Listrik merupakan sebagai salah satu kebutuhan utama masyarakat untuk meningkatkan kesejahteraan hidupnya, yaitu melaksanakan aktivitas dalam memenuhi kebutuhan. Listrik ditemukan oleh Michael Faraday. Listrik dibangkitkan oleh gerakan induktor dalam suatu magnet. Indonesia memiliki potensi energi di antaranya energi matahari, energi air, energi angin, energi biomassa, dan energi biogas. Potensi energi - energi tersebut belum tergarap secara optimal. Sementara masih banyak saudara-saudara kita terutama yang berada di daerah-daerah terpencil belum bisa menikmati keberadaan listrik.
Energi terbarukan merupakan energi yang dapat diperoleh ulang/diperbaharui. Energi ini merupakan energi yang ramah lingkungan dan tidak berkontribusi dalam pemanasan iklim.
Indonesia sangat berpotensi untuk mengembangkan energi terbarukan karena Indonesia memiliki banyak potensi alam yang dapat digunakan untuk membangkitkan energi listrik. Energi surya dapat mereduksi energi fosil dengan memanfaatkan energi surya sebagai pemanas air. Selain itu energi surya dapat diubah menjadi energi listrik. Biomassa yang merupakan bahan organik menyimpan energi ketika bereaksi dengan matahari. Sumber-sumber energi biomassa banyak terdapat di lingkungan sekitar. Mikrohidro menggunakan energi kinetik dari aliran air untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik.
Kolaborasi bersama dalam pengembangan energi terbarukan sudah mulai dilakukan guna meningkatkan kesejahteraan masyarakat. Saat ini sudah dikembangakn energi hibrid, yaitu pembangkitan energi listrik yang berasal dari perpaduan dua atau lebih sumber energi yang berbeda misalnya energi surya, energi angin, energi biogas untuk mencapai kehandalan ketersediaan listrik yang dihasilkan.
Pembangkit listrik tenaga hibrid saat ini sudah dikembangkan di Pantai Baru, Kecamatan Srandakan, Kabupaten Bantul, DIY Yogyakarta. Di lokasi ini terdapat 33 menara turbin angin berdaya listrik 56 KW dan 218 panel surya berkapasitas 27 kW (Budiman, 2013).
a. Pembangkit Listrik Energi Angin
Indonesia memiliki potensi tenaga angin yang merupakan salah satu sumber energi terbarukan terutama di kawasan pesisir. Angin merupakan pergerakan udara yang diakibatkan oleh perbedaan tekanan udara yang merupakan hasil dari pengaruh ketidakseimbangan pemanasan sinar matahari terhadap tempat-tempat yang berbeda di permukaan bumi.
Angin bertiup dari daerah yang bertekanan udara tinggi ke daerah yang bertekanan udara lebih rendah.
Hasil pemetaan Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nusantara (LAPAN) pada 120 lokasi menunjukkan bahwa kecepatan angin di beberapa wilayah seperti Nusa Tenggara Timur, Nusa Tenggara Barat, Sulawesi Selatan, Pantai Selatan Jawa memiliki kecepatan di atas 5 m/ detik. Kecepatan angin antara 4 m/detik sampai 5 m/detik tergolong skala menengah dengan potensi kapasitas 10- 100 kW. Gambar 2.3 Turbin angin, menunjukkan bagianbagian dari turbin angin sebagai komponen yang dapat menghasilkan listrik.
Tenaga angin merupakan sumber energi yang berasal dari tenaga kinetik angin untuk menghasilkan tenaga mekanik. Tenaga mekanik ini dimanfaatkan untuk memompa air atau dikonversikan lebih lanjut menjadi listrik dengan bantuan generator.
Bagian-bagian turbin angin : 1) Rotor, 2) Baling-baling/blade, 3) Pengatur sudut baling-baling (pitch), 4) Rem (brake), 5) Poros (as) putaran rendah, 6) Roda gigi pengatur kecepatan putaran, 7) Motor/ dinamo pembangkit listrik, 8) Kontrol elektronik, 9) Anemometer, 10) Pendeteksi arah angin (wind vane), 11) pendukung sistem (nacelle), 12) poros pemutar dinamo kecepatan rotasi tinggi, 13) pemutar arah rotor/baling-baling (yaw drive), 14) Motor pemutar (yaw drive motor), 15) struktur penyangga menara turbin angin
b. Pembangkit Listrik Energi Surya
Pembangkit listrik energi surya (Gambar 2.4) sering disebut dengan istilah photovoltaic (PV) merupakan teknik mengubah energi sinar matahari menjadi energi listrik melalui sel surya (solar cel) secara langsung.
Ada beberapa tipe sel surya, yaitu monocrystaline, pollycristaline, dan amorphous. Sel surya terdiri atas foton yang memiliki jumlah energi yang berbeda pada spektrum cahaya. Foton yang dapat membangkitkan energi listrik adalah yang terserap oleh sel surya.
Sel photovoltaic terbuat dari semikonduktor seperti silikon kristalin. Sel surya beragam ukurannya. Jika membutuhkan daya output yang lebih besar, sel surya disusun dalam bentuk modul. Komponen yang digunakan dalam pembangkit listrik energi surya antara lain modul surya, regulator, aki, inverter DC/AC, dan beban.
Penerapan pembangkit listrik tenaga surya dapat kita jumpai di rumah-rumah tinggal, penerangan jalan umum, untuk pertanian, industri kecil, wisata kuliner, perikanan. Penggunaan dalam skala kecil di antaranya terdapat pada kalkulator, jam tangan, mainan.
Keuntungan pembangkit listrik tenaga surya adalah mengubah energi surya menjadi listrik secara langsung tanpa menggunakan generator. Listrik yang dihasilkan (DC) diubah menjadi arus bolak balik (AC) dengan menggunakan inverter agar dapat digunakan pada peralatan (beban yang kebanyakan membutuhkan arus AC) seperti pada Gambar 2.5.
Harapan ke depan, muncul industri yang memproduksi teknologi solar sel sehingga dapat mengurangi investasi awal yang besar yang meliputi harga modul. Performa pembangkitan listrik tenaga surya bergantung pada lokasi, hari, tahun, dan kondisi iklim. Sisi perawatan baik modul solar sel dan aki membutuhkan ketekunan dan ketelitian.
Penggunaan energi panas sebagai pemanas air dengan bantuan alat yang dapat menyerap dan mengumpulkan panas melalui sirkulasi air yang dilengkapi dengan pompa, pengendali (control), tangki. Energi surya dapat menghasilkan listrik melalui sel photovoltaic (PV) yang tergabung dalam suatu modul. Sel photovoltaic memiliki ukuran yang beragam mulai dari 0,5 sampai 4 inchi.
c. Pembangkit Listrik Energi Air
Pembangkit listrik tenaga air skala kecil yang sering diistilahkan dengan mikrohidro (sampai 1.000 Watt) dan mikohidro (kurang dari 5.000 Watt) cocok dikembangkan di daerah terpencil yang belum tersentuh energi listrik atau di daerah yang masih membutuhkan/kurang pasokan listrik.
Pembangkit listrik sampai mencapai 1.000 kilowatt sering diistilahkan dengan minihidro. Arus air menggerakkan sudu - sudu turbin yang dihubungkan dengan poros sebuah generator. Di dalam generator terdapat magnet yang dikelilingi gulungan kawat. Jika digerakkan oleh turbin medan magnet itu akan dapat membangkitkan listrik, yang dapat disalurkan melalui kabel.
Debit aliran air sepanjang tahun harus tetap dijaga jika dikembangkan pembangkit listrik mikrohidro/pikohidro.
Untuk itu, dibutuhkan kepedulian bersama menjaga kelestarian hutan dan memperbaiki lingkungan alam, agar tetap bisa memberikan suplai air dalam rentang waktu yang panjang.
Kita harus menahan diri untuk kepentingankepentingan yang mengganggu kelestarian lingkungan agar tetap terjaga ekosistem yang ada. Tanaman dan hewan bisa hidup berdampingan dan bersama-sama dapat saling menguntungkan dan menyejahterakan masyarakat setempat.
d. Pembangkit Listrik Energi Biogas
Biogas dihasilkan dari proses fermentasi bahanbahan organik oleh bakteri anaerob, yaitu bakteri yang dapat hidup dalam kondisi kedap udara. Biogas adalah gas yang mudah terbakar. Proses pencernaan yang dilakukan oleh bakteri methanogen menghasilkan gas methane (CH4). Bakteri methanogen bekerja dalam kondisi lingkungan yang kedap udara dan secara natural hidup dalam limbah yang mengandung bahan organik, seperti kotoran manusia, binatang, dan sampah organik rumah tangga.Bahan organik pada umumnya dapat diproses untuk menghasilkan biogas. Energi biogas sederhana dapat dihasilkan hanya dari bahan organik yang homogen seperti kotoran, air kencing hewan ternak.
Kelangsungan hidup bakteri methanogen dalam reaktor sangat menentukan dalam keberhasilan proses pencernaan seperti temperatur, keasaman, dan jumlah material yang akan dicerna. Adapun tahapan pencernaan yang dimaksud adalah seperti berikut.
1) Hidrolisis, molekul organik diuraikan menjadi bentuk karbohidrat, asam amino, asam lemak.
2) Proses penguraian untuk menghasilkan amonia, karbon dioksida, dan hidrogen sulfida (acidogenesis)
3) Proses penguraian acidogenesis guna menghasilkan hidrogen, karbon dioksida, dan asetat (asetogenesis)
4) Methanogenesis, merupakan tahapan selanjutnya yang dapat menghasilkan gas methane (CH4), dan produk lain berupa karbon dioksida, air, dan sejumlah senyawa gas lainnya.
Sumber : buku k13 Prakarya dan Kewirausahaan kelas XI