BAHAN AJAR
ENERGI DAN PERUBAHANNYA
I. Bentuk
Bentuk Energi
Klasifikasi energi
berdasarkan pemakaiannya, yaitu :
1.
Energi primer, yaitu energi yang langsung
berasal dari alam seperti energi matahari, angin, air, nuklir, batubara dan minyak
bumi.
2.
Energi sekunder, yaitu energi yang dihasilkan dari proses tertentu,
misalkan energi listrik dihasilkan dari generator.
Klasifikasi energi
berdasarkan ketersediaannya, yaitu :
1.
Energi tidak terbarukan yaitu energi
yang sumber ketersediaannya terbatas di alam
dan tidak dapat perbaharui jika sudah habis atau memerlukan waktu jutaan
tahun untuk memperbarui misalkan
batu bara, gas alam dan
minyak bumi.
2.
Energi terbarukan yaitu energi yang sumber ketersediaannya tidak terbatas di alam, seperti
energi matahari, energi air, angin, panas bumi dan bioenergi.
Contoh bentuk-bentuk energi seperti energi kimia, energi potensial, energi kinetik, energi listrik
dan energi panas.
A.
Energi Kimia
Contoh sumber energi kimia diantaranya berasal dari makanan
dan bahan bakar, seperti minyak, gas,
batu bara, dan kayu. Energi kimia yang berasal dari makanan dilepaskan oleh reaksi kimia dalam tubuh kita, hal ini
membuat kita dapat melakukan berbagai jenis aktivitas. Demikian juga bahan bakar minyak dan gas menyebabkan transfer
energi ketika dibakar mesin sehingga
mesin mampu bergerak dan melakukan usaha. Contoh lain energi kimia yaitu baterai, energi kimia dari baterai
dapat diubah menjadi energi
listrik.
B.
Energi Potensial Gravitasi
Energi potensial gravitasi dimiliki oleh benda karena
posisinya terhadap pemukaan bumi. Benda pada ketinggian tertentu
di atas permukaan bumi memiliki
energi yang disimpan
dalam bentuk energi potensial gravitasi. Energi ini siap diubah atau
ditransfer menjadi energi lain. Besar
energi potensial ditentukan oleh posisi ketinggian benda terhadap permukaan bumi, massa benda
dan percepatan gravitasi bumi.
Selain energi potensial gravitasi, ada pula energi
potensial elastis. Usaha harus dilakukan untuk
menekan atau meregangkan pegas atau bahan elastis dan energi ditransfer menjadi energi potensial; hal. disimpan dalam
bentuk energi regangan (atau energi potensial elastis). Jika ketapel dilepaskan, energi regangannya energi akan ditransfer ke proyektil.
C.
Energi Kinetik
Setiap benda yang bergerak memiliki energi kinetik dan
semakin cepat bergerak, semakin besar
energi kinetiknya. Contoh gerakan palu yang menancapkan paku ke sebatang kayu, terjadi
perpindahan energi kinetik
dari palu yang bergerak menjadi
bentuk-bentuk energi lain.
D. Energi Listrik
Energi listrik dihasilkan oleh transfer energi pada
pembangkit listrik dan dari dalam baterai. Energi
listrik merupakan bentuk energi yang paling
umum digunakan di rumah dan industri karena kemudahan transmisi dan transfer ke bentuk lain.
E.
Energi Panas
Energi panas merupakan salah satu energi yang paling umum
sebagai bentuk akhir dari perubahan bentuk
energi. Energi panas akan mengalir
jika terdapat perbedaan
suhu antara dua benda.
Materi 2. Transformasi dan Hukum Kekekalan Energi
Energi bersifat kekal, artinya energi tidak dapat
diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan namun
energi dapat berubah bentuk dari satu bentuk ke bentuk lainnya (transformasi).
Pada kasus mobil balap yang sedang
melaju, terjadi perubahan energi kimia dari baterai menjadi energi listrik kemudian
menjadi energi kinetik.
Semakin besar kecepatan
mobil, energi kinetiknya semakin besar. Energi yang dikeluarkan ini tidak konstan
sepanjang lintasan balap.
Akibat gesekan, tidak seluruh energi listrik diubah menjadi energi kinetik, namun ada sebagian
energi berubah menjadi
energi panas baik gesekan antara
ban dan jalan maupun pada baterai. Untuk
meningkatkan efisiensi kinerja baterai, berbagai upaya dilakukan untuk mengurangi suhu baterai akibat energi panas yang dihasilkan untuk
mengurangi konsumsi saat mengalir
Karena sebagian energi berubah menjadi panas, maka tidak
semua energi yang diberikan menghasilkan usaha (perubahan energi kinetik). Oleh karena itu, semua mesin yang melakukan
usaha memiliki efisiensi.
Segala sesuatu yang dapat melakukan usaha dikatakan
memiliki energi. Dengan kata lain energi merupakan
kemampuan untuk melakukan
usaha. Sebuah mobil yang bergerak
dikatakan melakukan usaha akibat gaya penggerak mesin yang menyebabkan
perpindahan. Sumber energi
pada mobil yang bergerak berasal dari bahan bakarnya.
Usaha dalam hal ini berbeda dengan istilah usaha yang digunakan dalam kehidupan
sehari- hari. Besar usaha adalah
perkalian skalar antara gaya dan perpindahan.
Satuan energi sama dengan usaha yaitu Joule. Namun dalam
kehidupan sehari-hari, satuan energi
sering dinyatakan dalam kalori untuk sumber energi dari makanan dan kWh untuk sumber energi
energi listrik.
1 kalori setara dengan
4,2 Joule.
kWh yaitu singkatan kilo Watt hour dengan watt merupakan satuan
untuk Daya.
Ketika usaha dilakukan pada sebuah benda, benda dapat
mengalami perubahan gerak yang berarti ada perubahan
energi kinetik.
Daya
Daya yaitu laju setiap satu joule usaha setiap satuan waktu. Jika sebuah mesin mobil melakukan usaha 500 J selama 10 s, daya
yang dihasilkannya adalah 50 W. Sebuah mobil
kecil menghasilkan daya maksimum
sebesar 25 MW.
1 kWh = 1 kilo Watt
hour = 103 x 1 jam
= 1000 Watt x 60 menit
= 1000 Watt x 60 x 60 second
= 3600 000 Watt.second
= 3600 000 Joule
= 3,6 x 105 Joule
Daya
juga biasa dinyatakan dalam horsepower (hp),
1 hp yaitu 745,7 watt.
Pada saat mobil bergerak pada
lintasan tikungan, meskipun lajunya konstan
karena adanyan torsi untuk membelokan roda, konsumsi energinya
mengalami peningkatan. Daya yang digunakan sebanding dengan torsi
dan lajunya.
Mobil Listrik
Baterai tambahan
berfungsi menyediakan energi untuk kelengkapan mobil seperti lampu,
AC dan alat yang membutuhkan
kelistrikan lainnya.Colokan pengisi daya
menghubungkan pengisi daya dari luar untuk mengisi muatan paket baterai.
Konverter
DC/DC, alat yang digunakan untuk
menurunkan tegangan tinggi yang dihasilkan paket baterai
menjadi tegangan yang lebih kecil yang dibutuhkan untuk menjalankan kelengkapan mobil dan mengisi muatan baterai
tambahan.
Motor
listrik, menggunakan energi
listrik yang dihasilkan paket baterai untuk memutarkan roda kendaraan. Beberapa
jenis kendaraan listrik
menggunakan motor listrik
baik untuk menggerakan roda maupun berfungsi sebagai generator (menghasilkan energi listrik).
Pengisi daya Onboard, mendapatkan listrik AC dari port pengisi daya, mengubahnya menjadi listrik DC untuk mengisi baterai.
Alat ini juga menghubungkan alat epngisi daya
dengan monitor baterai seperti tegangan, arus, suhu
dan status pengisian daya.
Pengatur
daya listrik, berfungsi untuk
mengatur aliran energi yang dihasilkan paket baterai untuk mengatur laju
motor listrik dan momen gaya yang
dihasilkannya.
Sistem
pendingin, sistem ini mengatur
suhu yang seharusnya pada mesin, motor listrik, dan komponen listrik pada kendaraan
Paket baterai,
menyediakan energi
listrik untuk menggerakan motor listrik. Sebuah baterai
mobil listrik terdiri
dari beberapa sel baterai yang digabungkan dalam
sebuah modul yang
digabung menjadi satu paket baterai
(baterry pack). Jumlah sel baterai dalam
satu modul berbeda-beda untuk setiap mobil, dalam
satu paket baterai terdapat lebih dari 100 sel baterai. Transmisi listrik,
berfungsi mentransmisi energi mekanik
dari motor listrik
ke roda penggerak mobil.
Potensi Pengembangan Mobil listrik dan baterai di Indonesia dapat diakses pada laman : https://www.bkpm.go.id/id/publikasi/detail/berita/investasi-menjanjikan-di-sektor-industri- sel-baterai-mobil-listrik-indonesia
Sumber - Sumber
Energi Alternatif
Sumber energi
utama dapat dibedakan
menjdi dua jenis yaitu :
●
Energi terbarukan adalah energi yang diperoleh
dari sumber daya alam bumi yang tak terbatas dan tidak pernah
habis. Contohnya energi
matahari, angin, air dan panas
bumi
●
Energi tidak terbarukan adalah energi yang diperoleh dari sumber daya alam yang melalui proses
pembentukan selama ratusan
tahun. Dan apabila
energi ini habis,
makmemerlukan waktu yang lama untuk dapat
menggantikan energi tersebut. Contoh minyak
bumi, batu bara dan gas.
Dewasa ini dengan berkembangnya kebutuhan manusia dan
meningkatnya jumlah populasi, kebutuhan
akan sumber energi semakin meningkat sedangkan sumber energi yang banyak digunakan yaitu sumber energi dari bahan
tidak terbarukan (bahan bakar fosil) seperti minyak bumi dan gas. Jika tidak ada upaya untuk mengubah sumber
energi utama yang digunakan dalam
kehidupan masyarakat modern sekarang, para ahli memperkirakan akan terjadi
krisis energi bagi kehidupan manusia
masa depan. Selain itu, penggunaan bahan bakar fosil juga tidak ramah lingkungan karena efek polusi
karbondioksida yang dikeluarkannya. Oleh karena itu diperlukan upaya pengembangan teknologi yang dapat
memanfaatkan sumber sumber energi terbarukan, mengingat Indonesia memiliki
berbagai potensi pengembangan tersebut.
1.
Solar Energi (Energi Surya)
Solar energi atau energi surya atau energi matahari
merupakan sumber energi utama di muka bumi.
Segala kehidupan yang berlangsung sebagian besar sumber energinya berasal dari matahari. Mulai dari proses produksi
makanan oleh tumbuhan melalui fotosintesis dengan menggunakan ultraviolet dari sinar matahari,
sampai penggunaan sinar matahari sebagai
sumber energi listrik. Teknologi yang dapat mengubah energi surya
menjadi energy listrik yaitu Sel
surya atau juga sering disebut fotovoltaik.
Sel surya dapat dianalogikan sebagai komponen dengan
dua terminal atau sambungan. Sel surya berfungsi
seperti dioda, saat diberi
cahaya matahari dapat menghasilkan tegangan searah. Pada umumnya satu sel surya komersial menghasilkan tegangan searah
sebesar 0,5 sampai 1 volt, dan arus short-circuit dalam skala milliampere per
cm2. Tegangan
ini
sangat
kecil sehingga sejumlah
sel surya disusun secara seri membentuk
panel surya. Satu panel surya komersial menghasilkan tegangan searah bervariasi bergantung pada dimensinya. Pada umumnya tegangan
yang dihasilkan antara
3 - 12 V dalam kondisi
penyinaran standar.
Salah satu Pembangkit listrik tenaga surya yang
dikembangkan di Indonesia yaitu PLTS Likupang
yang berlokasi di Desa Wineru, Kecamatan Likupang Timur, Kabupaten Minahasa Utara, Provinsi Sulawesi Utara. Terdapat
64.620 hamparan panel surya membentang di atas
ladang seluas 29 hektare dan menghasilkan energi
mencapai 15 Megawatt
per harinya.
2.
Energi Angin
Energi terbarukan yang berasal dari energi angin di Indonesia
mulai dikembangkan. Pembangkit Listrik Tenaga Bayu ( PLTB)
atau angin yang menggunakan kincir angin raksasa dikembangkan di Desa Mattirotasi, Kecamatan Watang Pulu,
Kabupaten Sidrap, Sulawesi Selatan
(Sulsel). PLTB ini memiliki 30 Wind
Turbin Generator (WTG) atau kincir angin dan menghasilkan listrik sebesar 75 Mega Watt (MW). PLTB Sidrap
merupakan pembangkit tenaga angin
pertama dan terbesar di Indonesia yang memanfaatkan lahan kurang lebih 100 hektar.
3.
Energi Air
Energi air yang dimaksud dalam hal ini merupakan energi
yang diperoleh dari air yang mengalir.
Air pada ketinggian tertentu seperti air terjun menyimpan energi potensial dan energi kinetik. Energi ini dapat
dimanfaatkan untuk diubah menjadi energi listrik maupun. Di Indonesia Pembangkit Listrik Tenaga Air
(PLTA) sudah banyak dikembangkan di berbagai
daerah diantaranya Waduk Cirata Jawa Barat, Waduk Saguling Jawa Barat,
PLTA Sulewana, Poso, Sulawesi Tengah,
PLTA Sigura-Sigura Samosir, Sumatera Utara, dan masih banyak lagi.
PLTA merupakan salah satu pembangkit yang memanfaatkan
aliran air untuk diubah menjadi energi
listrik. Pembangkit listrik ini bekerja dengan cara merubah energi air yang
mengalir (dari bendungan atau air
terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air) dan dari energi mekanik
menjadi energi listrik (dengan bantuan generator).
4.
Energi Geotermal
Energi geothermal merupakan energi yang berasal dari sumber
panas bumi. Jika diibaratkan air
dingin dimasukan ke dalam poros atau lubang batuan di bawah permukaan bumi,
maka akan keluar uap air pada poros atau lubang lainnya. Uap air ini yang kemudian
dapat digunakan untuk
menggerakan turbin dan menghasilkan energi listrik. Pembangkit listrik tenaga geothermal (panas bumi) di Indonesia salah satunya yaitu PLTP Kamojang
Jawa
Barat. PLTP Kamojang
mulai beroperasi pada tahun 1982 dengan 1 unit pembangkit dan terus berkembang
sampai hari ini mengoperasikan 7 pembangkit dengan daya listrik yang dihasilkan sebesar 375 MW.
5. Bioenergi
Bioenergi merupakan energi terbarukan yang berasal dari
bahan oragnik. Bioenergi dibagi menjadi
tiga jenis yaitu biomassa, biofuel dan
biogas. Biofuel dapat dihasilkan dari tanaman, limbah industri dan limba pertanian. Cara
menghasilkan biofuel dapat dilakukan
melalui :
1.
Pembakaran limbah
organik kering
2.
Fermentasi limbah
basah
3.
Pengolahan tanaman
yang memiliki kandungan minyak nabati tinggi.
Komentar
Posting Komentar