E-MODUL SUMBER ENERGI

BAB 12
SUMBER ENERGI

Disusun oleh :
Kata Pengantar (Syakira Raihan Aura Ayuputri R./31)
Bab 12 : SUMBER ENERGI

A. Energi dan Masalah Lingkungan (Vira Ayu Fitriana/35)
B. Jenis Energi dan Sumber Energi

1. Energi tak terbarukan
(Tsaniah As'Afidianah/33 dan Nikolany S. W./25)

2. Energi Terbarukan
(Nur Auliyaul Q./27 dan Shanty Nurwahyuni/29)

Design e-book (Syakira Raihan Aura Ayuputri R./31)

MAN 1 GRESIK
TAHUN PELAJARAN 2021/2021

DAFTAR ISI

Halaman Judul .....................................................................................................................i
Daftar isi ...............................................................................................................................ii
PETA KONSEP .....................................................................................................................1
PENGANTAR .......................................................................................................................2
BAB 12 SUMBER ENERGI .................................................................................................3

A. Energi dan Masalah Lingkugan...................................................................................3
B. Jenis Energi dan Sumber Energi .................................................................................4

1. Energi tak Terbarukan ...........................................................................................4
2. Energi Terbarukan .................................................................................................7

PETA KONSEP

Energi Sumber-Sumber Energi

Masalah Sumber Energi Sumber Energi
Energi dan Terbaruka Tak Terbarukan
Dampak
Lingkugan Sumber Energi
Terbarukan
Nuklir Bahan
n Bakar
Fosil

Angin Matahari Panas Bumi Air Biomassa

Sumber Energi Listrik Terbarukan

KATA PENGANTAR

Dengan menyebut nama Allah Yang maha Pengasih lagi Maha Penyayang, penulis panjatkan
segala puji syukur kehadirat Allah Yang maha Esa dengan segala limpahan rahmat dan
hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan e-modul ini. Pada kesempatan ini penulis
ingin menyampaikan terima kasih kepada Ibu Siti Amriyah, S.Pd selaku Guru Pembimbing
yang telah memberikan bimbingan dalam pembuatan e-modul ini. Penulis juga menyadari
masih banyak kekurangan dalam penyusunan e-modul ini sehingga dengan segala kerendahan
hati memohon maaf yang sebesar-besarnya apabila terdapat kesalahan. Semoga e-book ini
dapat bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya.

Materi energi merupakan salah satu materi yang sangat penting karena hampir pada setiap
pokok bahasan dalam Fisika membahas tentang energi. Pada pokok bahasan listrik terdapat
sub pokok bahasan energi listrik. Begitu juga pada pokok bahasan mekanika, gelombang, dan
optik terdapat sub pokok bahasan tentang energi. Sehingga dikenal berbagai macam bentuk
energi, seperti energi listrik, energi mekanik, energi cahaya, energi nuklir, dan lain sebaginya.
Dalam kehidupan sehari-hari baik manusia, hewan, maupun tumbuhan juga memerlukan
energi untuk melakukan aktivitasnya. Demikian pula dengan berbagai jenis mesin yang hanya
dapat berfungsi jika ada energi untuk menggerakkannya. Oleh karena itu energi penting
untuk dipelajari dan e-modul ini diharapkan dapat membantu dalam pembelajaran tersebut.
Di dalam modul ini akan dibahas tentang energi dan masalah lingkungan, serta jenis energi
dan sumber energi yang dibagi menjadi energi tak terbarukan dan energi terbarukan.

Gresik, 16 Desember 2021

PENULIS

BAB 12
SUMBER ENERGI

A. ENERGI DAN MASALAH LINGKUNGAN
Saat ini, sektor energi telah menjadi bagian penting dalam kehidupan manusia.

Masyarakat modern tidak bisa dipisahkan dari kebutuhan akan energi. Tahukah anda bahwa
energi yang saat ini digunakan masih didominasi oleh energi yang bersumber dari bahan bakar
fosil? Coba anda perhatikan gambar 12.1 di bawah ini

Berdasarkan gambar 12.1 di atas, kita dapat melihat bahwa bahan bakar fosil(minyak, batubara
dan gas alam) merupakan sumber energi yang paling dominan Dengan kata lain, masyarakat
dunia saat ini mengalami ketergantungan terhadap bahan bakar fosil. Tahukah anda, mengapa
hal ini dapat terjadi? Jawaban dari pertanyaan ini akan anda peroleh pada pada uraian dalam
subbah berikutnya Ketergantungan terhidap bahan bakar fosil yang saat ini terjadi tentu akan
membuat sektor energi menghadapi berbagai masalah, diantaranya adalah masalah reliabilitas
energi dan masalah lingkungan Apakah yang dimaksud dengan masalah reliabilitas energi ini?
Masalah lingkungan apakah yang ditimbulkan oleh ketergantungan terhadap bahan bakar fosil
ini?
Jika kecenderungan peningkatan energi dan pola konsumsi energi seperti yang diuraikan di
atas tidak berubah di tengah ketergantungan masyarakat akan bahan bakar fosil, maka di masa
yang akan datang dunia akan dihadapkan pada krisis energi. Saat ini, krisis energi lokal maupun
regional sudah mulai terjadi Sebagai contoh, sebagian besar negara negara Eropa, kecuall
Inggris dan Norwegia, saat ini tidak mempunyai cadangan minyak yang cukup dan hanya
sebagian kecil cadangan gas saja. Akibatnya, negara-negara tersebut semakin tergantung pada
import dan negara negara berkembang, terutama dari negara-negara timur tengah
Karena bahan bakar fosil merupakan sumber energi tak terbarukan, maka eksploitasi yang
dilakukan secara terus menerus dan berlebihan akan menyebabkan cadangan yang ada semakin
menipis atau bahkan habis sama sekali, sehingga akan menyebabkan terjadinya krisis energi
Krisis energi inilah yang dimaksud dengan masalah reliabilitas energi

Sementara itu, menurut organisasi kerja sama ekonomi dan pembangunan, OECD (the
Organization for economic Cooperation and Development), masalah lingkungan yang
disebabkan oleh ketergantungan terhdap bahan bakar fosil tidak hanya berupa emisi limbahnya
saja, tetapi juga meliputi bahan-bahan lain yang diambil dari lingkungan dan perubahan
struktur lingkungan Secara rinci, masalah-masalah tersebut meliputi

1. Penggunaan sumber daya yang diperlukan untuk memperoleh pasokan energi primer,
misalnya perlengkapan untuk membangun dan merawat tambang, energi yang
diperlukan untuk mengoperasikan tambang dan lahan yang digunakan.

2. Polusi, yang berupa limbah padat, cairan dan gas atau polusi non-materi, misalnya kalor
dan suara (noise).

3. Perubahan fisik lingkungan, misalnya penumpukan sampah ( land filling ) dan
pembangunan bangunan bangunan fisik

4. Masalah sosial dan politik, misalnya masalah ketenagakerjaan dan populasi penduduk

B. JENIS ENERGI DAN SUMBER ENERGI

Berdasarkan asal energi, energi dapat dapat digolongkan sebagai energi primer atau
energi sekunder. Energi primer adalah energi yang berasal dari sumber energi yang ditemukan
di alam, antara lain angin, air, kayu surya, batu bara, muntak dan nuklir. Energi sekunder adalah
energi yang diperoleh dari sumber-sumber energi primer, antara lain listrik dan gas.

Pada dasarnya, sumber energi dapat diklasifikasikan kedalam sumber energi terbarukan dan
sumber energi tak terbarukan. Tahukah anda, apa perbedaan dari kedua jenis sumber energi
ini? sumber energi terbarukan adalah sumber energi yang diperoleh kembali atau segera
tergantikan setelah dieksploitasi. Dalam hal ini, sumber energi terbarukan dapat berupa sumber
daya alam yang berasal dari proses alam berkelanjutan. Sementara itu, sumber energi tak
terbarukan adalah sumber energi yang tidak mudah atau bahkan tidak dapat diperoleh kembali.
Dalam hal ini, sumber energi tak terbarukan dapat berupa sumber daya alam yang
pembentukannya tidak mudah dilakukan atau membutuhkan waktu yang sangat lama (hingga
jutaan tahun). Oleh karena itu, setelah dieksploitasi, sumber daya alam ini tidak segera atau
belum tentu tergantikan dengan yang baru. Untuk memahami sumber-sumber energi yang
tergolong sumber energi tak terbarukan dan sumber energi terbarukan, simaklah pembahasan
berikut ini.

1. ENERGI TAK TERBARUKAN (IRRENEWABLE ENERGY RESOURCHES)
A. Batu Bara

Batu Bara adalah salah satu bahan fosil yang merupakan campuran yang sangat
kompleks dari zat kimia organik yang mengandung karbon, hidrogen, dan oksigen
dalam senyawa hidrokarbon serta sedikit nitrogen dan sulfur.

Batu bara adalah sumber daya alam yang paling banyak di Indonesia. Menurut data
Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) tahun 2021, cadangan batu
bara Indonesia mencapai 38,84 miliar ton dengan rata-rata produksi sebesar 600
juta ton per tahun.

Kualitas batu bara terbagi menjadi 4 yaitu :

1. Kualitas terendah adalah lignit (batu bara coklat atau batu bara merah muda)
merupakan batu bara muda yang mempunyai energi 2250-4650 kkal/kg,
dengan kandungan 25%-30% senyawa hidrokarbon.

2. Subbituminous yakni memiliki energi sebesar 4650-7250 kkal/kg dengan
senyawa hidrokarbon sekitar 25%-45%.

3. Bittuminous (Batu bara lembut) yaitu batu bara dengan sumber energi yang
cukup tinggi yaitu 5850-8650 kkal/kg dan mengandung 45%-86% senyawa
hidrokarbon.

4. Kualitas tertinggi adalah antrasit (Batu bara keras)merupakan jenis batu
bara dengan lebih dari 8359 kkal/kg dan kandungan senyawa hidrokarbon
sekitar 86%-89%. Sebanyak 80% pertambangan batu bara dimanfaatkan
untuk membangkitkan tenaga listrik yakni PLTU

B. Minyak Bumi
Minyak bumi adalah bahan bakar fosil yang banyak digunakan sebagai sumber

energi utama pada masa sekarang ini. Minyak bumi diekstraksi dari lapisan atas di
dalam kerak bumi melalui proses tambang dalam bentuk cairan kental, warna coklat
gelap, atau kehijauan yang mudah terbakar.
Minyak bumi terdiri atas campuran dari berbagai hidrokarbon, terutama golongan
alkana.Sumber energi ini umumnya diolah menjadi aspal, solar, bensin, kerosin,
avtur, gas, dsb.

C. Bahan Bakar Fosil
Seperti yang telah diuraikan sebelumnya bahwa bahan bakar fosil termasuk

sunber energi tak terbarukan.

Mengapa demikian? Bahan bakar fosil dihasilkan melalui proses alamiah yang
terjadi jutaan thun lalu. Bahan bakar ini diketahui terbentuk dari sisa-sisa tanaman
dan hewan purba yang tertimbun di dalam tanah di bawah pengaruh tekanan dan
panas yang tinggi. Bahan bakar fosil tersusun atas senyawa-senyawa hidrokarbon.
Batubara, minyak bumi dan gas alam merupakan contoh-contoh bahan bakar fosil
yang paling banyak di gunakan.

D. Gas Alam
Bahan bakar fosil lainnya yang juga banyak digunakan dalam kehidupan sehari-

hari adalah gas alam atau yang sering disebut sebagai gas bumi atau gas rawa. Gas
alam ini banyak ditemukan di ladang minyak, ladang gas bumi, dan juga tambang
batubara. Komponen utama gas alam adalah gas metana (CH4) yang merupakan
molekul hidrokarbon rantai terpendek dan teringan. Gas alam juga mengandung
senyawa-senyawa hidro karbon lainnya, yaitu etana (C2H6), propana (C3H8) dan
butana (C4H10), selain itu, gas alam juga mengandung senyawa belerang.

Gas alam saat ini menjadi sumber energi alternatif yang banyak digunakan oleh
masyarakat dunia untuk berbagai keperluan, baik untuk perumahan, komersial,
maupun industri. Energi yang dihasilkan gas alam lebih efisien dibanding minyak
bumi dan batu bara. Penggunaannya jauh lebih bersih dan sangat ramah lingkungan
sehingga tidak menimbulkan polusi terhadap lingkungan. Keunggulan lain gas alam
adalah tidak berwarna, tak berbau, tidak korosif, dan tidak beracun. Gas alam
digunakan sebagai bahan bakar PLTG / U, industri, kendaraan bermotor (BBG =
bahan bakar gas), sebagai bahan bakar untuk kebutuhan rumah tangga, hotel, dan
restoran. Negara yang paling banyak cadangan gas alamnya adalah Rusia. Adapun
salah satu daerah penghasil gas alam terbesar di Indonesia adalah ladang gas
Tangguh di Papua.

Mungkin masih banyak dari kita yang bertanya-tanya mengenai perbedaan
LNG dan LPG. Secara teknis maupun fokus penggunaan, keduanya memang
berbeda. Elpiji merupakan campuran dari berbagai unsur hidrokarbon yang berasal
dari penyulingan minyak mentah dan berbentuk gas. Dengan menambahkan
tekanan dan menurunkan suhunya. gas berubah menjadi cair, sehingga dapat
disebut sebagai “gas minyak bumi yang dicairkan" atau LPG (Liquefied Petroleum
Gas). Sedangkan LNG atau Liquefide Natural Gas merupakan gas yang didominasi
oleh Etana dan Metana.

E. Nuklir
Energi nuklir adalah bentuk energi yang dilepaskan dari nukleus, yakni inti

atom yang terdiri dari proton dan neutron. Sumber energi ini dapat dihasilkan
dengan dua cara. Bisa dengan fisi, ketika inti atom terpecah menjadi beberapa
bagian. Bisa juga dengan fusi ketika inti bergabung bersama. Mengapa nuklir
dikategorikan sebagai sumber energi tak terbarukan? Untuk menghasilkan energi
nuklir diperlukan unsur radioaktif, terutama uranium. Meskipun kelimpahan
uranium cukup besar, tetapi keberadaannya di alam tersebar di bebatuan, bahkan di
dalam air laut dan jarang sekali terkonsentrasi di suatu tempat. Ketika diekploitasi
secara besar-besaran, cadangan uranium atau unsur-unsur radioaktif lainnya lama-
kelamaan juga akan habis. Reaksi-reaksi nuklir terdiri dari reaksi fisi (pembelahan
inti) dan reaksi fusi (penggabungan inti) dapat menghasilkan energi yang sangat
besar (Anda telah mempelajari kedua jenis reaksi ini). Saat ini, pemanfaatan reaksi
nuklir sebagai sumber energi telah dilakukan dengan mengendalikan reaksi berantai
yang terjadi dalam reaksi fisi. Pengendalian reaksi fisi berantai ini dapat dilakukan
di dalam suatu reaktor nuklir. Adapun energi yang dihasilkannya, dimanfaatkan
untuk menghasilkan listrik. Seperti halnya penggunaan bahan bakar fosil,
pemanfaatan energi nuklir juga mempunyai kelebihan dan kekurangan. Apa saja
yang menjadi kelebihan dan kekurangan penggunaan energi nuklir sebagai sumber
energi? Kelebihan dari penggunaan energi nuklir sebagai sumber energi antara lain
tidak menghasilkan emis gas CO2 dapat menghasilkan energi dan daya yang sangat
besar, cadangan bahan bakar fosil, dan dapat digunakan sebagai sumber energi
dalam waktu yang cukup lama. Sementara itu, kelemahan penggunaan energi nuklir
sebagai sumber energi antara lain terdapat risiko penyalahgunaan oleh orang - orang
yang tidak bertanggung jawab ( misalnya teroris ), adanya risiko atau bahaya dari
limbah radioaktif, potensi kebocoran dan kecelakaan dalam pengoperasian reaktor,
dan biaya pembuatan reaktor nuklir sangat besar.

2. ENERGI TERBARUKAN (RENEWABLE ENERGY RESOURCHES)

Sumber energi terbarukan diusahakan berasal dari sumber-sumber energi yang dapat
diperbaharui dalam waktu yang jauh lebih singkat dibanding laju untuk menghabiskannya.

A. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

Energi potensial air karena ketinggian dan energi kinetik karena kelakuan aliran
dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan tenaga listrik. Prinsip kerja PLTA yaitu
aliran air dari ketinggian tertentu dibendung. Air deras yang jatuh disalurkan melalui
pipa pesat kemudian diarahkan ke bilah-bilah turbin air sehingga energi kinetik air
dapat menggerakkan poros turbin. Dengan menggunakan efisiensi, maka besarnya daya
yang dapat dihasilkan oleh suatu PLTA dapat dinyatakan sebagai berikut :

B. Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)
1. Panel Surya
Untuk menghasilkan listrik dari cahaya diperlukan sebuah proses yang dikenal sebagai
proses foto elektrik. Proses fotoelektrik ini dapat dibedakan menjadi tiga jenis yaitu foto
emisivitas, fotokonduktivitas, dan efek fotovoltaik.
Fotoemisivitas merupakan proses pemancaran elektron dari suatu bahan ketika bahan
tersebut berinteraksi dengan cahaya. Foto konduktivitas merupakan peristiwa
peningkatan arus listrik yang mengalir menjadi melalui suatu bahan konduktor ketika
bahan tersebut dikenai cahaya. Sementara itu efek fotovoltaik terjadi ketika cahaya jatuh
ke bidang batas dua bahan yang menyebabkan elektron-elektron yang dipindahkan dari
satu bahan kemasan lainnya. Akibat dari perpindahan elektron-elektron ini satu bahan
menjadi kekurangan elektron (bermuatan positif), sedangkan bahan lain kelebihan
elektron dalam kurung bermuatan negatif sehingga terbentuk sambungan positif-negatif
(P-N junction). Ketidakseimbangan jumlah elektron yang terjadi pada sambungan P-N ini
akan menghasilkan gaya gerak listrik (GGL).
Dalam teknologi panel surya, terdapat istilah watt-peak (Wp), yaitu daya keluaran
dari sebuah panel bergantung pada intensitas radiasi matahari yang diterima oleh panel
tersebut.
2. Solar Collector
Solar collector mengumpulkan cahaya matahari dengan menggunakan bidang
pemantul atau reflektor. Cahaya dari bidang pemantul tersebut difokuskan sehingga
diperoleh cahaya terfokus atau sering disebut sebagai CSP (Concentrated solar
radiation). CSP kemudian diarahkan pada mesin penerima (receiver) yang dialiri air
dingin titik air dingin yang melalui receiver tersebut kemudian menjadi panas dan
menghasilkan uap air yang kemudian disalurkan untuk menggerakkan turbin pada

generator. Setelah melalui turbin uap air kemudian dialirkan melalui kondensor,
sehingga terbentuk air yang kemudian dipompa kembali menuju ke receiver.
C. Pembangkit Listrik Tenaga Angin
Apa yang kamu ketahui tentang pembangkit listrik tenaga angin? Pembangkit listrik
tenaga angin adalah suatu pembangkit listrik yang menggunakan angin sebagai sumber energi
untuk menghasilkan energi listrik. Pembangkit ini dapat mengkonversikan energi angin

menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin angin atau kincir angin. Sistem
pembangkitan listrik menggunakan angin sebagai sumber energi merupakan sistem alternatif
yang sangat berkembang pesat, mengingat angin merupakan salah satu energi yang tidak
terbatas di alam.

Pembangkit listrik tenaga angin, yang diberi nama Wind Power System memanfaatkan
angin melalui kincir, untuk menghasilkan energi listrik. Alat ini cocok sekali digunakan
masyarakat yang tinggal di pulau-pulau kecil dan memiliki tiupan angin yang kencang serta
stabil. Secara umum, sistem alat ini memanfaatkan tiupan angin untuk memutar motor.
Hembusan angin ditangkap baling-baling, dan dari putaran baling-baling tersebut akan
dihasilkan putaran motor yang selanjutnya diubah menjadi energi listrik.
Bagaimana cara kerja pembangkit listrik tenaga angin? Untuk mengetahuinya, simak gambar
berikut ini.

(Gambar skema cara kerja pembangkit listrik tenaga angin)

Cara kerja pertama adalah angin yang dihasilkan setiap waktunya digunakan untuk
memutar turbin atau kincir angin tersebut, kemudian ketika turbin atau kincir tersebut berputar,
maka dapat diteruskan juga untuk memutar salah satu bagian pada generator yaitu rotor di
belakang turbin atau kincir angin. Setelah beberapa tahapan tersebut di atas berlalu, maka
selanjutnya adalah energi listrik dapat dihasilkan. Sebelum energi listrik yang telah dihasilkan
tadi digunakan, akan lebih baik jika energi listrik tersebut tadi disimpan dahulu kedalam
baterai. Jika kita, atau secara luas masyarakat Indonesia dapat memanfaatkan energi angin
untuk pembangkit listrik, maka manfaat yang sangat besar akan kita dapatkan.

Cara kerja pembangkit listrik tenaga angin sederhana bisa dilakukan oleh siapapun,
terlebih lagi bagi masyarakat atau pemerintah daerah yang lokasinya berada di pesisir pantai,
karena di daerah pesisir ini banyak terdapat sumber angin. Energi angin ini juga bisa disebutkan
sebagai salah satu energi terbarukan yang bisa dimanfaatkan untuk jangka waktu yang panjang.

Namun, pada dasarnya tidak semua energi atau daya yang dihasilkan oleh angin dapat
diubah menjadi energi litrik. Dalam hal ini, diketahui bahwa daya maksimum ideal yang dapat
dihasilkan oleh sebuah turbin angin dapat dirumuskan sebagai berikut:

= 59,2% ×

= 59,3% × 1 3
2

Dengan

Nilai 59,3% menyatakan efisiensi turbin angin dan sering disebut sebagai Betz limit, yaitu
persentase yang menyatakan energi kinetik maksimum angin yang idealnya dapat
ditransmisikan ke turbin angin. Akan tetapi, pada kenyataannya akibat adanya inefisiensi
aerodinamis dan mekanis, semua turbin angin mempunyai efisiensi yang lebih rendah dari
Benz limit. Inefisiensi ini umumnya dinyatakan dengan besaran koefisien daya (C, = power
coefficient), sehingga persamaan daya turbin angin dapat dinyatakan sebagai berikut.

= × 1 3
2

Turbin angin yang tersedia di pasaran saat ini umunya mempunyai koefisien daya antara 0,3
hingga 0,45. Nilai C, ini berubah terhadap kecepatan angin. Jika rotor turbin berputar terlalu
lambat, maka sebagian besar angin akan bergerak tanpa hambatan melalui celah di antara sudu-
sudu rotor (blade). jika rotor turbin berputar dengan kecepatan yang sangat tinggi, karena
adanya faktor-faktor aerodinamis, maka turbin cenderung menjadi tidak efisien. Oleh karena
itu, untuk memperoleh daya dari turbin angin sebesar mungkin, turbin angin dirancang untuk
beroperasi pada rasio kecepatan ujung sudu-sudu rotor (TSR = tip speed rasio) yang optimum.
Dalam hal ini, TSR adalah perbandingan antara kecepatan linier ujung sudu-sudu rotor (blade)
dengan kecepatan angin, sehinggan TSR dapat di nyatakan dengan persamaan berikut.

=


Dengan

= −
= ( / )

Karena sudu-sudu rotor berputar, maka titik pada ujung sudu-sudu bergerak melingkar
terhadap poros (pusat sudu-sudu rotor), sehingga = , dengan = kecepatan sudut
putaran rotor (rad/s) dan R= jari-jari sudu-sudu rotor (jari-jari kincir angin), sehingga
persamaan di atas dapat dinyatakan juga sebagai berikut.

2
= =

Dengan

=
= − −

Berdasarkan data empiris, setiap turbin angint mempunyal TSR optimum seperti yang
dinyatakan dengan persamaan berikut.

4
=

Dengan

Selain itu, ketika suatu turbin angin digunakan untuk menghasilkan listrik, efisiensi gear box
( ) dan efisiensi generator ( ) harus diperhitungkan. Untuk turbin angin besar, nilai ,
biasanya berkisar antara 80% hingga 95% sedangkan untuk turbin angin yang kecil, nilai ,
berkisar antara 70% hingga 80%. Sementara itu, untuk turbin angin yang besar, nilai ,
berkisar antara 80% hingga 95% sedangkan untuk turbin angin yang kecil, nilai , berkisar
antara 60% hingga 80%. Untuk memahami pernyataan in simaklah contoh soal berikut.

Contoh soal

Perhatikan gambar berikut.

Jika panjang sudu-sudu turbin angin tersebut adalah 10 meter dan mempunyai koefisien daya
sebesar 0,37 ketika TSR-nya 5. Jika nilai dan untuk turbin angin berturut-turut adalah
0,9 dan 0,85 dan massa jenis udara 1,201 kg/m³, maka hitung :

a. Daya listrik yang dihasilkan oleh turbin angin pada kecepatan angin sebesar 15 m/s
b. Kecepatan linier ujung sudu-sudu rotor pada kecepatan angin tersebut

Penyelesaian :

= × 1 3
2

Karena = , = 3, = 2 = (10 )2 ; = 10 / dan dengan
memperhitungkan ℎ = 0,9 ; ℎ = 0,85 ,maka

= × 1 3
2

1
= 0,37 × 0,9 × 0,85 × 2 × (1,201)(100 )(15) = 45892,3

=


= × = 15 × 5 = 75

D. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi

Energi Panas bumi merupakan salah satu energi alternatif yang bisa digunakan untuk
pembangkit listrik. Energi yang berasal dari panas bumi termasuk dalam kategori ramah
lingkungan, karena hanya mengeluarkan sedikit gas rumah kaca jika dibandingkan dengan
energi yang dihasilkan dari pembakaran fosil. Tujuan utama penggunaan energi panas bumi
yakni diharapkan bisa meminimalisasi risiko pemanasan global yang kian meningkat seiring
berjalannya waktu.

(Gambar pembangkit listrik tenaga panas bumi)

Energi panas bumi berasal dari dalam bumi. Cara yang dilakukan untuk mendapatkan
energi panas bumi ialah dengan memompa air ke bumi. Kemudian panas dari bumi akan
menghasilkan uap. Ini merupakan suatu bentuk konversi energi di mana energi panas dari
dalam bumi diambil dan digunakan untuk kebutuhan sehari-hari seperti pemanas air, memasak,
pembangkit listrik dan penggunaan lainnya.

Bagaimana cara kerja pembangkit listrik tenaga panas bumi? Untuk mengetahuinya, simak
gambar berikut ini.

(Gambar skema cara kerja pembangkit listrik tenaga panas bumi)
Gambar (a) sebuah lubang dibuat beberapa kilometer ke dalam batuan granit kering. (b) Air
dipompakan ke dalam lubang pada tekanan tinggi dan meretakkan batuan sekitarnya untuk
membentuk rongga dengan luas permukaan bertambah besar. (c) Sebuah lubang kedua dibuat
didekatnya. (d). Air disirkulasi kebawah lubang pertama dan melalui batuan retak, air
dipanaskan sebelum naik melalui lubang kedua. Setelah menjalankan turbin air, air disirkulasi
ke dalam batuan panas kemball sehingga membuat suatur siklus tertutup. Sehingga
membangkitkan listrik. Untuk menjaga agar kapasitas sumber uap panas tidak berkurang. air
dingin yang keluar dari turbin disuntikkan kembali ke dalam tanah untuk dapat digunakan
kembali. Dengan proses seperti ini, listrik dihasilkan dengan bersih dan tidak mengotori
lingkungan.

E. Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa
Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa (PLTBm) adalah pembangkit listrik yang

menggunakan bahan bakar yang dikonversikan dari bahan biologis dan organik. Pemakaian
bahan bakar fosil diketahui memberikan kerugian seiring pertambahan populasi manusia dan
kebutuhan akan energi. Kondisi ini menyebabkan kekhawatiran adanya krisis bahan bakar
dikemudian hari.
Oleh sebab itu, muncul ide tentang penggunaan energi alternatif yang berasal dari biomassa.
Dibandingkan dengan bahan bakar fosil, Pembangkit Listrik Energi Biomassa jauh lebih bersih
sehingga dapat mengurangi emisi karbon. Pemanfaatan limbah untuk pembangkit listrik juga
dapat menghindari produksi gas metan jika limbah tersebut dibuang ke tempat pembuangan
akhir.
Pada tahun 2005, penggunaan energi biomassa di Indonesia mencapai 32%. Angka ini
menempati urutan kedua tertinggi setelah minyak bumi. Tetapi penggunaan biomassa secara
tradisional mengalami pertumbuhan sangat rendah sehingga tidak bisa dibandingkan dengan
penggunaan bahan bakar fosil.

1. Sumber Energi Biomassa

Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa menerapkan prinsip pengolahan sampah menjadi
listrik melalui proses konversi termal. Ada bermacam limbah yang bisa digunakan sebagai
bahan bakar PLTBm, seperti:

 Limbah pertanian – Bahan baku yang berasal dari limbah pertanian yaitu jerami,
ampas tebu, kotoran unggas dan ternak lainnya.

 Biogas – Biasanya sumber energi ini diproduksi dari bahan organik seperti material
tanaman, kotoran manusia, pupuk kandang dan lain-lain.

 Tanaman energi – Tumbuhan tertentu yang berpotensi menghasilkan energi
dikembangkan dalam skala besar dan ditanam secara komersil. Beberapa jenis
tanaman sumber energi adalah kedelai, rami, jagung, dan gandum. Sedangkan
produk yang dihasilkan tanaman energi yaitu etanol, butanol, methanol, propanol,
dan bio diesel.

 Kayu – Bahan bakar ini paling popular di seluruh dunia. Kayu merupakan bentuk
paling sederhana dari biomassa. Namun penggunaan bahan bakar kayu cenderung
menimbulkan polusi, sehingga perlu adanya penyeimbangan dengan menanam
pohon lebih banyak.

2. Cara kerja pembangkit listrik tenaga biomassa

Mengingat karakteristik sampah yang bermacam-macam, maka sistem Pembangkit
Listrik Tenaga Biomassa menerapkan Teknologi GALFAD (Gassification, Landfill, and
Anaerobic Digestion). Cara ini dimanfaatkan untuk mengubah limbah menjadi energi
bernilai ekonomis sesuai dengan sifat sampah yang diolah.

Pada proses ini, sampah dimanfaatkan melalui proses pembakaran untuk menghasilkan gas
yang akan menggerakkan generator. Ada beberapa tahapan dalam proses gassification,
yaitu:

 Pemilahan Sampah

Tahap awal yang perlu dilakukan adalah memisahkan sampah basah dan kering
menggunakan Floating tank atau metode lain, seperti penggunaan SDM yang paham
mengenai tahap ini.

 Pencacahan Sampah

Setelah dipilah, sampah dicacah menggunakan mesin pencacah (Shredder) agar ukurannya
sama. Untuk sampah basah akan dilakukan proses pengeringan, kemudian dicacah
dengan Shredder.

 Proses Pembakaran

Sampah selanjutnya dimasukkan ke dalam tangki reaktor gasifer. Suhu pada proses
pembakaran awal adalah 100°C sampai 200°C.

Pada proses pembakaran selanjutnya, limbah dimasukkan kedalam pirolisa bersuhu 200°C
sampai 500°C. Limbah hasil pembakaran akan menghasilkan gas yang mengandung CO
(karbon monoksida), CO2 (karbon dioksida), CH4 (metana), H2 (hydrogen). Selanjutnya

dilakukan oksidasi yang menghasilkan gas CO dan energi panas, suhu yang digunakan pada
proses ini 1200-1400°C.

 Pemanasan Boiler dan Penggerak Generator

Panas yang digunakan untuk memanaskan boiler berasal dari proses pembakaran sampah.
Dalam proses ini, air dalam boiler akan dipanaskan hingga menguap. Setelah itu, uap yang
dihasilkan akan dialirkan untuk menggerakkan turbin. Turbin yang bergerak dihubungkan
dengan generator, sehingga energi gerak dari generator berubah menjadi energi listrik.

Limbah yang dihasilkan dari proses ini berupa gas CO, H2, CH4, CO2 dan gas lain yang
kemudian dipisahkan melalui proses treatment gas. Sedangkan limbah padatnya berupa abu
yang bisa dimanfaatkan untuk kompos.