ENERGI T E R B A R U K A N Penulis: Ruth Angelina Sirait Dr. Hadi Nasbey, S.Pd., M.Si. Dr. Esmar Budi, M.T. SMA/MA KELAS E - M O D U L X K U R I K U L U M M E R D E K A
Puji syukur atas kehadirat Tuhan yang Maha Esa yang telah memberikan Rahmat, Hidayah dan kelanlancaran dalam pembuatan E - Modul Dilemma-STEAM Pada Materi Energi Terbarukan ini sehingga dapat terselesaikan. Penulis berusaha menyusun E - Modul ini sesuai dengan kurikulum fisika yang berlaku dan sesuai dengan perkembangan teknologi masa kini. E - Modul berbasis model pembelajaran DilemmaSTEAM ini bertujuan untuk melatih peserta didik agar dapat memecahkah permasalahan sehari hari dengan segara mencari solusi melalui projek yang tersedia. Penulis berharap E - Modul ini dapat memberikan motivasi dan membimbing peserta didik dengan cara belajar yang menarik. E - Modul ini masih jauh dari kata sempurna, sehingga diperlukan kritik dan saran dari pengguna agar E - Modul ini bisa berkembang dengan baik. KATA PENGANTAR JAKARTA 2023 PENULIS
DAFTAR ISI
PETUNJUK PENGGUNAAN E-MODUL Bisa kamu klik, mengarahkan kamu ke page /website tertentu Bisa kamu klik, mengarahkan kamu ke video youtube FUN FACT Merupakan informasi tambahan yang bisa memperkaya pengetahuan kamu
CAPAIAN PEMBELAJARAN Pemahaman Sains : Ketrampilan Proses Energi Terbarukan Mengamati Mempertanyakan dan memprediksi Merencanakan dan melakukan penyelidikan Memproses dan menganalisis data dan informasi Mengevaluasi dan Refleksi Mengkomunikasikan hasi TUJUAN PEMBELAJARAN Mengidentifikasi suatu permasalahan energi dan dapat menemukan solusi dari permasalahan tersebut. Membuat rancangan akan solusi yang telah didapat, disertai dengan konsep energi terbarukan Membuat sketsa dari rancangan Mewujudkan rancangan yang telah dibuat Membuat kesimpulan yang kemudian dikaitkan dengan konsep energi terbarukan 1. 2. 3. 4. 5.
PEMBELAJARANN -1 Konsep energi dan bentuk bentuk energi Pembuatan Bioetanol dari limbah jagung Perakitan alat pengolah limbah jagung Keindahan dari bentuk atau model alat pengolah limbah jagung dan pemanfaatan barang barang bekas menjadi benda bernilai seni Perhitungan ukuran untuk alat pengolah limbah jagung IMPLIKASI STEAM Pembelajaran 1 Science Technology Engineering Art Mathematics
PEMBELAJARANN -1 IMPLIKASI STEAM Pembelajaran 2 Science Technology Engineering Art Mathematics
LANGKAH - LANGKAH PEMBELAJARAN 1 REFLEKSI EKSPLORASI ELABORASI INTEGRASI TRANSFORMASI
REFLEKSI PEMBELAJARAN 1 Pada tahap ini, kamu akan mendapatkan stimulus dengan ditampilkan beberapa hal yang terjadi di Indonesia. Perhatikan gambar berikut! Bagaimana pendapat kamu mengenai gambar diatas? Bagaimana perasaan kalian melihat kondisi tersebut? Sumber ; kompasiana.com Gambar sungai di Malang yang tercemar limbah pabrik
eksplorasi PEMBELAJARAN 1 Kamu adalah siswa kelas X SMA, pada suatu liburan sekolah, kamu berkunjung ke rumah nenek mu di desa. Disana ada satu pabrik produksi makanan ringan berbahan dasar jagung yang baru dibuka. Daerah itu memang terkenal dengan perkebunan jagung sehingga disana didirikan pabrik makanan ringan berbahan dasar jagung. Pabrik produksi itu memberi dampak positif yaitu membuka banyak lapangan perkerjaan bagi penduduk desa. Namun disisi lain pabrik itu memberi dampak negatif yaitu soal pengolahan limbah pabrik. Limbah pabrik tidak diolah dengan baik sehingga mencemari sungai yang ada di balakang pabrik. Suatu hari kamu pergi ke sungai untuk sekedar membasuh kaki dan wajah setelah berkeliling desa, namun kamu melihat sungai yang tadinya jernih sekarang mencoklat karena limbah pabrik makanan ringan mence,ari sungai tersebut. Pada tahapan ini, harapannya kamu mampu memperdalam dan menganalisis mengenai fenomena yang terjadi yang juga disampaikan dalam bentuk cerita dilema kehidupan.
Dilema PEMBELAJARAN 1 Bagaimana kamu menanggapinya? Lalu tindakan apa yang bisa kamu lakukan terkait fakta bahwa air limbah pabrik produksi makanan ringan berbahan dasar jagung mencemari sungai di lingkungan desa ?
ELABorasi PEMBELAJARAN 1 PETA KONSEP Pengertian dan Sifat Energi Bentuk - Bentuk Energi Permasalahan Energi Sumber - sumber energi
PEMBELAJARAN 1 Peta Konsep Energi Terbarukan Bentuk - Bentuk Energi Pengertian dan Sifat Energi Energi Kimia Energi Listrik Energi Mekanik Energi Panas Permasalahan Energi Sumber - Sumber Energi Energi Surya Energi Air Energi Angin Energi Biomassa Energi Geotermal Energi Terbarukan Energi Tak Terbarukan
Semua yang terjadi disekitar kita menggunakan energi. Manusia, hewan, dan tumbuhan pada saat melakukan aktivitasnya selalu memerlukan energi. Lampu menyala, kipas angin, mobil bergerak, dan sebagainya juga memerlukan energi. Lalu apa itu energi? Perhatikan gambar dibawah. Seseorang yang melakukan aktivitas kerja, misalnya memindahkan barang lama-kelamaan akan merasa lelah dan akhirnya orang tersebut tidak mampu lagi memindahkan barang. Hal tersebut disebabkan pada saat memindahkan barang setiap orang mengeluarkan energi. Berdasarkan contoh di atas terlihat bahwa energi dan kerja merupakan dua hal yang tidak dapat dipisahkan. Energi merupakan kemampuan untuk melakukan kerja atau usaha. Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi energi dapat berubah bentuk dari bentuk yang satu ke bentuk yang lainnya. Hal ini disebut juga sebagai hukum kekekalan energi. Satuan Internasional untuk energi ialah Joule (J), satuan tersebut dapat digunakan untuk menghormati james Presscot Joule serta percobaannya dalam persamaan mekanik panas. Satuan lain untuk energi ialah Kalori (Kal). PEMBELAJARAN 1 apa itu energi ? Gambar 1. Orang memindahkan lama - kelamaan akan merasa lelah karena kehabisan energi. Sumber: Pinterest
PEMBELAJARAN 1 bentuk bentuk energi Energi kimia adalah energi yang tersimpan secara kimiawi. Contoh sumber energi kimia diantaranya berasal dari makanan dan bahan bakar, seperti minyak, gas, batu bara, dan kayu. Energi kimia yang berasal dari makanan dilepaskan oleh reaksi kimia dalam tubuh kita, hal ini membuat kita dapat melakukan berbagai jenis aktivitas. Demikian juga bahan bakar minyak dan gas menyebabkan transfer energi ketika dibakar mesin sehingga mesin mampu bergerak dan melakukan usaha. Contoh lain energi kimia yaitu baterai, energi kimia dari baterai dapat diubah menjadi energi listrik. Energi listrik adalah energi yang ditimbulkan oleh benda yang bermuatan listrik. Energi listrik dihasilkan oleh transfer energi pada pembangkit listrik dan dari dalam baterai. Energi listrik merupakan bentuk energi yang paling umum digunakan di rumah dan industri karena kemudahan transmisi dan transfer ke bentuk lain. 1.ENERGI KIMIA 2. ENERGI LISTRIK 3. ENERGI MEKANIK Sebuah benda yang sedang jatuh bebas sekaligus memiliki dua buah energi, yaitu energi kinetik dan energi potensial gravitasi. Energi kinetik merupakan energi yang dimiliki oleh benda yang bergerak dan energi potensial merupakan energi yang dimiliki oleh benda karena kedudukannya atau kondisinya. Penjumlahan kedua energi tersebut dinamakan energi mekanik. Besarnya energi mekanik yang dimiliki oleh suatu benda pada setiap perubahan posisi selalu tetap. Pernyataan ini dikenal sebagai hukum kekekalan energi mekanik. Artinya jika pada suatu posisi energi potensial yang dimiliki benda maksimal, maka pada posisi tersebut energi kinetiknya minimal. Sebaliknya jika pada saat posisi energi kinetik maksimal, maka energi potensialnya minimal, seperti terlihat pada Gambar 2.
PEMBELAJARAN 1 Gambar 2. Benda jatuh bebas memiliki dua jenis energi yang berubah-ubah secara konstan, yaitu energi potensial gravitasi dan energi kinetik. Coba kita pikirkan bagaimana keadaan energi potensial gravitasi dan energi kinetik benda pada posisi I, posisi II, dan posisi III? Pada posisi manakah yang energi potensial gravitasinya maksimal dan pada posisi manakah yang energi kinetiknya maksimal? Kemukakan alasannya untuk setiap posisi yang kalian pilih. Em = Ek + Ep Em = Energi Mekanik (J) Ek = Energi Kinetik (J) Ep = Energi Potensial (J) Energi mekanik dapat dituliskan ke dalam persamaan matematis, sebagai berikut. Ek = mv Ep = mgh _1 2 2 Ek = Energi Kinetik (J) m = Massa Benda (kg) v = Kecepatan (m/s) Ep = Energi Potensial (J) m = Massa Benda (kg) g = Percepatan gravitasi bumi (m/s^2) h = ketinggian (m)
PEMBELAJARAN 1 Misalkan, ketika air panas dalam panci diletakkan di atas es. Air panas dalam panci molekul-molekulnya memiliki energi kinetik tingggi; sedangkan es molekul-molekulnya memiliki energi kinetik yang rendah. Akibatnya ada aliran energi dari air panas dalam panci ke es. Energi yang berpindah dari benda satu ke benda lainnya karena perbedaan suhu disebut kalor (heat) 4. ENERGI PANAS Energi panas/termal didefinisikan sebagai jumlah energi potensial dan energi kinetik yang dimiliki oleh atom-atom dan molekul-molekul yang membentuk zat. Menurut teori kinetik-molekul, benda panas memiliki energi yang lebih besar dibandingkan dengan benda yang dingin. Jika kedua buah benda yang memiliki perbedaan suhu tersebut disentuhkan, maka sejumlah energi akan mengalir dari benda panas (bersuhu tinggi) ke benda yang dingin (suhunya lebih rendah). Nah.. Sekarang kamu telah mengetahui apa itu energi dan bentuk - bentuk energi, untuk lebih memperdalam pengetahuanmu, mari simak video berikut. Sumber: 7activesudio
Sektor energi mempunyai peranan penting bagi peningkatan kegiatan ekonomi dan ketahanan nasional, sehingga pengelolaan energi yang meliputi penyediaan, pemanfaatan dan pengusahaan harus dilaksanakan secara berkelanjutan. PEMBELAJARAN 1 Permasalahan Energi Untuk mempermudah kamu memahami permasalahan energi, mari simak video diatas! Berdasarkan gambar diatas kita dapat melihat bahwa bahan bakar dari minyak, batu bara dan gas alam merupakan sumber energi yang paling dominan, dengan kata lain masyarakat di dunia sangat tergantung pada bahan bakar fosil. Bahan bakar fosil merupakan bahan bakar yang tak terbarukan, maka eksploitasi yang dilakukan secara berlebihan akan menyebabkan cadangan bahan bakar fosil semakin menipis atau bisa juga Gambar 3. konsumsi energi primer global menurut sumbernya dari tahun 2000 - 2021 Sumber: BBC News Sumber: TRT World
habis, dan ini bisa menyebabkan krisis energi. Ketergantungan terhadap bahan bakar fosil yang saat ini terjadi mengakibatkan sektor energi menghadapi berbagai masalah, diantaranya adalah masalh reliabilitas energi dan masalah lingkungan. Jika pola konsumsi energi tidak berubah ditengah ketergantungan masyarakat terdapat bahan bakar fosil maka dimasa yang akan datang akan mengalami krisis energi secara besar. Pada masa sekarang saja sudah banyak bermunculan masalah tentang krisis terhadap energi. Sebagai contoh, sebagaian besar negara di bagian Eropa saat ini tidak mempunyai cadangan minyak yang cukup dan hanya memiliki sebagian kecil cadangan gas saja, kecuali Inggris dan Norwegia. Masalah ini membuat negara ini semakin bergantung pada import dari negara berkembang seperti negara di Timur Tengah. Semakin berkurangnya sumber energi yang berasal dari fosil yang disebabkan tidak lagi ditemukannya sumber cadangan baru. Cadangan sumber energi yang berasal dari fosil di seluruh dunia diperkirakan hanya dapat mencukupi kebutuhan sampai 40 tahun untuk minyak bumi, 60 tahun untuk gas alam, dan 200 tahun untuk batubara. Bagaimana dengan Indonesia? Indonesia memiliki cadangan minyak bumi sekitar 9,7 miliar barel, dari jumlah itu 4,7 miliar barel cadangan itu diperkirakan habis sekitar 15 tahun lagi. Sementara, cadangan potensial gas alam Indonesia sebesar 170 – 180 triliun kaki kubik (TCF). Jumlah itu diperkirakan dapat mencukupi kebutuhan energi nasional hingga 60 tahun ke depan. Sedangkan cadangan batubara Indonesia sekitar 50 miliar ton (3 persen dari potensi dunia). Cadangan itu diperkirakan bisa digunakan hingga 150 tahun mendatang. Menurut OECD (the Organization for economic Cooperation and Development) masalah yang disebabkan oleh ketergantungan terhadap bahan bakar fosil tidak berupa emisi limbahnya saja, tetapi juga meliputi bahan-bahan yang diambil dari lingkungan dan perubahan struktur lingkungan. PEMBELAJARAN 1 Untuk mengetahui lebih detail terkait keadaan krisis energi sedang terjadi, mari simak artikel dari World Energy Outlook 2022 berikut! "The Global Energy Crisis" artikel
Karbon monoksida (CO) Nitrogen Oksida (NOx) Belerang Oksida (SOx) Hidro Karbon (HC) Partikel (Particulate) Penggunaan sumber daya yang diperlukan untuk memperoleh pasokan energi primer, misalnya perlengkapan untuk membangun dan merawat tambang, dsb. Polusi, berupa limbah padat, cairan dan gas. Perubahan fisik lingkungan, misalnya penumpukan sampah dan pembangunan bangunan fisik. Masalah sosial dan politik Bahan bakar fosil ini menimbulkan pencemaran sehingga mengakibatkan pemanasan global (global warming). Saat ini udara di daerah perkotaan yang mempunyai banyak kegiatan industri dan berlalulintas padat pada umumnya sudah tidak bersih lagi. Udara tersebut telah tercemari oleh berbagai macam pencemar dan yang paling banyak berpengaruh dalam pencemaran udara adalah komponen-komponen berikut ini. Masalah yang disebabkan karena ketergantungan terhadap bahan bakar fosil: Kondisi seperti yang di uraikan di atas, kita dituntut untuk segera mewujudkan teknologi baru bagi pemanfaatan sumber energi yang terbaharui sebagai sumber energi alternatif. Penggunaan sumber energi terbaharui mempunyai kelebihan, salah satunya dapat mengurangi dampak lingkungan yang lebih parah, karena tidak seperti bahan bakar fosil, hampir semua sumber energi terbaharui tidak langsung memancarkan gas rumah kaca (greenhouse gases). Pengembangan energi untuk jangka panjang perlu mengoptimalkan pemanfaatan sumber energi lainnya untuk mengurangi pangsa penggunaan energi fosil. PEMBELAJARAN 1
Pada dasarnya, sumber energi dapat diklasifikasikan ke dalam sumber energi terbarukan dan sumber energi tak terbarukan. Sumber energi terbarukan adalah sumber energi yang diperoleh kembali atau segera tergantikan setelah dieksploitasi. Dapat berupa sumber daya alam yang berasal dari proses alam berkelanjutan. Sumber energi tak terbarukan adalah sumber energi yang tidak mudah atau bahkan tidak dapat diperoleh kembali. Sumber energi tak terbarukan dapat berupa sumber daya alam yang pembentukannya tidak mudah dilakukan atau membutuhkan waktu yang sangat lama (hingga jutaan tahun) yaitu minyak bumi, batu bara, gas alam dan nuklir. Energi terbarukan menawarkan planet kita kesempatan untuk mengurangi emisi karbon, membersihkan udara, dan menempatkan peradaban kita pada pijakan yang lebih berkelanjutan. Sumber energi terbarukan merupakan bagian penting dari keseluruhan strategi pembangunan berkelanjutan. Mereka membantu mengurangi ketergantungan impor energi, sehingga memastikan pasokan yang berkelanjutan dan perlindungan iklim. Selanjutnya sumber energi terbarukan dapat membantu meningkatkan daya saing industri dalam jangka panjang dan berdampak positif pada pembangunan daerah dan lapangan kerja. Energi terbarukan akan menyediakan kumpulan sumber energi yang lebih beragam, seimbang, dan stabil. Adapun sumber - sumber energi terbarukan antara lain energi surya, energi angin, energi air, energi biomassa, energi geotermal. PEMBELAJARAN 1 Sumber - Sumber Energi ENERGI TERBARUKAN FUN FACT Di Indonesia, 98% pemanfaatan energi terbarukan digunakan untuk ketenagalistrikan dan sisanya menjadi campuran bahan bakar transportasi.
Sel surya (photovoltaic or solar cell), alat ini mengubah sinar matahari langsung menjadi listrik. Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS), pada PLTS energi surya tidak langsung mengubah sinar matahari menjadi listrik melainkan energi panas dari matahari dikumpulkan terlebih dahulu oleh alat pengumpul panas untuk memanaskan fluida. Selanjutnya fluida yang sudah dipanaskan ini akan menghasilkan uap untuk menghidupkan generator. Energi matahari merupakan salah satu sumber energi alternatif yang potensial untuk dikelola dan dikembangkan lebih lanjut, terutama bagi negara-negara tropis seperti Indonesia. Energi surya datang kepada kita dalam bentuk radiasi elektromagnetik, yang mudah kita alami sebagai panas pada kulit kita di hari yang cerah. Energi surya merupakan energi yang berupa panas dari matahari. Energi matahari dapat dikonversi ke bentuk energi lain, seperti panas dan listrik. Energi matahari yang dikonversi ke energi panas digunakan untuk memanaskan air di rumah-rumah, gedung, atau kolam renang. Selain memanaskan air, energi matahari juga bisa digunakan untuk memanaskan udara, seperti udara pada ruangan greenhouses. Mengubah energi matahari menjadi listrik bisa dilakukan dengan dua cara, yaitu: PEMBELAJARAN 1 1.Energi surya 2.Energi air Sumber: TED-Ed Untuk lebih memahami cara kerja sel surya yuk simak video berikut! Tenaga air (hydropower) adalah energi yang diperoleh dari air yang mengalir. Tenaga air yang memanfaatkan gerakan air biasanya didapat dari sungai yang dibendung. Pada bagian bawah bendungan tersebut terdapat lubang-lubang saluran air. Pada lubang-lubang tersebut terdapat turbin yang berfungsi mengubah energi kinetik dari gerakan air menjadi energi mekanik yang dapat menggerakan generator listrik.
FUN FACT Di Indonesia, potensi energi air mencapai 75.000 MW namun baru dimanfaatkan 7.059 MW PEMBELAJARAN 1 Energi listrik yang berasal dari energi kinetik air disebut "hydroelectric" (listrik tenaga air). Listrik tenaga air ini menyumbang sekitar 715.000 MW atau sekitar 19% kebutuhan listrik dunia, bahkan di Kanada, 61% dari kebutuhan listrik negara berasal dari listrik tenaga air. 3.Energi aNGIN Angin merupakan udara yang bergerak dan dapat berpindah tempat. Penggerakan udara itu disebabkan oleh perbedaan suhu. Perbedaan suhu di dua tempat berbeda akan menghasilkan tekanan yang berbeda. Akibatnya, dihasilkan angin yang selalu tertiup dari tempat bertekanan tinggi ke tempat bertekanan rendah. Energi angin adalah energi yang dihasilkan oleh gaya angin yang berhembus dipermukaan bumi. Energi angin merupakan sumber energi yang dapat diperbaharui karena angin akan terus berhembus selama matahari bersinar. Energi angin dapat diubah menjadi energi mekanik untuk menghasilkan usaha. Penggunaan energi angin telah dimulai sejak abad ke 7 SM oleh bangsa Persia, yaitu dengan membuat kincir angin yang pertama di dunia. Kincir angin ini digunakan untuk menggiling padi, memompa air, memotong kayu, dan menghasilkan bentuk energi mekanik lainnya. Saat ini turbin angin dapat mengubah energi angin menjadi energi listrik. Gambar 4. Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (Angin) pertama di Indonesia berada di Sulawesi Selatan Saat ini kapasitas total pembangkit listrik yang berasal dari tenaga angin di seluruh dunia berkisar 17,5 GW. Jerman merupakan negara dengan kapasitas pembangkit listrik tenaga angin terbesar, yakni 6 GW, kemudian disusul oleh Denmark dengan kapasitas 2 GW. Listrik tenaga angin menyumbang sekitar 12% kebutuhan energi nasional di Denmark, angka ini hendak ditingkatkan hingga 50% pada beberapa tahun yang akan datang.
Biomassa adalah bahan organik yang berasal dari tumbuh tumbuhan dan binatang. Biomassa merupakan sumber energi yang dapat diperbaharui karena tumbuh-tumbuhan dapat kita tanam setiap saat dan hbinantang dapat bereprosuksi. Biomassa dapat juga dikonversi ke bentuk energi lain yang bermanfaat yaitu menjadi bahan bakar yang berasal dari makhluk hidup (biofuel). Biomassa dapat dibedakan menjadi tiga yaitu biogas, bioetanol dan biodiesel. BIOGAS Energi biogas merupakan campuran gas yang mudah terbakar sepeerti metana dan karbon dioksida. Energi biogas berasal dari limbah organik yang diolah melalui proses anaerobic (tanpa udara) dengan bantuan bakteri methan contohnya kotoran manusia, hewan, sampah sampah sayuran. Bakteri biogas mengurai sampah-sampah yang banyak mengandung bahan organik (biomassa) sehingga terbentuk gas metana (CH4) yang apabila dibakar dapat menghasilkan energi panas. PEMBELAJARAN 1 4.Energi BIOMASSA BIOETANOL Ethanol adalah bahan bakar alkohol yang terbuat dari gula, dimana gula ini berasal dari tanaman, seperti jagung, gandum, dan kentang. Ada beberapa cara untuk menghasilkan ethanol dari biomassa. Cara yang paling umum digunakan saat ini yaitu dengan menggunakan ragi untuk memfermentasi gula dan zat tepung yang ada di dalam jagung. Zat tepung dalam jagung difermentasi menjadi gula dan kemudian difermentasi menjadi alkohol. Tanaman lain yang dapat digunakan untuk membuat ethanol ini, diantaranya gandum, padi, bunga matahari, kentang, tebu, dan gula bit. Tebu dan gula bit merupakan bahan baku ethanol yang banyak digunakan di beberapa negara. Sumber: EDUTAINMENT TRANSTV OFFICIAL Gas methan dengan teknologi tertentu dapat dipergunakan untuk menggerakkan turbin yang menghasilkan energi listrik. Secara sederhana, gas methan dapat digunakan untuk keperluan memasak dan penerangan menggunakan kompor gas sebagaimana halnya elpiji. Berikut video pengolahan kotoran sapi menjadi biogas.
Saat ini para ilmuwan terus berusaha melakukan penelitian untuk menghasilkan ethanol yang lebih murah yang berasal dari semua bagian dari tumbuhan. Hasil eksperimen terbaru, ternyata ethanol dapat diperoleh dengan cara mengeluarkan selulosa yang ada di dalam serat kayu, dimana cara ini dikenal sebagai cellulosic ethanol. Dengan proses ini kita dapat membuat ethanol dari pepohonan, rumput, dan sampah tanaman palawija. Pada penggunaan etahol, biasanya dicampur dengan bensin. Campuran ethanol dan bensin yang biasa disebut gasohol dapat mengurangi emisi karbon monoksida yang membahayakan. Proses ini disebut siklus karbon. Selain menguntungkan dari segi lingkungan, ethanol juga membuat mesin bergerak lebih lancar tanpa memerlukan bahan aditif lainnya. PEMBELAJARAN 1 BIODIESEL Biodiesel merupakan bahan bakar terbaharui yang dapat digunakan untuk mengantikan bahan bakar diesel yang berasal dari minyak bumi. Biodiesel dapat dibuat dari minyak tumbuh-tumbuhan, seperti sawit, kelapa, jarak pagar, atau kapuk. Selain itu, biodiesel juga dapat dibuat dari lemak binatang atau lemak lainnya. Sebagian besar biodiesel yang ada saat ini terbuat dari minyak kedelai. Sebagian produsen biodiesel membuat biodiesel dari minyak bekas atau lemak, termasuk lemak-lemak yang berasal dari restoran. Penggunaan biodiesel sebagai bahan bakar kendaraan ini bukan hal baru, karena sebelum bahan bakar diesel dari minyak bumi populer, Rudolf Diesel, penemu mesin diesel, dalam eksperimennya menggunakan minyak tumbuhan (biodiesel) sebagai bahan bakarnya. Penggunaan biodiesel sebagai bahan bakar lebih menguntungkan dibandingkan solar karena kandungan sulfurnya relatif rendah. Gambar 5. Siklus karbon pada penggunaan etanol sebagai campuran bensin.
Energi panas bumi adalah energi panas yang berasal dari dalam bumi. Energi panas ini tepatnya dihasilkan di dalam inti bumi, yaitu kira-kira pada kedalaman 6.400 km dari permukaan bumi. Panas bumi tersebut ditimbulkan oleh peristiwa peluruhan partikel-partikel radioaktif di dalam batuan. Air dan atau uap membawa energi panas bumi ke permukaan bumi melalui celah atau retakan disekitar kulit bumi, dan timbulah uap panas yang dapat digunakan sebagai sumber energi. Energi panas bumi digunakan manusia sejak sekitar 2000 tahun SM, yaitu berupa sumber air panas untuk pengobatan yang sampai saat ini masih banyak dilakukan orang, terutama sumber air panas yang banyak mengandung garam dan belerang. Saat ini panas alam bahkan digunakan sebagai pemanas ruangan di kala musim dingin seperti yang terdapat di San Bernardino, California Selatan. Selain sebagai pemanas, panas bumi ternyata dapat juga menghasilkan tenaga listrik. Air panas alam bila bercampur dengan udara karena terjadi retakan, maka selain air panas akan keluar juga uap panas (steam). Air panas dan uap panas inilah yang kemudian dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit tenaga listrik. Penggunaan energi panas bumi sebagai pembangkit tenaga listrik baru dimulai di Italia pada tahun 1904. Sejak itu energi panas bumi mulai dipikirkan secara komersial untuk pembangkit Seperti telah diketahui, tingginya kandungan sulfur merupakan salah satu kendala dalam penggunaan mesin diesel. Biodiesel juga hanya menghasilkan sedikit polutan udara, seperti karbon monoksida, hidrokarbon, dan partikel lainnya. Selain itu, asap buangan dari biodiesel tidak terlalu hitam dan baunya lebih baik dibandingkan solar. PEMBELAJARAN 1 5.Energi geotermal/panas bumi tenaga listrik. Agar panas bumi (geothermal) tersebut bisa dikonversi menjadi energi listrik tentu diperlukan pembangkit (power plants). Dilansir dari data Kementerian ESDM, saat ini di Indonesia terdapat 13 PLTP. Gambar 6. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP)
PEMBELAJARAN 1 Dry Steam Power Plants, pada tipe ini uap panas (steam) langsung diarahkan ke turbin dan mengaktifkan generator untuk bekerja menghasilkan listrik. Flash Steam Power Plants, panas bumi yang berupa fluida misalnya air panas alam di atas suhu 1750 C dapat digunakan sebagai sumber pembangkit Flash Steam Power Plants. Binary Cycle Power Plants (BCPP) , pada BCPP air panas atau uap panas yang berasal dari sumur produksi (production well) tidak pernah menyentuh turbin. Air panas bumi digunakan untuk memanaskan apa yang disebut dengan working fluid pada heat exchanger. Working fluid kemudian menjadi panas dan menghasilkan uap berupa flash. Uap yang dihasilkan di heat exchanger tadi lalu dialirkan untuk memutar turbin dan selanjutnya menggerakkan generator untuk menghasilkan sumber daya listrik. Saat ini terdapat tiga macam teknologi pembangkit panas bumi (geothermal power plants) yang dapat mengkonversi panas bumi menjadi sumber daya listrik, yaitu dry steam, flash steam, dan binary cycle. o FUN FACT Di Indonesia, potensi energi panas bumi mencapai 28.617 MW namun baru dimanfaatkan 1341 MW
INTEGRASI PEMBELAJARAN 1 Proyek STEAM yang dapat dipilih sebagai penyelesaian dilemma story adalah sebagai berikut : PROYEK 1 PROYEK 2
Transformasi PEMBELAJARAN 1 Untuk melakukan evaluasi pembelajaran, silahkan unduh lembar kerja pembelajaran LKPD 1
LANGKAH - LANGKAH PEMBELAJARAN 2 REFLEKSI EKSPLORASI ELABORASI INTEGRASI TRANSFORMASI
REFLEKSI PEMBELAJARAN 1 Pada tahap ini, kamu akan mendapatkan stimulus dengan ditampilkan beberapa hal yang terjadi di Indonesia. Perhatikan gambar berikut! Bagaimana pendapat kamu mengenai gambar diatas? Bagaimana perasaan kalian melihat kondisi tersebut? Sumber ; kompasiana.com Gambar sungai di Malang yang tercemar limbah pabrik
eksplorasi PEMBELAJARAN 1 Kamu adalah siswa kelas X SMA, pada suatu liburan sekolah, kamu berkunjung ke rumah nenek mu di desa. Disana ada satu pabrik produksi makanan ringan berbahan dasar jagung yang baru dibuka. Daerah itu memang terkenal dengan perkebunan jagung sehingga disana didirikan pabrik makanan ringan berbahan dasar jagung. Pabrik produksi itu memberi dampak positif yaitu membuka banyak lapangan perkerjaan bagi penduduk desa. Namun disisi lain pabrik itu memberi dampak negatif yaitu soal pengolahan limbah pabrik. Limbah pabrik tidak diolah dengan baik sehingga mencemari sungai yang ada di balakang pabrik. Suatu hari kamu pergi ke sungai untuk sekedar membasuh kaki dan wajah setelah berkeliling desa, namun kamu melihat sungai yang tadinya jernih sekarang mencoklat karena limbah pabrik makanan ringan mence,ari sungai tersebut. Pada tahapan ini, harapannya kamu mampu memperdalam dan menganalisis mengenai fenomena yang terjadi yang juga disampaikan dalam bentuk cerita dilema kehidupan.
Dilema PEMBELAJARAN 1 Bagaimana kamu menanggapinya? Lalu tindakan apa yang bisa kamu lakukan terkait fakta bahwa air limbah pabrik produksi makanan ringan berbahan dasar jagung mencemari sungai di lingkungan desa ?
ELABorasi PEMBELAJARAN 1 PETA KONSEP Pengertian dan Sifat Energi Bentuk - Bentuk Energi Permasalahan Energi Sumber - sumber energi
PEMBELAJARAN 1 Peta Konsep Energi Terbarukan Bentuk - Bentuk Energi Pengertian dan Sifat Energi Energi Kimia Energi Listrik Energi Mekanik Energi Panas Permasalahan Energi Sumber - Sumber Energi Energi Surya Energi Air Energi Angin Energi Biomassa Energi Geotermal Energi Terbarukan Energi Tak Terbarukan
Semua yang terjadi disekitar kita menggunakan energi. Manusia, hewan, dan tumbuhan pada saat melakukan aktivitasnya selalu memerlukan energi. Lampu menyala, kipas angin, mobil bergerak, dan sebagainya juga memerlukan energi. Lalu apa itu energi? Perhatikan gambar dibawah. Seseorang yang melakukan aktivitas kerja, misalnya memindahkan barang lama-kelamaan akan merasa lelah dan akhirnya orang tersebut tidak mampu lagi memindahkan barang. Hal tersebut disebabkan pada saat memindahkan barang setiap orang mengeluarkan energi. Berdasarkan contoh di atas terlihat bahwa energi dan kerja merupakan dua hal yang tidak dapat dipisahkan. Energi merupakan kemampuan untuk melakukan kerja atau usaha. Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi energi dapat berubah bentuk dari bentuk yang satu ke bentuk yang lainnya. Hal ini disebut juga sebagai hukum kekekalan energi. Satuan Internasional untuk energi ialah Joule (J), satuan tersebut dapat digunakan untuk menghormati james Presscot Joule serta percobaannya dalam persamaan mekanik panas. Satuan lain untuk energi ialah Kalori (Kal). PEMBELAJARAN 1 apa itu energi ? Gambar 1. Orang memindahkan lama - kelamaan akan merasa lelah karena kehabisan energi. Sumber: Pinterest
PEMBELAJARAN 1 bentuk bentuk energi Energi kimia adalah energi yang tersimpan secara kimiawi. Contoh sumber energi kimia diantaranya berasal dari makanan dan bahan bakar, seperti minyak, gas, batu bara, dan kayu. Energi kimia yang berasal dari makanan dilepaskan oleh reaksi kimia dalam tubuh kita, hal ini membuat kita dapat melakukan berbagai jenis aktivitas. Demikian juga bahan bakar minyak dan gas menyebabkan transfer energi ketika dibakar mesin sehingga mesin mampu bergerak dan melakukan usaha. Contoh lain energi kimia yaitu baterai, energi kimia dari baterai dapat diubah menjadi energi listrik. Energi listrik adalah energi yang ditimbulkan oleh benda yang bermuatan listrik. Energi listrik dihasilkan oleh transfer energi pada pembangkit listrik dan dari dalam baterai. Energi listrik merupakan bentuk energi yang paling umum digunakan di rumah dan industri karena kemudahan transmisi dan transfer ke bentuk lain. 1.ENERGI KIMIA 2. ENERGI LISTRIK 3. ENERGI MEKANIK Sebuah benda yang sedang jatuh bebas sekaligus memiliki dua buah energi, yaitu energi kinetik dan energi potensial gravitasi. Energi kinetik merupakan energi yang dimiliki oleh benda yang bergerak dan energi potensial merupakan energi yang dimiliki oleh benda karena kedudukannya atau kondisinya. Penjumlahan kedua energi tersebut dinamakan energi mekanik. Besarnya energi mekanik yang dimiliki oleh suatu benda pada setiap perubahan posisi selalu tetap. Pernyataan ini dikenal sebagai hukum kekekalan energi mekanik. Artinya jika pada suatu posisi energi potensial yang dimiliki benda maksimal, maka pada posisi tersebut energi kinetiknya minimal. Sebaliknya jika pada saat posisi energi kinetik maksimal, maka energi potensialnya minimal, seperti terlihat pada Gambar 2.
PEMBELAJARAN 1 Gambar 2. Benda jatuh bebas memiliki dua jenis energi yang berubah-ubah secara konstan, yaitu energi potensial gravitasi dan energi kinetik. Coba kita pikirkan bagaimana keadaan energi potensial gravitasi dan energi kinetik benda pada posisi I, posisi II, dan posisi III? Pada posisi manakah yang energi potensial gravitasinya maksimal dan pada posisi manakah yang energi kinetiknya maksimal? Kemukakan alasannya untuk setiap posisi yang kalian pilih. Em = Ek + Ep Em = Energi Mekanik (J) Ek = Energi Kinetik (J) Ep = Energi Potensial (J) Energi mekanik dapat dituliskan ke dalam persamaan matematis, sebagai berikut. Ek = mv Ep = mgh _1 2 2 Ek = Energi Kinetik (J) m = Massa Benda (kg) v = Kecepatan (m/s) Ep = Energi Potensial (J) m = Massa Benda (kg) g = Percepatan gravitasi bumi (m/s^2) h = ketinggian (m)
PEMBELAJARAN 1 Misalkan, ketika air panas dalam panci diletakkan di atas es. Air panas dalam panci molekul-molekulnya memiliki energi kinetik tingggi; sedangkan es molekul-molekulnya memiliki energi kinetik yang rendah. Akibatnya ada aliran energi dari air panas dalam panci ke es. Energi yang berpindah dari benda satu ke benda lainnya karena perbedaan suhu disebut kalor (heat) 4. ENERGI PANAS Energi panas/termal didefinisikan sebagai jumlah energi potensial dan energi kinetik yang dimiliki oleh atom-atom dan molekul-molekul yang membentuk zat. Menurut teori kinetik-molekul, benda panas memiliki energi yang lebih besar dibandingkan dengan benda yang dingin. Jika kedua buah benda yang memiliki perbedaan suhu tersebut disentuhkan, maka sejumlah energi akan mengalir dari benda panas (bersuhu tinggi) ke benda yang dingin (suhunya lebih rendah). Nah.. Sekarang kamu telah mengetahui apa itu energi dan bentuk - bentuk energi, untuk lebih memperdalam pengetahuanmu, mari simak video berikut. Sumber: 7activesudio
Sektor energi mempunyai peranan penting bagi peningkatan kegiatan ekonomi dan ketahanan nasional, sehingga pengelolaan energi yang meliputi penyediaan, pemanfaatan dan pengusahaan harus dilaksanakan secara berkelanjutan. PEMBELAJARAN 1 Permasalahan Energi Untuk mempermudah kamu memahami permasalahan energi, mari simak video diatas! Berdasarkan gambar diatas kita dapat melihat bahwa bahan bakar dari minyak, batu bara dan gas alam merupakan sumber energi yang paling dominan, dengan kata lain masyarakat di dunia sangat tergantung pada bahan bakar fosil. Bahan bakar fosil merupakan bahan bakar yang tak terbarukan, maka eksploitasi yang dilakukan secara berlebihan akan menyebabkan cadangan bahan bakar fosil semakin menipis atau bisa juga Gambar 3. konsumsi energi primer global menurut sumbernya dari tahun 2000 - 2021 Sumber: BBC News Sumber: TRT World
habis, dan ini bisa menyebabkan krisis energi. Ketergantungan terhadap bahan bakar fosil yang saat ini terjadi mengakibatkan sektor energi menghadapi berbagai masalah, diantaranya adalah masalh reliabilitas energi dan masalah lingkungan. Jika pola konsumsi energi tidak berubah ditengah ketergantungan masyarakat terdapat bahan bakar fosil maka dimasa yang akan datang akan mengalami krisis energi secara besar. Pada masa sekarang saja sudah banyak bermunculan masalah tentang krisis terhadap energi. Sebagai contoh, sebagaian besar negara di bagian Eropa saat ini tidak mempunyai cadangan minyak yang cukup dan hanya memiliki sebagian kecil cadangan gas saja, kecuali Inggris dan Norwegia. Masalah ini membuat negara ini semakin bergantung pada import dari negara berkembang seperti negara di Timur Tengah. Semakin berkurangnya sumber energi yang berasal dari fosil yang disebabkan tidak lagi ditemukannya sumber cadangan baru. Cadangan sumber energi yang berasal dari fosil di seluruh dunia diperkirakan hanya dapat mencukupi kebutuhan sampai 40 tahun untuk minyak bumi, 60 tahun untuk gas alam, dan 200 tahun untuk batubara. Bagaimana dengan Indonesia? Indonesia memiliki cadangan minyak bumi sekitar 9,7 miliar barel, dari jumlah itu 4,7 miliar barel cadangan itu diperkirakan habis sekitar 15 tahun lagi. Sementara, cadangan potensial gas alam Indonesia sebesar 170 – 180 triliun kaki kubik (TCF). Jumlah itu diperkirakan dapat mencukupi kebutuhan energi nasional hingga 60 tahun ke depan. Sedangkan cadangan batubara Indonesia sekitar 50 miliar ton (3 persen dari potensi dunia). Cadangan itu diperkirakan bisa digunakan hingga 150 tahun mendatang. Menurut OECD (the Organization for economic Cooperation and Development) masalah yang disebabkan oleh ketergantungan terhadap bahan bakar fosil tidak berupa emisi limbahnya saja, tetapi juga meliputi bahan-bahan yang diambil dari lingkungan dan perubahan struktur lingkungan. PEMBELAJARAN 1 Untuk mengetahui lebih detail terkait keadaan krisis energi sedang terjadi, mari simak artikel dari World Energy Outlook 2022 berikut! "The Global Energy Crisis" artikel
Karbon monoksida (CO) Nitrogen Oksida (NOx) Belerang Oksida (SOx) Hidro Karbon (HC) Partikel (Particulate) Penggunaan sumber daya yang diperlukan untuk memperoleh pasokan energi primer, misalnya perlengkapan untuk membangun dan merawat tambang, dsb. Polusi, berupa limbah padat, cairan dan gas. Perubahan fisik lingkungan, misalnya penumpukan sampah dan pembangunan bangunan fisik. Masalah sosial dan politik Bahan bakar fosil ini menimbulkan pencemaran sehingga mengakibatkan pemanasan global (global warming). Saat ini udara di daerah perkotaan yang mempunyai banyak kegiatan industri dan berlalulintas padat pada umumnya sudah tidak bersih lagi. Udara tersebut telah tercemari oleh berbagai macam pencemar dan yang paling banyak berpengaruh dalam pencemaran udara adalah komponen-komponen berikut ini. Masalah yang disebabkan karena ketergantungan terhadap bahan bakar fosil: Kondisi seperti yang di uraikan di atas, kita dituntut untuk segera mewujudkan teknologi baru bagi pemanfaatan sumber energi yang terbaharui sebagai sumber energi alternatif. Penggunaan sumber energi terbaharui mempunyai kelebihan, salah satunya dapat mengurangi dampak lingkungan yang lebih parah, karena tidak seperti bahan bakar fosil, hampir semua sumber energi terbaharui tidak langsung memancarkan gas rumah kaca (greenhouse gases). Pengembangan energi untuk jangka panjang perlu mengoptimalkan pemanfaatan sumber energi lainnya untuk mengurangi pangsa penggunaan energi fosil. PEMBELAJARAN 1
Pada dasarnya, sumber energi dapat diklasifikasikan ke dalam sumber energi terbarukan dan sumber energi tak terbarukan. Sumber energi terbarukan adalah sumber energi yang diperoleh kembali atau segera tergantikan setelah dieksploitasi. Dapat berupa sumber daya alam yang berasal dari proses alam berkelanjutan. Sumber energi tak terbarukan adalah sumber energi yang tidak mudah atau bahkan tidak dapat diperoleh kembali. Sumber energi tak terbarukan dapat berupa sumber daya alam yang pembentukannya tidak mudah dilakukan atau membutuhkan waktu yang sangat lama (hingga jutaan tahun) yaitu minyak bumi, batu bara, gas alam dan nuklir. Energi terbarukan menawarkan planet kita kesempatan untuk mengurangi emisi karbon, membersihkan udara, dan menempatkan peradaban kita pada pijakan yang lebih berkelanjutan. Sumber energi terbarukan merupakan bagian penting dari keseluruhan strategi pembangunan berkelanjutan. Mereka membantu mengurangi ketergantungan impor energi, sehingga memastikan pasokan yang berkelanjutan dan perlindungan iklim. Selanjutnya sumber energi terbarukan dapat membantu meningkatkan daya saing industri dalam jangka panjang dan berdampak positif pada pembangunan daerah dan lapangan kerja. Energi terbarukan akan menyediakan kumpulan sumber energi yang lebih beragam, seimbang, dan stabil. Adapun sumber - sumber energi terbarukan antara lain energi surya, energi angin, energi air, energi biomassa, energi geotermal. PEMBELAJARAN 1 Sumber - Sumber Energi ENERGI TERBARUKAN FUN FACT Di Indonesia, 98% pemanfaatan energi terbarukan digunakan untuk ketenagalistrikan dan sisanya menjadi campuran bahan bakar transportasi.
Sel surya (photovoltaic or solar cell), alat ini mengubah sinar matahari langsung menjadi listrik. Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS), pada PLTS energi surya tidak langsung mengubah sinar matahari menjadi listrik melainkan energi panas dari matahari dikumpulkan terlebih dahulu oleh alat pengumpul panas untuk memanaskan fluida. Selanjutnya fluida yang sudah dipanaskan ini akan menghasilkan uap untuk menghidupkan generator. Energi matahari merupakan salah satu sumber energi alternatif yang potensial untuk dikelola dan dikembangkan lebih lanjut, terutama bagi negara-negara tropis seperti Indonesia. Energi surya datang kepada kita dalam bentuk radiasi elektromagnetik, yang mudah kita alami sebagai panas pada kulit kita di hari yang cerah. Energi surya merupakan energi yang berupa panas dari matahari. Energi matahari dapat dikonversi ke bentuk energi lain, seperti panas dan listrik. Energi matahari yang dikonversi ke energi panas digunakan untuk memanaskan air di rumah-rumah, gedung, atau kolam renang. Selain memanaskan air, energi matahari juga bisa digunakan untuk memanaskan udara, seperti udara pada ruangan greenhouses. Mengubah energi matahari menjadi listrik bisa dilakukan dengan dua cara, yaitu: PEMBELAJARAN 1 1.Energi surya 2.Energi air Sumber: TED-Ed Untuk lebih memahami cara kerja sel surya yuk simak video berikut! Tenaga air (hydropower) adalah energi yang diperoleh dari air yang mengalir. Tenaga air yang memanfaatkan gerakan air biasanya didapat dari sungai yang dibendung. Pada bagian bawah bendungan tersebut terdapat lubang-lubang saluran air. Pada lubang-lubang tersebut terdapat turbin yang berfungsi mengubah energi kinetik dari gerakan air menjadi energi mekanik yang dapat menggerakan generator listrik.
FUN FACT Di Indonesia, potensi energi air mencapai 75.000 MW namun baru dimanfaatkan 7.059 MW PEMBELAJARAN 1 Energi listrik yang berasal dari energi kinetik air disebut "hydroelectric" (listrik tenaga air). Listrik tenaga air ini menyumbang sekitar 715.000 MW atau sekitar 19% kebutuhan listrik dunia, bahkan di Kanada, 61% dari kebutuhan listrik negara berasal dari listrik tenaga air. 3.Energi aNGIN Angin merupakan udara yang bergerak dan dapat berpindah tempat. Penggerakan udara itu disebabkan oleh perbedaan suhu. Perbedaan suhu di dua tempat berbeda akan menghasilkan tekanan yang berbeda. Akibatnya, dihasilkan angin yang selalu tertiup dari tempat bertekanan tinggi ke tempat bertekanan rendah. Energi angin adalah energi yang dihasilkan oleh gaya angin yang berhembus dipermukaan bumi. Energi angin merupakan sumber energi yang dapat diperbaharui karena angin akan terus berhembus selama matahari bersinar. Energi angin dapat diubah menjadi energi mekanik untuk menghasilkan usaha. Penggunaan energi angin telah dimulai sejak abad ke 7 SM oleh bangsa Persia, yaitu dengan membuat kincir angin yang pertama di dunia. Kincir angin ini digunakan untuk menggiling padi, memompa air, memotong kayu, dan menghasilkan bentuk energi mekanik lainnya. Saat ini turbin angin dapat mengubah energi angin menjadi energi listrik. Gambar 4. Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (Angin) pertama di Indonesia berada di Sulawesi Selatan Saat ini kapasitas total pembangkit listrik yang berasal dari tenaga angin di seluruh dunia berkisar 17,5 GW. Jerman merupakan negara dengan kapasitas pembangkit listrik tenaga angin terbesar, yakni 6 GW, kemudian disusul oleh Denmark dengan kapasitas 2 GW. Listrik tenaga angin menyumbang sekitar 12% kebutuhan energi nasional di Denmark, angka ini hendak ditingkatkan hingga 50% pada beberapa tahun yang akan datang.
Biomassa adalah bahan organik yang berasal dari tumbuh tumbuhan dan binatang. Biomassa merupakan sumber energi yang dapat diperbaharui karena tumbuh-tumbuhan dapat kita tanam setiap saat dan hbinantang dapat bereprosuksi. Biomassa dapat juga dikonversi ke bentuk energi lain yang bermanfaat yaitu menjadi bahan bakar yang berasal dari makhluk hidup (biofuel). Biomassa dapat dibedakan menjadi tiga yaitu biogas, bioetanol dan biodiesel. BIOGAS Energi biogas merupakan campuran gas yang mudah terbakar sepeerti metana dan karbon dioksida. Energi biogas berasal dari limbah organik yang diolah melalui proses anaerobic (tanpa udara) dengan bantuan bakteri methan contohnya kotoran manusia, hewan, sampah sampah sayuran. Bakteri biogas mengurai sampah-sampah yang banyak mengandung bahan organik (biomassa) sehingga terbentuk gas metana (CH4) yang apabila dibakar dapat menghasilkan energi panas. PEMBELAJARAN 1 4.Energi BIOMASSA BIOETANOL Ethanol adalah bahan bakar alkohol yang terbuat dari gula, dimana gula ini berasal dari tanaman, seperti jagung, gandum, dan kentang. Ada beberapa cara untuk menghasilkan ethanol dari biomassa. Cara yang paling umum digunakan saat ini yaitu dengan menggunakan ragi untuk memfermentasi gula dan zat tepung yang ada di dalam jagung. Zat tepung dalam jagung difermentasi menjadi gula dan kemudian difermentasi menjadi alkohol. Tanaman lain yang dapat digunakan untuk membuat ethanol ini, diantaranya gandum, padi, bunga matahari, kentang, tebu, dan gula bit. Tebu dan gula bit merupakan bahan baku ethanol yang banyak digunakan di beberapa negara. Sumber: EDUTAINMENT TRANSTV OFFICIAL Gas methan dengan teknologi tertentu dapat dipergunakan untuk menggerakkan turbin yang menghasilkan energi listrik. Secara sederhana, gas methan dapat digunakan untuk keperluan memasak dan penerangan menggunakan kompor gas sebagaimana halnya elpiji. Berikut video pengolahan kotoran sapi menjadi biogas.
Saat ini para ilmuwan terus berusaha melakukan penelitian untuk menghasilkan ethanol yang lebih murah yang berasal dari semua bagian dari tumbuhan. Hasil eksperimen terbaru, ternyata ethanol dapat diperoleh dengan cara mengeluarkan selulosa yang ada di dalam serat kayu, dimana cara ini dikenal sebagai cellulosic ethanol. Dengan proses ini kita dapat membuat ethanol dari pepohonan, rumput, dan sampah tanaman palawija. Pada penggunaan etahol, biasanya dicampur dengan bensin. Campuran ethanol dan bensin yang biasa disebut gasohol dapat mengurangi emisi karbon monoksida yang membahayakan. Proses ini disebut siklus karbon. Selain menguntungkan dari segi lingkungan, ethanol juga membuat mesin bergerak lebih lancar tanpa memerlukan bahan aditif lainnya. PEMBELAJARAN 1 BIODIESEL Biodiesel merupakan bahan bakar terbaharui yang dapat digunakan untuk mengantikan bahan bakar diesel yang berasal dari minyak bumi. Biodiesel dapat dibuat dari minyak tumbuh-tumbuhan, seperti sawit, kelapa, jarak pagar, atau kapuk. Selain itu, biodiesel juga dapat dibuat dari lemak binatang atau lemak lainnya. Sebagian besar biodiesel yang ada saat ini terbuat dari minyak kedelai. Sebagian produsen biodiesel membuat biodiesel dari minyak bekas atau lemak, termasuk lemak-lemak yang berasal dari restoran. Penggunaan biodiesel sebagai bahan bakar kendaraan ini bukan hal baru, karena sebelum bahan bakar diesel dari minyak bumi populer, Rudolf Diesel, penemu mesin diesel, dalam eksperimennya menggunakan minyak tumbuhan (biodiesel) sebagai bahan bakarnya. Penggunaan biodiesel sebagai bahan bakar lebih menguntungkan dibandingkan solar karena kandungan sulfurnya relatif rendah. Gambar 5. Siklus karbon pada penggunaan etanol sebagai campuran bensin.
Energi panas bumi adalah energi panas yang berasal dari dalam bumi. Energi panas ini tepatnya dihasilkan di dalam inti bumi, yaitu kira-kira pada kedalaman 6.400 km dari permukaan bumi. Panas bumi tersebut ditimbulkan oleh peristiwa peluruhan partikel-partikel radioaktif di dalam batuan. Air dan atau uap membawa energi panas bumi ke permukaan bumi melalui celah atau retakan disekitar kulit bumi, dan timbulah uap panas yang dapat digunakan sebagai sumber energi. Energi panas bumi digunakan manusia sejak sekitar 2000 tahun SM, yaitu berupa sumber air panas untuk pengobatan yang sampai saat ini masih banyak dilakukan orang, terutama sumber air panas yang banyak mengandung garam dan belerang. Saat ini panas alam bahkan digunakan sebagai pemanas ruangan di kala musim dingin seperti yang terdapat di San Bernardino, California Selatan. Selain sebagai pemanas, panas bumi ternyata dapat juga menghasilkan tenaga listrik. Air panas alam bila bercampur dengan udara karena terjadi retakan, maka selain air panas akan keluar juga uap panas (steam). Air panas dan uap panas inilah yang kemudian dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit tenaga listrik. Penggunaan energi panas bumi sebagai pembangkit tenaga listrik baru dimulai di Italia pada tahun 1904. Sejak itu energi panas bumi mulai dipikirkan secara komersial untuk pembangkit Seperti telah diketahui, tingginya kandungan sulfur merupakan salah satu kendala dalam penggunaan mesin diesel. Biodiesel juga hanya menghasilkan sedikit polutan udara, seperti karbon monoksida, hidrokarbon, dan partikel lainnya. Selain itu, asap buangan dari biodiesel tidak terlalu hitam dan baunya lebih baik dibandingkan solar. PEMBELAJARAN 1 5.Energi geotermal/panas bumi tenaga listrik. Agar panas bumi (geothermal) tersebut bisa dikonversi menjadi energi listrik tentu diperlukan pembangkit (power plants). Dilansir dari data Kementerian ESDM, saat ini di Indonesia terdapat 13 PLTP. Gambar 6. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP)
PEMBELAJARAN 1 Dry Steam Power Plants, pada tipe ini uap panas (steam) langsung diarahkan ke turbin dan mengaktifkan generator untuk bekerja menghasilkan listrik. Flash Steam Power Plants, panas bumi yang berupa fluida misalnya air panas alam di atas suhu 1750 C dapat digunakan sebagai sumber pembangkit Flash Steam Power Plants. Binary Cycle Power Plants (BCPP) , pada BCPP air panas atau uap panas yang berasal dari sumur produksi (production well) tidak pernah menyentuh turbin. Air panas bumi digunakan untuk memanaskan apa yang disebut dengan working fluid pada heat exchanger. Working fluid kemudian menjadi panas dan menghasilkan uap berupa flash. Uap yang dihasilkan di heat exchanger tadi lalu dialirkan untuk memutar turbin dan selanjutnya menggerakkan generator untuk menghasilkan sumber daya listrik. Saat ini terdapat tiga macam teknologi pembangkit panas bumi (geothermal power plants) yang dapat mengkonversi panas bumi menjadi sumber daya listrik, yaitu dry steam, flash steam, dan binary cycle. o FUN FACT Di Indonesia, potensi energi panas bumi mencapai 28.617 MW namun baru dimanfaatkan 1341 MW
INTEGRASI PEMBELAJARAN 1 Proyek STEAM yang dapat dipilih sebagai penyelesaian dilemma story adalah sebagai berikut : PROYEK 1 PROYEK 2