Makalah Energi dan Elektrifikasi Pemanfaatan Energi
MAKALAH PEMANFAATAN ENERGI
Disusun untuk memenuhi tugas matakuliah Energi dan Elektrifikasi
Makalah
Disusun Oleh:
KELOMPOK 6 TEP-B
Silvia Nur Arifin
Masfiyah
Nur Aini Hariyo W
Badriatus Syamsiyah
Safiantika Nur A
NIM 121710201002
NIM 121710201008
NIM 121710201018
NIM 121710201046
NIM 121710201074
JURUSAN TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS JEMBER
2014
ENERGI MATAHARI
Sumber energi banyak kita jumpai, dan dibagi menjadi 2 yaitu yang dapat
diperbarui dan tidak dapat diperbarui, salah satunya yaitu energi surya. energi surya
adalah energi dari cahaya matahari yang memiliki banyak manfaat seperti
menghasilkan listrik menggunakan sel surya. Energi surya atau matahari telah
dimanfaatkan di banyak belahan dunia dan jika dieksplotasi dengan tepat, energi ini
berpotensi mampu menyediakan kebutuhan konsumsi energi dunia saat ini dalam
waktu yang lebih lama. Matahari dapat digunakan secara langsung untuk
memproduksi listrik atau untuk memanaskan bahkan untuk mendinginkan. Energi
matahari adalah energi yang didapatkan dengan mengubah energi panas matahari
melalui peralatan tertentu menjadi sumber daya dalam bentu lain. Teknologi tenaga
panas matahari yang ada di pasar saat ini sangat efisien dan bisa diandalkan. Saat ini
pasar menyediakan tenaga matahari untuk aplikasi dengan cakupan luas, dari
pemanas air domestik dan pemanas ruangan di perumahan dan gedung –gedung
komersial, sampai pemanas kolam renang, tenaga matahari-pendingin, proses
pemanasan industri dan memproses air menjadi tawar.
Matahari adalah pabrik tenaga nuklir yang dengan memakai proses fusi
mengubah sejumlah empat ton massa hidrogen yang banyak terdapat di jagad raya
menjadi helium tiap detiknya dan menghasilkan energi dengan laju 10
20
kW-
Jam/detik. Berbeda dengan proses fusi nuklir yang berbahaya, proses yang terjadi
merupakan yang paling bersih dan gratis, selain itu energi ini tidak memerlukan
sarana angkutan atau transmisi jarak jauh, tidak berisik serta memiliki potensi yang
besar di berbagai lokasi untuk dimanfaatkan sebagai sumber energi
Energi matahari adalah energi yang didapatkan dengan mengubah energi
panas matahari melalui peralatan tertentu menjadi sumber daya dalam bentu lain.
Energi matahari terdiri dari cahaya dan panas yang dipancarkan oleh matahari dalam
bentuk radiasi elektromagnetik, dengan teknologi saat ini kta dapat menangkap
radiasi ini dan mengubahnya menjadi bentuk yang dapat digunakan kekuasaan –
seperti pemanasan atau listrik. Istilah “tenaga surya” mempunyai arti mengubah sinar
matahari secara langsung menjadi panas atau energi listrik untuk kegunaan kita. dua
tipe dasar tenaga matahari adalah “sinar matahari” dan “photovoltaic” (photo- cahaya,
voltaic=tegangan) Photovoltaic tenaga matahari: melibatkan pembangkit listrik dari
cahaya.
Energi surya adalah energi yang didapat dengan mengubah energi panas surya
(matahari) melalui peralatan tertentu menjadi sumber daya dalam bentuk lain. Energi
surya menjadi salah satu sumber pembangkit daya selain air, uap,angin, biogas, batu
bara, dan minyak bumi. Selain itu Energi matahari banyak dimanfaatkan dalam
kehidupan sehari-hari oleh manusia khusunya dibidang pertanian diantaranya:
1.
Kompor Matahari
Kompor matahari adalah kompor yang memanfaatkan tenaga matahari untuk
mengoperasikannya. Kompor matahari biasanya digunakan oleh petani di desa-desa
daerah tropis dengan menjemur hasil panennya dibawah terik sinar matahari. Cara ini
sangat menguntungkan bagi para petani untuk mengurangi pengeluaran biaya untuk
mengeringkan hasil panennya. Berbeda dengan petani di negara-negara empat musim
yang harus mengeluarkan biaya untuk mengeringkan hasil panennya dengan
menggunakan oven yang menggunakan bahan bakar fosil maupun menggunakan
listrik. Prinsip kerja dari kompor matahari adalah dengan memfokuskan panas yang
diterima dari matahari pada suatu titik menggunakan sebuah cermin cekung besar
sehingga didapatkan panas yang besar yang dapat digunakan untuk menggantikan
panas dari kompor minyak atau kayu bakar.
2.
Pemurnian/penyulingan air tenaga surya
Air yg ada dalam bak penampung yg terbuat dari logam bagian dalamnya
akan menguap jika dipanaskan oleh matahari, kemudian air uap akan menempel pada
kaca. Lalu secara berlahan akan mengalir mengikuti kemiringan kaca dan akhirnya
akan jatuh pada penampung di sebelah kiri.
3.
Rumah Pengering
Rumah pengering merupakan alat yang digunakan untuk hasil-hasil
perkebunan seperti tembakau, karet, jagung dan yang lain.Dengan adanya rumah
pengering di desa tersebut, bisa meningkatkan produksinya. Biasanya proses
pengeringan bisa memakan waktu 4 – 5 hari, dengan rumah pengering hanya
membutuhkan 1-2 hari saja. Ukuran rumahnya pun berbeda-beda menurut keperluan
dan bahkan dalam kebanyakan hal dibuat lebih dari satu tingkat. Wadah bahan
digunakan rak-rak, ataupun tempat-tempat gatungan (disesuaikan keperluan). Cara
kerja dari alat ini bersumber dari panas matahari yang kemudian dihantarkan oleh
pipa-pipa yang dialirkan menuju setiap ruang pengering. Media yang melewati pipa
panas tersebut bias berupa air,uap, maupun gas hasil pembakaran. Pipa-pipa pemanas
dipakai untuk memindahkan panas dari dalam ke bagian luar dari pada pipa guna
memanaskan udara di dalam ruang pengering. Untuk meningkatkan efektivitas dan
efisiensi perpindahan panasnya, maka pada pipa pemanas diberikan gelang-gelang
dari bahan yang bisa menghantarkan panas.
Sel surya atau juga sering disebut fotovoltaik yang merupakan divais yang
mampu mengkonversi langsung cahaya matahari menjadi listrik. Sel surya bisa
disebut sebagai pemeran utama untuk memaksimalkan potensi sangat besar energi
cahaya matahari yang sampai kebumi, walaupun selain dipergunakan untuk
menghasilkan listrik, energi dari matahari juga bisa dimaksimalkan energi panasnya
melalui sistem solar thermal.
Sel surya juga mempunyai bagian-bagian penting yang bekerja sesuai dengan
fungsinya diantaranya:
1. Substrat/Metal backing
2. Material semikonduktor
3. Kontak metal / contact grid
4. Lapisan antireflektif
5. Enkapsulasi / cover glass
ENERGI AIR
Air merupakan salah satu sumber enrgi yang mudah didapat dan relative
murah. Energy potensial tersimpan didalam air yang jatuh sedangkan energy kinetic
tersimpan didalam air yang mengalir. Energy air diperoleh dari air yang mengalir.
Energy yang dimiliki oleh air dapat dimanfaatkan dalam penggunaan energy mekanis
dan energy listrik. Pemenfaatan energy air dalam kehidupan sehari-hari banyak yang
menggunakan kincir angina yang memnafaatkan air terjun atau aliran air sungai.
Besarnya tenaga air yang tersedia dipengaruhi oleh besarnya head dan debit
air. Hubungan reservoir air maka head adalah beda ketinggian antara muka air pada
reservoir dengan muka air keluar dari kincir atau turbin air. Total energy yang
tersedia dari suatu reservoir air adalah energy potensial air, yaitu:
……………………….. (1.1)
Keterangan:
-
m adalah massa air
-
h adalah head (m)
-
g adalah percepatan gravitasi m
s2
Daya merupakan energy tiap satuan waktu
, sehingga persamaan 1.1 dapat di
E
t
nyatakan sebagai:
E m
gh
t
t
Dengan mensubstitusi P terhadap
E
t
dan mensubstitusikan
m maka:
t
P Qgh
Keterangan:
.................................................................................... (1.2)
Q terhadap
-
P adalah daya (watt) yaitu
-
Q adalah kapasitas aliran m
-
3
s
adalah densitas air
kg
m
3
Selain memanfaatkan air jatuh hydropower dapat diperoleh dari aliran air datar.
Dalam hal ini energi yang tersedia merupakan energi kinetik
1
2
mv .................................................................................... (1.3)
2
E
Keterangan:
-
v adalah kecepatan aliran air
m
s
Daya air yang tersedia dinyatakan sebagai berikut :
1
2 ................................................................................. (1.4)
Qv
2
P
atau dengan menggunakan persamaan kontinuitas Q Av maka
1 3 .................................................................................. (1.5)
Av
2
P
Keterangan:
-
A adalah luas penampang aliran air m
2
Energi air yang terseia dipengaruhi oleh tinggi dan debit yang dimiliki oleh
sumber energi air.
1. Turbin air
Dalam suatu system PLTA, pasti ada system turbin airnya, dalam system
tersebut turbin air berfungsi mengubah energy air menjadi energy puntir sebelum
energy puntir diubah menjadi energy listrik oleh mesin generator. Terdapat
beberapa jenis turbin air namun jenis turbin air yang paling utama adalah
berdasarkan cara turbin air tersebut merubah energy air menjadi energy listrik.
1.
Kincir air
Kincir air adalah sarana yang berfungsi untuk merubah energy aiar menjadi
energy mekanik yang berupa torsi pada poros suatu kincir air. Kincir air
memiliki beberapa jenis, yaitu:
a. Kincir air overshot
Kincir air ini bekerja bila air yang mengalir jatuh tepat kedalam bagianbagian sudu sisi bagia atas dan karena adanya berat air yang jatuh akan
menyebabkan kincir air berputar.
b. Kincir air undershot
Kincir tersebut bekerja bila air yang mengalir, menghantam dinding sudu
yang terletak pada bagian bawah dari kincir air. Kincir air tipe undershot tidak
mempunyai tambahan keuntungan dari head.
c. Kincir air Breastshot
Merupakan perpaduan antara tipe overshot dan undershot dilihat dari
energi yang diterimanya. Jarak tinggi jatuhnya tidak melebihi diameter kincir,
arah aliran air yang menggerakkan kincir air disekitar sumbu poros dari kincir
air.
d. Kincir air Tub
Merupakan kincir air yang kincirnya diletakkan secara horisontal dan sudusudunya miring terhadap garis vertikal, dan tipe ini dapat dibuat lebih kecil dari
pada tipe overshot maupun tipe undershot.
ENERGI FOSIL DAN MINYAK
Minyak bumi, gas alam, dan batu bara dikatakan sebagai bahan bakar fosil
karena pada dasarnya mereka memang fosil. Bahan bakar fosil terbentuk lewat proses
alamiah berupa pembusukan dari organisme yang mati ratusan juta tahun lalu.
Dinosaurus, pepohonan, dan hampir semua makhluk hidup yang mati, terendapkan
ditanah, dan sekarang telah menjadi minyak bumi, gas alam, atau batu bara. Gas alam
berbentuk gas, minyak bumi berbentuk cair, dan batu bara berbentuk padat.
Perbedaan wujud mereka disebabkan perbedaan pada tekanan dan panas yang mereka
terima diperut bumi selama jutaan tahun.
Bahan bakar fosil adalah sumberdaya tak terbarukan karena perlu jutaan tahun
untuk terbentuk, dan sumber yang ada lebih cepat habis ketimbang terbentuk yang
baru. Produksi dan pemakaian bahan bakar fosil menyebabkan masalah lingkungan.
Gerakan global menuju pembangkitan energi terbarukan dilakukan untuk membantu
memenuhi meningkatkan kebutuhan energi. Ada banyak jenis senyawa hidrokarbon
atau terbarukan dalam campuran bahan bakar tertentu. Campuran khusus hidrokarbon
memberi sebuah bahan bakar sifat karakteristiknya, seperti titik didih, titik beku,
kepadatan, kekentalan, dan sebagainya. Sebagian bahan bakar seperti gas alam,
misalnya, mengandung komponen gas dengan titik didih yang sangat rendah. Yang
lain seperti bensin dan diesel mengandung komponen dengan titik didih lebih tinggi.
Bahan bakar fosil penting karena bila dibakar (dioksidasi menjadi karbon
dioksida dan air) akan menghasilkan energi yang besar per satuan berat. Penggunaan
batu bara sebagai bahan bakar sudah dilakukan dimasa prasejarah. Batu bara
digunakan untuk menjalankan tungku pencairan bijih logam. Hidrokarbon setengah
padat juga telah digunakan semenjak zaman kuno, namun bahan ini umumnya
dipakai untuk bahan anti air dan balsem.
Minyak mentah berat, yang lebih kental dari minyak mentah biasa, dan pasir
aspal yang merupakan campuran bitumen dengan pasir dan tanah liat, menjadi
sumber bahan bakar fosil yang penting. Landas minyak dan bahan sejenis adalah
batuan endapan yang mengandung kerogen, sebuah campuran kompleks senyawa
organik dengan berat molekul besar, yang menghasilkan minyak mentah sintetis
ketika dipanaskan (pirolisis). Bahan ini belum dieksploitasi secara komersial untuk
saat ini. Bahan bakar ini dapat digunakan untuk mesin pembakaran internal,
pembangkit listrik bahan bakar fosil, dan kegunaan lain.
Penggunaan Bahan Bakar Fosil
Pada paruh terakhir abad ke 18, kincir angin dan air memberi energi untuk
menggiling tepung, menggergaji kayu, atau memompa sementara kayu atau gambut
digunakan untuk memberikan pemanasan di musim dingin. Penggunaan bahan bakar
fosil secara luas diawali oleh batu bara dan kemudian minyak bumi, untuk
mentenagai mesin uap memungkinkan revolusi industri. Pada saat yang sama, cahaya
gas menggunakan gas alam atau gas batu bara menjadi luas. Penemuan mesin
pembakaran internal dan penggunaannya pada mobil dan truk meningkatkan
kebutuhan bensin dan diesel, keduanya dibuat dari bahan bakar fosil. Alat transportasi
lain, kereta api dan pesawat, juga membutuhkan bahan bakar fosil. Penggunaan bahan
bakar fosil lainnya mencakup pembangkitan listrik dan industri biokimia. Aspal, sisa
dari ekstraksi minyak bumi, digunakan untuk membangun jalan.
Saat ini di dunia terdapat persediaan batu bara sebesar 905 miliar metrik ton
yang setara dengan 4416 miliar barel (702.1 km³) minyak bumi. Sementara itu
persediaan minyak bumi sendiri adalah 1119 miliar barel (177,9 km³) hingga 1317
miliar barel (209,4 km³). Gas alam lebih sedikit, yaitu hanya 175-181 triliun m³, atau
setara 1161 miliar barel minyak bumi.
Dampak Lingkungan
Di Amerika Serikat, lebih dari 90% emisi gas rumah kaca datang dari
pembakaran bahan bakar fosil. Pembakaran bahan bakar fosil juga menghasilkan
pencemar lain, seperti nitrogen oksida, sulfur dioksida, senyawa organik berbau, dan
logam berat. Di Kanada, sektor listrik adalah sektor industri yang unik karena
kontribusi emisinya yang sangat besar pada semua isu udara. Pembangkitan listrik
menghasilkan sejumlah besar nitrogen oksida dan sulfur dioksida, yang menyebabkan
kabut dan hujan asam serta terbentuknya materi bubuk halus. Ia merupakan sumber
industri yang paling tidak terkendali dalam menghasilkan pencemaran raksa di
Kanada. Pembangkit listrik berbahan bakar fosil juga memancarkan karbon dioksida
yang menyumbang pada perubahan iklim. Selain itu, sektor ini berpengaruh besar
pada air dan habitat serta spesies. Bendungan dan jalur transmisi berpengaruh nyata
pada air dan keanekaragaman hayati. Menurut ilmuan AS Jerry Mahlman, secara
ilmiah 99% pasti kalau bahan bakar fosil menjadi penyebab utama pemanasan global.
Pembakaran bahan bakar fosil menghasilkan asam sulfat, karbonik, dan nitrik,
yang jatuh ke Bumi sebagai hujan asam, mempengaruhi daerah alamiah dan
lingkungan buatan. Monumen dan pahatan yang dibuat dari pualam dan batu kapur
rentan terhadapnya karena asam melarutkan kalsium karbonat.
Bahan bakar fosil juga mengandung bahan radioaktif, terutama uranium dan
thorium, yang dilepaskan ke atmosfer. Tahun 2000, sekitar 12 ribu ton thorium dan 5
ribu ton uranium telah dilepaskan dari pembakaran batu bara di dunia. Diperkirakan
kalau tahun 1982, pembakaran batu bara oleh AS telah melepaskan 155 kali lebih
banyak radioaktif ke atmosfer ketimbang insiden Three Mile Island. Walau begitu,
radioaktivitas dari pembakaran batu bara ini sangat kecil dalam tiap sumber dan tidak
memiliki dampak yang nyata pada fisiologi manusia.
Pembakaran batu bara menyebabkan sejumlah besar abu dasar dan abu terbang.
Bahan ini digunakan dalam berbagai jenis penerapan industri yang bahkan mencakup
40%
produksi
AS.
Mantan
direktur
CIA,
James
Woolsey,
menggariskan argumen keamanan nasional untuk segera berpindah dari bahan bakar
fosil.
ENERGI MANUSIA
Energi adalah suatu konsep dasar dalam fisika. Dalam fisika tubuh manusia,
energi merupakan hal yang sangat penting. Seluruh aktivitas tubuh, termasuk berpikir
memerlukan energi. Perubahan energi menjadi kerja, seperti mengangkat suatu beban
atau mengendarai sepeda, hanya mencerminkan sebagian kecil penggunaan energi
total di tubuh. Pada keadaan istirahat (basal), konsumsi energi tubuh terutama
digunakan oleh otot rangka dan jantung (25%), otak (19%), ginjal (10%), serta hati
dan limpa (27%). Sisanya sebesar 19% tersebar di banyak sistem, misalnya sistem
pencernaan.
Makanan adalah sumber utama energi (bahan bakar) bagi tubuh. Makanan
yang kita konsumsi umumnya tidak terdapat dalam bentuk yang sesuai untuk
konversi energi secara langsung. Makanan harus diubah secara kimiawi oleh tubuh
untuk menghasilkan beragam molekul yang dapat berikatan dengan oksigen di sel
tubuh. Dari sudut pandang fisika, tubuh merupakan pengubah (converter) energi yang
tunduk pada hukum kekekalan energi. Tubuh menggunakan energi dari makanan
untuk mengoperasikan berbagai organnya, menghasilkan panas agar suhu tubuh
konstan, melakukan pekerjaan eksternal, dan menghasilkan pasokan energi simpanan
(dalam bentuk lemak) untuk kebutuhan mendatang. Sebagian kecil (~5%) energi
makanan diekskresi di feses dan urin. Energi yang digunakan untuk menjalankan
organ akhirnya muncul sebagai panas tubuh. Sebagian panas ini bermanfaat untuk
mempertahankan suhu tubuh normal, tetapi sisanya harus dibuang. Sumber energi
lain, misalnya panas dari matahari dan energi panas dari lingkungan sekitar dapat
membantu mempertahankan panas tubuh, tetapi tidak bermanfaat untuk fungsi tubuh.
Kekekalan energi di tubuh dapat ditulis sebagai suatu persamaan sederhana:
=
+
Persamaan di atas merupakan pernyataan dari hukum pertama termodinamika,
menganggap bahwa tidak ada makanan atau minuman yang masuk dan tidak ada
feses atau urin yang dikeluarkan selama interval waktu bersangkutan.
Saat tubuh melakukan kerja atau tidak, terjadi perubahan energi terusmenerus. Hukum persamaan termodinamika:
∆U = ∆Q - ∆W
dengan ∆U adalah perubahan simpanan energi, ∆Q adalah panas yang hilang atau
diperoleh, dan ∆W adalah kerja yang dilakukan oleh tubuh. Berdasarkan perjanjian,
∆Q adalah positif jika tubuh melakukan kerja. Tubuh yang tidak melakukan kerja
(∆W = 0) dan pada suhu konstan secara umum akan kehilangan panas ke
lingkungannya jika suhu lingkungan lebih rendah, sehingga ∆Q negatif. Oleh karena
itu, ∆U juga negatif yang menunjukkan penurunan simpanan energi. Perubahan
ketiga kuantitas di atas dalam interval waktu singkat (∆t), berikut persamaannya:
=
dengan
adalah kecepatan perubahan simpanan energi,
adalah kecepatan
kehilangan atau penambahan panas, dan
adalah kecepatan melakukan pekerjaan,
yaitu daya mekanis. Ketiga besaran harus memiliki satuan energi, waktu, atau daya.
Nilai energi manusia dapat dihitung dengan beberapa persamaan sepertihalnya
usaha. Usaha adalah besarnya gaya yang bekerja pada suatu benda sehingga benda
tersebut mengalami perpindahan. Jika dihubungkan dengan energi manusia
pengertian usaha adalah kegiatan yang dilakukan seseorang dalam kehidupan seharihari bertujuan untuk mencukupi kebutuhan hidupnya. Dapat diketahui bahwa ketika
manusia bekerja maka mereka mengeluarkan gaya/energi untuk melakukan
perpindahan/bergerak. Maka dari pengertian diatas dapat dihubungkan energi
dengan usaha yaitu sebagai besarnya perubahan energi yang
digunakan. Persamaannya yaitu sebagai berikut.
W = ΔE
dimana W adalah:
W=Fxs
Keterangan: W
= Usaha (Joule)
F
= Gaya (N)
s
= Perpindahan (m)
Berikut jenis-jenis energi di dalam tubuh manusia
a. Energi fisik atau tenaga dalam fisik
Energi fisik bisa dipadatkan, oleh karena itu di beberapa tempat belajar bela
diri, energi fisik bisa diarahkan ke satu titik untuk dipakai mematahkan benda-benda
keras dengan tangan kosong. Nama populer untuk energi ini adalah energi Chi.
Energi fisik mengalir di dalam badan manusia melalui seluruh urat, otot, jaringan
daging, tulang, fasial tissu dan melalui saluran energi yang disebut meridian.
b. Energi metafisik atau energi shen
Merupakan energi kontrol, contohnya pada robot ada energi 24 VDC yang
dipakai untuk menggerakkan sistem kontrol energi penggerak. Dengan sistem kontrol
ini, arus energi pengerak dialirkan ke suatu tempat yang bisa menggerakkan bagianbagian dari robot. Pada manusia, memori atau program sistem kontrol otomatis
berada di dalam otak kecil, sedang ukuran parameternya berada di hipofise, amigdala
dan otak kecil. Sedang sirkuit-sirkuit kontrol ini berada di Badan Metafisik dan
sumber energinya berada di badan energi.
c. Energi etherik atau energi ching
Merupakan energi yang memberikan energi kehidupan kepada seluruh sistem
sel manusia. Energi ini ada di seluruh bagian alam yang hidup. Reiki adalah salah
satu jenis dari energi ini.
ENERGI LISTRIK DAN NUKLIR
Energi listrik merupakan energi yang berasal dari sumber arus, atau
kemampuan untuk menghasilkan usaha listrik (kemampuan yang diperlukan untuk
memindahkan muatan dari satu titik ke titik yang lain). Sehingga energi ini
dipindahkan dalam bentuk aliran muatan listrik melalui kawat logam konduktor yang
disebut arus listrik. Energi listrik dapat diubah menjadi bentuk lain, misalnya:
a. Energi listrik menjadi energi kalor/panas, contoh: seterika, solder, dan
kompor listrik, pengering rambut (hair dryer), dan penanak nasi (rice cooker).
b. Energi listrik menjadi energi cahaya, contoh: lampu.
c. Energi listrik menjadi energi mekanik, contoh: motor listrik.
d. Energi listrik menjadi energi kimia, contoh: peristiwa pengisian accu,
peristiwa penyepuhan (peristiwa melapisi logam dengan logam lain).
e. Energi listik menjadi energi menjadi energi suara, contoh: radio dan tape.
Apabila arus listrik mengalir pada suatu penghantar berhambatan R, maka
smber arus akan mengeluarkan energi yang bergantung pada V, I, dan t.
V
= R.I
W
= Q.V
W
= V.I.t
= (R.I).I.t
2
= I .R.t
Keterangan :
V = beda potensial pada ujung-ujung penghantar (Volt).
I = kuat arus yang mengalir pada penghantar (Ampere).
t = waktu atau lamanya arus mengalir (detik).
W = energi listrik (Joule)
Q = muatan listrik (Coulumb)
Tegangan listrk adalah besarnya beda potensial antara kedua kutub sumber.
Sumber tegangan listrik antara lain baterai, generator, aki dan lain-lain. Sedangkan
energi listrik adalah kapasitas untuk melakukan kerja yang berhubungan dengan arus
listrik. Ada beberapa macam energi yang berhubungan dengan energi listrik, yaitu
energi mekanik, energi panas, dan lain-lain. Listrik memiliki beberapa jenis
diantaranya adalah berdasarkan cara mengalirnya dan berdasarkan jenis alirannya.
Berdasarkan cara mengalirnya listrik terbagi menjadi dua yakni:
a. Listrk statis (elektrostatic) adalah kumpulan muatan listrik dalam jumlah besar,
yang statis (tidak mengalir), namun apabila terjadi pengosongan muatan tersebut
waktunya sangat singkat. Pemanfaatan listrik statis dalam kehidupan sehari-hari
antara lain untuk menangkal Petir dan alat penggumpal asap.
b. Listrik dinamis adalah listrik yang dapat bergerak melalui penghantar yang
menghubungkan kadua kutub. Aliran listrik yang mengalir terjadi dari potensial
tinggi ke potensial rendah. Pemanfaatan listrik dinamis dalam kehidupan seharihari antara lain untuk menyalakan peralatan listrik pada umumnya.
Berdasarkan jenis alirannya listrik terbagi menjadi dua yakni:
a. Listrik AC, ini memiliki arus bolak -balik, bila dilihat dalam osiloskop arus ini
memiliki bentuk gelombang seperti, ombak air. Arus ini bisa dikatakan arus kasar
karena bentuknya yang bergelombang, arus AC kebanyakan tidak bisa untuk
menjalankan alat-alat elektronika, arus AC digunakan untuk, menjalankan motor
AC, dan transmisi distribusi listrik dari pembangkit generator ke rumah-rumah,
industri dan konsumen lainya.
b. Listrik DC, memiliki arus yang searah, bila dilihat dalam osiloskop arus ini
memiliki bentuk lurus, arus ini termasuk arus halus karena bentuknya yang lurus
seperti benang,dan tiadak kasra seperti arus AC yang bergelombang. Kebanyakan
listrik DC, karena halus dapat digunakan untuk menghidupkan alat-alat
elektronika. Seperti televisi, radio, DVD, komputer, handphone dan motor DC
sumber arus DC berasal dari baterai atau power supply.
Energi nuklir adalah energi yang dihasilkan dengan mengendalikan reaksi nuklir.
“Energi nuklir merupakan salah satu sumber energi di alam ini yang diketahui
manusia bagaimana mengubahnya menjadi energi panas dan listrik. Pembangkit
Listrik Tenaga Nuklir yang disingkatnya PLTN adalah stasiun pembangkit listrik di
mana panas didapat dari satu atau lebih reaktor nuklir pembangkit listrik, jadi
memang panas itulah sumber dari energi listrik.
Gambar 1. Skema Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)
Prinsip kerja PLTN, pada dasarnya sama dengan pembangkit listrik
konvensional, yaitu; air diuapkan di dalam suatu ketel melalui pembakaran. Uap yang
dihasilkan dialirkan ke turbin yang akan bergerak apabila ada tekanan uap.
Perputaran turbin digunakan untuk menggerakkan generator, sehingga menghasilkan
tenaga listrik. Perbedaannya pada pembangkit listrik konvensional bahan bakar untuk
menghasilkan panas menggunakan bahan bakar fosil seperti; batubara, minyak dan
gas. Dampak dari pembakaran bahan bakar fosil ini, akan mengeluarkan karbon
dioksida (CO2), sulfur dioksida (SO2) dan nitrogen oksida (Nox), serta debu yang
mengandung logam berat. Sisa pembakaran tersebut akan ter-emisikan ke udara dan
berpotensi mencemari lingkungan hidup, yang bisa menimbulkan hujan asam dan
peningkatan suhu global.
Pada PLTN panas yang digunakan untuk menghasilkan uap yang sama,
dihasilkan dari reaksi pembelahan inti bahan fisil (uranium) dalam reactor nuklir.
Sebagai pemindah panas biasa digunakan air yang disirkulasikan secara terus
menerus selama PLTN beroperasi. Proses pembangkit yang menggunakan bahan
bakar uranium ini tidak melepaskan partikel seperti CO2, SO2, atau NOx, juga tidak
mengeluarkan asap atau debu yang mengandung logam berat yang dilepas ke
lingkungan. Oleh karena itu PLTN merupakan pembangkit listrik yang ramah
lingkungan. Limbah radioaktif yang dihasilkan dari pengoperasian PLTN, adalah
berupa elemen bakar bekas dalam bentuk padat. Elemen bakar bekas ini untuk
sementara bisa disimpan di lokasi PLTN, sebelum dilakukan penyimpanan secara
lestari.
Disusun untuk memenuhi tugas matakuliah Energi dan Elektrifikasi
Makalah
Disusun Oleh:
KELOMPOK 6 TEP-B
Silvia Nur Arifin
Masfiyah
Nur Aini Hariyo W
Badriatus Syamsiyah
Safiantika Nur A
NIM 121710201002
NIM 121710201008
NIM 121710201018
NIM 121710201046
NIM 121710201074
JURUSAN TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS JEMBER
2014
ENERGI MATAHARI
Sumber energi banyak kita jumpai, dan dibagi menjadi 2 yaitu yang dapat
diperbarui dan tidak dapat diperbarui, salah satunya yaitu energi surya. energi surya
adalah energi dari cahaya matahari yang memiliki banyak manfaat seperti
menghasilkan listrik menggunakan sel surya. Energi surya atau matahari telah
dimanfaatkan di banyak belahan dunia dan jika dieksplotasi dengan tepat, energi ini
berpotensi mampu menyediakan kebutuhan konsumsi energi dunia saat ini dalam
waktu yang lebih lama. Matahari dapat digunakan secara langsung untuk
memproduksi listrik atau untuk memanaskan bahkan untuk mendinginkan. Energi
matahari adalah energi yang didapatkan dengan mengubah energi panas matahari
melalui peralatan tertentu menjadi sumber daya dalam bentu lain. Teknologi tenaga
panas matahari yang ada di pasar saat ini sangat efisien dan bisa diandalkan. Saat ini
pasar menyediakan tenaga matahari untuk aplikasi dengan cakupan luas, dari
pemanas air domestik dan pemanas ruangan di perumahan dan gedung –gedung
komersial, sampai pemanas kolam renang, tenaga matahari-pendingin, proses
pemanasan industri dan memproses air menjadi tawar.
Matahari adalah pabrik tenaga nuklir yang dengan memakai proses fusi
mengubah sejumlah empat ton massa hidrogen yang banyak terdapat di jagad raya
menjadi helium tiap detiknya dan menghasilkan energi dengan laju 10
20
kW-
Jam/detik. Berbeda dengan proses fusi nuklir yang berbahaya, proses yang terjadi
merupakan yang paling bersih dan gratis, selain itu energi ini tidak memerlukan
sarana angkutan atau transmisi jarak jauh, tidak berisik serta memiliki potensi yang
besar di berbagai lokasi untuk dimanfaatkan sebagai sumber energi
Energi matahari adalah energi yang didapatkan dengan mengubah energi
panas matahari melalui peralatan tertentu menjadi sumber daya dalam bentu lain.
Energi matahari terdiri dari cahaya dan panas yang dipancarkan oleh matahari dalam
bentuk radiasi elektromagnetik, dengan teknologi saat ini kta dapat menangkap
radiasi ini dan mengubahnya menjadi bentuk yang dapat digunakan kekuasaan –
seperti pemanasan atau listrik. Istilah “tenaga surya” mempunyai arti mengubah sinar
matahari secara langsung menjadi panas atau energi listrik untuk kegunaan kita. dua
tipe dasar tenaga matahari adalah “sinar matahari” dan “photovoltaic” (photo- cahaya,
voltaic=tegangan) Photovoltaic tenaga matahari: melibatkan pembangkit listrik dari
cahaya.
Energi surya adalah energi yang didapat dengan mengubah energi panas surya
(matahari) melalui peralatan tertentu menjadi sumber daya dalam bentuk lain. Energi
surya menjadi salah satu sumber pembangkit daya selain air, uap,angin, biogas, batu
bara, dan minyak bumi. Selain itu Energi matahari banyak dimanfaatkan dalam
kehidupan sehari-hari oleh manusia khusunya dibidang pertanian diantaranya:
1.
Kompor Matahari
Kompor matahari adalah kompor yang memanfaatkan tenaga matahari untuk
mengoperasikannya. Kompor matahari biasanya digunakan oleh petani di desa-desa
daerah tropis dengan menjemur hasil panennya dibawah terik sinar matahari. Cara ini
sangat menguntungkan bagi para petani untuk mengurangi pengeluaran biaya untuk
mengeringkan hasil panennya. Berbeda dengan petani di negara-negara empat musim
yang harus mengeluarkan biaya untuk mengeringkan hasil panennya dengan
menggunakan oven yang menggunakan bahan bakar fosil maupun menggunakan
listrik. Prinsip kerja dari kompor matahari adalah dengan memfokuskan panas yang
diterima dari matahari pada suatu titik menggunakan sebuah cermin cekung besar
sehingga didapatkan panas yang besar yang dapat digunakan untuk menggantikan
panas dari kompor minyak atau kayu bakar.
2.
Pemurnian/penyulingan air tenaga surya
Air yg ada dalam bak penampung yg terbuat dari logam bagian dalamnya
akan menguap jika dipanaskan oleh matahari, kemudian air uap akan menempel pada
kaca. Lalu secara berlahan akan mengalir mengikuti kemiringan kaca dan akhirnya
akan jatuh pada penampung di sebelah kiri.
3.
Rumah Pengering
Rumah pengering merupakan alat yang digunakan untuk hasil-hasil
perkebunan seperti tembakau, karet, jagung dan yang lain.Dengan adanya rumah
pengering di desa tersebut, bisa meningkatkan produksinya. Biasanya proses
pengeringan bisa memakan waktu 4 – 5 hari, dengan rumah pengering hanya
membutuhkan 1-2 hari saja. Ukuran rumahnya pun berbeda-beda menurut keperluan
dan bahkan dalam kebanyakan hal dibuat lebih dari satu tingkat. Wadah bahan
digunakan rak-rak, ataupun tempat-tempat gatungan (disesuaikan keperluan). Cara
kerja dari alat ini bersumber dari panas matahari yang kemudian dihantarkan oleh
pipa-pipa yang dialirkan menuju setiap ruang pengering. Media yang melewati pipa
panas tersebut bias berupa air,uap, maupun gas hasil pembakaran. Pipa-pipa pemanas
dipakai untuk memindahkan panas dari dalam ke bagian luar dari pada pipa guna
memanaskan udara di dalam ruang pengering. Untuk meningkatkan efektivitas dan
efisiensi perpindahan panasnya, maka pada pipa pemanas diberikan gelang-gelang
dari bahan yang bisa menghantarkan panas.
Sel surya atau juga sering disebut fotovoltaik yang merupakan divais yang
mampu mengkonversi langsung cahaya matahari menjadi listrik. Sel surya bisa
disebut sebagai pemeran utama untuk memaksimalkan potensi sangat besar energi
cahaya matahari yang sampai kebumi, walaupun selain dipergunakan untuk
menghasilkan listrik, energi dari matahari juga bisa dimaksimalkan energi panasnya
melalui sistem solar thermal.
Sel surya juga mempunyai bagian-bagian penting yang bekerja sesuai dengan
fungsinya diantaranya:
1. Substrat/Metal backing
2. Material semikonduktor
3. Kontak metal / contact grid
4. Lapisan antireflektif
5. Enkapsulasi / cover glass
ENERGI AIR
Air merupakan salah satu sumber enrgi yang mudah didapat dan relative
murah. Energy potensial tersimpan didalam air yang jatuh sedangkan energy kinetic
tersimpan didalam air yang mengalir. Energy air diperoleh dari air yang mengalir.
Energy yang dimiliki oleh air dapat dimanfaatkan dalam penggunaan energy mekanis
dan energy listrik. Pemenfaatan energy air dalam kehidupan sehari-hari banyak yang
menggunakan kincir angina yang memnafaatkan air terjun atau aliran air sungai.
Besarnya tenaga air yang tersedia dipengaruhi oleh besarnya head dan debit
air. Hubungan reservoir air maka head adalah beda ketinggian antara muka air pada
reservoir dengan muka air keluar dari kincir atau turbin air. Total energy yang
tersedia dari suatu reservoir air adalah energy potensial air, yaitu:
……………………….. (1.1)
Keterangan:
-
m adalah massa air
-
h adalah head (m)
-
g adalah percepatan gravitasi m
s2
Daya merupakan energy tiap satuan waktu
, sehingga persamaan 1.1 dapat di
E
t
nyatakan sebagai:
E m
gh
t
t
Dengan mensubstitusi P terhadap
E
t
dan mensubstitusikan
m maka:
t
P Qgh
Keterangan:
.................................................................................... (1.2)
Q terhadap
-
P adalah daya (watt) yaitu
-
Q adalah kapasitas aliran m
-
3
s
adalah densitas air
kg
m
3
Selain memanfaatkan air jatuh hydropower dapat diperoleh dari aliran air datar.
Dalam hal ini energi yang tersedia merupakan energi kinetik
1
2
mv .................................................................................... (1.3)
2
E
Keterangan:
-
v adalah kecepatan aliran air
m
s
Daya air yang tersedia dinyatakan sebagai berikut :
1
2 ................................................................................. (1.4)
Qv
2
P
atau dengan menggunakan persamaan kontinuitas Q Av maka
1 3 .................................................................................. (1.5)
Av
2
P
Keterangan:
-
A adalah luas penampang aliran air m
2
Energi air yang terseia dipengaruhi oleh tinggi dan debit yang dimiliki oleh
sumber energi air.
1. Turbin air
Dalam suatu system PLTA, pasti ada system turbin airnya, dalam system
tersebut turbin air berfungsi mengubah energy air menjadi energy puntir sebelum
energy puntir diubah menjadi energy listrik oleh mesin generator. Terdapat
beberapa jenis turbin air namun jenis turbin air yang paling utama adalah
berdasarkan cara turbin air tersebut merubah energy air menjadi energy listrik.
1.
Kincir air
Kincir air adalah sarana yang berfungsi untuk merubah energy aiar menjadi
energy mekanik yang berupa torsi pada poros suatu kincir air. Kincir air
memiliki beberapa jenis, yaitu:
a. Kincir air overshot
Kincir air ini bekerja bila air yang mengalir jatuh tepat kedalam bagianbagian sudu sisi bagia atas dan karena adanya berat air yang jatuh akan
menyebabkan kincir air berputar.
b. Kincir air undershot
Kincir tersebut bekerja bila air yang mengalir, menghantam dinding sudu
yang terletak pada bagian bawah dari kincir air. Kincir air tipe undershot tidak
mempunyai tambahan keuntungan dari head.
c. Kincir air Breastshot
Merupakan perpaduan antara tipe overshot dan undershot dilihat dari
energi yang diterimanya. Jarak tinggi jatuhnya tidak melebihi diameter kincir,
arah aliran air yang menggerakkan kincir air disekitar sumbu poros dari kincir
air.
d. Kincir air Tub
Merupakan kincir air yang kincirnya diletakkan secara horisontal dan sudusudunya miring terhadap garis vertikal, dan tipe ini dapat dibuat lebih kecil dari
pada tipe overshot maupun tipe undershot.
ENERGI FOSIL DAN MINYAK
Minyak bumi, gas alam, dan batu bara dikatakan sebagai bahan bakar fosil
karena pada dasarnya mereka memang fosil. Bahan bakar fosil terbentuk lewat proses
alamiah berupa pembusukan dari organisme yang mati ratusan juta tahun lalu.
Dinosaurus, pepohonan, dan hampir semua makhluk hidup yang mati, terendapkan
ditanah, dan sekarang telah menjadi minyak bumi, gas alam, atau batu bara. Gas alam
berbentuk gas, minyak bumi berbentuk cair, dan batu bara berbentuk padat.
Perbedaan wujud mereka disebabkan perbedaan pada tekanan dan panas yang mereka
terima diperut bumi selama jutaan tahun.
Bahan bakar fosil adalah sumberdaya tak terbarukan karena perlu jutaan tahun
untuk terbentuk, dan sumber yang ada lebih cepat habis ketimbang terbentuk yang
baru. Produksi dan pemakaian bahan bakar fosil menyebabkan masalah lingkungan.
Gerakan global menuju pembangkitan energi terbarukan dilakukan untuk membantu
memenuhi meningkatkan kebutuhan energi. Ada banyak jenis senyawa hidrokarbon
atau terbarukan dalam campuran bahan bakar tertentu. Campuran khusus hidrokarbon
memberi sebuah bahan bakar sifat karakteristiknya, seperti titik didih, titik beku,
kepadatan, kekentalan, dan sebagainya. Sebagian bahan bakar seperti gas alam,
misalnya, mengandung komponen gas dengan titik didih yang sangat rendah. Yang
lain seperti bensin dan diesel mengandung komponen dengan titik didih lebih tinggi.
Bahan bakar fosil penting karena bila dibakar (dioksidasi menjadi karbon
dioksida dan air) akan menghasilkan energi yang besar per satuan berat. Penggunaan
batu bara sebagai bahan bakar sudah dilakukan dimasa prasejarah. Batu bara
digunakan untuk menjalankan tungku pencairan bijih logam. Hidrokarbon setengah
padat juga telah digunakan semenjak zaman kuno, namun bahan ini umumnya
dipakai untuk bahan anti air dan balsem.
Minyak mentah berat, yang lebih kental dari minyak mentah biasa, dan pasir
aspal yang merupakan campuran bitumen dengan pasir dan tanah liat, menjadi
sumber bahan bakar fosil yang penting. Landas minyak dan bahan sejenis adalah
batuan endapan yang mengandung kerogen, sebuah campuran kompleks senyawa
organik dengan berat molekul besar, yang menghasilkan minyak mentah sintetis
ketika dipanaskan (pirolisis). Bahan ini belum dieksploitasi secara komersial untuk
saat ini. Bahan bakar ini dapat digunakan untuk mesin pembakaran internal,
pembangkit listrik bahan bakar fosil, dan kegunaan lain.
Penggunaan Bahan Bakar Fosil
Pada paruh terakhir abad ke 18, kincir angin dan air memberi energi untuk
menggiling tepung, menggergaji kayu, atau memompa sementara kayu atau gambut
digunakan untuk memberikan pemanasan di musim dingin. Penggunaan bahan bakar
fosil secara luas diawali oleh batu bara dan kemudian minyak bumi, untuk
mentenagai mesin uap memungkinkan revolusi industri. Pada saat yang sama, cahaya
gas menggunakan gas alam atau gas batu bara menjadi luas. Penemuan mesin
pembakaran internal dan penggunaannya pada mobil dan truk meningkatkan
kebutuhan bensin dan diesel, keduanya dibuat dari bahan bakar fosil. Alat transportasi
lain, kereta api dan pesawat, juga membutuhkan bahan bakar fosil. Penggunaan bahan
bakar fosil lainnya mencakup pembangkitan listrik dan industri biokimia. Aspal, sisa
dari ekstraksi minyak bumi, digunakan untuk membangun jalan.
Saat ini di dunia terdapat persediaan batu bara sebesar 905 miliar metrik ton
yang setara dengan 4416 miliar barel (702.1 km³) minyak bumi. Sementara itu
persediaan minyak bumi sendiri adalah 1119 miliar barel (177,9 km³) hingga 1317
miliar barel (209,4 km³). Gas alam lebih sedikit, yaitu hanya 175-181 triliun m³, atau
setara 1161 miliar barel minyak bumi.
Dampak Lingkungan
Di Amerika Serikat, lebih dari 90% emisi gas rumah kaca datang dari
pembakaran bahan bakar fosil. Pembakaran bahan bakar fosil juga menghasilkan
pencemar lain, seperti nitrogen oksida, sulfur dioksida, senyawa organik berbau, dan
logam berat. Di Kanada, sektor listrik adalah sektor industri yang unik karena
kontribusi emisinya yang sangat besar pada semua isu udara. Pembangkitan listrik
menghasilkan sejumlah besar nitrogen oksida dan sulfur dioksida, yang menyebabkan
kabut dan hujan asam serta terbentuknya materi bubuk halus. Ia merupakan sumber
industri yang paling tidak terkendali dalam menghasilkan pencemaran raksa di
Kanada. Pembangkit listrik berbahan bakar fosil juga memancarkan karbon dioksida
yang menyumbang pada perubahan iklim. Selain itu, sektor ini berpengaruh besar
pada air dan habitat serta spesies. Bendungan dan jalur transmisi berpengaruh nyata
pada air dan keanekaragaman hayati. Menurut ilmuan AS Jerry Mahlman, secara
ilmiah 99% pasti kalau bahan bakar fosil menjadi penyebab utama pemanasan global.
Pembakaran bahan bakar fosil menghasilkan asam sulfat, karbonik, dan nitrik,
yang jatuh ke Bumi sebagai hujan asam, mempengaruhi daerah alamiah dan
lingkungan buatan. Monumen dan pahatan yang dibuat dari pualam dan batu kapur
rentan terhadapnya karena asam melarutkan kalsium karbonat.
Bahan bakar fosil juga mengandung bahan radioaktif, terutama uranium dan
thorium, yang dilepaskan ke atmosfer. Tahun 2000, sekitar 12 ribu ton thorium dan 5
ribu ton uranium telah dilepaskan dari pembakaran batu bara di dunia. Diperkirakan
kalau tahun 1982, pembakaran batu bara oleh AS telah melepaskan 155 kali lebih
banyak radioaktif ke atmosfer ketimbang insiden Three Mile Island. Walau begitu,
radioaktivitas dari pembakaran batu bara ini sangat kecil dalam tiap sumber dan tidak
memiliki dampak yang nyata pada fisiologi manusia.
Pembakaran batu bara menyebabkan sejumlah besar abu dasar dan abu terbang.
Bahan ini digunakan dalam berbagai jenis penerapan industri yang bahkan mencakup
40%
produksi
AS.
Mantan
direktur
CIA,
James
Woolsey,
menggariskan argumen keamanan nasional untuk segera berpindah dari bahan bakar
fosil.
ENERGI MANUSIA
Energi adalah suatu konsep dasar dalam fisika. Dalam fisika tubuh manusia,
energi merupakan hal yang sangat penting. Seluruh aktivitas tubuh, termasuk berpikir
memerlukan energi. Perubahan energi menjadi kerja, seperti mengangkat suatu beban
atau mengendarai sepeda, hanya mencerminkan sebagian kecil penggunaan energi
total di tubuh. Pada keadaan istirahat (basal), konsumsi energi tubuh terutama
digunakan oleh otot rangka dan jantung (25%), otak (19%), ginjal (10%), serta hati
dan limpa (27%). Sisanya sebesar 19% tersebar di banyak sistem, misalnya sistem
pencernaan.
Makanan adalah sumber utama energi (bahan bakar) bagi tubuh. Makanan
yang kita konsumsi umumnya tidak terdapat dalam bentuk yang sesuai untuk
konversi energi secara langsung. Makanan harus diubah secara kimiawi oleh tubuh
untuk menghasilkan beragam molekul yang dapat berikatan dengan oksigen di sel
tubuh. Dari sudut pandang fisika, tubuh merupakan pengubah (converter) energi yang
tunduk pada hukum kekekalan energi. Tubuh menggunakan energi dari makanan
untuk mengoperasikan berbagai organnya, menghasilkan panas agar suhu tubuh
konstan, melakukan pekerjaan eksternal, dan menghasilkan pasokan energi simpanan
(dalam bentuk lemak) untuk kebutuhan mendatang. Sebagian kecil (~5%) energi
makanan diekskresi di feses dan urin. Energi yang digunakan untuk menjalankan
organ akhirnya muncul sebagai panas tubuh. Sebagian panas ini bermanfaat untuk
mempertahankan suhu tubuh normal, tetapi sisanya harus dibuang. Sumber energi
lain, misalnya panas dari matahari dan energi panas dari lingkungan sekitar dapat
membantu mempertahankan panas tubuh, tetapi tidak bermanfaat untuk fungsi tubuh.
Kekekalan energi di tubuh dapat ditulis sebagai suatu persamaan sederhana:
=
+
Persamaan di atas merupakan pernyataan dari hukum pertama termodinamika,
menganggap bahwa tidak ada makanan atau minuman yang masuk dan tidak ada
feses atau urin yang dikeluarkan selama interval waktu bersangkutan.
Saat tubuh melakukan kerja atau tidak, terjadi perubahan energi terusmenerus. Hukum persamaan termodinamika:
∆U = ∆Q - ∆W
dengan ∆U adalah perubahan simpanan energi, ∆Q adalah panas yang hilang atau
diperoleh, dan ∆W adalah kerja yang dilakukan oleh tubuh. Berdasarkan perjanjian,
∆Q adalah positif jika tubuh melakukan kerja. Tubuh yang tidak melakukan kerja
(∆W = 0) dan pada suhu konstan secara umum akan kehilangan panas ke
lingkungannya jika suhu lingkungan lebih rendah, sehingga ∆Q negatif. Oleh karena
itu, ∆U juga negatif yang menunjukkan penurunan simpanan energi. Perubahan
ketiga kuantitas di atas dalam interval waktu singkat (∆t), berikut persamaannya:
=
dengan
adalah kecepatan perubahan simpanan energi,
adalah kecepatan
kehilangan atau penambahan panas, dan
adalah kecepatan melakukan pekerjaan,
yaitu daya mekanis. Ketiga besaran harus memiliki satuan energi, waktu, atau daya.
Nilai energi manusia dapat dihitung dengan beberapa persamaan sepertihalnya
usaha. Usaha adalah besarnya gaya yang bekerja pada suatu benda sehingga benda
tersebut mengalami perpindahan. Jika dihubungkan dengan energi manusia
pengertian usaha adalah kegiatan yang dilakukan seseorang dalam kehidupan seharihari bertujuan untuk mencukupi kebutuhan hidupnya. Dapat diketahui bahwa ketika
manusia bekerja maka mereka mengeluarkan gaya/energi untuk melakukan
perpindahan/bergerak. Maka dari pengertian diatas dapat dihubungkan energi
dengan usaha yaitu sebagai besarnya perubahan energi yang
digunakan. Persamaannya yaitu sebagai berikut.
W = ΔE
dimana W adalah:
W=Fxs
Keterangan: W
= Usaha (Joule)
F
= Gaya (N)
s
= Perpindahan (m)
Berikut jenis-jenis energi di dalam tubuh manusia
a. Energi fisik atau tenaga dalam fisik
Energi fisik bisa dipadatkan, oleh karena itu di beberapa tempat belajar bela
diri, energi fisik bisa diarahkan ke satu titik untuk dipakai mematahkan benda-benda
keras dengan tangan kosong. Nama populer untuk energi ini adalah energi Chi.
Energi fisik mengalir di dalam badan manusia melalui seluruh urat, otot, jaringan
daging, tulang, fasial tissu dan melalui saluran energi yang disebut meridian.
b. Energi metafisik atau energi shen
Merupakan energi kontrol, contohnya pada robot ada energi 24 VDC yang
dipakai untuk menggerakkan sistem kontrol energi penggerak. Dengan sistem kontrol
ini, arus energi pengerak dialirkan ke suatu tempat yang bisa menggerakkan bagianbagian dari robot. Pada manusia, memori atau program sistem kontrol otomatis
berada di dalam otak kecil, sedang ukuran parameternya berada di hipofise, amigdala
dan otak kecil. Sedang sirkuit-sirkuit kontrol ini berada di Badan Metafisik dan
sumber energinya berada di badan energi.
c. Energi etherik atau energi ching
Merupakan energi yang memberikan energi kehidupan kepada seluruh sistem
sel manusia. Energi ini ada di seluruh bagian alam yang hidup. Reiki adalah salah
satu jenis dari energi ini.
ENERGI LISTRIK DAN NUKLIR
Energi listrik merupakan energi yang berasal dari sumber arus, atau
kemampuan untuk menghasilkan usaha listrik (kemampuan yang diperlukan untuk
memindahkan muatan dari satu titik ke titik yang lain). Sehingga energi ini
dipindahkan dalam bentuk aliran muatan listrik melalui kawat logam konduktor yang
disebut arus listrik. Energi listrik dapat diubah menjadi bentuk lain, misalnya:
a. Energi listrik menjadi energi kalor/panas, contoh: seterika, solder, dan
kompor listrik, pengering rambut (hair dryer), dan penanak nasi (rice cooker).
b. Energi listrik menjadi energi cahaya, contoh: lampu.
c. Energi listrik menjadi energi mekanik, contoh: motor listrik.
d. Energi listrik menjadi energi kimia, contoh: peristiwa pengisian accu,
peristiwa penyepuhan (peristiwa melapisi logam dengan logam lain).
e. Energi listik menjadi energi menjadi energi suara, contoh: radio dan tape.
Apabila arus listrik mengalir pada suatu penghantar berhambatan R, maka
smber arus akan mengeluarkan energi yang bergantung pada V, I, dan t.
V
= R.I
W
= Q.V
W
= V.I.t
= (R.I).I.t
2
= I .R.t
Keterangan :
V = beda potensial pada ujung-ujung penghantar (Volt).
I = kuat arus yang mengalir pada penghantar (Ampere).
t = waktu atau lamanya arus mengalir (detik).
W = energi listrik (Joule)
Q = muatan listrik (Coulumb)
Tegangan listrk adalah besarnya beda potensial antara kedua kutub sumber.
Sumber tegangan listrik antara lain baterai, generator, aki dan lain-lain. Sedangkan
energi listrik adalah kapasitas untuk melakukan kerja yang berhubungan dengan arus
listrik. Ada beberapa macam energi yang berhubungan dengan energi listrik, yaitu
energi mekanik, energi panas, dan lain-lain. Listrik memiliki beberapa jenis
diantaranya adalah berdasarkan cara mengalirnya dan berdasarkan jenis alirannya.
Berdasarkan cara mengalirnya listrik terbagi menjadi dua yakni:
a. Listrk statis (elektrostatic) adalah kumpulan muatan listrik dalam jumlah besar,
yang statis (tidak mengalir), namun apabila terjadi pengosongan muatan tersebut
waktunya sangat singkat. Pemanfaatan listrik statis dalam kehidupan sehari-hari
antara lain untuk menangkal Petir dan alat penggumpal asap.
b. Listrik dinamis adalah listrik yang dapat bergerak melalui penghantar yang
menghubungkan kadua kutub. Aliran listrik yang mengalir terjadi dari potensial
tinggi ke potensial rendah. Pemanfaatan listrik dinamis dalam kehidupan seharihari antara lain untuk menyalakan peralatan listrik pada umumnya.
Berdasarkan jenis alirannya listrik terbagi menjadi dua yakni:
a. Listrik AC, ini memiliki arus bolak -balik, bila dilihat dalam osiloskop arus ini
memiliki bentuk gelombang seperti, ombak air. Arus ini bisa dikatakan arus kasar
karena bentuknya yang bergelombang, arus AC kebanyakan tidak bisa untuk
menjalankan alat-alat elektronika, arus AC digunakan untuk, menjalankan motor
AC, dan transmisi distribusi listrik dari pembangkit generator ke rumah-rumah,
industri dan konsumen lainya.
b. Listrik DC, memiliki arus yang searah, bila dilihat dalam osiloskop arus ini
memiliki bentuk lurus, arus ini termasuk arus halus karena bentuknya yang lurus
seperti benang,dan tiadak kasra seperti arus AC yang bergelombang. Kebanyakan
listrik DC, karena halus dapat digunakan untuk menghidupkan alat-alat
elektronika. Seperti televisi, radio, DVD, komputer, handphone dan motor DC
sumber arus DC berasal dari baterai atau power supply.
Energi nuklir adalah energi yang dihasilkan dengan mengendalikan reaksi nuklir.
“Energi nuklir merupakan salah satu sumber energi di alam ini yang diketahui
manusia bagaimana mengubahnya menjadi energi panas dan listrik. Pembangkit
Listrik Tenaga Nuklir yang disingkatnya PLTN adalah stasiun pembangkit listrik di
mana panas didapat dari satu atau lebih reaktor nuklir pembangkit listrik, jadi
memang panas itulah sumber dari energi listrik.
Gambar 1. Skema Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)
Prinsip kerja PLTN, pada dasarnya sama dengan pembangkit listrik
konvensional, yaitu; air diuapkan di dalam suatu ketel melalui pembakaran. Uap yang
dihasilkan dialirkan ke turbin yang akan bergerak apabila ada tekanan uap.
Perputaran turbin digunakan untuk menggerakkan generator, sehingga menghasilkan
tenaga listrik. Perbedaannya pada pembangkit listrik konvensional bahan bakar untuk
menghasilkan panas menggunakan bahan bakar fosil seperti; batubara, minyak dan
gas. Dampak dari pembakaran bahan bakar fosil ini, akan mengeluarkan karbon
dioksida (CO2), sulfur dioksida (SO2) dan nitrogen oksida (Nox), serta debu yang
mengandung logam berat. Sisa pembakaran tersebut akan ter-emisikan ke udara dan
berpotensi mencemari lingkungan hidup, yang bisa menimbulkan hujan asam dan
peningkatan suhu global.
Pada PLTN panas yang digunakan untuk menghasilkan uap yang sama,
dihasilkan dari reaksi pembelahan inti bahan fisil (uranium) dalam reactor nuklir.
Sebagai pemindah panas biasa digunakan air yang disirkulasikan secara terus
menerus selama PLTN beroperasi. Proses pembangkit yang menggunakan bahan
bakar uranium ini tidak melepaskan partikel seperti CO2, SO2, atau NOx, juga tidak
mengeluarkan asap atau debu yang mengandung logam berat yang dilepas ke
lingkungan. Oleh karena itu PLTN merupakan pembangkit listrik yang ramah
lingkungan. Limbah radioaktif yang dihasilkan dari pengoperasian PLTN, adalah
berupa elemen bakar bekas dalam bentuk padat. Elemen bakar bekas ini untuk
sementara bisa disimpan di lokasi PLTN, sebelum dilakukan penyimpanan secara
lestari.