Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut Tanpa Bahan Bakar Fosil dan Ramah Lingkungan

Sejumlah negara maju telah memanfaatkan potensi energi gelombang laut sebagai sumber listrik. Gelombang laut tak berbeda dengan matahari dan angin yang tak akan pernah habis.

Banyak orang yang suka bertamasya ke pantai. Mereka senang melihat bi­ru­nya laut dan gelombang laut yang menggulung-gulung. Betapa indahnya pe­­mandangan tersebut. Gerakan per­mukaan air laut yang turun naik juga bisa menghibur bagi yang menyaksikannya. Betapa hebat gelombang laut yang tak henti-henti bergerak.
Ternyata di balik gelombang laut itu terdapat energi yang bisa dimanfaatkan. Kini gelombang laut telah dimanfaatkan sebagai sumber energi pembangkit listrik. Memang berbicara pembangkit listrik tenaga gelombang laut (PLTGL) kurang begitu popular. Sejumlah negara telah membangun PLTGL, tetapi jumlah masih sedikit.
Sebenarnya PLTGL bukanlah sesuatu yang baru. Berdasarkan sejarahnya, pemanfaatkan gelombang laut sebagai sumber energi listrik telah dilakukan sejak abad ke-18. Berdasarkan catatan se­jarah, Girard dan anaknya dari Prancis telah menggunakan energi gelombang laut. Selanjutnya pada 1919, Bochaux-Praceique telah memanfaatkan gelombang laut untuk menggerakkan alat pembangkit listrik untuk menerangi lampu rumahnya di Royan, dekat Boedeaix, Prancis.
Apa yang dilakukannya telah menunjukkan kemajuan teknologi dalam pemanfaatan energi gelombang laut. Bahkan dia telah menggunakan perangkat teknologi yang diberi nama Oscillating Water Column untuk pertama kalinya. Tak hanya di Prancis, kalangan ilmuwan mencoba memanfaatkan energi gelombang laut. Dari 1855 hingga 1973 tercatat sekitar 340 paten mengenai teknologi pemanfaatan gelombang laut di Inggris.
Penggunaan teknologi yang ilmiah dan modern untuk pemanfaatkan energi gelombang laut dirintis oleh peneliti Jepang Yoshio Masuda pada 1940-an. Dia telah mengetes berbagai konsep dari perangkat yang memanfaatkan energi gelombang laut. Ratusan unit alat pembangkit dites untuk menghasilkan listrik yang bisa menyalakan lampu. Pada 1950, Masuda telah menghasilan konsep yang juga maju.
Tetapi sayangnya pengembangan teknologi yang memanfaatkan gelom­bang laut kurang mendapat respons. Seiring perjalanan waktu pada 1973, du­nia dilanda krisis minyak. Krisis ba­han bakar dari fosil itu kembali men­­dorong dan memacu peneliti dari berbagai universitas mencoba mengembangkan pembangkit listrik tenaga gelombang laut. Peneliti itu di antaranya Stephen Salter dari Edinburgh University, Johannes Falnes dari Norwegian Institute of Technology, Michael E. McCormick dari U. S. Naval Academy, David Evans dari Bristol University, Michael French from University of Lancaster, John Newman, serta Chiang C. Mei dari MIT.
Pembangkit listrik tenaga gelombang telah dikembangkan di Jerman. Per­usaha­an Energie Baden-Wuttemberg Ag (EnBW) bekerja sama dengan Vorth Siemen Hydro Power Generation GmbH & Co. Bermula dari EnBW melihat potensi untuk pembangkit gelombang di pantai Laut Utara. Akhirnya pemerintah Jerman merancang pilot project pembangkit listrik tenaga gelombang.
Pembangkit listrik tenaga gelombang laut (PLTGL) yang telah berjalan adalah PLTGL Limpet dikelola oleh Wavegen, anak perusahaan Vorth Siemen yang berbasis di Inggris. PLTGL Limpet mampu memproduksi listrik 500 kwh. Pembangkit tersebut menggunakan teknologi Oscillating Water Column (OWC) yang mengubah energi gelombang menjadi udara pendorong untuk menggerakan turbin.
Sementara itu, PLTGL yang di Jerman akan memiliki kapasitas 250 kWh. Dengan kapasitas tersebut, PLTGL tersebut dapat mengaliri listrik ke 120 rumah. Pemerintah Jerman berharap pembangunan PLTG tersebut tidak mengganggu lingkungan sekitar pantai. Oleh karena itu, EnBW menjalin kerja sama dengan proyek konservasi pantai agar pembanguan PLTGL tidak merusak keindahan alam daerah sepanjang pantai.
Pembangkit listrik gelombang laut komersial juga dikembangkan di ‘Negeri Kanguru’. Pusat PLTGL itu terletak di lepas pantai Australia. Pembangkit dengan terobosan teknologi yang masih langka itu telah memasok kebutuhan listrik sekitar 500 rumah yang berada di daerah Selatan Sydney, Australia.
Listrik baru bisa dihasilkan PLTGL jika gelombang laut datang menerpa corong yang menghadap ke lautan. Gerakan tersebut mengalirkan udara melalui dan masuk menggerakan turbin. Dari putaran turbin tersebut, sebanyak 500 kWh daya listrik dihasilkan setiap hari dan langsung disalurkan ke rumah-rumah .
Pusat PLTGL yang di Australia me­rupakan proyek percontohan. Pemerintah Australia berencana membangun PLTGL yang lebih besar dan menghasilkan listrik lebih kuat di pantai selatan Australia. Dengan pembangunan PLTGL, para ahli teknologi PLGL Australia pun mendapat kebanjiran order untuk membangunan PLTGL di beberapa negara. Hawai, Spanyol, Afrika Selatan, Cile, Meksiko, dan Amerika Serikat juga tertarik.
Perusahaan yang mengelola PLTGL, Energetech mengaku pembangkit yang masih jarang dikembangkan memiliki banyak keuntungan. John Bell, Direktur Keuangan Energetech mengatakan energi gelombang laut merupakan energi yang tidak pernah habis jika dibandingkan sumber energi lainnya. Energi gelombang laut tidak berbeda dengan energi dari matahari dan angin.
Energi gelombang laut adalah sa­tu potensi laut dan samudra yang belum banyak bisa menghasilkan listrik. Negara yang melakukan penelitian dan pengembangan potensi energi samudra untuk menghasilkan listrik adalah Inggris, Australia, Perancis, dan Jepang.

Tiga Tipe Energi
Secara umum, potensi energi gelombang laut dapat menghasilkan listrik dapat dibagi menjadi tiga tipe potensi energi yaitu energi pasang surut (tidal power), energi gelombang laut (wave energy), dan energi panas laut (ocean thermal energy). Energi pasang surut merupakan energi yang dihasilkan dari pergerakan air laut akibat perbedaan pasang surut. Energi gelombang laut adalah energi yang dihasilkan dari per­gerakan gelombang laut menuju daratan dan sebaliknya. Sedangkan energi pa­nas laut memanfaatkan per­be­daan temperatur air laut di permukaan dan di kedalaman.
Indonesia belum pemanfaatan energi gelombang laut sebagai sumber lis­trik. Memang Indonesia dengan wilayahnya yang luas, memiliki potensi mengembangkan PLTGL. Namun untuk merealisasikan hal tersebut perlu di­la­­kukan penelitian lebih mendalam. Te­tapi secara sederhana dapat dilihat bah­wa probabilitas menemukan dan memanfaatkan potensi energi ge­lombang laut dan energi panas laut lebih besar dari energi pasang surut.
Pada dasarnya pergerakan laut yang menghasilkan gelombang laut terjadi akibat dorongan pergerakan angin. Angin timbul akibat perbedaan tekanan pada 2 titik yang diakibatkan oleh respons pemanasan udara oleh matahari yang berbeda di kedua titik tersebut. Dengan sifat tersebut, energi gelombang laut dapat dikategorikan sebagai energi terbarukan.
Gelombang laut secara ideal dapat dipandang berbentuk gelombang yang memiliki ketinggian puncak maksimum dan lembah minimum. Pada selang waktu tertentu, ketinggian puncak yang dicapai serangkaian gelombang laut berbeda-beda. Ketinggian puncak ini berbeda-beda untuk lokasi yang sama jika diukur pada hari yang berbeda. Meskipun demikian, secara statistik dapat ditentukan ketinggian signifikan gelombang laut pada satu titik lokasi tertentu.
Ketinggian dan periode gelombang tergantung kepada panjang fetch pembangkitannya. Fetch adalah jarak perjalanan tempuh gelombang dari awal pembangkitannya. Fetch ini dibatasi oleh bentuk daratan yang mengelilingi laut. Semakin panjang jarak fetch-nya, ketinggian gelombangnya akan semakin besar. Angin juga memunyai pengaruh yang penting pada ketinggian gelombang. Angin yang lebih kuat akan menghasilkan gelombang yang lebih besar.
Gelombang yang menjalar dari laut dalam (deep water) menuju ke pan­tai akan mengalami perubahan bentuk disebabkan adanya perubahan ke­dalaman laut. Apabila gelombang bergerak mendekati pantai, per­gerakan gelombang di bagian bawah yang berbatasan dengan dasar laut akan melambat. Ini adalah akibat dari gesekan antara air dan dasar pantai. Sementara itu, bagian atas gelombang di permukaan air akan terus melaju. Semakin menuju ke pan­tai, puncak gelombang akan semakin tajam dan lembahnya akan se­makin datar. Fenomena ini yang menyebabkan gelombang tersebut kemudian pecah.
Bila waktu yang diperlukan untuk terjadi sebuah gelombang laut dihitung dari data jumlah gelombang laut yang teramati pada sebuah selang ter­ten­tu, dapat diketahui potensi energi gelombang laut di titik lokasi tersebut. Potensi energi gelombang laut pada satu titik pengamatan dalam satuan kWh per meter berbanding lurus dengan setengah dari kuadrat ketinggian signifikan dikali waktu yang diperlukan untuk terjadi sebuah gelombang laut.
Berdasarkan perhitungan ini dapat diprediksikan berbagai potensi energi dari gelombang laut di berbagai tempat di dunia. Dari data tersebut, diketahui bahwa pantai barat Pulau Sumatera bagian selatan dan pantai selatan Pulau Jawa bagian barat berpotensi memiliki energi gelombang laut sekitar 40 kw/m.
Pada dasarnya prinsip kerja teknologi yang mengkonversi energi gelombang laut menjadi energi listrik adalah mengakumulasi energi gelombang laut untuk memutar turbin generator. Karena itu, sangat penting memilih lokasi yang secara topografi memungkinkan akumulasi energi. Meskipun penelitian untuk mendapatkan teknologi yang optimal dalam mengonversi energi gelombang laut masih terus dilakukan.
Alternatif teknologi yang diperidiksi­kan tepat dikembangkan di pesisir pan­tai selatan Pulau Jawa adalah tek­no­logi Tapered Channel (Tapchan). Prinsip teknologi ini cukup sederhana, gelombang laut yang datang disalurkan memasuki sebuah saluran runcing yang berujung pada sebuah bak penampung yang diletakkan pada sebuah ketinggian tertentu.
Air laut yang berada dalam bak penam­pung dikembalikan ke laut melalui saluran yang terhubung dengan turbin generator penghasil energi listrik. Adanya bak penampung memungkinkan aliran air penggerak turbin dapat beroperasi terus menerus dengan kondisi gelombang laut yang berubah-ubah. Teknologi ini tetap memerlukan bantuan mekanisme pasang surut dan pilihan topografi garis pantai yang tepat. Teknologi ini telah dikembangkan sejak l985.
Alternatif teknologi pembangkit tenaga gelombang laut yang lebih banyak dikembangkan adalah teknik osilasi kolom air (oscillating water column). Proses pembangkitan tenaga listrik dengan teknologi ini melalui 2 tahapan proses. Gelombang laut yang datang menekan udara pada kolom air yang diteruskan ke kolom atau ruang tertutup yang terhubung dengan turbin generator. Tekanan tersebut menggerakkan turbin generator pembangkit listrik. Sebaliknya, gelombang laut yang meninggalkan kolom air diikuti oleh gerakan udara dalam ruang tertutup yang menggerakkan turbin generator pembangkit listrik.
Variasi prinsip teknologi ini dikembangkan di Jepang dengan nama might whale technology. Di Skotlandia, Inggris Raya, telah dibangun pembangkit tenaga gelombang laut yang menggunakan teknologi ini. Pembangkit yang selesai dibangun pada 2000 ini dilengkapai listrik sampai 500 kW.
Selain itu, di Denmark dikembangkan pula teknologi pembangkit tenaga gelombang laut yang disebut wave dragon, prinsip kerjanya mirip dengan tapered channel. Perbedaannya pada wave dragon, saluran air dan turbin generator diletakkan di tengah bak penampung sehingga memungkinkan pembangkit dipasang tidak di pantai.
Pembangkit-pembangkit tersebut kemudian dihubungkan dengan jaringan transmisi bawah laut ke konsumen. Hal ini menyebabkan biaya instansi dan perawatan pembangkit ini mahal. Meskipun demikian pembangkit ini tidak menyebabkan polusi dan tidak memerlukan biaya bahan bakar karena sumber penggeraknya energi alam yang bersifat terbarukan.

Read More

PENYALURAN DAYA LISTRIK DARI PEMBANGKIT KE PLN HINGGA KE PELANGGAN

Daya listrik yang didistribusikan oleh PLN bersumber dari suatu pembangkit listrik. Proses penyaluran daya listrik dari pembangkit hingga ke pelanggan melalui beberapa tahap, yaitu:

1.        Menaikkan tegangan keluaran pembangkit untuk ditransmisikan

2.        Mentransmisikan daya listrik

3.        Menurunkan tegangan transmisi untuk didistribusikan dan

4.        Mendistribusikan daya listrik ke pelanggan.

Saat ini terdapat berbagai macam pembangkit listrik yang dibedakan berdasarkan sumber tenaga pembangkitnya, seperti PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air), PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap), PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir) dan lain sebagainya. Namun di Indonesia khususnya di Jawa Tengah, sampai saat ini baru tersedia dua jenis pembangkit yaitu PLTA dan PLTU.

Pada PLTA daya listrik dihasilkan oleh generator yang digerakkan oleh turbin, dimana turbin digerakkan dengan tenaga air. Sedangkan pada PLTU daya listrik dihasilkan oleh generator yang digerakkan oleh turbin yang ditenagai uap. Daya listrik yang dihasilkan PLTU jauh lebih besar dari daya listrik yang dihasilkan PLTA. Pada PLTU dapat dihasilkan daya listrik hingga 400-600 megawatt (MW), sedangkan di PLTA hanya sebesar 5 MW.

Baik pada PLTA maupun PLTU keduanya menghasilkan arus listrik bolak-balik atau AC (alternating current) dengan 3 fase yang dikenal dengan fase R, fase S dan fase T. Antara masing-masing fase ada beda 120o. Agar arus listrik dapat mengalir, selain ketiga fase R, S dan T diperlukan pula fase netral yang sering disebut ground, nol atau netral saja.

Beda potensial keluaran dari pembangkit yakni sebesar 11,5 KV. Jika beda potensial yang hanya sebesar 11,5 KV langsung ditransmisikan, daya yang dihasilkan pembangkit akan berkurang bahkan hilang di sepanjang jaringan transmisi. Supaya tidak kehilangan daya, maka voltase pada jaringan transmisi harus jauh lebih besar dari voltase keluaran pembangkit. Hal ini dapat ditinjau menggunakan 2 persamaan : 

Dimana :  P adalah daya dalam watt

                                   V adalah beda potensial dalam volt

                                   I adalah kuat arus dalam ampere dan

                                   R adalah hambatan dalam ohm

Dari persamaan I = V / R terlihat bahwa nilai V akan berbanding lurus dengan nilai I, dengan kata lain semakin besar tegangan transmisi, akan semakin besar arus yang mengalir dalam jaringan transmisi. Dan jika ditinjau dari persamaan P = V . I  jika arus dan tegangan semakin besar, semakin besar pula daya yang dihasilkan (tidak terjadi penurunan daya).

Dengan tegangan yang lebih tinggi akan dihasilkan arus yang lebih rendah, jika arus yang mengalir rendah maka hanya dibutuhkan konduktor (kabel) yang lebih kecil untuk mengalirkan arus, kabel yang lebih kecil, relatif lebih murah.

Dengan berbagai pertimbangan di atas, maka tegangan di pembangkit terlebih dahulu dinaikkan menggunakan transformator (trafo step up). Transformator atau lebih dikenal trafo merupakan alat untuk merubah tegangan. Untuk menaikkan tegangan digunakan trafo step up, sedangkan untuk menurunkan tegangan digunakan trafo step down. Tegangan keluaran pembangkit yang semula sebesar 11,5 KV dinaikkan menggunakan trafo step up secara bertahap menjadi 500 KV.   

A.    Pembangkit listrik

B.    Trafo step up = gardu induk, tegangan 11,5 KV dinaikkan menjadi 30 KV

C.    Trafo step up = gardu induk, tegangan 30 KV dinaikkan menjadi 150 KV

D.   Trafo step up = gardu induk, tegangan 150 KV dinaikkan menjadi 500 KV

Setelah tegangan dari pembangkit dinaikkan bertahap dari 11,5 KV hingga mencapai 500 KV, maka listrik sudah dapat ditransmisikan melalui jaringan jarak jauh yang akan saling terhubung (interkoneksi) pada setiap kota, khususnya di Pulau Jawa. Jaringan 500 KV ini sering disebut dengan SUTET yaitu Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi.

Saluran udara pada jaringan listrik memiliki isolasi udara yaitu setiap 1 KV = 1cm. Jadi pada SUTET yang bertegangan 500 KV, isolasi udaranya adalah 500cm (5meter). Maka jika ada rumah di bawah SUTET dengan tinggi tower SUTET (kabel paling bawah) lebih dari 15meter, secara logika sudah cukup aman dan tidak akan terkena induksi listrik.

Dengan pertimbangan isolasi udara, semakin besar tegangan listrik, maka harus semakin besar dan tinggi pula tower listrik. Hal ini bermaksud agar tidak terjadi saling induksi antar kabel fase, tidak terjadi hubungan pendek antara kabel fase dengan ground (kabel netral atau tower) dan supaya listrik tidak menginduksi benda-benda disekitar tower.

Jaringan SUTET sebesar 500 KV tentu saja tidak bisa digunakan langsung oleh pelanggan. Maka tegangan 500 KV perlu diturunkan lagi secara bertahap supaya nantinya dapat digunakan pelanggan.

A.                   Trafo step down = gardu induk, tegangan 500 KV diturunkan menjadi 150 KV

B.                   Trafo step down = gardu induk, tegangan 150 KV diturunkan menjadi 20 KV untuk 3 fase dan 11,5 KV untuk 1 fase

C.                   Trafo step down = trafo distribusi, tegangan 20 KV diturunkan menjadi 380V untuk 3 fase dan 220V untuk 1 fase

Jaringan SUTET dengan tegangan sebesar 500 KV diturunkan menggunakan trafo step down di Gardu Induk (GI) menjadi 150 KV yang sering disebut jaringan SUTT (Saluran Udara Tegangan Tinggi). SUTT 150 KV diturunkan lagi menggunakan trafo step down di GI menjadi jaringan 20 KV untuk 3 fase dan 11,5 KV untuk 1 fase dimana jaringan ini sering disebut JTM (Jaringan Tegangan Menengah).

JTM 20 KV diturunkan lagi menggunakan trafo step down yaitu trafo-trafo distribusi di sepanjang JTM menjadi jaringan 380V untuk 3 fase dan 220V untuk 1 fase dimana jaringan ini sering disebut JTR (Jaringan Tegangan Rendah). Listrik 220v inilah yang kita gunakan di rumah.

 KLIK DI SINI UNTUK DOWNLOAD DAN LIHAT SELENGKAPNYA

Read More

Pembangkit Listrik Tenaga Air Sederhana

Pendahuluan

Kebutuhan akan listrik adalah kebutuhan primer bagi hampir seluruh kalangan masyarakat kita. Mulai dari kota besar sampai pelosok desa. Sayang sekali kemampuan pembangkit listrik yang ada tidak mencukupi pengadaan tenaga listrik sampai ke desa-desa. Bahkan di kota besarpun saban hari kita alami pemadaman listrik karena kapasitas yang sangat kurang.

    Oleh karena itu akan sangat menguntungkan masyarakat menengah ke bawah jika mereka dapat memiliki pembangkit listrik swadaya, yang murah dan mudah dibuat.

Isi

    Prinsip pembangkit listrik sebenarnya tidak terlalu rumit. Kita dapat membuat pembangkit listrik dari setiap sumber energi yang ada, seperti air, angin, panas matahari, panas bumi, dan sebagainya. Satu-satunya yang kita perlukan adalah kemampuan mengubah bentuk energi tersebut menjadi energi listrik.

    Pembangkit listrik yang tergolong paling sederhana adalah pembangkit listrik tenaga air. Prinsipnya adalah kita memanfaatkan arus air, atau air yang jatuh pada air terjun untuk memutar dinamo. Dinamo ini kemudian mengubah energi gerak menjadi energi listrik (lihat gambar 1). Ya, persis cara kerja dinamo sepeda!

[Gbr 1. Prinsip Pembangkit Tenaga Listrik]

Penutup / Kesimpulan

     Dari uraian di atas dapat kita simpulkan bahwa membuat PLTA sederhana tidak susah. PLTA yang diuraikan di atas memiliki kekuatan sekitar 10 kW, atau kira-kira sanggup menerangi 10 rumah dengan suplai listrik minimal. Diharapkan inisiatif dari pamong desa untuk mencoba membuat sendiri PLTA di daerahnya dengan mengikuti petunjuk di atas.

Referensi

1.      Manual pembuatan PLTA sederhana, User Infometrik, Infometrik 2009

2.      Prinsip Pembangkit Tenaga Listrik, Ir.Fulan, Gramodia 2000

Profil Penulis:

Dilahirkan di Payakumbuh, 17 Agustus 1985. Menamatkan pendidikan sarjana teknik dari Institute Teknologi Surabaya pada tahun 2007, dan Magister Teknik dari Universitas Indonesia pada tahun 2009. Saat ini bekerja sebagai konsultan swasta bidang teknik mesin di Jakarta. Bidang keahlian khusus yang diminati adalah teknologi tepat guna untuk masyarakat desa, penerapan teknik mesin untuk kebutuhan aplikasi bengkel sederhana. Penulis dapat dihubungi di infometrikuser@infometrik.com

Catatan dari editor:

Sub judul Pendahuluan, Isi dan Penutup di atas hanyalah guide untuk layout artikel. Tulisan sebenarnya boleh tidak mencantumkan sub judul tersebut selama isinya tetap sesuai dengan sub-judul tsb. Nama-nama sub judul tersebut bisa diganti dengan nama lain yang sesuai.

 DOWNLOAD DAN LIHAT SELENGKAPNYA, KLIK DISINI

Read More

Naskah Deklarasi Energi Nuklir 2010

acara Pernyataan Sikap Nuklir 2010 pada tanggal 3 Februari 2010, yang diselenggarakan oleh 5 LSM terdiri dari Masyarakat Peduli Energi dan Lingkunga (MPEL), Himpunan Masyarakat Nuklir Indonesia (HIMNI), Masyarakat Eenergi Terbarukan (METI), Institut Energi Nuklir (IEN) dan Woman in Nuclear Indonesia (WIN) yang telah mengadakan pengkajian yang komprehensif, setelah mendengar pembicara kunci Prof. B.J. Habibie, pemaparan naskah ”PLTN Menjamin Ketahanan Penyediaan Listrik Nasional” yang kemudian diikuti dengan diskusi, maka :

Menyadari bahwa
1. Energi adalah bagian penting perkembangan dan pertumbuhan ekonomi suatu negara yang mutlak harus tersedia dalam jumlah yang cukup dan dengan harga yang memadai;
2. Tenaga listrik adalah bagian dari energi yang dibutuhkan oleh masyarakat luas untuk keperluan penghidupan sehari-hari yang nyaman, akan tetapi lebih dari itu adalah bentuk energi yang sangat diperlukan guna mendorong upaya industrialisasi/pengembangan industri yang apabila tidak atau kurang tersedia dapat menghambat pertumbuhan ekonomi;

Mengamati bahwa
1. Keadaan kelistrikan Indonesia dewasa ini masih kurang memuaskan masyarakat dari berbagai segi, misalnya baru 65% penduduk dapat menikmati listrik, perkembangan industri terkendala karena kurang tersedianya pasokan listrik, beberapa daerah masih mengalami gangguan pemadaman listrik;
2. Pemerintah dan BUMN terkait tengah berupaya untuk memperbaiki keadaan kelistrikan dengan menjalankan program darurat yang diharapkan mencapai keberhasilan dalam jangka waktu beberapa tahun lagi;
3. Masih diperlukan perbaikan kebijakan yang menyangkut pemanfaatan produksi energi primer guna keperluan kepentingan dalam negeri/konsumsi domestik;
4. Kecenderungan yang kini sedang ditempuh, apabila dilanjutkan terus dalam dekade ini akan menimbulkan beberapa permasalahan pasokan listrik khususnya dalam sistem Jawa-Madura-Bali, baik dari segi biaya dan harga listrik dalam jangka panjang karena harga energi fosil yang tinggi, ataupun dari segi logistik dan keperluan lahan di daerah padat penduduk, maupun dari segi dampak terhadap lingkungan serta upaya pengurangan emisi CO2;

Memperhatikan bahwa
1. Perkembangan pemanfaatan energi nuklir untuk pembangkitan listrik di dunia telah dipicu oleh tingginya harga energi fosil dengan telah diumumkannya pembangunan PLTN yang akan dilakukan di berbagai negara sebagai pilihan utama, baik negara maju maupun yang berkembang;
2. Pengoperasian PLTN di dunia yang telah mencapai lebih dari 400 unit telah membuktikan tingkat keamanan, keekonomian dan keandalan yang mapan serta masa pemanfaatan PLTN diperkirakan dapat diperpanjang hingga 60 tahun;
3. Program pembangunan PLTN suatu negara dapat dimanfaatkan sebagai peluang untuk peningkatan dan pengembangan teknologi pada umumnya;
4. Adanya dukungan luas dari berbagai lapisan masyarakat dan Pemda dari berbagai daerah seperti Provinsi Kepulauan Bangka Belitung, Banten dan Kalimantan agar segera membangun PLTN dalam rangka mengatasi krisis listrik nasional.

Maka kami
1. Menyerukan kepada seluruh lapisan masyarakat untuk mendukung upaya Pemerintah guna mewujudkan rencana yang sudah tertuang dalam perundangan seperti Peraturan Presiden No. 5 tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional, Undang-undang No. 10 tahun 1997 tentang Ketenaganukliran, Undang-undang No. 17 tahun 2007 tentang Rencana Pembangunan Nasional Jangka Panjang dan Undang-undang No. 30 tahun 2007 tentang Energi, yaitu mewujudkan bauran energi dalam jangka panjang yang lebih optimal dengan memasukkan energi nuklir ke dalam bauran energi nasional;
2. Mendorong Pemerintah untuk dengan segera merumuskan dan melaksanakan program pembangunan PLTN dan menghimbau kepada masyarakat luas untuk mendukung terwujudnya bauran energi yang optimal tersebut.
3. Segera dibentuk Tim Nasional paling lambat Juni 2010 untuk merealisasikan pembangunan PLTN.

Read More

Usulan TDL

Pemerintah, dalam hal ini Lembaga Eksuktif bersama-sama Lembaga Legislatif, diberitakan telah menyetujui kenaikan tariff TDL terhitung mulai 1 Juli 2010, yaitu sebesar lk. 10 persen dengan catatan bahwa untuk golongan tariff rumah-tangga yang paling rendah tidak akan diberlakukan kenaikan. Hal ini telah memancing berbagai komentar dari beberapa pihak, khususnya yang bakal terkena kebijakan kenaikan TDL tersebut.
Sesungguhnya harus diakui bahwa kenaikan tersebut cukup wajar; artinya kenaikan sebesar 10 persen setelah penetapannya 6 tahun yang lalu (Kep.Pres. No. 104 tahun 2003 tertanggal 31 Desember 2003) mestinya tidak bakal mengganggu perkembangan ekonomi, mengingat kenaikan harga selama jangka waktu itu lebih tinggi dari 10 persen. Namun alas an utama yang dikemukakan adalah untuk mengurangi subsidi kepada sektor kelistrikan. Jadi tampaknya prinsip yang digunakan ialah: TDL harus naik tetapi jangan terlalu tinggi dan yang penting jangan menambah beban golongan yang pendapatannya paling rendah (tariff R-1 450 VA tidak naik).
Menurut pengamatan penulis, kebijakan yang telah diambil tersebut telah menambah kepincangan di antara golongan konsumen listrik. Penghitungan di atas kertas berdasarkan TDL 2004 memperlihatkan bahwa untuk konsumen rumah-tangga R-1, tagihan PLN kepada konsumen 450 VA berkisar Rp. 380-430/kWh (tergantung banyaknya pemakaian), konsumen 900 VA sekitar Rp. 610/kWh (asumsi pemakaian 100 kWh sebulan), konsumen 1300 VA sekitar Rp 730/kWh (asumsi pemakaian sebulan 150 kWh), sedang untuk konsumen 2200 VA sekitar Rp. 700/kWh (asumsi pemakaian sebulan 300 kWh). Untuk konsumen rumah-tangga R-2 (di atas 2200 VA tapi di bawah 6600 VA) tagihan PLN sekitar Rp. 730/kWh (asumsi pemakaian 1000 kWh sebulan). Penghitungan ini mengabaikan komponen tagihan lain seperti penerangan jalan dsb. Dari angka-angka di atas dapat disimpulkan bahwa konsumen 450 VA dan 900 VA memperoleh cross-subsidy dari konsumen lainnya. Timbul pertanyaan: bukankah lebih adil kiranya apabila semua golongan tariff konsumen rumah-tangga membayar PLN dengan tingkat tariff yang sama per kWhnya ?
Selain itu, hal lain yang lebih penting adalah penetapan tariff per kWh yang lebih kurang sama tingginya bagi setiap golongan tariff: rumah-tangga, bisnis, dan industri. Di mana-mana, sepengetahuan penulis, tariff rumah-tangga adalah tertinggi, tariff bisnis atau komersial nomor dua, dan tariff industri paling rendah. Ini sesuai kaidah: konsumen yang biaya pelayanannya lebih tinggi harus membayar dengan harga yang lebih tinggi. Karena sambungan rumah-tangga pada umumnya lebih rendah kapasitasnya dibandingkan dengan sambungan komersial, dan sambungan komersial pada umumnya lebih rendah ketimbang sambungan industri, maka tariff untuk rumah-tangga mestinya paling tinggi dan tariff industri paling rendah. Hal ini dianut oleh semua negara lain, menurut hemat penulis, antara lain untuk menjaga daya-saing industri dalam era globalisasi.
Ada satu hal lagi yang penting. Kenaikan TDL seperti yang telah dicetuskan oleh Pemerintah (Eksekutif dan Legislatif) sebesar sekitar 10 persen tersebut, apakah sudah diperhitungkan dampaknya terhadap perekonomian kita ? Bukankah lebih baik lagi apabila kenaikan tersebut diumumkan sekarang, akan tetapi diberlakukan mulai 1 Januari 2011 ? Dan yang terbaik, menurut hemat penulia, adalah bilamana kenaikan tersebut hanya sebesar 1 persen setiap bulan selama satu tahun, tetapi diumumkan sejak sekarang!
Jakarta 22 Juni 2010

Read More

Energi alternatif nuklir

Dalam usaha menjaring masukan dari masyarakat mengenai rencana pembangunan PLTN, khususnya dari aspek-aspek non-teknis, Masyarakat Peduli Energi dan Lingkungan (MPEL) menyelenggarakan sebuah Diskusi Panel pada tanggal 28 November 2007 dengan tema “Persimpangan Jalan Pembangunan PLTN di Indonesia”. Lima panelis diminta untuk menyampaikan pendapatnya dan pemikirannya dan para peserta dipersilahkan untuk menyalurkan aspirasinya. Kelima panelis yang diundang oleh MPEL adalah tokoh-tokoh masyarakat yang secara nasionaltidak diragukan lagi integritas dan kredibilitas pribadinya, dan masing-masing diharapkan menyoroti rencana pembangunan PLTN dari aspek politik, aspek ekonomi, aspek sosial budaya, aspek lingkungan hidup dan aspek kepentingan dunia usaha.

Seorang panelis, Sarwono Kusumaatmadja, menyatakan bahwa kebutuhan listrik di Indonesia dengan laju 7-8 % per tahun tidak mungkin dipenuhi jika mengharapkan dipenuhi dari sumber alternatif non-nuklir. Ketersediaan energi sangat penting dalam meningkatkan pertumbuhan ekonomi, yang pada akhirnya bermuara pada tersedianya kesempatan kerja yang luas bagi masyarakat. Secara teknologi PLTN adalah aman, yang terbukti dengan rendahnya tingkat kecelakaan yang terjadi dibandingkan dengan jumlah PLTN yang telah beroperasi di dunia saat ini. Selanjutnya diutarakan bahwa dalam rangka pelaksanaan pembangunan PLTN ini masalah utama yang perlu ditangani secara sungguh-sungguh adalah merancang strategi perjuangan memenangkan persepsi publik, karena sampai saat ini masyarakat masih banyak yang belum memahami PLTN dan persepsi publik terhadap PLTN cenderung negatif. Pandangan panelis ini didukung oleh panelis lain, Prof. Syafii Maarif yang menyatakan bahwa penggunaan tenaga nuklir untuk kepentingan pembangunan listrik sudah menjadi sebuah kebutuhan yang tidak mungkin ditolak. Penolakan terhadap proyek PLTN Muria dan sampai-sampai difatwakan dengan hukum haram adalah semata-mata karena adanya misinformasi dan miskomunikasi belaka. Proyek PLTN akan berhasil dengan syarat masyarakat harus diberi informasi secara terbuka, persuasif, jujur, melalui nara sumber yang baik dan mengerti psikologi masyarakat pedesaan. Apabila dilakukan pendekatan secara terbuka masyarakat tidak akan mudah terprovokasi oleh media dan kelompok yang mengharamkan PLTN. Saat ini budaya distrust rakyat kepada Pemerintah masih kuat. Untuk keberhasilan proyek PLTN, pertimbangan politik harus dijauhkan, jangan dikaitkan dengan segala macam bentuk pemilihan yang sarat dengan kepentingan kekuasaan. Prof. Komaruddin Hidayat, berkaca dari kunjungannya ke beberapa negara di Asia menyatakan “kesalutannya” terhadap konsistensi program pembangunan di beberapa negara tersebut yang terlepas dari pergantian kepemimpinan dan bahkan sejarah masa lalu, jika hal ini menyangkut teknologi canggih. Pemikiran sebaiknya berorientasi ke depan danjangan dibumbui kalkulasi politik.

Sejak awal harus dipertegas bahwa proyek PLTN sama sekali bukan untuk memperkuat senjata tempur, melainkan untuk maksud damai. Bagi masyarakat awam, isu nuklir memang selalu dikaitkan dengan peperangan, sebagaimana yang terjadi di Iran, Korea Utara, Israel dan Pakistan, dan Indonesia jangan ikut-ikutan. Pada hal pembangunan PLTN tidak hanya sebatas mengatasi kebutuhan listrik, akan tetapi dapat memacu kemajuan penguasaan teknologi canggih, memacu tumbuhnya standar teknologi dan memacu pertumbuhan ekonomi, mendongkrak harkat dan martabat bangsa.

Selama ini sudah banyak ongkos dan korban kebijakan reformasi. Di antaranya kita tidak dapat menjaga aset negara baik fisik maupun sumber daya manusia untuk secara berkelanjutan. Sumber daya manusia pilihan banyak pindah ke luar negeri, kegiatan penelitan dan pengembangan lumpuh total, sedang sektor pendidikan masih kedodoranberhadapan dengan era globalisasi dan era pasar bebas. Sementara itu panelis dari Komisi VII DPR-RI, Hendarso Hadiparmono, setelah memaparkan permasalahan sektor energi, antara pertumbuhan konsumsi listrik yang cepat, keterbatasan cadangan, harga yang tinggi, fluktuasi harga energi fosil terutama minyak bumi dan terjadinya pemanasan global akibat polusi yang terus meningkat akibat pembakaran energi fosil, menyatakan bahwa teknologi PLTN makin handal dan makin aman, ramah lingkungan sedang tingkat harga relalltif lebih murah dan stabil, dan tidak rentan terhadap gejolak harga bahan bakar lainnya, sedang tingkat suplai energi juga stabil dan cadangan sumber dayanya masih melimpah. Selanjutnya dikatakan bahwa kecenderungan (trend) penggunaan energi ke depan akan bergeser dari energi bersumber pada sumber daya alam (resource based energy) ke energi bersumber pada teknologi (technology based energy ). Panelis ke-lima, Hilmi Panigoro, juga menguraikan kondisi energi saat ini, pemenuhan kebutuhan energi di masa mendatang dan peran swasta nasional dalam penyediaan energi. Disebutkan juga bahwa perusahaannya telah melakukan kajian ekonomi PLTN dengan skenario keuntungan rendah, sedang dan tinggi. Bedasarkan kajian tersebut, disebutkan bahwa PLTN merupakan pembangkit listrik yang kompetitif. PT Medco Energi telah mempersiapkan segala sesuatunya ke arah pembangunan suatu PLTN temasuk program sosialisi terhadap masyarakat di sekitar lokasi dan penyediaan SDM. Selanjutnya panelis menyebutkan bahwa penggunaan energi nuklir sudah saatnya diterapkan di Indonesia. Isu persiapan pembangunan PLTN di Indonesia sudah terdengar sejak tahun70-an, tetapi sampai saat ini belum ada realisasinya.

Tanggapan peserta diskusi Panel cukup beragam. Salah seorang politisi, mantan angota DPR-RI menyatakan bahwa untuk saat ini sudah tercapai kondisi yang baik untuk mengembangkan PLTN, akan tetapi Pemerintah tampaknya masih maju-mundur dan tidak kompak dalam menyikapi rencana pembangunan PLTN ini, meskipun sudah merupakan satu kebijakan yang diundangkan dan tercantum dalam Peraturan Presiden. Pembicara lain dari kalangan muda menyatakan bahwa hendaknya Pemerintah menyatakan kemauan politiknya (political will) terhadap pembangunan PLTN ini, dan diharapkan agar DPR memberikan dorongan kepada Pemerintah agar Pemerintah menunjukkan kemauan politik ini, dan disertai kemudian dengan tindak lanjut dengan arah yang jelas..

Selanjutnya disebutkan bahwa sudah saatnya mempertimbangkan penggunaan nuklir di pulau Jawa mengingat pertambahan penduduk yang sudah sebesar 3,5 % per tahunnya.

Dalam kata penutupannya moderator Parni Hadi menyebutkan antara lain hal-hal sebagai berikut:

“Para pakar peserta diskusi panel dan pembicara menyatakan setuju agar hasil diskusi panel ini segera ditindaklanjuti sehingga terwujud kebijakan go nuclear. Namun pelaksanaannya harus hati-hati dan didukung dengan mengintensifkan kegiatan sosialisasi kepada masyarakat luas. Penguasaan teknologi keselamatan dan peningkatan kemampuan sumber daya manusia perlu mendapat perhatian yang sunguh-sungguh agar pembangunan dan pengoperasian PLTN berlangsung secara aman.

Read More

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA HIDROGEN

Dampak dari perkembangan teknologi yang sangat pesat adalah  meningkatnya kabutuhan energi. Upaya pemenuhan energi yang telah dilakukan saat ini sebagian besar diperoleh dari konversi bahan bakar fosil. Penggunaan bahan bakar fosil untuk menghasilkan energi telah menuai banyak masalah, diantaranya adalah permasalahan lingkungan yang diakibatkan oleh emisi hasil pembakaran bahan bakar fosil. Selain itu, bahan bakar fosil tergolong energi yang tidak dapat diperbaharui (unrenewable resources). Oleh karena itu. diperlukan suatu inovasi mengenai energi alternatif yang ramah lingkungan serta dapat diperbaharui. Salah satu inovasi tersebut adalah teknologi hidrogen yang memanfaatkan air untuk menghasilkan gas hidrogen yang kemudian menghasilkan listrik dalam sistem fuel cell. Proses untuk menghasilkan listrik dari gas hidrogen memerlukan membran polimer (Polymer Electrolyte Membrane/PEM) yang mampu menghantar proton (permeabel terhadap proton). Salah satu membran yang saat ini telah banyak digunakan adalah Nafion^®.  Namun, harga membran polimer tersebut sangat mahal sehingga pengembangan teknologi hidrogen di Indonesia menjadi kurang ekonomis.

Di sisi lain, limbah polimer jenis Low Density Poly-Ethylene (LDPE) dan polistiren dapat dimodifikasi strukturnya sehingga mampu manghantarkan proton dengan baik. Modifikasi dapat dilakukan melalui proses florinasi dan iradiasi pada LDPE dan sulfonasi pada polistiren. Hal ini akan mengakibatkan terbentuknya gugus fungsi yang dapat manghantarkan proton.

Karya tulis ini bertujuan untuk memberikan informasi mengenai pemanfaatan limbah plastik LDPE dan polistiren sebagai membran dalam electrolyzer dan fuel cell. Tujuan lainnya adalah merancang alat Hydrogen Energizer yang memanfaatkan LDPE dan polistiren sebagai PEM Electrolyzer dan PEM Fuel Cell untuk menghasilkan energi listrik dengan bahan baku air.

Metode penulisan dalam penyusunan karya tulis ini dimulai dari penentuan kerangka pemikiran dan penentuan gagasan dengan permasalahan utama adalah kurang ekonomisnya membran yang digunakan pada PEM Electrolyzer dan PEM Fuel Cell saat ini. Gagasan utama untuk mengatasi permasalahan tersebut adalah pemanfaatan polimer lain seperti LDPE dan polistiren melalui modifikasi struktur polimer. Data-data yang digunakan dalam penulisan merupakan data sekunder yang diperoleh dari kajian pustaka berupa jurnal, artikel, buku, internet, dan diskusi dengan dosen pembimbing. Setelah itu melakukan analisis data, melakukan sintesis dari data yang ada untuk menemukan gagasan kreatif sebagai solusi dari permasalahan, dan memberikan kesimpulan serta saran mengenai pemanfaatan limbah plastik LDPE dan polistiren sebagai membran electrolyzer dan membran fuel cell dalam teknologi hidrogen.

H₂ Energizer adalah pembangkit listrik dengan memanfaatkan membran komposit LDPE terflorinasi dengan polistiren tersulfonasi sehingga permeabel terhadap proton. Mekanisme alat ini adalah dengan cara mengelektrolisis air pada membran electrolyzer menjadi gas hidrogen dan oksigen. Energi untuk proses elektrolisis dihasilkan dari solar sel. Gas hidrogen hasil elektrolisis dipisahkan menuju katoda, kemudian dialirkan ke tabung penyimpanan. Dari tabung penyimpanan, hidrogen dialirkan dengan laju tertentu menuju membran fuel cell. Pada unit membran fuel cell, hidrogen ditangkap di anoda menghasilkan proton (H⁺) dan elektron (e^-). Adanya gradien elektrokimia menyebabkan elektron mengalir dari anoda ke katoda melalui kabel, sementara proton melewati membran menuju katoda. Aliran elektron inilah yang kemudian menyalakan lampu yang terhubung dengan katoda dan anoda dari membran fuel cell. Pada bagian katoda membran fuel cell, proton (H⁺) kemudian bereaksi dengan oksigen yang disuplai dari udara membentuk uap air. Hassil samping pada proses pembakaran H₂ hanya berupa uap air sehingga mampu mengurangi tingkat pencemaran udara dan pemanasan global.

 Secara garis besar, teknologi hidrogen yang masih belum aplikatif karena mahalnya membran yang digunakan seperti Nafion^®. Masalah ini dapat diatasi dengan membuat membran dengan karakteristik yang sama. Pembuatan membran pengganti ini berbahan baku limbah plastik polistiren dan LDPE yang dapat dengan mudah kita dapatkan, sehingga dapat dijadikan suatu solusi alternatif untuk menjadikan penggunaan teknologi hidrogen sebagai salah satu solusi terhadap permasalahan krisis energi dan pencemaran lingkungan.

Upaya yang dapat dilakukan untuk pengembangan pemanfaatan limbah plastik LDPE dan polistiren sebagai membran electrolyzer dan fuel cell dalam pembangkit energi tenaga hidrogen adalah dengan prinsip co-management yaitu kerjasama antara masyarakat, perguruan tinggi/lembaga penelitian, dan pemerintah. Pemerintah dapat berperan sebagai pemberi aspek legalitas terhadap pemanfaatan limbah plastik LDPE dan polistiren sebagai bahan alternatif pembuatan membran electrolyzer dan fuel cell  dalam pembangkit energi tenaga hidrogen. Pengembangan teknologi hidrogen di tingkat perguruan tinggi/lembaga penelitian adalah melakukan penelitian sehingga diperoleh teknologi tepat guna. Kemudian di  masyarakat berupa penerapan teknologi penghasil energi yang ramah lingkungan.

                       

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Dinamika perkembangan ilmu pengetahuan mendorong penciptaan teknologi baru dengan sangat cepat. Perkembangan yang semakin canggih dan meningkatnya teknologi membutuhkan sumber energi dalam skala besar. Secara sederhana dampak dari kemajuan teknologi adalah konsumsi  energi berlebih. Saat ini, sektor minyak bumi dan gas masih menjadi andalan bagi pemenuhan kebutuhan energi dalam negeri dan dunia. Berdasarkan data ESDM (2006), minyak bumi mendominasi 52,5% pemakaian energi di Indonesia, sedangkan gas bumi sebesar 19%, batu bara 21,5%, air 3,7%, panas bumi 3%, dan energi terbarukan hanya sekitar 0.2% dari total penggunaan energi. Padahal, cadangan minyak bumi Indonesia berdasarkan ESDM (2006) hanya sekitar 9 miliar barel dan produksi Indonesia hanya sekitar 500 juta barel per tahun. Hal ini berarti jika terus dikonsumsi dan tidak ditemukan teknologi baru untuk meningkatkan recovery minyak bumi, diperkirakan minyak bumi Indonesia akan habis dalam waktu dekat.

Kontinuitas penggunaan bahan bakar fosil (fossil fuel) memunculkan dua ancaman  serius. Pertama, faktor ekonomi yaitu berupa jaminan ketersediaan bahan bakar fosil untuk beberapa dekade mendatang, masalah suplai, harga, dan fluktuasinya. Kedua, polusi akibat emisi pembakaran bahan bakar fosil ke lingkungan. Polusi yang ditimbulkan oleh pembakaran bahan bakar fosil memiliki dampak langsung maupun tidak langsung kepada derajat kesehatan manusia dan gas rumah kaca yang dihasilkan (Granovskii, 2007). Kesadaran terhadap ancaman krisis energi dan pencemaran lingkungan telah mengintensifkan berbagai riset yang bertujuan menghasilkan sumber-sumber energi (energy resource) yang lebih terjamin keberlanjutannya (sustainable) dan lebih ramah lingkungan. Salah satu sumber energi alternatif yang sedang dikembangkan saat ini adalah energi hidrogen yang bersumber dari air.

Permasalahan di dunia bukan hanya mengenai krisis energi dan dampak penggunaan bahan bakar fosil saja. Salah satu permasalahan yang saat ini mendapat perhatian khusus dari dunia adalah permasalahan mengenai limbah sampah plastik. Sebagian besar penduduk di dunia memanfaatkan plastik dalam menjalankan aktivitasnya. Berdasarkan data Environmental Protection Agency  (EPA) Amerika Serikat dalam Justiana (2009), pada tahun 2001 penduduk Amerika Serikat menggunakan sedikitnya 25 juta ton plastik setiap tahunnya.  Salah satu jenis plastik yang banyak digunakan adalah plastik LDPE (Low Density Poly-Ethylene) dan polistiren. LDPE tergolong jenis plastik thermoplastik yang dibuat dari minyak bumi. LDPE dan polistiren biasa dipakai untuk tempat makanan, bahan kemasan, dan botol-botol fleksibel. Penggunaan plastik secara berlebih dapat menyebabkan pencemaran lingkungan karena sifatnya yang tidak dapat terurai.

Perumusan Masalah

Permasalahan pengembangan teknologi hidrogen di Indonesia disebabkan oleh mahalnya harga membran polimer Nafion^® yang digunakan untuk memisahkan oksigen dan hidrogen hasil elektrolisis air serta bersifat permeabel terhadap proton (Febrina, 2007). Penggunaan polimer lain yang lebih ekonomis dalam sistem pembangkit energi hidrogen memerlukan upaya untuk merubah matriks polimer menjadi permeabel terhadap proton. Proses untuk menghasilkan listrik dari hidrogen terjadi pada suhu sekitar 120^oC. Tingginya suhu yang digunakan dalam sistem ini mengharuskan membran yang digunakan haruslah memiliki struktur yang tetap stabil pada suhu tersebut.

Penggunaan polistiren sebagai membran fuel cell mengalami kendala pada strukturnya yang sangat rapuh pada suhu 120^oC. Maka, diperlukan suatu teknik untuk memodifikasi polistiren agar tetap stabil pada suhu 120^oC. Polimer lain yang ternyata lebih resisten pada suhu tinggi adalah LDPE, maka diperlukan juga teknik laminasi LDPE dan polistiren yang dapat dijadikan sebagai membran. Pemanfaatan membran hasil modifikasi haruslah diaplikasikan dalam suatu alat penghasil energi. Oleh sebab itu diperlukan suatu rancang bangun alat penghasil hidrogen dari air dan mengubah hidrogen yang dihasilkan menjadi listrik.

Gagasan kreatif

Salah satu upaya untuk mengatasi kendala mahalnya harga membran adalah dengan memanfaatkan polimer lain namun tetap memilki sifat sama seperti Nafion^®. Berdasarkan karakteristik struktur LDPE dan polistiren yang mampu dimodifikasi, ternyata penggabungan kedua jenis plastik modifikasi ini mampu menggantikan fungsi Nafion^®. Modifikasi ini didasarkan pada penambahan gugus yang mampu menghantarkan proton sehingga membran menjadi permeabel terhadap proton. Teknik yang dapat digunakan untuk memodifikasi LDPE adalah dengan adisi F^- melalui perendaman dalam asam florida dan iradiasi sinar gama. Sedangkan modifikasi pada polistiren dapat dilakukan dengan proses sulfonasi (Jamal dkk, 2007). Melalui perlakuan ini, diharapkan komposit LDPE dan polistiren memiliki karakteristik menyerupai Nafion^® yang permeabel terhadap proton serta tahan pada suhu tinggi. Membran pengganti Nafion^® perlu diuji pada alat pembangkit energi tenaga hidrogen. Rancang bangun alat yang efektif diperlukan agar proses menghasilkan energi dapat berlangsung secara efisien dan mudah diaplikasikan.

Tujuan dan Manfaat Penulisan

Penulisan ini bertujuan untuk memberikan informasi mengenai pemanfaatan limbah plastik LDPE dan polistiren dalam teknologi hidrogen sebagai energi alternatif yang tepat guna dan ramah lingkungan dengan rancang bangun alat Hydrogen Energizer untuk menghasilkan energi listrik dengan bahan bakar air tanpa emisi sehingga dapat mengurangi pencemaran udara.

        Manfaat penulisan ini ditujukan bagi mahasiswa, pemerintah, dan masyarakat. Kegunaan bagi mahasiswa adalah sebagai bahan kajian yang diharapkan dapat menambah wawasan dan pengetahuan tentang penggunaan dan manfaat bahan bakar dari teknologi hidrogen. Bagi pemerintah karya ini dapat dijadikan sebagai masukan dalam merancang pembangkit listrik tenaga hidrogen secara kontinyu. Bagi masyarakatenulisan karya tulis ini memiliki kegunaan sebagai media informasi mengenai penggunaan salah satu energi alternatif ramah lingkungan. p

TELAAH PUSTAKA

Energi Hidrogen

Hidrogen (bahasa Latin: hydrogenium, dari bahasa Yunani; hydro: air, genes: membentuk) adalah unsur kimia pada tabel periodik yang memiliki simbol H dan nomor atom 1. Hidrogen adalah unsur yang paling ringan dan paling banyak terdapat di alam semesta. Unsur ini dikandung oleh air dan semua senyawa organik serta makhluk hidup. Hidrogen mampu bereaksi secara kimia dengan kebanyakan unsur lainHidrogen dapat berfungsi sebagai bahan bakar saat bereaksi dengan oksigen. Reaksi sederhana yang dapat menggambarkan proses pembentukan energi pada pembakaran hidrogen adalah sebagai berikut:  (Wikipedia, 2006).

2H₂ + O₂ è 2H₂O + Energi (entalpi)

Menurut Helmot (2007) menyebutkan bahwa hidrogen dapat digunakan sebagai bahan bakar berbagai jenis kendaraan. Teknologi hidrogen termasuk dalam kategori non-Internal Combustion Engine (ICE) yang memerlukan baterai elektrik pada kendaraan. Linnemann (2006), menyebutkan bahwa produksi hidrogen dapat menghasilkan listrik sebagai salah satu solusi dalam pemenuhan kebutuhan energi. Hidrogen ini dapat dijual dipasaran untuk bahan bakar kendaraan atau untuk dikonversi menjadi tenaga listrik.

Polymer Electrolyte Membrane (PEM)

Polymer Electrolyte Membrane atau Proton Exchange Membrane merupakan membran semipermeabel yang pada umumnya dibuat dari ionomer dan dirancang agar dapat menghantar proton namun bersifat impermeable terhadap gas seperti oksigen atau hidrogen. Sifat ini sangat berperan dalam pemisahan reaktan dan proton yang terjadi pada sel elektrokimia (Wikipedia, 2009). PEM dapat dibuat dari beberapa macam polimer murni ataupun komposit dimana gugus fungsi lain diikatkan pada matriks polimer. Sistem membran ini menggunakan fase penghantar yang bersifat ionik berupa gugus garam yang matriks polimernya bersifat polar seperti anion F^-, Cl^-, I^-, SCN^-, ClO₄^-, CF₃SO₃^-, BF₄^-, dan AsF₆^-. PEM dapat digunakan untuk proses elektrolisis (PEM Electrolyzer) dan untuk elektokimia (PEM  Fuel Cell) (Fiona, 1997).

PEM Electrolyzer

PEM Electrolyzer merupakan jenis membran filter yang banyak  digunakan secara luas dalam berbagai aplikasi seperti manufaktur dari khlor dan soda api oleh elektrolisis garam, atau pabrik pembuat bahan organik dengan cara elektolisis dari air laut atau yang lainnya. Unit electrolyzer ditempatkan diantara ruang anode dan aa

Gambar 1 Cara kerja PEM Electrolyzer.

PEM Fuel Cell

            Fuel cell adalah sebuah alat yang menggunakan prinsip elektokimia yang secara langsung menggubah energi kimia menjadi listik dengan air sebagai produk dari reaksinya (Woonki Na, 2007). Cook (2001) juga  menjelaskan bahwa fuel cell ini mengubah hidrogen atau bahan bakar berisi hidrogen ke bentuk energi listrik dan panas melalui reaksi kimia dari hidrogen dengan oksigen.

PEM Fuel Cell tersusun dari sebuah polimer. Polimer yang sering digunakan adalah Nafion^®, polimer perfluorinate yang sama dengan Teflon, tetapi tersusun dari sulfur, karbon dan bahan kimia lainya sehingga dapat membentuk proton (Elliot, 2001). Nafion^® mempunyai konduktivitas penghantar ion yang tinggi, sifat mekanik, dan kestabilan kimia serta termal yang baik. Akan tetapi biaya produksi dan crossover metanol yang tinggi menjadi kendala penggunaan Nafion^®. Oleh karena itu, saat ini banyak dikembangkan material baru yang diharapkan dapat menggantikan fungsi Nafion^® dalam fuel cell (Ledyastuti, 2007).      

Plastik LDPE

            Low Density Poly-Ethylene (LDPE) mempunyai masa jenis antara 0,91 – 0,94 gram/mL dengan 50-60% strukturnya berbentuk kristalin dengan kristalinitas 90%. LDPE memiliki titik leleh 120^oC (Billmeyer, 1971). LDPE memiliki sifat  fisik yang fleksibel denngan kerapatan kecil (Lenau, 2003).

Sebagian besar LDPE dipakai sebagai kemasan komersial, plastik, pembungkus sabun, dan beberapa botol fleksibel. Keunggulan LDPE sebagai bahan kemasan adalah harganya yang murah, mudahnya proses pembuatan, sifatnya yang fleksibel, dan mudah didaur ulang. Selain itu, LDPE mempunyai daya perlindungan yang baik terhadap uap air, namun kurang baik terhadap gas lainnya seperti oksigen. Jenis plastik ini memiliki ketahanan kimia yang sangat tinggi, namun larut dalam benzena dan tetrachlorocarbon (CCl₄) (Billmeyer,  1971).

Satu hal yang berbeda dari kebanyakan plastik bahwa LDPE mempunyai nilai konstanta dielektrik yang kecil, sehingga memiliki sifat kelistrikan yang lebih baik (Billmeyer, 1971). Sifat listrik tersebut semakin baik dengan tingginya jumlah hidrogen atau klorida dan fluorida yang terikat pada struktur polietilen (exceedmpe.com, 2009). Guna menghasilkan sifat listrik yang lebih baik perlu dilakukan modifikasi pada LDPE. Modifikasi LDPE dapat dilakukan dengan pencangkokan asam florida dengan sinar UV (Jamal dkk, 2007). Metode pencangkokan untuk memodifikasi bahan polimer telah banyak digunakan terutama untuk menghasilkan membran selektif penukar ion. Akibat dari polimer yang diradiasi maka akan terbentuk ikatan silang antara molekul polimer. Teknik iradiasi yang digunakan untuk memodifikasi polimer menyebabkan terbentuknya radikal polimer. Radikal polimer ini akan bereaksi dengan HF membentuk LDPE-g-F yang merupakan suatu rantai panjang yang baru (Jamal dkk, 2007).  

Polistiren Tersulfonasi

Stiren merupakan suatu senyawa organik dengan rumus molekul C₆H₅CH=CH₂. Stiren dapat mengalami reaksi adisi kontinyu sehingga akan terbentuk polimer yang tersusun dari monomer-monomer stiren.

Prepolimerizer merupakan awal proses dimulainya polimerisasi stiren.  Melalui proses tersebut, stiren akan dipolimerisasi (biasanya dengan menggunakan peroksida sebagai oksidator) diaduk hingga campuran reaksi terkonsentrasi menjadi polimer akibat adanya proses pencampuran yang efisien dan perpindahan panas yang baik. Sulfonasi merupakan suatu reaksi substitusi yang bertujuan untuk mensubstitusi atom H dengan gugus -SO₃H pada molekul organik melalui ikatan kimia pada atom karbonnya. Polistiren bersifat impermeabel terhadap proton, akan tetapi polistiren yang telah tersulfonasi akan permeabel terhadap proton karena memiliki gugus sulfonat (-SO₃H). Gugus ini terbentuk akibat reaksi sulfonasi antara polistiren dengan asetil sulfonat.

METODE PENULISAN

            Metode penulisan dalam penyusunan karya tulis ini terdiri dari penentuan kerangka pemikiran dan tahapan penulisan. Tahapan penulisan berisi pengumpulan data, analisis dan sintesis data, rumusan solusi serta pengambilan kesimpulan dan pemberian saran.

Kerangka Pemikiran

SILAHKAN DOWNLOAD DAN LIHAT SELENGKAPNYA KLIK DISINI

Read More