Kuliah : PENGANTAR TEKNOLOGI KEBUMIAN DAN ENERGI

Pada : SEMESTER I (GASAL) 2012-2013

Untuk : T.PERMINYAKAN, T. GEOLOGI, DAN

T. PERTAMBANGAN

FTKE - USAKTI

PENGERTIAN TENTANG ENERGI

APAKAH ENERGI ITU?

ENERGI adalah Ukuran kemampuan untuk melakukan suatu usaha atau kerja

(is the measure of the ability or capacity to do work)

Energy, Work, Power

ISTILAH & SATUAN ( Work, Power)

WORK Work is the application of Force in relation to distance that

force has acted WORK = FORCE x DISTANCE SATUAN= Joules, Btu, KWh, Calories

POWER Power is the rate of doing work POWER=WORK / TIME SATUAN= Joules/sec, Btu/hrs, KWh/h, horse-power (hp)

KONVERSI SATUAN

1 kalori = 4,2 Joule

1 kilo kalori = 1000 kalori = 4200 Joule

1 watt = 1 Joule/detik1 kilo watt= 1000 Joule/detik= 1000/4200 kilo

kalori/detik

1 btu = 252 kalori

1 btu= 252 x 4,2= 1055 Joule

1 kilo kalori = 3,97 btu

1 kilo watt= 0,95 btu/detik

1 hp = 0,746 KW

BENTUK ENERGI:

KIMIA

Akibat komposisi dari bahan bakar, C + O2 CO2 + panas

PANAS

Tersedia dari Konversi bahan bakar

LISTRIK

Akibat pergerakan elektron dikonversi menjadi panas, cahaya, dll

CAHAYA

Menghasilkan penerangan

MEKANIK

Energi gerak

SUARA

Menghasilkan vibrasi

MAGNETIK

Ada pada daerah sekitar magnet

GRAVITASI

Sebagai akibat gaya tarik bumi

NUKLIR

Disebut pula “mass energy” bentuk fusi atau fisi

SUMBER ENERGI

MENGAPA PERLU ENERGI

ENERGI diperlukan untuk menggerakkan berbagai aktivitas. Kegiatan sehari-hari individu Menggerakkan berbagai aktivitas ekonomi Meningkatkan kualitas hidup masyarakat

Yang diperlukan manusia (pemakai) adalah LAYANAN ENERGI, BUKAN SUMBER ENERGI

APA ITU LAYANAN ENERGI

Angin untuk pendingin

Listrik untuk alat-alat rumah tangga

Kimia (bensin) untuk kendaraan bermotor

Panas untuk memasak

LAYANAN ENERGI YANG BAIK MEMERLUKAN:

Ketersediaan energi (availability)

Kehandalan (reliability)

Keterjangkauan (affordability)

Akses (accesibility)

ARTINYA Perlu ditopang suatu sistem energi yang berkelanjutan Selalu mampu memenuhi kebutuhan

Tidak membahayakan daya dukung lingkungan

PERSOALAN MENDASAR SISTEM ENERGI

1. Ketergantungan berlebih terhadap sumber energi fosil

Dampak: Adanya peningkatan kebutuhan

Adanya peningkatan kelangkaan energi fosil

Perkembangan harga energi fosil

Distribusi tidak merata cadangan energi fosil

Resiko keamanan dan potensi konflik

Masalah lingkungan Efek rumah kaca Hujan asam Tumpahan minyak Persoalan tambang

Masalah kesehatan

2. Rendahnya rasio elektrifikasi

Rasio elektrifikasi berkaitan erat dengan kemiskinan

Wilayah Perkotaan (%)

Pedesaan (%)

Total (%)

Afrika 67.9 19.0 37.8

Asia

Asia Timur 94.9 84.0 88.5

Asia Selatan 69.7 44.7 51.8

Timur Tengah 86.7 61.8 78.1

Negara Maju 100.0 98.1 99.5

Rasio elektrifikasi: jumlah rumah tangga yang sudah berlistrik

Jumlah rumah tangga yang ada

KENAPA LISTRIK PERLU DITINGKATKAN

Listrik adalah layanan energi modern yang paling nyaman dan aman

Listrik dapat meningkatkan kualitas hidup manusia

Listrik diperlukan untuk pemenuhan layanan dasar sosial

pendidikan, kesehatan, usaha produktif informal

Ratio kelistrikan di Indonesia tahun 2010 adalah 67.2%. Tahun

2025 direncanakan mencapai 93%

2.5 miliar lebih penduduk dunia masih mengandalkan diri pada

sumber energi biomassa tradisional (IEA, 2007)

Di Indonesia, mencapai 156 juta jiwa (72% dari penduduk

Indonesia) menurut IEA (2007)

Permasalahan

Tidak efisien

Menyebabkan polusi

Menyebabkan gangguan kesehatan

3. Ketergantungan pada Biomass Tradisional

AKSI UNTUK MENGURANGI PERSOALAN ENERGI

DIVERSIFIKASI Manfaatkan energi alternatif, seperti ENERGI TERBARUKAN

EFISIENSI Gunakan kendaraan yang efisien bahan bakarnya Terapkan sistem transportasi yang rational Gunakan listrik secara efisien Terapkan sistem energi yang efisien di rumah maupun perkantoran, termasuk

pemeliharaan Tingkatkan efisiensi dalam proses industri Tingkatkan efisiensi energi teknologi

EKSTENSIFIKASI Tingkatkan kegiatan eksplorasi dan ekploitasi

HARGA ENERGI Perbaiki kebijakan harga energi

PROTEKSI LINGKUNGAN Lakukan transisi ke energi baru yang aman dan efisien

MENGAPA ENERGI TERBARUKAN

“There is no energy shortage, only a shortage of applications of known resources”

Energi Terbarukan: Tersedia secara berkelanjutan secara alami

Tersedia secara berkelanjutan melalui suatu usaha tertentu

Siklus alam membuat energi ini dapat tersedia kembali atau terbarui dalam periode relatif pendek

Tersedia luas

Ramah lingkungan

POTENSI ENERGI TERBARUKAN NASIONAL

Potensi Energi Terbarukan Nasional (Dept. ESDM, 2005)

Sumber Daya Kapasitas Terpasang

Tenaga Air 75,67 GW (e.q. 845 juta SBM)

4,20 GW

Panas Bumi 27,67 GW (e.q. 220 juga SBM)

1,052 GW

Mini/Mikrohidro 500 MW 86,1 MW

Biomassa 49,81 GW 0,445 GW

Tenaga Surya 4,80 kWh/m2/hari 12,1 MW

Tenaga Angin 9,29 GW 0,0011 GW

Uranium 3 GW (e.q. 24,112 ton) untuk 11 tahun. Hanya di Kalan, Kalimantan Barat

30 MW

Energi dari matahari dimanfaatkan:

TEKNOLOGI PEMANFAATAN ENERGI MATAHARI

Dalam bentuk panas (solar termal)

Sebagai listrik (PV)

TEKNOLOGI PEMANFAATAN ENERGI MATAHARI

TEKNOLOGI SOLAR TERMAL

Prinsip:

Sinar matahari yang

datang dikonsentrasikan

dan ditangkap panasnya

TEKNOLOGI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA

Dari Kristalin sampai ke solar panel

TEKNOLOGI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA

Konsep PLTS

BEBERAPA CONTOH PEMANFAATAN ENERGI MATAHARI

Rumah PLTS Satelit Tenaga Surya Lampu Jalan Alat Komunikasi

Solar Water Heater Mobil Bang Surya Mobil Tenaga Surya

MANFAAT UTAMA LISTRIK TENAGA SURYA

Sumber energi tak terbatas, tidak memerlukan bahan bakar

Pemasangan dapat dilakukan secara individual, ataupun dengan jaringan

(off grid dan on grid)

Dapat dipakai dimana saja, terutama di daerah-daerah yang belum dialiri

listrik

Dapat digunakan untuk menyuplai listrik dalam perangkat listrik yang

manapun

Minim perawatan khusus dan tidak ada biaya abodemen

Sangat ramah lingkungan

TEKNOLOGI PEMANFAATAN ENERGI AIR

Pada dasarnya adalah usaha untuk memanfaatkan energi potensial dan

kinetik air energi diperoleh dari air yang bergerak atau mengalir

Salah satu pemanfaatan energi air adalah untuk keperluan pembangkitan

listrik

PENGGOLONGAN PLTA

Dasar Kriteria Penggolongan

Tinggi Jatuhan Head tinggi 50 m[1] atau 100 m[2] atau antara 100 - 2000 m [3]

Head menengah antara 15 - 50 m atau antara 10 - 100 m atau antara 20 - 100 m

Head rendah < 15 m atau

< 10 m atau

< 20 m

Kapasistas Terpasang

Besar > 100 MW [1]

Menengah antara 100 dan 1 MW[1]

Kecil <1 MW[1] atau < 10 MW[4]

Mini antara 1 MW dan 100 kW[4]

Mikro < 100 kW[4]

Topografi [1] PLTA di hulu, misal PLTA waduk

PLTA di tengah, misal PLTA aliran sungai dan PLTA waduk

PLTA di hilir, misal PLTA aliran sungai

Pengoperasian[1] 1. On grid 2. Stand alone

Sumber [1] Giesecke dan Mosonyi (2003), [2] Boyle (2004), [3] Kaltschmitt dkk. (2003), [4] OECD/IEA (2003)

TEKNOLOGI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR

PLTA Waduk

Menyumbang 19%

kebutuhan listrik dunia

Potensi di Indonesia

70.000 MW, baru

dimanfaatkan ± 6%

TEKNOLOGI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR

Mikrohidro PLTMH

Daya yang dibangkitkan 5

- 100 kW

Dapat dipasang disungai

kecil tidak memerlukan

dam

TEKNOLOGI PEMANFAATAN ENERGI ANGIN

Sistem pemanfaatan energi angin dibangun untuk mengubah energi yang

dikandung angin (kinetik) menjadi energi lain

energi mekanik untuk pompa air

energi listrik untuk pembangkit listrik

TEKNOLOGI PEMANFAATAN ENERGI ANGIN

Prinsip kerja

Energi mekanik angin memutar kincir

Energi putaran kincir memutar generator

Syarat: rata-rata kecepatan angin 6-10 m/detik untuk menghasilkan listrik. 2m/detik untuk menggerakkan baling-baling

TEKNOLOGI PEMANFAATAN ENERGI ANGIN

Turbin Angin

PENGGOLONGAN TURBIN ANGIN

Dasar Kriteria Penggolongan

Kapasitas terpasang [1, 2]

Kecil max 10 kW Menengah

10 kW – 250 kW

Besar kW – 2 MW

Mikro max 100 W Mini 100 W – 10 kW

Posisi sumbu Horisontal

Horizontal Axes wind

Converter

Vertikal

Vertical Axes Wind

Converter

Soliditas Soliditas tinggi Soliditas rendah

Pengoperasian Stand alone On grid

Sumber: [1] DS-DOE 920030, [2] NRCan (2000)

TEKNOLOGI PEMANFAATAN BIOMASSA

Biomassa adalah semua produk alami yang

berasal dari bahan tanaman (limbah pertanian,

industri kayu, atau hama tanaman biasa) atau

sampah (kotoran ternak dan sampah rumah

tangga)

Sumber Biomassa

SIKLUS ENERGI BIOMASSA

PENGOLAHAN BIOMASSA

Secara garis besar, pengolahan biomassa sebagai

sumber energi dapat dilakukan melalui tiga cara:

Konversi termokimiawi

Konversi fisis-kimiawi

Konversi bio-kimiawi

PENGOLAHAN BIOMASSA

Dari pengolahan tersebut didapat bahan bakar, baik berbentuk gas, cair, maupun padat

BIOGAS DAN BIODIESEL

Dua energi yang paling dikenal:1. Biogas dihasilkan dari fermentasi bahan organik dalam kondisi anaerobik Kandungan utama metana dan karbondioksida Untuk bahan bakar kendaraan atau listrik2. Biodiesel dihasilkan dari olahan limbah pertanian Kandungannya metil ester (nabati) yang sifat fisika dan kimia serupa petroleum diesel Untuk bahan bakar kendaraan atau listrik

Contoh bahan baku biodiesel

MANFAAT PENGGUNAAN SUMBER ENERGI TERBARUKAN DALAM KERANGKA PEMBANGUNAN BERKELANJUTAN

Pembangunan berkelanjutan

Pembangunan yang memenuhi kebutuhan masa kini tanpa

mengorbankan kemampuan generasi mendatang untuk memenuhi

kebutuhannya (UNEP – IEA, 2002)

Landasan teori: - Triple Bottom Line, artinya Peningkatan ekonomi

perlu disertai pertimbangan kesetaraan kesejahteraan sosial dan

perlindungan lingkungan

Faedah Pemanfaatan Sumber Energi Terbarukan (lihat misalnya, Van Dijk dkk., 2003)

Sisi Manfaat

Ekonomi

Penciptaan lapangan kerjaPengembangan kompetensi dalam negeriPeningkatan pasar luar negeriPeningkatan keamanan dan kehandalan pasokanReduksi biaya bahan bakarOptimalisasi biaya pembukaan daerah terpencilPengembangan potensi wisataPeningkatan distribusiKesejahteraan ditingkat lokal

Sosial

Peningkatan derajat kesehatan dan kualitas hidup secara keseluruhanPeredam arus urbanisasiPeningkatan kebanggaan masyarakat lokalPeningkatan partisipasi masyarakat lokal

Lingkungan

Mengurangi emisi gas rumah kacaMembentuk habitat baruMenjaga kelestarian lingkungan yang adaMengurangi banjir atau potensinyaMengurangi volume sampahMengurangi pemakaian lahan konservasi

PERBANDINGAN ANTAR TEKNOLOGI

SURYA AIR ANGIN BIOMASSA

TEKNOLOGI Matang Matang Matang Demonstrasi s.d. Matang

EMISI Tidak ada Tidak ada Tidak ada Ada akibat perubahan lahan

EFISIENSI Rendah Tinggi Tergantung ketersediaan angin

n.a

PEMELIHARAAN Sederhana DAS untuk ketersediaan air dan antisipasi banjir

Cukup sulit Alat proses yang berteknologi

PEMANFAATAN Multiguna Multiguna Multiguna Multiguna

POTENSI DAMPAK NEGATIF

Limbah baterai

EmisiProduk PV

Memicu masalah sosial budayaMerubah ekologiDAS

Polusi suara Gangguan burung

Benturan dengan keperluan pangan penggunaan lahan penggunaan air + pestisida

PERBANDINGAN ANTAR TEKNOLOGI

SURYA AIR ANGIN BIOMASSA

HARGA 24-34 US¢/kWh, namun harga terus turun

2-9 US¢/kWh tanpa transmisi5-20 US¢/kWh PLTA kecil5-10 US¢/kWh PLTA besar

3-12 US¢/kWh untuk on shore9-20.5 US¢/kWh untuk off shore

3-10 US¢/kWh untuk limbah perkotaan

TANTANGAN Perlu riset PVPerlu sosialisasi luas

Sangat memerlukan pemeliharaan (PLTA & DAS)

Perlu riset untuk turbin angin kecepatan rendah

Sumber ketersediaan Teknologi pemurnian biogas

RESOURCES Tidak terbatas Terbatas Terbatas Kecocokan dengan kendaraan terbatas

TERIMAKASIH

Untuk:

Mendengar

Membaca (mengulang)

Menulis (membuat ringkasan)

Selamat belajar