2. Sumber energi terbarukan
(Renewable energy)
• Energi matahari
• Energi biomas
• Energi angin
• Energi hidro
• Energi panas bumi
• Energi gelombang laut
• Energi pasang surut
• Energi nuklir
3. Energi yang berkelanjutan
• Meningkatnya populasi dunia mendorong peningkatan
kebutuhan energi, terutama di negera berkembang.
• Meningkatnya penggunaan energi primer konvensional
• Meningkatnya kesadaran lingkungan dan kesehatan
• Meningkatnya kebutuhan listrik
• Diperlukan wawasan energi yang berkelanjutan, yaitu :
Pemanfaatan energi secara bijak dengan tetap mempertahankan
ketersediaan energi primer dimasa depan secara ekonomis melalui
pemanfaatan energi-energi alternatif yang banyak tersedia sangat
berlimpah di bumi namun belum dimanfaatkan secara efektif, serta tetap
menjaga penggunaan energi dengan kestabilan lingkungan
5. Kendala-kendala
• Dapatkan kita secara memuaskan mengurangi emisi dan
menghilangkan limbah yang sdh ada di lingkungan udara dan
air kita.
• Dapatkah kita mengembalikan memberhentikan perubahan
lingkungan yang diakibatkan konsumsi bahan bakar fosil
• Dapatkah kita mengurangi ketergantungan terhadap bahan
bakar impor
• Dapatkah energi nuklir, energi terbarukan dan sumber energi
alternatif non fosil lainnya secara cepat di manfaatkan secara
besar-besaran
8. Energi berkelanjutan
Apa yang dimaksud keberlanjutan (sustainability)
• Kemampuan manusia untuk meyakinkan bahwa dapat
memenuhi kebutuhannya saat ini tanpa menggangu
kemampuan generasi berikutnya untuk memenuhi
kebutuhannya.
• Mengerem kapasitas produksi untuk masa depan
• Keberlanjutan biologi dan fisik yang berarti mempertahankan
atau meningkatkan keterpaduan dari sistem kehidupan
dengan alam (bumi)
• Daya dukung bumi ?
• Keberlanjutan ekonomi, sosial dan lingkungan
14. • Matahri memancarkan energi dalam bentuk radiasi elektromagnetik dari proses fusi
nuklir didalam matahari. Radiasi gelombang elektromagnetik dari marahari tsb dalam
bentuk radiasi gelombang pendek (short wave radiation) yang terdiri antara sinar ultra
violet, inframerah, dll. Dengan panjang gelombang antara 0,3 s/d 3 mm.
• Semakin kecil panjang gelombang semakin besar kandungan energinya.
• Sebagian energi matahri yang mencapai atmosfer bumi dipantulkan kembali ke ruang
angkasa. Bagian sinar matahari yang dipentulkan kembali tersebut disebut sebagai
angka Albedo suatu Planet (α)
• Oleh karena output energi dari matahari hampir konstan, maka jumlah energi matahari
yang mencapai atmosfer bumi juga konstan yang biasa disebut Kosntanta Matahari
(Solar Constant) dengan notasi I, yang didefinisikan sbb : Adalah jumlah radiasi matahari
langsung yang jetuh tegak lurus pada suatu permukaan seluas 1 m2 di atmosfer.
• Besarnya Solar Constant (I) adalah sekitar 1,37 kW/m2
• Besarnya energi matahari yang diterima bumi adalah (1 – α ). I.πR2
• Dengan R adalah radius bumi = 6400 km2
• Bumi menerima energi input dari matahari sekitar 1,5 x 1018 kWh setahun, beberapa
puluh ribu kali konsumsi energi dunia
• Kepadatan energi surya rata-rata yang sampai ke permukaan bumi sekitar 1,2
kW/m2, pada siang hari didaerah tropis, dan bervariasi tergantung lokasi di bumi
(latitude/ lintang), iklim dan waktu.
Energi matahari (Solar Energy)
18. Faktor yg mempengaruhi efesiensi dan
efektifitas pemanfaatan energi matahari
• Lokasi geografis, pada bujur dan lintang berapa (latitude dan
longitude))
• Kondisi cuaca, adanya awan, uap air debu, dll.
• Waktu dalam hari/ jam (pagi siang sore)
• Waktu dalam setahun (bulan : Jan ..... Des)
• Berdasarkan keempat informasi diatas dapat ditentukan
berapa sudut kemiringan yang efektif jatuhnya sinar matahari
tegak lurus pada suatu permukaan di salah satu wilayah di
bumi.
• Faktor lain yang turut menentukan efektifitas dan efisiensi
pemanfaatan energi matahari adalah rancangan alat
konversinya (solar colector), sesuai kebutuhan penggunaan/
pemanfaatan energi matahari tersebut.
19. Direct solar energy
• Pemanfaatan langsung dari solar energi :
– Solar water heater
– Solar photovoltaic
– Solar thermal power plant
24. Teknologi Energi Surya
Jenis Energi Penelitian dan
Pengembangan
Percontohan Semi
Komersial
Komersial
Surya :
-Fotovoltaik
-Surya Thermal
√
√
√ √
25. Potensi Energi Surya di Indonesia
Intensitas Radiasi Matahari di
Indonesia mencapai 4.8
kWh/m2/day
Kapasitas Terpasang = 8 MW
26. Kendala Implementasi Energi Surya di
Indonesia
• Efisiensi Solar Sel masih rendah, yaitu maksimal
25 %.
• Harga serta pemasangan solar sel yang masih
mahal.
27. Upaya-upaya dalam Meningkatkan
Implementasi Energi Surya
• Meningkatkan pengembangan kombinasi
komposisi solar sel agar berefisiensi tinggi.
• Pemetaan spasial intensitas radiasi matahari
di setiap daerah yang berpotensi tinggi.
• Penyesuaian teknologi solar sel dengan
daerah-daerah yang berpotensi.
28. Energi Biomas (Biomass energy)
• Konversi energi matahari menjadi energi yang tersimpan
dalam bentuk biomas penting dalam kehidupan manusia.
• Semua makanan dihasilkan dari proses ini, begitu pula
hampir semua bahan bakar (fosil fuel maupun kayu)
• Dalam kehidupan sehari-hari, manusia lebih banyak
tergantung pada tumbuh-tumbuhan guna memenuhi
kebutuhan energinya dibandingkan dari fosil fuel.
• Karakteristik utama dari konversi energi matahari ke biomas
adalah energi dikonversi langsung dalam bentuk yang
langsung tersimpan.
• Sebagai gambaran hanya 0,1 % energi matahari yang
sampai ke permukaan bumi yang dikonversikan dan
disimpan dalam bentuk biomas, dan nilainya jauh lebih
besar dari kebutuhan energi dunia saat ini.
31. Beberapa keuntungan & kendala
pemanfaatan energi biomas
• Mengurangi ketergantungan terhadap energi fosil
• Mengurangi efek rumah kaca, memperbaiki lingkungan
• Memperbaiki keamananan pasokan energi primer
• Kesempatan memperbaiki ekonomi pedesaan
• Mengurangi masalah terhadap limbah
Beberapa kendala yang harus diatasi :
• Ketersediaan lahan
• Pemilihan jenis tanaman yg cocok
• Biaya produksi ( US$/ GJ) harus bisa bersaing
• Logistik atau keamanan pasokan bahan baku
• Keseimbangan sumber dan lingkungan
39. Energi Angin (Wind Energy)
• Sudah dimanfaatkan manusia sejak dulu baik di transportasi maupun
untuk tenaga di kincir angin bagi irigasi dan penggilingan gandum
• Terdapat dua sebab terjadinya angin, yaitu jumlah energi matahari yang
diterima di permukaan bumi berbeda tergantung posisi lintang (latitude),
serta adanya rotasi bumi, sehingga menyebabkan terjadinya perbedaan
suhu udara di berbagai belahan bumi.
• Di katulistiwa yang panas, udara menjadi panas, mengembang menjadi
ringan dan naik keatas dan bergerak ke daerah yang lebih dingin,
sedangkan di daerah kutub yang dingin, udara menjadi dingin, dan turun
kebawah. Sehingga terjadi perputaran udara/ perpindahan udara dari
daerah kutub ke daerah katulistiwa dan sebaliknya. Perpindahan udara
seperti ini yang menyebabkan terjadinya angin.
• Menurut hukum fisika klasik, energi kinetik dari suatu benda dengan
massa m dan kecepatan v adalah :
• Untuk energi angin :
• Maka m = masa udara (kg) dan v = kecepatan angin (m/det)
2
2
1 mvEk
40. Lokasi di dunia yang cocok untuk energi angin
• Eropa , pantai utara dan barat (UK & Scandinavia) serta
daerah mediterania
• Asia ; pantai timur, beberapa daratan dan kepulauan Pasific
• Afrika ; pantai utara, barat dan selatan
• Australia ; sebagian besar daerah pantai
• Amerika Utara ; sebagian besar daerah pantai, beberapa
daratan dan terutama didaerah pegunungan
• Amerika Selatan ; pesisir selatan, pantai utara dan barat
47. Kendala Implementasi Energi Angin di
Indonesia
• Belum ada industri yang berani menanam
investasi.
• Secara ekonomis belum dapat bersaing
dengan pemakaian energi fosil.
• Pemetaan spasial setiap daerah belum banyak
dilakukan.
48. Upaya-upaya dalam Meningkatkan
Implementasi Energi Angin
• Memperbanyak penelitian terutama proyeksi positif
energi angin, untuk menarik investasi dari berbagai
pihak.
• Potensi energi angin masih mungkin di kembangkan
dengan mensinergikan dengan energi dari laut.
53. Dampak lingkungan pemanfaatan energi angin
• Kebisingan (noise)
• Interferensi thd sinyal radio dan TV
• Mengganggu kehidupan burung
• Gangguan secara visual
54. Energi Hidro (Hydro Energy)
• Hampir ¼ radiasi matahari yang diterima permukaan bumi
digunakan untuk menguapkan air, terutama air laut. Uap air
tersebut selanjutnya membentukan awan dan turun menjadi hujan/
salju. Air hujan yang jatuh dipegunungan akan mengalir menuju
lautan, aliran air ini yang dapat dimanfaatkan energi potensialnya
dalam turbin air.
• Total daya dari proses siklus hidrologi ini di bumi diperkirakan 9 x
1012 W. Meskipun potensi energi hidro ini lebih kecil dibandingkan
sumber energi yang lain, namun energi hidro lebih terkonsentrasi
sehingga lebih mudah dimanfaatkan secara ekonomis.
• Beberapa karakteristik energi air :
– Merupakan energi terbarukan
– Meskipun potensinya relatif kecil, dpt dikembangkan sepenuhnya
– Penggunan energi air merupakan multiguna, tenaga listrik, rekreasi,
pengairan, pengendalian banjir, perikanan, dll
– Pembangkitan tenaga listrik dari energi air, tanpa kenaikan suhu, sehingga
umumnya masa manfaatnya lebih lema dibandingkan pembangkit termis
55. • Energi air di bumi umumnya dimanfaatkan melalui penampungan air di
danau alam atau dengan pembangunan bendungan penampung air.
• Energi potensial yang tersimpan pada permukaan air di bendungan hingga
level generator dibawah bendungan pada ketinggian vertikal “h” yang
disebut head adalah : Epot = m.g.h
Dimana : m = masa air = Vol air . Masa jenis air = V . ρ
g = grafitasi bumi (m/det2)
h = head (meter)
• Daya listrik yang dapat dihasilkan adalah : P = Q.ρ.g.h
Dimana Q adalah laju aliran air (flow rate) dalam m3/det
• Jenis turbin yang digunakan tergantung dari kecepatan aliran air, bila
kecepatan aliran air tinggi karena head tinggi dengan flow rate rendah
digunakan turbin jenis Pelton, sebaliknya bila flow ratenya besar dengan
kecepatan air rendah digunakan turbin jenis Kaplan. Diantara keduannya
dapat digunakan turbin jenis Francis
Energi Hidro (Hydro Energy)
60. Kelebihan Kekurangan
Tidak memerlukan bahan bakar, serta
dapat diperbaharui
Biaya modal untuk membangun Dam
sangat besar
Operasinya sederhana tidak memerlukan
tenaga kerja dengan keahlian khusus
Ketersediaan air kadang tidak pasti
tergenting siklus hidrologi
Konstruksinya sederhana sehingga biaya
pemeliharaan rendah
Untuk konstruksi Dam diperlukan tenaga
kerja yang ahli
Sangat kuat, usia pakai sangat lama
Biaya transmisi umumnya mahal karena
letaknya umumnya jauh dari pusat beban
(dipegunungan).
Dapat juga berfungsi untuk irigasi dan
pengendalian banjir
Mempengaruhi ekologi alamiah dari
kehidupan air
Kelebihan dan kekurangan Energi Hidro
62. Energi Panas bumi (Geothermal Energy)
• Panas bumi merupakan anugerah alam berupa sisa panas (pada magma)
hasil reaksi nuklir pada saat pembentukan bumi dan alam semesta.
• Reaksi nuklir ini secara alamiah masih terjadi terutama di
matahari, berupa reaksi fusi nuklir yang menghasilkan suhu jutuan derajat
celcius.
• Panas pada magma ini yang merupakan sumber dari energi geotermal.
• Energi panas bumi sudah dimanfaatkan manusia sejak 2000 tahun
SM, berupa sumber air panas yang muncul dipermukaan bumi, terutama
yang mengandung garam dan belerang, umumnya untuk tujuan
pengobatan.
• Energi panas bumi mulai digunakan sebagai pembangkit listrik pada tahun
1904 di Italia
• Energi panas bumi merupakan energi primer yang dihasilkan oleh alam
seperti halnya minyak bumi dan batubara. Namun demikian energi ini
termasuk energi terbarukan.
• Terdapat dua kelompok sumber energi panas bumi, dari sumber volcanik
(> 180 oC) dan dari sumber non volcanik (< 180 oC)
63. Peta potensi sumber energi panas bumi dunia
Energi Panas bumi (Geothermal Energy)
64. Jenis-jenis sumber energi panas bumi
• Energi panas bumi “uap basah” :
– Uap panas bumi yang keluar berupa uap basah yang mengandung air
yang harus dipisahkan dulu sebelum dimanfaatkan untuk
menggerakkan turbin
– Uap basah yang keluar dari perut bumi pada mulanya berupa air panas
bertekanan tinggi yang pada saat mencapai permukaan bumi terpisah
menjadi kira-kira 20% auap dan 80% air.
– Untuk dapat memanfaatkan uap basah ini diperlukan separator yang
memisahkan air dari uap, yang selanjutnya uap yang sudah kerin
digunakan untuk menggerakkan turbin, sedangkan airnya disuntikkan
kembali ke perut bumi untuk sirkulasi dan menjaga keseimbangan air
tanah.
– Di Indonesia jenis sumber panas bumi yang ada umumnya berupa
jenis uap basah.
65. Pembangkit listrik panas bumi dari sumber jenis “uap basah”
Jenis-jenis sumber energi panas bumi
66. • Energi panas bumi “air panas” :
– Air panas yang keluar dari perut bumi umumnya berupa air asin panas
yang disebut “brine”, yang mengandung banyak mineral sehingga tdk
dapat digunakan langsung karena dapat menyebabkan penyumbatan
pada instalasi pipa pembangkit.
– Untuk dapat memanfaatkan energi panas bumi jenis ini digunakan
sistem biner (2 sistem utama). Sistem primernya adalah aliran air
panasnya, sedangkan sistem sekundernya adalah penukar panas (heat
exchanger) yang akan menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin.
– Sumber energi panas bumi jenis ini bersifat korosif sehingga
memerlukan biaya yang lebih besar dibandingkan jenis “uap basah”
Jenis-jenis sumber energi panas bumi
67. Pembangkit listrik panas bumi dari sumber jenis “air panas”
Jenis-jenis sumber energi panas bumi
68. • Energi panas bumi “batuan panas” :
– Energi panas bumi jenis ini berupa batuan panas di perut bumi akibat
adanya kontak dengan sumber panas bumi (magma).
– Energi panas bumi ini harus diambil sendiri dengan menyuntikan air di
salah satu sumur pengeboran kedalam batuan panas dan dibiarkan
menjadi uap panas untuk selanjutnya diambil kembali uap panas
tersebut dari sumur pengeboran yang lain untuk digunakan
menggerakkan turbin.
– Sumber batuan panas pada umumnya letaknya jauh di perut bumi
sehingga diperlukan teknik pengeboran tertentu yang membutuhkan
biaya cukup besar.
Jenis-jenis sumber energi panas bumi
69. Pembangkit listrik panas bumi dari sumber jenis “batuan panas”
Jenis-jenis sumber energi panas bumi
70. • Energi panas bumi selain digunakan memutar turbin guna menghasilkan
listrik , juga digunakan untuk pemanfaatan langsung, antara lain : proses
industri (food processing, refrigeration plant), pemanasan ruangan,
perkebunan (greenhouse) dan perikanan.
Pemanfaatan sumber energi panas bumi
Pemanfaatan energi
Panas bumi secara
Bertingkat (cascade)
73. Energi gelombang laut (Wave Energy)
• Gelombang laut terjadi karena gesekan antara angin dengan
permukaan laut, denagn ketinggian puncak gelombang sekitar 2
atau 3 meter.
• Energy gelombang merupakan energi solar yang terkonsentrasi.
Solar energy dapat tersimpan dalam energy gelombang, dan
bahkan dikonsentrasikan (diperkuat) menjadi energi gelombang.
Dari sekitar 100 W/m2 solar energy dapat menjadi 1000 W/m2
energi gelombang.
• Daya yang dapat dihasilkan dari gelombang laut adalah sbb :
• Dimana :
– Ρ = berat jenis air laut (1025 kg/m2)
– g = grafitasi bumi (9,8 m/s2)
– T = periode gelombang laut (s)
– H = tinggi gelombang laut (m)
32
22
THg
P
78. Energi pasang surut (Tidal Energy)
• Memanfaatkan perbedaan tinggi air laut di pantai pada saat air laut
pasang pasang dan surut menjadi energi listrik
• Pola terjadinya air laut pasang dan surut ini dapat diprediksikan
dengan variasi dari bulan ke bulan sangat kecil.
• Oleh karena tenaga listrik dari air laut pasang dan surut ini tidak
kontinu maka diperlukan penyimpan energi (energy storage) yang
cukup besar.
• Frekuensi terjadinya air laut pasang dan surut serta tinggi
rendahnya level air laut pada saat pasang sangat bervariasi di
berbagai lokasi didunia.
• Ada yang terjadinya air pasang hanya sehari sekali ada yang sehari 2
kali.
• Tinggi level air laut pada saat pasang juga bervariasi dari beberapa
meter hingga mencapai 17 meter.
• Terjadinya air laut pasang dan surut adalah akibat adanya gaya tarik
bulan terhadap bumi
79. • Cara sederhana untuk memanfaatkan energi yang tersimpan pada
kejadian air laut pasang dan surut menjadi tenaga listrik adalah
dengan mengisi kolam penampungan air laut pada saat air laut
pasang sambil mengoperasikan turbine air (Arus pasang).
Selanjutnya kolam tersebut dikosongkan pada saat air laut surut
dengan membuka pintu airnya. Proses ini akan berulang kembali.
• Dengan cara yang lain dapat pula dilakukan kebalikannya, yaitu
pada saat air laut surut kolam tersebut dikosongkan sambil
digunakan untuk memutar turbin air (Arus surut).
• Salah satu kelemahan dari pemanfaatan energi pasang surut adalah
terjadinya sangat bervariasi, sehingga tenaga listrik yang dihasilkan
tidak bisa kontinu.
• Salah satu cara untuk mengatasi kelemahan ini adalah dengan
membuat dua kolam berdampingan yang satu denga arus pasang
dan sebelahnya dengan arus surut.
Energi pasang surut (Tidal Energy)
80. • Karena bumi berputar sehari 24 jam, maka secara teoritis air laut pasang
dan surut terjadi setiap 12 jam
• Masa air laut akibat perbedaan pasang dan surut adalah sebesar : m =
ρAh
• Dimana ρ = masa jenis air laut, A = luas permukaan kolam penampungan
air laut pada saat pasang, dan h = tinggi air laut pada saat pasang
• Energi potensial yang tersimpan adalah sebesar :
Energi pasang surut (Tidal Energy)
mghE 2
1
81. • Sehingga kerja yang dihasilkan adalah :
• Daya yang dihasilkan adalah :
• Contoh kasus Tidal Power di Perancis yang tinggi air pasang
maksimumnya adalah 7 m dengan luas kolam penampungan 45
km2, diperoleh daya 250 MW perhitungan sbb:
• Potensi Tidal Power di seluruh dunia dengan tinggi rata-rata air
pasang 0,54 m dimana diperkirakan 2/3 permukaan bumi adalah
berupa lautan, adalah 5 TW (TW = 1 x 1012 Watt) atau 10% dari
keubutuhan listrik dunia pada tahun 2050
T
gAh
P T
W
2
2
MW
s
mkmkgmms
P 250
)3600)(12)(2(
)7)(45()10)(8,9( 22332
Energi pasang surut (Tidal Energy)
2
2
1
gAhW
