KETERBATASAN SUMBER ENERGI FOSIL

Print
Category: Listrik & Elektronika
Last Updated on Tuesday, 10 February 2015 Published Date Written by Sudaryono

KETERBATASAN SUMBER ENERGI FOSIL

Sudaryono – Widyaiswara PPPPTK BOE Malang

email : sudaryono_2000@yahoo.com

Abstrak

Pemakaian energi semakin lama semakin meningkat menyebabkan sumber energi fosil seperti minyak, batubara dan gas alam semakin menipis.  Cadangan minyak semakin menipis disebabkan pemakaian minyak sebagai bahan bakar transportasi dan pembangkit listrik semakin meningkat. Pemakaian minyak pada kendaraan dan pembangkit tenaga listrik dapat menimbulkan emisi gas buang akan mencemari lingkungan dan mengganggu kesehatan manusia serta menyebabkan menipisnya cadangan minyak. Perlu dikembangkan energi alternatif untuk mengatasi krisis energi dan mengurangi pemakaian minyak pada transportasi, rumah tangga dan industri. Pemanfaatan hidrogen sebagai bakan bakar fuel cell untuk membangkitkan energi listrik adalah salah satu solusi untuk mengurangi ketergantungan akan minyak dan mengurangi pencemaran lingkungan.

Kata Kunci: sumber energi fosil, konsumsi bahan bakar, sumber energi terbarui

1.1   Konsumsi Energi

Di alam dunia modern ini, ada dua tantangan yang sedang dihadapi yaitu penggunaan energi dan pertumbuhan populasi. Populasi dunia akan terus meningkat pada tahun-tahun berikutnya. Pada pertengahan tahun 2006 populasi dunia mencapai 6,5 milyar dan diperkirakan pada tahun 2050 populasi dunia menjadi 9 milyar. Penduduk Indonesia menurut data statistik tahun 2005 adalah 220 juta. Pertanyaannya adalah bagaimana dunia dapat menyediakan sumber energi yang memadai untuk 9 milyar manusia.  Dengan meningkatnya populasi dunia, pemakaian energi meningkat dengan tajam.  Kita mengenal sumber energi yaitu energi fosil seperti batubara, minyak, gas dan energi terbarukan seperti tenaga air, tenaga angin, sinar matahari.

Energi fosil digunakan untuk konversi energi. Hasil konversi tersebut dapat berupa energi mekanik, listrik dan panas.  Semua bahan bakar fosil yang dikonsumsi di dunia, kebanyakan digunakan untuk keperluan transportasi. Meski pun bahan bakar alternatif untuk transportasi telah ada sebelum era kendaraan berbahan bakar minyak, namun pemakaian bahan bakar fosil menonjol di sektor transportasi modern. Transportasi merupakan sarana yang sangat penting untuk meningkatkan pelayanan mobilitas penduduk dalam rangka menunjang keberhasilan pembangunan. Salah satu alat transportasi yang digunakan baik di kota maupun di desa adalah mobil. Mobil yang dipakai pada umumnya menggunakan motor berbahan bakar minyak (BBM). 

Hasil konversi energi yang lain adalah pembangkit tenaga listrik. Listrik adalah salah satu bentuk energi yang ditimbulkan akibat dari pergerakan elektron. Listrik menjadi daya hidup yang vital bagi kehidupan di dunia ini. Listrik di  industri terutama digunakan sebagai sumber tenaga penggerak mesin-mesin industri.  Di rumah tangga baik di kota maupun di desa, listrik digunakan sebagai energi untuk keperluan penerangan, kulkas, pompa air, seterika, pendingin ruangan (AC) dan alat-alat rumah tangga lainnya. Apa jadinya jika listrik di rumah kita mengalami pemadaman? Gelap, kesulitan air, panas yang semuanya itu tentu akan mengganggu kehidupan dan ketidaknyamanan kita.  Jadi listrik sudah menjadi bagian yang penting bagi kehidupan manusia. Untuk memproduksi listrik dipergunakan berbagai jenis energi yaitu minyak bakar, gas bumi, batubara, tenaga air dan tenaga panas bumi.  Macam-macam jenis pembangkit tenaga listrik adalah:

1.      Pusat Listrik Tenaga Disel (PLTD)

2.      Pusat Listrik Tenaga Gas (PLTG)

3.      Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU) minyak

4.      Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU) batubara

5.      Pusat Listrik Tenaga Gas Uap (PLTGU)

6.      Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP)

7.      Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA)

Jenis energi yang digunakan untuk pembangkit tenaga listrik adalah :

1.       minyak disel untuk PLTD dan PLTG,

2.       minyak bakar untuk PLTU minyak,

3.       gas bumi untuk PLTG dan PLTU batubara,

4.       tenaga air untuk PLTA,

5.       panas bumi untuk PLTP

Dari pembangkit listrik tersebut, paling banyak ketergantungan pada bahan bakar fosil terutama  minyak (BBM).

Jelaslah sekarang bahwa BBM merupakan energi yang paling banyak dibutuhkan baik untuk bahan bakar transportasi maupun sebagai bahan bakar pembangkit tenaga listrik.

1.2   Kondisi energi sekarang ini

Penggunaan energi di Indonesia meningkat pesat sejalan dengan pertumbuhan ekonomi dan pertambahan penduduk. Namun pemakaian energi per kapita masih rendah dibandingkan dengan negara ASEAN lainnya. Data dari dokumen HDI (Human Development Index) tahun 2005 menyebutkan bahwa konsumsi tenaga listrik/orang di Indonesia masih 463 kWh/cap. Angka ini masih di bawah negara tetangga kita Malaysia (3.234kWh/cap), Thailand (1.860 kWh/cap), Filipina (610 kWh/cap), dan Singapura (7.961 kWh/cap). Sumber daya energi fosil maupun energi terbarukan yang ada di Indonesia saat ini dapat ditunjukkan dalam tabel 1.1 dan tabel 1.2 berikut.  Sumber energi terbarukan, antara lain panas bumi, biomasa, energi surya dan energi angin relative cukup besar.

Keterangan tabel 1.1 dan tabel 1.2 :

TSCF =  Trillion Standard Cubic Feet

BOE  =  Barrels of Oil Equivalent

SBM  =  setara bahan bakar minyak

   GW   =  Giga watt  = 109 watt

Dari tabel 1.1 pada tahun 2005 terlihat cadangan minyak kita hanya sedikit dan hanya mampu bertahan  selama 23 tahun, gas akan habis dalam waktu 62 tahun dan batubara mampu bertahan selama 146 tahun.  

1.3   Dampak Pemakaian BBM Dan Solusinya

Minyak yang berasal dari fosil merupakan sumber energi yang tidak dapat diperbaharui dan tidak berkelanjutan.  Konsumsi BBM untuk mobil semakin lama semakin meningkat, sedangkan persediaan BBM lambat laun semakin menipis.  Inilah yang menjadi salah satu permasalahan mobil BBM. Permasalahan lain dari mobil BBM adalah emisi gas buang yang dihasilkannya akan mencemari lingkungan.  Mobil BBM yang digerakkan dengan motor bakar pembakaran dalam (internal combustion engine /ICE) menghasilkan emisi gas buang berpotensi menghasilkan polusi udara sebagaimana disampaikan oleh Environmental Protection Agency (EPA).  Gas buang yang dihasilkan oleh mobil dengan motor bakar terdiri dari 18% partikel padat, 27% merupakan campuran bahan mudah menguap (terdiri 28% Pb, 32% NO dan 62% CO) serta  CO2 sebanyak 25%.  Polusi udara berdampak pada lingkungan dan kesehatan manusia.

Kebutuhan energi listrik bertambah dari tahun ke tahun. Oleh karena itu  dibutuhkan pembangunan pembangkit tenaga listrik yang lebih banyak sehingga akan berakibat pada eploitasi sumber daya alam yang semakin meningkat. Hal ini akan berdampak pada menurunnya cadangan sumber daya alam yang ada. Sumber energi fosil adalah sumber energi tidak terbarukan seperti minyak, gas, batu bara semakin lama akan terus berkurang sesuai dengan pemakaian yang terus meningkat. Hal ini akan menimbulkan krisis energi dikemudian hari khususnya untuk generasi yang akan datang. Data cadangan energi terbukti di Indonesia menunjukkan bahwa energi minyak tinggal 23 th, gas 62 th, dan batu-bara 146 tahun, dengan asumsi cadangan terbukti tetap dan tidak ada peningkatan produksi seperti ditunjukkan pada tabel 1.1. Ini berarti bahwa setelah kurun waktu tersebut maka mau tidak mau Indonesia harus mengimpor sumber energi dari luar.

Limbah gas CO2 yang dihasilkan dari suatu pembangkit listrik fosil adalah Gas CO2 yang merupakan salah satu golongan gas rumah kaca.  Efek gas rumah kaca ini akan menyebabkan radiasi sinar inframerah dari bumi akan kembali ke permukaan bumi karena tertahan oleh gas rumah kaca. Hal ini lah yang menyebabkan terjadinya pemanasan global pada bumi.

Dari permasalahan BBM untuk transportasi tersebut perlu dikembangkan alat transportasi yang ramah lingkungan dan hemat BBM.  Oleh karena itu perlu dicarikan sumber energi alternatif yang dipakai untuk menggerakkan mobil dan penggerak mobil yang tidak menggunakan motor bakar.  Upaya manusia dalam rangka mengurangi ketergantungan pada BBMdan polusi lingkungan hidup ini adalah membuat mobil listrik.  Mobil listrik menggunakan motor listrik sebagai penggeraknya dan energi listrik sebagai sumber energinya.  Penggunaan mobil listrik akan mengembalikan kualitas udara dalam kota karena mobil listrik tidak mengeluarkan gas sisa pembakaran.  Pemakaian mobil listrik juga akan menghemat BBM karena mobil listrik tidak menggunakan BBM.  Selain dari itu suara yang ditimbulkan motor listrik lebih tenang sehingga cocok digunakan untuk daerah perkotaan.

Untuk mengurangi ketergantungan BBM pada pembangkit tenaga listrik,penggunaan sumber energi baru dan terbarukan yang sudah siap secara teknis maupun ekonomis serta ramah lingkungan, seperti :

1.  Panas Bumi

2.  Mini dan mikro hidro

3.  Nuklir

4.  Surya

5.  Angin/bayu

6.  Hidrogen (fuel cell).

7.  Energi arus & gelombang samudera

Pemadaman listrik bergilir di Indonesia sering kali terjadi akhir-akhir ini, sehingga masyarakat perlu melakukan penghematan listrik. Penghematan dilakukan bukan sekadar untuk mengurangi pengeluaran bulanan semata, tapi untuk mengatasi masalah kurangnya pasokan listrik di Indonesia, pasokan listrik yang belum bisa dinikmati seluruh rakyat Indonesia, dan adanya ancaman pemanasan global. Kegiatan pembelajaran publik tentang pentingnya penggunaan listrik secara efisien, seperti menghemat listrik dan penggunaan peralatan elektronik dengan daya (watt) kecil  dengan kualitas yang baik perlu terus dilakukan dengan sasaran berbagai kelompok, termasuk kelompok anak-anak dan anak muda.

1.4   Sumber Energi Terbarui

Keterbatasan sumber energi fosil dan meningkatnya pemakaian energi listrik memaksa kita untuk mengembangkan pembangkit listrik dengan sumber energi terbarukan.  Di Indonesia sampai dengan tahun 2005, kapasitas terpasang energi baru dan terbarukan hanya sekitar 3,0% dari potensi yang tersedia. Kapasitas terpasang dari PLTS (Pusat Listrik Tenaga Surya) sebesar 8 MW, dari PLTB (Pusat Listrik Tenaga Bayu/Angin) sebesar 0,5 MW, dari PLTMH (Pusat Listrik Tenaga Mikrohidro) sebesar 54 MW dan dari PLT terbarukan lainnya (biomassa) sebesar 302,5 MW. Berikut ini beberapa pembangkit listrik dengan sumber energi terbarukan.

1.4.1   Tenaga air

Tenaga air adalah energi yang diperoleh dari air yang mengalir. Pada dasarnya, air di seluruh permukaan bumi ini mengalir. Di alam sekitar kita, kita mengetahui bahwa air memiliki siklus. Air menguap, terkondensasi menjadi awan, lalu jatuh sebagai hujan setelah ia memiliki massa yang cukup. Air yang jatuh di dataran tinggi akan terakumulasi menjadi aliran sungai. Aliran sungai ini menuju ke laut.  Di laut juga terdapat gerakan air, yaitu gelombang pasang, ombak, dan arus laut. Gelombang pasang dipengaruhi oleh gravitasi bulan, sedangkan ombak disebabkan oleh angin yang berhembus di permukaan laut dan arus laut di sebabkan oleh perbedan kerapatan (massa jenis air), suhu dan tekanan, serta rotasi bumi.

Tenaga air yang memanfaatkan gerakan air biasanya didapat dari sungai yang dibendung. Pada bagian bawah dam tersebut terdapat lubang-lubang saluran air. Pada lubang-lubang tersebut terdapat turbin yang berfungsi mengubah energi kinetik dari gerakan air menjadi energi mekanik yang dapat menggerakan generator listrik. Pembangkit listrik tenaga air adalah PLTA dan PLTMH (Pusat Listrik Tenaga Mikrohidro).  Dari data tabel 1.2, daya listrik terpasang di Indonesia yang berasal dari PLTA sebesar 4,2 GW dan PLTMH sebesar 84 MW.  Pada tahun 2025 pemerintah RI merencanakan PLTMH dengan kapasitas 500 MW terpasang.Pembangkit listrik tenaga air tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca. Air merupakan sumber energi terbarukan karena air secara terus menerus mengisi ulang melalui siklus hidrologi bumi. Semua sistem pembangkit listrik tenaga air membutuhkan sumber air mengalir tetap, seperti sungai atau anak sungai, tidak seperti tenaga matahari dan angin, tenaga ini dapat menghasilkan tenaga terus menerus selama 24 jam setiap harinya. Gambar 1.1 berikut ini adalah kincir air yang digerakkan oleh air yang menghasilkan tenaga mekanik untuk memutar generator. 

Sedangkan gambar 1.2 adalah pembanglit listrik tenaga mikrohidro di perkebunan teh Purbasari, Jawa Barat, Indonesia yang dibangun pada tahun 1926 dan saat ini masih beroperasi dengan baik. PLTMH tersebut menggunakan turbin francis dengan daya 70 kW.

 

1.4.2   Tenaga Surya

Energi surya adalah energi yang dikumpulkan langsung dari cahaya matahari. Tenaga surya dapat digunakan untuk menghasilkan listrik menggunakan sel surya. Sel surya atau sel photovoltaic, adalah sebuah alat semikonduktor yang terdiri dari sebuah dioda p-n junction, di mana, dalam hadirnya cahaya matahari mampu menciptakan energi listrik yang berguna. Pengubahan ini disebut efek photovoltaic.  

Sel surya memiliki banyak aplikasi. Mereka terutama cocok untuk digunakan bila tenaga listrik dari PLN tidak tersedia, seperti di wilayah terpencil, satelit pengorbit bumi, kalkulator genggam, pompa air, dll. Sel surya (dalam bentuk modul atau panel surya) dapat dipasang di atap gedung. Indonesia adalah negara yang terletak di garis katulistiwa, memiliki sumber daya surya setara 4,80 kWh/m2/hari dengan kapasitas yang terpasang pada tahun 2005 sebesar 0,008 GW.

Instalasi listrik tenaga surya sebagai pembangkit listrik terdiri dari beberapa komponen sebagai berikut:

·     Panel surya yaitu elemen yang menghasilkan energi listrik, dengan mengkonversikan tenaga matahari menjadi listrik. Sebuah sel surya menghasilkan kurang lebih tegangan 0,5 Volt. Untuk menghasilkan tegangan 12 Volt maka diperlukan 36 sel (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan maksimun).

·  Sistem kendali pengisi batere yaitu peralatan yang digunakan untuk mengatur pengisian batere. Tegangan maksimun yang dihasilkan panel surya pada hari yang terik akan menghasilkan tegangan tinggi yang dapat merusak batere.

·  Inverter DC-AC yaitu adalah perangkat listrik yang mengkonversikan tegangan searah (DC-direct current) menjadi tegangan bolak balik (AC - alternating current).

·    Batere yaitu perangkat kimia untuk menyimpan tenaga listrik dari tenaga surya. Tanpa batere, energi surya hanya dapat digunakan pada saat ada sinar matahari saja.

Gambar 1.4 berikut adalah contoh instalasi listrik tenaga surya yang digunakan untuk memasok peralatan rumah tangga dengan tegangan AC.

1.4.3    Tenaga Bayu/Angin

Angin adalah salah satu bentuk energi yang tersedia di alam. Pembangkit Listrik Tenaga Bayu/Angin (PLTB) mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin angin atau kincir angin. Cara kerjanya cukup sederhana, energi angin yang memutar turbin angin, diteruskan untuk memutar rotor pada generator dibagian belakang turbin angin, sehingga akan menghasilkan energi listrik.  

Tenaga angin digunakan dalam ladang angin skala besar untuk penghasilan listrik nasional dan juga dalam turbin individu kecil untuk menyediakan listrik di lokasi yang terisolir.  Energi angin ini merupakan energi yang sangat potensial karena dapat dimanfaatkan sebagai pengganti bahan bakar fosil,  ketersediaan di alam cukup banyak, dapat diperoleh secara gratis alam dan dalam pemanfaatannya secara langsung tidak menimbulkan pencemaran udara. Dengan kata lain pemanfaatannya ramah lingkungan. Indonesia adalah negara kepulauan yang mempunyai pantai yang panjang memiliki sumber daya angin setara 9,29 GW, kapasitas yang terpasang pada tahun 2005 sebesar 0,5 MW. Pada tahun 2025 pemerintah merencanakan PLTB dengan kapasitas 125 MW terpasang.  Gambar 1.6 adalah kincir angin di ladang yang dapat dimanfaatkan untuk memutar generator listrik.

Energi listrik ini biasanya akan disimpan ke dalam batere sebelum dapat dimanfaatkan. Secara sederhana sketsa kincir angin adalah sebagai berikut :

  

1.4.4    Teknologi Hidrogen / Fuel Cell 

Hidrogen adalah salah satu bahan bakar potensial untuk masa mendatang. Ketertarikan akan hidrogen meningkat akhir-akhir ini karena memiliki manfaat yang besar. Hidrogen mempunyai stuktur dasar energi yang tidak mengotori lingkungan. Bertambah ketertarikan pada persoalan pencemaran lingkungan dan pencarian sumber alternatif bahan bakar fosil, telah diperkenalkan banyak program energi hidrogen di dunia.  Hidrogen bersama dengan oksigen merupakan bahan bakar untuk sumber tenaga listrik fuel cell

Fuel cell seringkali dianggap sangat menarik dalam aplikasi modern karena efisiensi tinggi dan penggunaan bebas emisi, berlawanan dengan bahan bakar umum seperti methane atau gas alam yang menghasilkan karbon dioksida. Satu-satunya hasil produk dari bahan bakar yang beroperasi menggunakan hidrogen murni adalah uap air. Namun ada kekhawatiran dalam proses pembuatan hidrogen yang menggunakan banyak energi. Memproduksi hidrogen membutuhkan "carrier" hidrogen (Biasanya bahan bakar fosil, meskipun air dapat dijadikan alternatif), dan juga listrik, yang diproduksi oleh bahan bakar konvensional.

Pemerintah RI sekarang ini mengembangkan sektor energi hidrogen/fuel cell seperti yang tertuang dalam buku putih ”Penelitian, Pengembangan dan Penerapan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Bidang Sumber Energi Baru dan Terbarukan untuk Mendukung Keamanan Ketersediaan Energi Tahun 2025”. Perencanaannya meliputi jangka pendek, menengah dan panjang. Kegiatan litbang energi hidrogen/fuel cell sebagai berikut:

·            Jangka Pendek (2005-2010) :

Disain dan pengembangan stack Proton Exchange Fuel Cell (PEFC) dan unit portable PEFC kapasitas perunit 2–5 kW dengan kandungan lokal hingga 70%. Sasaran untuk pembangkit listrik mikro di rumah tangga, unit emergency, penggunaan khusus, dan telekomunikasi.

  • Jangka Menengah (2011-2015) :

Disain dan pengembangan sistem PEFC kapasitas hingga 50 kW, dengan kandungan lokal 70-90 % . Sasaran untuk pembangkit listrik mikro di rumah tangga, unit emergency, penggunaan khusus, telekomunikasi, dan untuk alat transportasi.

  • Jangka Panjang (2016-2025) :

Disain dan pengembangan system power generator PEFC dengan kapasitas  modular 50 kW untuk digunakan sebagai unit utilitas, di rumah sakit, maupun hotel. Sasaran kandungan lokal hingga 90 %.

Berikut ini adalah contoh instalasi dengan sumber tenaga dari fuel cell.

DAFTAR PUSTAKA      

1.  J. Larminie, Andrew Dicks, Fuel Cell Systems Explained Second Edition, John Wiley & Sons Ltd, England 2003.

2. Kementerian Negara Riset dan Teknologi Republik Indonesia,  “Buku Putih Penelitian, Pengembangan Dan Penerapan Ilmu Pengetahuan Dan Teknologi Energi Baru Dan Terbarukan Untuk Mendukung Keamanan Ketersediaan Energi Tahun 2005 – 2025”, Jakarta, 2006.

3. Martin Kaltschmitt, Wolfgang Streicher,Andreas Wiese,  Renewable Energy-Technology, Economics and Environment, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2007 .

4.    Nia Kurnianigsih, S.Si, Sejarah Penemuan "Fuel Cell", Teknologi Penghasil Energi Ramah Lingkungan, Pikiran Rakyat On Line, http://www.pikiran-rakyat.com/prprint.php?mib=beritadetail&id=34588

5.    Sharon Thomas and Marcia Zalbowitz, Fuel Cells – Green Power, Los Alamos National Laboratory in Los Alamos, New Mexico.

 

6.    http://id.wikipedia.org/wiki/Energi_terbarui (Last updated, 6 Oktober 2009)

Copyright 2019. Powered by Humas. PPPPTK BOE MALANG