Sumber tenaga

Definisi tenaga (The definition of energy)Tenaga ialah kebolehan atau kuasa untuk membuat sesuatu kerja.(Energy is the ability or power to do work.)

Tenaga diperlukan :a) oleh benda hidup untuk menjalankan proses kehidupan seperti bergerak, bernafas dan bertumbesaran, b) untuk bergerak, mendidihkan, mencairkan atau melantunkan benda bukan hidup.

Mengapa kita perlukan tenaga (Why We Need Energy)

Tenaga memainkan peranan penting dalam kehidupan. Semua benda hidup memerlukan tenaga. Tumbuhan menggunakan tenaga cahaya daripada Matahari untuk tumbesaran.Haiwan dan manusia memakan tumbuhan dan menggunakan tenaga (tenaga kimia) yang tersimpan di dalamnya. Makanan adalah bahan bakar bagi tubuh badan manusia seperti menggerakkan otot. Kita menggunakan tenaga untuk memperoleh cahaya dan pada peralatan elektrik. Bateri sebagai tenaga untuk membuatkan peralatan elektrik berfungsi.

Tenaga (bahan bakar) membuatkan kenderaan bergerak, kapal terbang boleh terbang, kapal laut belayar dan mesin berfungsi.

Tenaga terhasil daripada angin boleh digunakan untuk mengepam air dan mengisar jagung.

Tenaga daripada air boleh menjana tenaga elektrik untuk kegunaan harian.

Contoh-contoh sumber tenaga

Sumber sumber tenaga (Sources of Energy)

Tenaga berasal daripada beberapa sumber, antaranya :

A. Matahari merupakan sumber tenaga paling utama (The Sun the main energy source)B. Makanan (food)C. Bahan bakar (Fuels)D. Sel kering atau bateri (Dry cells or batteries)E. Angin (The wind)F. Air (Water)

A. Matahari merupakan sumber tenaga paling utama (The Sun the main energy source)

Matahari (tenaga solar) membekalkan tenaga haba dan cahaya Tumbuhan menggunakan cahaya Matahari bukan sahaja untuk mereka membesar, tapi untuk membuat makanannya sendiri, ini bermakna mereka mempunyai tenaga yang boleh disimpan.

Kemudian, haiwan dan manusia memakan tumbuhan. Ini bermakna kita mendapat tenaga dengan cara memakan tumbuhan, memakan haiwan yang lain seperti lembu yang mempunyai tumbuhan yang telah dimakan.

Apabila kita menjemur pakaian di luar di bawah cahaya Matahari, kita menggunakan haba daripada cahaya Matahari untuk mengeringkan pakaian tersebut.

B. Makanan (food)

Tumbuhan boleh menukarkan tenaga cahaya (1) kepada tenaga kimia, (dalam bentuk ikatan molekul), menerusi satu proses yang dipanggil fotosintesis. Kebanyakan tenaga ini disimpan dalam bentuk molekul yang dipanggil karbohidrat.

Apabila haiwan memakan tumbuhan hijau (2) mereka akan mengguna dan menyerap tenaga ini, yang disimpan sebagai tenaga kimia dalam bentuk lemak dan protein.

Daripada lembu sebagai contohnya, manusia memperoleh susu dan daging lembu (3). Apabila manusia minum susu lembu dan makan daging lembu, badan manusia akan menukarkan tenaga yang disimpan dalam susu dan daging untuk tenaga untuk aktiviti seperti berlari, bermain dan aktiviti - aktiviti metabolisme yang lain (4). Ini bermakna manusia mendapat tenaga daripada Matahari.

Oleh itu, semua benda hidup di muka Bumi ini mendapat tenaga daripada Matahari secara langsung atau tidak langsung. Tanpa Matahari, tumbuhan tidak boleh membuat makanannya sendiri dan semua benda hidup di Bumi akan mati.

Adalah penting untuk perhatian bahawa setiap langkah dalam transformasi tenaga (di sepanjang laluan tenaga), hanya sedikit sahaja tenaga yang dipindahkan; kebanyakan tenaga hilang dalam setiap langkah sebagai tenaga haba.

C. Bahan bakar (Fuels)

Bahan bakar adalah sebarang bahan yang boleh terbakar dan menghasilkan tenaga haba.

Contoh contoh bahan bakar ialah kayu, petroleum, gas asli, arang dan arang batu.Apabila pokok pokok ditebang dan kering, mereka digunakan sebagai kayu api atau arang.

Selepas mati, haiwan dan tumbuhan mereput, mereka tertanam di dalam tanah. Selepas beberapa ribu tahun, mereka berubah menjadi arang, petroleum atau gas asli yang merupakan sumber tenaga.

Kayu dan arang batu digunakan untuk menghasilkan tenaga mekanikal, elektrik dan haba. Arang batu dilombong di bawah tanah berdekatan permukaan Bumi. Ia terbakar lalu menghasilkan haba.

Arang batu juga boleh ditukarkan kepada bentuk cecair atau gas. Hidrogen ditambah bersama arang dan dipanaskan kemudian dikenakan tekanan tinggi untuk menghasilkan produk seakan minyak cecair dan gas.

Minyak (petroleum) dan gas digunakan untuk menghasilkan tenaga elektrik, mekanikal dan haba. Minyak dan gas dipam keluar dari perigi dalam ke dalam tanah di bawah laut. Kemudian ia disalurkan menerusi saluran paip untuk ditapis dan dibersihkan.

D. Sel kering atau bateri (Dry cells or batteries)

Bateri boleh menyimpan tenaga dalam bentuk tenaga kimia. Apabila disambungkan dalam litar, melalui tindak balas kimia, bateri boleh menghasilkan tenaga elektrik.

Jika kita melihat pada sebuah bateri, ia mempunyai dua hujung atau kutub terminal positif dan terminal negatif. Jika kita menyambungkan kedua dua terminal itu dengan wayar, satu litar akan terbentuk. Elektron elektron akan mengalir menerusi wayar dan arus elektrik akan terbentuk.

Di dalam bateri, tindak balas antara bahan bahan kima akan berlaku. Tetapi tindak balas hanya berlaku jika terdapat pengaliran elektron. Bateri boleh disimpan dalam jangka masa yang lama dan masih berfungsi kerana proses kimia tidak akan dijanakan sehingga elektron mengalir dari terminal negatif ke terminal positif menerusi litar. Terdapat dua kategori bateri, iaitu sel kering dan sel basah.

Beberapa jenis bateri dalam kategori sel kering ialah :

Bateri Zinkkarbon atau bateri biasa karbon Zink dan karbon biasa digunakan dalam semula bateri sel kering biasa AA, C dan D.

Bateri Alkali biasa digunakan pada bateri Duracell dan Energizer.(Alkaline battery - Used in Duracell and Energizer.)

Bateri Litium biasa digunakan pada kamera untuk menyalakan mentol pemancar.(Lithium battery - These batteries are used in cameras for the flash bulb.)

Bateri Litium-Ion Bateri ini dijumpai dalam computer riba, telefon bimbit dan lain lain peralatan boleh alih. Bateri jenis ini boleh dicas semula.(Lithium-ion battery - These batteries are found in laptop computers, cell phones and other high-use portable equipment. These type of batteries are rechargeable.)

Bateri Tembaga-Kadmium atau NiCad Elektrodnya ialah nikel-hidroksida dan cadmium. Elektrolitnya ialah kalium-hidroksida. Bateri jenis ini boleh dicas semula.(Nickel-cadmium or NiCad battery - The electrodes are nickel-hydroxide and cadmium. The electrolyte is potassium-hydroxide. These type of batteries are rechargeable.)

Contoh jenis bateri dalam kategori sel basah ialah :(Example of types of batteries, in liquid battery category is)

Bateri Plumbum-asid Atau dikenali sebagai akumulator. Bateri ini digunakan dalam kenderaan. Elektrodnya diperbuat daripada plumbum dan plumbum oksida dan asid sebagai elektrolitnya.

E. Angin (The wind)

Angin adalah udara yang bergerak. Angin telah digunakan beberapa ratus tahun yang lalu untuk membantu kapal belayar dan kincir angin untuk mengepam air bagi tujuan pengairan.

Angin boleh membantu untuk melakukan kerja. Tenaga kinetik angin boleh ditukarkan kepada bentuk tenaga yang lain, sama ada tenaga mekanikal atau tenaga elektrik. Tenaga yang dihasilkan oleh angin bergantung kepada kelajuan angin. Semakin laju angin bertiup, semakin banyak tenaga dihasilkan. Apabila sebuah kapal mula belayar, ia memerlukan tenaga angin untuk menolaknya di atas permukaan air. Ini merupakan satu bentuk kerja.Petani telah menggunakan tenaga angin selama beberapa tahun untuk mengepam air dari perigi menggunakan kincir angin.Angin juga digunakan untuk memusingkan batu pengisar untuk mengisar gandum atau biji jagung.Angin juga digunakan untuk menghasilkan elektrik. Angin yang bertiup akan memusing bilah kipas pada turbin angin.

Bilah kipas akan menggerakkan gandar yang disambungkan pada generator yang akan menghasilkan tenaga elektrik.

Setelah elektrik dihasilkan oleh turbin, elektrik dari seluruh ladang angin akan dikumpulkan dan dihantar ke transformer. Voltan akan ditambahkan untuk dihantar melalui kabel berkemampuan tinggi.

F. Air (Water)

Air yang bergerak atau air terjun menghasilkan tenaga.

Tenaga air (kuasa hidro) boleh menghasilkan tenaga mekanikal dan elektrik

Empangan hidroelektrik digunakan untuk menakung sungai membentuk tasik atau takungan air. Apabila air mengalir ke bawah ia disalurkan ke turbin atau roda air. Daya pergerakan air memusing turbin atau roda, yang mana memusingkan generator untuk menghasilkan elektrik. Kuasa air telah digunakan beberapa ratus tahun untuk menghasilkan tenaga mekanikal untuk mengisar, mengepam dan menggerakkan mesin.

Matahari paling penting kepada kehidupan harian manusia sebagai sumber tenaga. Matahari adalah sumber tenaga primer, yang membawa maksud semua tenaga yang dihasilkan secara semulajadi ataupun secara proses teknologi adalah bersumberkan matahari. Tenaga yang dihasilkan oleh matahari adalah tenaga daripada tindak balas nuklear dan sampai ke bumi dalam bentuk cahaya.

Kajian tenaga matahari ataupun kajian tenaga suria (solar energy studies) adalah suatu bidang sains dan teknologi angkasa yang amat sesuai diberi perhatian oleh Malaysia kerana Malaysia terletak di kawasan khatulistiwa iaitu kawasan muka bumi yang paling hampir dengan matahari dan menerima paling banyak cahaya matahari. Kajian tenaga matahari mungkin merupakan suatu aktiviti penyelidikan dan pembangunan yang menyumbang kepada ekonomi Malaysia.

Buat masa ini, perjalanan tenaga suria secara terus tidak digunakan sebagai sumber tenaga utama kerana kadar penghasilan tenaganya adalah rendah dan tidak ekonomik. Negara-negara khatulistiwa yang maju di segi pengurusan ekonomi dan teknologi seperti Malaysia patut aktif dalam usaha menyelidik dan membangunkan janakuasa tenaga suria yang tinggi tahap penghasilan tenaganya.

Janakuasa tenaga suria yang efisien sekiranya dapat dihasilkan akan dapat membekalkan tenaga untuk pasaran tempatan dan juga untuk dieksport ke negara-negara jiran. Di samping itu, sistem penjanaan tenaga suria mempunyai banyak kelebihan berbanding dengan sistem penjanaan tenaga lain seperti hidroelektrik, nuklear dan arang batu.

Janakuasa tenaga suria boleh dibina di kawasan-kawasan yang hampir dengan pengguna, tidak seperti janakuasa tenaga hidroelektrik yang perlu dibina di sungai-sungai yang mempunyai aliran yang deras dan mencukupi. Janakuasa tenaga suria juga tidak mempunyai kesan pencemaran alam sekitar seperti janakuasa nuklear dan arang batu.

Suatu sifat tenaga suria yang tidak mungkin boleh ditandingi oleh mana-mana sumber tenaga lain termasuk petroleum dan arang batu adalah sifat kekasihnya. Tenaga suria akan terus wujud dan kekal selagi matahari terus wujud dan memancarkan cahayanya, sedangkan bekalan sumber tenaga lain seperti petroleum dan arang batu adalah terhad dan akan habis pada suatu ketika kelak.

Pemprosesan tenaga suria tidak semestinya menggunakan janakuasa yang besar yang menelan perbelanjaan yang banyak untuk pembinaan dan operasinya. Tenaga suria juga boleh diproses kepada tenaga elektrik menggunakan sistem sel suria dengan berkesan.

Suatu sektor industri yang patut meneroka sistem pemprosesan tenaga suria kecil adalah industri automotif. Industri automotif di negara-negara maju telahpun mengeluarkan kenderaan-kenderaan prototaip yang menggunakan sistem hibrid (hybrid) ataupun sistem 2 enjin, iaitu satu enjin konvensional dan satu enjin elektrik. Enjin konvensional digunakan untuk perjalanan jarak jauh yang memerlukan kelajuan, dan enjin elektrik digunakan di kawasan bandar yang memerlukan penjimatan tenaga.

Tenaga elektrik kenderaan hibrid dibekalkan oleh bateri yang dicaj oleh pergerakan kereta itu sendiri ketika ia menggunakan enjin konvensional. Di negara khatulistiwa seperti Malaysia, enjin elektrik ini boleh dicaj menggunakan sistem sel suria. Ini bermakna, sekiranya digunakan di Malaysia, kenderaan hibrid boleh dicaj ketika ia berhenti ataupun tidak digunakan, terutamanya ketika ia diletakkan di bawah kepanasan cahaya matahari.

Secara kebetulan, semua kenderaan buatan Malaysia adalah bersaiz kecil dan ringan. Oleh itu kenderaan ini amat sesuai digerakkan oleh enjin hibrid. Sebagai permulaan, kenderaan-kenderaan ini mungkin sesuai memasang aksesori seperti sistem pendingin kabin dan sistem pendingin enjin yang digerakkan secara automatik oleh sel suria apabila wujudnya cahaya matahari.

Sistem pendingin kabin berkuasa suria amat berguna kepada kereta yang diletakkan pada masa yang lama di bawah kepanasan cahaya matahari. Sistem ini aktif dengan sendirinya apabila sel suria menerima cahaya matahari dan menghidupkan kipas bagi mendinginkan udara di dalam kabin kereta. Dengan ini, apabila kereta berkenaan hendak digunakan, maka kabinnya tidaklah terlalu panas sehingga menimbulkan rasa tidak selesa.

Sistem pendingin enjin berkuasa suria pula amat berguna kepada kereta yang terperangkap di dalam kesesakan lalu lintas dalam cuaca yang panas. Sistem ini aktif secara automatik dan merendahkan suhu enjin kereta tersebut. Dengan ini, sistem pendingin enjin dapat melancarkan dan melindungi enjin daripada masalah terlalu panas (overheated).

Suatu lagi faktor industri yang patut meneroka potensi tenaga suria adalah industri perumahan. Rumah-rumah yang dibina di Malaysia sesuai dilengkapkan dengan kemudahan pemprosesan tenaga suria kepada tenaga elektrik. Oleh kerana rumah merupakan struktur kekal (permanent structure), maka ia boleh dibina sedemikian rupa agar dapat mengumpul tenaga matahari untuk diproses bagi menghasilkan tenaga elektrik.

Malangnya pada hari ini, satu-satunya penggunaan tenaga suria di rumah yang popular adalah memanaskan air untuk kegunaan bilik air, sedangkan kegunaan air panas di bilik air adalah lebih sesuai di negara-negara yang beriklim sejuk, bukan beriklim panas seperti di Malaysia. Pemaju perumahan dan arkitek di Malaysia sepatutnya lebih kreatif menghasilkan dan menggunakan produk yang lebih sesuai seperti kipas angin ataupun pendingin udara yang dijanakan oleh tenaga suria.

Malaysia juga boleh meneroka potensi industri penjanaan tenaga suria di negara-negara Afrika utara dan Arab kerana negara-negara ini adalah negara-negara yang menerima jumlah cahaya matahari yang banyak dan mempunyai suhu permukaan yang amat tinggi sehingga 40 darjah celsius. Negara-negara Afrika utara dan Arab ini juga adalah negara-negara Islam yang memandang tinggi Malaysia sebagai negara Islam yang paling maju di segi pengurusan ekonomi dan teknologi.

Di samping suhu permukaan yang tinggi, kawasan-kawasan tertentu di Afrika utara dan Arab ini juga mempunyai langit yang tidak berawan. Oleh itu, kawasan-kawasan ini menerima cahaya matahari sepanjang masa pada waktu siang. Kawasan-kawasan inilah merupakan lokasi terbaik bagi pembinaan janakuasa tenaga suria secara terus.

Pada ketika ini negara-negara Afrika utara dan Arab memperolehi begitu banyak tenaga dan keuntungan ekonomi daripada petroleum. Mungkin sebahagian kecil daripada pemperolehan ini patut dilaburkan kepada industri penjanaan tenaga suria.

Tidak seperti petroleum yang akan habis pada suatu ketika nanti, tenaga suria tidak akan habis atau berkurangan selagi matahari masih terus wujud dan bersinar.Kini telah wujud beberapa, kumpulan saintis dan jurutera di negara-negara maju yang menyelidik dan berusaha membangunkan sistem penjanaan tenaga suria di angkasa. Sistem ini akan menggunakan rangkaian satelit yang dilengkapkan dengan kemudahan mengumpul cahaya matahari. Satelit-satelit ini diletakkan di orbit mengelilingi bumi di atas garisan khatulistiwa kerana kawasan ini terletak paling hampir dengan matahari dan menerima paling banyak cahaya matahari.

Cahaya matahari yang dikumpul diproses dan dipancarkan dalam bentuk gelombang mikro kepada stesen-stesen yang terletak di muka bumi. Stesen-stesen ini juga akan dibina di kawasan khatulistiwa kerana lokasi ini merupakan lokasi yang paling hampir dengan satelit-satelit pengumpul cahaya matahari berkenaan. Jarak yang minimum ini amat penting kerana kuasa gelombang mikro akan hilang pada kadar yang tinggi sekiranya ia dipancarkan pada jarak yang jauh.

Stesen-stesen di kawasan khatulistiwa di muka bumi ini akan memproses gelombang mikro kepada tenaga elektrik untuk disalurkan kepada pengguna. Malaysia mungkin merupakan lokasi yang paling baik untuk operasi stesen tenaga suria ini kerana Malaysia bukan sekadar terletak di khatulistiwa, tetapi juga di kawasan yang mempunyai penduduk padat, pembangunan dan industri Asia Tenggara yang berpotensi tinggi sebagai pengguna.

Pihak-pihak tertentu di Malaysia mungkin patut bekerjasama dengan pihak saintis dan jurutera yang menjalankan penyelidikan dan pembangunan sistem satelit penjana tenaga suria ini. Pihak berkenaan di Malaysia boleh melabur dalam projek ini dengan menyediakan stesen bagi menerima gelombang mikro dari satelit penjana tenaga suria dan menyalurkannya kepada pengguna secara komersial.

Organisasi penyelidikan, institut pengajian tinggi dan industri kejuruteraan dan tenaga di Malaysia patut aktif menjalankan penyelidikan dan pembangunan dalam bidang tenaga suria bagi menghasilkan dan memasarkan produk yang bersifat komersial. Produk-produk ini merupakan peralatan-peralatan elektrik berkuasa suria yang boleh digunakan dengan efektif di Malaysia dan negara-negara yang menerima banyak cahaya matahari.

Cahaya matahari yang ditukarkan kepada tenaga elektrik sendiri adalah suatu produk yang bernilai tinggi. Produk tenaga ini bukan sahaja boleh dipasarkan di pasaran tempatan, tetapi juga boleh dieksport ke negara jiran. Boleh dikatakan pada hari ini, cahaya matahari begitu banyak ``dibazirkan'' di Malaysia kerana kebanyakannya dihalang dan tidak ditukarkan kepada tenaga elektrik.

Penjanaan tenaga suria ataupun tenaga daripada matahari adalah salah satu daripada elemen ekonomi angkasa yang paling popular dan praktikal untuk dimajukan. Malaysia mempunyai beberapa kelebihan yang nyata dalam aktiviti ekonomi ini disebabkan faktor geografi dan ekonomi, teknologi dan politik. Tenaga suria sebenarnya merupakan suatu lagi potensi ekonomi angkasa Malaysia yang masih belum dipergunakan.

SUMBER TENAGA