Bab Iia Sumber-sumber Energi2

Bab II Sumber-Sumber Energi Untuk mengidentidikasi sesuatu sebagai sumber energi, perlu terlebih dahulu dipahami apa itu energi. Secara umum energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja. Sumber-sumber energi adalah sesuatu yang dapat diolah/dikonversi sehingga dapat memberikan kemampuan untuk melakukan kerja yangkita butuhkan dalam menunjang semua aktifitas kehidupan. Berdasarkan dapat-tidak sumber energi itu diperbaharui, sumber-sumber energi dapat dibagi menajdi 2 bagian: 1) Sumber energi tak terbaharukan; dan 2) Sumber energi terbaharukan. Energi-energi tersebut diperoleh dalam bentuk yang berbeda-beda; panas (termal), sinar (radiant), mekanik, elektrik, bahan kimia, dan energi nuklir.

2.1. Sumber Energi Tak Terbaharui

Gambar 2.1. Sumber-sumber energi Tak Terbaharui Sumber energi tak tebaharui terdiri dari 1. Minyak bumi (Oil) 2. Gas Alam (Natural Gas) 3. Batu Barat (Coal) 4. Nuklir (Nuclear) Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 4

Semua sumber energi tersebut tidak dapat digunakan secara berualang dan tidak dapat terbentuk dalam periode waktu yang singkat sehingga ia disebut sumber energi tak terbaharukan. Sumber-sumber energi ini terbentuk di alam dalam waktu ribuan sampai jutaan tahun. Waktu eksploitasi oleh manusia sangat singkat dibanding dengan waktu terbentuknya, sehingga suatu saat sumber energi ini akan habis.

2.1.1. Energi Batu Bara Umum Satu abad yang lampau batu bara merupakan sumber langsung atau tidaklangsung sebagian terbesar energi komersial dunia. Bahkan batu bara telah memercikkan dan menggerakkan terjadinya apa yang dinamakan Revolusi Industri. Dewasa ini peranan batu bara sudah jauh menurun, dan hanya memenuhi seperempat pamakaian energi seluruh dunia. Namun demikian, volume penggunaannya masih sangat besar, dan dengan perkembangan-perkembangan terakhir dunia bidang energi, terutama setelah terjadinya apa yag dinamakan kemelut energi di tahun-tahun 1970-an, dapat disimpulkan, bahwa di masa yang akan datang, peranan batu bara akan meningkat lagi dengan pesat. Batu bara terdiri atas berbagai campuran karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan beberapa pengotoran lain. Sebagian karbon itu tetap padat bilamana dipanaskan, dan Sebagian lagi akan berubah menjadi gas dan keluar bersama-sama unsur-unsur gas lainnya. Bagian gas ini mudah terbakar dan menyala terus-menerus serta agak lebih berasap daripada karbon padat yang membara. Kadar air dan abu yang tidak dapat dibakar yang terkandung dalam batu bara, tidak bermanfaat. Kokas dibuat dengan memanaskan batu bara s~ingga gas dan pengotoran menguap: bagian karbon yang padat itu disebut kokas.Kokas terutama dipergunakan untuk mencairkan bijih besi. Semula bagian gas dan batu bara itu dibuang, akan tetapi kini gas itu dapat dimanfaatkan. Batu bara dibagi dalam berbagai kategori dan subkategori berdasarkan nilai panas karbonnya, dimulai dengan lignit, yang kadar karbon padatnya terendah, melalui berbagai tingkatan batu bara muda, batu bara subbituminus, batu bara bituminus, hingga kepada antrasit. Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 5

Batu bara yang tingkatannya terendah berwarna cokelat, mengandung banyak abu dan lembap. Batu bara yang tingkatannya lebih tinggi, mengandung karbon lebih banyak. Baban organik yang tidak cukup terurai sehingga terbentuk karbon, oleh karena itu belum dapat dikatakan sebagai batu bara, disebut gambut (peat). Batu bara adalah suatu batu endapan yang terutama berasal dan zat organik. Kebanyakan ahli geologi berpegang pada teori, bahwa tumbuh-tumbuhan yang sangat lebat, baik pohon-pohon besan maupun tumbuh-tumbuhan lainnya, tergenang dalam rawa-rawa atau air lainnya, kemudian berturut-turut ditutup oleh endapanendapan lain, biasanya non-organik. Pengumpulan-pengumpulan ini mula-mula menjadi semacam lumpur organik, lambat laun agak mengeras, kemudian berubah menjadi gambut. Setelah berlalu masa yang lama sekali, lapisan-lapisan endapan ini mengakibatkan penekanan-penekanan, sehingga bahan-bahan gambut ini menjadi lebih keras. Misalnya karena penekanan suatu lapisan yang semula tebalnya 10 meter, kemudian menjadi satu meter atau kurang. Bilamana tekanan-tekanan itu disertai gerakan-gerakan atau perubahan-perubahan lapisan atas kulit bumi, maka penekanan menjadi lebih besar lagi: terjadilah batu bara melalui proses pengarangan. Gambar 2.1 memperlihatkan secara skematis apa yang terjadi. Dalam proses itu daun menyerap energi cahaya yang digunakan dalam proses fotosintesis sebagai berikut:

Dalam proses ini diperlukan energi sebesar 112 kCal per mole CO2. yang diambil dari energi matahani.Dapat dihitung jumlah energi cahaya yang diperlukan dalam fotosintesis itu dengan berpegang pada teori kuantum cahaya Einstein:

di mana E = energi cahaya; h = konstanta Planck; γ = frekuensi cahaya; c = kecepatan cahaya dalam pakem; dan λ = panjang gelombang cahaya.

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 6

Dalam proses pengarangan yang memakan waktu jutaan tahun sebagaimana dijelaskan sebelumnya, kayu itu mula-mula menjadi gambut, kemudian meningkat menjadi lignit, dan selanjutnya menjadi batu bara. batu bara ini kemudian digali oleh manusia, lalu dibakar, misalnya dalam sebuah pusat listrik tenaga uap. Dalam proses pembakaran dipakai oleh api zat asam 02, dilepaskan ke udara gas C02, dan dibebaskan pula energi yang berupa panas, yang merupakan tujuan utama penggalian batu bara itu.

Gambar 2.1. Siklus Zat Asam.

Dan skema Gambar 2.1 itu dapat ditarik beberapa kesimpulan. Yang pertama adalah, bahwa ada semacam siklus zat asam (02). Pohon yang “bernapas” melepaskan ke udara zat asam, sedangkan pada proses pembakaran diperlukan zat asam tersebut. Kesimpulan kedua adalah, bahwa bersamaan dengan proses itu terdapat siklus lain yang mempunyai arab yang berlawanan. Pada proses pembakaran batu bara dibebaskan CO2 sedangkan daun-daun pohon menyerap CO2 itu. Dan kesimpulan ketiga adalah bahwa dalam proses pertumbuhan pohon, panas matahari diserap oleh daun-daun, untuk kemudian disimpan sebagai energi ikatan dalam kayu. Bilamana kayu itu dibakar, langsung sebagai kayu bakar, atau setelah melalui proses terjadinya gambut, lignit atau batu bara, maka panas matahari yang disimpan dalam kayu irn dibebaskan kembali. Yang berbeda adalah persoalan waktu energi yang disimpan alam yang memerlukan waktu beberapa juta tahun, dihabiskan oleh manusia hanya dalam beberapa ratus tahun. Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 7

Foto 1. Tambang batu bara di Virginia Barat – USA

Foto 2. Lapangan batu bara methane di Cina

Foto 3. Dragline batu bara Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 8

Istilah Bahan bakar Fosil Padat (Solid Fossil Fuels) yang sering dipakai dalam literatur biasanya mencakup batu bara maupun gambut. Sedangkan batu bara sering pula dibagi menurut urutan lignit (atau batu bara muda), batu bara sub-bituminus (subbituminous coal), batu bara bituminus (bituminous coal) dan antrasit (anthracite). Dalam Tabel 2.1 tercantum suatu klasifikasi yang dipakai oleh WEC ( World Energy Council). Perlu dikemukakan, bahwa klasifikasi WEC ini

dipakai banyak

negara, akan tetapi terdapat pula negara lain, yang memakai suatu klasifikasi lain. Klasifikasi ASTM1 pada asasnya juga mempergunakan klasifikasi WEC, akan tetapi klasifikasi itu masih membagi masing-masing jenis, atau kelas dalam grup, misalnya antrasit dibagi dalam meta-antrasit, antrasit dan semi-antrasit. Begitu pula halnya dengan kelompok-kelompok lainnya.

Tabel 2.1. Batas-hatas Klasifikasi Bahan Bakar Padat Menurut World Energy Council Jenis Bahan Bakar Padat

Kadar Air(%) berat

Nilai Panas(k Cal/kg)

Gambut

70 —75

1k 1600

Lignit

35 —40

4.500 — 4.600

Batu Bara Subbituminus

1k 10

5.700 — 6.400

Barn Bara Bituminus

1k 3

1k 8.500

dan Antrasit

Suatu ketidak-seragaman yang serupa terdapat pula pada klasifikasi penentuan cadangan sumberdaya energi, dan dalam hal ini klasifikasi cadangan batu bara. WEC memakai istilah “cadangan terbukti di tempat” yang diartikan dengan “cadangan terduga”. Sedangkan istilah proved recoverable reserves diartikan dengan “cadangan teragakan” . Tabel 2.2 memperlihatkan cadangan dan produksi batu bara, lignit dan gambut dunia pada tahun 1982. Sebagaimana diketahui, sumber-sumberdaya energi di dunia adalah terbatas adanya, sedangkan pemakaiannya tenus-menerus meningkat. Sampai kapankah, misalnya batu bara, akan dapat dimanfaatkan hingga sumbendaya itu telah habis?

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 9

Tabel 2.2. Cadangan dan Produksi Dunia Batu Bara, Lignit dan Gambut, 1982 (109 ton) Jenis Bahan Bakar Cadangan Cadangan Jumlah Prod uksi Terbukti Dapat Di Cadangan Di Tempat manfaatkan Bituminus & Antrasit 920 515 1,435 2,70 Pangsa (%) (64,1) (35,9) (100) Subbituminus 260 166 426 0,30 Pangsa (%) (61,0) (39,0) (100) Lignit 340 265 605 0,95 Pangsa (%) (56,2) (43,8) (100) Gambut 52 24 76 4,50 Pangsa (%) (68,4) (31,6) (100) Sumber: World Energy Conference, “Survey of Energy Resources 1983.”

Salah satu estimasi terlihat pada Gamban 2.3. Dengan mengasumsikan bahwa seluruh cadangan dunia akan batu bara berjumlab 4,3 x 1012 ton, dan dengan menganggap pemakaian batu bara akan berlanjut terus, maka menurut salah satu perkinaan batu bara akan habis terpakai kira-kira lima ratus tahun lagi. Tampaknya suatu jangka waktu yang masih lama, namun setelah tahun 2100 jumlah batu bara yang akan dapat dimanfaatkan akan terus-menerus menurun secara cukup deras. Gambar 2.4 memperlibatkan dalam bentuk skema beberapa proses utama konversi batu bara menjadi bahan bakar untuk dipakai. Batu bara yang satu berbeda sifatnya dengan batu bara yang lain. Oleb karena itu pada pembelian batu bara perlu diperhatikan spesifikasinya, baik yang mengenai nilai panas, maupun sifat-sifat lain seperti kadar abu, kadar air, dan kadar pengotoran lain.

Sumber: M.K. Hubbert, “The Energy Resources of the Earth”, in Energy and Power, Freeman & Co, San Francisco, 1971. Catatan: Estimasi Cadangan Dunia Batu Bara 4,3 x 1012 ton.

Gambar 2.3. Siklus Produksi Dunia Batu Bara. Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 10

Foto 4. Tambang batu bara bawah tanah

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 11

Gambar 2.4. Beberapa Proses Konversi untuk Pemanfaatan Batu Bara.

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 12

Batu Bara di Indonesia Deposit batu bara ditemukan tersebar hampir di seluruh kepulauan Indonesia. Akan tetapi deposit yang mempunyai arti ekonomi terdapat hanya di beberapa tempat sebelah Barat Indonesia, terutama di Sumatera dan Kalimantan. Walaupun tendapat banyak laporan mengenai temuan batu bara yang tercatat dalam peta-peta geologi dan laporan-laponan lainnya, kegiatan-kegiatan eksplonasi batu bara belum banyak dilakukan secara sistematis. Tabel 2.3 benikut memberikan beberapa angka perkiraan cadangan batu bara terpenting yang tendapat di Indonesia. Dalam angka-angka ini sudab termasuk jenis lignit. Tambang-tambang utama batu bara di Indonesia semula dapat di Ombilin, Sumatera Barat, Bukit Asam, Sumatera Selatan, dan Loa Kulu, Kalimantan limur.Pengembangan tambang Ombilin dimulai tahun 1892, yang menghasilkan batu bara yang baik untuk listrik. Produksi tertinggi dicapai dalam tahun 1931 dengan jumlah 665.000 ton. Menjelang Perang Dunia II produksi ini masih cukup tinggi, dan berada agak di bawah 600.000 ton setahun. Tabel 2.3. Sumberdaya Batu Bara Indonesia (Satuan: 106 Ton) Terindikasi dan Wilayah Terukur Hipotetis Terduga Sumatera 2.338 6.344 14.290 Kalimantan 2.991 6.896 18 Jawa 4 23 20 Sulawesi 5 131 — Irian Jaya — 4 — Total Indonesia 5.338 13.398 14.328

Total 22.972 9.905 47 136 4 33.064

Surnber:Ir. M. Boesono, Direktorat Bata Bara, Direktorat Jenderal Pertambangan, Jakarta, Desember 1990.

Pembukaan tambang batu bara Bukit Asam dimulai dalam tahun 1919. batu bara yang dihasilkan terutama terdiri atas jenis-jenis lignit, batu bara dan antrasit. Produksi dalam tahun 1940 mencapai 847.800 ton dan dalam tahun 1941 sebanyak 863.706 ton. Beberapa tambang batu bara swasta kecil dibuka sebelum Perang Pasifik di Kalimantan Timur dan Kalimantan lenggara. Yang terpenting terdapat di lenggarong dekat Samarinda, di daerah Sungai Kelai dan Berau, serta bagian Utara Pub Laut. Masing-masing tambang mempunyai produksi yang tidak melebihi 100.000 ton setahun. Produksi tertinggi batu bara dicapai dalam tahun 1941 dengan jumlah sebesar 2.029 juta ton. Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 13

Tabel 2.4 memperlihatkan beberapa angka produksi tambang-tambang Indonesia, sebelum dan sesudah Perang Dunia II, dengan catatan, babwa tahun 1970 Iambang Loa Kulu di Sungai Mahakain, Samarinda, ditutup.

Tabel 2.4 Produksi Batu Bara Indonesia Menurut Tambang,1939—1988 Tahun Ombilin Bukit Asam Lainnya Jumlah 1939 591 632 1781 558 1941 538 864 627 2029 1966 101 34 320 185 1970 91 4 172 77 1979 92 186 — 278 1980 143 161 34 338 1982 303 178 197 678 1984 584 501 383 1468 1886 710 1015 1025 2750 1988 648 1858 2670 5176 Sumber:Ir. M. Boesono, Direktorat Baw Bara, Direktorat Jenderal Pertambangan, Jakarta 1990. Satuan: Ribu Ton.

Angka-angka dalam Tabel 2.4 memperlihatkan dengan jelas peranan yang sangat menurun dari batu bara selama 40 tahun hingga 1980. Sebagaiinana terjadi di seluruh dunia, sebelum Perang Dunia II batu bara mempunyai peranan yang besar dalam bidang penyediaan energi. Peranan ini

kemudian secara berangsur-angsur

digantikan oleh minyak bumi, karena harga yang lebih baik, pemanfaatan yang lebib mudah, transportasi yang lebih murah, dan penyimpanan serta pengaturan yang lebih mudah. Angka-angka terendah dicapai pada tahun-tahun 1960-an dan awal 1970-an. Namun setelah terjadi apa yang dinamakan kemelut energi pada tahun 1973, diperoleh peluang lagi bagi batu bara Untuk kembali menjadi jaya. Tampak peningkatan terlihat pada tahuntahun 1980-an dan produksi meningkat dengan pesat, bahkan dengan cepat melainpaui produksi puncak yang dicapai pada tahun 1941. Pada saat ini Indonesia bahkan mengekspor batu bara ke mancanegara. Perlu dikemukakan, babwa pangsapangsa produksi yang kian besar datang dan tambang-tambang swasta, terutama di Kalimantan Timur dan Kalimantan Selatan, yang sejak awal tahuntahun 1980-an mulai beroperasi dan ~xrproduksi. Untuk apakah batu bara sekarang dipakai di Indonesia? Walaupun Perusahaan Jawatan Kereta Api untuk sebagian besar sudah beralib ke bahan bakar minyak , namun Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 14

masih terdapat beberapa trayek yang menggunakan lokomotif uap dengan batu bara sebagai baban bakar. Perusahaan limah, Pabrik Semen, dan beherapa industri lainnya, juga memakai batu bara sebagai bahan bakar. Tabel 2.5 memberikan angka-angka pemakaian batu bara Indonesia menurut jenis-jenis konsumen. Pemakai-pernakai utama adalah Kereta Api, Pabrik Semen dan Pabrik limah. Karena bekerja di bawah kapasitas yang seharusnya, pemakaian sendiri. oleh tambang merupakan komponen yang cukup besar dan seluruh pemakaian. Akan tetapi, sejak tahun-tahun 1980-an, gambaran konsumsi batu bara Indonesia mengalami perubahan yang cukup besar sekali. Dengan beralihnya Perusabaan Umum Listrik Negara pada pembangkit-pembangkit listrik tenaga uap yang memakai batu bara Sebagai bahan bakar secara besar-besaraii, maka mulai tahun 1985 pemakaian batu bara untuk pembangkitan tenaga listrik meningkat dengan pesat sekali dan menjadi dominan. Bertambahnya pabrikpabrik semen di Indonesia secara pesat serta beralihnya pemakaian bahan bakar dan minyak dan gas menjadi batu bara juga meningkatkan dengan sangat pesat pemakaian batu bara untuk produksi semen. Ekspor batu bara kemudian juga menjadi sangat penting, setelah tambang-tambang batu bara swasta di Kalimantan meningkat produksinya. Tabel 2.6 memperlihatkan angka-angka produksi, konsumsi dan ekspor batu bara Indonesia pada pertengahan kedua dekade 1980. Tabel 2.5. Pemakaian batu Bara Indonesia Menurut Jenis Konsumen, 1968—1979 Tahun 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979

Pernakaian Sendiri 48,5 45,6 40,9 42,5 59,5 61,6 57,6 60,0 60,0 64,0 67,1 61,9

PJKA 54,9 61,9 49,1 49,9 57,2 39,5 32,8 50,0 78,0 43,1 30,8 26,1

Pabrik Semen 30,1 32,2 44,7 49,1 50,4 40,2 39,8 50,0 50,0 50,6 47,2 56,9

Pabrik Timah 6,0 9,9 19,7 40,3 29,4 2,4 18,0 25,0 70,0 28,8 34,0 26,2

Jndustri Lain 2,9 3,2 2,3 3,5 3,2 4,9 6,2 5,0 7,0 5,1 6,7 9,1

.Jumlah 144,9 154,& 156,7 185,3 199,7 148,6 154,4 196,9 265,0 191,6 185,8 180,2

Surnber: Laporan PN Bata Bara Tahun 1980 Cat atan: Semua Angka dalam Ribu Ton.

Tabel 2.6. Produksi, Pemakaian dan Ekspor Batu Bara 1985—1990 Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 15

Tahun

Produksi

1985 1986 1987 1988 1989 1990

2.072 2750 4.479 5.176 9.478 11.696

Konsumsi Listrik

Semen

Lainnya

Ekspor

212 470 1.748 2.043 4.600 4.762

468 616 847 939 1.480 1.878

374 689 890 658 706 432

1.018 975 994 1.536 2.692 4.624

Sumber:Jr. M. Boesono, Direktorat batu Bara, Direktorat Jenderal Pertambangan, Jakarta. Cat atan: Satuan dalam Ribu Ton.

Pasaran ekspor batu bara adalah antara lain Bangladesh, Malaysia, Thailand, Iaiwan, Jepang dan Filipina. Bagaimana perkiraan hari depan batu bara Indonesia? Embargo minyak yang dilakukan dalam tahun 1973 dan apa yang dinamakan Kemelut Energi yang kemudian menyusul kiranya menyadarkan umat manusia, bahwa bukan saja jumlah tersedianya nunyak bumi terbatas adanya, bahkan energi sebagai keseluruhan pun tidak tanpa batas adanya di muka bumi ini . Harga minyak

yang melonjak dengan tajam telah

menempatkan batu bara sekali lagi dalam suatu posisi yang agak baik untuk dapat bersaing dalam gelanggang energi, terutama untuk penggunaan-penggunaan tertentu dalam negeri. Posisi yang baik ini terdapat pula di Indonesia, sehingga memberikan peluang kepada dunia batu bara unrnk meinpunyai peranan yang Iebih besar dalam penyediaan energi di tanah air kita. Sebagaimana telah dikemukakan sebelumnya, Indonesia termasuk salah satu negara yang memiliki potensi gambut yang besar. Potensi itu dinyatakan dalam luas lahan, dan untuk Indonesia sumberdaya itu adalah sebesar 16,2 juta ha, sebagaimana terlihat pada Tabel 2.7. Suinberdaya itu terbanyak didapat di Sumatera dan Kalimantan. Jika ketebalannya dianggap rata-rata satu meter, maka volumenya adalah sebesar 16,2 juta meter kubik. Nilai gambut sebagai bahan bakar ditenrnkan oleh kandungan kalor panas yang dipunyainya, dan kandungan tersebut tergantung pada beberapa faktor seperti jenis asal pembentukan gambut, tingkat dekomposisi, kandungan abu dan kandungan air. Belum begitu lama berselang di negara-negara Belanda, Belgia, dan Uni Soviet, gambut digali dan dimanfaatkan untuk me masak dan memanaskan ruangan rumahtangga. Tabel 2.7. Sumberdaya Gambut Indonesia Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 16

Wilayah Sumatera Kalimantan Wilayah Lain Total Indonesia

Total 9,7 6,3 0,2 16,2

Sumber: M. Soepraptohardjo & P.M. Driessen, The Lowland Peat of Indonesia: A Challenge for the Future. Makalah disampaikan pada Seminar Gambut & Lahan Podzolic & Potensinya, Lembaga Penelitian Lahan, Bogor, 1314 Oktober 1976.

Hal ini kini tidak dilakukan lagi. Akan tetapi Irlandia dan Finlandia memanfaatkan gambut sebagai bahan bakar unrnk pembangkitan tenaga listrik. Di Indonesia gambut selama ini merupakan masalah pada lahan pertanian. Tanah bergambut tidak dapat ditanami secara optimal karena tingkat keasamannya tinggi. Sebagaimana dialami oleh penduduk Rasau Jaya, di Kalimantan Barat pada tahun-tahun 1970-an; diperoleh kesukaran memanfaatkan tanahnya yang bergambut untuk bercocok tanam. Gambut dapat berperan sebagai sumber energi pada sektor rumahtangga dan industri kecil, atau kegiatan-kegiatan yang biasanya mempergunakan biomassa sebagai b.ahan bakar. Sebagaimana dilakukan di Irlandia dan Finlandia, gambut dapat juga dimanfaatkan unrnk pembangkitan tenaga listrik. Hal demikian juga dipertimbangkan oleh Perusahaan Umum Listrik Negara, yang merencanakan unrnk membuat sebuah pusat listrik tenaga uap kecil yang mernakai gambut sebagai bahan bakar, bertempat di Kalimantan Barat. Besar daya-terpasang diperkirakan 4—5 MW.

2.1.2. Energi Minyak Dan Gas Bumi Umum Batu bara telah mengakibatkan tercetusnya apa yang dinamakan Revolusi Industri. Antara batu bara, minyak

bumi dan gas alam, kadang-kadang saling

menyaingi, dan kadang-kadang saling melengkapi, telah memungkinkan meluasnya industrialisasi sebagaimana terjadi sekarang ini . Berupa benda yang berat, besar dan kotor, batu bara terutama mendapatkan pasaran sebagai bahan bakar yang stasioner, atau mesin yang hanya bergerak perlahanlahan. minyak bumi dan gas alam, serta produksi-produksinya, di lain pihak, bukan saja memiliki lebih banyak energi per satuan berat, tetapi dapat juga memenuhi keperluan energi pada alat-alat yang kecil, seperti motor tempel untuk perahu, atau pesawat Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 17

terbang yang cepat, atau kapal laut yang besar. Lagi pula, pengangkutan dan pengurusannya lebih mudah. Dengan kemudahan penggunaan ini, ditambah dengan efisiensi termis yang lebih tinggi, serta pengurusan dan pengangkutan yang lebih mudah, menyebabkan penggunaan minyak bumi dan gas alam sebagai sumber utama penyedia energi lebih deras meningkatnya. Peranan minyak

bumi dalam persoalan-persoalan ekonomi dunia dapat

disimpulkan sebagai berikut: •

Konsumen dan fasilitas konversi paling banyak ada di dalam tangan negara-negara yang teknis maju;

•

Di Dunia Barat, eksploatasi terutama dilakukan oleh perusahaan-perusahaan swasta yang besar, sedangkan di negara-negara lainnya, terutama dimiliki dan dilaksanakan oleh negara;

•

Investasi besar-besaran, terutama dari negara-negara Barat, banyak dilakukan di negara berkembang, yang memiliki banyak sumber minyak bumi;

•

Nasionalisme politik dan ekonomi merupakan suatu kekuatan aktif dalam pencarian sumber-sumber minyak bumi;

•

Pemilikan lapangan minyak tidak terbagi rata di antara negara, dan sangat banyak didapat di Timur Tengah Ada yang memperkirakan, sebagaimana halnya dengan batu bara, bahwa minyak

bumi dan gas alam terjadi dari sumber-sumber organik, yang dewasa ini didapatkan dalam letak-letak endapan. Namun asal-usulnya berbeda daripada batu bara. Pengetahuan mengenai asal-usul minyak bumi dan gas alan ini , sebenarnya tidaklah begitu pasti. Dugaan yang semakin diterima dewasa ini , adalah bahwa minyak bumi dan gas alam ini terjadi karena perubaharn kimiawi daripada kehidupan tumbuh tumbuhan dan binatang-binatang kecil, terutama plankton yang pernah tertimbun dalam-dalam di lumpur di bawah perairan dan rawa. Setelah lumpur tertindih oleh endapan-endapan lain, terjadi kompresi. Kemungkinan, sebagai sebagian reaksi terhadap kompresi tersebut, titik-titik minyak bumi berpindah, diaktivir oleh gas alam yang terjadi dalam fase-fase permulaan ini , atau karena air.

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 18

Bilamana lapisan-lapisan batu yang berdekatan cukup berpori, hidrokaronhidrokarbon ini memasukinya sampai tertahan oleh sesuatu halangan yang tidak dapat ditembus, minyak bumi dan gas alam berkumpul dalam lubang-lubang lapisan-lapisan yang dilaluinya. Perlu dikemukakan, tidak semua ahli sependapat bahwa minyak bumi ini berasal dari bahan organik. Minyak dan gas bumi terdiri atas berbagai campuran unsur karbon dan hidrogen, yang biasanya disebut hidrokarbon, ditambah beberapa unsur lainnya yang kurang penting. Bahan-bahan ini

kadang-kadang berupa benda-benda gas, atau cair, atau

benda-benda berupa lilin, hal mana terutama tergantung daripada perbandingan karbon dan hidrogen. Penamaan minyak bumi atau petroleum, pada umumnya dipergunakan üntuk bahan-bahan cair, yang kadang-kadang berisi gas atau cairan berupa campuran atau larutan yang ringan, sedang ataupun berat.. Bila komponen minyak -minyak ringannya didistilasi atau diuapkan, maka sisa yang tertinggal merupakan suatu campunan dari hidrokarbon yang disebut parafin. Distilasi lebih lanjut menghasilkan pengotoran hidrokarbon lain berupa aspal. Dalam urutan pengusahaan perminyakan terdapat empat jenis kegiatan yang berbeda. Pertama adalah pencarian daripada sumber sumber minyak, yang biasanya disebut eksplorasi. Kedua adalah pengelolaan daripada tambang-tambang minyak unrnk menghasilkan minyak mentah, biasanya disebut produksi. Ketiga adalah pengangkutan daripada minyak dan tempat produksi ke tempattempat pemakaian, biasanya disebut transportasi. Dan keempat adalah usaha memperoleh jenis-jenis produksi dad minyak

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

tersebut, yang biasanya disebut

Halaman 19

penyulihgan. hap kegiatan mempunyai teknologi sendiri, dan sering diusahakan seeara terpisah atau tersendiri oleh perusahaan-perusahaan.

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 20

Foto 5. Tambang minyak bumi di Equador

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 21

Foto 6. Tambang minyak bumi lepas pantai

Kecuali

kalau

sumber

minyak

dengan mudah ditemukan karena keluar dengan sendirinya dari permukaan bumi, umumnya

sumber

tersebut

terletak

tersembunyi jauh dalam perut bumi, puluhan, ratusan bahkan hingga ribuan meter

dalamnya,

dan

pencariannya

memerlukan informasi-informasi geologi dan geofisika. Korelasi antara sumber-sumber minyak atau gas dengan formasi-formasi geologi tertentu sudah lama diketahui. Hal ini menyebabkan perlu diadakannya pemetaan bawah permukaan bumi. Dalam membuat survei, sering dipergunakan gravimetrik

pengukuran dan

seismik.

magnetik, Karena

pengukuran magnetik dan gravimetrik

Foto 7. Kapal eksplorasi minyak bumi

kurang mahal, maka cara-cara ini sering didahulukan. Walaupun ketelitiannya kurang tinggi, cara ini

dapat memenuhi

keburnhan untuk mendapatkan data pertama. Eksplorasi seismik lebih definitif dalam menganalisis struktur bawah tanah, tetapi juga lebih mahal. leknik ini

dilandaskan pada fakta, bahwa gelombang-

gelombang kejutan yang berjalan melalui bunii, akan dipanrnlkan pada pemisahanpemisahan antara lapisanlapisan. Gelombang-gelombang kejutan dibuat dengan ledakanledakan yang dilakukan dalam lubang-lubang yang dangkal, dan dicatat tibanya pada berbagai tempat dengan jarak-jarak tertentu. Kemajuan-kemajuan dalam metodemetode eksplorasi diharapkan dapat dicapai dengan kemajuan-kemajuan teknologi elektronika, baik untuk observasi, inaupun untuk analisis data. Sumber-surnberdaya alarn bumi dapat juga disurvei dengan satelit.

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 22

Setelah ada perkiraan lokasi kernungkinan sumbèr minyak atau gas bumi dilakukan pengeboran. Semula pengeboran hanya dilakukan di daratan akan tetapi karena sumber-suinber minyak banyak terdapat juga di dasar lautan, kini telah lazim dilakukan pengeboran lepas pantai. Karena mahalnya biaya pelaksanaan pengeboran lepas pantai ini dan tiap instalasi yang tetap, diusahakan untuk melakukan sebanyak mungkin pengeboran. Dan sumber-sumber di daratan, minyak mentah dikumpulkan melalui pipa-pipa untuk mengalirkannya ke tempat penyulingan, ke tempat penyimpanan, tempat pengangkutan ataupun ke tempat pemakaian secara. langsung. Unrnk pengeboran lepas pantai pemindahan minyak lebih sulit, karena memerlukan pipa-pipa laut ataupun kapal. tengker. Untuk transportasi minyak

mentah pada umumnya dipergunakan tangker-

tangker yang besar, atau pipa-pipa panjang. Untuk menekan biaya angkutan, ukuranukuran tangker menjadi kian besar. Belum lama berselang, sebuah tangker berukuran 50.000 DWT dianggap besar. Kini sudah banyak tangker berukuran antara 200.000 DWT. Bahkan dalam tahun 1973 telah beroperasi sebuah tangker berukuran 400.000 DWT, sedangkan dalam taraf perancangan sudah dibuat desain- sebuah tangker berukuran 600.000 DWT. Pengangkutan gas alam belum dilakukan secara besar-besaran. Gas mula-mula dicairkan di tempat pemuatan untuk kemudian diangkut dalam kapal tangker yang khusus ke tempat tujuan. Setelah tiba, gas cair ini

diuapkan kembali, dan

didistribusikan melalui pipa. Proses-proses penyulingan mengubah minyak bumi menjadi produk-produk yang diperlukan berbagai bidang kegiatan seperti pengangkutan, listrik dan petrokimia. Metode-metode pemisahan fisik seperti distilasi menghasilkan fraksi-fraksi hidrokarbon tertentu. Pada proses pemecahan (cracking) maka molekul-molekul yang besar dipecah menjadi molekul-molekul yang kecil yang diperlukan. Bila sebaliknya diperlukan campuran-campuran dengan berat molekul yang lebih besar, hal ini dapat dicampuri dengan proses polimerisasi. Selanjutnya ada pula proses reformasi, di mana struktur molekul diubah, sesuai dengan bentuk atau sifat yang dikehendaki. Terbanyak minyak dan gas bumi dipakai pada usaba-usalia pembakaran untuk mendapatkan energi, yang terakhir sebagai gas buangan pada cerobong atau peredam letus (knalpot), untuk dilepaskan di udana.

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 23

Produksi dan Pemakaian minyak dan Gas Bumi Pengumpulan data mengenai cadangan minyak dan atau gas bumi sangat sulit, baik disebabkan berbeda penggunaan metode eksplorasi, berbeda cara evaluasi data, maupun kanena berbagai pertimbangan sekuriti dan ekonomi pemilik data tersebut. Data perkiraan cadangan ini berbeda dari tahun ke tahun, sejalan dengan perkembangan teknologi dan perkembangan ekonomi. Dalam tahun 1942 misalnya diperkirakan bahwa cadangan minyak bumi dunia yang dapat dimanfaatkan berjumlah 82 miliar ton. Dalam tahun 1953 perkiraan ini naik menjadi 136 miliar ton. Untuk tahun 1970 angka ini naik lagi menjadi 246 miliar ton dan perkiraan menurut WEC yang dibuat dalam tahun 1980 jumlah cadangan dunia yang dapat - dimanfaatkan adalab sebesar 354 miliar ton. Dalam tabel 2.8 tercantum angka-angka produksi minyak bumi akumulatif hingga awal 1979, cadangan terbukti yang dapat dimanfaatkan, serta cadangan mungkin dan terduga yang dapat dimanfaatkan menurut WEC. Dari kolom produksi kumulatif hingga awal 1979 pada Tabel 2.8 tampak bahwa Amerika Utara dan Timur Tengah bersama-sama menghasilkan secara kumulatif 61% dan produksi seluruh dunia. Sedangkan produsen terkecil adalah Timur Jauh, Pasifik dan Eropa Barat. Dari kolom cadangan terbukti, dan dapat dimanfaatkan, Timur Tengah menonjol dengan jumlah cadangan sebesar 57%. Pada kolom cadangan mungkin dan terduga dimanfaatkan, Timur Tengah tidak lagi menempati kedudukan nomor satu, melainkan nomor dua dengan 24%. Tabel 2.8.

Cadangan dan Produksi Akumulatif minyak Bumi Dunia, Awal 1979

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 24

Tempat pertama diduduki oleh wilayah USSR, RRC dan Eropa Timur dengan jumlah 30%. Afrika menempati nomor tiga dan Amerika Utara nomor empat. Daerah Antartika juga tercatat dalam kolom ini . Pada kolom jumlah cadangan yang dapat dimanfaatkan kembali, Timur Tengah menempati urutan pertama dengan 33%, disusul oleh wilayah USSR, RRC dan Eropa Timur. Produksi minyak bumi seluruh dunia dalam tahun 1979 mencapai 65,2 juta barel sehari. Produsen terbesar adalah negara-negana OPEC yang menghasilkan 31,5 juta barel sehari, atau 48,2% produksi dunia, disusul oleh negara-negana perencanaan terpusat dengan produksi 14,2 juta barel sehari, atau 21,8% disusul oleh OECD Amerika Utana, yang terdiri atas USA dan Kanada, dengan produksi 11,9 juta barel sehari, atau 18,3%. Gambar 2.5 memperlihatkan secara visual cadangan dunia minyak bumi untuk tahun 1971. Data ini

sudah agak tua, namun menarik untuk memperhatikan cara

penyajian yang menarik dari data-data. Juga menarik untuk diperhatikan bahwa terdapat perbedaan besar antara pengertian serta data cadangan suatu sumberdaya minyak . Hal demikian terdapat pula pada sumber-sumberdaya energi lainnya.

Sumber:M.K. Hubbert, “The Energy Resources of the World”, in Energy & Power. Freeman & Cc, San Francisco, 1971.

Gambar 2.5. Cadangan Dunia minyak Burnt, 1971.

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 25

Foto 8. LPG Plant

Foto 9. Kilang minyak di Indonesia

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 26

Tabel 2.9 memberikan data yang lebih mutakhir mengenai Cadangan dan produksi minyak bumi untuk 20 produsen terbesar dunia. Menarik untuk melihat bahwa cadangan terbesar adalah pada Arab Saudi, sedangkan produsen terbesar adalab Amerika Serikat. Juga dapat dilihat bahwa di Timur Tengah terdapat Cadangan 67 persen minyak bumi dunia, sedangkan produksinya kurang dan 27 persen. Negaranegara OPEC (Organization of Petroleum Exporting Countries) memiliki hampir 80 persen Cadangan dunia, sedangkan produksinya hanya meliputi 40 persen. Secara keseluruhan dapat dikatakan, bahwa dengan produksi sekarang juinlah minyak hanya akan cukup untuk 1k 50 tahun saja. Tabel 2.9. Cadangan dan Produksi minyak Bumi 20 Terbesar Dunia, Tahun 1989 Cadangan Negara

Produksi

Cadangan/ Produksi (Tahun)

109 SBM

(%)

109SBMH)

(%)

1. Arab Saudi* 2. Irak* 3. Kuwait~’ 4. Iran”’ 5. Abu Dhabi* 6. Venezuela 7. Libia 8. Nigeria 9. Aljazair 10. Indonesia 11. Qatar”‘ Total OPEC

255,0 100,0 94,5 92,9 92,2 58,5 22,8 16,0 9,2 8,2 4,5 753,8

26,8 10,5 9,9 9,8 9,7 6,1 2,4 1,7 1,0 0,9 0,5 79,2

4,9 2,8 1,5 2,9 1,4 1,7 1,1 1,6 0,7 1,2 0,4 20,9

9,4 5,4 2,9 5,6 2,7 3,3 2,1 3,1 1,3 2,3 0,8 40,3

142,6 97,8 172,6 87,8 180,4 94,3 56,8 27,4 36,0 18,7 30,8 98,8

Non-OPEC 1. Uni Soviet 2. Meksiko 3. Amerika Serikat 4. RR Cina 5. Norwegia 6. India 7. Kanada 8. Mesir 9. Inggris Total Non-OPEC Jumlah Besar

58,4 56,4 25,9 24,0 11,5 7,5 6,1 4,5 4,3 192,8 952,0

6,1 5,9 2,7 2,5 1,2 0,8 0,6 0,5 0,5 20,8 100

12,2 2,6 7,7 2,8 1,5 0,7 1,6 0,9 1,7 31,0 51,9

2,4 5,0 14,8 5,4 2,9 1,3 3,1 1,7 3,3 59,7 100

13,1 59,4 9,2 23,5 21,0 29,4~ 10,4 13,7 6,9 17,5 50,3

Negara OPEC

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 27

*Tjmur Tengah Surnber: Cat atan

639,1

67,1

13,9

26,~

125,9

Fortune, 7 Mei 1990. 1. SBM = Setara Barel minyak . 2. SBMH Setara Barel minyak Sehari. 3 .OPEC = Organization of Oil Exporting Countries.

Suatu proyeksi perkembangan produksi dunia minyak bumi yang dibuat oleh Lane terlihat pada Gambar 2.8. Proyeksi ini juga memperkirakan bahwa minyak akan tersedia hanya hingga pertengahan abad ke-2 1. Menurut perkiraan ini , titik puncak produksi akan dicapai sekitar tahun 2000.

Sumber:

J.A. Lane, Outlook for Alternative Energy Sources, Wina, 1975.

Gambar 2.8. Proyeksi Perkembangan Produksi minyak .

Tabel 2.10 memperlihatkan angka-angka tahun 1979 mengenai situasi dunia gas bumi per wilayah dunia. Tabel 2.10. Produksi Kumulatif dan Cadangan Dunia Gas Bumi Tahun 1979 Cadangan Cadangan Produksi Jumlah Cakumulatif terbukti dapat mungkin dan dangan da pat dimanfaatkan terduga dapat Wilayah Dunia hingga awal diman faatkan 1979 (awal 1979) dimanfaatkan 1012 m3 % 1012 m3 % 1012 m3 % 1012m3 % Afrika 0,1 0,4 7,3 9,9 26 13,5 33,4 11,4 Amerika Utara 16.9 63,1 7,5 10,1 42 21,9 66,4 22,7 Amerika Latin 1,8 6,7 4,7 6,3 10 5,2 16,5 5,6 Timur Jauh 0,2 0,7 3,3 4,5 10 13,5 4,6 5,2 Pasifik Timur Tengah 1,1 4,1 27.6 30 15,7 51,6 17,6 20,5 Eropa Barat 1,5 5,6 3,9 5,3 6 3,1 11,4 3,9 Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 28

USSR, RRC, EropaTimur Antartika Jumlah

5,2

19,4

26,9

36,3

64

33,3

96,1 32,8

— 26,8

— 100

— 74,1

— 100

4 192

2,1 100

4,0 1.4 292,9 100

Sumber: WEC, Survey of Energy Resources, 1980.

Dari tabel 2.10 dapat dilihat bahwa produksi kumulatif gas bumi hingga awal 1979 adalah terbesar pada Amerika Utara dengan porsi 63,1%, disusul oleh Wilayah USSR, RRC dan Eropa Timur dengan 19,4%. Akan tetapi mengenai jumlah cadangan yang dapat dimanfaatkan maka USSR, RRC dan Eropa Timur menempati kedudukan pertama dengan 32,8%, disusul oleh Amerika Utara dengan 22,7%, kemudian Timur Tengah dengan 17,6%. Diperkirakan., bahwa permintaan akan gas bumi akan mencapai lebih-kurang 1500 miliar in3 dalam tahun 1985, untuk meningkat lagi menjadi 2400 miliar m3 dalam tahun 2000 dan lebih dad 3000 miliar m3 dalam tahun 2020. Angka-angka tersebut tercanrnm dalani Gambar 2.10. Dalani gambar tersebut tercantum pula perkiraan garis potensi produksi. lanipak bahwa dalam tahun 2020 garis permintaan mendekati garis potensi dan diperkirakan bahwa pada pertengahan abad ke21 p0-tensi produksi tidak lagi akan dapat memenuhi permintaan.

Sumber: WEe, World Energy: Looking Ahead to 2020.

Gambar 2.10. Perkiraan Potensi Produksi dan Permintaan Dunia Gas Bumi Hingga 2020.

Minyak dan Gas Bumi di Indonesia Minyak bumi ditemukan dalam jumlah-jumlah yang ekonomis di Sumatera Tengah, Sumatera Selatan, lepas pantai Jawa Barat, lepas pantai Kalimantan limur, Kalimantan Selatan dan lepas pantai Irian Jaya. Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 29

Suatu

masa sekurang-kurangnya tiga tahun diperlukan unrnk melakukan

eksplorasi yang luas untuk dapat membuat perkiraan yang baik akan cadangan minyak bumi. Menurut data terakhir, besarnya cadangan bumi di Indonesia diperkirakan berjumlah 59 miliar barel. Sebelum Perang Dunia II beberapa perusahaan minyak

telah melakukan

kegiatan eksplorasi dan eksploatasi, seperti BPM, Standard Vacuum Petroleum Company, dan Caltex Pacific, dengan kegiatan-kegiatan terutama di Sumatera Tengah dan Surnatera Selatan. Semua lapangan yang diketemukan pada akhir abad lalu awal abad in praktis sudah habis atau sudah mendekati batas produksi ekonomis. Tabel 2.11 memperlihatkan angka-angka mengenai sumberdaya minyak bumi di Indonesia. Tampak bahwa terbanyak minyak ditemukan di Sumatera, dan juga di Kalimantan dan Jawa. Cadangan pasti berjumlah 10,2 miliar barel, sedangkan seluruh sumberdaya berjumlah 58,6 miliar barel. Tabel 2.11. Sumberdaya minyak Indonesia (Satuan: 109 Barel)

Wilayah Sumatera kalimantarn Jawa Wilayah Lain Total Indonesia Sumber:

Cadangan 6.4 1.4 2.0 0.4 10.2

Belum Ditemukan 17.4 16.0 8.7 6.3 48.4

Total 23.8 17.4 10.7 6.7 58.6

Erwin S., Mutu Batu Bara Indonesia Sebagai Bahan Bakar. Makalah disampaikan pada “Lokakarya Energi 1988”. Komite Nasional Indonesia, World Energy Conference, 1-2 Agustus 1988.

Tabel 2.12 memperlihatkan produksi minyak bumi Indonesia dan tahun 1985 sampai 1988. tampak bahwa sebeluin Perang Dunia II produksi minyak tidak seberapa banyak, namun dalam dekade 1970-an produksi minyak meningkat dengan pesat untuk mencapai titik tertinggi pada tahun 1977, unrnk kemudian secara berangsur-angsur menurun. Peranan gas bumi kini kian lama kian besar, balk sebagai bahan bakar untuk pemakaian energi didalam negeri, maupun sebagai komoditi ekspor dan penghasil devisa. Hal ini disebabkan terdapatnya gas bumi sebagai sumberdaya yang cukup besar di Indonesia. Tabel 2.13 memberikan suatu ikhtisar sumberdaya gas bumi di tanah air. lerlihat bahwa terbanyak gas bumi, baik sebagai cadangan, maupun sebagai sumberdaya Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 30

keseluruhannya, terdapat di Sumatera dan Kalimantan. Sekalipun dalam jumlah yang lebih kecil, cadangan gas bumi juga ditemukan di Pulau Jawa.

Tabel 2.12.

Produksi minyak Bumi Indonesia Hingga 1988. (Dalam Juta Barel)

Tahun

Produksi

Naik(%)

Tahun

Produksi

Naik(%)

Tahun

Produksi

Naik(%)

1895 1900 1905 1910 1915 1920 1925 1930 1935 1940

1,1 2,2 8,0 11,0 12,0 17,5 21,4 41,7 47,2 62,0

— 100,5 265,7 36,4 10,0 45,5 23,0 94,8 13,0 31,5

1945 1950 1955 1960 1965 1970 1971 1972 1973 1974

7,6 48,4 86,0 150,0 175,4 311,6 325,6 396,0 488,6 501,8

-91,6 536,8 77,6 74,5 17,4 77,6 4,5 21,5 23,5 2,7

1975 1976 1977 1978 1979 1980 19.82 1984 1986 1988

476,9 550,4 615,1 597,0 580,4 577,0 488.2 517,0 507,2 491,5

-5,0 15,4 11,8 -3,1 -2,7 -0,6 -18,2 5,9 -1,9 -3,1

Sumber: Buku Tahunan Pertambangan Indonesia, Departemen Pertambangan & Energy, Jakarta, Beberapa Edisi. Catatan: Produksi Tertinggi terjadi pada tahun 1977.

Cadangan gas bumi terbesar terdapat di Aceh, di mana terdapat sebuah pabrik elenji Arun, di Kalimantan limur, dengan pabrik elenji Badak, dan di Kepulauan Natuna, yang belum dieksploatasi. Di samping irn terdapat pula cadangan-cadangan yang lebih kecil di sekitar Indramayu, Jawa Barat, dan di lepas pantai Pulau Madura. Juga di Sumatera Utara dan Sumatera Selatan terdapat cadangan gas bumi dalam jumlah yang tidak begitu besar. Gas bumi yang dihasilkan oleh lapangan-lapangan lndramayu, lepas pantai Pulau Madura, dan Sumatera Utara dan Selatan pada umuninya dipergunakan untuk bahan bakar dan bahan baku pabrilc pupuk, industri petrokimia, dan pembangkitan tenaga listrik. Gas yang berasal dan lapangan Lndramayu juga dipergunakan untuk gas kota dan pabrik baja Krakatau Steel. Tabel 2.13. Sumberdaya Gas Bumi Indonesia. (Satuan: 1012 SKK) Wilayah

Cadangan

Belum Ditemukan

Total

Sumatera

59.6

11.3

70.9

Kalimantan

17,6

13,1

30,7

Jawa

2,8

7,0

9,8

Wilayah Lain

0,5

3,6

4,1

Total Indonesia

80,5

35,0

115,5

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 31

Swnber: Badan Pengkajian & Penerapan Teknologi, The Indonesia Gas Sektor, Laporan Data & Modeling Terakhir, Jakarta, Januari 1989. Catatan: 1) Lapangan Natuna termasuk Sumatera. 2) SKK = Standar Kaki Kubik.

Tabel 2.14 memberikan angka-angka produksi gas bumi Indonesia menurut produsen dan tahun 1986 sampai dengan 1988. Tampak banwa produsen terbesar adalah kontraktor bagi hasil Pertamina Tabel 2.14. Produksi Gas Bumi Indonesia Menurut Produsen, 1986-1988, 109 SKK Produsen

1986

1987

1988

Pertaniina

229,1

240,3

249,1

1.377,8

1.470,9

1.576,5

Lemigas

0,2

0,2

0,1

PT Stanvac Indonesia

21,8

20,5

22,0

PT Calasiatic-Topco

0,02

0,02

0,03

1.628,9

1.731,9

1.847,7

Kontraktor Bagi-Hasil

Jumlah

Sumber: Buku Tahunan Pertambangan Indonesia 1988, Departemen Pertambangan & Energi, Jakarta, April 1989. Catatan: SKK = Standar Kaki Kubik.

Dari tabel itu dapat pula dilihat bahwa produksi gas bumi secara berangsurangsur meningkat, sekalipun tidak dengan jumlah yang besar. Gas bumi di dalain negeri dipergunakan untuk keperluan industri, rumahtangga, dan belakangan juga untuk transportasi, walaupun yang terakhir ini

inasih dalam

jumlah yang kecil.

2.1.3. Energi Nuklir Reaksi Nuklir Dalam tahun 1938 Otto Hahn, seorang ahli kimia Jerman, menemukan pemecahan atau fisi nuklir, suatu bentuk reaksi nuklir; beberapa tahun kemudian, yaitu tahun 1942, Enrico Fermi, di University of Chicago, Amerika Serikat. Produksi pertama dipakai untuk sebuah bom. Pembebasan energi pada reaksi nuklir semula dimanfaatkan untuk keperluan perang berupa bom atom. Sungguh pun demikian penemuan itu sering dianggap sebagai kemajuan teknis terpenting setelah penemuan api. Menurut salah satu definisi, reaksi nuklir adalah berbagai macam Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 32

interaksi (interactions) antara partikel-partikel bebas dan inti-inti (nuclei). Dalam salah satu jenis reaksi nuklir yang tercapai antara inti degnan neutron, yang disebut absorpsi neutron, terjadi tubrukan antara sebuah neutron bebas dan suatu inti (nucleus), sehingga neutron bebas tersebut kehilangan kebebasannya, dan diserap, atau diabsorpsi oleh inti itu, Salah satu kemungkinan kejadian akibat absorpsi neutron itu adalah pemecahan atau fisi (fission). Dalam fisi ini, inti pecah menjadi dua atau lebih, dengan melepaskan dua atau tiga neutron bebas, yang terbang dengan kecepatan yang tinggi sekali, sehingga mempunyai energi kinetik yang besar. Dalam suatu reaktor energi ini dilepaskan kepada moderator, yang merupakan bagian dan sumber panas dalam reaktor nuklir. Akan terjadi reaksi berantai bilamana jumlah neutron bebas yang diabsorpsi. Dalam teknologi nuklir bila keadaan ini terjadi maka disebut tercapai criticality, atau knitikalitas. Reaksi fisi nuklir dapat dirumuskân sebagai berikut:

di mana: n

: neutron

U

: uranium

F1

: fraksi 1

F2

: fraksi 2

E

: energi yang dibebaskan

Bilamana inti uranium 235 menyerap sebuah neutron (n), terjadilah suatu transisi inti yaitu uranium -236 yang memasuki keadaan labil atau keadaan eksitasi (diberi tanda bintang*), yang kemudian dapat melepaskan energinya dengan beberapa cara. Tambahan energi yang diperoleh inti U -236 adalah jumlah energi kinetik dan energi ikatan dari neutron yang diserap. Untuk inti-inti berat dengan angka massa ganjil seperti U -235 energi eksitasi yang berkaitan dengan serapan neutron adalah lebih besar daripada ambang (threshold) atau energi aktivasi untuk pemisahan dua hasil fisi dalam keadaan eksitasi F1* dan F2* dengan angka atom masing-masing Z1 dan Z2 serta angka massa A1 dan A2. Pada saat Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 33

yang sama sejumlah b neutron dan energi sebanyak E dilepaskan. Walaupun memerlukan waktu yang lama, hasil-hasil fisi F akan kehilangan energi eksitasinya dengan memancarkan sinan-sinar beta dan gama dan melepaskan beberapa neutron. Suatu inti yang memancarkan sinar beta akan bertambah angka atomnya (atau muatan intinya) dengan satu unit dan menjadi satu unsur baru. Jumlah energi yang dibebaskan reaksi nuklir adalah kira-kira sebanyak:

Energi kinetik fraksi fisi F1 dan F2

E1 +

Energi kinetik neutron

En

= 5

MeV

Energi sinar gamma berupa foton . . .

Eg

= 13

MeV

Eb

= 7

MeV

E

= 192 MeV.

Energi sinar beta berupa elektron . . . Jumlah energi per atom U-235

.

E2

= 167 MeV

Dengan demikian, maka per pemecahan atom U-235 dibebaskan energi sejumlah 192 MeV. Bilamana dibandingkan dengan pembakaran sebuah atom zat arang C dengan atom zat asam 02 yang menghasilkan energi sebanyak kira-kira 4eV, kiranya massa relatif zat arang (C- 12) dan nuklir (U-235) untuk bahan bakar yang diperlukan bagi produksi energi setara akan lebih-kurang mempunyai perbandingan:

Dengan demikian maka 2,45 ton zat arang adalah setara dengan 1 gram bahan bakan nuklir untuk menghasilkan jumlah energi yang sama. Angka itu berlaku untuk zat-zat yang murni. Untuk bahan bakar dalam keadaan yang sebenarnya berlaku angka-angka praktek yang lebih rendah, yaitu 1 10.000 bagi batu bara dan 1: 7.000 bagi minyak bumi. Walaupun demikian angka-angka ini masih sangat tinggi, sehingga hal ini merupakan salah satu kelebihan tenaga nuklir, bahwa banyak energi tersimpan dalam jumlah berat yang kecil. Dipandang dari sudut angkutan dan penyimpanan hal ini merupakan suatu keunggulan, sebab memungkinkan untuk melakukan pembangkitan listrik secara besar-besaran tanpa persoalan angkutan. Terjadinya reaksi nuklir secara visual terlukis dalam Gambar 4.1.Pada taraf a, sebuah neutron bebas, yang berjalan secara“biasa” atau “lambat”, bertubrukan dengan inti uranium U-235. Neutron ini diserap oleh U-235, yang menjelma menjadi U-236, Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 34

sebagaimana tampak pada taraf b Gambar 4.1. Inti uranium-236, mengalanii eksitasi. Inti ini kemudian pecah menjadi dua jenis atom lam yang lebih ringan, yang dinamakan hasil fisi, atau pemecahan, atau hash pemecahan, sebagaimana terlihat pada -taraf c Gamban 4.1. Pecahan itu sering berupa iodine atau perak.

Gambar 4.1. Skema Terjadinya Reaksi Nuklir dengan Fisi.

Bersamaan dengan pemecahan itu, terjadi dua hal; Hal pertama, terjadi radiasi beberapa jenis sinar, seperti sinar alpha, betha dan gamma. Radiasi ini pada umumnya berbahaya untuk kesehatan. Hal kedua, ada dua atau tiga neutron terlempar keluar dengan kecepatan yang besan, yang menimbulkan panas. Pada asasnya yang terjadi dalam proses pemecahan inti Uranium-235 adalah inti itu pecah menjadi dna atom lain yang lebih ringan, sedangkan energi pengikat atom semula dibebaskan. Dan energi yang dibebaskan itu berbentuk energi kinetik dan dua atau tiga neutron cepat yang dilempar keluar dan radiasi beberapa jenis sinar dan panas. Oleh karena itu menjadi penting adalah ~bagaimana “menangkap” energi yang dibebaskan tersebut di atas. Hal ini dilakukan dengan melepaskan neutron-neutron cepat itu ke dalam suatu zat yang dinamakan “moderator”. Moderator itu mempenlambat kecepatan neutron-neutron cepat itu. Atau dengan perkataan lain, moderator itu mengerem kecepatan neutron-neutron itu. Energi kinetik neutron itu diubah oleh moderator menjadi panas: suhu moderator naik. Bilamana neutron cepat, yang kini sudah menjadi neutron lambat, bertemu lagi, atau bertubrukan lagi dengan sebuah inti Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 35

uranium235, sebagaimana terlukis pada fase e, maka terulanglah serapan neutron oleh U-235 yang menjadi U-236, yang kemudian menyebabkan terjadmya lagi proses pemecahan. Knitikalitas sebagaimana telah disebut di atas tercapai, bilamana reaksi ini telah mencapai taraf berupa reaksi berantai. Perlu dicatat bahwa dapat terjadi, neutron lambat itu bertubrukan dengan inti uranium-238. Uranium238 tidak fisil, akan tetapi akan menyerap neutron itu sehingga terjadi U-239, dan yang kemudian menjeLma menjadi plutonium 239. Bila dilcatakan U-235 itu fisil, maka U-238 dinamakan fertil atau subur. Sebagaimana telah dikemukakan terdahulu, diperlukan suatu bahan, yang dinaniakan moderator, untuk menyerap semua energi yang dikembangkan, dan untuk memperlambat jalannya neutron cepat yang dihasilkan oleh proses pemecahan. Reaktorreaktor yang pertama dibuat menggunakan grafit sebagai moderator. Bahanbaban lain yang dipakai kemudian adalah air biasa (H20) dan air berat (D20). Bahan yang dipakai sebagai moderator harus memenuhi syarat agar jangan menyerap terlampau banyak neutron, karena neutron diperlukan untuk bertubrukan seterusnya supaya reaksi berantai dapat terpelihara. Salah satu karakteristik suatu material sebag~i moderator disebut “rasio moderator” yang untuk air biasa adalah 60, untuk grafit sekitar 220 dan untuk air berat 1700. Lebih tinggi rasio moderator, lebih baik sifat-sifatnya.

PLTN Francis

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 36

PLTN US

Chornobyl

Bahan Bakar Nuklir Penggunaan tenaga nuklir memerlukan isotop-isotop fisil, terutama uranium-235 yang fisil. Kiranya eksplorasi dan~ penambangan mineral uranium merupakan langkah pertama ke arah pembuatan bahan bakar nuklir. Besar cadangan yang dapat dimanfaatkan akan tergantung danipada harga pasaran dunia bahan bakar in Kiranya jelas bahwa harga bahan bakar nuklir berkaitan erat dengan harga bahan bakar lainnya, seperti misalnya minyak bumi. Selain danipada itu, harga bahan bakar nuklir akan juga tergantung pada penerimaan masyarakat terhadap penggunaan energi nuklir pada umumnya, dan yang kini telah menjadi persoalan politis.

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 37

Dalam Tabel 2.15 tercantum angka-angka mengenai cadangan teragakan dan cadangan terduga, sebagai ketergantungan dan harga bahan bakar nuklir di pasaran dunia. Uranium dijual di pasaran dunia berupa konsentrat dengan suatu komposisi kimia tertentu dengan nama Yellou Cake; ia merupakan suatu campuran dan amonia, sodium dan manganese, sedangkan harganya ditentukan isi uraniumnya, yang dihitung per pound U308. Pada asasnya, Yellow Cake merupakan suatu produk, berisi uranium alam dengan komposisi isotope sebagaimana ditemukan dalam alam, dan biasanya berisi uranium dengan kadar 0,7%. Untuk penggunaan sebagai bahan bakar nuklir dan reaktor air biasa, kadan uranium ini masih harus ditingkatkan dan 0,7% menjadi antara 2 dan 3%. Untuk penggunaan dalam reaktor air~ berat, bahan bakar ini tidak perlu diperkaya, karena kadar 0,7% uranium sudah meneukupi.

Tabel 2.15. Cadangan Sebagai Fungsi Harga Bahan Bakar Nuklir Harga U308 Cadangan Teragakan Cadangan Terduga (US$ per pound) (Ribu Ton) (Ribu Ton) Sampai10 765 470 Sampai 15 1.375 775 Sampai 30 1.760 1.740 Sampai 130 2.192 2.176 Sumber: Energy Technology Handbook, McGraw-Hill Book Coy, New York.

Sebagaimana telah dijelaskan, untuk penggunaan dalam reaktor air biasa, bahan bakar uranium masih perlu diperkaya, ditingkatkan kadar uranium sampai meneapai taraf antara 2 dan 3%. Ada beberapa proses pengkayaan uranium yang dikenal pada masa mi. Proses-proses itu umumnya dilandaskan pada fakta, bahwa uranium dengan angka atom yang tinggi, merupakan salah satu unsur terberat yang dikenal. Pada proses difusi, yang kini dipakai secara besan-besaran di USA dan USSR, pada asasnya atomatom “disaring” sehingga unsur-unsur yang mempunyai perbedaan berat terpisah. Hal ini juga terjadi pada sistem nozzle yang dikembangkan oleh Jerman Barat dan sistem sentrifugal yang dikembangkan di negeri Belanda. Prancis pada saat ini sedang mengembangkan suatu proses keempat, yang berlandaskan suatu reaksi kimia. Untuk dapat memperkaya bahan bakar uranium, bentuknya yang seperti roti atau kue, harus diubah menjadi berupa gas. Salah satu jenis gas yang memenuhi syarat, adalah gas UF6. Karenanya, sebelum diperkaya, U308 perlu dikonversi menjadi UF6. Setelab diperkaya, bahan bakar nuklir ini perlu diberi bentuk yang cocok untuk dipakai Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT Halaman 38

dalam reaktor nuklir, yaitu berbentuk tablet atau pelet. Oleh karena itu gas UF6 diubah menjadi U02’yang berbentuk bubuk atau powder, dan yang kemudian dicetak dalam bentuk tablet atau pelet, yang diisikan dalam elemen-elemen bahan bakan nuklir, berupa tabung-tabung. Bahan bakar nuklir kini telah siap untuk dipakai dalam pusat listrik tenaga nuklir. Sekedar untuk mendapatkan gambaran, sebuah PLTN dengan daya terpasang 600 MW PWR akan memerlukan bahan bakar U02 sebanyak 30 ton setahun, yang berasal dad 130.000 ton bahan penambangan (uranium ore) dengan kemurnian 0,1%. Bahan bakan yang telah dipakai didinginkan dulu, selama beberapa waktu, dalam sebuah kolam pendingin, dan kemudian diangkut ke pabrik proses ulang. Pabrik proses ulang menghasilkan tiga produk. Pertama adalab uranium yang masih dapat dimanfaatkan biasanya dalam bentuk UNH yang masih perlu diubah menjadi UF6, agar kemudian dapat dibawa ke pabrik pengkayaan. Hasil kedua adalah plutonium, yang juga dapat dimanfaatkan, dan “produk” ketiga adalah bahan buangan yang harus “dibuang”. Kanena bahan buangan nuklir ini masih sangat radioaktif, dan masih sangat berbahaya, penyimpanannya dilakukan dengan menanamnya dalam tanah, yang mempunyai sifat dapat bertindak sebagai perisai lagi pula tidak mengandung air tanah. Salah satu tempat yang dipakai untuk keperluan ini di Jerman Barat adalah suatu tambang garam yang tidak dipakai lagi terletak di kota kecil Assen, sebelah timur Hannover, berdekatan dengan perbatasan Jerman Timur. Bekas tambang ini diperkirakan cukup untuk 25 tahun, kira-kira sampai tahun 2000. Sedang dipersiapkan suatu tempat lain yang serupa untuk menyimpan bahan bakar nuklir buangan pada taraf selanjutnya. Diakui, bahwa cara penyimpanan ini, walaupun sudah dianggap baik, masih bersifat sementara. Diperkirakan, bahwa di waktu yang akan datang, bahan buangan liii akan dimasukkan dalam suatu kapsul, yang kemudian “ditembakkan” ke dalam ruang angkasa. Secara ideal adalah, bilamana bahan buangan itu dapat didaratkan di matahari, akan tetapi hal liii dipandang terlampau mahal. Atau diorbitkan di ruang angkasa yang cukup jauh dan bumi, mengelilingi sebuah planet lain. Kiranya masalah bahan buangan ini masib merupakan persoalan. Gambar 4.3 memperlihatkan apa yang dinamakan Sildus Bahan Hakar Nuklir (Nuclear Fuel Cycle), mulai dan penambangan, pemanfaatan, sampai dengan penyimpanan akhir. Pasaran pengkayaan juga masih merupakan persoalan yang cukup berat. Secara praktis, di waktu lalu USA memegang monopoli dalam jasa-jasa pengkayaan. Beberapa tahun kemudian, USSR menyusul dan dalam waktu dekat, beberapa negara lain Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 39

kemudian juga menyusul antaranya dan Perancis, Spanyol dan Iran (Eurodif) dan dan Jerman Barat, Inggris dan Belanda (Urenco). Pada saat ini masih dirasakan adanya ketergantungan politis yang berat terhadap negara-negara besar dalam bidang pengkayaan. Diharapkan ketergantungan ini akan berkurang bilamana proses-proses pengkayaan lainnya dengan nozzle, sentrifugal, dan cara kimia telah mencapai kematangan penuh secara ekonomis.

Catatan: Sebuah PLTN 600 MW jenis PWR akan memerlukan bahan bakar U02 sebanyak 30 ton pertahun, yang berasal dan baha~’ penambangan sebanyak 130.000 ton uranium (uranium ore) dengan kemurnian 0,1%

Gambar 4.3. Siklus Bahan Bakan Nuklir.

Kemampuan pabrik-pabrik untuk proses ulang bahan bakar yang telah dipakai, juga masih jauh daripada mencukupi. Walaupun berbagai pabrik untuk proses ulang ini telah dibangun: di Perancis (La Hague) dengan kemampuan 800 ton setabun, di Inggrins (Windscale) dengan kemampuan 1200 ton setahun, dan di Jerman (Kewa) dengan kemampuan 1500 ton setahun, namun jumlah bahan bakar terpakai yang setiap tahun memerlukan reprosesing, jauh melampaui kapasitas pabrik yang ada. Tiap PLTN harus mempunyai suatu rencana pengungsian. Bilamana terjadi sesuatu hal yang tidak diinginkan, misalnya terjadi sesuatu bencana nuklir yang dapat membahayakan penduduk Sekitamya, maka sudah harus tersedia suatu rencana pengungsian, yang mempakan pola bagi pemerintah daerah untuk mengambil tindakantindakan. Pula harus tersedia, suatu unit, suatu task force, lengkap dengan peralatan, Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 40

untuk setelah terjadinya rencana itu, datang memberi bantuan untuk mengurangi atau men~batasi bahaya-bahaya yang terjadi karena bencana nuklir itu. Di Jerman Barat hal ini dilakukan dengan membentuk suatu Tim Penolong, yang dipusatkan pada Pusat Penelitian Nuklir di Karlsruhe secara tetap. Tim di Karlsruhe itu, yang terdiri atas regu-regu terlatih baik lengkap dengan peralatan, diperuntukkan membantu seluruh Jerman Barat. Bersamaan dengan penggunaan PLTN, perlu dibuat juga rencana penutupan atau pengakhirannya - kelak. Hal ini diperlukan bukan saja karena sebuah PLTN merupakan bangunan yang besar dengan dinding-dinding yang sangat tebal akan tetapi terutama karena di dalam PLTN itu terdapat banyak bagian-bagian dan alat-alat yang juga pada akhir masa pemakaiannya masih mengandung kegiatan-kegiatan radioaktif yang besar. Di antara sebabsebab pengakhiran pemakaian PLTN dapat disebut: •

Telah mencapai akhir pemakaian secara teknis, ataupun secara ekonomis;

•

Telah mencapai akhir pemakaian secara fungsional misalnya untuk reaktor-reaktor percobaan atau prototipe;

•

Terjadinya suatu kerusakan yang besar, yang akan memerlukan biaya yang terlampau tinggi untuk perbaikan. Pengalaman hingga kini masih terbatas pada pengakhiran beberapa PLTN ukuran

kecil saja, dengan masa pemakaian yang agak singkat. Pada pengakhiran pemakaian, perlu dicatat sisa radio aktivitas yang ada (inventory). Cara-cara pengakhiran pemakaian suatu PLTN terdiri atas: •

Penutupan secara aman. Bagian-bagian radioaktif yang ditaruh dalam manganruangan tertentu dalam bangunan PLTN, kemudian ditutup darn dijaga.

•

Pembongkaran sebagian beserta penutupan secara aman dan bagian-bagian yang tidak dibongkar.

•

Pembongkaran secara keseluruhan. Dalam hal ini bagian-bagian yang mengandung bahan bakar radioaktif disimpan di tempat lain yang aman.

Perkembangan PLTN Dalam tahun 1955 di seluruh dunia hanya terdapat dua buah PLTN dengan daya terpasang total 7,8 MWe, di dna negara. Sepuluh tahun kemudian, dalam tahun 1965, jumlah ini menjadi 66 buah PLTN dengan daya terpasang keseluruhan 7.000 MWe, di 9 negara. Dalam tahun 1980, lima belas tahun berikutnya, jumlah ini menjadi 249 PLTN, Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 41

dalam 25 negara, dengan daya terpasang 142.000 MWe. Sedangkan dalam tahun 1991 angka-angka di atas menjadi 420 PLTN di 28 negara mengoperasikan daya terpasang total 326,6 ribu MWe. Sedangkan pada tahun 1991 itu sejumlah 76 satuan dengan daya terpasang sebesar 62 nbu MW berada dalam taraf pembangunan. Angka-angka di atas terlihat pada Tabel 2.16

Tabel 2.16. Perkembangan Daya Terpasang PLTN 1955—1991 Keterangan

1955

1960

1965

1970

1975

1980

1988

1991

Daya Terpasang (Ribu MWe)

0,008

0,13

7

20

76

142

311

327

Jumlah PLTN

2

24

66

98

200

249

410

420

Jumlah Negara

2

5

9

14

19

25

32

34

Sumber: IAEA Bulletin, Quarterly Journal of the International Atomic Energy Agency,Vienna, Berbagai edisi.

Pada tahun 1991 Perancis membangkitkan hampir 73 persen dan energi listriknya dan tenaga nuklir, yang tertinggi di dunia, disusul dengan 59,3 persen oleh Belgia. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 4.5. Selanjutnya dapat juga dibaca bahwa di ~ 1 negara pangsa energi nuklir adalah lebih dan 25 persen seluruh pembangkitan tenaga listrik. Produksi uranium terdapat di sejumlah negara yang relatif terbatas. Australia, Kanada dan Amenika Serikat termasuk negara-negara yang memiliki deposit uranium yang agak besar. Pada saat ini Indonesia memiliki tiga buah reaktor nuklir penelitian, sebuah di Bandung dengan daya 100 kW, sebuah lagi di Yogyakarta dengan daya terpasang 91 kW, sedangkan sebuah reaktor uji bahan (material tes reaktor) yang cukup besar terpasang di Serpong, Jawa Barat, dekat Tangerang, dengan daya 30 MW termal. Diperkirakan babwa pada dekade pertama Abad ke-21 Indonesia akan memiliki PLTN komersial pertama dengan daya terpasang 600 MW elektrik, yang kemungkinan besar akan terletak di dekat Gunung Muria, Jawa Tengah. Eksplorasi mineral radioaktif mendapat prioritas yang tinggi di Indonesia. Beberapa survei dilaksanakan di daerah-daerah Kalimantan, Lampung, Sumatera Barat, dan Irian Jaya untuk memperoleh indikasi terjadinya anomali radioaktif.

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 42

2.2. Sumber Energi Terbaharukan

Gambar 2.1. Sumber-sumber energi terbaharui Sumber energi terbaharukan dapat diperbaharui/digantikan dalam priode waktu yang tidak lama. Lima sumber energi terbaharukan yang banyak digunakan meliputi: 1. Energi panas bumi (geotermal). 2. Matahari. 3. Biomassa. 4. Hydropower (air), a. Air kandungan mekanis i. Energi air terjung ii. Energi pasang surut, dan iii. Energi ombat/gelombang dan arus laut b. Air kandungan termis i. Energi panas laut 5. Angin. Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 43

2.2.1. Energi panas bumi (geotermal). Umum Menurut salah satu teori, pada prinsipnya bumi merupakan pecahan yang terlempar dari matahari. Karenanya, bumi hingga kini masih mempunyai suatu inti panas sekali yang meleleh. Kegiatan gunung-gunung berapi di banyak tempat di permukaan bumi dipandang sebagai bukti dari teori ini. Magma, yang menyebabkan letusan-letusan vulkanik juga menghasilkan sumber-sumben uap dan air panas pada permukaan bumi. Pada asasnya bumi terdiri atas tiga bagian sebagaimana terlihat pada Gambar 4.7. Bagian paling luar adalah lapisan kulit. Tebalnya adalah rata-rata 30 sampai 40 km atau lebih di daratan, dan di laut antara 7 dan 10 km. Bagian berikutnya dinamakan mantel, yang terdiri atas batu yang dalamnya mencapai kira-kira 3000 km, dan yang berbatasan dengan inti bumi yang panas sekali. Inti ini terdiri atas inti cair, atau inti meleleh, yang mencapai 2000 km lagi kemudian paling tengah berupa inti keras yang mempunyai garis tengah sekitar 2600 km. Panas inti mencapai 50000C lebih. Diperkirakan ada dua sebab mengapa inti bumi itu berada dalam keadaan panas.

Gambar 4.7. Isi Bumi Terdiri Atas, Inti, Mantel dan Lapisan Kulit.

Pertama diperkirakan disebabkan tekanan yang luar biasa besarnya karena gravitasi bumi mencoba mengkompres atau menekan bertriliun ton materi, sehingga Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 44

bagian yang tengah menjadi paling terdesak. Hal ini juga menyebabkan, bahwa kepadatan bumi menjadi lebih besar di sebelah dalam. Sebab kedua adalah bahwa bumi mengandung banyak bahan radioaktif seperti uranium-238, uranium-235, dan thorium 232. Sebagai halnya dalam inti bahan bakar sebuah reaktor atom, kegiatan bahan-baban radioaktif ini membangkitkan jumlah panas yang tinggi. Panas ini dengan sendirinya berusaha untuk mengalir ke luar, akan tetapi ditahan oleh mantel yang mengelilinginya. Walaupun demikian, panas yang mencapai permukaan bumi menurut perkiraan rata-rata berjumlah 400 kCal/m2 setahun. Karena luas permukaan bumi berjumlah 5,1 x 1014 m2, maka jumlah panas itu adalah kira-kira 2 x l017 kCal, atau kira-kira 2,3 x 1014 kWh, setahun. Menurut perkiraan, terbanyak arus energi terdapat di bawah lautan. Bilamana dimisalkan, bahwa 1% jumlah energi itu dapat dimanfaatkan dengan efisiensi 25% dan faktor kapasitas kira-kira 50% maka hal ini adalah sama dengan daya terpasang pusatpusat listrik sebesar 200 GW, atau 200.000 MW! Kiranya suatu potensi yang cukup mengagumkan. Di permukaan bumi sering terdapat sumber-sumber air panas, bahkan sumber uap panas. Panas itu datangnya dari batu~batu yang meleleh, atau magma, yang menerima panas dari inti bumi. Gambar 4.8 memperlihatkan secara skematis terjadinya sumber uap, yang biasanya disebut fumarol dan geiser, serta sumber air panas. Magma, yang terletak dalam lapisan mantel, memanasi suatu lapisan batu padat. Di atas batu padat terletak suatu lapisan batu berpori, yaitu batu yang meinpunyai banyak lubang kecil. Bila lapisan batu berpon ini berisi air, yang berasal dan air tanah, atau resapan air hujan, atau resapan air danau misalnya, maka air itu turut dipanaskan oleh lapisan batu padat yang panas itu. Bila panasnya besar, maka terbentuk air panas, bahkan dapat terbentuk juga uap dalam lapisan batu berpori. Bilamana di atas lapisan batu berpori terdapat lagi Sam lapisan. batu padat, maka lapisan batu berpori berfungsi sebagai semacam boiler. Uap dan juga air panas, bertekanan, dan akan berusaha keluar, dalam hal ini ke atas, yaitu ke arah permukaan bumi. Hal ini akan terjadi bila terdapat celah-celah atau pecahan-pecahan batu padat. Demikianlah terjadinya sumber air panas dan sumber uap. Energi panas bumi sudah lama digunakan manusia. Orang-orang Romawi menggunakan sumber air panas bumi untuk mengisi kolam pemandian panas bagi kesehatan lebih dari 2000 tabun yang lalu. Dan dalam zaman modem ini banyak Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 45

Kurhaus yang tersohor di Jerman pada prinsipnya mempergunakan sumber daya panas bumi. Gejala tenaga panas bumi pada umumnya tampak di permukaan bumi berupa mata air panas, fumarol (uap panas) geiser (semburan air panas), dan sulfatora (sumber belerang). Dengan jalan pengeboran, uap alam yang bersuhu dan tekanan tinggi dapat diambil dari dalam bumi dan dialirkan ke generator turbo yang selanjutnya menghasilkan tenaga listrik.

Gambar 4.8. Skema Terjadinya Sumber Air Panas dan Sumber Uap.

Perkiraan atau penilaian potensi panas bumi pada prinsipnya mempergunakan data-data geologi, geofisika dan geokimia. Analisis-analisis kimia memberikan parameter-paremeter yang dapat digunakan untuk perkiraan potensi panas bumi suatu daerah. Rumus-rumus yang ada, adalah sangat kasar, dan merupakan perkiraanperkinaan gariis besar. Di antara rumus atau metode, yang sering dipakai, dapat disebut Metode Perry dan Metode Bandwell, yang pada umumnya memupakan minus empinis. Rumus-mumus tersebut disainpaikan di bawah mi.

Metode Perry

mempergunakan prinsip energi dan panas yang hilang.

Rumus

E = D x Dt x P kCal per detik

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 46

dengan

E = energi; D = debit (L/dtk); Dt = perbedaan suhu permukaan air panas dan air dingin; P = panas jenis (kCallkg), diambil berat jenis air = 1; (1 kCaL/dtk = 4,186 kW). Untuk perhitungan-perhitungan ini, data-data suhu dinyatakan dalam derajat

Celcius (0C), debit air panas dalam satuan liter per detik, sedangkan isi klorida dalam lamutan air panas dinyatakan dalam miligram per liter.

Metode Bandwell dengan

E = (panas) M (h1 — H) kWh . M = massa dan waduk uap panas bunu yang terdiri atas cairan dan uap (kg); = enthalphy uap pada t1 (BTU/lb);. = enthalphy uap pada t2 (BTU/lb); = suhu waduk uap panas bumi mulamula (0F); = suhu waduk uap panas bumi mulamula (0F); M

tergantung daripada: a. Volume waduk uap panas bumi (kin3); b. % uap yang terkandung dalam waduk.

Perkembangan Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi Percobaan pertama untuk membangkitkan tenaga listrik dengan energi panas bumi dimulai di Lardarello, Itali, tahun 1904. PLTP (Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi) pertama dengan daya terpasang 250 kW mulai beroperasi di tempat itu dalam tahun 1913. Kemudian Jepang menyusul dengan mengadakan pengeboran dalam tahun 1919, dan memasang sebuah PLTP kecil sebesar 1 kW dalain tahun 1924. Di Amerika Serikat pemboran dimulai di tahun 1920-an di Geysers dan Niland, California. Dalam tahun 1928 diadakan pemboran di Kamojang, dekat kota Garnt, Jawa Barat, Indonesia. Juga dalam

tahun

1928

dilakukan

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

pemboran

di

Reykjavih,

Islandia,

yang

Halaman 47

mempergunakannya untuk pemanasan. Menjelang tahun 1940 diselenggarakan pemboran di Rotoma dan Danau Tuopo, Selandia Baru, untuk keperluan pemanasan. Setelah Perang Dunia II perhatian yang besar kembali ditumpuhkan kepada energi panas bumi, terutama di negan-negara yang tidak mempunyai sumberdaya minyak, seperti Itali, Jepang dan Selandia Baru. Setelah terjadinya embargo minyak dalam tahun 1973, disusul dengan apa yang dinamakan kemelut energi, perhatian itn menjadi lebih besar lagi. Dalam tahnn 1976 daya terpasang dunia PLTP mencapai hampir 1.400 MW, tahun 1980 lebih dan 2.500 MW, dan tahnn 1985 sebesar hampir 15.000 MW. Menurut perkiraan, dalam tahun 2000 daya terpasang PLTP seluruh dnnia akan berjumlah antara 80.000 dan 118.000 MW. Tabel 2.17 memperlihatkan daya terpasang tersebut untuk 23 negara dalam tahun 1976, 1980 dan 1985 serta perkiraan untuk tahun 2000. Dari tabel itu dapat dilihat bahwa dalam tahun 1976 “tiga besar” adalah Amerika Serikat, Itali dan Selandia Baru. Komposisi ini berubah menjadi Amerika Serikat, Itali dan Filipina dalam tahu 1980. Dalam tahun 1985 urutan ini menjadi Amerika Serikat, Filipina dan Itali.

Tabel 2.17. Daya Terpasang Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi 1976—1985 dan Perkiraan Tahun 2000 Negara Amerika Serikat Itali Filipina Jepang Selandia Barn Meksiko Eslandia El Savador Urn Soviet Indonesia RRC Turki Nikaragua Kosta Rika Guatemala Honduras Panama Taiwan Portugal

1976 (MW)) 522 421 — 68 192 78,5 2,5 60 3 — 1 0,5 — — — —

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

1980 (MW 908 455 443 218 203 218 64 60 5,7 2,3 3 0,5 — — — —

1985 (MW) 3.000 800 1.726 100 282 400 150 180 5,7 142,5 50 400 150 100 100 100 60 50 30

2000 (MW) 20.000—40.000 — 4.000 48.000 352 1.500-20.000 500 180 5,7 600 200 1.000 300-400 100 100 100 60 200 200 Halaman 48

Kenya Spanyol Argentina Kanada Jumlah

— — — — 1.348,5

— — — — 2.580,5

30 25 20 10 7911,2

60—90 200 20 10 80.000—100.000

Bahan dari berbagai sumber.

Sejarah panas bumi di Indonesia sudah dimulai pada awal Abad ke-20. Pemboran percobaan di Kawah Kamojang (Jawa Barat) dan Dataran Tinggi Dieng (Jawa Tengah) dalam tahun 1928 membuktikan bahwa terdapat uap panas bumi. Tampaknya terdapat suatu jalur api (fire-belt) yang mulai dan Aceh di ujung Barat Laut Sumatera berjalan melalui Jawa, Bali dan Sulawesi hingga Halmahera di bagian Timur Nusantara. Jalur itu, yang mempunyai lebar anatana 50-200 km sepanjang 7.000-7.500 km menjadi tempat kedudukan gunung-gunung berapi yang aktif sejak beberapa juta tahun yang lalu. Pada waktu ini, sebagian yang cukup besar gunung-gunung api itu masih berada dalam keadaan aktif. Peta potensi panas bumi Indonesia dapat dilihat pada gambar ????? Untuk mengembangkan potensi tenaga panas bumi, khususnya untuk pembangkitan tenaga listrik, mulai tahun 1980 telah diundang ealon-ealon investor luar negeni untuk mengadakan perundingan bagi penanaman modal. Diperkirakan bahwa pada akhir Abad ke-20, kira-kira sebanyak 600 MW tenaga panas bumi dapat dikembangkan untuk pembangkitan tenaga listnik.

2.2.2. Energi Surya Langsung Umum Sebagaimana telah dikemukakan dalam bab-bab sebelumnya, pada asasnya dan datam arti yang luas, energi yang berasal dan sang surya bukan saja terdiri atas penyinaran langsung oleh pancaran matahari ke bumi, akan tetapi sebenarnya termasuk seluruh efek tidak langsung, seperti tenaga angin, tenaga air dan energi dan taut. Bahkan juga termasuk segala macam bentuk energi yang berasal dan biomassa. Dalam bab ini akan dibatasi dengan uraian mengenai pemanfaatan energi yang berasal dan pancaran sinarsinar matahani secara langsung. Dalam pelaksanaan pemanfaatannya, dapat dibedakan tiga cara. Cara pertama adalah prinsip pemanasan langsung. Dalam hal ini sinar-sinar matahani memanasi Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 49

Langsung benda yang akan dipanaskan, atau memanasi secara langsung medium, misalnya air, yang akan dipanaskan. Air panas itu, nanti akan dipakai misalnya untuk mandi. Cara kedua adalah, bahwa yang dipanaskan adalah juga air, akan tetapi panas yang terkandung dalam air itu, akan dikonversikan menjadi energi listrik, misalnya. Sedangkan cara ketiga adalah cara fotovoltaik. Dengan cara ini maka energi sinar matahari langsung dikonversikan menjadi energi listrik.

Pemanasan Langsung Pemanfaatan energi surya oleh manusia secara tangsung dalam bentuk pemanasan, telah lama dikenat. Menjemur pakaian adalah contoh yang terlihat seharihari di rumah-rumah tangga biasa. Pembuatan ikan kering dan membuat garam dari tau merupakan contoh-contoh lain dalam bidang perindustrian. Dengan cara pemanasan langsung ini suhu yang akan diperoleh tidak akan melampaui 100oC. Efektivitas pemanfaatan energi surya dengan cara pemanfaatan langsung dapat ditingkatkan bila mempergunakan pengumpul-pengumpul panas, yang biasa disebut kolektor. Sinar-sinar matahari dikonsentrasikan dengan kolektor ini pada satu tempat, sehingga diperoleh suatu suhu yang lebih tinggi. Dalam Gambar 4.9 terlihat beberapa kolektor dan berbagai bentuk. Gambar 4.9(a) merupakan kolektor pipih, atau kotektor datar, Gambar 4.9(b) adalah kolektor parabolik silindris sedangkan Gainbar 4.9(c) merupakan kolektor parabolik bulat. Bentuk kotektor parabolik bulat melandaskan prinsip kompor surya, sebagaimana terlihat pada Gambar 4.9(d). Kompor surya menumt Gambar 4.9(d) tampaknya cukup menanik, akan tetapi persoalannya adalah bahwa sang Thu Rumahtangga harus memasak di panas terik matahani. Sistem-sistem peinanasan secara langsung ini mempunyat efisiensi dan sekitar 30— 40% dan harga (1980) seputar US$ 100 per in2, belum terpasang. Pada saat ini penggunaannya adalah terbanyak untuk pemanasan air kolam dan air untuk mandi.

Konversi Surya Tennis Elektnis Suatu teknotogi yang tampaknya cukup mempunyai potensi adalah apa yang disebut Konversi Surya Termis Elektris (KSTE), atau yang dalam bahasa asing disebut Solar Thermal Electric Conversion (STEC). Pada prinsipnya KSTE memerlukan sebuah Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 50

konsentrator optik untuk pemanfaatan radiasi surya, sebuah alat untuk menyerap energi yang dikumpulkan, suatu sistem pengangkut panas, dan sebuah mesin yang agak konvensional untuk pembangkitan tenaga listnik.

.

Sistem KSTE besar yang pertama dibuat adalah dalam tahun 1920, dengan kapasitas 45 kW, di Meadi, Mesir. Tungku surya yang dibangun di Odeillo, Perancis, mempunyai sebuah instalasi 1000 kW, termal. Di Amerika Serikat sedang dikembangkan suatu program KSTE untuk membuat sebuah unit 5 MW-termal di New Meksiko, sebuah unit 10 MW Listnik di Barstow, California, bahkan diharapkan dalam pertengahan tahun 1992-an dapat dibuat sebuah unit 100 MW listnik. Dua buah perusahaan swasta, yaitu Ansaldo di Italia dan MBB di Republik Federal Jerman bekerja sama untuk membuat instalasi KSTE berlandaskan desain dan Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 51

Profesor Francia, dengan unit-unit hingga 1 MW listrik, untuk dijual secara komersial. Diperkirakan, bahwa sebuah unit KSTE 100 MW listrik akan mempunyai 12.500 buah heliostat, dengan permukaan refleksi masing-masing seluas 40 m2, sebuah menara penerima setinggi 250 m, yang memikul sebuah penyerap untuk membuat uap bagi sebuah turbin selama enam hingga delapan jam sehari. Desain-desain PLTS (Pusat Listrik Tenaga Surya) ini dilengkapi dengan sebuah boiler biasa agar sentral listrik bekerja siang dan malam. Harganya diperkirakan antara US$ 2000,- hingga US$ 5000,per kW listrik.

Gambar 4.10. Pembangkitan Tenaga Listrik dengan Mempergunakan Menara dan Deretan Heliostat.

Konversi Energi Fotovoltaik Energi radiasi surya dapat diubah inenjadi arus listrik searah dengan mempergunakan lapisan-lapisan tipis dan silikon (Si) murni atau bahan semikonduktor lainnya. Pada saat ini silikon mert4akan bahan yang terbanyak dipakai. Silikon mempakan pula suatu unsur yang banyak terdapat di alam. Untuk keperluan pemakaian Sebagai semikonduktor, silikon harus dimurnikañ hingga suatu tingkat pemurnian yang tinggi sekali: kurang dan sarn atom pengotoran per 1010 atom silikon. Gambar 4.11(a) memperlihatkan pengaturan atom dalam kristal silikon. Bentuk kristalisasi demikian akan terjadi bilamana silikon cair terjadi padat, hal mana disebabkan karena tiap atom silikon mempunyai elektron valensi. Dengan demikian terjadi suatu bentuk kristal di mana tiap atom silikon mempunyai sejumlah 4 tetangga terdekat. Tiap dua atom silikon Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 52

yang bertetangga saling memiliki salah satu elektron valensinya. Bentuk kisi kristal menurut Gambar 4.11(a) sering juga dinamakan kisi intan. Struktur tiga dimensi menurutt Gambar 4.11(a) diperlihatkan dalam Gambar 4.11(b) secara skematis dengan bentuk dua dimensi. Dalam gambar ini terlihat pula bahwa tiap atom mempunyai empat tetangga terdekat. Kedua garis antara tiap atom merupakan dua elektron valensi, satu buah dari masing-masing atom. Tiap pasangan elektron valensi adalah suatu ikatan kovalensi, yang pada asasnya merupakan hubungan yang mengikat atom-atom kristal. Pada suhu nol absolut (00 K) semua ikatan kovalensi berada dalam keadaan utuh dan lengkap. Bilamana suhu naik, atom-atom akan mengalami keadaan getaran termal. Getaran-getaran ini yang meningkat dengan suhu, pada suatu saat dapat nengganggu beberapa ikatan kovalensi. Terganggunya ikatan valensi dalam kristal semikonduktor pada suhu lingkungan biasa mempunyai beberapa akibat besar terhadap sifat-sifat listrik kristal itu dan penting dalam penjelasan efek fotovoltaik. Dan Gambar 4.11(b) terlihat bahwa terputusnya ikatan valensi melepaskan sebuah elektron, yang dapat bergerak bebas dalam kristal dan dapat berperan serta dalam proses hantaran. Cara bantaran listrik dapat terjadi bila sebuah “lubang” yang terjadi karena pelepasan elektron, diisi oleh elektron lain dan tetangganya, dan setemsnya.

Gambar 4.11. Kisi Intan Kristal Silikon.

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 53

Jika kristal itu diletakkan dalam suatu medan listrik, maka elektron-elektron bebas itu condong mengalir ke arab melawan medan sedangkan “lubang-lubang” yang terjadi akan memiliki arab yang berlawanan. Lubang-lubang itu berperan sebagai partikel dengan muatan positif. Dengan demikian seolah-olah dalam sebuah semikonduktor terjadi dua anus dengan arab saling berlawanan: suatu arus elektron dan suatu arus lubang. Jumlah elektron yang mengalir dalam semikonduktor jauh lebib kecil daripada yang merupakan konduktor. Sebagai perbandingan, dalam bahan silikon murni, pada suhu ruangan biasa, terdapat kirakira satu pasangan elektron dan lubang per 1010 atom. Untuk kebanyakan kristal logam angka itu adalah satu per satu. Dapat juga terjadi bahwa ikatan valensi terganggu disebabkan pengaruh radiasi elektromagnetik yang datang dan luar. Jika foton dan radiasi yang masuk itu memiliki banyak energi, maka di tempat resapan akan dapat terjelma suatu pasangan elektron dan lubang. Jumlah energi yang diperlukan untuk terjadinya hal itu adalah 1,1 eV bagi siikon pada suhu ruangan biasa. Dengan demikian maka setiap foton yang memiliki jumlah energi yang lebih besar dan 1,1 eV, atau panjang gelombang kurang dan 1.100 nm, yang tenletak di wilayah inframerah spektmm, dapat mengakibatkan terjadinya pasangan elektron dan lubang di silikon. Khususnya be,sar dan spektrum radiasi surya mempunyai kemampuan tersebut bila diresap siikon. Dengan demikian maka akan terdapat suatu muatan listnik yang melampaui keseimbangan hal mana dapat mengakibatkan terjadinya suatu gaya gerak listrik. Gambar 4.12 memperlihatkan sebuab knistal silikon yang di’ masukkan satu atom arsenikum (As), yang diperoleh misalnya dan suatu peleburan yang diberi sedikit arsenikum sebagai “pengotoran”. Atom arsenikum memiliki lima elektron valensi. Bilaimana sebuah atom arsenikum menempati suatu posisi “struktural” dalam kristal silikon, ia mempunyai kelebihan satu buah elektron. Pada suhu lingkungan biasa daya ikat elektron kelima terhadap induk atom arsenikum adalah relatif kecil. Dengan demikian terjadi suatu sirnasi di mana terdapat sebuah elektron bebas dalam knistal silikon. Atom arsenikum yang terikat dalam kristal mendapat muatan positif sedangkan elektron bebas itu dapat bergerak dalam seluruh kristal dan mengikuti proses konduksi bila terdapat suatu niedan listrik. Arsenikum dengan semikian merupakan suatu pengotoran yang merupakan pemberi, atau donor elektron. Hal demikian juga akan terjadi dengan atom-atom lain yang mempunyai ikatan valensi lima. Dan Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 54

penambahan suatu kristal dengan pengotoran donor, akan mengubah sifat-sifat listrik bahan tersebut dengan dua cara. Pertama, jika pengotoran donor itu diperbesar melampaui 1 bagian per 1012, yang dianggap suatu taraf pengotoran yang rendah. maka daya hantar akan meningkat.

Gambar 4.12. Kristal Silikon Dimasukkan Satu Atom Arsenikum (As) dan KeIebiban Satu Elcktron. Kedua, bila baik elektron maupun lubang akan memiliki peran serta kurang lebih sama dalam sifat daya hantan materi silikon, hantarannya akan praktis seluruhnya dilakukan oleh gerakan dan elektron dalam kristal yang mengandung donor. Muatan yang p0-sitif terikat tempat dalam stmktur kristal. Karena elektron memiliki muatan negatif, knistal demikian dinamakan tipe-N, yaitu n dan negatif. Dengan sendirinya akan terjadi suatu efek serupa bila pengotorah dilakukan dengan bahan yang memiliki valensi tiga seperti boron dan galium. Dalam keadaan demikian tiap pengotoran “menerima” satu elektron dan ikatan valensi yang mengakibatkan terdapatnya satu lubang yang berperan serta dalam proses konduksi, -dan satu ion pengotoran dengan muatan negatif yang tidak bergerak. Kanena lubang inempunyai muatan positif knistal yang mempunyai akseptor dinamakan tipe-P, yaitu p dan positif. Karena pengotoran relatif menyangkut jumlali-jumlah yang kecil sekali, adalah mungkin untuk sebuah knistal tunggal silikon merupakan tipe-P pada satu ujung dan tipe-N pada ujung yang lain. Knistal demikian dinamakan sambungan P-N dan terlihat pada Gambar 4.13(a). Misalkan sambungan P-N itu terkena radiasi matahani. Telah diketahui bahwa tiap foton radiasi yang memiliki energi yang melebihi 1,1 eV dapat menghasilkan satu Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 55

pasangan elektron-lubang dalam hablur silikon. Dalam situasi menurut Gambar 4.13(a) akan jelas babwa pasangan-pasangan elektron-lubang agak terpisah-pisah letaknya, sedemikian hingga daerah P akan memiliki muatan positif terhadap daerah N, dan terdapat suatu perbedaan potensial antara kedua apitan. Jika antara kedua apitan dipasang sebuah beban, sebagaimana terlihat pada Gambar 4.13(b), akan mengalir arus I. Dengan demikian terdapat secara langsung suatu konversi elektronika antara radiasi surya yang masuk dan energi listrik yang dihasilkan antara kedua apitan A dan B.

Gambar 4.13. Skema Sambungan P-N.

2.2.3. Biomassa Umum Biomassa adalah material organik yang mempunyai simpanan energi dari matahari

dalam

bentuk

energi

Melalui

proses

photosintesis

kimia. tumbuh-

tumbuhan menkonversi energi dari matahari menjadi energi kimia dalam bentuk glucose (gula). Bahan bakar biomassa ini meliputi kayu, sampah kayu, jerami, pupuk, ampas Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 56

tebu, dan banyak lagi yang dihasilkan dari bermacam-macam hasil pertanian. Proses Fotosintesis Biomassa merupakan produk fotosintesis, yakni butir-butir hijau daun yang bekerja sebagai sel-sel surya, menyerap energi matahari dan mengkonversi dioksida karbon dengan air menjadi suatu senyawa karbon, hidrogen dan oksigen. Senyawa mi dapat dipandang sebagai suatu penyerapan energi yang dapat dikonversi menjadi suatu produk lain. Hasil konversi dan senyawa itu dapat berbentuk arang atau karbon, alkohol kayu, ter dan lain sebagainya. Energi yang disimpan itu dapat pula dimanfaatkan dengan lang-sung membakar kayu itu; panas yang dihasilkan digunakan untuk memasak atau untuk keperluan lain. Proses fotosintesis dapat dirumuskan dengan reaksi kimia berikut: CO2 +H20+E

Cx (H20)x +02 Klorofil

di mana

E

=

energi cahaya;

CO2

=

gas dioksida karbon;

HO

=

air;

CX(H20)x

=

hidrokarbon yang terjadi; dan

02

=

gas oksigen

Klorofil adalah bahan yang membuat hijau daun. Hidrat karbon yang terjadi dapat berbentuk gula tebu atau gula bit yang mempunyai rumus C12H22011, ataupun misalnya berbentuk selulosa yang mempunyai rumus yang lebih kompleks berupa (C6H10O5)x. Ada baiknya untuk mencoba mengetahui potensi bahan organik sebagai balian bakar dengan menilai isi energinya. Energi total suatu molekul dianggap sama dengan jumlali energi dan masingmasing ikatan atom ke atom. Dengan demikian energi yang terdapat pada dioksida karbon CO2 (sebesar 1600 kJ/ mole) dapat dianggap kurang-lebih sama dengan empat ikatan C-0, karena setiap atom oksigen diikat oleh karbon dengan ikatan ganda (CO2 dapat digambarkan 0 = C = 0). Energi interaksi antara kedua atom oksigen diabaikan dan setiap ikatan C—O dianggap sebesar 400 kJ/mole. Energi ikatan gas oksigen 02 adalab 48 kJ/mole, atau 24 kJ/mole untuk tiap ikatan 0—0, oleh karena 02 mempunyai dua ikatan (0=0). Ikatan 0—H mempunyai energi sebanyak 460 kJ/mole.

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 57

Bila oksigen diserap dalam proses oksidasi atau respirasi, maka energi dibebaskan karena terdapatnya stabilitas yang meningkat pada ikatan 0—H atau ikatan C—O. Dapat dikemukakan, bahwa terdapat suatu hubungan antara jumlah molekul oksigen yang diserap pada proses pembakaran atau respirasi suatu molekul organik dan jumlah energi pembakaran molekul itu. Rumus Rabinowitch merupakan suatu definisi dan tingkat reduksi rata-rata R dad karbon dalam suatu molekul dengan komposisi CpHqOr sebagai berikut:

Pada asasnya R merupakan jumlah molekul oksigen yang diperlukan untuk membakar suatu material organik menjadi CO2 danH2O, dibagi jumlah atom karbon dalam molekul. Tiap atom karbon memerlukan satu molekul oksigen untuk dikonversikan menjadi CO2. tiap atom hidrogen memerlukan seperempat molekul oksigen untuk dikonversikan menjadi 2O~ dan setiap atom oksigen yang sudah terdapat dalam molckul organik itu mengurangi dengan seperdua molekul, jumlah molekul

02

yang

terdapat di luar dan diperlukan untuk pembakaran. Sebagai pendekatan dapat dikemukakan, bahwa jumlab energi yang dibebaskan pada pembakaran satu molekul dengan komposisi CpHqOr adalah sekitar 460 kJ/mole per atom karbon per satuan R1 yang sening dinainakan pembakaran panas. Jika rumus di atas dipakai untuk hidrat karbon CH2O maka karena p = 1; q = 2 dan r = 1, diperoleh nilai R = 1. Untuk gas metan CH4 di mana p = 1; q=4; dan r=O diperoleh R= 2. Gas dioksida karbon CO2 denganp=1;q=O dan r=2 mempunyai nilai R = 0. Proses fotosintesis yang mengubah gas dioksida karbon menjadi hidrat karbon “mengangkat” tingkat reduksi CO2 (R = 0) ke tingkat reduksi CH2O yang lebih tinggi (R = 1), seperdua dan tingkat maksimum R = 2 bagi metan CH4. Dengan demikian proses fotosintesis itu menyimpan atau menyisihkan seperdua energi pembakaran yang secara maksimum mungkin per atom karbon. Tumbuh-tumbuhan dan bahan organik lainnya dapat diubah menjadi bahan bakar cain maupun gas dengan bantuan beberapa proses biologi dan proses kimia. Proses mana yang cocok untuk konversi mi tergantung dad sifat bahan organik yang Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 58

banyak mengandung air. Proses-proses kimia sepenti pirolisa atau reduksi katalitis lebih cocok untuk bahan yang kening dan tahan terhadap biodegradasi.

Proses Fermentasi untuk Membuat Etanol Fermentasi alkoholik merupakan suatu proses yang lama dikenal dan banyak dipakai. Etil alkohol atau etanol muda dibuat dan berbagai hasil pertanian yang mengandung gula. Ragi mengubah gula-gula heksose menjadi etanol dan dioksida karbon sesuai rumus di bawah mi:

Jenis-jenis gula yang difermentasikan dapat berupa glukosa, fruktosa, sukrosa, maltosa, rafinosa dan manosa. Gula tetes, suatu hasil tambahan dari produksi gula tebu mengandung 55% gulagula dan dapat secara mudah dan murah difermentasikan menjadi etanol. Dalam proses demikian gula tetes diencerkan dengan air hingga mencapai kekentalan gula sebanyak 20%, kemudian dicampur dengan biakan ragi sebanyak 5% volume. Campuran ini difermentasikan selama 2—3 hari hingga mencapai nilai alkohol setinggi 9—10%. Alkohol in i kemudian diambil dengan proses destilasi. Satu liter alkobol dengan kemurnian 95% dapat diperoleh dad 2,5 liter gula tetes dengan biaya yang rendah.

Proses Fermentasi Anaerobik untuk Membuat Metan Gambar 6.1 mencoba mempenlihatkan skema sebuah instalasi gas biomassa. Di tempat A bahan orgarnk yang dipotong kecil-kecil dicampur dengan air dan dipompa ke tempat tangki pencernaan B. Di tangki mi terjadi proses pencernaan. Tingkat kecepatan pencennaan akan tergantung dad suhu dan suhu sekitar 35’C tampaknya membenikan basil optimal bagi produksi gas. Gas yang dihasilkan itu dikeluarkan dad keran C. Endapan yang terjadi dalam tangki pencernaan yang mempunyai bentuk yang sangat padat dikeluarkan melalui keran D untuk dikeluarkan dan dapat dimanfaatkan untuk keperluan-kepenluan lain seperti pengurugan tanah. Cairan selebihnya dialirkan ke kolam oksidasi E. Dad kolam mi cairan kental dialirkan kembali ke tangki pencemaan sedangkan cairan yang encer dimañfaatkan kembali untuk dicampur dengan masukan bahan organik barn. Cara umpan-balik mi mengunangi kepenluan menambah

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 59

komponen-komponen campuran yang diperlukan sehingga meningkatkan efisiensi kerja instalasi.

Gambar 6.1. Skema Proses Fermentasi Anaerobik untuk Membuat Metan.

Proses Pirolisa Gambar 6.2 mempenlihatkan suatu skema dan proses pirolisa yang mempergunakan limbah kota sebagai bahan baku. Limbah kota dimasukkan di tempat A dan dipotong hingga mencapai ukuran keeil. Kemudian bahan baku dibawa ke tempat B untuk dikeningkan. Di tempat C dilakukan pernisahan: semua bahan organik sepenti potongan-potongan logam dan gelas disisihkan sedangkan matenal lainnya yang menupakan bahan organik dibawa ke tempat D untuk digiling halus. Bejana E merupakan reaktor pirolisa. Di tempat F basil-basil pirolisa berupa gas, minyak dan arang dipisahkan. Jika suhu dalam reaktor dinaikkan komponen gas akan menjadi lebih besar.

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 60

Gambar 6.2. Skema Proses Pirolisa.

Penggasan dengan Pembakaran Parsial Penggasan merupakan suatu proses di mona dengan bantuan bahang (heat) bahan bakar padat diuraikan untuk menghasilkan suatu bahan bakar gas. Di antara bahan bakar padat yang dapat digaskan dapat berupa kayu, arang kayu, batu bana dan berbagai jenis bahan organik kening. Pembuatan biogas benbeda kanena mempengunakan bahan baku onganik “basah” serta memanfaatkan pnoses biologis. Pninsip penggasan adalah cukup sederhana. Sebuah alat penggas terdini atas suatu wadah yang diisi dengan bahan bakar dad sisi atas sebagaimana tenlihat pada Gamban 6.3. Bahan baku akan tenletak di atas kisi. Udara dalam jumlah tertentu dimasukkan dan sisi bawah. Udana akan nailc ke atas melalui kisi dan bahan baku. Pengendalian udara dilakukan sedemikian rupa sehingga pembakaran terbatas pada bagian bawah saja. yaitu pada zona A. Pembakaran mi mengakibatkan terjadinya sejumlah bahang yang menyebabkan bahan baku selebihnya mengunai secara kimiawi dan terjadinya penggasan. Oleh karena itu pnoses mi sening juga dinamakan penggasan dengan pembakaran parsial.

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 61

Gambar 6.3. Pembuatan Gas dengan Proses Pirolisa.

Gas yang tesjadi akan naik dan dikeluarkan dad sebelah sam-ping atas. Pada saat meninggalkan reaktor gas memiliki suhu antara 100 dan 2000C. Alat penggas jenis mi sangat sederhana. Kekurangannya adalah bahwa gas yang dihasilkannya sangat kotor kecuali jika dipakai bahan baku yang bebas ten. Ten dan hasil-hasil pirolisa lainnya tidak diuraikan dalam wilayah pembakaran, melainkan dibawa ke atas dan barn akan mengendap bila suhu gas menurun. Hal mi tidak akan tenjadi bilamana arang kayu dipakai sebagai bahan baku. Untuk meningkatkan mutu termal dad gas yang dihasilkan reaktor didinginkan dengan air pada wilayah pembakaran A. Adalah penting bahwa kisi yang memikul wilayah pembakaran A memiliki bentuk yang tepat Kisi mi hams memungkinkan abu jamb ke bawali tanpa kehilangan bahan baku. Selanjutnya dapat disebut bahwa di atas wilayah pembakaran A terdapat zona reduksi B, zona pirolisa C dan zona pengeningan D.

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 62

Gas yang dihasilkan alat penggas sedng disebut gas produser (producer gas). Komponen-komponen tenpenting adalah: hidrogen (H2) dan monoksida kanbon (CO) yang bersama-sama merupakan 30—35% volume gas keseluruhan. Gas selebihnya tendid terutama atas nitrogen (N2). Nilai panas gas produser adalah agak rendah, yaitu sekitar 10-15% dad nilai kalodfik gas alam. Selain koton karena mengandung ten dan jelaga, gas produser juga beracun karena unsur monoksida karbon yang tinggi. Walaupun gas pnodusen meniiliki nilai panas yang rendah, ia dapat dipakai untuk berbagai tujuan pemanfaatan yaitu: a.

Pembakaran langsung, untuk menghasilkan panas misalnya untuk boiler atau tungku;

b. Penggunaan daya poros untuk menjalankan mesin.

2.4. Potensial Air Energi Air Kandungan Mekanis Energi Air Terjun Urnum Potensi tenaga air dan pemanfaatannya pada umumnya berlainan, bila dibandingkan dengan penggunaan tenaga berasal dari misalnya bahan bakar fosil. Pertama, sumbër tenaga air secara teratur dibangkitkan kern-bali karena peman.asan lautan oleh penyinaran matahani, sehingga merupakan suatu sumber yang secara siklis diperbarui. Gambar 3.1 memperlihatkan siklus hidrologik danipada air. Oleh karena itu tenaga air disebut sebagai suatu sumberdaya energi terbarukan. Kedua, potensi secara keseluruhan danipada tenaga air relatif kecil bila dibandingkan dengan jumlah sumber bahan bakar fosil, sekalipun misalnya seluruh potensi tenaga air liii dapat dikembangkan sepenuhnya. Ketiga, penggunaan tenaga air pada umuninya merupakan pemanfaatan multiguna, karena biasanya dikaitkan dengan irigasi, pengendalian banjir, perikanan, rekreasi dan navigasi. Babkan sering teijadi bahwa pembangkitan tenaga listrik hanya merupakan manfaat sampingan, dengan misalnya irigasi, atau pengendalian banjir, sebagai penggunaan utama. Keempat, pembangkitan listrik dan tenaga air dilakukan tanpa ada perubahan suhu. Tidak ada peningkatan suhu karena misalnya adanya suatu proses pembakaran Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 63

bahan bakar. Karenanya, mesihmesin hidro rnempunyai masa rnanfaat yang biasanya lebih lama danipada mesin-mesin termis.

Gambar 3.1. Siklus Hidrologik.

Pada asasnya dapat dikemukakan adanya tiga faktor utama dalarn penentuan pemanfaatan suatu potensi sumber tenaga air bagi pembangkitan tenaga listnik. a.

Jurnlah air yang tersedia, yang merupakan fungsi dani jatuh hujan dan atau salju.

b.

Tinggi terjun yang dapat dirnanfaatkan, hal mana tergantung dan topografi daerah tersebut; dan

c.

Jarak lokasi yang dapat dimanfaatkan terhadap adanya pusatpusat beban atau jaringan transmisi. Gambar 3.2 rnemperlihatkan lengkung tinggi sebuah sungai, sebagai fungsi

daripada jarak terhadap sumber atau awal sungai itu. Pada awal sungai, di jarak nol, tinggi sungai adalah H. Lengkung (a) mempenlihatkan fungsi tersebut dan sebuah sungai yang “ideal,” yang menuruni lereng sebuah gunung rnenurun secara teratur. Dalam kenyataannya tidaklah dernikian adanya. Biasanya lebih rnendekati bentuk menurut lengkung (b), yaitu bentuk sebuah sungai “biasa,” yang pada titik C mempunyai sebuah air terjun, dan pada titik D sebuah danau. Sungai akhirnya bermuara di laut. Sebagairnana diketahui dari ilrnu fisika, setiap benda, yang berada di atas perrnukaan bumi, mernpunyai energi potensial, yang berbentuk rurnus benikut: E = m.g.H

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 64

dengan

E = energi

potensial;

m = rnassa; g=

percepatan

h=

tinggi relatif terhadap permukaan burnt

gravitasi;

Dan rumus di atas dapat ditulis: dE = dm.g.h bilamana dE merupakan energi yang dibangkitkan oleh elemen massa drn yang melalui jarak h. Bilarnana didefinisikan Q sebagai debit air rnenurut rumus benikut:

Dengan

Q = debit air; dm = elemen massa air; dt = elemen waktu;

maka dapat ditulis:

atau

Dengan mempenlihatkan efisiensi sistem dapat ditulis: P = η. g.Q.h di mana

P = daya; η = efisiensi sistem; g = gravitasi; h = tinggi terjun.

Untuk keperluan estimasi pertama secara kasar, dipergunakan rumus sederhana berikut: P = f.Q.h. dengan

P = daya dalam kW; Q = debit air dalaxn m3 per detik; H = tinggi terjun dalarn m; f = suatu faktor efisiensi antara 0,7 dan 0,8.

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 65

Di antara data primer yang diperlukan untuk suatu survei dapat disebut: — Jumlah energi yang secara teoretis dapat diperoleh setahun dalam kondisi-kondisi tertentu di musim hujan dan musim kering; — Jumlah daya pusat listnik yang akan dipasang, dengan rnemperhatikan apakah pusat listrik itu akan dipakai untuk beban dasar atau beban puncak. Gambar 3.3 memperlihatkan secara skematis tepi sebuah danau dengan sebuah bendungan besar A. Dan bendungan ini melalui suatu saluran terbuka dan bendungan arnbil air B, air dimasukkan ke dalam pipa tekan, yang mernbawa air ke turbin air melalui sebuah katup..

Gambar 3.3. Skema Danau, Bendungan dan Pipa Pesat.

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 66

Untuk menghindani, bahwa pada perubahan-perubahan beban yang mendadak, terutama bilamana beban seeara tiba-tiba jatuh, dapat terjadi kerusakan padá pipa tekan, dibuat sebuah tangki pendatar pada pipa tekan tersebut, sebagaimana tenlihat pada Ganibar 3.4. Di sebelah atas, pipa tekan itu ialah terbuka, sedangkan tepi atasnya terletak lebih tinggi danipada permukaan air yang tertinggi. Dengan demikian, bilamana terjadi bahwa beban jatuh secara mendadak, energi kinetis danipada air yang mengalir itu dapat ditampung atau dinetralisasi oleh tangki pendatar

Gambar 3.4. Skema Danau, Tangki Pendatar dan Pipa Pesat.

Di antara jenis-jenis bendungan dapat disebut: bendungan busur, bendungan gravitasi, bendungan urugan, bendungan kerangka baja, dan bendungan kayu. Sedangkan dan jenis bendungan urugan dikenal bendungan urugan batu dan bendungan urugan tanah. Bendungan gravitasi pada asasnya rnenahan kekuatan-kekuatan luar, seperti tekanan air dan lain sebagainya, dengan beratnya, dan beban rnatinya. Kebanyakan bendungan di Indonesia bendungan jenis irn. Dilihat dan segi dinamikanya, bendungan busur menahan kekuatan-kekuatan luar terutama dengan aksi kekuatan busur. Dilihat dan struktur dan bentuknya, bendungan busur dapat dibagi dalam jenis jan konstan, jenis sudut konstan dan jenis kubah. Bendungan rongga memiliki struktur yang dapat menahan gaya luar, pada bidang atau busur berganda, dan menyalurkan gaya ini ke pondasi melalui sangganya. Bendungan ini umumnya dibuat dan beton bertulang. Di antara jenis-jenis turbin air dapat disebut turbin impuls dan turbin reaksi. Garnbar 3.5 memperlihatkan suatu turbin impuls. Turbin ini juga disebut Roda Pelton, Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 67

dan pada asasnya tendiri atas sebuah roda dengan mangkok-mangkok yang dipasang di pinggir roda. Roda ini berputar karena rnendapat tekanan dari semprotan air. Di antara turbin reaksi dapat disebut turbin Francis dan turbin Kaplan. Turbin jenis ini dibuat sedemikian rupa sehingga rotor bekerja karena tekanan aliran air dengan tinggi terjun. Turbin baling-baling juga termasuk jenis ini. Turbin reaksi yang dapat dipakai sebagai pompa dengan membalik arah putaran rotor dinamakan turbin pompa balik. Hal ini pérlu untuk PLTA Pompa.

Gambar 3.5. Skema Roda Pelton.

Sumberdaya Hidro di Indonesia Indonesia termasuk negana yang. memiliki surnberdaya tenaga air yang cukup> Peta potensi air indonesia dapat dilahat pada gambar ????

Energi Pasang Surut Banyak gaya dan kekuatan yang mernpengaruhi lautan di permukaan bumi. Salah satu kekuatan, yang bekerja terhadap air bumi adalah pengaruh massa bulan yang mengakibatkan adanya gaya tarik, sehingga menjelma suatu gejala yang dikenal sebagai pasang dan surut laut yang terjadi secara teratur, sekalipun bulan terletak lebih dan 400.000 kilometer dari bumi. Bilamana bulan mengelilingi bumi, air laut secara harfiah “ditarik” ke atas karena gaya tarik gravitasi bulan.

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 68

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 69

Dalam Gambar 3.7 (a) permukaan laut tercantum sebagai ganis terputus-putus: permukaan laut di titik A ditanik ke anah bulan sehingga mencapai titik A. Dalam situasi demikian, laut pada titik A berada dalam keadaan pasang. Pada saat bersamaan, laut pada titik B di bumi mengalarni keadaan sunut. Kira-kira enam jam kemudian, tenjadi situasi yang sebaliknya, sebagaimana tampak pada Gambar 3.7 (b). Dalam keadaan mi, di mana bulan tela~h mengelilingi seperempat bumi,. situasi pada titik A mengalami sunut, sedangkan laut pada titik B mengalami keadaan pasang. Beda tinggi antana permukaan laut pasang dan surut dapat mencapai 5 sampai 6 meter atau Iebih, bahkan ada tempattempat yang melampaui 10 meter. Keadaan sebagaimana digambarkan di atas hanya memperhitungkan pengaruh benda langit bulan. Benda langit lain, yaitu matahani, juga mempunyai pengaruh yang besar. Sekalipun terletak lebih jauh, yaitu 150 juta kilometer dari bumi, ukurannya yang besar sekali (garis tengali 1,5 juta kilometer) menyebabkan bahwa pengaruh matahari terhadap gejala pasang surut lautan di bumi adalah sebesar pengaruh bulan.

Gambar 3.7. Terjadinya Pasang & Surut Air Laut Karena Gaya Tank Gravitasi.

Dengan demikian, rnaka gaya tank gravitasi akan terbesar, bilamana baik matahani maupun bulan ada pada sisi yang sama terhadap burni. Di lain pihak, bilaniana bulan dan matahari berada pada sisi yang berlainan, pengaruh gaya tank gravitasi kurang lebih akan saTing menghapuskan. Pemanfaatan energi potensial yang terkandung dalam perbedaan pasang dan surut lautan antara lain dapat dilakukan demikian; misalkan suatu teluk yang agak cekung dan dalam. Teluk ini “ditutup” dengan sebuah bendungan sehingga terbentuk suatu waduk. Pada waktu laut pasang, maka permukaan air laut tinggi, mendekati ujung Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 70

atas bendungan, sebagaimana terlihat pada Gambar 3.8 (a). Waduk “diisi” dengan air dari laut, dengan mengalirkannya melalui sebuah turbin air. Dengan sendirinya turbin ini digabung dengan sebuah generator, sehingga pada proses “pengisian” waduk dari laut, generator turbin yang berputar itu akan menghasilkan energi laut. Hal ini dapat dilakukan hingga tinggi permukaan air dalam waduk akan sama tingginya dengan tinggi permukaan laut. Pada situasi Laut surut, sebagaimana terlihat pada Gambar 3.8 (b) terjadi hal sebaliknya. Waduk dilcosongkan. Dengan sendininya air mengalir lagi melalui generator turbin, yang kini juga akan menghasilkan energi listnik. Ada kekhususan, bahwa turbin harus dapat berputar dua arah. Dan hal ini akan dilakukan berganti-ganti. Sering juga waduk ini dibentuk di muara sungai, untuk sekaligus dapat memanfaatkan air sungai dalam membangkitkan tenaga listrik. Dengan demikian jelas kiranya, bahwa pembangkitan tenaga Tistrik dengan pasang surut ini tidak berjalan kontinu, melainkan tenputus-putus secara teratur, dengan suatu siklus yang panjangnya 1k 12,5 jam. Dalam Gambar 3.9 terlukis garis tinggi permukaan air Laut, berupa suatu sinusoida, yang titik terendahnya adalah situasi surut, dan titik tertinggi berupa situasi pasang. Dengan garis-garis terputus dilukis tinggi permukaan air waduk. Bilamana diawali pada titik 1, maka laut mulai menjadi pasang, dan tinggi permukaan air iaut perlahan-lahan menaik. Bilamana tinggi permukaan air laut berada cukup banyak di atas permukaan air waduk, sehingga tinggi air jatuh sudah mencukupi, hal mana dicapai pada titik 2, maka mesin dipasang, turbin berputar dan generator menghasilkan tenaga listnik. Dalam peniode membangkit in waduk diisi air dari laut, sehingga tinggi permukaan air waduk mulai naik. Bilamana permukaan air laut telah melampaui titik tertinggi, sehingga selisih antara tinggi air laut dan tinggi air waduk menjadi tenlampau kecil untuk dapat memutar turbin, yaitu bilamana titik 3 tercapai, mesin dihentikan. Generator akan membangkit lagi bilamana tercapai titik 5, pada saat tinggi perinukaan air waduk cukup banyak berada di atas tinggi permukaan air laut. Pada saat titik 6 tercapai, kembali mesin dihentikan dan pada titik 7 siklus baru akan dimulai. Pada asasnya, antara tenaga pasang surut dan tenaga air konvensional terdapat persamaan, yattu kedua-duanya adalah tenaga air, yang memanfaatkan gravitasi tinggi jatuh air untuk pembangkitan tenaga listnik. Perbedaan-perbedaan utama secara garis besar adalah:

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 71

a.

Pasang surut menyangkut arus air peniodik dwi-arah dengan dua kali pasang dan dua kali surut tiap had;

b.

Operasi di lingkungan air laut memerlukan bahan-bahan konstruksi yang lebih tahan korosi danpada dimiliki material untuk air tawar;

c.

Tinggi jatuh relatif sangat kecil (maksimal 11 meter) bila dibanding dengan terbanyak instalasi-instalasi hidro lainnya.

Gambar 3.8. Skema Bendungan dan Waduk Pasang Surut.

Gambar 3.9. Siklus Kerja Pusat Listnik Tenaga Air Pasang Surut.

Berdasarkan berbagai studi dan pengalaman, energi yang dapat dimanfaatkan adalah sekitar 8 sainpai 25% dari seluruh energi teoretis yang ada. Proyek Pusat Listrik Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 72

Tenaga Pasang Surut La Rance di Prancis, yang mempakan sentral pertama yang besar, mempunyai efisiensi sebesar 18%, yang akan meningkat menjadi 24% bila proyek itu telah dikembangkan sepenuhnya. Untuk mendapatkan efisiensi yang tinggi, sebuah instalasi pasang surut harus memasang kapasitas pembangkitan listrik yang relatif lebih besar, dibanding dengan Pusat Listrik Tenaga Air biasa. Di lain pihak Pusat Listrik Tenaga Pasang Surut tidak tergantung pada perubahan-perubahan musim sebagaimana halnya dengan sungaisungai biasa. Daya terpasang instalasi pasang surut La Rance adalah 240 MW dan terdiri atas 24 mesin masing-masing berdaya 10 MW dan menurut keterangan, akan ditingkatkan menjadi 350 MW. Juga direncanakan sebuah Pusat Listrik Tenaga Pasang Surut sebesar 2176 MW di Bay of Fundy, Kanada, antara tahun 1980 dan 1990. Sebuah studi Argentina mempelajari kemungkinan pembangunan sebuah instalasi pasang surut dengan daya terpasang 600 MW di Golfo San Matias, dan Golfo Neuvo dekat Semenanjung Valdes di pantai Atlantik. Pasang surut di pantai Barat Laut Australia mencapai tinggi 11 meter, dan menurut keterangan, mempunyai potensi teoretis sebesar 300.000 MW. India mempertimbangkan pembangunan sebuah instalasi pasang surut di Ranu, Kutsch. Amerika Serikat mempelajari pemanfaatan tenaga pasang surut setinggi 5,5 meter di Bay of Fundy, Maine Timur, yang mempunyai potensi sebesar 1800 MW, naniun dianggap tidak begitu ekonomis. USSR mempunyai sebuah proyek percobaan di Kaslaya yang

mulai beroperasi

tahun 1988. Sedangkan Inggris mempelajari kemungkinannya di Solway Firth, di Teluk Severn. Bilamana tinggi jatuh air, yaitu selisih antara tinggi air laut dan tinggi air waduk pasang surut adalah H, dan debit air Q, maka besar daya yang akan dihasikan adalah Q kali H, atau QH. Bilamana selanjutnya luas waduk pada ketinggian h adalah S(h), yaitu S sebagai fungsi h, maka jumlah energi yang dibangkitkan dengan mengosongkan sebagian dh dan ketinggian h adalah berbanding lurus dengan isi S(h).h.dh. Dengan demikian maka energi yang dihasilkan per sildus berbanding lurus dengan:

Waktu mengosongkan waduk:

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 73

Waktu mengisi waduk: 0

Dalani hal liii diasumsikan bahwa pengisian atau pengosongan waduk dilakukan pada pergantian pasang dan sumt, untuk mendapatkan penyederbanaan minus. Dengan deniikian maka energi yang dibangkitkan per sildus berjumlah:

di mana

E = Energi yang dibangkitkan per sildus; H = Selisih tinggi permukaan air laut antara pasang surut; V = Volume waduk pasang surut.

Dengan memperhatikan bahwa untuk mendapatkan besaran energi, pada minus di atas besaran V masih penlu diganti dengan bcsaran massa air laut, sehingga dapat ditulis: Emaks = b.g.H2.S dan

P

di mana:

= f.Q.H

Emaks = jumlah energi yang maksimal dapat diperoleh per sildus; b

= berat jenis air laut;

g

= gravitasi;

H

= tinggi pasang sumut terbesar;

S

= luas waduk rata-rata antara pasang dan surut;

Q

= debit air;

f

= faktor efisiensi;

P

= daya.

Oleh karena besaran H terdapat dalam pangkat dua, maka tinggi pasang surut ini sangat penting. Pada umumnya H yang kurang dan dua meter tidak diperhatikan karena dianggap tidak cukup memenuhi syarat. Perkiraan mengenai potensi teoretis daya pasang sumut seluruh dunia agak berbeda-beda. Pekeris dan Accad’ memperkirakan potensi teoretis ini sebesar 6,3.106 MW, sedangkan Hendemshott memberikan angka 2,7.106 MW. Suatu ikhtisar yang

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 74

dimumuskan oleh Jeffreys3 menganggap potensi teoretis daya pasang surut sebesar 3.106 MW sebagai yang lebih tepat.

Energi Ombak dan Arus Banyak pemilciran yang dicumahkan untuk mempelajari kemungkinankemungkinan pemanfaatan energi yang tersimpan dalam ombak laut. Sebagai suatu negara yang sejak berabad-abad mengarungi dan menguasai lautan-lautan dunia, juga dalam bidang penelitian energi%tnbak laut, Inggris termasuk yang rnaju sekali. Menurut Hulls4, daya yang terkandung dalam ombak mempunyai bentuk: P = b.g.T.(H2/64).π di mana:

P = daya; b = berat jenis air laut; g = gravitasi; T = periode; H = tinggi ombak rata-rata.

Menurut pengamatan Hulls, deretan ombak yang terdapat di sekitar pantai Selandia Baru, yang mempunyai tinggi rata-rata 1 meter (H), dan periode 9 detik (T, jarak waktu antara dua ombak), mempunyai daya sebesar 4,3 kW per meter panjang ombak. Sedangkan deretan ombak serupa dengan tinggi 2 meter mempunyai daya 17 kW per meter dan yang dengan tinggi 3 meter daya sebesar 39 kW per meter panjang ombak. Sedangkan ombak dengan ketinggian 10 meter dan periode 12 detik mempunyai daya 600 kW per meter. Sir Christopher Cockerell5 mendisain sebuah rakit, yang terdiri atas tiga ponton. Gambar 3.10 memperlihatkan gagasan ini secara skematis. Ponton-ponton A, B dan C sating bersambung melalui suatu engsel. Bilamana rakit ini diletakkan di atas air, maka disebabkan ombak air, ketiga ponton itu akan bergerak seputar suinbu engsel. Melalui suatu sistem transmisi, secara hidrolik atau melalui roda-roda gigi, gerakan-gerakan seputar engsel itu dapat menjalankan suatu generator yang membangkitkan tenaga listrik. Menurut perhitungan yang dibuat para ahli, suatu deretan rakit Sepanjang 1.000 kin, akan dapat membangkitkan tenaga listrik yang setaraf dengan 25.000 MW. Atau rata-rata 25 MW per km rakit.Dengan sendirinya juga Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 75

tergantung daripada laut yang dipilih, karena laut ada yang lebih tenang, ada yang lebib bergelora.

Gambar 3.10. Skema Rakit Ombak Laut.

Suatu disain lain, buah pikiran dua orang Amerika, berlandaskan pengalaman para pelaut, bahwa bila ada sebuah pulau kecil di tengah laut, maka merupakan kenyataan, bahwa ombak-ombak itu, bila mendekati pulau tersebut, akan memutar mengeliingi pulau itu. Dalam disain itu Wirt dan Morrow membuat suatu atol bendungan (dam-atol) berupa sebuah bangunan bawah air berbentuk kubah, bergaris tengah lebili kurang 80 meter, yang dapat dimanfaatkan efek sebuah atol. Gelombang laut akan memecah di atas kubah itu, membentuk spiral alaniiah, dan mendorong serta menggerakkan suatu deretan daun sudu baling-baling di tengah bangunan itu, yang pada gilirannya menjalankan sebuah generator. Menurut perhitungan, se buah atol bendungan demikian akan dapat menghasilkan antara sam dan dua MW listrik Dalam lautan terdapat pula arus-arus yang kuat, dengan air laut yang berpindah sampai sejauh sam atau dua ribu kilometer, dengan kecepatan dan pada ketinggian yang berbeda-bèda. Dapat terjadi bahwa pada permukaan laut, air mengalir dengan kecepatan1-2 km sejam, sedangkan seratus meter di bawahnya air mengalir dengan kecepatan 3-4 km dengan arah yang berlainan. Gaya-gaya ini dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan tenaga listrik dengan mempergunakan roda-roda air yang besar, baik pada permukaan laut, maupun di bawahnya. Gagasan ini secara kecil-kecilan dilaksanakan oleh dua pemuda Indonesia, yang membuat sebuah roda air yang terapung pada dua buah ponton. Ponton itu diapungkan di tengah sungai dan diikat dengan seutas tali. Percobaan yang dilakukan di Bengawan Solo itu menghasilkan 400 watt tenaga listrik.

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 76

BPPT merencanakan untuk membuat PLTO (Pusat Listnik Tenaga Ombak) pertama di Indonesia, dengan daya terpasang 5 MW, di pantai Gunung Kidul, Yogyakarta. Energi ombak laut dapat pula dimanfaatkan dengan prinsip Piezoelectric Polymer, sejenis plastik yang menghasilkan listrik bila direntangkan, yang dikembangkan di Amerika Serikat oleh Ocean Power Technologies.

ENERGI AIR KANDUNGAN TERMIS Energi Panas Laut Lautan, yang meliputi dua per tiga luas permukaan bumi, menerima panas yang berasal dari penyinaran matahari. Selain daripada itu, air lautan juga menerima panas yang berasal dan panas bumi yaitu magma, yang tertetak di bawah dasar laut. Energi termal ini dapat dimanfaatkan dengan mengkonversinya menjadi energi listrik dengan suatu teknologi yang disebut Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC), atau Konversi Energi Panas Laut (KEPL) bila dipakai istilah Indonesia. Suatu jumlah energi yang besar yang diserap oleh lautan dalam bentuk panas yang berasal dari penyinaran matahani dan yang berasal dari magma yang tertetak di bawah dasar laut. Suhu permukaan air laut di sekitar ganis khatulistiwa berkisar antara 25 sanipai 30’C. Di bawah permukaan air, suhu ini menurun dan mencapai 5 sampai 7’C sepanjang tahun pada kedataman tebih kurang 500 meter. Selisih suhu ini dapat dimanfaatkan untuk menjalankan mesin penggerak berdasar prinsip termodinarnilca, dan dengan mempergunakan suatu zat kerja yang mempunyai titik mendidih yang rendah; pada dasarnya mesin penggerak ini dapat digunakan untuk pembangkitan listrik. Gas Fron R-22 (CHCLF2), Amonia (NH3) dan gas Propan (C3H6) mempunyai titik mendidih yang sangat rendah, yaitu antara -30 sampai -500C pada tekanan atmosferik, dan +300C pada tekanan antara 10 dan 12,5 kg/cm2. Gas-gas inilah yang prospektif untuk digunakan zat kerja pada konversi panas laut. Dalam Gambar 3.11 terlihat skema prinnsip konversi energi panas laut menjadi energi listrik. Air hangat, dengan suhu antara 25 dan 300C dibawa ke evaporator. Bahan zat kerja, misalnya Fron R-22, yang berada dalam bentuk cain, dipanaskan oteh air hangat ini, mendidih, dan kemudian menguap menjadi gas dengan tekanan sekitar 12 kg/cm2. Gas dengan tekanan ini dibawa ke turbin, yang menggerakkan sebuah Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 77

generator. Gas yang tetah dipakai, setetah meninggatkan turbin, didinginkan datam kondensor oleh air laut dingin, yang mempunyai suhu sekitar 5-7’C, sehingga Fron R22 kembali menjadi cair. Siklus berulang setelah Fron R-22 yang cair ini dipompa kembali ke dalam evaporator.

Gambar 3.11. Skema Prinsip Konversi Energi Panas Laut (KEPL).

Dengan dernikian terdapat suatu siklus dan medium, dalam hal ini Fron R-22, dari keadaan cair menjadi gas, kembali menjadi cair, dan seterusnya. Gambar 3.12(a) mempertihatkan skema suatu pusat listnik KEPL yang terletak di danat, yaitu di tepi pantai. Tampak menonjot pipa pengambil air dingin, yang merupakan komponen yang penting. Dari Gambar tersebut juga dapat disimpulkan, bahwa gradien turun pantai harus curam. Bila tidak, maka pipa menjadi terlampau panjang, untuk dapat mencapai kedalaman 600 meter. dalam hal demikian, maka kemungkinan lain, adalah pusat tistnik KEPL terapung, sebagaimana tenlukis pada Gambar 3.12(b), yang akan memertukan kabel laut untuk penyaluran energi tistnik. Gagasan untuk memanfaatkan panas lautan bukan suatu ide baru. Menurut titeratur, Georges Claude, seorang Prancis merupakan orang yang pertama kali mengadakan penetitian datam bidang in’.

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 78

Gambar 3.12. Pusat Listrik Konversi Energi Panas Laut (a) di Pantai, (b) di Laut.

Percobaan pertama dilakukan secara kecil-kecilan di Teluk Matanza, Kuba, dalam tahun 1929. Proyek itu telah hancur dilanda angin topan, sehingga pipa besi menjadi rusak. Sebuah percobaan yang lebih besar dilakukan dalam tahun 1934 di Brasil. Di Amerika Serikat, sejak tahun 1964 perhatian terhadap panas lautan meningkat dengan berbagai penelitian di Teluk Meksiko dan di Kepulauan Hawai. Diperkirakan sebuah pusat listrik KEPL sebesar 2 x 100 MW akan dibangun di Hawai. Salah sam perusahaan Jepang yang mengadakan penelitian dalam bidang konversi energi panas laut adalah TEPSCO (Tokyo Electric Power Services Company). Perusahaan ini merencanakan akan membuat suatu pusat listrik percobaan sebesar 100 kW di pantai Pulau Nauru, sebuah pulau di Lautan Pasifik. Zat kerja yang dipakai adalah Fron R-22. Menurut perkiraan Tepsco, besaran unit yang secara komersial balk adalah suatu pusat listrik dari 10.000 kW, terdiri atas empat unit dari 2.500 kW. Harga satuan untuk ukuran demikian diperkirakan 1k 0,5 juta Yen/kW, atau lebih-kurang US$ 2.000 per kW, nilai tahun 1980. Di Indonesia (BPPT) terdapat pula pemikiran untuk membuat suatu proyek KEPL, yaitu di Bali.

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 79

2.2.5. Energi Angin Umum Energi angin telah lama dikenal dan dimanfaatkan manusia. Perahu-perahu layar menggunakan energi ini untuk melewati perairan sudah lama sekali. Pasukan-pasukan Viking yang sangat ditakuti sekian ratus tahun yang lalu mempergunakan kapal-kapal layar keel untuk menelusuri pantai-pantai Eropa dan Skandinavia. Christopher Columbus masih mernaka kapal layar besar di Abad ke-15 untuk menemukan Benua AmerIca. Ditemukan kincir angin telah digunakan untuk menggiling tepung di Persia pada Abad ke-7. Sungguhpun bentuk kincir-kincir angin ini berlaman dengan kineir-kincir angin Eropa, kincir-kincir angm Persia itu merupakan asal-muasal kipas angin Eropa. Kincir angin di Negeri Belanda yang dipakai untuk menggerakkan pompa irigasi dan untuk menggiling tepung hingga kini masih tersohor, walaupun pada saat liii hanya berfungsi sebagai objek paniwisata. Akan tetapi, dalam rangka mencani bentuk-bentuk sumber energi yang bersih dan terbarukan kembali energi angin mendapat perhatian yang besar. Sebagaimana diketahui, pada asasnya angin terjadi karena ada perbedaan suhu antara udara panas dan udara dingin. Di daerah khatulistiwa yang panas, udaranya menjadi panas, mengembang dan menjadi ringan, naik ke atas dan bergerak ke daerah yang lebih dingin niisalnya daerah kutub. Sebaliknya di daerah kutub yang dingin, udaranya menjadi dingin dan turun ke bawah. Dengan demilcian terjadi suatu perputaran udara, berupa perpindahan udara dan Kutub Utara ke Ganis Khatulistiwa menyusuri permukaan bumi, dan sebaliknya, suatu perpindahan udara dan Ganis Khatulistiwa kembali ke Kutub Utara, melalui lapisan udara yang lebih tinggi. Perpindahan udara seperti ini dilcenal sebagai angin pasat. Gambar 5.1 mencoba melukiskan terjadinya angin pasat ini secara skematilc. Dengan sendirinya hal yang serupa terjadi pula antara wilayah Khatulistiwa dan Kutub Selatan. Selain angin pasat terdapat pula angin-angin lain, misalnya angin musim (angin mousson), angin pantai dan angin lokal lainnya. Prinsipnya adalah bahwa angin terjadi karena adanya perbedaan suhu udara di beberapa tempat di muka bumi.

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 80

Gambar 5.1. Skema Terjadinya Angin.

RUMUS Sebagaimana diketahui menurut fisika klasik energi kinetik dan sebuah benda dengan massa m dan kecepatan v adalah E = 0,5 mv2, dengan ketentuan, kecepatan v tidak mendekati kecepatan cahaya. Rumus itu berlaku juga untuk angin, yang merupakan udara yang bergerak. Sehingga dengan

E = 0,5 m.v2 E = Energi

(joule);

m = massa udara

(kg);

v = kecepatan angin

(mldetik).

Bilamana suatu “blok” udara, yang mempunyai penampang A m2, dan bergerak dengan kecepatan v m/detik, maka jumlah massa, yang melewati sesuatu tempat adalah: m = A.v.q dengan

(kg/det)

A = penampang

(m2)

v = kecepatan

(m/det);

q = kepadatan udara (kg/rn3); Dengan demikian maka energi yang dapat dihasilkan per satuan waktu adalah: P = E per satuan waktu = 0,5 q.A.V3 per satuan waktu Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 81

dengan

P = daya

(W);

F = energi

(J);

q = kepadatan udara

(kg/rn3);

A = penampang

(in2);

v = kecepatan

(mldet).

Untuk keperluan praktis sering dipakai rumus pendekatan berikut: P = k.A.v3 dengan

P = daya

(kW);

k = suatu konstanta

(l,37.10~);

A = luas sudu kipas

(in2);

v = kecepatan angin

(km/jam).

Walaupun dalam ruinus di atas besaran-besaran k dan A digambarkan sebagai konstanta-konstanta, pada asasnya dalam besaran k tercermin pula faktor-faktor seperti geseran dan efisiensi sistem, yang mungkin juga tergantung dan kecepatan angin v. Sedangkan luas A tergantung pula misalnya dan bentuk sudu, yang juga dapat berubali dengan besaran v. Oleh karena itu untuk suatu kipas angin tertentu, besaran-besaran k dan A dapat dianggap konstan hanya dalam suatu janak capai angin terbatas. Untuk keperluan-keperluan estimasi sementara yang sangat kasar, sering dipakai rumus sederhana berikut: p = 0,1.v3 dengan

p = daya per satuan luas, Win2 v

kecepatan angin,

m/detik.

Rumus yang dikembangkan oleh Goldingt berbentuk: P = k.F.A.E.v3 dengan

P = daya (kW); k = suatu konstanta = 1,37.10-5 F = suatu faktor = 0,5926; yang merupakan bagian dari angin, yang dapat secara maksimal dimanfaatkan dengan sebuah kipas dari tenaga angin. A = penampang anus angin, (in2); E = efisiensi rotor dan peralatan lainnya; v = kecepatan angin, (km/jam).

Gaya-gaya angin yang berkerja pada sudu-sudu kincir pada asasnya terdiri atas tiga komponen yaitu: Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 82

•

Gaya aksial a, yang mempunya arah sania dengan angm. Gaya ini hams ditampung oleh poros dan bantalan.

•

Gaya sentrifugal s, yang memnggalkan titik tengah. BiIa kipas bentuknya simetrik, semua gaya sentrifugal S akan saling n~niadakan atau resultantenya sania dengan nol.

•

Gaya tangensial t, yang menghasilkan momen, bekeija tegak luins pada radius dan yang mempakan gaya produktif.

Gambar 5.2 memperlihatkan sebuah kincir yang mempunyai tiga sudu dengan gayagaya a, t dan s yang bekerja pada daundaun sudu itu.

Gambar 5.2. Gaya-gaya yang Beketja Atas Sudu-Sudu Kincir Angin.

Untuk bentuk kincir menurut Gambar 5.2, besar gaya-gaya itu dapat dihitung dengan rumus-rumus empiris sebagai berikut: a = 0,00142 v 2 R 2 dalam kg s = 367

RP v1v

t = 0.00219 dengan

dalam kg, dan W v2v2 R1

dalam kg m

P = daya

kW;

R = radius daun motor,

m

R1 = radius hingga titik berat daun;

m

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 83

v = kecepatan angin,

km/jam

W = berat daun,

kg;

v1= kecepatan relatif ujung sudu terhadap v; v2= kecepatan relatif titik berat sudu terhadap v; a = gaya aksial,

kg;

s = gaya sentrifugal,

kg;

t = nonen tangensial,

kgin.

BEBERAPA DATA Tabel kecepatan angin di beberapa kota di Indonesia (km/jam)

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 84

Tabel 5.2. Kecepatan Angin di Jakarta 1965—1970 Rata-rata

Bulan

Arah

Maksimum

(km/jam)

(km/jam)

Tahun

Januari

BL

5,8

47

1965

Februari

BL

6,1

43

1966

Maret

BL

5,4

36

1970

April

T

5,4

41

1965

Mei

T

5,8

41

1965

Jum

T

5,8

41

1965

lull

T

6,5

36

1966

Agustus

T

6,1

36

1966

September

U

6,5

43

1967

Oktober

U

6,5

50

1969

November

U

5,4

49

1967

Desember

BL

5,4

50

1970

Rata-rata tahunan

T

5,8

50

1970

Swnber: Pusat Meteorologi dan Geofisika, Jakarta Catatan: Bl = Barat Laut, T = Timur, U = Utara.

Diktat E&DKEE - Andi Pawawoi, MT

Halaman 85