Dari Mana Datangnya Semua Energi yang Kita Gunakan?

Dari Manakah Sebuah Energi Berasal?

Sobat Zenius, elo pernah gak sih kepikiran dari manakah sebuah energi berasal?

Misalnya nih, setelah 7-8 jam tidur, tubuh elo terbangun kemudian elo menggerakan kaki dan tangan elo menuju kamar mandi, buat mandi dan bersiap-siap berangkat ke sekolah. 

Nah, kalo selama ini elo taunya energi berasal dari makanan yang kita makan, kenapa waktu bangun tidur (posisi belum sarapan) elo bisa tetap beraktivitas?

Jadi, sebenernya, energi berasal dari cadangan energi di tubuh elo yang disimpan dalam bentuk glukosa, glikogen atau lemak dari hasil makanan yang udah elo makan sebelumnya. 

Beberapa saat sebelum kita bangun pagi, sel-sel di dalam tubuh kita sudah sibuk melakukan pembakaran dari cadangan energi yang ada di tubuh tadi. Kalor (Q) yang dihasilkan pada proses pembakaran tersebut berguna untuk menjaga badan kita tetap hangat. 

Ketika elo bangun dan mulai bergerak, elo akan membutuhkan Energi Kinetik (Ek). Kalau elo menyalakan lampu, kita baru aja mengubah Energi Listrik menjadi Energi Cahaya. 

Kalau kita naik tangga, maka Energi Potensial (Ep) tubuh kita naik setiap kali menaiki anak tangga. Dalam satu hari, ada berbagai macam jenis energi yang kita konsumsi.

Energi itu memang ada di mana-mana. Peradaban manusia bisa menjadi maju seperti sekarang ini karena kemampuan kita untuk bisa mengendalikan energi tersebut. Cuma masalahnya, konsumsi energi kita itu makin lama makin besar dan kita menjadi sangat bergantung pada bahan bakar fosil. 

Kalau kita masih terus-terusan menggunakan bahan bakar yang kita gunakan sekarang (yang persediaannya terbatas), itu bisa membahayakan umat manusia sendiri. Oleh karena itu, kita harus segera mencari solusinya nih, gimana caranya agar kita bisa terhindar dari bahaya tersebut.

Karena masalah utamanya terletak pada ketergantungan terhadap bahan bakar fosil, mau gak mau kita harus segera beralih ke sumber energi lain. 

Nah, artikel ini akan mengajak elo menelusuri sumber energi lain yang bisa menjadi alternatif untuk menopang kehidupan di bumi. 

Tapi sebelum kita fokus pada cerita penerapannya, sebaiknya kita tahu juga dasar teori terkait solusi dari masalah energi tersebut. 

Dasar teorinya sebenernya nggak berat-berat amat kok. Beberapa di antaranya bahkan udah kita pelajari sejak di bangku SD, contohnya hukum kekekalan energi di bawah ini:

Energi itu kekal; Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Energi hanya berubah bentuk dari bentuk energi yang satu menjadi bentuk energi yang lain.

Nah, karena energi itu kekal, berarti konsekuensinya adalah, kita bisa melacak asal-muasal seluruh energi yang kita gunakan. 

Artikel ini akan mengajak elo mencari tahu asal-usul sebagian besar energi yang kita pakai, baik dari makanan maupun yang bukan dari makanan. Penasaran? Yuk, lanjut baca artikelnya.

Dari Mana Datangnya Semua Energi yang Kita Gunakan? 9
Ilustrasi energi yang didapatkan dari matahari (Arsip Zenius)

Energi yang Dihasilkan oleh Tubuh Kita

Bentuk energi yang paling primitif yang masih kita konsumsi sampai sekarang itu adalah energi yang dihasilkan oleh tubuh kita. 

Pernah menghitung nggak sih, kira-kira, berapa banyak Energi yang kita konsumsi untuk berjalan, berpikir, berlari, memanaskan badan, dan sebagainya? 

Nah, berhubung semua energi tersebut kita dapat dari makanan, berarti kita bisa memperkirakan jumlah energi yang kita konsumsi itu dari jumlah kalori yang kita makan tiap harinya.

Kalau elo beli makanan kemasan, biasanya di bagian belakangnya tertulis tuh, berapa asumsi kebutuhan energi tiap-tiap orang dilihat dari Angka Kecukupan Gizinya (AKG). 

Berikut ini foto salah satu contoh tulisan yang tertera di belakang bungkus makanan kemasan:

Contoh energi dalam bentuk kalori (kkal) yang akan kita dapat setelah mengonsumsi suatu makanan (Arsip Zenius)
Contoh energi dalam bentuk kalori (kkal) yang akan kita dapat setelah mengonsumsi suatu makanan (Arsip Zenius)

Jadi, kita bisa menggunakan asumsi tersebut untuk menghitung berapa kebutuhan energi kita dari makanan, yaitu sekitar 2.000 kilo kalori.

Nah, berhubung 1 kal = 4,2 Joule, berarti berapa Joule sih Energi yang kita habiskan dalam satu hari? Kita bisa hitung dengan persamaan berikut ini:

kalori

Berikutnya, kita bisa menghitung juga berapa kira-kira daya rata-rata (P) yang kita konsumsi. Masih ingat konsep daya?

Daya itu adalah jumlah energi yang kita habiskan tiap satuan waktu.

Suatu perangkat elektronik yang dayanya 300 Watt misalnya, itu berarti perangkat tersebut menghabiskan 300 Joule setiap detiknya. Nah, kalau gitu, untuk mencari tahu berapa Daya rata-rata yang kita konsumsi, tinggal hitung aja begini:

daya

Yah, kira-kira setara dengan daya yang dipakai oleh satu bohlam 100 Watt lah.

Ilustrasi energi yang di dapat manusia dari makanan sama dengan energi untuk menyalakan lampu (Arsip Zenius)
Ilustrasi energi yang di dapat manusia dari makanan sama dengan energi untuk menyalakan lampu (Arsip Zenius)

Oh iya, sebelum ke pembahasan selanjutnya, selain materi Fisika, Zenius juga punya kumpulan materi Matematika, Biologi, Kimia, dan mata pelajaran lainnya lengkap dengan soal dan pembahasan yang bisa dengan mudah elo akses lho. 

Caranya gampang banget, elo cukup klik banner di bawah ini kemudian download aplikasi Zenius dan login deh!

cta banner donwload apps zenius

Download Aplikasi Zenius

Tingkatin hasil belajar lewat kumpulan video materi dan ribuan contoh soal di Zenius. Maksimalin persiapanmu sekarang juga!

icon download playstore
icon download appstore
download aplikasi zenius app gallery

Dari Mana Datangnya Energi yang Tubuh Kita Gunakan?

Bohlam bisa mendapatkan energinya melalui listrik. Kalau tubuh kita dari mana? 

Tentunya elo tahu bahwa jawabannya adalah dari makanan. Makanan yang kita konsumsi itu kita bakar di dalam tubuh. 

Tapi apakah ketika kita makan nasi terus nasinya langsung jadi sumber energi kita?

Kira-kira, bisa enggak elo jelaskan dari manakah manusia mendapatkan energi untuk beraktivitas?

Jadi gini, makanan yang kita makan tadi akan dibakar dalam reaksi respirasi. yang kira-kira bisa disederhanakan menjadi seperti ini:

respirasi

Reaksi respirasi tersebut terjadi di sel-sel tubuh kita (lebih tepatnya di mitokondria) untuk menghasilkan energi yang bisa kita gunakan untuk bergerak, berpikir, memanaskan badan dari kedinginan, dan lain-lain.

Terus, energi dari makanan yang kita makan itu datangnya dari mana? Tinggal kita balik aja reaksi respirasi di atas menjadi reaksi ini:

fotosintesis

Familiar sama reaksi di atas? 

Iya, itu reaksi fotosintesis. Dengan reaksi tersebut, tumbuhan bisa mengubah energi yang dia dapat dari matahari menjadi energi kimia dalam bentuk glukosa. 

Kalau ada hewan yang makan tumbuhan, energinya pindah ke hewan tersebut. Kalau elo makan hewan tersebut, energinya pindah ke elo.

Jadi kalo ditarik lebih jauh sebagian besar energi yang digunakan manusia berasal dari energi matahari. Ini dibuktikan energi di tubuh kita yang berasal dari makanan dan digunakan untuk beraktivitas sehari-hari. 

Nah, gimana kalo misalnya kondisi elo lagi berolahraga. Jadi proses ini erat hubungannya dengan metabolisme dalam tubuh kita. Makin lama berolahraga energi yang kita keluarkan makin banyak. 

Metabolisme mengacu pada semua proses kimia yang terjadi terus menerus di dalam tubuh kita yang memungkinkan kehidupan dan fungsi normal (mempertahankan fungsi normal dalam tubuh disebut homeostasis). 

Proses ini termasuk yang memecah nutrisi dari makanan kita, dan yang membangun dan memperbaiki tubuh kita salah satunya dengan cara berolahraga.

Energi yang Bukan dari Makanan

Oke, pada bagian pertama kita udah tau kalau energi berasal dari makanan. Tapi tenyata banyak energi yang berasal bukan dari makanan. 

Ada pepatah bilang, makanlah untuk hidup bukan hidup untuk makan. Itulah mengapa kita hidup bukan hanya dari makanan yang kita makan. 

Terus kalo ada energi dari non makanan, dari manakah sebuah energi berasal? 

Sebelum membahas jawaban dari pertanyaan itu, coba elo bisa bayangin bahwa 100 Watt itu relatif kecil dibandingkan dengan alat-alat yang kita pakai. 

Coba perhatikan barang-barang elektronik yang elo pakai sehari-hari, berapa daya yang dihabiskan?

  • Komputer Desktop + Monitornya, 80-250 Watt.
  • TV, 80-400 Watt.
  • Microwave, 1200 Watt.
  • Kulkas, 100-200 Watt.
  • AC, 200-700 Watt.
  • dan lain-lain

Catatan: Besar daya di atas hanya estimasi kasar ya, untuk memberikan gambaran bahwa alat-alat elektronik di rumah aja sudah menghabiskan banyak sekali energi.

Itu baru dari alat elektronik rumah loh, belum termasuk alat-alat transportasi yang juga membutuhkan daya yang besar.

Kalau kita bandingkan energi non-makanan dengan energi yang kita konsumsi dari makanan, kira-kira gimana?

Ada nih estimasi kasar dari International Energi Agency (IEA) tentang energi yang dikonsumsi manusia di seluruh dunia. Menurut estimasi IEA, pada tahun 2013, total konsumsi energi kita adalah sekitar 5.67 × 1020 joules. 

Itu adalah konsumsi energi dalam satu tahun. Itu kira-kira setara dengan 18 terrawatt, atau 18.000.000.000.000 Watt!

Nah, dari informasi di atas, kita bisa hitung nih, berapa banyak sih daya yang dihabiskan oleh satu orang untuk yang non-makanan? 

Tinggal kita bagi aja dengan penduduk dunia, yaitu sekitar 7 miliar orang.

daya pendduk

Kalau gitu, kita bisa bandingkan energi yang kita habiskan dari makanan vs energi yang kita habiskan dari non-makanan, seperti ini:

energi dari makanan vs non-makanan

Coba bayangkan peradaban manusia sekarang itu kayak apa kalau kita cuma mengkonsumsi energi dari makanan aja; nggak ada transportasi, nggak ada lampu, nggak ada TV, nggak ada komputer, nggak ada HP, dan sebagainya. 

Apa yang bikin hidup kita di jaman sekarang ini enak ya karena kita bisa “mengendalikan” energi tersebut. Elo juga bisa baca tulisan ini juga pakai energi kan. 

Okay, kita udah bahas asal-muasal dari 3,7% energi yang kita gunakan. Nah, bagaimana dengan 96,3% sisanya? Coba yuk kita cari tahu!

Terdiri dari Apa Saja Energi Non-Makanan?

Jawaban pertanyaan dari manakah sebuah energi berasal, bisa langsung elo temukan dengan melihat grafik ini.

Ada 96,3% energi non-makanan yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari. 

Total_World_Energy_Consumption_by_Source_2013
Total energi yang dikonsumsi sepanjang 2013.

Dari grafik tersebut, kelihatan kan bahwa sebagian besar energi kita itu diambil dari 3 hal ini:

  • Minyak Bumi (Petroleum)
  • Batubara (Coal)
  • Gas Alam (Natural Gas)

Ketiganya itu sama-sama merupakan bahan bakar fosil. Sisanya Nuklir (PLTN) 2,6% dan energi terbarukan cuma 19%, terdiri dari PLTA, PLTB, dan sebagainya. Yuk kita lihat satu per satu.

Minyak Bumi, Batubara, dan Gas Alam – Energi dari Bahan Bakar Fosil

Dari seluruh energi non-makanan yang kita konsumsi, hampir 80%nya berasal dari bahan bakar fosil, yaitu Minyak Bumi, Batubara, dan Gas Alam. Bagaimana cara memakainya? 

Berhubung namanya juga “bahan bakar”, berarti cara memakainya adalah dibakar. Reaksi pembakarannya juga mirip dengan reaksi pembakaran yang terjadi di dalam tubuh kita, yaitu gugus karbon direaksikan dengan oksigen. 

Salah satu contohnya adalah pada reaksi pembakaran metana berikut ini:

metana

Reaksi pembakaran ini juga reaksi yang menghasilkan energi.

Darimana Asalnya Energi Bahan Bakar Fosil?

Dari namanya, bisa ditebak bahwa bahan bakar fosil itu berasal dari hewan dan tumbuhan yang mati jutaan tahun yang lalu. 

Sebagian besar bahan bakar fosil kita terbentuk dari jasad renik tumbuhan, binatang, dan alga yang hidup pada Periode Karbon (Carboniferous Period), sekitar 300 juta tahun tahun yang lalu (100 juta tahun lebih tua dari periode Dinosaurus). 

Jasad renik yang mati di dalam rawa dan tenggelam hingga ke dasarnya akan dengan cepat tertutup pasir dan tanah liat. 

Setelah ratusan juta tahun, semua organisme itu tergencet di bawah panas dan tekanan yang hebat dan terkonversi menjadi sumber energi yang berwujud padat, cair, atau gas, masing-masing adalah batubara (padat), minyak bumi (cair), dan gas alam (gas).

Nah, berarti dari mana asalnya energi bahan bakar fosil tersebut? Ya tentu dari energi yang dimiliki oleh hewan dan tumbuhan 300 juta tahun yang lalu itu. 

Kalau kita telusuri lebih jauh lagi, hewan dan tumbuhan itu dapat energinya dari mana? Sama dengan hewan dan tumbuhan di jaman sekarang, yaitu dari matahari.

Jadi, bahan bakar fosil yang kita gunakan itu sebenarnya berasal dari matahari 300 juta tahun yang lalu! 

Fakta ini kembali menjawab sebagian besar energi yang digunakan manusia berasal dari energi matahari. 

Karena waktu yang lama untuk mendapatkan energi fosil inilah, bahan bakar fosil itu disebut sebagai energi yang tak-terbarukan

Nggak mungkin kita pakai terus-menerus karena suatu saat pasti akan habis. Lagipula, sebelum habis, kita bisa mati duluan gara-gara global warming.

Energi Terbarukan (Renewable Energy)

Untuk saat ini, energi terbarukan memiliki persentase terkecil yaitu men-supply sekitar 19% dari energi non-makanan yang kita konsumsi. Tapi masa depan kita ada di sini nih. 

Umat manusia harus bisa mengembangkan potensi yang ada pada energi terbarukan ini. Karena kalau enggak, ya kita akan bergantung terus sama bahan bakar fosil, yang risikonya udah pernah dibahas di sini.

Nah, apa aja yang termasuk dalam energi terbarukan ini? Ada banyak. Kita akan coba lihat beberapa di antaranya, dan kita akan cari tahu dari mana energinya berasal.

1. PLTB

PLTB itu kepanjangannya adalah Pembangkit Listrik Tenaga Bayu. Bayu itu artinya angin (Bahasa Sansekerta). Jadi, PLTB adalah pembangkit listrik yang energi berasal dari angin. 

Kincir angin biasanya digunakan untuk “menangkap” energi kinetik yang dimiliki angin, kemudian kincir tersebut memutar turbin. 

Kiri: Kincir angin klasik di Belanda. Kanan: Kincir angin modern. (dok: Pixabay)
Kiri: Kincir angin klasik di Belanda. Kanan: Kincir angin modern. (dok: Pixabay)

Okay, kita udah tahu bahwa energi yang dihasilkan dari PLTB itu berasal dari energi kinetik angin. Kalau gitu, dari mana angin bisa mendapatkan energinya?

Mungkin elo masih ingat di pelajaran SD bahwa definisi angin itu adalah “udara yang bergerak”. Nah, masih ingat juga nggak, udara itu bergerak dari mana ke mana? 

Ini pelajaran SD juga loh. Kita coba bantu ingetin dengan gambar di bawah ini deh.

Ilustrasi energi angin yang digunakan nelayan saat melaut dan pulang (Arsip Zenius)
Ilustrasi energi angin yang digunakan nelayan saat melaut dan pulang (Arsip Zenius)

Kiri: Nelayan berangkat di malam hari pada saat angin bertiup dari darat ke laut. 
Kanan: Nelayan pulang di siang hari pada saat angin bertiup dari laut ke darat.

Jadi, angin itu bergerak dari yang rapat (tekanan udara tinggi) ke yang renggang (tekanan udara rendah). Nah, siapa yang menyebabkan adanya perbedaan tekanan udara tersebut? 

Welllagi-lagi matahari. Perbedaan masing-masing tempat dalam menyerap panas dari matahari (karena perbedaan kapasitas kalor misalnya), menyebabkan adanya perbedaan tekanan udara. Perbedaan tekanan udara itulah yang mengakibatkan udara bergerak.

Selain karena perbedaan tekanan udara, rotasi bumi juga punya peran dalam mengubah arah angin, tapi ini nggak besar, apalagi di daerah khatulistiwa seperti di Indonesia.

2. PLTA

PLTA adalah kependekan dari Pembangkit Listrik Tenaga Air. Nah, kalau kita ngomongin PLTA, biasanya banyak yang langsung interpretasinya adalah pembangkit listrik yang menggunakan energi dari air terjun. 

Sebenarnya nggak harus begitu. Interpretasi PLTA secara umum adalah pembangkit listrik apapun yang memanfaatkan energi berasal dari air, biasa disebut Hydro Plant

Jadi untuk pembangkit listrik yang menggunakan tenaga ombak, arus laut, dan sebagainya, itu bisa juga disebut sebagai PLTA. Tapi supaya topiknya nggak terlalu melebar, yang kita bahas di sini hanya PLTA yang menggunakan energi dari air terjun aja deh ya.

Bendungan sebagai alat untuk memanfaatkan air dengan maksimal sebagai sumber energi PLTA (dok: Pixabay)
Bendungan sebagai alat untuk memanfaatkan air dengan maksimal sebagai sumber energi PLTA (dok: Pixabay)

Di Indonesia, PLTA udah dibangun sejak awal abad ke-20 oleh Belanda. Sekarang, PLTA terbesar di Indonesia adalah PLTA Cirata di Jawa Barat yang mampu memproduksi 1008 MW listrik. Pembangunan PLTA bisa makan waktu lama banget.

Tahap studi kelayakan aja bisa sampai 20 tahun dan konstruksi bisa makan waktu 5-20 tahun, tergantung kapasitasnya. Pembangunan PLTA juga sedikit merusak lingkungan karena mengubah ekosistem sungai.

Nah, sekarang bagaimana dengan asal-muasal energi yang dibangkitkan dari PLTA ini? Prinsipnya kira-kira begini nih:

Ilustrasi terciptanya energi PLTA (Arsip Zenius)
Ilustrasi terciptanya energi PLTA (Arsip Zenius)

Supaya lebih kebayang lagi, coba kita kerjain soal di bawah ini deh:

air terjun

Jadi ternyata energi listrik yang dihasilkan oleh PLTA itu berasal dari Energi Potensial air. 

Eh, tapi kalau gitu, Energi Potensial yang dimiliki oleh air itu datangnya dari mana? Kok bisa tiba-tiba air memiliki Energi Potensial? Kok bisa air yang tadinya ada di laut (awalnya ketinggiannya h = 0), tiba-tiba bisa ada di atas lagi, mengakibatkan Ep-nya ada (yaitu sebesar m.g.h)? Nah, jawabannya ada pada siklus air yang terlihat pada gambar di bawah ini:

Ilustrasi siklus air yang bisa menghasilkan energi (dok: USGS)
Ilustrasi siklus air yang bisa menghasilkan energi (dok: USGS)

Jadi air itu bisa naik dari lautan ke gunung melalui proses penguapan. Lagi-lagi matahari punya peran di sini. Energi matahari diserap oleh air di laut, yang membuat air tersebut bisa menguap ke udara mencapai ketinggian tertentu sehingga memiliki Energi Potensial (Ep = m.g.h).

3. OTEC

Air laut menyimpan potensi energi yang gede banget. Ada banyak cara manfaatinnya. Salah satu yang potensial di Indonesia adalah OTEC (Ocean Thermal Energy Converter). Pembangkit listrik jenis ini memanfaatkan perbedaan temperatur dasar dan permukaan laut yang kena sinar matahari. 

Karena itu, potensi OTEC banyaknya di negara-negara khatulistiwa termasuk Indonesia. Laut yang bisa dimanfaatkan untuk OTEC adalah laut dengan kedalaman setidaknya 1000 meter. Pada kedalaman segitu, perbedaan temperatur dasar dan permukaan laut bisa sampai 20oC lebih.

Prinsip kerja OTEC itu bermacam-macam, tapi intinya nggak jauh-jauh dengan konsep mesin kalor yang elo pelajari di SMA, seperti contoh soal di bawah ini:

Air laut menyimpan potensi energi yang gede banget. Ada banyak cara manfaatinnya. Salah satu yang potensial di Indonesia adalah OTEC (Ocean Thermal Energy Converter). Pembangkit listrik jenis ini memanfaatkan perbedaan temperatur dasar dan permukaan laut yang kena sinar matahari. 

Karena itu, potensi OTEC banyaknya di negara-negara khatulistiwa termasuk Indonesia. Laut yang bisa dimanfaatkan untuk OTEC adalah laut dengan kedalaman setidaknya 1000 meter. Pada kedalaman segitu, perbedaan temperatur dasar dan permukaan laut bisa sampai 20oC lebih.

Prinsip kerja OTEC itu bermacam-macam, tapi intinya nggak jauh-jauh dengan konsep mesin kalor yang elo pelajari di SMA, seperti contoh soal di bawah ini:

soal-mesin-carnot

Tapi inget yah, contoh di atas itu menggunakan siklus Carnot, siklus ideal yang nggak ada di dunia nyata. Pada mesin kalor yang beneran, siklusnya nggak begitu, 

Tapi konsep dasarnya sama, yaitu memanfaatkan perbedaan temperatur antara reservoir panas dan reservoir dingin untuk menghasilkan energi. 

Biasanya energi yang dihasilkan ini adalah energi kinetik untuk memutar turbin, yang kemudian menghasilkan energi listrik.

Nah, berhubung OTEC memanfaatkan perbedaan temperatur air laut di dasar dan di permukaan, berarti energinya dari mana dong? 

Ya jelas dari matahari. Karena sinar matahari inilah yang membuat temperatur air laut di permukaan lebih tinggi dibandingkan temperatur air laut di dasar. Jadi, lagi-lagi matahari

4. PLTS

Setelah membahas berbagai jenis pembangkit listrik yang ujung-ujungnya selalu melibatkan matahari, kali ini kita akan membahas pembangkit listrik yang langsung dari matahari, PLTS, Pembangkit Listrik Tenaga Surya. Yeah!

Energi surya bisa diubah jadi listrik dengan dua cara. Cara pertama dengan mengarahkan panas matahari pake cermin ke wadah air, kemudian air berubah jadi uap bertekanan tinggi dan mengalir lewat turbin, lalu memutar generator. 

Konsepnya serupa dengan mesin kalor pada OTEC, yaitu dengan memanfaatkan perbedaan temperatur. PLTS jenis ini dikenal dengan solar thermal energy.Cara kedua adalah dengan melakukan konversi energi matahari langsung menjadi energi listrik dengan menggunakan sel surya (photovoltaic cell).

Kiri: Solar Thermal Energy. Kanan: Photovoltaic Cell. (dok: Pixabay)
Kiri: Solar Thermal Energy. Kanan: Photovoltaic Cell. (dok: Pixabay) 

Sel surya atau photovoltaic cell merupakan material yang elektronnya bisa lepas kalau tertabrak photon. Familiar sama konsep ini? Ini ada di pelajaran kelas 12 tentang fenomena efek fotolistrik, yaitu lepasnya elektron pada logam kalau disinari gelombang elektromagnetik dengan frekuensi tertentu, yang rumusnya kayak gini nih:

Ekmax

Ek max adalah Energi kinetik maksimum yang bisa dimiliki elektron di tepi logam setelah logam disinari oleh foton dengan frekuensi f (Energi foton = h.f), dan f0 adalah frekuensi ambang logam tersebut.

Untuk PLTS, asal energinya udah jelas lah ya. Baik PLTS yang menggunakan solar thermal energy maupun yang menggunakan photovoltaic cell, energinya berasal langsung dari matahari.

Sumber Energi Lainnya

1. PLTP – Geothermal

PLTP adalah kependekan dari Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi, atau Geothermal. Dari namanya, kelihatan lah ya bahwa pembangkit listrik yang satu ini memanfaatkan perbedaan temperatur antara permukaan bumi dengan bagian dalam bumi.

Jadi konsep Fisika yang digunakan serupa dengan OTEC, cuma bedanya pada OTEC, permukaan laut yang panas, sementara pada PLTP, bagian dalam bumi yang panas.

Untuk Indonesia, PLTP ini potensinya tinggi banget. Coba aja lihat peta geothermal di bawah ini:

geothermal
Peta geotermal dunia.

Bisa lihat Indonesia di peta itu? Hampir seluruh daerah di Indonesia itu warnanya merah di peta tersebut, artinya potensinya gede banget. Kabarnya, sekitar 40% potensi energi geothermal di dunia itu ada di Indonesia, yaitu sekitar 28 Gigawatt. Saat ini kebutuhan daya Indonesia hanya 24 Gigawatt, jadi masih lebih kecil dibanding potensi geothermal yang ada.

Geothermal ini asal energinya dari mana? Nah, energi yang satu ini bukan dari matahari, setidaknya bukan dari matahari yang ada sekarang ini.

Energi Panas yang ada pada geothermal itu tersimpan di dalam bumi karena dua hal:

(1) Peluruhan Radioaktif beberapa material di dalam bumi.
(2) Panas Purba yang masih tersimpan dari proses pembentukan bumi. Jadi panas bumi ini udah ada sejak dahulu kala, bahkan sejak belum ada kehidupan di muka bumi.

Kalau mau ditanya lebih jauh lagi dari mana energi yang tersimpan pada proses pembentukan bumi, bisa nyambung ke matahari dan bintang-bintang juga sih, tapi energi matahari sekitar 4,6 Miliar tahun yang lalu! Jadi, lagi-lagi matahari? Hmm… kali ini kita anggap enggak deh. 🙂

2. PLTN

Nah, sumber energi terakhir yang akan kita bahas adalah PLTN alias Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir. Bahan baku dari PLTN ini biasanya adalah Uranium-235. Pada reaktor nuklir, Uranium-235 ini dibombardir dengan sejumlah netron sehingga menghasilkan reaksi Fisi. Salah satu reaksi Fisi yang bisa terjadi adalah reaksi seperti ini:

fisi

Apa istimewanya reaksi di atas? Ada beberapa hal yang penting terkait reaksi tersebut:

  • Reaksi fisi di atas melepaskan sejumlah energi. Satu reaksi, sekitar 202 MeV atau $$3,24 \times 10^{-11} Joule$$.
  • Lo bisa lihat bahwa 1 netron yang ditembakkan ke uranium (bagian kiri dari reaksi) menghasilkan 3 netron.
  • Ketiga netron hasil reaksi tersebut jika mengenai atom uranium lagi, akan menghasilkan reaksi fisi lagi dan melepaskan energi lagi.
  • Rentetan reaksi ini disebut reaksi berantai (nuclear chain reaction).

Nah, sekarang bayangin kalau lo punya 1 kg Uranium-235, kira-kira berapa energi yang bisa diproduksi dari reaksi di atas? Pertama-tama, kita hitung dulu, ada berapa banyak atom Uranium sih dalam 1 kg Uranium-235.

uranium

Berikutnya, kita hitung jumlah energi yang bisa dihasilkan dari 1 kg Uranium tersebut:

energi uranium

Lumayan gede itu. Kira-kira setara dengan kebutuhan Energi seluruh Indonesia selama 1 jam. Padahal cuma 1 kg doang loh. Berarti kalau ketemu Uranium-235 sejumlah 8.760 kg, kebutuhan energi seluruh Indonesia selama satu tahun bisa dipenuhi.

Nah, sekarang pertanyaannya adalah, dari mana energi nuklir ini berasal? Jawabannya ada di persamaan Einstein yang terkenal itu:

emc

Pada setiap reaksi Uranium di atas, ada sebagian massa yang hilang. Sejumlah massa yang hilang tersebut berubah menjadi energi. Kita bisa bilang bahwa hukum kekekalan energi tidak berlaku di sini karena energi ternyata bisa diciptakan melalui massa yang hilang dalam proses reaksi tadi.

Wah, jadi tenaga nuklir ini asik dong, bisa menciptakan energi dari massa! Seperti energi gratisan gitu? Nah, tunggu dulu. Untuk saat ini, nggak sembarang atom bisa dijadikan sumber tenaga nuklir.

Yang bisa dijadikan sumber tenaga hanyalah atom-atom yang memiliki sifat radioaktif, seperti Uranium, Thorium, dan Plutonium. Mereka memiliki sifat radioaktif karena memiliki inti berat dan tidak stabil (masih meluruh menjadi nuklida bentuk lain).

By the way, hal ini membuat nuklir tidak dapat digolongkan sebagai sumber energi terbarukan karena bahan bakunya yang bersifat radioaktif, seperti Uranium, itu terbatas. Nah, kalau dipikir-pikir, kenapa coba di bumi ini ada unsur-unsur yang bersifat radioaktif?

Ya ini sebenarnya adalah sisa-sisa dari pembentukan bumi sekitar 4,6 miliar tahun yang lalu. Hmm…. Okay. Jadi lo mau bilang kalau matahari punya peran lagi di sini? Ya, mungkin. 🙂

Dari Mana Energi Matahari Berasal?

Okay, setelah elo baca penjelasan gue di atas, terbukti bahwa sebagian besar energi yang digunakan manusia berasal dari energi matahari. 

Pertanyaan selanjutnya, kalau sebagian besar sumber energi di bumi diambil dari matahari. Terus energi matahari itu sendiri asalnya dari mana? 

Jawabannya adalah, dari reaksi nuklir. 

Bentuk reaksinya seperti reaksi yang terdapat di soal Ujian Nasional 2015 berikut ini:

nuklir matahari

Jadi, reaksi yang terjadi di Matahari itu sama dengan reaksi yang ada pada soal di atas, yaitu:

fusi

Reaksi tersebut adalah reaksi Fusi, di mana dua atom hidrogen menyatu menjadi satu atom Helium. Dalam prosesnya, terdapat massa yang hilang. Massa tersebut berubah menjadi energi. 

Meskipun massa yang hilang itu kecil sekali, tetapi bisa menghasilkan energi yang besar sekali. Setiap detik, matahari kehilangan 4.260.000.000 kg massanya gara-gara reaksi ini. 

Massa yang hilang itulah yang mampu memberikan energi, bukan hanya ke Bumi, tapi ke seluruh planet di Tata Surya kita. Energi dari matahari itulah yang akhirnya bisa kita manfaatkan untuk makanan, pembangkit listrik, transportasi, dll.

Okay, kita udah tahu bahwa Energi matahari berasal dari reaksi fusi 2 atom hidrogen. Kalau gitu, dari mana asalnya hidrogen yang ada di matahari? Kenapa dia bisa ada di sana?

Hmmm…. Pada artikel ini, penyelidikan asal-usul energi kita hentikan sampai di sini deh. Jadi pertanyaan yang terakhir itu, nggak akan kita bahas di sini. 

Elo bisa cari tahu sendiri kalau memang penasaran. Lumayan juga kan untuk melatih kemampuan intelektual elo dalam mencari tahu sesuatu.

****

Oke deh, sekian dulu cerita kita tentang konsep fisika yang mendasari prinsip kerja penggunaan berbagai energi yang bakal jadi penyelamat kehidupan bumi di masa datang. 

Semoga pembahasan di artikel ini bisa menjawab pertanyaan elo, dari manakah sebuah energi berasal?

Dan sekarang elo juga udah ngeh dengan berbagai alternatif energi yang ada dan betapa kita berutang banyak pada matahari. 

Di artikel selanjutnya, Zenius akan mengajak elo lebih dalam menelusuri penerapan berbagai energi di atas, dan kenapa walaupun kita udah harus segera beralih ke energi terbarukan, konsumsi kita terhadap energi tersebut masih kecil.

Kalo ada yang penasaran dan mau nanya lebih lanjut ke Johan dan Wisnu tentang materi energi berasal dari mana atau mungkin mengenai persamaan-persamaan fisika di atas. Jangan malu-malu langsung aja tinggalin comment di bawah artikel ini.

Oh iya, kalo elo ingin liat pembahasan materi Fisika lengkap mulai dari kelas 10, 11, 12 dalam bentuk video singkat dan dijelaskan oleh tutor Zenius, elo bisa langsung klik banner di bawah ini ya. Happy learning guys~

belajar materi fisika di video pembahasan zenius

Baca Juga Artikel Lainnya

Menelusuri Konsep Energi Pada Fisika

Kisah Manusia Mengendalikan Energi

Benarkah Bahan Bakar Fosil Mengancam Peradaban Manusia?

Originally Published:  May 17, 2016
Update by: Sabrina Mulia Rhamadanty

Bagikan Artikel Ini!