Materi IPA Ujian Nasional SD Tahun 2013 : Energi alternatif

Kompetensi : 
Memahami hubungan antara gaya, gerak, energi dan perubahannya, serta manfaatnya dalam kehidupan seharihari
 
Indikator : 
Siswa dapat menyebutkan contoh energi alternatif dalam kehidupan sehari-hari.
 
Energi alternatif adalah energi yang digunakan dengan bertujuan untuk menggantikan bahan bakar yang ada saat ini tanpa akibat yang tidak diharapkan dari hal tersebut. Minyak bumi dan batu bara sering disebut sebagai bahan bakar fosil. Bahan bakar fosil ini terbentuk dari hewan dan tumbuhan yang mati ratusan juta tahun lalu. Pembentukan bahan bakar ini membutuhkan waktu sangat lama. Apabila kita tidak berhemat, bahan bakar tersebut akan habis. Penggunaan energi alternatif merupakan salah satu cara menghemat persediaan bahan bakar fosil. Ciri-ciri energi alternatif  adalah sebagai berikut : (1) Dapat digunakan berulang-ulang,(2) Jumlahnya berlimpah, (3) Pengolahannya tidak merusak alam, (4) Tidak berbahaya, aman, serata tidak menimbulkan berbagai penyakit akibat pengolahan/penggunaanya, (5) Ramah lingkungan.

SUMBER ENERGI ALTERNATIF 

1. Matahari

Matahari merupakan sumber energi terbesar bagi bumi yang berupa energi panas dan energi cahaya. Energi panas matahari dapat digunakan secara langsung, misalnya untuk mengeringkan pakaian. Energi cahaya matahari menerangi bumi pada siang hari. Selain itu, cahaya matahari dimanfaatkan tumbuhan hijau untuk melakukan fotosintesis. Pemanfaatan energi matahari yang paling sering digunakan adalah memanfaatkan tenaga surya untuk mengalirkan listrik (menyalakan lampu serta menghidupkan berbagai perangkat elektronik).

Untuk menghasilkan energi listrik dari sinar matahari memerlukan alat yang disebut panel surya (solar cell, photovoltaic, atau fotovoltaik ). Sel surya dapat digunakan tanpa polusi, baik polusi udara maupun suara, dan di segala cuaca. Panel surya untuk Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) menghasilkan energi listrik dengan mengubah tenaga matahari menjadi listrik. Sel silikon (di dalam solar cells atau sel surya) yang ada di panel surya (solar panel) disinari matahari/ surya, membuat proton bergerak menuju electron dan menghasilkan arus dan tegangan listrik. Sebuah solar cells/ sel surya menghasilkan kurang lebih tegangan 0.5 Volt. Jadi sebuah panel surya 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel surya (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan maksimun). 

Listrik tenaga surya sangat bermanfaat untuk masyarakat pedesaan atau tempat-tempat terpencil. Listrik ini dapat digunakan untuk menyalakan lampu, televisi, bahkan lemari es. Energi cahaya matahari dapat diubah menjadi energi listrik menggunakan sel surya. Kegunaan sel surya di antaranya untuk menjalankan jam, kalkulator, dan penerangan luar ruangan. Bahkan, sel surya dengan susunan yang rumit dapat memberikan tenaga listrik ke satelit.

2. Angin

Angin merupakan salah satu sumber energi yang sangat penting. Sejak zaman dahulu, angin telah banyak digunakan untuk menggerakkan perahu layar. Selain itu, angin digunakan untuk menggerakkan roda-roda penggilingan padi, sagu, dan gandum. Saat ini, angin banyak digunakan sebagai sumber energi alternatif. Misalnya angin digunakan untuk memutar turbin yang memiliki bilah-bilah. Bilah-bilah ini dihubungkan dengan sebuah generator. Saat bilah bergerak, generator akan membangkitkan listrik. Selain ditentukan oleh kecepatan angin, energi listrik yang dihasilkan juga ditentukan oleh panjang bilah turbin. Semakin panjang bilah yang dimiliki suatu turbin, semakin besar pula listrik yang dihasilkan. Sebagai contoh, sebuah turbin angin setinggi 40 m dapat menghasilkan listrik yang dapat digunakan sekitar 100–150 rumah.

Pembangkit Listrik Tenaga Angin mengubah energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin angin atau kincir angin. Cara kerjanya cukup sederhana, energi angin yang memutar turbin angin, diteruskan untuk memutar rotor pada generator dibagian belakang turbin angin, sehingga akan menghasilkan energi listrik. Energi Listrik ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum dapat dimanfaatkan.  

3. Air

Air merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang sangat bermanfaat. Air dapat menghasilkan energi dalam bentuk arus air, gelombang, dan air panas. Arus air biasa dihasilkan oleh air terjun atau sungai. Tenaga yang dihasilkan air ini biasa digunakan untuk memutar turbin dari suatu generator listrik.

Air terjun yang jatuh menyimpan energi yang besar. Air yang jatuh tersebut dapat diarahkan untuk memutar turbin. Akibatnya, turbin akan berputar sehingga generator listrik bekerja. Generator tersebut dapat menghasilkan listrik yang digunakan untuk keperluan sehari-hari. Oleh karena itu, di sekitar bendungan biasanya dibangun pembangkit listrik. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah salah satu pembangkit yang memanfaatkan aliran air untuk diubah menjadi energi listrik. Energi listrik yang dibangkitkan ini biasa disebut sebagai hidroelektrik. Pembangkit listrik ini bekerja dengan cara merubah energi air yang mengalir (dari bendungan atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air) dan dari energi mekanik menjadi energi listrik (dengan bantuan generator). Kemudian energi listrik tersebut dialirkan melalui jaringan-jaringan yang telah dibuat, hingga akhirnya energi listrik tersebut sampai ke rumahmu.

Turbin juga dapat digerakkan menggunakan tenaga pasang. Saat laut pasang, air yang mengalir ke sungai atau muara sungai arusnya dapat memutar turbin raksasa. Pada turbin ini dilengkapi penahan arus. Penahan arus bekerja seperti bendungan yaitu memerangkap air, kemudian mengalirkannya untuk menghasilkan listrik.

4. Gelombang Air Laut

Salah satu tenaga alternatif adalah tenaga air laut. Air laut memiliki banyak manfaat. Salah satunya, menghasilkan energi listrik dari pusat pembangkit listrik tenaga ombak. Sifat ketersediannya terus setiap waktu menjadikan ombak baik untuk dijadikan sebagai pembangkit tenaga listrik Melalui pembangkit listrik ini, energi besar yang dimiliki ombak dapat diubah menjadi tenaga listrik.

Cara kerja pembangkit listrik baru ini sangat sederhana. Sebuah tabung beton dipasang pada suatu ketinggian tertentu di pantai dan ujungnya dipasang dibawah permukaan air laut. Tiap kali ada ombak yang datang ke pantai, air di dalam tabung beton itu akan mendorong udara yang terdapat di bagian tabung yang terletak di darat. Pada saat ombak surut, terjadi gerakan udara yang sebaliknya dalam tabung tadi. Gerakan udara yang bolak-balik inilah yang dimanfaatkan untuk memutar turbin yang dihubungkan dengan sebuah pembangkit listrik. Sebuah alat khusus dipasang pada turbin itu supaya turbin hanya berputar satu arah, walaupun arah arus udara dalam tabung beton itu silih berganti.

Selain arus air dan gelombang, air panas dalam bumi juga dapat menghasilkan listrik. Air panas ini menghasilkan uap. Uap ini kemudian digunakan untuk menggerakkan turbin yang dihubungkan dengan generator. Dari proses ini dihasilkan listrik.

5. Bahan Bakar Bio (biodisel)

Bahan bakar bio merupakan bahan bakar yang berasal dari makhluk hidup, baik dari tumbuhan maupun hewan. Bahan bakar bio dari tumbuhan di antaranya tumbuhan berbiji yang mengandung minyak. Seperti bunga matahari, zaitun, jarak, kacang tanah, dan kedelai. Minyak yang dihasilkan biasa digunakan sebagai campuran solar untuk menjalankan mesin diesel dan bus.

Tanaman tebu juga sering digunakan untuk menghasilkan bahan bakar bio. Batang tanaman

tebu diambil sarinya untuk diolah menjadi gula. Gula yang dihasilkan digunakan untuk membuat alkohol. Alkohol dapat dicampur dengan bensin sebagai bahan bakar. Campuran antara alkohol dan bensin dikenal sebagai gasohol.

Bahan bakar bio dari hewan biasanya berasal dari lemak sapi, biri-biri, dan paus. Lemak ini dapat dibuat lilin sebagai penerangan. Bahan bakar bio juga berasal dari kotoran hewan. Kotoran hewan ini dimasukkan ke ruangan bawah tanah (lubang) yang disebut pencerna biogas. Kotoran tersebut kemudian melepaskan gas metana. Gas ini bersifat mudah terbakar sehingga dapat digunakan untuk memasak dan memanaskan air.


6. Biogas
Biogas merupakan gas dihasilkan dari proses fermentasi bahan-bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerob yang berasal dari limbah rumah tangga, misalnya kotoran hewan (sapi, babi, ayam) dan sampah organik. Biogas cocok dikembangkan di daerah-daerah yang memiliki biomassa berlimpah, terutama di sentra-sentra produksi padi dan ternak di Jawa Tengah, Jawa Timur, Sulawesi Selatan, Bali, dan lain-lain 

Untuk membuat biogas dibutuhkan digester yang berfungsi untuk menampung gas metan hasil perombakan bahan bahan organik oleh bakteri. Besar kecilnya digester tergantung pada kotoran ternak yamg dihasilkan dan banyaknya biogas yang diinginkan. Proses pembuatan biogas dengan langkah langkah sebagai berikut:

• Mencampur kotoran sapi dengan air sampai terbentuk lumpur  pada bak penampung  sementara. Bentuk lumpur akan mempermudah pemasukan kedalam digester
• Mengalirkan lumpur kedalam digester melalui lubang pemasukan. Pada pengisianpertama kran gas yang ada diatas digester dibuka agar pemasukan lebih mudah dan udara yang ada didalam digester terdesak keluar. Pada pengisian pertama ini dibutuhkan lumpur kotoran sapi dalam jumlah yang banyak sampai digester penuh.
• Melakukan penambahan bakteri (banyak dijual dipasaran). Setelah digester penuh, kran gas ditutup supaya terjadi proses fermentasi.
• Membuang gas yang pertama dihasilkan pada hari ke-1 sampai ke-8 karena yang terbentuk adalah gas CO2. Sedangkan pada hari ke-10 sampai hari ke-14 baru terbentuk gas metan. Pada hari ke-14 gas yang terbentuk dapat digunakan untuk menyalakan api pada kompor gas atau kebutuhan lainnya. Mulai hari ke-14 sudah bisa menghasilkan energi biogas yang selalu terbarukan. Biogas ini tidak berbau seperti bau kotoran sapi. Selanjutnya, digester terus diisi lumpur kotoran sapi secara kontinyu sehingga dihasilkan biogas yang optimal.

Manfaat energi biogas adalah sebagai pengganti bahan bakar khususnya minyak tanah dan dipergunakan untuk memasak kemudian sebagai bahan pengganti bahan bakar minyak (bensin, solar). Dalam skala besar, biogas dapat digunakan sebagai pembangkit energi listrik. Di samping itu, dari proses produksi biogas akan dihasilkan sisa kotoran ternak yang dapat langsung dipergunakan sebagai pupuk organik pada tanaman / budidaya pertanian.

7. Panas Bumi ( Geothermal )

Energi alternatif lain yang dapat digunakan adalah panas bumi. Panas bumi adalah panas yang berasal dari panas yang ada pada inti bumi. Apabila ada daerah yang pusat buminya dekat dengan permukaan maka panas bumi ini dapat dimanfaatkan sebagai  pembangkit listrik tenaga panas bumi. Energi panas bumi cukup ekonomis dan ramah lingkungan, tetapi terbatas hanya pada dekat area perbatasan lapisan tektonik. Dikatakan ramah lingkungan karena unsur-unsur yang berhubungan dengan energi panas tidak membawa dampak lingkungan atau berada dalam batas yang berlaku. Pembangkit listrik tenaga panas bumi hanya dapat dibangun di sekitar lempeng tektonik yang bertemperatur tinggi dari sumber panas bumi tersedia di dekat permukaan.  

Untuk membangkitkan listrik dengan panas bumi dilakukan dengan mengebor tanah di daerah yang berpotensi panas bumi untuk membuat lubang gas panas yang akan dimanfaatkan untuk memanaskan ketel uap (boiler) sehingga uapnya bisa menggerakkan turbin uap yang tersambung ke Generator. Untuk panas bumi yang mempunyai tekanan tinggi, dapat langsung memutar turbin generator, setelah uap yang keluar dibersihkan terlebih dahulu.  


Keuntungan dan kerugian energi alternatif
Keuntungan

• Sumber energi alternatif dapat digunakan terus karena tidak akan habis
• Energi yang dihasilkan sangat besar
• Energi alternatif tidak mencemari lingkungan

Kerugian

• Dibutuhkan biaya yang besar untuk memanfaatkan energi alternatif.
• Dibutuhkan teknologi tinggi dan pemikiran yang rumit untuk memanfaatkan energi alternatif
• Tersedianya juga dipengaruhi musim. Contoh air akan banyak ketika musim penghujan tetapi akan berkurang ketika musim kemarau.

Sumber!

BACA JUGA ARTIKEL MENARIK LAINNYA:

Prediksi Soal IPA Ujian Nasional Sd Tahun 2013

Materi UN SD Tahun 2013 : Penanggalan Masehi dan Hijriah

kumpulan Rumus Matematika Untuk Sd Menghadapi UN 2013