Kisah Manusia Mengendalikan Energi

Kisah Manusia Mengendalikan Energi

Hidup jadi manusia zaman sekarang itu bisa dibilang lebih enak dibandingin manusia yang hidup pada abad-abad terdahulu. Manusia yang hidup di abad ke-21 kini hampir punya segala hal yang membuat hidupnya nyaman dan praktis, mulai dari listrik yang serba guna, lampu dengan penerangan yang memadai, kompor, AC, hape smartphone, sampe berbagai jenis kendaraan pribadi/umum yang memudahkan kita berpindah tempat.

Bandingin dengan orang zaman dahulu yang opsi hidupnya terbatas. Kaisar Mansa Musa dari Kerajaan Mali tercatat sebagai manusia terkaya yang pernah hidup dalam sejarah. Tapi sekaya-kayanya Musa pada abad 13-14, hidupnya tidak akan sepraktis dan senyaman manusia modern yang hidup di abad 21. Untuk bisa menunaikan ibadah Haji, Kaisar Musa harus menempuh perjalanan darat berbulan-bulan menuju Mekah. Sementara kita hanya perlu waktu kurang dari satu hari naik pesawat terbang untuk bisa sampai ke Bandara International King Abdulaziz, Mekah.

Apa sih yang membedakan kenyamanan hidup orang zaman sekarang dibandingkan orang zaman dahulu?

Sebagian besar dari lo mungkin berpendapat bahwa teknologi adalah jawabannya. Tapi, teknologi baru sebatas cara, belum bisa menggambarkan tujuan dari penciptaan teknologi tersebut. Apa yang membuat perbedaan standar hidup di zaman dulu dengan zaman modern pada dasarnya terletak pada bagaimana manusia sekarang sudah mampu memanfaatkan energi sebagai pelayan mereka yang setia. Didorong dengan keinginan untuk menciptakan kehidupan yang semakin mudah dan nyaman, manusia berusaha dan memeras otak untuk memanfaatkan energi di sekitarnya. Usaha manusia untuk mengendalikan energi air dan angin memudahkan manusia untuk mengolah makanan. Usaha manusia untuk menjinakkan energi listrik memungkinkan kita menggunakan barang elektronik. Sementara itu, kemampuan kita memanfaatkan energi dari bahan bakar fosil memungkinkan kita berpergian dengan nyamannya ke hampir seluruh penjuru dunia dengan waktu relatif singkat. Energi membuat pekerjaan manusia menjadi lebih mudah, lebih praktis, dan lebih hemat tenaga serta waktu.

energi - zenius

Tapi lo penasaran nggak sih, gimana cerita awal mulanya peradaban manusia bisa sampai pada standar dan kualitas kehidupan modern yang sedang kita nikmati bersama ini? Nah, pada kesempatan kali ini, gue akan mengupas sejarah usaha manusia untuk “menjinakkan” energi. Tulisan ini akan memaparkan serangkaian peristiwa dan inovasi penjinakan energi yang membentuk peradaban manusia dan tatanan ekonomi modern yang kompleks seperti sekarang. Di sisi lain, secara tidak sengaja, motif penjinakan energi yang tadinya untuk menciptakan kehidupan yang lebih praktis, justru membuka kotak pandora yang bisa mengantarkan manusia pada malapetaka. Wah, malapetaka seperti apa tuh?

Kemungkinan besar, lo udah pernah dengar bahwa ketergantungan manusia selama 200 tahun terakhir sangat kecanduan/ketergantungan pada bahan bakar fosil. Di satu sisi, bahan bakar fosil memang berguna untuk membangkitkan energi listrik dan bahan bakar transportasi dan telah dipakai dalam skala luas. Tapi di sisi lain, ketergantungan dengan bahan bakar fosil memiliki konsekuensi pada global warming, perubahan iklim, dan krisis lingkungan lainnya. Nah, oleh karena itulah, tulisan ini sekaligus akan menjadi pengantar untuk memahami isu lingkungan, khususnya global warming, yang menjadi salah satu ancaman paling nyata untuk peradaban kita di masa depan.

Buat lo yang ingin kuliah di jurusan pertambangan, perminyakan, geologi, kelistrikan, elektro, mesin atau lo emang peduli banget dengan isu lingkungan, gue saranin lo baca deh tulisan ini sampe habis.

 

Apa itu energi?

Sebelum pembahasannya melebar ke mana-mana, gue mau kita sama-sama ngerti konteks energi yang mau kita bahas di sini. Kalo minjem definisi kamus Merriam Webster, energi adalah “ability to be active”. Untuk bisa aktif, setiap makhluk hidup mengkonsumsi energi. Mulai dari aktivitas sederhana, seperti "bergerak" hingga aktivitas mikroskopis seperti "pembelahan sel" yang memungkinkan makhluk hidup untuk tumbuh. Energi juga bisa diterjemahkan sebagai aktivitas benda mati, misalnya aliran air sungai, pancaran sinar matahari, gelombang dan ombak di laut, hembusan angin, dsb. Singkatnya, kita bisa bilang kalo energi adalah sesuatu yang membuat suatu entitas (terlepas makhluk hidup atau benda mati) menjadi AKTIF menjalankan fungsinya.

Kalo ngomongin energi, nggak bisa lepas deh dari Hukum Kekekalan Energi yang menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi bisa berubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Karena semua makhluk hidup butuh energi untuk beraktivitas dan sebagian besar ga bisa bikin energinya sendiri, akhirnya kita ambillah energi itu dari sumber lain. Hampir semua energi yang digunakan di bumi ini berasal dari matahari. Energi mataharilah yang memungkinkan udara bergerak, hujan turun, benda terbakar, tanaman bisa tumbuh, dsb.

Secara sederhana, rantai energi yang berputar di planet ini bermula ketika energi matahari dimanfaatkan tumbuhan atau produsen lain yang mampu mengolah energi (cahaya) dari sinar matahari dan mengubahnya menjadi makanan (energi kimia) melalui proses fotosintesis. Tapi sayangnya, hewan tidak memiliki kemampuan seperti tumbuhan. Akhirnya ada sebagian hewan memakan tumbuhan untuk “merampas” energi kimia hasil fotosintesis tadi. Energi yang akhirnya berpindah ke tubuh hewan pemakan tumbuhan dirampas lagi oleh hewan predator yang memangsa hewan pemakan tumbuhan. Begitu seterusnya. Proses “perampasan” energi dari produsen sampai predator tingkat tinggi ini kita kenal lebih lanjut sebagai rantai makanan.

Ecological_Pyramid_converted

Gua harap dengan pemaparan singkat ini, lo udah bisa paham esensi energi secara umum. Nah, sekarang kita bisa lanjut ke sumber-sumber energi apa aja yang dimanfaatkan sepanjang peradaban manusia. Anyway, untuk memahami definisi dari Energi lebih mendalam, lo bisa baca tulisan Wisnu sebelumnya yang mengulas konsep energi dari sisi Fisika, baca di sini deh: Menelusuri Konsep Energi Pada Fisika

 

Pemanfaatan tenaga otot sendiri

Sumber energi pertama yang langsung diandalkan manusia otomatis adalah tenaga otot sendiri untuk melakukan berbagai aktivitas, dari mulai berpindah tempat, berburu, hingga membangun tempat berlindung. Sayangnya, manusia bukanlah entitas yang bisa mengkonversi energi dengan efisien. Dari 100% energi yang kita dapat dari makanan, hanya 20% saja yang akhirnya bisa "terkonversi" menjadi output mekanik, seperti ketika kita menggunakan otot untuk mengangkut suatu benda. Sisa energinya ke mana? Sisa energinya hilang sebagai panas seperti yang dapat lo lihat di piramida energi pada bagian sebelumnya. Oleh karena itu, makin berat aktivitasnya, makin banyak pula tenaga otot yang dibutuhkan, makin banyak manusia yang dibutuhkan untuk menyelesaikan pekerjaan tersebut.

piramid

Misalnya, butuh banyak manusia untuk membangun piramid. Itu pun tak akan mungkin terealisasi tanpa adanya kemajuan teknologi dalam menggunakan energi.

 

Usaha manusia menjinakkan api

Tidak puas hanya berperan sebagai pemain dalam rantai makanan, manusia mulai berusaha mengendalikan bentuk energi nonorganik di sekitarnya. Berdasarkan penelitian arkeologis, api adalah salah satu sumber energi (di luar tubuh manusia) pertama yang berhasil dijinakkan. Bahkan sebelum manusia modern (Homo sapiens) bisa membuat api sekitar 125.000 tahun yang lalu, genus Homonid lain sebelum manusia telah berhasil menjinakkan api dari 1,7 juta tahun yang lalu. Contohnya adalah Homo erectus yang telah berhasil memanfaatkan api sejak 400.000 tahun yang lalu (waktu itu manusia modern belum ada).

api zaman prasejarahEnergi api terbilang susah untuk dijinakkan, tidak mudah bagi manusia untuk memanfaatkan api karena risikonya memang cukup besar. Salah-salah, manusia bisa terbakar dan cedera serius bahkan bisa jadi mengakibatkan kebakaran besar. Itulah sebabnya, bentuk pemanfaatan energi api pada kehidupan prasejarah memang masih sederhana, sebatas untuk menghangatkan diri dengan duduk di dekat api atau memasak menggunakan api. Kemampuan manusia menggunakan api untuk memasak memperbanyak variasi makanan yang tersedia yang berarti lebih banyak energi lagi untuk menggerakkan otot.

 

Usaha manusia menjinakkan tenaga otot hewan

Kemudian, manusia mulai memperhatikan bahwa banyak makhluk liar yang memiliki kemampuan menakjubkan yang akan membantu manusia banget jika bisa "dijinakkan". Enak sih menimbun energi ke dalam tubuh tapi kok kayaknya capek ya, kalo harus menguras energi tadi untuk melakukan aktivitas berat. Di sisi lain, seekor gajah memiliki belalai yang bisa mengangkat beban yang mungkin membutuhkan beberapa manusia untuk mengangkutnya. Unta bisa bertahan berhari-hari di gurun tanpa air. Lumba-lumba bisa berenang begitu cepatnya. Dan masih banyak lagi. Begitu beragamnya kemampuan tersebut, masalahnya tinggal menentukan hewan mana yang memiliki kualitas terbaik dan paling memungkinkan untuk didomestikasi (dijinakkan).

Domestikasi pun dimulai sekitar 31.000 tahun yang lalu. Manusia mulai menjinakkan berbagai hewan, seperti anjing untuk membantu berburu, kuda untuk berpergian, sapi untuk membantu menggarap lahan pertanian, dll. Akhirnya, manusia bisa menyimpan energi dari rantai makanan tadi di dalam tubuhnya dan malah menggunakan energi di luar tubuhnya untuk menyelesaikan pekerjaan.

animal
Hiroglif Mesir pada dinding makam Sennedjem mengilustrasikan tenaga hewab dimanfaatkan untuk membajak lahan pertanian

 

Kalo lo penasaran gimana ceritanya serigala buas di alam liar bisa "berubah" menjadi anjing yang setia pada manusia, Wisnu juga sempat menyinggung proses domestikasi (penjinakan) anjing di artikel ini: Asal-usul Meme Internet

 

Usaha manusia mengendalikan angin dan air

Manusia terus berusaha memanfaatkan energi di sekitarnya untuk menciptakan kehidupan yang lebih praktis. Target penjinakan selanjutnya adalah angin dan air.

Terobosan hadir kembali di sektor transportasi. Kalo sebelumnya sudah ada terobosan dari pemanfaatan tenaga kuda untuk berpergian, kini terobosannya adalah perahu layar yang memanfaatkan energi air dan angin sekaligus. Perahu bertenaga angin (menggunakan layar) pertama kali yang tercatat dalam sejarah terdapat di peradaban Mesir Kuno dan Mesopotamia 3200 SM. Sebenarnya, sebelumnya manusia sudah memanfaatkan perahu yang masih harus didayung pake tenaga otot. Tapi, dengan diciptakannya layar, manusia nggak perlu repot-repot lagi mendayung, tinggal kendalikan saja angin menggunakan layar.

Peradaban Mesir Kuno dan Mesopotamia adalah tempat yang kondusif untuk manusia menciptakan teknologi perahu bertenaga angin. Peradaban ini dipisahkan oleh tiga sungai besar, yaitu Eufrat, Tigris, dan Nil. Mau tidak mau, mereka harus bisa menyeberangi sungai untuk berinteraksi dan berdagang. Sungai Nil, khususnya, menjadi jalan raya yang sangat bisa diprediksi. Walaupun aliran Nil cepat, angin bertiup dari hulu. Jadi kalo mau pergi ke hilir, tinggal manfaatin arus. Kalo mau pergi ke hulu, tinggal kibarin layar untuk melawan arah angin. Selain itu, daerah-daerah subur di peradaban Mesir kuno, adanya dekat sungai Nil.

SIM-753666
penggunaan perahu layar di sungai nil masih diterapkan pada peradaban modern

 

Inovasi pemanfaatan angin dan air di perairan juga diikuti dengan inovasi pemanfaatan angin dan air di darat. Manusia membangun kincir angin untuk “mencuri” energi angin yang berhembus melewati kincir dan mengkonversinya menjadi energi mekanik untuk menggiling makanan. Kincir bertenaga angin untuk menggiling makanan pertama kali berasal dari Persia pada tahun 500--900 Masehi. Manusia juga paham kalo air menyerap energi dari radiasi matahari dan mengubahnya menjadi energi potensial gravitasi ketika air menguap, lalu mengubahnya lagi menjadi energi kinetik ketika air itu jatuh kembali sebagai hujan. Manusia kemudian memanfaatkan proses itu dengan membangun bendungan air.

 

Pemanfaatan uap

Teknologi “pencurian” energi yang paling menarik sebenarnya adalah pembakaran. Kalo pake air atau angin, lo hanya bisa mengambil energinya bila angin atau airnya mengalir melewati kincir. Kalo nggak ada angin atau air yang mengalir, ya gigit jari deh. Tapi, kalo lo membakar sesuatu, lo bisa memanfaatkan suatu objek yang telah menyerap energi selama bertahun-tahun (seperti kayu) dan melepaskan semua energi tersebut sekaligus dalam sekejap ketika dibakar.

Pemanfaatan energi panas dari api baru mengalami sebuah terobosan besar ketika dipadukan oleh sifat fisika dari air, yaitu dorongan tekanan dari uap air yang dipanaskan. Ketika kita memanaskan air, molekul air akan panik dan mulai terpental ke sana kemari sampai akhirnya molekul-molekul air mengalami proses perubahan fisika menjadi uap. Ternyata, kekuatan uap air yang kesannya cuma "udara panas" nggak berguna itu, bisa kita manfaatkan sebagai sumber energi yang luar biasa kalo bisa dikendalikan dengan baik.

Orang yang pertama kali mendemonstrasikan kekuatan uap adalah seorang matematikawan dan engineer Yunani bernama Hero of Alexandria (Heron) dari Kerajaan Romawi pada abad 1 masehi. Doi merancang turbin uap yang disebut dengan aoelipile. Bola berongga dihubungkan oleh pipa pada kedua ujungnya. Kedua pipa tersebut membawa uap yang berasal dari pemanasan air di bawahnya. Tekanan uap pada dua sisi bola yang searah membuat bola berputar. Untuk lebih jelasnya, lo liat animasi di bawah ini deh.

Aeolipile barulah sebatas demonstrasi, belum bisa digunakan untuk hal yang practical. Namun, alat sederhana ini berhasil menunjukkan bahwa tenaga uap punya potensi besar untuk dimanfaatkan. Ide pemanfaatan tenaga uap dari aeolipile ini pun menginspirasi serangkaian inovasi. Terobosan demi terobosan lahir hingga akhirnya pada abad ke-18 lahirlah inovasi yang sering disebut sebagai titik balik paling berpengaruh dalam sejarah manusia: mesin uap.

Gimana sih cara kerja mesin uap?

stock-footage-boiling-teapotBayangin lo lagi masak air pake teko nih, trus mendidih dan mulai bersiul dengan keras. Alih-alih uapnya keluar gitu aja dari lubang di mulut teko, lo sambungin mulut teko tadi ke sebuah pipa/tabung yang mengarahkan aliran uap tadi ke sebuah silinder kosong. Ketika uap keluar masuk silinder, aliran uap yang kuat mendorong sebuah “piston” di dalam silinder dengan gerakan naik turun yang kuat. Tergantung dipasang di mesin apa, gerakan naik turun piston bisa melakukan berbagai hal. Contohnya pada lokomotif, piston dilekatkan ke batang yang kemudian memutar roda lokomotif.

rodsmed

Menggunakan mesin uap, peradaban manusia naik kelas dari perahu layar menjadi kapal api dan dari gerobak yang tadinya ditarik hewan menjadi lokomotif. Di pabrik-pabrik, manusia juga mulai beralih pada tenaga uap. Kincir/turbin air diganti dengan turbin uap yang lebih efektif. Air bertekanan dikirimkan ke pabrik-pabrik untuk dipanaskan dan menghasilkan uap sehingga mesin menyala. Di London, misalnya, daya sebesar 5 MW dikirimkan lewat pipa air sepanjang 290 km dengan tekanan 800 psi.

Dengan adanya kemampuan baru untuk memproduksi dan mentransportasikan barang dengan jumlah lebih banyak dalam waktu yang lebih cepat untuk jarak yang lebih jauh, manusia telah sampai pada era Revolusi Industri (tahun 1760 -- 1840) yang mempercepat perkembangan teknologi manusia secara drastis. Sekarang lo bisa bayangin, pemanfaatan energi panas dari api yang dipadukan dengan sifat fisika air telah menelurkan sebuah sumber energi baru yang membuat manusia bisa mempercepat kerja produksi serta mendorong ribuan inovasi baru dalam skala kurang dari 100 tahun doang! Contoh inovasi hasil Revolusi Industri sebagian masih kita gunakan di zaman modern, seperti kamera, telepon, mesin jahit, speaker, alat perekam suara, dsb.

 

Penemuan harta karun energi dari bawah tanah

Ketika Revolusi Industri menggelora, mesin-mesin terus dirancang dan berbagai macam pabrik mulai dibuka untuk produksi massal. Artinya, kebutuhan akan energi semakin tinggi. Perlu bahan bakar yang menghasilkan energi tinggi untuk bisa mengaktifkan mesin-mesin berat itu.

Sebelum masa Revolusi Industri, di Inggris (tempat Revolusi Industri bermula), warganya biasa menggunakan kayu untuk dibakar dengan batu bara sebagai suplemen. Akan tetapi, energi hasil pembakaran kayu dirasa tidak cukup memadai untuk menggerakkan mesin industri. Mereka akhirnya mulai lebih melirik pada batu bara.

Sejak dimanfaatkan pertama kali oleh sekelompok manusia di dataran Tiongkok sekitar 3.490 tahun Sebelum Masehi, sebenarnya manusia udah ngeh kalo batu bara menghasilkan energi pembakaran yang lebih baik daripada kayu. Masalahnya, tidak seperti kayu, sebagian besar batu bara tidak langsung tersedia di atas tanah. Batu bara adanya di bawah tanah. Lokasinya pun random, agak sulit ditemukan dan diambil. Makanya, sebelum masa Revolusi Industri, penggunaan batu bara sebagai bahan bakar masih sangat terbatas. Pertambangan batu bara saat itu juga masih lokal dan jumlahnya bisa dihitung jari.

Namun, karena kebutuhan untuk membakar semakin menggila sejak Revolusi Industri, manusia pun mulai sibuk menggali dan memutar otak untuk mengembangkan teknologi-teknologi yang mempermudah ekstraksi batu bara. Pertambangan batu bara pun mulai tersebar luas di berbagai penjuru negeri Inggris. Ketika Revolusi Industri menyebar ke seluruh Eropa hingga Amerika Utara, orang Eropa dan Amerika pun mulai menggali dan membuka pertambangan skala besar. Seluruh Eropa dan Amerika berlomba-lomba dalam industri dan produksi pada abad 19-20, mereka butuh sumber energi yang efektif, mereka butuh banyak batu bara.

Coal_mining
Ilustrasi tambang batu bara pada masa Revolusi Industri

 

Saat semua orang menggali, mereka mulai menyadari hal lain. Ternyata sejumlah besar udara bawah tanah yang dapat dibakar yang kita sebut sebagai gas alam dan danau bawah tanah berisi cairan kental hitam yang kita sebut sebagai minyak mentah juga bisa diekstrak dan dibakar secara massal. Seperti menemukan harta karun berharga yang tak terjamah, tanpa pikir panjang, manusia terus menggali dan menggali dengan kecepatan penuh. Sepanjang abad ke-19, pertambangan batu bara dan kilang minyak muncul di mana-mana. Membakar harta karun energi membuat ekonomi berkembang pesat dan insentif (dorongan) untuk berinovasi juga berkembang. Teknologi-teknologi baru yang begitu fantastis lahir, salah satunya juga menghasilkan satu sumber energi baru yang tidak terbanyangkan, manusia mulai menjinakkan energi listrik.

 

Usaha manusia mengendalikan energi listrik

Banyak dipandang sebagai pergeseran teknologi terhebat sepanjang masa, kelistrikan memungkinkan kekuatan pembakaran dikonversi menjadi bentuk energi yang jauh lebih “jinak” dan serbaguna, yaitu energi listrik. Sebelum ada listrik, sistem pembangkit energi untuk menghidupkan suatu kota memanfaatkan transmisi air, gas, atau sumber energi sejenisnya. Tapi mahal dan kurang efisien. Sesampainya di pabrik misalnya, air tadi mesti dipanaskan lagi untuk menyalakan mesin.

Pengembangan dan produksi listrik secara komersial (1880) memungkinkan energi dari pembakaran sekarang bisa dikirimkan ke sebuah grid kabel yang terorganisir, ditransfer dalam jarak jauh ke bangunan-bangunan perumahan dan komersial, untuk dipakai semaunya oleh si pemilik bangunan. Pemilik bangunan nggak perlu repot-repot lagi, karena energi yang dikirimkan ke mereka sudah siap pakai. Mungkin sebelumnya lo nggak kepikiran bahwa pada dasarnya kabel listrik yang lo lihat di jalanan, tugas utamanya adalah mentransferkan energi hasil pembakaran nun jauh di sana ke rumah-rumah penduduk. Penduduknya udah nggak perlu repot bakar-bakar lagi, sekarang sudah ada energi pembakaran yang sudah dijinakkan, siap, efektif, dan serba guna.

Nikola Tesla dia Laboratorium Colorado dengan transmitter magnet yang menghasikan 20 juta volts listrik

 

Kini energi listrik bisa dikonversi menjadi hampir semua bentuk energi. Listrik bisa merebus air, mendinginkan es, menerangkan ruangan, buat telepon, bahkan menggerakan kereta. Listrik benar-benar telah menjadi pelayan manusia yang setia. The Power is On!

Gimana sih energi listrik dibangkitkan?

Energi listrik emang nggak eksis secara alamiah. Jadi, emang wajar aja kalo manusia pada awalnya masih sulit membayangkan cara kerja energi listrik. Nah, sekarang gua mau coba kasih penjelasan yang cukup sederhana. Sekarang, lo bayangin kembali mesin uap yang udah kita bahas sebelumnya. Gerakan naik turun piston karena digenjot oleh aliran uap (hasil pembakaran) yang kuat kan menghasilkan energi mekanik tuh. Nah, piston tadi dihubungkan lagi ke alat yang bisa mengkonversi energi mekanik menjadi energi listrik, yaitu generator.

Generator memanfaatkan prinsip induksi elektromagnetik yang disusun oleh Faraday dan Lenz. Hukum Faraday menyatakan bahwa perubahan fluks magnet yang melalui suatu kumparan akan menghasilkan tegangan di kumparan itu. Pada generator, bagian yang berputar merupakan magnet sehingga fluks magnet yang melalui kumparan diam akan berubah-ubah sehingga dihasilkan tegangan. Jadi, untuk menghasilkan tegangan dan arus listrik yang konstan, diperlukan sumber energi yang menyebabkan generator berputar secara terus-menerus.

hukum induksi faraday

 

generator

Sumber energi yang menyebabkan generator muter bisa macem-macem. Kalo sumber energinya adalah aliran air deras yang memutar turbin, ya berarti listriknya dibangkitkan dari PLTA. Kalo dari aliran angin yang memutar kincir yang terhubung ke generator, yang berarti listriknya dibangkitkan dari PLTB (Pembangkit Listrik Tenaga Bayu). Kalo pake tenaga uap, namanya PLTU. Energi kalor untuk memanaskan air menjadi uap panas ini berasal dari pembakaran bahan bakar minyak, gas, batu bara, reaksi fisi nuklir, panas matahari, atau dari panas bumi (geothermal). Jadi, PLTN itu sebenarnya PLTU juga. Cuma beda di sumber energi primer (bahan bakar) aja.

Nah, buat lo yang masih penasaran dengan pemanfaatan energi listrik, lo bisa baca artikel zeniusBLOG tulisan Kak Johann tentang kegunaan dari induktor dan kapasitor. Di artikel itu, lo akan lebih paham tentang bagaimana cara manusia memanfaatkan energi listrik untuk mempermudah kehidupan manusia menjadi lebih praktis dan nyaman.

 

Revolusi transportasi

Tidak begitu lama setelah penggunaan bahan bakar fosil dan listrik komersial menjadi booming pada akhir abad ke-19, revolusi lain juga tengah berlangsung. Revolusi ini tidak bisa dilepaskan dari timeline sejarah energi pada peradaban manusia karena revolusi ini sangat mempengaruhi dinamika konsumsi energi manusia modern. Revolusi tersebut terjadi di sektor transportasi, yaitu diciptakannya kereta logam tak berkuda, yang kemudian kita sebut dengan mobil (automobile). Mobil diproduksi secara massal dengan mesin silinder yang digerakkan oleh energi pembakaran bahan bakar fosil di dalamnya, lengkap dengan starter listrik.

Dengan tumbuhnya dunia industri, teknologi, dan transportasi pada kehidupan manusia modern, secara tidak langsung juga menciptakan kebutuhan untuk membakar yang lebih tinggi dari sebelumnya. Ini memotivasi para penambang bahan bakar fosil untuk terus menggali. Perusahaan yang berfokus untuk menggali, menyedot, dan mengangkut lebih banyak lagi harta karun energi bawah tanah kita menjelma menjadi kerajaan bisnis terbesar di dunia, yaitu dunia pertambangan bahan bakar fosil (minyak, batu bara, gas alam).

 

Dinamika konsumsi energi pada peradaban modern

Abad ke-19 tercatat sebagai ajang pembuktian kekuatan bahan bakar fosil dan dimulainya era ekonomi bahan bakar fosil. Abad ke-20 adalah masa peningkatan tren tersebut dengan meningkatnya konsumsi energi secara eksponensial dan pesatnya improvement teknologi di segala aspek kehidupan. Konsumsi batu bara tumbuh dari satu miliar ton per tahun pada 1910 menjadi hampir lima miliar pada tahun 1990. Konsumsi minyak bumi melonjak dari 10 juta ton per tahun di akhir 1880-an menjadi 3 miliar ton pada tahun 1990. Konsumsi gas alam, yang baru booming banget dipake untuk pembangkit listrik setelah Perang Dunia Kedua, melonjak dari dua miliar kaki kubik per tahun pada tahun 1910 menjadi dua triliun pada tahun 1990. Semua itu terjadi hanya dalam kurun waktu seratus tahun saja. Padahal, pergeseran inovasi energi dan teknologi sebelum abad ke-19 memakan waktu ribuan hingga ratusan ribu tahun.

Lalu bagaimana dengan abad ke-21? Membakar harta karun energi bawah tanah kita untuk menghidupi dunia adalah inovasi berumur 200 tahun tapi masih menjadi cara utama manusia untuk memperoleh energi sampai hari ini.

Total_World_Energy_Consumption_by_Source_2013

 

Namun, pada abad ke-21 sekarang, dunia mulai berpikir apakah masih cukup aman bagi manusia untuk terus menggunakan bahan bakar fosil sebagai sumber utama energi? Ataukah sudah seharusnya menggunakan bahan energi dalam bentuk lain? Apakah betul konsumsi bahan bakar fosil yang berlebihan bisa mendatangkan malapetaka bagi manusia secara global? Jika hal tersebut terjadi, tentunya itu akan jadi masalah karena kita sekarang sudah sangat bergantung pada harta karun energi bawah tanah dan kelihatannya sangat sulit untuk melepaskan kecanduan tersebut.

Modern civilization is the product of an energy binge. But humankind's unappeasable appetite for energy make the solutions ephemeral and the challenge permanent. - Alfred Crosby

Global_Warming

Well, pada artikel kali ini, gua nggak bahas isu ketergantungan energi bahan bakar fosil lebih lanjut karena sebetulnya topik itu sendiri cukup kompleks. Di sisi lain, isu pengalihan sumber bahan bakar fosil menjadi sumber energi alternatif menjadi semakin membingungkan karena peralihan ini tentu akan berdampak besar pada ekonomi global, belum lagi ada kepentingan banyak perusahaan besar, kebijakan politik, dll.

Nah, di artikel zenius selanjutnya, gua janji akan ngebahas secara khusus ketergantungan manusia terhadap bahan bakar fosil, dan juga konsekuensinya, khususnya terhadap lingkungan (global warming). Di tulisan itu nanti, gue akan bahas apa itu bahan bakar fosil, apakah betul global warming itu beneran terjadi, kenapa kok bisa penggunaan bahan bakar fosil mengakibatkan terjadinya global warming, sampe sejauh mana bahaya global warming bagi peradaban manusia. Oke deh, tahan dulu rasa penasaran lo, pastiin aja lo stay tuned terus di zeniusBLOG untuk baca lanjutan kisah perjalanan manusia memanfaatkan energi.

Artikel ini gua harap bisa menambah pengetahuan lo tentang sejarah manusia untuk mengendalikan berbagai macam bentuk energi dan juga esensi energi itu sendiri. See you at next article!

****

Referensi:
http://waitbutwhy.com/2015/06/how-tesla-will-change-your-life.html#footnote2-2-3667
http://www.earthday.org/sites/default/files/before_we_drove_cars_we_rode_animals.pdf
http://www.geol.umd.edu/sgc/lectures/wind.html
Youtube Humans and Energy: Crash Course World History 207
Sumber animasi:
http://trumpetb.net/loco/
Sumber gambar
https://en.wikipedia.org/wiki/Renewable_energy#/media/File:Total_World_Energy_Consumption_by_Source_2010.png
http://conserve-energy-future.com/Images/Global_Warming.jpg
http://webs.bcp.org/sites/vcleary/ModernWorldHistoryTextbook/IndustrialRevolution/IREffects.html
http://history.alberta.ca/energyheritage/energy/human-and-animal-power/animal-power-in-prehistoric-times/default.aspx

==========CATATAN EDITOR===========

Kalo ada di antara lo yang mau ngobrol atau diskusi sama Fanny tentang sejarah pemanfaatan energi, langsung aja tinggalin comment di bawah artikel ini, ya. Buat lo yang lagi gemes pengen mendalami konsep energi, gue saranin baca artikel lama zenius yang nggak kalah keren dengan artikel ini:

Tertarik belajar dengan zenius.net? Kamu bisa pesan vouchernya di sini.

About 

Fanny adalah Editor Zenius Blog. Fanny mengambil gelar Sarjana di Fakultas Ilmu Komputer, Jurusan Ilmu Komputer Universitas Indonesia.

Follow Fanny at @frofalina

  • Mochtar Hidayat

    kalo menurut gue manusia terkaya pernah hidup, ya nabi Sulaiman kak hehe.

  • Hanafi

    Kalau kinerja otak kita itu pakai energi listrik yang low-watt yah? dan energi itu terkonversi menjadi energi apa lagi?

  • Rony Permadi

    ya enak jaman dulu lah serba gratis :v

  • Mikel

    sip kak, ini ngejawab pertanyaan gw waktu kecil "Bensin bisa diganti air gak?",
    jadi intinya bensin itu konversi energi uap dari hasil pembakaranya ya kak? sdg air itu sendiri ngehentiin pembakaran. well, kalo konversi energi listrik ke cahaya(kaya lampu) dan suara(energi mekanik yg digetarin kah?) konsepnya gimana sih kak? dari yg gw agak ngerti itu liat kereta api yg diatas sih.

    yah gw rencana mau jadi premium member sih kak tapi masih ragu mau paket xpedia2 atau voucher net (6,9,ato12 bln) nginget duit gue cuma bersih 700rb, meski ada chance bwt dpt 300rbnya tapi blom pasti bwt xpedia yg harganya 1jt :'( *maklum bukan kaum priyayi. dan gw masih ga sanggup bwt minta ke ortu (nginget keuangan ortu). ada saran ga kak?

    agak nyesel sih, dari kelas 1 sma gw tau zenius tapi baru skrang mau jadi premium. :'(

    • Johann Wibowo

      "Bensin bisa diganti air gak?"

      Bensin itu SUMBER energi. Dia mengandung energi kimia yang bisa dilepaskan kalau si bensin mengalami reaksi pembakaran (reaksi dengan oksigen melepaskan energi dalam bentuk panas). Sedangkan air tidak mengandung energi kimia yang signifikan. Jadi, air dianggap bukan sumber energi kimia. Tapi, air bisa digunakan sebagai PEMBAWA energi. Caranya, air dielektrolisis (dialiri arus listrik) sehingga berubah jadi gas hidrogen dan gas oksigen. Kalau kedua gas ini dicampur, akan terjadi reaksi kimia yang melepaskan energi dan terbentuklah air. Ingat, energi akan dilepaskan kalau dua unsur dapat membentuk senyawa yang lebih stabil. Sebaliknya, butuh energi untuk memisahkan sebuah senyawa menjadi unsur-unsur yang kurang stabil. Air (H2O) lebih stabil daripada gas H2 dan O2 yang terpisah.

      Jadi, air dielektrolisis menjadi hidrogen dan oksigen, lalu gas hidrogen dan oksigen bisa dimanfaatkan sebagai sumber energi (sebagaimana bensin) ketika dibutuhkan. Teknologi ini disebut fuel cell.

    • Johann Wibowo

      "kalo konversi energi listrik ke cahaya(kaya lampu) dan suara(energi mekanik yg digetarin kah?) konsepnya gimana sih kak?"

      Ada banyak metode dalam mengonversi listrik menjadi cahaya. Metode yang paling primitif adalah dengan memanaskan serabut tipis sampai berpijar. Ingat, setiap konduktor pasti ada resistansinya (R). Resistansi menyebabkan konduktor akan mengubah arus listrik menjadi panas. Karena konduktornya tipis, panas akibat arus listrik dapat menyebabkan serabut konduktor bercahaya. Ini adalah prinsip kerja lampu pijar (incandescent bulb). Efisiensi lampu ini sangat jelek. Cuman 5% energi listrik yang diubah jadi cahaya, sisanya menjadi panas. Karena memanfaatkan "pembakaran" konduktor, umur lampu ini ga panjang.

      Metode kedua adalah dengan mengeksitasi atom-atom gas dalam tabung. Ketika elektron terluar pada atom gas neon/argon LEPAS akibat eksitasi oleh medan listrik, elektron bebas tersebut akan cenderung tertarik ke atom tempat dia berasal karena atom tersebut sekarang bermuatan positif sedangkan elektron bermuatan negatif. Gaya Coulomb akan menyebabkan mereka bergabung lagi. Penggabungan ini menyebabkan atom tersebut memancarkan cahaya. Prinsipnya sama seperti fuel cell yang gua ceritain. Atom netral lebih stabil daripada atom positif dan elektron. Jadi, untuk memisahkan atom netral jadi atom positif dan elektron butuh energi (dari arus listrik), dan penggabungan atom positif dan elektron akan memancarkan energi dalam bentuk cahaya. Ini adalah prinsip kerja lampu neon atau lampu CFL. Lampu ini merupakan lampu yang paling populer di Indonesia saat ini. Efisiensi dan umurnya jauh lebih baik daripada lampu pijar.

      Metode paling mutakhir adalah dengan mengaliri arus listrik lewat LED (Light Emitting Diode, atau dioda yang memancarkan cahaya). Metode ini agak rumit, jadi ga gue ceritain di sini ya. Intinya sama kayak lampu neon/CFL kok, cuman materialnya bukan gas tapi semikonduktor padat. Semikonduktor ini biasanya terbuat dari silikon yang "dikotori" oleh boron atau fosfor. Lampu LED ini merupakan lampu dengan efisiensi yang paling baik saat ini, tapi harganya memang paling mahal. Makanya beberapa negara meng-encourage penduduknya untuk beralih ke lampu LED.

      Nah, mulai saat ini kalau beli lampu, usahakan beli lampu LED ya. Memang harganya lebih mahal daripada lampu CFL apalagi lampu pijar, tapi biaya untuk bayar listriknya akan jauh lebih murah.

      Selanjutnya, gimana dengan konversi energi listrik jadi suara? Suara dihasilkan dari membran yang bergetar. Gimana listrik bisa menggetarkan sesuatu? Ampere menemukan bahwa arus listrik akan menimbulkan medan magnet di sekitar konduktornya. Nah, magnet kan bisa menggerakkan logam. Tinggal diatur aja getarannya supaya bisa menghasilkan suara.

      Gimana, udah jelas belum? Kalau ada yang bingung, reply aja ya.. 🙂

      • Mikel

        oke sip kak. First, makasih buat jawabanya.

        Metode 1 chaya, gw skrang baru ngerti tuh. keren banget penjelasanya. emng sih gw pernah liat kalo cahaya bohlam itu dari serabut tipisnya (konduktornya kan?) dan kalo putus lampunya mati tuh, makanya org bilang bola lampu udah putus.

        Dari prinsipnya gw juga pernah liat kak. batang carbon(pensil) yang dialirin listrik kebakar dan alhasil ngeluarin cahaya, sampe ahirnya batangnya patah karena udah ga tahan panas. <kebiasaan suka liat video sains di utube. dan bohlam juga bakal putus kalo dihidupin terlalu lamakan, so dari penjelasan kaka buat yg nomer1 seengganya gw cukup ngerti tuh thx 😀

        Metode 2&3, gw baru tau istilah eksitasi kak. dari penjelasan yg ka wibowo bikin bikin gw ngerasa kalo penerapan cahaya itu udah lebih ngegunain teori2 kimia yg menurut gw itu rumit . at least gw cukup ngerti dari situ gimana terbuatnya cahaya dari listrik.

        tapi, masih ada yg masih gw ga ngerti. yaitu masalah LCD dan OLED pada layar hp atau monitor, kan selalu terjadi perubahan warna. gw tau kalo dijelasin bkal rumit bgt tuh jadi tadi masih bingung pantengin wikipedia ttg LED,LCD,AMOLED,OLED,DIODE dll. yah gw juga ada masalah ama monitor yg namanya death pixel(ada titik hitam) di monitor gw yg siapa tau bisa cari solusi kalo gw tau ttg ginia.

        so makasih buat penjelasannya kak, inspring bwt gw. oh ya gw kan skrang kls 3. gw rencananya mau masuk ITB karena emng gw dari kecil itu freak ama teknologi. dari minatnya sih gw udah niat buat masuk sistem komputer. tapi gw juga seneng bwt ngulik perkembangan teknologi lain (gw pengen bikin teknologi baru gitu). apa sih jurusan lain yang bisa ngembangin minat gw?
        *well gw udah mulai pesimis bisa masuk di itb nih kak, ditambah pemahaman gw yg masih cekek di bidang yg gw sukain. berasa udah nyesel duluan nih.

      • Mikel

        oke sip kak. First, makasih buat jawabanya.

        Metode 1 chaya, gw skrang baru ngerti tuh. keren banget penjelasanya. emng sih gw pernah liat kalo cahaya bohlam itu dari serabut tipisnya (konduktornya kan?) dan kalo putus lampunya mati tuh, makanya org bilang bola lampu udah putus.

        Dari prinsipnya gw juga pernah liat kak. batang carbon(pensil) yang dialirin listrik kebakar dan alhasil ngeluarin cahaya, sampe ahirnya batangnya patah karena udah ga tahan panas. < kebiasaan suka liat video sains di utube. dan bohlam juga bakal putus kalo dihidupin terlalu lamakan, so dari penjelasan kaka buat yg nomer1 seengganya gw cukup ngerti tuh thx 😀

        Metode 2&3, gw baru tau istilah eksitasi kak. dari penjelasan yg ka wibowo bikin bikin gw ngerasa kalo penerapan cahaya itu udah lebih ngegunain teori2 kimia yg menurut gw itu rumit . at least gw cukup ngerti dari situ gimana terbuatnya cahaya dari listrik.

        tapi, masih ada yg gw ga ngerti. yaitu masalah LCD dan OLED pada layar hp atau monitor, kan selalu terjadi perubahan warna. gw tau kalo dijelasin bkal rumit bgt tuh jadi tadi masih bingung pantengin wikipedia ttg LED,LCD,AMOLED,OLED,DIODE dll. yah gw juga ada masalah ama monitor yg namanya death pixel(ada titik hitam) di monitor gw yg siapa tau bisa cari solusi kalo gw tau ttg ginia.

        so makasih buat penjelasannya kak, inspring bwt gw. oh ya gw kan skrang kls 3. gw rencananya mau masuk ITB karena emng gw dari kecil itu freak ama teknologi. dari minatnya sih gw udah niat buat masuk sistem komputer. tapi gw juga seneng bwt ngulik perkembangan teknologi lain (gw pengen bikin teknologi baru gitu). apa sih jurusan lain yang bisa ngembangin minat gw?

        *well gw juga udah mulai pesimis bisa masuk di itb nih , ditambah pemahaman gw yg masih cekek di bidang yg gw sukain. berasa udah nyesel duluan nih.and zenius buka mata gw gimana ketatnya persaingan masuk PTN.

        • Johann Wibowo

          It's nice to hear that you're interested to get into ITB. Worth it kok kuliah di sini.

          Soal "eksitasi" ini akan lo pelajari di fisika modern nantinya. Intinya, elektron di atom bisa keluar dari kulitnya kalau menerima energi. Sebaliknya, kalau elektron masuk ke kulit atom, dia akan melepaskan energi (bisa dalam bentuk panas, cahaya, atau bunyi).

          Kalau tertarik untuk belajar macam-macam teknologi, gua rasa jurusan yang paling cocok adalah fisika teknik ya. Coba deh liat kurikulum fisika teknik. Di jurusan ini nantinya lo akan belajar semua hal, general banget. Selain itu, tentu jurusan teknik elektro ga pernah salah.

    • Fanny Rofalina

      Hi Mikel.

      Kalo koneksi internet kamu lancar, mending beli voucher premium zenius.net aja. 🙂

  • Soni Manurung

    menurut saya, manusia sekarang tidak sedang mengendalikan energi, melainkan memakai dan memfoya-foyakannya untuk kepentingan yg tidak jarang menderitakan pihak lain. saya pikir tulisannya sedikit keliru, karna apapun ceritanya zaman sekarang dari segi apapun selalu kembali pada satu hal, bagaimana hati nurani peduli akan apa yang kita lakukan pada kekuasaan, ilmu, kekuatan, dan harta yang kita punya

  • yayan

    Can't wait for your next article, Fan! 🙂 Suka banget baca2 masalah energi dan lingkungan dan sejenisnya.

    Btw mau nanya nih, kan rumus kimia air (umumnya) itu H2O, nah hidrogen itu sendiri merupakan 'bahan bakar'nya matahari, oksigen pun begitu, klo mau bakar2 tp gk ada oksigennya ya mana bisa nyala apinya :v *cmiiw
    nah yg aku tanyain, kira2 bisa gk ya bikin bikin sumber energi lain dengan cara memecah air yg notabene itu 'lawannya' dari api/yg panas2?

    • Johann Wibowo

      Energi panas ga harus selalu dihasilkan dari pembakaran. Air bisa menyerap energi untuk dipecah jadi O2 dan H2. Penggabungan dua gas ini akan membentuk air dan melepaskan kembali energi. Teknologi ini namanya fuel cell.

      Matahari memancarkan energi yang bukan berasal dari reaksi pembakaran tetapi dari reaksi fusi nuklir atom-atom ringan.

  • agung aprianto

    ka fanny boleh tanya gak seputar dunia tulis menulis nih. kan kalo nulis itu kayak misalnya nulis blog ini pasti baca2 referensi dulu ya, nah saya kadang udh nyari referensi terus di baca abis itu pas mau nulisnya tuh malah blank. kira - kira kenapa ya ?

    • kalo boleh bantu jawab, utk nulis artikel yg mendalam, diperlukan pemahaman yg komprehensif juga. Supaya apa yg ditulis dan dibaca tepat sasaran, pertama2 tentukan dulu topik yg mau dibahas apa, baru deh kamu baca sebanyak2nya artikel/jurnal ilmiah, dll yg relevan dengan topik tsb. Setelah baca2, JANGAN MENIRU dgn menulis ulang apa yg kamu baca TAPI kamu sintesa sendiri bahan2 yg kamu baca menjadi perspektif baru. Baru setelah itu kamu susun kerangka tulisan dgn point2 apa saja yg mau kamu sampaikan.

      • agung aprianto

        Bang gleen boleh minta link2 refrensi jurnal2 ilmiah gitu gak bang ttg teknologi informasi

  • entar lagi kisah manusia mengendalikan teknologi alien,tesseract,infinity stone,wkwkwk

  • Muhammad Bagus Wicaksono

    Zenius.net tolong direview dong, channel youtube namanya Big History Project terutama yang Crash Course Videos. Soalnya dalam bahasa Inggris, jadi kurang begitu mengerti. Disitu lengkap banget dari teori big bang yang melahirkan unsur-unsur, awal mula lahirnya kehidupan di bumi, sampai awal mula peradaban manusia sampai semaju sekarang.