Fisika Energi Edit

Prof. Dr. A. Harsono Soepardjo, M. Eng.

FMIPA UI2014

Energi Fosil dan Krisis Energi

Salah satu strategi pengembangan energi nasional adalah meningkatkanpengembangan pemanfaatan energi baru dan terbarukan. Hal tersebutsejalan dengan Kebijaksanaan Energi Nasional (KEN) yang memprioritaskan pemanfaatan energi non eksport untuk memenuhikebutuhan energi dalam negeri . Sedangkan energi eksport khususnyaminyak bumi dan gas bumi tetap masih memegang peranan pentingsebagai sumber devisa Negara untuk menunjang pembangunannasional.


Sejauh ini minyak merupakan sumber energi utama di Indonesia.Pemakaiannya terus meningkat baik untuk komoditi eksport yangmenghasilkan devisa maupun untuk memenuhi kebutuhan energi dalamnegeri, sementara cadangannya terbatas sehingga pengelolaannya harusdilakukan seefisien mungkin. Oleh karena itu ketergantungan akan minyakbumi untuk jangka panjang tidak dapat dipertahankan lagi. Untuk itu perluditingkatkan pemanfaatan energi baru dan terbarukan. Energi baru danterbarukan adalah energi yang pada umumnya sumber daya non fosil yangdapat diperbaharui atau bisa dikelola dengan baik, maka sumberdayanya tidakakan habis. Sumber energi yang termasuk dalam energi baru dan terbarukanadalah, energi panas bumi, energi air, energi surya, energi angin, energibiomasa/biogas, energi samudera, fuel cell ( sel bahan bakar ) dan energinuklir.


ENERGY RESOURCE

NUCLEAR FOSSILBIOGAS-

BIOMASSHYDRO GEOTHERMAL SOLAR WIND

COAL OIL GAS THERMAL PHOTOVOLTAIC

FUSION FISION

Energy Resources


1970

Oil : 2 %

Coal : 3 %

Gas

Indonesia

World reserves2013

Oil : 0.2 %

Coal : 0,6 %

Gas : 1,7 %


Fossil Energy

Oil

Coal

Gas

price

1998

Energi Fosil dan Krisis EnergiNew and Renewable Energy

Nuclear

Fision

Fusion

Geothermal

Biomass/biogas

Hydro

Solar

Wind


NUCLEARBIOGAS/

BIOMASS

NEW AND RENEWABLE ENERGY

HYDRO GEOTHERMAL SOLAR WIND

THERMAL PHOTOVOLTAICFUSION FISION


Konversi Energi Listrik

Energi Fosil dan Krisis EnergiElectricity

Java-Bali : 22,000 MW

Jakarta : 5600 MW

PLN : support 60 %

: 78,8 % KK

Industri : 44,2 %

Tranportasi : 40,6 %

Rumah tangga : 11,4 %

Energi Fosil dan Krisis EnergiPresident Decree No.5/2006

CURRENT ENERGY MIX (1 billion BOE)

National (Primary) Energy Mix

Oil, 51.66%

Geothermal,

1.32%

Coal, 15.34%

Natural Gas,

28.57%

Hydro Power,

3.11%

National Energy Mix 2025 (3 billion BOE)

(Presidential Decree No. 5/2006)

Gas, 30%

Coal, 33%

RE, 17%

Oil, 20%

Coal

Liquefacti

on 2%

Biomass,

Nuclear,

Hydro

Solar

Energy,

Wind

Geotherm

al, 5%

Biofuel

, 5%

Energi Nuklir

Kebutuhan energi nasional dari tahun ke tahun semakinmeningkat terutama kebutuhan energi listrik. Peningkatantersebut sejalan dengan laju pertumbuhan ekonomi, lajupertumbuhan penduduk dan pesatnya perkembangan sector industri. Untuk memenuhi kebutuhan energi nasional tidakcukup hanya mengandalkan sumber energi yang ada, karenasumber energi kita sudah banyak terkuras selama beberapatahun terakhir. Untuk itu perlu mencari sumber sumber energialternatife yang lain yang cukup potensial untukmenggantikannya, misalnya energi baru dan terbarukan. Energinuklir adalah energi baru yang perlu dipertimbangkan, karenaenergi ini bisa menghasilkan energi yang dalam order yang besarsampai ribuan megawatt, tetapi harus memperhatikan beberapaaspek, antara lain dari aspek keselamatan, aspek social, aspekekonomi, aspek teknis, aspek sumber daya manusia dan aspekteknologinya..

Energi Nuklir

Program energi nuklir biasanya harus melalui beberapatahapan yang terencana dan dilaksanakan secaraberkesinambungan. Kegiatan kegiatan tersebut antara lain, perencanaan proyek/kegiatan pra proyek, implementasiproyek, manufacturing peralatan dan komponen, konstruksi, komisioning serta operasi dan perawatan.

Disamping kegiatan utama diperlukan juga kegiatanpendukung yang lain, misalnya kegiatan penelitian /studipengembangan teknologi nuklir, kegiatan/studi daur ulangbahan baker nuklir, pengaturan/perijinan dalam bidangnuklir serta pendidikan dan pelatihan. Hal ini juga harusmelibatkan beberapa institusi pemerintah, Universitas, organisasi social, LSM, dll.

Energi Nuklir Sebetulnya sejak tahun 1972 proyek studi energi nuklir

sudah dipikirkan oleh badan pemerintah yang berkompeten dibidang ini yaitu BATAN sampai hal halyang ditulis diatas, hanya saja masih banyak kendalanyauntuk diimplementasikan antara lain; sosialisasi terhadapmasyarakat belum merata, besarnya investasi masih tinggi, pelibatan institusi pemerintah/Universitas/LSM belummaksimal, kemungkinan memakai sumber energi yang lain juga masih ada.

Dari studi energi mix yang kami lakukan energi nuklirtidak dimasukkan, karena perlu data data histories yang pernah ada di Indonesia yang tidak tersedia. Oleh karenaitu pada studi disini pemakaian energi nuklir untuk yang akan datang sifatnya hanya suatu asumsi asumsi saja.

Energi Nuklir

Berdasarkan informasi pemasok PLTN besarnya biayamodal/investasi pada tahun 1992 untuk PLTN konvensionalberbagai jenis dan ukuran ( 600 1000 MW ) berkisar antara1530 2200 US$/kW. Sedangkan biaya pembangkit tergantungkapasitasnya, kapasitas 600 MW biayanya berkisar 55,2 61,2 mills/kWh, kapasitas 900 MW biayanya berkisar 47,4 56,4 mills/kWh.

Dari beberapa studi harga bahan baker hasilnya bervariasi, NEWJEC 1992 sebesar 5,9 6,6 mills/kWh, BATAN 1992 sebesar15 mills/kWh, dan Krebs et. Al/Siemens 1993 sebesar 11,2 mills/kWh, sedangkan biaya operasi dan pemeliharaan sebesar77 US$/kW.

Energi Nuklir Fusi

Energi Fusi Nuklir

Energi Nuklir Fisi

Energi Geotermal

Sebagai daerah vulkanik, wilayah Indonesia sebagian besar kaya akansumber energi panasbumi. Jalur gunung berapi membentang diIndonesia dari ujung pulau Sumatera sepanjang pulau Jawa-Bali, NTT, NTB menuju kepulauan Banda, Halmahera dan pulau Sulawesi. Panjang jalur tersebut lebih dari 7500 km dengan lebar berkisar antara50 km sampai 200 km dengan jumlah gunung api baik yang aktifmaupun yang sudah tidak aktif berjumlah 150 buah. Berdasarkanpenelitian yang telah dilakukan disepanjang jalur tersebut terdapat 217 daerah prospek panasbumi.

Energi Geotermal

Potensi energi panasbumi total adalah 19.658 MW dengan rincian dipulau Jawa 8.100 MW, pulau Sumatera 4.885 MW dan sisanya tersebardi pulau Sulawesi dan kepulauan lainya. Sumber panasbumi yang sudah dimanfaatkan saat ini adalah 803 MW. Biasanya data data energipanasbumi dapat dikelompokkan ke dalam data energi cadangan danenergi sumber.

Biaya investasi ada dua macam, yang pertama biaya eksplorasi danpengembangan sebesar 500 1000 US$/kW, sedangkan yang keduabiaya pembangkit sebesar 1500 US$/kW (kapasitas 15 MW), 1200 US$/kW (kapasitas 30 MW) dan 910 US$/kW (kapasitas 55 MW). Untuk biaya energi dari panasbumi adalah 3-5 cent/kWh.

Energi Geotermal

Sel Bahan Bakar ( Fuel Cell ) Bahan baku utama sebagai sumber energi sel bahan baker adalah gas

hydrogen, gas hydrogen dapat langsung digunakan dalampembangkitan energi listrik dan mempunyai kerapatan energi yang tinggi. Perbandingan beberapa bahan baku fuel cell dan baterekonvensional dapat dilihat pada table berikut.

Beberapa alternatif bahan baku seperti methane, air laut, air tawar, danunsure unsure yang mengandung hydrogen dapat pula digunakannamun diperlukan system pemurnian sehingga menambah jumlah cost system pembangkitnya.

Dilihat dari peralatan maka material utama system pembangkit padafuel cell adalah fuel cell stack, merupakan bahan khusus yang belumdapat diproduksi local. Komponen mekanis dan pendukungnya masihdimungkinkan dibuat local. Teknologi pembangkit ini masih sangatbaru, juga di luar negeri masih merupakan R&D.

Biaya investasi belum bisa diketahui karena masih banyak penelitianyang sangat bervariasi yang belum bisa dipakai sebagai patokan.

Fuel Syntetic

Coal Generation

Energi Air Indonesia memiliki potensi besar untuk pengembangan Pembangkit

Listrik Tenaga Air, hal tersebut disebabkan kondisi topografi Indonesia banyak bergunung gunung dan berbukit bukit serta dialiri oleh banyaksungai dan daerah daerah tertentu mempunyai danau/waduk yang cukup potensial sebagai sumber energi air.

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah salah satu teknologi yang sudah terbukti (proven), tidak merusak lingkungan, menunjangdiversifikasi energi dengan memanfaatkan energi terbarukan, menunjang program pengurangan pemanfaatan BBM dan sebagianbesar memakai kandungan local.

Besar potensi energi air di Indonesia adalah 74.976 MW, sebanyak70.776 MW ada di luar Jawa, yang sudah termanfaatkan adalah sebesar3.105,76 MW sebagian besar berada di pulau Jawa.

Energi Air

Pembangunan setiap jenis pembangkit listrik didasarkan padakelayakan teknis dan ekonomis dari pusat listrik serta hasil studianalisa mengenai dampak lingkungan. Sebagai pertimbangan adalahtersedianya sumber energi tertentu, adanya kebutuhan (permintaan) energi listrik, biaya pembangkitan rendah, serta karakteristik spesifikdari setiap jenis pembangkit untuk pendukung beban dasar (base load) atau beban puncak (peak load)

Sumber energi air tersebar di daerah daerah di seluruh Indonesia sehingga dengan membangun PLTA di daerah daerah berarti potensienergi setempat bisa termanfaatkan dengan baik. Untuk daerah yang mempunyai waduk maka daerah tersebut akan mendapatkan dampakpositif yang luas, dan keuntungan tambahan misalnya waduk dipakaiuntuk pariwisata, olah raga air, pengendalian banjir, sumber air minum, sumber air tanah, sumber air irigasi dan sebagainya.

Energi Air

Selain PLTA, energi mikrohidro (PLTMH) yang mempunyai kapasitasantara 200 KW sampai dengan 5000 KW potensinya adalah 458,75 MW, sangat layak dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan tenagalistrik di daerah perdesaan di pedalaman yang terpencil ataupunperdesaan dipulau-pulau kecil dengan daerah aliran sungai yang sempit.

Biaya investasi untuk pengembangan pembangkit listrik mikrohidrorelative lebih murah dibandingkan dengan biaya investasi pembangkitlistrik tenaga air (PLTA), hal ini disebabkan karena adanyapenyederhanaan standart kontruksi yang disesuaikan dengan kondisiperdesaan.

Biaya investasi PLTMH adalah sebesar lebih kurang 2000 US$/kW, sedangkan biaya energi dengan kapasitas pembangkit 20 kW (rata ratayang dipakai di desa) adalah Rp 194,-/kWh.

Energi Air

Energi Samudra

Energi samudera ada tiga macam yaitu energi panas laut, energipasang surut, dan energi gelombang. Di Indonesia potensienergi samudera sangat besar karena Indonesia adalah Negara kepulauan yang terdiri dari 13.466 pulau dan garis pantaisepanjang 99.093 km dan terdiri dari laut dalam dan lautdangkal.

Prinsip energi panas laut yaitu dengan menggunakan bedatemperature antara temperature di permukaan laut dantemperature di dasar laut, energi pasang surut denganmenggunakan prinsip beda ketinggian antara laut pasangterbesar dan laut surut terkecil, sedangkan energi gelombangadalah dengan menggunakan prinsip besar ketinggiangelombang, dan panjang gelombang. Dengan prinsip prinsipdiatas maka dengan menggunakan turbin akan dihasilkan energilistrik.

Energi Samudra

Potensi energi panas laut di Indonesia bisa menghasilkandaya sekitar 240.000 MW, sedangkan untuk energi pasangsurut dan energi gelombang masih sulit di prediksi karenamash banyak ragam penelitian yang belum bisa di data secara rinci.

Ketiga energi samudera diatas di Indonesia masih belumterimplementasikan karena masih banyak factor sehinggasampai saat ini masih taraf wacana dan penelitianpenelitian.

Biaya investasi belum bisa diketahui di Indonesia tetapiberdasarkan uji coba di beberapa Negara industri majuadalah berkisar antara 9 cent/kWh 15 cent/kWh.

Energi Samudra

Energi Biomassa / Biogas

Energi Biomassa/ Biogas

Biomassa merupakan sumber energi primer yng sangat potensial diIndonesia, yang dihasilkan dari kekayaan alamnya berupa vegetasihutan tropika. Biomassa bisa diubah menjadi listrik atau panas denganproses teknologi yang sudah mapan. Selain biomassa seperti kayu, darikegiatan industri pengolahan hutan, pertanian dan perkebunan, limbah biomassa yang sangat besar jumlahnya pada saat ini juga belumdimanfaatkan dengan baik.

Munisipal Solid Waste (MSW) di kota kota besar merupakan limbahkota yang utamanya adalah berupa biomassa, menjadi masalah yang serius karena mengganggu lingkungan adalah potensi energi yang bisadimanfaatkan dengan baik.

Limbah biomassa padat dari sector kehutanan, pertanian, danperkebunan adalah limbah pertama yang paling berpotensidibandingkan misalnya limbah limbah padi, jagung, ubi kayu, kelapa, kelapa sawit dan tebu. Besarnya potensi limbah biomassa padatdiseluruh Indonesia adalah 49.807,43 MW.

Energi Biomassa/ Biogas Selain limbah biomassa padat energi biogas bisa dihasilkan dari limbah

kotoran hewan misalnya kotoran sapi, kerbau, kuda, dan babi juga dijumpaidi seluruh propinsi Indonesia dengan kuantitas yang berbeda beda.

Pemanfaatan energi biomassa dan biogas di seluruh Indonesia sekitar 167,7 MW yang berasal dari limbah tebu dan biogas sebesar 9,26 MW yang dihasilkan dari proses gasifikasi.

Pada tahun 1995 Departemen Pertambangan dan Energi melaporkan dalamRencana Umum Pengembangan Energi Baru dan Terbarukan bahwaproduksi etanol sebagai bahan baku tetes mencapai 35-42 juta liter/tahun. Jumlah tersebut akan mencapai 81 juta liter/tahun bila seluruh produksitetes digunakan untuk membuat etanol. Saat ini sebagian dari produksitetes tebu Indonesia di eksport ke luar negeri, dan sebagian lagidimanfaatkan untuk keperluan keperluan industri selain etanol.

Biaya investasi biomassa adalah berkisar antara 900 US$/kW 1400US$/kW dan biaya energinya adalah Rp 75,-/kW Rp 250,-/kW.

Energi Angin Kecepatan angin rata-rata tahunan di Indonesia berkisar antara 2

m/det hingga 6 m/det dan dengan mengambil nilai minimal untukpemanfaatan adalah 3 m/det, potensi ini dapat dimanfaatkan untukskala kecil 50 watt 10 kW dan skala menengah antara 10 kW 100 kW. Dari keluaran energi angin yang didapat maka ada dua macampemanfaatan energi angin yaitu energi angin mekanik dan energi anginelektrik. Energi angin mekanik misalnya untuk memompa air, aerasitambak udang, sedangkan energi angin elektrtik misalnya untukpenerangan rumah, pompa air, televisi, radio, dll.

Ada beberapa daerah di Indonesia yang potensial kecepatan anginnyaterutama di daerah Indonesia bagian timur NTT, NTB dan daerahdaerah pantai tertentu di Indonesia mempunyai kecepatan angina melebihi 5 m/det.

Energi angin yang sudah terpasang di seluruh Indonesia adalah 0,38 MW, yang pemanfaatannya relative masih dalam pilot proyek.

Biaya investasi energi angin masih relatif tinggi yaitu 3 US$/watt, danbiaya energinya adalah Rp 2000,- - Rp 2500,-/kWh.

Energi Angin

Energi Sel Surya Indonesia mempunyai radiasi matahari harian rata-rata sebesar 4,8

kWh/m , dan lama penyinaran lebih kurang 12 jam dalam satu hari, maka sangat potensial sekali untuk dikembangkan energi surya. Energisurya ada dua macam yaitu energi surya fotovoltaik ( menghasilkanlistrik ) dan energi surya termal ( menghasilkan panas ). Pemanfaatansurya fotovoltaik terutama untuk penyediaan listrik perdesaan, pompaair, TV, telekomunikasi, kulkas untuk klinik perdesaan,dll. Pemanfaatan surya fotovoltaik sampai saat ini sebesar kurang lebih 6 MW , hal ini termasuk baik proyek penelitian/perconcohan maupunsolar home system ( SHS ). Sedangkan untuk surya termal belum adadata yang rinci karena masih dalam skala laboratorium dan pemanasair yang dipasang secara individu di rumah rumah juga tidak adadatanya.

Biaya investasi yang diperlukan ada dua yaitu biaya investasi modulsebesar 3,5 5,0 US$/Wp dan biaya investasi system sebesar 7,0 10,0 US$/Wp, sedangkan biaya energi berkisar Rp 1000,- - Rp 1500,-/kWh.

Energi Sel Surya

Energi Solar Thermal

SEKIAN

Documents

Fisika Energi Edit