penyusun: djoko triyono - scele.ui.ac.id · • konversi energi ... mengubah bentuk bumi • panas...
TRANSCRIPT
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Penyusun:Djoko Triyono
Topik
Topik yang akan dibahas
• Pendahuluan• Konsep Kerja• Daya• Energi, Posisi, dan Gerak• Konversi Energi• Sumber Energi• Energi Alternatif dan Energi Masa Depan
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
• Energi Alternatif dan Energi Masa Depan• Kesimpulan dan Saran• Daftar Pustaka
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
KONSEP INTI
Energi dapat berubah melalui
kerja dan pemanasan, namun
Kaitan dengan fisikaKaitan dengan ilmu bumi
Kaitan dengan ilmu hayati
Perubahan energi
mengubah bentuk bumi
• Panas merupakan energi yang berpindah
• Suara merupakan bentuk energi mekanik
• Listrik merupakan bentuk energi
kerja dan pemanasan, namun
jumlah totalnya tetap sama
Kaitan dengan kimia Kaitan dengan astronomi
Makhluk hidup
menggunakan energi dan
material dalam suatu
interaksi kompleks
Bintang merupakan contoh
reaktor nuklir
• Perubahan kimia merupakan bentuk energi
• Sejumlah besar energi muncul dalam inti atom
OVERVIEW
• Energi berkaitan erat dengan konsep gaya dangerak.
• Materi yang bergerak secara alami seperti air danangin dapat memberikan gaya pada benda lain �menjadi sumber energi
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
KONSEP KERJA
• Kerja dalam sains memiliki konsep yang berbeda dengankonsep kerja pada kehidupan sehari-hari
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
SAINS
• Kerja dalam sains berhubungan dengan gaya yang diaplikasikan pada benda sehingga menimbulkanperubahan posisi benda
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
• Kerja mekanik yang diberikan pada suatu objekdidefinisikan sebagai perkalian antara gaya yang diberikandengan jarak yang dihasilkan akibat pemberian gaya
kerja = gaya jarakW F d
×
= ×
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
• Dua pertimbangan yang perlu diingat mengenai definisitersebut:� Sesuatu harus bergerak saat kerja dilakukan
� Arah gerak benda harus sama dengan arah gaya yang diberikan
W F d= ×
Satuan Kerja
• Gaya memiliki satuan Newton (N) sedangkan jarak memilikisatuan meter (m), sehingga satuan kerja adalah
( )( )W FdW Newton meter
=
=
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
• Newton.meter disebut juga Joule (J).
1 Joule = 1 Newton.meter
( )( )( )( )
W Newton meterW N m
=
=
• Contoh:
W F d=
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
• Ketika seseorang mengangkat kardus dari posisi jongkokhingga setengah berdiri, ia melakukan kerja W padakardus, dalam arti ia memberikan gaya ke atas F sehinggakardus bergerak sejauh d.
Fd
W F d=
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
DAYA
• Pernahkan terpikir mengapa ketika kita berlari menaikitangga akan terasa lebih lelah dibandingkan jika kitamenaiki tangga dengan berjalan?
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
• Kita melakukan kerja yang sama besar baik dengan berlarimaupun berjalan, namun berlari membutuhkan laju kerjalebih besar.
• Laju kerja yang dilakukan disebut daya dan didefinisikansebagai kerja per-satuan waktu
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
sebagai kerja per-satuan waktu
• Daya biasa diukur dalam satuan J/s atau Watt (W).
kerjadaya =
waktu
WP
t=
1 J/s = 1 Watt (W)
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
ENERGI,POSISI DAN GERAK
• Konsep energi berkaitan erat dengan konsep kerja
EnergiKemampuan
melakukan kerja
Sesuai
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Sesuaidengankenyataan
dibutuhkan banyak energiuntuk melakukan banyak kerja
Sebagai fakta:
salah satu carauntuk mengukurenergi adalahdengan cara
mengukur besarkerja yang dapat
dilakukan
Energi dapat mempunyai bentuk yang berbeda:
Bentuk Energi
Energi Mekanik
Energi Kimia
Energi Radiasi
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Energi Nuklir
Energi Listrik
ENERGI,POSISI DAN GERAK
• Contoh-contoh berikut akan membantu untuk memahamihubungan antara kerja dan energi:
Energi mekanik
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Energipotensial
Energi kinetik
Energi Potensial
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
• Jika Anda mengangkat kardus ke atas lemari (sepertigambar), Anda melakukan kerja pada kardus yang besarnya sebanding dengan hasil perkalian gaya ke atasyang dilakukan dengan tinggi lemari dari lantai.
• Jika suatu saat, kita tidak sengajamenjatuhkan sebuah koper dari tempatyang tinggi, dan menimpa kaki kita, kita akan kesakitan (lihat gambar)�koper melakukan kerja pada kaki kita
• Kaki kita akan semakin sakit jika koperjatuh dari tempat yang lebih tinggi. (Koper akan melakukan kerja yang lebih
besar jika jatuh dari tempat yang lebih
tinggi)
Energi yang dimilikisuatu benda karena
posisinya
Energi Potensial(EP)
Energi PotensialGravitasi
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Energi Potensial Pegas
• Perubahan energi potensial dapat diukur dari kerja yang dilakukan untuk mengubah posisi benda
Kerja yang dilakukan untuk mengangkatbola dari tanah ke ketinggian h adalahmgh
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
• Biasanya energi potensial di permukaan tanah dianggapnol. Jadi energi potensial gravitasi dapat dinyatakan
energi potensial gravitasi gaya berat ketinggian
PE mgh= ×
=
Energi Kinetik
• Benda yang bergerak mampu melakukan kerja pada bendalain karena geraknya.
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
• Benda bergerak memiliki kemampuan melakukan kerja, jadi benda bergerak memiliki energi
Energi yang berkaitan dengangerak benda
Energi Kinetik
• Ketika Anda melemparbola baseball, untuk waktuyang singkat Andamemberikan gaya padabola sebelum bola meninggalkan tanganmeninggalkan tanganAnda.
• Saat bola lepas daritangan, energi kinetik bola sama dengan kerja yang Anda lakukan pada bola
• Bola memberikan gaya padatangan seseorang yang menangkapnya.
• Kerja total yang dilakukantangan si penangkap untuktangan si penangkap untukmenghentikan bola samadengan energi kinetiknya.
• Ternyata……energi kinetik berbanding lurus dengan massabenda bergerak
namun kecepatan benda-lah yang memiliki pengaruhterbesar.
Energi kinetik Benda yang bergerak dengankecepatan 2 kali lebih besar
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Energi kinetiksebanding dengankuadrat kecepatan
benda
kecepatan 2 kali lebih besarmemiliki energi kinetik 4 kali
lebih besar
• Energi kinetik suatu benda dapat dinyatakan dengan:
2
2
2
1
)(kecepatan (massa) 2
1 kinetik Energi
mvEK =
=
ALIRAN ENERGI
• Kunci untuk memahami masing-masing konsep kerja danenergi adalah dengan memahami hubungan antarakeduanya
Darimanakah
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Darimanakahenergi berasal?
Kemanakahenergi
menghilang?
ALIRAN ENERGI
Bentuk Energi
Energi Mekanik
Energi Kimia
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Bentuk Energi
Energi Nuklir
Energi Radiasi
Energi Listrik
Energi Mekanika
• Bentuk energi yang berhubungan dengan gerak, posisi daninteraksi gravitasi.
Energi kinetik dari bendabergerak
Energi potensial gravitasi
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
ENERGI KIMIA• Bentuk energi yang melibatkan reaksi kimia.
• Energi kimia dibutuhkan untuk mengikat atom-atom, ketikaikatan antar atom terlepas, energi dilepaskan�energi kimia
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
• Fotosintesis:
Energi CO2 Gula O2Air
ENERGI RADIASI
• Bentuk energi yang berkaitan dengan energi darigelombang elektromagnetik
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
• Cahaya tampak hanya merupakan bagian kecil darispektrum gelombang elektromagnetik
ENERGI LISTRIK
• Bentuk energi yang berasal dari hasil interaksielektromagnetik
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
ENERGI NUKLIR• Inti atom merupakan sumber energi nuklir:
– Energi yang terkait dengan reaksi dalam inti atom, seperti reaksi fisi(terpecahnya inti atom) dan fusi
• Bentuk energi yang digunakan dalam reaktor nuklir
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
KONVERSI ENERGI• Konversi energi adalah perubahan bentuk energi dari satubentuk ke bentuk lain
• Semua bentuk energi dapat dikonversi ke bentuk lain:
Nuklir
Oksidasi
RadiasiKimia
Gamma
Fusi
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Fotosintesis
Mesin
Gesekan Sel Surya
Lampu Mesin
Gesekan
Generator listrik
Motor listrik
Batere, aki
Radiasi
MekanikListrik
Kimia
Elektrolisis
Perubahan bentuk energi yang paling sering ditemui adalahperubahan energi potensial menjadi energi kinetik dansebaliknya
• Contoh: Ayunan bandul
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
KEKEKALAN ENERGI
• Energi dapat berpindah dari satu benda ke benda lain, dan energijuga dapat berubah bentuk dari satu bentuk ke bentuk lain.
• Namun….. Jika kita melakukan perhitungan mengenai jumlahenergi sebelum dan sesudah terjadi perpindahan ataupunkonversi energi, jumlah totalnya akan tetap sama
Pengukuran yang selama ini dilakukan mendukung hal tersebut,
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
• Pengukuran yang selama ini dilakukan mendukung hal tersebut, konsistensi seperti ini memunculkan hukum alam:
Energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan. Energi dapat berubah bentuk dari satu bentuk ke bentuk
lain, namun jumlah totalnya tetap sama
HUKUM KEKEKALAN ENERGI
CONTOH KEKEKALAN ENERGI
Silahkan Lihat Animasibadak jatuh.swf
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
badak jatuh.swf
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
“We do not inherit the earth from our parents, we borrow it from our children” – Chief Seattle
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Sumber Energi
• Pada mulanya, manusia belajar menggunakan energi air danangin (sumber energi non-fosil) untuk irigasi serta transportasi
• Kemudian, manusia belajar menggunakan api dari kayu bakaruntuk memasak dan menghangatkan tubuh
Kemunculan mesin serta teknologi barusaat revolusi industri (sekitar abad ke-
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
saat revolusi industri (sekitar abad ke-18)� sumber energi fosil banyak
digunakan
Sumber Energi
Tidak dapatdiperbaharui
Dapat diperbaharui
Sumber energi fosil Angin
� Minyak bumi Geotermal
Sumber energi terbagi menjadi dua yaitu sumber energidapat diperbaharui dan tidak dapat diperbaharui
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
� Minyak bumi Geotermal
� Batubara Biomass
� Gas alam Matahari
Nuklir Air
Pasang surut
Sumber Energi Tak DapatDiperbaharui
• Merupakan sumber energi yang tidak dapat terbarukan dalamjangka waktu singkat
• Sumber energi fosil merupakan sumber energi yang tidak dapatdiperbaharui, namun ada juga sumber energi non-fosil yang merupakan sumber energi tidak dapat diperbaharui � nuklir
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Sumber Energi Fosil
• Berasal dari sisa makhluk hidup atau organisme lain yang telahmembusuk dan terkubur dalam tanah selama jutaan tahun
Terdiri dari batubara, minyak bumi, dan gas alam yang tergolong sumber energi tak dapatdiperbaharui
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
• Tidak dapat diperbaharui� digunakan jauh lebih besar dan cepat
dibandingkan dengan waktu pembentukannya (jutaan tahun)
Minyak dan Gas Bumi
• Terbentuk dari sisa organisme yang telahmembusuk dan terkubur dalam tanah selamajutaan tahun.
Minyak bumi dapat diolah kembali menjadibentuk lain seperti- avtur�bahan bakar pesawat- bensin,solar� bahan bakar kendaraan
- minyak tanah- aspal, dll
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
• Keuntungan:• Relatif murah
• Populer di masyarakat
• Kerugian:
• Persediaan minyak bumi dan gas alam semakinsedikit
• Emisi CO2
• Asap yang dihasilkan
• Mudah terbakar
Samudra, 400 juta tahun lalu Samudra, 50 juta tahun lalu
pasir dan lumpur
Pasir, lumpurdan batu
Proses pembentukan minyak dan gas bumi
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Sisa organisme yang matiSisa organisme yang mati
Organisme laut yang matiterkubur dalam tanah
Selama jutaan tahun, sisaorganisme semakin banyak danterkubur makin dalam.Panas dan tekanan bumimengubahnya menjadi minyakdan gas
Saat ini, manusia harusmelakukan pengeboranmenembus pasir dan batuuntuk mencapai lapisan yang kaya minyak dan gas bumi
Batubara
• Terbentuk dari sisa tumbuhan yang telah membusuk dan terkuburdalam tanah selama jutaan tahun.
• Merupakan sumber energi fosil paling berlimpah di alam�
kandungan di alam cukup untuk cadangan bahan bakar hingga250 tahun yang akan datang
Tiga tingkatan dalam
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Tiga tingkatan dalampembentukan batubara
Lignite(batubara coklat)
Bituminous(batubara lunak)
Anthracite(batubara keras)
Batubara
• Proses pembentukan:
300 juta tahun lalu, bumisebagian besar ditutupi olehhutan
Tumbuhan mati, membusuk danmembentuk gambut
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Gambut tertekan antar lapisan endapanuntuk membentuk lignit
Tekanan yang semakin lama, akanmembentuk batubara bituminous
Pada akhirnya terbentuk batubaraanthracite
Nuklir• Energi nuklir berasal dari energi inti suatu
atom�yang umum digunakan adalah
uranium
• Untuk menghasilkan energi nuklir:– Reaksi fusi: atom terpecah dan menghasilkan
energi�digunakan pada reaktor nuklir
– Reaksi fusi: beberapa atom bersatu danmenghasilkan energi
• Keuntungan:• Dengan sedikit uranium dapat dihasilkan listrik
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
• Dengan sedikit uranium dapat dihasilkan listrikyang cukup besar
• Tidak menghasilkan emisi CO2
• Dapat diandalkan
• Kerugian:
• Masalah keamanan
• Limbah radioaktif yang dihasilkan sangatberbahaya
• Membutuhkan biaya besar untuk perawatandan operasional
Bagaimana energi nuklir dapatmenghasilkan listrik?
Silahkan Lihat Animasinuklir.swf
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
nuklir.swf
Sumber Energi Dapat Diperbaharui
• Berasal dari energi yang terdapat pada alam�sumber energi
non-fosil
• Mengapa disebut dapat diperbaharui??
– Karena tidak akan habis jika dipakai
• Contoh:
• Angin akan tetap bertiup, walaupun kita tidak menggunakannya
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
• Angin akan tetap bertiup, walaupun kita tidak menggunakannyasebagai sumber energi�dapat diperbaharui
• Air akan tetap mengalir, walaupun kita tidak menggunakannya sebagaisumber energi �dapat diperbaharui, dll
Air
• Air yang bergerak dapat menghasilkanlistrik � pembangkit listrik tenaga air
(hydroelectric power)
• Keuntungan:• Tidak menghasilkan emisi CO2
• Berumur lebih panjang dibandingkansumber tenaga lain
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
• Kerugian:
• Biaya yang besar untuk membangunpembangkit baru
• Dampaknya pada lingkungan:
– Longsor
– Alokasi penduduk yang tinggal dekatlokasi pembangkit
Bagaimana energi air dapatmenghasilkan listrik?
Silahkan Lihat Animasihidro.swf
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
hidro.swf
Angin
• Energi kinetik angin dapat diubah menjadibentuk energi lain seperti:
Energi mekanik
– Digunakan pada kapal layar
– Petani menggunakan angin untukmemompa air dari sumur, dengan kincirangin, dll
Energi listrik
• Keuntungan:
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
• Keuntungan:• Tidak menghasilkan emisi CO2
• Tidak ada bahan bakar yang digunakanuntuk menggerakkan turbin
• Kerugian:
• Energi angin sulit diprediksi
• Turbin angin menimbulkan polusi visual danakustik
• Mudah tersambar petir
Bagaimana turbin angin bekerja?
• Angin memutar baling-baling mengelilingi rotor.
• Rotor terhubung pada porosyang kemudian memutargenerator. Generator berputarmenghasilkan listrik.
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
• Listrik kemudian dialirkan padapenguat tegangan (trafo), laludialirkan pada jaringantransmisi, yang kemudiandidistribusikan.
Matahari
• Energi matahari berasal dari radiasimatahari yang mencapai bumi
• Energi matahari dapat diubah menjadibentuk energi lain:
Energi termal– Memanaskan air, bangunan, dll
Energi listrik– sel surya/ Photovoltaic cell (PV)
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
– sel surya/ Photovoltaic cell (PV)
• Keuntungan:• Cocok digunakan pada daerah terpencil
• Harga sel surya semakin murah
• Listrik dapat disimpan dalam batere
• Kerugian:
• Tidak berguna saat malam hari
• Biaya yang mahal untuk membuatpembangkit
• Tidak dapat diandalkan
Bagaimana sel surya bekerja?
Silahkan Lihat Animasisel surya.swf
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
sel surya.swf
Pasang Surut
• Memanfaatkan energi kinetik air lautketika pasang dan surut untukmenghasilkan listrik
• Keuntungan:• Tidak menghasilkan emisi CO2
• Tidak ada bahan bakar yang digunakanuntuk menggerakkan turbin
• Pasang dan surut air laut dapat diprediksidengan pasti
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
dengan pasti
• Tidak membutuhkan biaya perawatan yang tinggi
• Kerugian:
• Dibutuhkan biaya sangat besar untukmembangun pembangkit energi pasangsurut
• Tidak banyak tempat di dunia ini yang dapat menggunakannya
• Efek buruk terhadap mamalia laut
Bagaimana energi pasang surut bekerja?
• Ketika air laut pasang, air didalam bendungan lebih rendah, sehingga air laut akan mengalirmasuk ke dalam bendungan, lalu memutar turbin, sehinggadapat menghasilkan listrik
• Ketika air laut surut, air didalam bendungan lebih tinggi,
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
dalam bendungan lebih tinggi, sehingga air bendungan akanmengalir keluar menuju laut, lalu memutar turbin, sehinggadapat menghasilkan listrik
Biomass
• Biomass adalah sisa tumbuhan atau hewan yang telah mati serta sisamakanan yang dapat dibakar, dijadikan sumber energi
• Keuntungan:• Murah
• Mengurangi pemakaian bahan bakar fosil
• Mengurangi bahan sisa (sampah)
• Kerugian:
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
• Kerugian:
• Emisi CO2 akibat pembakaran
• Mengumpulkan bahan biomass dalam jumlah banyak cukup sulit dilakukan
• Beberapa jenis bahan biomass tidak tersedia sepanjang tahun
Bagaimana biomass bekerja?
Silahkan Lihat Animasibiomass.swf
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
biomass.swf
Geotermal
• Energi yang berasal dari panas yang terdapat dalam perut bumi
• Keuntungan:• Tidak menghasilkan emisi CO2
• Stasiun pembangkit tidak membutuhkan tempat yang luas
• Tidak menggunakan bahan bakar lain
• Kerugian:
• Tidak banyak lokasi yang dapat digunakan sebagai pembangkit geotermal
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
• Tidak banyak lokasi yang dapat digunakan sebagai pembangkit geotermal
• Gas dan mineral berbahaya mungkin dapat muncul ke permukaan tanah
Energi alternatif dan energi masadepan
• Energi alternatif mengacu pada energi yang berbeda dari sumberenergi yang banyak digunakan saat ini (sumber energi fosil)
Air
6,24%
Nuklir
5,76 %
Lain-lain
0,86 %Konsumsi
non-pembangkit
listrik
0,5 %
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Mengapa muncul kebutuhan
akan energi alternatif dan
energi masa depan?
Minyak Bumi
35,27 %
Batubara
28,02 %
Gas Alam
23,35 %
Konsumsi Energi Dunia Tahun 2006
Sumber: EIA, BP
Energi alternatif dan energi masadepan
• Berdasarkan grafik, kurang lebih 86% sumber energi duniaberasal dari sumber energi fosil (minyak bumi, gas alam, batubara)
• Sumber energi fosil terbatas dalam jumlah serta memberikandampak negatif bagi lingkungan:
– Minyak bumi hanya dapat menyuplai energi dunia hingga 40-50 tahun yang akandatang!!
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
datang!!
– Meskipun batubara memiliki jumlah yang melimpah di bumi, namunpembakarannya menghasilkan emisi CO2 terbesar
– Emisi CO2 dari pembakaran sumber energi fosil menyebabkan efek rumah kacadan pemanasan global
• Kesimpulan:
Dibutuhkan sumber energi lain selain
sumber energi fosil
Energialternatif
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Energi alternatif dan energi masadepan
• Energi alternatif yang dapat digunakan sebagai pengganti sumberenergi fosil adalah seluruh sumber energi dapat diperbaharui yang telah dijelaskan:
Air
Angin
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Sinar Matahari
Pasang Surut
Geotermal
Biomass
Hidrogen fuel cell
Kandidat sumber energi masadepan
Sel Bahan Bakar (Fuel Cells)
• Suatu sel elektrokimia yang secaralangsung dan terus menerus mengubahenergi reaksi antara hidrogen dan oksigenmenjadi energi listrik
• Jenis fuel cell berdasarkan jenis elektrolit:
� Phosphoric Acid Fuel Cello Menggunakan asam fosforik cair sebagai
elektrolitnya
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
elektrolitnya
� Molten Carbonate Fuel Cello Menggunakan campuran garam karbonat cair
sebagai elektrolitnya
� Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)o Menggunakan keramik, atau elektrolit padat
o Beroperasi pada temperatur tinggi (10000 C)
� Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC)o Menggunakan membran penukar proton
sebagai elektrolitnya
o Beroperasi pada temperatur yang tidakterlalu tinggi (800 C)
Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)
• Fuel cell yang menggunakan bahan oksida padat sebagaielektrolitnya untuk mengalirkan ion negatif oksigen dari katodaka anoda
• Fuel cell ini dapat menggunakan bahan bakar hidrokarbon (tidakterbatas pada gas hidrogen murni), seperti bensin, gas alammetanol,alkohol, dll� kandidat sumber energi masa depan
• Beroperasi pada temperatur 500 – 10000 C, menyebabkan fuel
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
• Beroperasi pada temperatur 500 – 10000 C, menyebabkan fuel cell ini tidak menggunakan platina sebagai katalisnya (lebihmurah dibandingkan fuel cell jenis lain) serta tidak memerlukanpompa untuk memompa bahan bakar ke dalam sel.
Keuntungan Kerugian
Bahan bakar yang digunakan tidakterbatas pada hidrogen
Elektrolit yang digunakan cukup mahal
Efisiensi cukup besar (~60%)
Lebih murah (tanpa platina)
Bagaimana SOFC menghasilkan listrik?
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
• Oksigen dari udara dialirkan melalui katoda, sementara bahan bakar hidrokarbonseperti metana dialirkan melalui anoda
• Hidrogen bereaksi dengan anoda, sehingga terionisasi menghasilkan elektron yang mengalir ke rangkaian listrik luar (misal menyalakan lampu), lalu menuju katoda.
• Elektron tersebut bereaksi dengan oksigen di katoda, membentuk ion negatifoksigen
• Ion negatif tersebut melewati elektrolit dan bergabung dengan hidrogen di anodamembentuk uap air.
• Hasil setiap siklus fuel cell ini adalah air, CO2 serta panas
Polymer Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC)
• Fuel cell yang menggunakan membran polimer padat sebagaielektrolitnya untuk mengalirkan ion positif hidrogen dari anoda kekatoda
• Beroperasi pada temperatur 80 - 1000 C, menyebabkan fuel cell ini membutuhkan waktu singkat untuk beroperasi�kandidat
sumber energi kendaraan bermotor, menggantikan bensin
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Keuntungan Kerugian
Beroperasi pada temperatur yang tidakterlalu tinggi
Bahan bakar yang digunakan terbataspada gas hidrogen
Efisiensi cukup besar (40 - 60%)
Ringan dan mudah dibawa
Bagaimana PEMFC menghasilkan listrik?
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Setelah mendiskusikan sedikit pengantar bagi bahasanini di bagain Pendahuluan, kita telah mendikusikantopik-topik sebagai berikut• Konsep Kerja• Daya• Energi, Posisi, dan Gerak• Konversi Energi
Kesimpulan
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
• Konversi Energi• Sumber Energi• Energi Alternatif dan Energi Masa Depan
Topik-topik ini diperlukan untuk memahami konsepenergi secara ilmiah dan sumber-sumber energi.
Pemahaman secara ilmiah tentang energi dan sumber-sumbernya sangat diperlukan.Sumber-sumber energi yang dikenal dan banyak dipakaisaat ini akan habis terpakai. Karena itu kami sarankan untuk mempelajari lebihlanjut topik-topik yang telah didiskusikan dari buku-buku acuan yang ada di daftar pustaka dan juga
Saran
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
buku acuan yang ada di daftar pustaka dan jugaliteratur-literatur lain yang relevan.
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Daftar Pustaka
•Hewitt, Paul G., John Suchocki, Leslie A Hewitt (2007), Conceptual Physical Science Explorations, Pearson Addison Wesley, San Fransisco.•Hewitt, Paul G., Suzanne Lyons, John Suchocki, Jennifer Ye (2007), Conceptual Integrated Science, Pearson Addison Wesley, San Fransisco.•Tillery, Bill W., (2008), Physical Science 8th ed., McGraw Hill, Boston.
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011
Boston.•Tillery, Bill W., Eldon D. Enger, dan Frederick C. Ross (2008), Integrated Science 4th ed., McGraw Hill, Boston.