1. SUMBER DAYA ENERGIKuliah I :(Perkembangan pemakaian energi)

2. Buku Ajar1. ENERGI,Sumberdaya, inovasi, tenaga listrik danpotensi ekonomiAbdul Kadir, Penerbit UI, Edisi ketiga/ Revisi,2010 3. Awal sejarah peradaban, menggunakan otot manusia & binatang sertabiomass (kayu) Periode berikutnya mulai memanfatkan sumber daya alam lainnya, kincirangin, kincir air Awal abad 13 mulai ditemukan sumber energi batubara Awal abad 18 ditemukan mesin uap yang menggunakan batubara sebagaisumber energi (awal dari revolusi industri) Awal abad 19 ditemukan minyak bumi yang mulai menggeser penggunaanbatubara terutama di transportasi dengan ditemukannya motorpembakaran Akhir abad 19 hingga awal abad 20, energi batubara, air, minyak bumi, gasalam mulai digunakan untuk pembangkitan tenaga listrik Awal abad 20 bentuk energi lain (panas bumi) mulai digunakan untukpembangkitan tenaga listrik selain juga untuk pemanasan Pertengan abad 20, energi nuklir mulai diperkenalkan untuk pembangkitantenaga listrik, selain untuk keperluan yang lain Pertengahan abad 21 mulai ditemukan energi hidrogen untukpembangkitan tenaga listrikEvolusi sumber-sumber energi 4. Evolusi sumber-sumber energi 5. Periode pemanfaatan sumber-sumber energiSumber Energi Perkiraan Awal Masa Penggunaan Jenis PemanfaatanKayu Prasejarah Memasak, pemanasanAwal sejarah PertukanganAngin Awal sejarah Pengangkutan, penggilinganAir Awal sejarah lanjut Pengangkutan, penggilinganBatubara Awal abad ke 13 Pemanasan, memasakAwal Revolusi IndustriBatubara Awal abad ke-18 Mesin uap untuk industriAwal abad ke-19 Mesin uap untuk transportasiMinyak bumi Awal abad ke-19 Penerangan, pemanasan, memasakPeningkatan IndustrialisasiMinyak bumi Awal abad ke-20 TransportasiBahan bakar fosil Awal abad ke-20 Pembangkit listrik termalAir Awal abad ke-20 Pembangkit listrik hidroGas alam Awal abad ke-20 Pemanasan, memasak, industri pupukPanas Bumi Awal abad ke-20 lanjut Tenaga listrik, pemanasanNuklir Fusi Pertengan abad ke-20 Tenaga listrik, penggunaan khususSurya Akhir abad ke-20 Tenaga listrik, pemanasanHidrogen Awal abad ke-21 Tenaga listrik, penggunaan khususNuklir Fisi Tengah abad ke-21 Tenaga listrik, penggunaan khusus 6. Konsumsi energi per kapita 7. EVOLUSI PEMANFAATAN ENERGI 8. Sumber energi & proses konversinya 9. Faktor yg mempengaruhi pembentukan SDE Biomas : energi sinar matahari dirubah & disimpan dalam batang & dahantumbuhan Angin : perpindahan udara karena panas sinar marahari Air : penguapan air laut & danau karena panas sinar matahari berubahmenjadi hujan di pegunungan yang mengalir ke sungai Batubara : bahan organik dari biomas hutan yang tenggelam jutaan tahun Minyak/ gas : bahan organik dari binatang kecil yg tertimbun danmengalami proses penekanan dalam jutaan tahun Panas bumi : pertemuan antara panas dari magma dengan air Pasang surut : resultan dari gravitasi dan rotasi bumi , bulan dan matahariyang mempengaruhi air laut Panas laut : energi radiasi matahari diserap air laut Ombak laut : pergerakan air laut karena ditiup angin Nuklir : reaksi materialMatahari merupakan sumber segala bentuk energi dibumi, semua bentukenergi tersebut dapat dirubah menjadi energi listrik. Tanpa sang surya tidakmungkin ada kehidupan di bumi 10. Matahari sebagai sumber daya energiJenis Suberdaya Energi yangtersedia di BumiLokasi Dengan BantuanProses UtamaBumi BumiBulanMatahariAngkasaAtmosferTanahAirGravitasiRotasiMagmaOrganikKimiaReaksiMaterialAirUdaraGravitasiGravitasiRadiasiMekanikalPanasListrikBiomas Angin Air Batubara Minyak bumi dan Gas alam Panas Bumi Nuklir Radiasi Surya Pasang Surut Sel Bahan Bakar Panas Laut Ombak Laut Arus Pancar 11. E2T2 RPlanetRadiasi SuryaE1 = 1,2 kW/m2Pengaruh Radiasi Matahari Bila S padat radiasi surya, maka energi yg diserap planet adalah :dimana : E1 = energi yang diterima planetE2 = energi yg diserap oleh planetS = padat radisi suryaR = radius planet = angka refleksi permukaan planet Planet yg panas akan memancarkan sebagian energinya ke angkasa sebesar E3sehingga berlaku persamaan : E1 = E2 + E3)1(.. 22 SRERadiasiInframerahE3 12. Dari hukum radiasi Stefan Boltzman diketahui bahwa pancaran energikarena suhu akan merupakan radiasi inframerah yang persatuan luasdinyatakan dengan : T4 Sehingga E3 = 4R2. T4Dimana : E3 = energi yang dipancarkan planetR = radius planet = angka pancaran (emissivity) permukaan planet = konstanta = 5,673 x 104 J/m2.det.K4T = suhu permukaan planet Kesesimbangan akan tercapai apabila E1 = E3 Sehingga dicapai suhu akhir planet T2 menjadi : Bila digunakan data planet bumi, dimana : S = 1,2 kW/ m2 ; = 1 ; =0,34 Akan diperoleh T2 = 243 K ( atau lebih kurang 30 oC )Pengaruh Radiasi Matahari4/124)1( ST 13. Lapisan atmosfer berfungsi semacam selimut bagi permukaanbumi. Lapisan ini tembus pancaran sinar surya akan tetapimenyerap dan mengembalikan sebagian pancaran inframerah kebumi. Bila merupakan fraksi energi pancaran yang dipantulkankembali ke bumi oleh lapisan atmosfer, maka : Sehingga suhu akhir planet menjadi : Dimana merupakan angka refleksi dari atmosfer, semakin besarharga nilai suhu akhir T2 dari bumi akan lebih tinggi dari 243 K. Besar kecilnya nilai dipengaruhi oleh tingkat konsentrasi CO2 diatmosfer, yang merupakan dampak dari penggunaan energi fosildunia yang berlebihan, sehingga menimbulkan efek rumah kaca(green house effect), yang mendorong meningkatnya suhupermukaan bumi tahun ke tahun.Pengaruh Radiasi MatahariE3 = 4R2. (1-) T44/12)1(4)1(ST 14. Peningkatan konsentrasi CO2 di atmosfer 15. Deviasi peningkatan temperatur permukaan bumi 16. Distribusi & arus energi Matahari Energi Surya/ Matahari Langsung : pancaran/ radiasi matahari Tidak langsung : tenaga angin, tenaga air, panas laut termasuk jugabiomas Perkiraan jumlah energi yg dipancarkan matahari ke ruangangkasa : 6,41 x 107 W/m2 Kepadatan energi surya yang memasuki atmosfir bumidiperkirakan 1,2 kW/m2 Dari jumlah tersebut 34 % dipantulkan kembali ke ruangangkasa Sebagian, diperkirakan 19% diserap atmosfer oleh komponendi udara seperti CO2, debu, awan Selebihnya sekitar 47 % diserap oleh bumi atau sekitar 0,564kW/m2, bila dikalikan luas bumi (1,3x1014 m2), energi suryayang diserap bumi setara dengan 1,3x1010 MW 17. Energi yang diserap oleh bumi akhirnya dikembalikan keatmosfer melalui : Proses penguapan 33% Energi kinetik 0,215 % (ombak, arus laut, angin) Radiasi inframerah 14 % Fotosintesis 0,023 % Energi yg terdapat di bumi karena grafitasi, konfigurasimatahari bulan bumi sehingga terjadi pasang surutdiperkirakan berjumlah 3,2 x 106 MW Energi yang berasal dari dalam bumi sendiri berupa panasbumi diperkirakan 2,7 x 107 MW Pemakaian energi primer oleh manusia pada tahun 1980adalah setara 230 x 106 MWDistribusi & arus energi Matahari 18. Diagram Arus Energi di Bumi 19. Proses pemanfaatan energi matahariBiomasKayutumbuh-tumbuhanEnergiAngin,OmbakAtmosfer Lautan Langsung Kolektor Buatan ManusiaT. Air,panaslautPasif Termal PhotovoltaikSatelitSuryaENERGI YANG DIMANFAATKAN 20. Energi & beberapa pengertian lain Kamus Umum Bahasa Indonesia (W.J.S.Purwadarminta) : Energi adalah tenaga, ataugaya untuk berbuat sesuatu Pengertian sehari-hari : energi adalahkemampuan untuk melakukan sesuatu pekerjaan Energi dapat mempunyai berbagai bentuk : Medan listrik Medan magnit Energi potensial Energi kinetik Energi kimia 21. Beberapa istilah dibidang energi Sumberdaya (resource): Ditemukan Teragakan (demonstated) Terukur / terbukti (proven) Terindikasi (probable) Terduga (possible) Belum ditemukan Hipotesis Spekulatif Cadangan (reserve) : adalah sumberdaya yangditemukan dan yang dapat dimanfaatkan sampaidengan taraf marginal dari aspek kelayakan ekonomis 22. Klasifikasi Cadangan SDESUMBER DAYA (RESOURCE)Ditemukan (Discovered) Belum ditemukanTeragakan (demonstrated)Terduga(possible/infered)Hipotesis SpekulatifTerukur(proven)Terindikasi(indicated/probable)EkonomisCADANGAN (RESERVE)MarginalSubmarginalCadangan adalah sumber daya energi yang ditemukan dan yangdapat dimanfaatkan sampai dengan taraf keekonomian marginal 23. Analogi pertumbuhan sumberdaya Bila ditemukan suatu sumber daya cadangan akumulatif totalA naik dari nol ketas secara eksponensial, kemudian akanmenurun secara perlahan setelah dieksplorasi. Nilai A akan selalu mengikuti kurva bentuk S, pertumbuhansumberdaya naik sesuai permintaan, semakin banyakkonsumsi cadangan akan menurun, semakian langka/ mahal. Kurva konsumsi K pada dasarnya mengikuti lengkung S jugadengan sedikit tertinggal waktu. Cadangan total yang ditemukan secara akumulatif adalah P Selisih antara nilai A dan K adalah B = A-K adalah cadangansesaat. Cadangan sesaat adalah nilai B mengikuti kurva lengkungGauss. 24. Kurva pertumbuhan sumberdayaA = Kurva Cadangan TotalB = Kurva Cadangan sesaatK = Kurva Konsumsi 25. Energi, Eksergi dan Anergi Pengertian energi adalah perbedaan Energi Energi : jumlah energi absolut yang berhubungan dengan taraf yangpaling rendah Eksergi : jumlah energi secara relatif yaitu selisih energi denganlingkungan Anergi : selisih antara energi dan eksergiEnergi = Anergi + Eksergi Apa yang sehari-hari kita sebut energi sebenarnya adalah eksergi, yaitumerupakan bagian energi yang dapat dimanfaatkan untuk bekerja Sedangkan Anergi merupakan bagian energi yang secara praktis tidakdapat dimanfaatkan. Hal ini karena adanya suatu faktor konversi yang biasa dikenal FaktorCarnot (Carnot Efficiency) dipakai untuk konversi dari Energi ke Eksergi dansebaliknyaeneks EKKKE121 121KKKC = faktor Carnot 26. Energi terdapat dalam berbagai bentuk : Energi kinetik Energi potensial Energi massa Energi kinetik adalah energi akibat dari suatu gerakan bendadimana : m = massa benda (kg) dan v = kecepatan benda (m/s) Energi potensial misalnya energi yg tersimpan dalam pegas tertekan,energi kimia tersimpan dalam bahan bakar fosil, energi grafitasi padabenda yang terangkat dari permukaan bumi. Awan yg merupakan kumpulan uap air akibat penguapan memiliki energipotensial sebesardimana m = massa dari air (kg) ; g = percepatan grafitasi (m/s2) dan h =tinggi jatuh air (m) Ini merupakan prinsip dari pembangkit listrik tenaga air (PLTA)Satuan energi221 mvEk mghEp 27. Satuan energi Bentuk energi ketiga adalah Energi massa yang merupakan hasil konversimassa menjadi energi yang terjadi pada proses fisi maupun fusi nuklir. Matahari pada dasarnya sebuah reaktor fusi nuklir raksasa yangmengkonversikan sebagian massa hidrogen menjadi energi panas danradiasi. Hal ini dinyatakan dengan rumus Einstein :dimana : m = massa yang dikonversikan (kg) dan c = kecepatan cahayabergerak dalam ruang hampa ( = 3 x 108 m/s), sementara E merupakanenergi yang dibebaskan dalam proses konversi tersebut.2mcE 28. Satuan energiSatuan Energi Joule Kilowatt-Jam Kalori Btu1 Joule 1 2,778 x 10-7 0,2389 9,48 x 10-41 Kilowatt-jam (kWh) 3,6 x 104 1 8,6 x 105 34131 Kalori (Cal) 4,186 1,163 x 10-6 1 3,969 x 10-31 Btu 1055 2,93 x 10-4 252 11 Therm 1,055 x 104 29,3 2,52 x 107 1 x 1051 Quad (Q) 1,055 x 1018 2,93 x 1011 2,52 x 1017 1 x 10151 Foot-pound (ft-lb) 1,356 3,766 x 10-7 0,3239 1,285 x 1031 Kilokalori (kCal) 4186 1,163 x 10-3 1000 3,9691 Electron-volt (eV) 1,602 x 10-19 4,45 x 10-26 3,827 x 10-20 1,59 x 10-221 Barrel minyak 6,12 x 109 1700 1,46 x 109 5,8 x 1061 Galon bensin 1,32 x 108 36,7 3,16 x 107 1,25 x 1051 Ton batubara 2,36 x 1010 6,57 x 103 5,65 x 109 2,24 x 1071 Kaki kubif (scf) gas alam 1,08 x 106 0,269 2,57 x 105 1020 29. Efisiensi pemanfaatan energi Konversi energi baik buatan manusia maupun yg terjadi secara alamiah, selalumengikuti hukum-hukum dasar fissika yaitu Hukum Pertama Termodinamika yangmenyatakan bahwa : jumlah energi dan massa di alam semesta adalah konstan Hukum pertama termodinamika dapat dirumuskan sbb :E = K + S2 S1= K + R dengan R = S2 S1dimana : E = energi masukan (input) suatu proses kerjaK = jumlah energi yg dihasilkan dari prosesR = kerugian energi yg terjadi pada prosesS1 = jumlah energi awal diluarS2 = jumlah energi akhir diluar , dengan S2 > S1 Jumlah energi R biasanya dilepaskan ke lingkungan berupa panas, sehingga suhuakhir lingkungan lebih tinggi Efisiensi pemanfaatan energi dapat dirumuskan sbb :EKp 30. Konsumsi energi primer dunia 31. PEMAKAIAN ENERGI DUNIAPRIMARY ENERGY 32. PEMAKAIAN ENERGI DUNIAPRIMARY ENERGY 33. PEMAKAIAN ENERGI DUNIA 34. PEMAKAIAN ENERGI DUNIAOIL 35. PEMAKAIAN ENERGI DUNIAOIL 36. PEMAKAIAN ENERGI DUNIAOIL 37. PEMAKAIAN ENERGI DUNIANATURAL GAS 38. PEMAKAIAN ENERGI DUNIANATURAL GAS 39. PEMAKAIAN ENERGI DUNIANATURAL GAS 40. PEMAKAIAN ENERGI DUNIACOAL 41. PEMAKAIAN ENERGI DUNIACOAL 42. PEMAKAIAN ENERGI DUNIACOAL 43. PEMAKAIAN ENERGI DUNIANUCLEAR ENERGY & HYDRO ELECTRICITY 44. PEMAKAIAN ENERGI DUNIARENEWABLE ENERGY 45. PEMAKAIAN ENERGI INDONESIASistem penyediaan dan kebutuhan energi Indonesia 46. PEMAKAIAN ENERGI INDONESIA 47. PEMAKAIAN ENERGI INDONESIA 48. PEMAKAIAN ENERGI INDONESIA 49. PEMAKAIAN ENERGI INDONESIA 50. Perbandingan konsumsi energi per kapitaData th 1992 51. PEMAKAIAN ENERGI INDONESIASektor RumahTanggaDesaKayu bakarArang KayuMinyak TanahKotaMinyak tanahGas KotaElpijiListrikPola konsumsi bahan bakar untuk rumah tangga 52. PEMAKAIAN ENERGI INDONESIASektorTransportasiJalan RayaPremiumHSDKereta ApiListrikBatubaraSungaiDanau FeriIDOAngkutanlautMFOAngkutanUdaraAfturAvgasPola konsumsi bahan bakar untuk Transportasi 53. PEMAKAIAN ENERGI INDONESIASektorIndustriBesar &MenengahBatubaraGas alamHSD &MFOListrikKecilHSDBriketBatubaraListrikPola konsumsi bahan bakar untuk Industri 54. PEMAKAIAN ENERGI INDONESIA 55. Potensi Energi Biomas di IndonesiaSumber Energi Produksi (106 Ton/ Th) Energi (109 kCal/ Th) Pangsa (%)Kayu 25,0 100,0 72,0Sekam padi 7,55 27,0 19,4Bonggol jagung 1,52 6,8 4,9Temporung Kelapa 1,25 5,1 3,7Potensi Total 35,52 138,9 100,0Data th 1978 56. Potensi energi biogas di IndonesiaJenis Populasi(Juta)Tinja (Tonkering/hari)Biogas(m3/kg)Energi (106kCal/hari)Pangsa(%)Sapi, kerbau 13,233 68,8 0,25 86,0 60,4Kuda 0,675 2,43 0,25 3,0 2,1Kambing, Domba 16,431 4,93 0,25 6,1 4,3Babi 6,484 4,53 0,44 9,9 7,0Itik, ayam 117,564 4,11 0,60 12,3 8,7Manusia 185,0 12,44 0,40 24,8 17,5Potensi Total 142,1 100,0Data th 1988 57. PEMAKAIAN ENERGI INDONESIA