalah yang biasanya
digunakan pada lampu jalan.
2.2.2. Inderect Solar Energy (Energi Matahari Tidak Langsung)
10
Indirect solar energy (energi matahari tidak langsung) merupakan sumber
energi matahari (surya) yang dihasilkan secara tidak langsung. Beberapa
sumber energi terbarukan secara tidak langsung menggunakan energi
matahari. Pembakaran biomassa (bahan organik) adalah contoh energi
matahari tidak langsung karena tanaman menggunakan energi matahari untuk
fototsintesis dan menyimpan energi dalam biomassa. Pada energi matahari
tidak langsung, ada dua pokok pembahasan utama yaitu :
a. Mendefenisikan biomassa dari garis besar penggunaannya.
b. Membandingkan potensi energi angin dan tenaga air.
Kedua pokok pembahasan pada energi matahari tidak langsung akan
dijelaskan berdasarkan proses dancara memanfaatkan sumber energi matahari
(surya) tidak langsung lebih rinci lagi sebagai berikut :
A. Energi Biomassa (Biomass Energy)
Beberapa sumber energi terbarukan
secara
tidak
langsung
menggunakan energi matahari. Pembakaran biomassa adalah contoh
dari
energi
matahari
secara
tidak
langsung
karena
tanaman
menggunakan energi matahari untuk proses fotosintesis dan menyimpan
energi dalam bioamssa. Energi biomassa adalah sumber energi dari
bahan organik yang berasal dari tumbuhan dan hewan. Bahan organik
ini dapat diperoleh secara langsung melalui pemanfaatan tanaman dan
hewan, atau dari sampah. Ketersediaan sampah organik akan terus
berlanjut selama kegiatan manusia juga terus menghasilkan sampah,
terutama sampah yang berasal dari tumbuhan dan hewan.
Tumbuh-tumbuhan menyerap energi dari matahari
pertumbuhan
dan
perkembangbiakannya.
Hewan
untuk
herbivor
memanfaatkan energi matahari yang terdapat pada tumbuhan secara
langsung untuk kelangsungan hidupnya, sedangkan hewan karnivor
memanfaatkan energi matahari secara tidak langsung yaitu melalui
energi yang telah berubah bentuk menjadi daging pada hewan lain.
Saat biomassa menghasilkan energi, CO2 akan dilepaskan ke
atmosfer. Siklus CO2 ini lebih pendek dibandingkan dengan yang
dihasilkan dari pembakaran minyak bumi atau gas alam sehingga tidak
memiliki efek terhadap kesetimbangan CO2 di atmosfer. Oleh
11
karenanya,
meskipun
menghasilkan
limbah
CO2,
pemanfaatan
biomassa merupakan pemanfaatan energi yang berkelanjutan.
Biomassa dapat diambil dari limbah pertanian, limbah industri
berbahan dasar organik (misalnya pohon jarak atau Ricinus communis.
Selain limbah pertanian dan industri, limbah peternakan dan dan limbah
rumah tangga juga dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi
biomassa. Bahan penyusun biomassa dapat dibedakan menjadi dua
jenis yaitu biomassa kering (limbah kayu, jerami, atau sekam) dan
biomassa basah (kotoran ternak dan sampah rumah tangga).
Pemanfaatan energi biomassa yang telah dikembangkan secara luas
adalah pembakaran langsung (direct combustion) dalam bentuk
pemanfaatan
panas,
konversi
menjadi
bahan
bakar
cair,
dan
pemanfaatan gas biomassa. Adapun jenis-jenis biomassa adalah
sebagai berikut :
a. Biofuel
Biofuel adalah bahan bakar dari sumber hayati yang merupakan
energi biomassa berbentuk cair, contohnya biodisel, bioetanol, dan biooil. Biofuel berasal dari setiap bahan padatan, cairan, atau gas yang
dihasilkan dari bahan-bahan organik yang dihasilkan secara langsung
dari tanaman atau secara tidak langsung dari limbah industri, domestik,
atau pertanian/peternakan.
Ada tiga cara pembuatan biofuel yaitu (www.chem-is-try.org) :
- Pembakaran limbah organik kering (seperti buangan rumah tangga,
limbah industri, dan pertanian)
- Fermentasi limbah basah (seperti kotoran hewan) tanpa oksigen
untuk menghasilkan biogas (mengandung hingga 60% metana)
- Fermentasi tebu atau jagung untuk menghasilkan alkohol dan ester.
Apabila bahan bakar fosil mengembalikan karbon yang tersimpan
dibawah permukaan tanah selama jutaan tahun ke udara, biofuel lebih
bersifat karbon netral dan hanya sedikit meningkatkan konsentrasi gasgas rumah kaca di atmosfer.
b. Biodisel
Biodisel adalah bahan bakar yang terdiri atas campuran ester
monoalkil dari rantai panjang asam lemak yang dipakai sebagai alternatif
bagi bahan bakar mesin disel. Dampak positif penggunaan biodisel
adalah mengurangi pencemaran udara yang dihasilkan oleh solar.
12
Biodisel merupakan cairan kekuningan pada bagian atas dan dengan
mudah dipisahkan dari cairan bagian bawah dengan penuangan secara
hati-hati. Untuk skala besar, produk bagian bawah dapat dimurnikan
untuk memperoleh gliserin yang berharga mahal.
c. Biogas
Biogas adalah gas produk akhir degradasi anaerobik bahan-bahan
organik oleh bakteri anaerobik dalam lingkungan bebas oksigen atau
udara. Komponen utama biogas adalah metana (CH4, sebanyak 55%75%) dan karbon dioksida (CO2, sebanyak 25%-45%). Proses produksi
biogas terjadi dalam dua tahap, yaitu penyiapan bahan baku dan proses
penguraian anaerobik oleh mikroorganisme untuk menghasilkan gas
metana.
Biogas
berasal
dari
hasil
fermentasi
bahan-bahan
organik,
diantaranya adalah :
- Limban tanaman yaitu tebu, rumput-rumputan, jagung, gandum, dan
lain-lain.
- Limbah dari hasil produksi minyak, penggilingan padi, limbah sagu.
- Hasil samping industri tembakau, tekstil, tapioka, limbah pengolahan
buah-buahan dan sayuran, dedak, ampas tebu dari industri gula, dan
limbah cair industri tahu.
- Limbah peternakan dari kotoran sapi, kotoran kerbau, kotoran
kambing, dan kotoran unggas.
Beberapa reaktor biogas yang dikembangkan adalah reaktor jenis
kubah tetap (fixed dome), drum mengambang (floating drum), balon,
horizontal, lubang tanah, dan ferrocement. Dari beberapa jenis tersebut,
jenis kubah tetap dan drum mengambang merupakan jenis yang paling
banyak digunakan. Adapun komposisi dari biogas adalah seperti pada
tabel berikut :
Tabel 1. Komposis biogas (Widarta, 1997)
Metana (CH4)
Komposisi
%
55-75
Karbon dioksida (CO2)
Nitrogen (N2)
25-45
0-0,3
Hidrogen (H2)
Hidrogen Sulfida (H2S)
1-5
0-3
13
Oksigen (O2)
0,1-0,5
Sekalipun pengubahan biomassa menjadi energi juga menghasilkan
limbah udara, pemanfaatan energi tak terbarukan. Kendala yang
dihadapi pada penggunaan energi biomassa adalah kurangnya
sumberdaya manusia yang mau menyediakan dan mengembangkan
penggunaan energi biomassa dan besarnya biaya untuk rangkaian
peralatannya. Hal ini ironis karena sesungguhnya sebagai negara
agraris dengan berbagai limbah pertanian, perkebunan, kehutanan,
peternakan, Indonesia memiliki potensi besar untuk pengembangan
biomassa.
Salah satu contoh pemanfaatan energi biomassa di Indonesia dapat
dijumpai di Kabupaten Pasuruan, Jawa Tmur seperti pada gambar
berikut ini :
14
Gambar 5. Pemanfaatan Biogas di Kabupaten Pasuruan,
Jatim
Adapun proses yang dilalui untuk menghasilkan energi biogas
seperti pada gambar berikut ini :
Gambar 6. Proses Untuk Menghasilkan Energi Biogas
Limbah hewan (kotoran sapi, kotoran kerbau, kotoran kambing, dan
kotoran unggas) dikumpulkan dan dimasukkan kedalam sebuah wadah
kedap udara yang disebut dengan biodigester. Kotoran yang telah
dikumpulkan terlebih dahulu dicampurkan dengan air dan dengan
takaran
tertentu.
Didalam
biodigester,
limbah/kotoran
hewan
difermentasi dalam kondisi tanpa O2 melalui proses yang disebut
anaerob untuk menghasilkan gas yang mengandung banyak metana.
15
Di dalam biodigester terdapat bakteri yang akan menguraikan
bahan-bahan bahan-bahan tersebut menjadi gas metana. Gas metana
akan ditampung pada tabung penyimpanan gas yang siap menjadi
bahan bakar.Sisa bahan dari proses tersebut dapat dimanfaatkan
menjadi pupuk kompos pada sektor pertanian. Hal inilah yang
menyebabkan energi biomassa dikatakan sebagai energi terbarukan.
B. Energi Angin (Wind Energy)
Energi angin merupakan bentuk tidak langsung dari energi matahari.
Energi dari sinar matahari ditransformasikan menjadi energi mekanik
melalui pergerakan molekul udara yang bersifat sporadis dan banyak
terdapat dipermuakaan bumi. Angin merupakan
adalah udara yang
bergerak yang diakibatkan oleh rotasi bumi dan juga karena adanya
perbedaan tekanan atau suhu udara. Energi angin adalah bentuk energi
yang sangat besar yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi
listrik. Pada saat angin bertiup, angin disertai dengan energi kinetik
(gerakan) yang bisa melakukan suatu pekerjaan. Contohnya yaitu
perahu layar memanfaatkan tenaga angin untuk mendorongnya
bergerak di air. (Buku panduan energi yang terbarukan guidebook
renewable energy small 2).
Tenaga angin juga bisa dimanfaatkan menggunakan kincir angin yang
selanjutnya membangkitkan energi listrik. Ada beberapa wilayah di
Indonesia yang memiliki potensi untuk pengembangan pembangkit listrik
tenaga bayu. Pada kecepatan tertentu, pergerakan udara ini mampu
memutar kincir atau baling-baling udara yang dapat dikonversi menjadi
energi listrik. Berikut ini adalah tabel klasifikasi angin :
Table 2. Klasifikasi angin (en.wikipedia.org)
Skala
Beaufort
Kecepatan
(m/det)
Keterangan
0
SUMBER DAYA ENERGI TERBARUKAN
(Renewable Energy Resources)
ZELVI LAGA
P032171307
MANAJEMEN LINGKUNGAN
PENGELOLAAN LINGKUNGAN HIDUP
SEKOLAH PASCA SARJANA UNIVERSITAS HASANUDDIN
2017
1
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala limpahan
Rahmat, Inayah, Taufik dan Hinayahnya sehingga saya dapat menyelesaikan
penyusunan makalah ini dalam bentuk maupun isinya yang sangat sederhana.
Semoga makalah ini dapat dipergunakan sebagai salah satu acuan, petunjuk
maupun pedoman bagi pembaca dalam administrasi pendidikan dalam profesi
keguruan.
Harapan saya semoga makalah ini membantu menambah pengetahuan dan
pengalaman bagi para pembaca, sehingga saya dapat memperbaiki bentuk maupun
isi makalah ini sehingga kedepannya dapat lebih baik.
Makalah ini saya akui masih banyak kekurangan karena pengalaman yang
saya miliki sangat kurang. Oleh kerena itu saya harapkan kepada para pembaca
untuk
memberikan
masukan-masukan
yang
bersifat
membangun
untuk
kesempurnaan makalah ini.
Makassar, 07 Desember 2017
2
ZELVI LAGA
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL.........................................................................................
i
KATA PENGANTAR.......................................................................................
ii
DAFTAR TABEL.............................................................................................
iv
DAFTAR GAMBAR........................................................................................
v
BAB I PENDAHULUAN..................................................................................
1
1.1 Latar Belakang........................................................................................
1.2 Tujuan ....................................................................................................
1.3 Manfaat...................................................................................................
1
2
3
BAB II SUMBERDAYA ENERGI TERBARUKAN...........................................
4
2.1 Defenisi Sumberdaya Energi Terbarukan................................................
2.2 Indikator Sumberdaya Energi Terbarukan...............................................
2.2.1 Energi Matahari Langsung..........................................................
A. Pemanasan Matahari Aktif.....................................................
B. Pemanasan Matahari Pasif....................................................
C. Pembangkit Listrik Tenaga Surya Termal...............................
D. Sel Surya Fotovoltaik (PV).....................................................
2.2.2 Energi Matahari Tidak Langsung.................................................
A. Energi Biomassa...................................................................
B. Energi Angin..........................................................................
C. Energi Air...............................................................................
2.2.3 Sumber Energi Terbarukan Lainnya............................................
A. Energi Panas Bumi................................................................
B. Energi Pasang Surut..............................................................
2.2.4 Solusi Energi...............................................................................
4
4
5
5
7
8
9
10
11
15
21
23
24
27
29
BAB III PENUTUP.........................................................................................
31
DAFTAR PUSTAKA.......................................................................................
33
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
3
Halaman
1.
Komposisi Biogas ..............................................................................
13
2.
Klasifikasi Angin.................................................................................
16
4
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Halaman
1.
Sistem Pemanasan Matahari Aktif......................................................
6
2.
Sistem Pemanasan Matahari Pasif....................................................
7
3.
Pembangkit Listrik Tenaga Surya Termal...........................................
9
4.
Sel Surya Fotovoltaik (PV).................................................................
10
5.
Pemanfaatan Biogas Kabupaten Pasuruan, Jatim.............................
14
6.
Proses Untuk Menghasilkan Energi Biogas........................................
15
7.
Peta Potensi Angin di Indonesia.........................................................
17
8.
Fondasi Kincir Angin PLTB Sidrap......................................................
18
9.
Kincir Angin........................................................................................
19
10.
PLTA..................................................................................................
23
11.
Peta Potensi Sumber Panas Bumi di Indonesia.................................
25
12.
PLTPB................................................................................................
25
13.
Energi Pasang Surut..........................................................................
29
5
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Salah satu unsur yang sangat penting bagi mahluk hidup adalah sumber
energi. Semua kegiatan yang dilakukan oleh mahluk hidup termasuk manusia dalam
kehidupan sehari-hari pasti memerlukan energi, baik besar maupun kecil sehingga
energi dianggap sebagai salah satu unsur penting dalam menunjang kehidupan di
alam semesta. Tanpa adanya energi maka semua aktivitas manusia akan
terhambat. Secara sederhana, energi adalah hal yang membuat segala sesuatu
disekitar kita terjadi. Kita menggunakan energi untuk semua hal yang kita lakukan.
Misalnya untuk penerangan, proses industri atau untuk menggerakkan peralatan
rumah tangga diperlukan energi listrik, untuk menggerakkan kendaraan baik roda
dua maupun roda empat diperlukan bensin, serta masih banyak peralatan disekitar
kehidupan manusia yang memerlukan energi.
Sektor energi adalah salah satu sektor terpenting di Indonesia karena
merupakan dasar bagi semua pembangunan lainnya. Ada banyak tantangan yang
terkait dengan energi. Salah satu hal yang menjadi perhatian pemerintah Indonesia
adalah bagaimana memperluas jaringan listrik, terutama dengan membangun
infrastruktur pasokan listrik ke daerah perdesaan. Masih ada banyak daerah
perdesaan yang sering mengalami pemadaman listrik oleh karena infrastruktur yang
tidak memadai. Banyak tempat yang tidak memiliki akses terhadap infrastruktur
listrik, sehingga masyarakat menggunakan sumber-sumber energi yang mahal dan
tidak efisiean seperti lampu minyak tanah, genset, atau kayu untuk memasak.
Sebagian besar energi yang digunakan di Indonesia berasal dari energi fosil
yang berbentuk minyak bumi, gas bumi, dan batu bara yang merupakan sumber
daya energi tidak terbarukan. Ketergantungan terhadap bahan bakar fosil setidaknya
memiliki ancaman serius yaitu menipisnya cadangan migas bumi dan batu bara,
1
ketidakstabilan harga akibat laju permintaan yang lebih besar dari produksi, polusi
gas rumah kaca (terutama CO2) akibat pembakaran bahan bakar fosil.
Sekarang ini, Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral sedang gencar
dalam mensosialisasikan mengenai pentingnya hemat energi kepada seluruh
masyarakat dengan memotong 10% penggunaan energi untuk energi yang
berkeadilan. Gerakan itu dilatarbelakangi oleh pesatnya pertumbuhan konsumsi
energi di tengah penurunan cadangan energi fosil yang saat ini masih menjadi
sumber utama listrik di Indonesia. Gerakan ini merupakan aksi bersama yang
melibatkan pemerintah, pelaku bisnis/industrri, organisasi masyarakat sipil atau
individu untuk melakukan penghematan energi sebesar 10%.
Dengan menghemat 10% juga dapat melistriki sekitar 2,5 juta kepala keluarga
di 6 provinsi yang tersebar di seluruh desa bagian Indonesia Timur atau setara
dengan 10 juta jiwa akan mendapatkan akses listrik. Ilustrasinya, dengan mematikan
lampu dan peralatan elektronik di rumah Anda selama satu jam per hari akan
menghemat konsumsi listrik setara dengan 600 watt. Penghematan tersebut setara
dengan pemberian akses listrik kepada satu rumah tangga di daerah terpencil.
Sejak tahun 2008, tingkat rata-rata ketersediaan jaringan listrik di Indonesia
adalah 65%. Pemerintah memiliki rencana untuk meningkatkan akses publik
terhadap listrik yang akan bisa mempercepat peningkatan pembangunan di lokasilokasi yang terisolasi. Dulu, tujuan utama pengadaan jaringan listrik adalah untuk
menghubungkan desa-desa dengan jaringan listrik PLN yang bukan merupakan
solusi praktis untuk dapat menjangkau semua tempat di Nusantara. Oleh karena ada
kekuatiran mengenai keamanan energi dan perubahan iklim, maka Indonesia
berencana untuk meningkatkan porsi pemanfaatan energi terbarukan yang sangat
sesuai untuk dikembangkan di daerah.
1.2
Tujuan
Berdasarkan latar belakang
di atas, maka makalah ini bertujuan untuk
mengupas mengenai sumberdaya energi. Secara khusus, akan dibahas mengenai
sumberdaya energi terbarukan, jenis-jenis sumberdaya energi terbarukan, proses
kerja dalam menghasilkan energi dari sumberdaya energi terbarukan yang semua
bersumber
dari
alam.
Diharapkan
dengan
2
adanya
penjelasan
mengenai
sumberdaya energi terbarukan, maka akan timbul kesadaran dari kita semua. Yang
pada akhirnya sumberdaya energi terbarukan dapat dikembangkan karena
sumberdaya
energi
tidak
terbarukan
yang
tidak
ramah
lingkungan
yang
menimbulkan polusi udara, air, dan tanah yang berdampak kepada penurunan
tingkat dan standar hidup.
1.3
Manfaat
Makalah ini kiranya dapat bermanfaat dalam memberikan informasi mengenai
sumberdaya
energi
terbarukan,
terutama
bagi
kita
semua
yang
sangat
membutuhkan sumberdaya energi terbarukan yang ramah lingkungan dan sifatnya
berkelanjutan.
3
BAB II
SUMBERDAYA ENERGI TERBARUKAN
Pada tahun 2010, banyak negara telah menyadari pentingnya pemanfaatan
sumber-sumber energi terbarukan sebagai pengganti energi tidak terbarukan seperti
minyak bumi, gas bumi, batubara yang telah menimbulkan dampak yang sangat
merusak terhadap bumi. Dengan semakin menipisnya cadangan sumber energi
tidak terbarukan, maka biaya untuk penambangannya akan meningkat. Hal tersebut
berdampak pada meningkatnya harga jual ke masyarakat. Pada saat yang
bersamaan, energi tidak terbarukan akan melepaskan emisi karbon ke atmosfir yang
menjadi penumbang besar terhadap pemanasan global.
Ada banyak alasan mengapa energi terbarukan menjadi pilihan. Diantaranya
adalah relatif bersifat netral karbon, kebanyakan tidak menimbulkan polusi, dan
semakin mendapatkan dukungan dari berbagai LSM untuk menggantikan solusi
energi
tidak
terbarukan
berbasis
bahan
bakar
fosil.
Lebih
lanjut,
mengimplementasikan teknologi ini dalam masyarakat perdesaan bisa memberikan
peluang kemandirian untuk mengelola dan mengupayakan kebutuhan energi
mereka sendiri beserta solusinya.
2. 1 Defenisi Sumberdaya Energi Terbarukan
Energi terbarukan adalah sumber-sumber energi yang bisa habis secara
alamiah. Energi terbarukan berasal dari elemen-elemen alam yang tersedia di bumi
dalam jumlah besar, seperti matahari, angin, air, tumbuhan, dsb. Energi terbarukan
merupakan sumber energi paling bersih yang tersedia di planet ini.
4
2. 2 Indikator Sumberdaya Energi Terbarukan
Sumberdaya energi terbarukan mempunyai tiga indikator yang akan
memperjelas bagian-bagian dari sumber energi terbarukan. Indikator tersebut
adalah sebagai berikut :
Direct Solar Energy (Energi Matahari Langsung).
Indirect Solar Energy (Energi Matahari Tidak Langsung).
Other Renewable Energy Sources (Sumber Energi Terbarukan Lainnya).
Energy Solutions (Solusi Energi)
2.2.1. Direct Solar Energy (Energi Matahari Langsung)
Direct solar energy (energi matahari langsung) merupakan sumber energi
matahari (surya) yang dihasilkan secara langsung. Matahari menghasilkan
energi yang sangat besar.Pemanfaatan energi matahari yang paling sederhana
adalah dengan cara langsung, yaitu panasnya digunakan untuk mengeringkan
sesuatu seperti menjemur pakaian, bahan makanan (ikan dan kerupuk), dan
mengeringkan air laut dalam proses pembuatan garam.
Matahari dapat digunakan secara langsung untuk memproduksi listrik
dan untuk memanaskan.Energi matahari langsung mengubah sinar matahari
secara langsung menjadi panas atau energi listrik yang berguna bagi kehidupan
kita. Pada energi matahari langsung, ada tiga pokok pembahasan utama yaitu :
a. Membedakan antara pemanasan tenaga surya aktif dan pasif serta
bagaimana kegunaannya masing-masing.
b. Membandingkan kelebihan dan kekurangan sel surya fotofoltaik dan
panas matahari pembangkit listrik dalam mengubah energi matahari
menjadi listrik.
c. Mengetahui sel-sel bahan bakar bekerja.
Ketiga pokok pembahasan pada energi matahari langsung akan
dijelaskan berdasarkan proses untuk memanfaatkan sumber energi
matahari (surya) lebih rinci lagi sebagai berikut :
A. Pemanasan Matahari Aktif
Untuk mamanfaatkan energi matahari pada pemanasan matahari
aktif, ada beberapa tahapan yang dilalui dan membutuhkan beberapa
peralatan pendukung. Pemanasan matahari aktif digunakan terutama
untuk memanaskan air, baik untuk keperluan rumah tangga maupun
kegiatan industri yang dikatakan sebagai pemanfaatan sumber energi
terbarukan.
5
Untuk menghasilkan air panas dalam kehidupan sehari-hari kita harus
memasak air. Memasak air dengan menggunakan kompor gas yang
biasanya kita lakukan tidak efisien. Hal ini disebabkan karena air yang
kita masak jumlahnya akan berkurang karena sebagian menjadi uap
ketika mencapai titik didih maksimum. Dengan memanfaatkan sumber
energi dari matahari, kita dapat memperoleh air panas tanpa memasak
air. Berikut ini adalah gambar bangunan yang memanfaatan energi
matahari dalam pemanasan matahari aktif untuk memanaskan air :
Gambar
1.
Sistem
Pemanasan Matahari Aktif
Ada
beberapa
komponen
pendukung
yang
digunakan
untuk
menghasilkan air panas dalam sebuah bangunan yang memanfaatkan
sistem pemanasan matahari aktif yaitu sebagai berikut :
a. Panel surya, fungsinya sebagai kolektor yang akan menyerap panas
matahari.
b. Metal lempegan, fungsinya sebagai tempat sirkulasi panas yang
berasal dari sinar matahari.
c. Pipa, fungsinya untuk mengalirkan panas ke metal lempengan dan ke
tangki pemanasan air.
6
d. Tangki air panas, fungsinya sebagai wadah yang akan menampung
air panas sebelum didistribusikan untuk keperluan dalam kehidupan
sehari-hari.
Adapun tahapan yang dilalui untuk menghasilkan air panas dari
sistem pemanasan matahari aktif seperti yang terlihat pada gambar 1
yaitu : panel surya dipasang diatap rumah. Sinar matahari memasuki
panel surya dan menghangatkan cairan yang mengalir melalui pipa ke
alat penukar panas (metal lempengan). Pada penukar panas (metal
lempengan), cairan memanaskan air yang kemudian bergerak ke tangki
penyimpanan panas. Di tangki air panas, kemudian dapat didistribusikan
untuk keperluan sehari-hari seperti mandi dengan menggunakan air
hangat.
B. Pemanasan Matahari Pasif
Untuk memanfaatkan energi matahari pada pemanasan matahari
pasif, yaitu secara langsung tanpa membutuhkan peralatan pendukung.
Dalam
pemanasan
matahari
pasif
dapat
dimanfaatkan
untuk
menghangatkan ruangan sehingga tidak perlu lagi menggunakan alat
penghangat
ruangan
yang
menggunakan
energi
listrik
untuk
menghangatkan ruangan. Biasanya digunakan di negara yang memiliki
empat musim.
Pada saat musim dingin tiba, kita membutuhkan ruangan yang
hangat. Memanfaatkan pemenasan matahari pasif untuk menghangatkan
ruangan saat musim dingin sangat lebih efektif. Berikut ini adalah gambar
bangunan yang memanfaatan energi matahari dalam pemanasan
matahari pasif untuk menghangatkan ruangan pada saat musim dingin :
7
Gambar 2. Sistem Pemanasan Matahari Pasif
Pada gambar 2, terlihat sebuah bangunan yang didesain untuk
memanfaatkan
sistem
pemanasan
matahari
pasif
yang
akan
menghangatkan ruangan terutama pada saat musim dingin tiba. Secara
khusus, rumah atau bangunan didesain menghadap ke selatan. Bagian
depan rumah dominan menggunakan dinding kaca. Pada saat musim
dingin tiba, matahari lebih condong menghadap ke arah timur tenggara.
Oleh karena itu, sinar matahari tepat jatuh didepan rumah.
Dinding kaca depan yang menghadap ke selatan memungkinkan
cahaya matahari pada musim dingin karena dipantulkan. Di musim
dingin, panas tersimpan di lantai yang terbuat dari beton. Adapun
pemasangan tirai jendela yang mencegah kehilangan panas di malam
hari pada musim dingin. Pada saat musim panas, panas yang dihasilkan
oleh sinar matahari yang akan menembus ke ruangan tidak akan
terperangkap karena adanya ventilasi yang meloloskan udara panas
kembali keluar dari dalam rumah melalui ventilasi.
C. Pembangkit Listrik Tenaga Surya Termal
Pemanfaatan energi surya yang amat melimpah akan semakin efektif
ketika pancaran energi itu tidak hanya digunakan secara langsung,
namun juga disimpan untuk digunakan sebagai sumber energi pada
peralatan-peralatan yang bertujuan mempermudah hidup manusia. Untuk
dapat melakukan hal ini, diperlukan suatu materi atau bahan yang
mampu menyerap panas dan cahaya matahari (photofoltaic effect), yang
8
selanjutnya terhubung dengan peralatan penyimpan. Prinsip inilah yang
mendasari terciptanya selsurya sederhana oleh ilmuwan Prancis Edmond
Becquerel. Selanjutnya temuan ini disempurnakan menjadi sel surya
yang sangat efisien oleh Darly Chapin, Calvin Souther Fuller, dan Gerald
Pearson pada tahun 1954 (id.wikipedia.org).
Sel-sel surya ini kemudian disusun dalam modul-modul menurut
ukuran tertentu yang berbentuk lembaran atau panel sehingga dikenal
pula dengan nama panel surya atau solar panel. Adapun prinsip kerja
pada penggunaan panel surya adalah sebagai berikut :
Gambar 3. Pembangkit Listrik Tenaga Surya Termal
Panel menyerap panas matahari yang datang bersama cahaya,
mengubahnya menjadi energi dan mengalirkan energi listrik tersebut
pada alat penyimpanan (aki atau baterai). Selanjutnya,energi yang
tersimpan dalam aki dapat digunakan untuk menyalakan peralatan listrik
yang berarus searah (direct current/DC). Bila hendak digunakan untuk
menyalakan
peralatan
berarus
bolak-balik
(alternating
current/AC),diantara aki dan peralatan perlu dipasang alat pengubah arus
(inverter).
D. Sel Surya Fotovoltaik (PV)
9
Sel surya fotovoltaik adalah sel surya yang mengkonversi cahaya
matahari menjadi listrik secara langsung. Semakin terang sinar matahari,
semakin besar energi yang bisa dimanfaatkan. Adapun prinsip kerja pada
penggunaan panel surya adalah sebagai berikut :
Gambar 4. Sel Surya Fotofoltaik (PV)
Pada sel surya fotovoltaik akan terjadi proses konversi dari energi
foton ke energi listrik. Satu sel fotovoltaik menggunakan silikon. Ada
proses donor atom pada silikon yaitu Tipe P (Phosphorus enriched
sillicon) dan Tipe N (Boron enriched sillicon). Tipe P bermuatan positif (+)
dan Tipe N bermuatan negatif (+). Terjadinya perbedaan muatan listrik ini
maka listrik akan mengalir dari Tipe P ke Tipe N atau listrik mengalir dari
kutub positif ke kutuk negatif. Salah satu pemanfaatan sel surya
fotovoltaik pada pembangkit listrik tenaga surya adalah yang biasanya
digunakan pada lampu jalan.
2.2.2. Inderect Solar Energy (Energi Matahari Tidak Langsung)
10
Indirect solar energy (energi matahari tidak langsung) merupakan sumber
energi matahari (surya) yang dihasilkan secara tidak langsung. Beberapa
sumber energi terbarukan secara tidak langsung menggunakan energi
matahari. Pembakaran biomassa (bahan organik) adalah contoh energi
matahari tidak langsung karena tanaman menggunakan energi matahari untuk
fototsintesis dan menyimpan energi dalam biomassa. Pada energi matahari
tidak langsung, ada dua pokok pembahasan utama yaitu :
a. Mendefenisikan biomassa dari garis besar penggunaannya.
b. Membandingkan potensi energi angin dan tenaga air.
Kedua pokok pembahasan pada energi matahari tidak langsung akan
dijelaskan berdasarkan proses dancara memanfaatkan sumber energi matahari
(surya) tidak langsung lebih rinci lagi sebagai berikut :
A. Energi Biomassa (Biomass Energy)
Beberapa sumber energi terbarukan
secara
tidak
langsung
menggunakan energi matahari. Pembakaran biomassa adalah contoh
dari
energi
matahari
secara
tidak
langsung
karena
tanaman
menggunakan energi matahari untuk proses fotosintesis dan menyimpan
energi dalam bioamssa. Energi biomassa adalah sumber energi dari
bahan organik yang berasal dari tumbuhan dan hewan. Bahan organik
ini dapat diperoleh secara langsung melalui pemanfaatan tanaman dan
hewan, atau dari sampah. Ketersediaan sampah organik akan terus
berlanjut selama kegiatan manusia juga terus menghasilkan sampah,
terutama sampah yang berasal dari tumbuhan dan hewan.
Tumbuh-tumbuhan menyerap energi dari matahari
pertumbuhan
dan
perkembangbiakannya.
Hewan
untuk
herbivor
memanfaatkan energi matahari yang terdapat pada tumbuhan secara
langsung untuk kelangsungan hidupnya, sedangkan hewan karnivor
memanfaatkan energi matahari secara tidak langsung yaitu melalui
energi yang telah berubah bentuk menjadi daging pada hewan lain.
Saat biomassa menghasilkan energi, CO2 akan dilepaskan ke
atmosfer. Siklus CO2 ini lebih pendek dibandingkan dengan yang
dihasilkan dari pembakaran minyak bumi atau gas alam sehingga tidak
memiliki efek terhadap kesetimbangan CO2 di atmosfer. Oleh
11
karenanya,
meskipun
menghasilkan
limbah
CO2,
pemanfaatan
biomassa merupakan pemanfaatan energi yang berkelanjutan.
Biomassa dapat diambil dari limbah pertanian, limbah industri
berbahan dasar organik (misalnya pohon jarak atau Ricinus communis.
Selain limbah pertanian dan industri, limbah peternakan dan dan limbah
rumah tangga juga dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi
biomassa. Bahan penyusun biomassa dapat dibedakan menjadi dua
jenis yaitu biomassa kering (limbah kayu, jerami, atau sekam) dan
biomassa basah (kotoran ternak dan sampah rumah tangga).
Pemanfaatan energi biomassa yang telah dikembangkan secara luas
adalah pembakaran langsung (direct combustion) dalam bentuk
pemanfaatan
panas,
konversi
menjadi
bahan
bakar
cair,
dan
pemanfaatan gas biomassa. Adapun jenis-jenis biomassa adalah
sebagai berikut :
a. Biofuel
Biofuel adalah bahan bakar dari sumber hayati yang merupakan
energi biomassa berbentuk cair, contohnya biodisel, bioetanol, dan biooil. Biofuel berasal dari setiap bahan padatan, cairan, atau gas yang
dihasilkan dari bahan-bahan organik yang dihasilkan secara langsung
dari tanaman atau secara tidak langsung dari limbah industri, domestik,
atau pertanian/peternakan.
Ada tiga cara pembuatan biofuel yaitu (www.chem-is-try.org) :
- Pembakaran limbah organik kering (seperti buangan rumah tangga,
limbah industri, dan pertanian)
- Fermentasi limbah basah (seperti kotoran hewan) tanpa oksigen
untuk menghasilkan biogas (mengandung hingga 60% metana)
- Fermentasi tebu atau jagung untuk menghasilkan alkohol dan ester.
Apabila bahan bakar fosil mengembalikan karbon yang tersimpan
dibawah permukaan tanah selama jutaan tahun ke udara, biofuel lebih
bersifat karbon netral dan hanya sedikit meningkatkan konsentrasi gasgas rumah kaca di atmosfer.
b. Biodisel
Biodisel adalah bahan bakar yang terdiri atas campuran ester
monoalkil dari rantai panjang asam lemak yang dipakai sebagai alternatif
bagi bahan bakar mesin disel. Dampak positif penggunaan biodisel
adalah mengurangi pencemaran udara yang dihasilkan oleh solar.
12
Biodisel merupakan cairan kekuningan pada bagian atas dan dengan
mudah dipisahkan dari cairan bagian bawah dengan penuangan secara
hati-hati. Untuk skala besar, produk bagian bawah dapat dimurnikan
untuk memperoleh gliserin yang berharga mahal.
c. Biogas
Biogas adalah gas produk akhir degradasi anaerobik bahan-bahan
organik oleh bakteri anaerobik dalam lingkungan bebas oksigen atau
udara. Komponen utama biogas adalah metana (CH4, sebanyak 55%75%) dan karbon dioksida (CO2, sebanyak 25%-45%). Proses produksi
biogas terjadi dalam dua tahap, yaitu penyiapan bahan baku dan proses
penguraian anaerobik oleh mikroorganisme untuk menghasilkan gas
metana.
Biogas
berasal
dari
hasil
fermentasi
bahan-bahan
organik,
diantaranya adalah :
- Limban tanaman yaitu tebu, rumput-rumputan, jagung, gandum, dan
lain-lain.
- Limbah dari hasil produksi minyak, penggilingan padi, limbah sagu.
- Hasil samping industri tembakau, tekstil, tapioka, limbah pengolahan
buah-buahan dan sayuran, dedak, ampas tebu dari industri gula, dan
limbah cair industri tahu.
- Limbah peternakan dari kotoran sapi, kotoran kerbau, kotoran
kambing, dan kotoran unggas.
Beberapa reaktor biogas yang dikembangkan adalah reaktor jenis
kubah tetap (fixed dome), drum mengambang (floating drum), balon,
horizontal, lubang tanah, dan ferrocement. Dari beberapa jenis tersebut,
jenis kubah tetap dan drum mengambang merupakan jenis yang paling
banyak digunakan. Adapun komposisi dari biogas adalah seperti pada
tabel berikut :
Tabel 1. Komposis biogas (Widarta, 1997)
Metana (CH4)
Komposisi
%
55-75
Karbon dioksida (CO2)
Nitrogen (N2)
25-45
0-0,3
Hidrogen (H2)
Hidrogen Sulfida (H2S)
1-5
0-3
13
Oksigen (O2)
0,1-0,5
Sekalipun pengubahan biomassa menjadi energi juga menghasilkan
limbah udara, pemanfaatan energi tak terbarukan. Kendala yang
dihadapi pada penggunaan energi biomassa adalah kurangnya
sumberdaya manusia yang mau menyediakan dan mengembangkan
penggunaan energi biomassa dan besarnya biaya untuk rangkaian
peralatannya. Hal ini ironis karena sesungguhnya sebagai negara
agraris dengan berbagai limbah pertanian, perkebunan, kehutanan,
peternakan, Indonesia memiliki potensi besar untuk pengembangan
biomassa.
Salah satu contoh pemanfaatan energi biomassa di Indonesia dapat
dijumpai di Kabupaten Pasuruan, Jawa Tmur seperti pada gambar
berikut ini :
14
Gambar 5. Pemanfaatan Biogas di Kabupaten Pasuruan,
Jatim
Adapun proses yang dilalui untuk menghasilkan energi biogas
seperti pada gambar berikut ini :
Gambar 6. Proses Untuk Menghasilkan Energi Biogas
Limbah hewan (kotoran sapi, kotoran kerbau, kotoran kambing, dan
kotoran unggas) dikumpulkan dan dimasukkan kedalam sebuah wadah
kedap udara yang disebut dengan biodigester. Kotoran yang telah
dikumpulkan terlebih dahulu dicampurkan dengan air dan dengan
takaran
tertentu.
Didalam
biodigester,
limbah/kotoran
hewan
difermentasi dalam kondisi tanpa O2 melalui proses yang disebut
anaerob untuk menghasilkan gas yang mengandung banyak metana.
15
Di dalam biodigester terdapat bakteri yang akan menguraikan
bahan-bahan bahan-bahan tersebut menjadi gas metana. Gas metana
akan ditampung pada tabung penyimpanan gas yang siap menjadi
bahan bakar.Sisa bahan dari proses tersebut dapat dimanfaatkan
menjadi pupuk kompos pada sektor pertanian. Hal inilah yang
menyebabkan energi biomassa dikatakan sebagai energi terbarukan.
B. Energi Angin (Wind Energy)
Energi angin merupakan bentuk tidak langsung dari energi matahari.
Energi dari sinar matahari ditransformasikan menjadi energi mekanik
melalui pergerakan molekul udara yang bersifat sporadis dan banyak
terdapat dipermuakaan bumi. Angin merupakan
adalah udara yang
bergerak yang diakibatkan oleh rotasi bumi dan juga karena adanya
perbedaan tekanan atau suhu udara. Energi angin adalah bentuk energi
yang sangat besar yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi
listrik. Pada saat angin bertiup, angin disertai dengan energi kinetik
(gerakan) yang bisa melakukan suatu pekerjaan. Contohnya yaitu
perahu layar memanfaatkan tenaga angin untuk mendorongnya
bergerak di air. (Buku panduan energi yang terbarukan guidebook
renewable energy small 2).
Tenaga angin juga bisa dimanfaatkan menggunakan kincir angin yang
selanjutnya membangkitkan energi listrik. Ada beberapa wilayah di
Indonesia yang memiliki potensi untuk pengembangan pembangkit listrik
tenaga bayu. Pada kecepatan tertentu, pergerakan udara ini mampu
memutar kincir atau baling-baling udara yang dapat dikonversi menjadi
energi listrik. Berikut ini adalah tabel klasifikasi angin :
Table 2. Klasifikasi angin (en.wikipedia.org)
Skala
Beaufort
Kecepatan
(m/det)
Keterangan
0