MAKALAH ANALISIS ENERGI ALTERNATIF PENGGANTI BAHAN BAKAR FOSIL

MAKALAH ANALISIS ENERGI ALTERNATIF

PENGGANTI BAHAN BAKAR FOSIL:

TENAGA SURYA/ENERGI MATAHARI DAN TENAGA

HIDROGENSMA NEGERI 1 MEDAN2014/2015

DISUSUN OLEH:

ADINDA AHZARI ROSKA SIREGAR

SALSABILA YASMINE DYAHPUTRI

XI IPA 3

BAB I

TENAGA SURYA

1.1. PENGANTAR

Saat ini kebutuhan energi, khususnya energi listrik (energi listrik adalah energi yang

mudah dikonversikan ke dalam bentuk energi yang lain) terus meningkat dengan pesat,

bahkan di luar estimasi yang diperkirakan. Hal ini sudah selayaknya sebagai dampak

meningkatnya seluruh aktivitas kehidupan yang menggunakan energi listrik.

Selama ini kebutuhan energi bahkan kebutuhan dunia masih mengandalkan minyak bumi

sebagai penyangga utama kebutuhan energi. Sementara itu tidak dapat dihindarkan bahwa

sumber energi ini semakin langka dan mahal harganya. Bagi Indonesia masalah energi

menjadi lebih penting lagi artinya dan perlu mendapatkan penanganan yang khusus karena :

Lebih kurang 80 % kebutuhan energi di Indonesia dipenuhi oleh minyak bumi (data

2002)

Harga minyak dan Konsumsi minyak bumi yang cenderung meningkat dengan pesat

setiap tahun.

Banyaknya sumber-sumber alternatif di Indonesia yang perlu dikembangkan.

Pokok-pokok mengenai energi telah dicantumkan dalam Kebijakan Energi Nasional yang

tujuan dari kebijakan tersebut adalah penghematan bahan bakar minyak bumi dan

pengembangan sumber-sumber energi alternatif lainnya.

Untuk mengatasi hal itu selanjutnya presiden menekankan penghematan bahan bakar

minyak dalam negeri terutama untuk kebutuhan yang tidak dapat digantikan dengan bentuk

energi yang lain seperti transportasi, industri dan lain-lain serta pemanfaatan seoptimal

mungkin sumber-sumber energi alternatif lain, seperti Tenaga Air, panas bumi, Tenaga

Matahari dan sebagainya. Dengan mempertimbangkan permasalahan-permasalahan energi

tersebut maka diperlukan langkah-langkah serta strategi untuk pengembangan energi lebih

lanjut seperti tertuang dalam Kebijakan Energi Nasional.

Energi memegang peran yang sangat penting dalam kehidupan manusia sejak jaman

dahulu dan kebutuhan energi khususnya energi tak terbarukan bertolak belakang dengan

persediaanya di alam. Karena ketergantungan kehidupan manusia terlebih manusia moderen

terhadap energi sangat besar, maka sumber-sumber energi yang digunakan dewasa ini telah

mengalami krisis. Energi tak terbarukan adalah energi yang diperoleh dari sumber daya alam

yang waktu pembentukannya sampai jutaan tahun. Contoh dari energi tak terbarukan yang

sangat dikenal, yaitu minyak bumi. Pemicu penggunaan energi dalam skala besar terjadi

karena orang-orang masih euforia terhadap penggunaan energi terlihat dari ‘mesin-mesin’

yang diciptakannya.

Eksplorasi dan eksploitasi sumber-sumber energi yang tidak dapat diperbarui ini

masih terus berlangsung. Krisis energi ini membawa dampak pada perekonomian dunia.

Energi fosil khususnya minyak bumi, merupakan sumber energi utama dan sumber devisa

negara. Krisis BBM baru-baru ini menunjukkan bahwa cadangan energi fosil yang dimiliki

Indonesia terbatas jumlahnya. Fakta menunjukkan konsumsi energi terus meningkat sejalan

dengan laju pertumbuhan ekonomi dan pertambahan penduduk. Terbatasnya sumber energi

fosil menyebabkan perlunya pengembangan energi terbarukan dan konservasi energi yang

disebut pengembangan energi hijau. Yang dimaksud dengan energi terbarukan di sini adalah

energi non-fosil yang berasal dari alam dan dapat diperbaharui. Bila dikelola dengan baik,

sumber daya itu tidak akan habis.

Salah satu solusi yang digunakan untuk mengatasi keterbatasan energi tak terbarukan

ini adalah dengan memanfaatkan energi matahari. Pemancaran sinar matahari ke planet bumi

jauh lebih besar dibandingkan dengan ketersediaan energi tak terbarukan ini. Cahaya

matahari yang merupakan pancaran gelombang elektromagnet adalah salah satu contoh dari

sekian banyak bentuk energi yang dapat kita rasakan di bumi dan telah kita manfaatkan

sumber dayanya berabad-abad. Indonesia sendiri, sebuah negara yang dilewati oleh garis

khatulistiwa dan menerima panas matahari yang lebih banyak daripada negara lain dan

persediaannya tidak terbatas.

Pemanfaatan tenaga surya ini masih jarang diterapkan apalagi di Indonesia.

Pengembangan energi matahari sebagai sumber energi baru rupanya tidak lepas dari berbagai

tantangan yang membuat pengembangannya menjadi sedikit terhambat. Pengembangan

energi matahari sebagai sebuah energi alternatif masih membutuhkan biaya yang relatif besar

karena harga untuk membuat perlengkapannya masih mahal.

1.2. PEMBAHASAN

1.2.1. TENAGA SURYA

Matahari merupakan sumber energi utama yang memancarkan energi yang luar biasa

besarnya ke permukaan bumi. Pada keadaan cuaca cerah, permukaan bumi menerima sekitar

1000 watt energi matahari per-meter persegi. Sebagian dari energi tersebut dipantulkan

kembali ke angkasa, sebagian lagi dikonversikan menjadi panas, yang lainnya digunakan

untuk seluruh sirkulasi kerja yang terdapat di atas permukaan bumi, sebagian kecil ditampung

angin, gelombang dan arus dan masih ada bagian yang sangat kecil disimpan melalui proses

fotosintesis di dalam tumbuh-tumbuhan yang akhirnya digunakan dalam proses pembentukan

batu bara dan minyak bumi (bahan bakar fosil, proses fotosintesis yang memakan jutaan

tahun) yang saat ini digunakan secara ekstensif dan eksploratif bukan hanya untuk bahan

bakar tetapi juga untuk bahan pembuat plastik, formika, bahan sintesis lainnya.Sehingga bisa

dikatakan bahwa sumber segala energi adalah energi matahari. Energi matahari dapat

dimanfaatkan dengan berbagai cara yang berlainan bahan bakar minyak adalah hasil

fotosintesis, tenaga hidro elektrik adalah hasil sirkulasi hujan tenaga angin adalah hasil

perbedaan suhu antar daerah dan sel surya (sel fotovoltaik) yang menjanjikan masa depan

yang cerah sebagai sumber energi listrik.

Menurut Wikipedia, tenaga surya atau biasa disebut juga energi surya adalah tenaga

atau energi yang didapat dengan mengubah energi panas surya matahari melalui peralatan

tertentu menjadi sumber daya dalam bentuk lain.

Energi surya menjadi salah satu sumber pembangkit daya selain air, uap,angin,

biogas, batu bara, dan minyak bumi. Teknik pemanfaatan energi surya awalnya menggunakan

kristal silikon untuk mengkonversi radiasi matahari. Sel silikon yang dipergunakan untuk

mengubah energi surya menjadi sumber daya mulai diperhitungkan sebagai metode baru,

karena dapat digunakan sebagai sumber daya bagi satelit angkasa luar.

Karena sel surya sanggup menyediakan energi listrik bersih tanpa polusi, mudah

dipindah, dekat dengan pusat beban sehingga penyaluran energi sangat sederhana serta

sebagai negara tropis, Indonesia mempunyai karakteristik cahaya matahari yang baik

dibanding tenaga angin seperti di negara-negara 4 musim, utamanya lagi sel surya relatif

efisien, tidak ada pemeliharaan yang spesifik dan bisa mencapai umur yang panjang serta

mempunyai keandalan yang tinggi.

Indonesia yang merupakan daerah sekitar katulistiwa dan daerah tropis dengan luas

daratan hampir 2 juta km2, dikaruniai penyinaran matahari lebih dari 6 jam sehari atau sekitas

2.400 jam dalam setahun. Energi surya dimuka bumi Indonesia mempunyai intensitas antara

0.6-0.7kW/m2, betapa melimpahnya energi yang sebagian besar terbuang sia-sia ini.

Tantangan, bagaimana mengembangkan pemanfaatan sumber energi ini.

Teknologi ini masih relatif baru di Indonesia , hal ini dimungkinkan karena ilmu

pengetahuan dan teknologi Indonesia masih sangat terpengaruh oleh teknologi dari negara-

negara Barat yang pada umumnya negara-negara tersebut mempunyai 4 musim, sehingga

kurang mendapatkan sinar matahari kalupun mendapat sinar namun dengan jumlah yang

tidak terlalu besar.

Sedang di Indonesia seharusnya sel surya ini mendapatkan perhatian khusus, sebab

Indonesia yang merupakan daerah tropis dan di daerah katulistiwa maka Indonesia

mempunyai karakteristik angin yang kurang baik (sangat fluktuatif) dibanding dengan

karakteristik angin di negara –negara Barat namun sangat menguntungkan untuk energi

matahari yang rata-rata mendapat sinar matahari 6 jam dalam sehari dengan cuaca yang

sangat mendukung.

Sebagai negara tropis, Indonesia mempunyai potensi energi surya dengan radiasi

harian matahari rata-rata 4,8 kWh/mý. Untuk memanfaatkan potensi energi surya ada dua

macam teknologi yang sudah diterapkan, yaitu energi surya fotovoltaik dan energi surya

termal.

1. Energi surya fotovoltaik

Energi surya fotovoltaik dihasilkan dengan mengubah energi matahari

menggunakan sel surya yang terdiri dari rangkaian panel unsur semikonduktor,

misalnya lapisan unsur silikon yang tipis. Lempengan silikon itu dipasang dengan

posisi sejajar dalam sebuah panel yang terbuat dari aluminium atau baja anti karat

dan dilindungi oleh kaca atau plastik. Lempengan silikon itu kemudian dirangkaikan

secara seri menggunakan kisi-kisi kabel penghantar arus listrik. Bila sel surya itu

terkena matahari maka pada lapisan silikon terjadi pemisahan elektron dari atom

silikon sehingga dibangkitkan arus listrik.

Berbeda dengan energi surya termal, sel fotovoltaik tergantung pada jumlah

energi cahaya yang mencapai lapisan semikonduktor dan luas permukaan sel.

Ketergantungan pada jumlah energi matahari yang menyinari sel ini lah merupakan

kelemahan sumber energi surya fotovoltaik. Untuk mengatasi kekurangan ini,

peneliti Amerika telah menciptakan modul fotovoltaik yang secara otomatis bergerak

mengikuti arah matahari. Setiap modul dilengkapi computer yang memperhitungkan

posisi matahari di lokasi sel surya. Analisa tersebut diteruskan pada motor penggerak

yang mengatur posisi sel surya sehingga mendapat penyinaran matahari secara

optimal.

Efisiensi sel surya fotovoltaik komersial berkisar antara sepuluh sampai 17

persen. Artinya, hanya 10 sampai 17 persen energi matahari yang diubah menjadi

arus listrik. Untuk menghasilkan energi dalam skala besar diperlukan lahan yang

luas. Pembangkit Listrik Tenaga Surya Fotovoltaik terbesar di dunia saat ini berada

di Jerman. Sebanyak 38.000 modul sel fotovoltaik tersebar di atas lahan seluas 24

hektar yang dapat mengasilkan daya listrik sebesar enam megawatt. Jumlah ini

mencukupi kebutuhan listrik 4.000 rumah tangga Jerman dalam setahun.

Saat ini, kendala dalam penggunaan sistem surya fotovoltaik adalah harga

panel surya yang masih tinggi. Hal ini dapat diatasi misalnya dengan mengganti

lapisan semikonduktor dengan unsur yang lebih kompetitif. Sedangkan keuntungan

pembangkit energi surya fotovoltaik adalah dalam pembangkitan listrik tidak

dihasilkan emisi CO2 atau gas berbahaya lainnya. Selain itu, Pembangkit Listrik

Tenaga Surya untuk kebutuhan individu dapat dikembangkan di daerah yang

terpencil sekalipun.

2. Energi surya termal

Energi surya termal menggunakan tenaga matahari untuk menghasilkan

listrik secara tidak langsung. Salah satu caranya adalah dengan pemanasan

rangkaian pipa secara langsung. Atau dengan menggunakan cermin untuk

memfokuskan sinar matahari pada pipa berisi cairan penghantar panas seperti

misalnya minyak sintetis. Cara lain adalah dengan mengatur cermin mengelilingi

menara yang di puncaknya terdapat tabung kolektor cahaya matahari. Sinar

matahari yang dipantulkan terfokus pada satu titik dan memanaskan cairan dalam

tabung tersebut. Energi panas yang dihasilkan dalam kedua proses ini

menggerakkan turbin uap yang pada akhirnya akan menghasilkan listrik.

Efisiensi kerja energi surya termal mencapai 30 persen. Sama dengan

energi surya fotovoltaik, pembangkit listrik tenaga surya termal tidak

menghasilkan emisi CO2. Sementara kelemahannya adalah pembangkit listrik ini

hanya dapat digunakan pada siang hari karena membutuhkan penyinaran langsung

matahari. Pemanfaatan energi surya termal yang bersifat komersial belum tersebar

luas.

1.2.2. CARA KERJA TENAGA SURYA

Cara kerja sel surya sendiri sebenarnya mirip dengan alat semikonduktor dioda.

Ketika cahaya bersentuhan dengan sel surya dan diserap oleh bahan semi-konduktor, terjadi

pelepasan elektron. Apabila elektron tersebut bisa menempuh perjalanan menuju bahan semi-

konduktor pada lapisan yang berbeda, terjadi perubahan sigma gaya-gaya pada bahan. Gaya

tolakan antar bahan semi-konduktor, menyebabkan aliran medan listrik. Dan menyebabkan

elektron dapat disalurkan ke saluran awal dan akhir untuk digunakan pada perabot listrik.

Bahan dan cara kerja yang aman terhadap lingkungan menjadikan sel surya sebagai salah satu

hasil teknologi pembangkit listrik yang efisien bagi sumber energi alternatif masyarakat di

masa depan.

1.2.3. PEMAKAIAN TENAGA SURYA SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF

Panel Surya Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Untuk membangkitkan listrik sendiri di rumah bisa dengan cara pemasangan

panel surya - solar cell. Panel surya - solar cell mengubah sinar matahari menjadi

listrik. Listrik tersebut disimpan di dalam aki,dan aki akan menghidupkan lampu.

Kompor Matahari

Penggunaan energi matahari dapat dijadikan sebagai salah satu alternatif

untuk memasak sebagai pengganti minyak tanah atau gas. Mengingat harga minyak

tanah dan gas terus menaik.

Pendingin Ruangan dengan Tenaga Surya

Air conditioning adalah system pengaturan suhu dan kelembaban untuk

kenyamanan thermal manusia. Penggunaan sistem air conditioning yang semakin

meningkat di berbagai pertokoan, kantor-kantor,kendaraan pribadi, gedung

sekolah, dan kampus menjadi hal yang biasa dalam kehidupan sehari-hari.

Sayangnya, konsumsi energi listrik pada sisitem air conditioning konvesional

relatif sanagt tinggi. Konsumsi energi listrik yang begitu besar menuntut daya

listrik yang besar pula. Mengingat listrik yang pada umumnya masih menggunakan

bahan bakar fosil, penggunaan air conditioning secara tidak langsung juga

berkotribusi secara signifikan terhadap emisi gas rumah kaca. Emisi gas rumah

kaca menyebabkan peningkatan efek pemanasan global. Karena suhu lingkungan

makin panas, makin banyak industry dan rumah tangga yang menggunakan

Panel Surya

Kompor Matahari

perangkat AC dan menyebabkan emisi gas rumah kaca yang semakin banyak. Hal

ini membuat siklus emisi dan pemborosan energi yang tiad habisnya.

Mengingat bahwa menghambat laju penggunaan system air conditioning

adalah hal yang mustahil, diperlukan solusi ramah lingkungan untuk sebuah sistem

air conditioning baik dari segi proses maupun dari sumber energi yang digunakan.

Salah satu sistem yang memiliki prospek kedepan dalam hal air conditioning

dengan energi terbarukan adalah system solar thermal cooling, pendinginan

ruangan dengan menggunakan energi panas matahari. Cara kerjanya adalah

menghasilkan udara yang dingin dengan menggunakan panas matahari. Pada

umumnya matahari dikenal sebagai sumber panas. Namun dengan menggunakan

teknologi modern, ada beberapa proses thermal yang dapat menggunakan enegi

panas matahari untuk menggerakkan suatu proses pendinginan. Salah satu proses

thermal yang dapat digunakan untuk menggerakkan proses pendinginan adalah

proses refrigerasi yang dikenal sebagai absorption chilling. Secara umum, suatu

sistem refrigerasi bertugas untu memindahkan energi panas dari suatu ruangan

tertutup ke lingkungan, agar suhunya lebih rendah dari suhu lingkungan.

1.2.4. KELEBIHAN DAN KEKURANGAN DARI PEMANFAATAN TENAGA

SURYA SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF

Energi surya disebut-sebut oleh banyak orang sebagai sumber energi utama di masa

depan. Energi surya memiliki kelebihan yang lebih banyak dibandingkan dengan

kelemahannya, tapi kelemahan ini masih merupakan batu sandungan utama untuk pemakaian

energi surya yang lebih luas. Sekarang pertama-tama kami akan membahas keunggulan dari

energi surya.

Kita sudah mengetahui, bahwa energi surya merupakan sumber energi terbarukan.

Matahari hampir tak terbatas sebagai sumber energi, dan energi surya tidak dapat habis, tidak

seperti bahan bakar fosil yang akhirnya akan habis. Setelah bahan bakar fosil habis, dunia

akan memerlukan alternatif sumber energi yang baik, dan energi surya jelas terlihat sebagai

salah satu alternatif terbaik.

Energi surya merupakan sumber energi yang ramah lingkungan karena tidak

memancarkan emisi karbon berbahaya yang berkontribusi terhadap perubahan iklim seperti

pada bahan bakar fosil. Setiap watt energi yang dihasilkan dari matahari berarti kita telah

mengurangi pemakaian bahan bakar fosil, dan dengan demikian kita benar-benar telah

mengurangi dampak perubahan iklim. Penelitian terbaru melaporkan bahwa rata-rata sistem

rumah surya mampu mengurangi 18 ton emisi gas rumah kaca di lingkungan setiap tahunnya.

Energi surya juga tidak memancarkan oksida nitrogen atau sulfur dioksida yang berarti tidak

menyebabkan hujan asam atau kabut asap.

Matahari merupakan sumber energi yang benar-benar bebas untuk digunakan oleh

setiap orang. Tidak ada yang memiliki Matahari, jadi setelah Anda menutupi biaya investasi

awal, pemakaian energi selanjutnya dapat dikatakan gratis. Lebih banyak energi matahari

yang kita gunakan maka semakin sedikit kita bergantung pada bahan bakar fosil. Ini berarti

akan meningkatkan ketahanan dan keamanan energi, karena akan mengurangi kebutuhan

impor minyak dari negara asing.

Dalam jangka panjang energi surya akan menghemat pengeluaran uang untuk energi.

Biaya awalnya memang cukup signifikan, namun setelah beberapa waktu Anda akan

memiliki akses ke energi yang benar-benar gratis, dan jika sistem rumah tenaga surya

menghasilkan energi yang lebih dari yang Anda butuhkan, di beberapa negara perusahaan

listrik dapat membelinya dari Anda, yang berarti ada potensi keuntungan ekstra terlibat. Ada

juga banyak negara yang menawarkan insentif keuangan untuk menggunakan energi surya.

Panel surya beroperasi tanpa mengeluarkan suara (tidak seperti turbin angin besar)

sehingga tidak menyebabkan polusi suara. Panel surya biasanya memiliki umur yang sangat

lama, minimal 30 tahun, dan biaya pemeliharaannya sangat rendah karena tidak ada bagian

yang bergerak. Panel surya juga cukup mudah untuk diinstal. Energi surya adalah salah satu

pilihan energi terbaik untuk daerah-daerah terpencil, karena tidak memerlukan transmisi

energi maupun transportasi sumber energi.

Bagi Indonesia, energi ini tersedia dengan jumlah yang besar di Indonesia. Sangat

mendukung kebijakan energi nasional tentang penghematan, diversifikasi dan pemerataan

energi.

Kelemahan utama dari energi surya adalah biaya awal yang tinggi. Panel surya terbuat

dari bahan mahal, bahkan dengan penurunan harga yang terjadi hampir setiap tahun,

harganya tetap terasa mahal.

Panel surya juga perlu untuk ditingkatkan efisiensinya. Untuk mencapai tingkat

efisiensi yang memadai dibutuhkan lokasi instalasi yang luas, dan panel surya ini idealnya

diarahkan ke matahari, tanpa hambatan seperti pohon dan gedung tinggi, untuk mencapai

tingkat efisiensi yang diperlukan.

Energi surya membutuhkan solusi penyimpanan energi murah dan efisien karena

matahari adalah sumber energi yang tidak kontinu. Proyek-proyek energi surya skala besar

(pembangkit listrik tenaga surya yang besar) akan membutuhkan lahan yang luas, dan banyak

air untuk tujuan pendinginan.

Intensitas cahaya berpengaruh terhadap besar kecilnya listrik yang dihasilkan panel

surya, sehingga jika cuacanya mendung maka proses pengisian energi membutuhkan waktu

yang lama.

Banyak daerah di dunia yang tidak memiliki cukup sinar matahari untuk menjadikan

energi surya bernilai ekonomis. Karena itu, solusi yang lebih maju sangat diperlukan untuk

membuat energi surya menjadi komersial di daerah-daerah tersebut

BAB II

TENAGA HIDROGEN

2.1 PENGANTAR

Saat ini sekitar 80 sampai 90 persen kebutuhan energi dunia berasal dari pembakaran

bahan bakar fosil seperti minyak bumi, batubara dan gas alam. Bahan bakar fosil ini

merupakan sumber-sumber tak terbarukan karena pembentukannya membutuhkan waktu

jutaan tahun bahkan melebihi 650 juta tahun. Eksploitasi terus-menerus terhadap bahan bakar

ini bukan saja menyebabkan persediaannya yang semakin menipis, yang berujung pada

kenaikan harga, tetapi juga meningkatkan dampak buruk bagi lingkungan akibat gas-gas

yang diemisikannya. Pembakaran bahan bakar fosil menghasilkan karbondioksida dan

oksida nitrogen dengan level tinggi yang merupakan kontributor efek rumah kaca dan

selanjutnya menyebabkan terjadinya pemanasan global yang memberikan dampak tidak

sedikit bagi kehidupan manusia. Di sisi lain, energi yang tersedia saat ini, pendistribusiannya

masih tidak merata bagi setiap negara dan wilayah di muka bumi ini. Di wilayah tertentu,

energi, listrik khususnya, dapat dinikmati secara berlimpah sementara di wilayah lainnya

listrik dan bahan bakar minyak merupakan barang langka atau tidak tersedia sama sekali.

Diperkirakan dari 6 miliar penduduk dunia, 2 miliar diantaranya belum menikmati

listrik. Kondisi ini mendorong para peneliti untuk menemukan energi-energi alternatif yang

sumbernya berlimpah, tidak berdampak buruk bagi lingkungan dan dapat diproduksi secara

lokal. Energi-energi alternatif ini sering disebut dengan istilah energi bersih atau energi

terbarukan. Energi bersih (clean energy ) adalah energi yang dalam proses produksi dan

penggunaannya tidak berdampak buruk pada aspek sosial, budaya, kesehatan dan lingkungan

atau yang dampaknya minimal. Energi bersih dikenal juga dengan istilah energi hijau (green

energy ), energi terbarukan, atau energi yang berkelanjutan karena mereka dihasilkan dari

sumber-sumber yang terbarukan seperti tenaga air, angin, radiasi matahari, panas bumi dan

biomassa.

Hidrogen adalah unsur paling sederhana. Setiap atom hidrogen hanya memiliki satu

proton. Ia juga merupakan gas yang paling banyak di alam semesta. Bintang-bintang, seperti

matahari, penyusun utamanya adalah hidrogen. Gas hidrogen jauh lebih ringan dari udara

sehingga naik dengan cepat dan keluar dari atmosfer Inilah sebabnya mengapa hidrogen tidak

ditemukan di bumi dengan sendirinya, tetapi hanya ditemukan dalam bentuk senyawa dengan

unsur-unsur lainnya. Apabila hidrogen digabungkan dengan oksigen akan menghasilkan air,

sedangkan jika digabungkan dengan karbon akan membentuk senyawa lainnya seperti

metana, batubara, dan minyak bumi. Hidrogen juga ditemukan dalam segala sesuatu yang

“tumbuh”, misalnya biomassa.

Hidrogen adalah salah satu pembawa energi (energy carrier ). Pembawa energi

mengalirkan energi dalam bentuk yang bisa digunakan dari satu tempat ke tempat lain. Listrik

adalah pembawa energi paling dikenal. Kita menggunakan listrik untuk memindahkan energi

dalam batu bara, uranium, dan sumber energi lain dari pembangkit listrik ke rumah-rumah

dan bisnis. Kita juga menggunakan listrik untuk memindahkan energi dalam air yang

mengalir dari bendungan ke konsumen. Untuk berbagai kebutuhan energi, jauh lebih mudah

untuk menggunakan listrik daripada menggunakan sumber energi itu secara langsung. Seperti

listrik, hidrogen merupakan pembawa energi dan harus dihasilkan dari zat lain. Hidrogen saat

ini tidak banyak digunakan, tetapi memiliki potensi sebagai pembawa energi di masa depan.

Hidrogen dapat dihasilkan dari berbagai sumber daya (air, bahan bakar fosil, atau

biomassa) dan merupakan produk sampingan dari proses kimia lainnya. Hidrogen memiliki

kandungan energi tertinggi dibandingkan bahan bakar umum lainnya menurut beratnya

(sekitar tiga kali lebih banyak dari bensin), tetapi kandungan energi terendah menurut volume

(sekitar empat kali lebih sedikit daripada bensin). Hidrogen juga disebut sebagai pembawa

energi bersih karena pembakarannya hanya menghasilkan air sebagai produk sampingnya.

2.2 PEMBAHASAN

2.2.1 Tenaga 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. Pada suhu dan tekanan standar, hidrogen tidak berwarna, tidak berbau, bersifat non-logam,

bervalensi tunggal, dan merupakan gas diatomik yang sangat mudah terbakar. Dengan massa

atom 1,00794 amu, hidrogen adalah unsur teringan di dunia.

Hidrogen juga adalah unsur paling melimpah dengan persentase kira-kira 75% dari

total massa unsur alam semesta. Kebanyakan bintang dibentuk oleh hidrogen dalam keadaan

plasma. Senyawa hidrogen relatif langka dan jarang dijumpai secara alami di bumi, dan

biasanya dihasilkan secara industri dari berbagai senyawa hidrokarbon seperti metana.

Hidrogen juga dapat dihasilkan dari air melalui proses elektrolisis, namun proses ini secara

komersial lebih mahal daripada produksi hidrogen dari gas alam.

Senyawa ionic hidrogen dapat bermuatan positif (kation) ataupun negatif (anion).

Hidrogen dapat membentuk senyawa dengan kebanyakan unsur dan dapat dijumpai dalam air

dan senyawa-senyawa organik. Hidrogen sangat penting dalam reaksi asam basa yang mana

banyak rekasi ini melibatkan pertukaran proton antar molekul terlarut.

Gas hidrogen sangat mudah terbakar dan akan terbakar pada konsentrasi serendah 4%

H2 di udara bebas. Ketika dicampur dengan oksigen dalam berbagai perbandingan, hidrogen

meledak seketika disulut dengan api dan akan meledak sendiri pada temperatur 560 °c. Lidah

api hasil pembakaran hidrogen-oksigen murni memancarkan gelombang ultraviolet dan

hampir tidak terlihat dengan mata telanjang. Oleh karena itu, sangatlah sulit mendeteksi

terjadinya kebocoran hidrogen secara visual. Karakteristik lainnya dari api hidrogen adalah

nyala api cenderung menghilang dengan cepat di udara, sehingga kerusakan akibat ledakan

hidrogen lebih ringan dari ledakan hidrokarbon.

Hidrogen diperlukan dalam jumlah yang besar pada industri perminyakan, kimia dan

pengolahan makanan. Hidrogen biasa digunakan sebagai agen pereduksi biji logam dan

penghalogenasi yang biasa diaplikasikan pada industri-industri tersebut. NASA (National

Aeronautics and Space Administration) adalah pengguna utama dari hidrogen sebagai bahan

bakar energi selama bertahun-tahun dalam program ruang angkasa mereka. Bahan bakar

hidrogen cair mengangkat pesawat ulang-alik NASA ke orbit. Baterai hidrogen, yang disebut

sel bahan bakar (fuel cell ), merupakan daya sistem listrik pesawat itu dengan produk

samping air murni yang digunakan sebagai air minum oleh kru pesawat tersebut. Sel bahan

bakar hidrogen menghasilkan listrik dengan sangat efisien, tapi mahal untuk dibangun. Sel

bahan bakar yang kecil dapat menggerakkan mobil listrik dan yang besar bisa menyediakan

listrik di tempat-tempat terpencil yang tidak memiliki akses listrik. Karena biayanya yang

tinggi, sel bahan bakar ini belum digunakan secara luas, hanya digunakan di tempat-tempat

tertentu untuk keadaan darurat seperti untuk keperluan rumah sakit. Sel bahan bakar portable

sudah mulai dijual untuk menambah daya pada komputer laptop, ponsel dan aplikasi militer.

2.2.2 Fuel Cells (sel bahan bakar)

Di zaman modern seperti sekarang ini, listrik bukanlah hal yang baru lagi bagi kita.

Energi multifungsi ini sangat berperan besar dalam kehidupan. Terutama untuk manusia.

Bahkan mungkin, kita tak akan bisa hidup walau sehari tanpa listrik. Sebaliknya, hal itu tidak

berlaku pada zaman dulu, ketika listrik belum ditemukan. Penerangan di malam hari saja, saat

itu sudah cukup dengan mengandalkan api. Beruntung, kita hidup di zaman yang canggih

seperti sekarang. Segala alat, sarana, dan prasarana penunjang dan pemanja hidup sudah

lengkap tersedia. Tentu kita masih ingat bagaimana evolusi energi listrik terjadi hingga

seperti sekarang. Salah satu tahapnya adalah penggunaan accumulator atau yang biasa kita

sebut sebagai accu atau aki. Alat penghasil listrik ini dulu sering kita jumpai sebagai

penghidup televisi.

Seorang berkebangsaan inggris yang bernama Sir William Obert Grove, manusia

pertama pembuat alat sederhana yang belakangan disebut sebagai fuel cell. Seorang hakim

pengadilan, penemu, dan ahli fisika lahir tanggal 11 juli 1811 di Swansea, South Wales dan

meninggal di london pada tanggal 1 Agustus 1896. Setelah menyelesaikan pendidikan

privatnya, Grove masuk Brasenose College, Oxford hingga mendapatkan gelar b.a. Di tahun

1832. Beliau juga belajar hokum pada lincoln inn. Kariernya dalam bidang ilmu pengetahuan

dimulai sejak dia membuat voltaic battery yang dijelaskannya pada pertemuan The British

Association for the Advancement of Science di tahun 1839. Fuel cell yang dibuatnya terdiri

atas elektrolit asam, keeping platina serta tabung gas oksigen dan hidrogen, dan

menggunakan prinsip reaksi balik terbentuknya air, di mana hidrogen dan oksigen akan

bereaksi dalam larutan asam dan menghasilkan air dan listrik dengan arus sebesar 12 ampere

dan tegangan 1,8 volt. Sel ini kemudian disebut sebagai Grove`s battery atau baterai Grove

atau sel grove. Sejak saat itu sel Groove banyak digunakan. Akan tetapi, karena listrik yang

dihasilkan sedikit dan tidak mencukupi lagi untuk kebutuhan listrik yang semakin besar,

lambat laun sel Grove mulai tergeser. Namun, sel grove tetap menjadi dasar acuan

pengembangan fuel cell selanjutnya. Temuan-temuan fuel cell selanjutnya bermunculan. Di

tahun 1889, kata fuel cell Pertama kali diperkenalkan oleh Ludwig Mond dan Charles Langer

yang mencoba membuat fuel cell yang dipakai untuk industri batu bara. Walaupun sumber

lain ada juga yang mengatakan bahwa kata fuel cell pertama kali dipakai oleh William White

Jaques. Jaques juga adalah peneliti pertama yang memakai asam fosfat sebagai elektrolit.

Di tahun 1920 penelitian fuel cell di jerman membuka jalan bagi pembuatan siklus

karbonat dan fuel cell oksida padat seperti yang ada sekarang ini. Di tahun 1932, seorang

insinyur Francis T. Bacon memulai penelitian penting dalam fuel cell. Dulunya fuel cell

menggunakan elektroda platina dan asam sulfat sebagai elektrolit di mana platina sangat

mahal dan asam sulfat sangat korosif (membuat cepat berkarat). Di sini bacon

mengembangkan katalis platina yang sangat mahal itu dengan sel oksigen dan hidrogen yang

memakai elektrolit alkali yang tidak korosif serta elektroda yang tidak mahal. Penelitiannya

berlangsung hingga tahun 1959. Dalam pendemonstrasian model desainnya menghasilkan

5.000 watt yang dapat menghidupkan mesin pengelas. Fuel cell tersebut akhirnya disebut

sebagai Bacon Cell.

Seorang insinyur Allis-Chalmers manufacturing company, di bulan Oktober tahun

1959 mendemonstrasikan 20 traktor bertenaga kuda yang merupakan mesin pertama

menggunakan fuel cell. Sebuah produsen alat elektronik terkenal di amerika, selama tahun

1960-an memproduksi tenaga listrik berbasis fuel cell untuk nasa sebagai tenaga pesawat

ruang angkasanya yaitu gemini dan apollo. Sistem fuel cell yang dipakai dalam alat ini

berdasar pada sel bacon. Sampai sekarang, tenaga yang dipakai dalam pesawat ruang angkasa

tetap memakai fuel cell karena dengan fuel cell energi yang dipakai tidak terlalu ribet seperti

baterai atau tenaga nuklir yang cukup riskan. Dalam hal penelitian teknologi fuel cell, nasa

telah mendanai lebih dari 200 riset.

Bus yang memakai teknologi fuel cell pertama kali diluncurkan pada tahun 1993 dan

untuk mobil biasa di Eropa dan Amerika kini telah banyak dipakai. Sejumlah produsen mobil

mewah dan produsen mobil kelas menengah juga mulai mengembangkan mobil yang

memakai fuel cell ini, sejak tahun 1997. Sejak saat itu bermunculan temuan-temuan yang

lebih mutakhir tentang mobil yang bertenaga fuel cell ini. Promosi yang dilakukan besar-

besaran dengan mengedepankan ramah dan amannya emisi yang dihasilkan kendaraan

sehingga lingkungan yang bebas polusi dan takkan mengganggu lingkungan, kemudian juga

dapat diperbaruinya bahan bakar yang akhirnya mengurangi pemakaian BBM.

Ditambah lagi bermunculannya tempat-tempat penjualan bahan bakar ini, seperti

adanya pom-pom hidrogen. Tak hanya itu, teknologi fuel cell yang ditemukan juga menjadi

bervariasi, seperti ditemukannya fuel cell yang lebih efisien dalam menghasilkan gas

hidrogen hingga jumlahnya semakin berlipat. Teknologi ini bahkan melibatkan proses

fermentasi oleh mikroba yang sebelumnya sangat mustahil sekali di dalam produksi bahan

bakar. Teknologi ini berkembang sejak tahun 2.000 yang kita kenal sebagai MFC atau

Microbial Fuel Cell. MFC ini selain menghasilkan hidrogen yang banyak hingga 4 kali lipat

dari fuel cell biasa, substrat yang dipakai mikroba dalam berfermentasi adalah limbah rumah

tangga, industri ataupun limbah pertanian yang tidak terpakai sehingga selain yang dihasilkan

adalah gas hidrogen juga didapatnya produk akhir berupa air bersih yang tentu saja dapat

dipakai untuk berbagai macam kebutuhan. Dan jelas hal ini bisa mengurangi sejumlah dana

yang dipakai untuk pembersihan air limbah. Walaupun memang MFC ini belum dapat

dipakai di dalam menghidupkan mobil seperti fuel cell sebelumnya, sejumlah pakar peneliti

merasa optimistis hal itu dapat terwujud karena penelitian ke arah itu sedang dalam

pengembangan.

2.2.3 Cara kerja

Prinsip kerja fuel cell adalah proses elektrokimia di mana hidrogen dan oksigen

digunakan sebagai bahan bakar. Komponen utama fuel cell terdiri dari elektrolit berupa

lapisan khusus yang diletakkan di antara dua buah elektroda. Proses kimia yang disebut

pertukaran ion terjadi di dalam elektrolit ini dan menghasilkan listrik serta air panas. fuel cell

menghasilkan energi listrik tanpa adanya pembakaran dari bahan bakarnya, sehingga tidak

ada polusi.

2.3. PEMAKAIAN TENAGA HIDROGEN

. Fuel cell yang merupakan penghasil tenaga listrik dari hidrogen.Pemakàian fuel cell

yang baru dikembangkan adalah sebagai pengganti bahan bakar untuk transportasi.

Pemakaiannya adalah :

Salah satu mobil fuel cell Toyota yang sudah diperkenalkan ke publik adalah Toyota

Highlander FCHV (Fuel Cell Hydrogen Vehicle). Mobil ini sudah teruji melakukan

perjalanan jauh. Di Jepang, Toyota Highlander FCHV terbukti mampu melakukan

perjalanan Tokyo-Osaka sejauh 560km dengan satu tangki hydrogen. Sampai saat ini

teknologi fuel-cell masih mahal karena teknologi yang dipakai dan fakta bahwa masih

belum ada teknologi yang bisa menyimpan hydrogen dalam mobil agar mobil ini

memiliki daya jelajah sejauh mobil konvensional.

Saat ini ada lebih dari 300 kendaraan berbahan bakar hidrogen di Amerika Serikat.

Sebagian besar adalah bus dan mobil dengan motor listrik. Kendaraan tersebut

menyimpan gas atau cairan hidrogen dan mengubahnya menjadi listrik untuk motor

menggunakan sel bahan bakar. Hanya beberapa kendaraan ini membakar hidrogen

secara langsung.

Digunakan untuk bis di Los Angeles, Chicago, Vancouver dan Jerman

Prototipe hampir semua perusahaan otomoif di U.S dan pasar global

Pembangkit tenaga

Digunakan di perumahan dan perkantoran

Digunakan dalam aplikasi kendaraan militer

2.4. KELEBIHAN DAN KEKURANGAN PEMAKAIAN TENAGA HIDROGEN

SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF

Kelebihan :

1 . Tidak Mengeluarkan Emisi Berbahaya

Sebuah sistem fuel cell hanya akan mengeluarkan uap air apabila memakai hidrogen

murni. Tetapi ketika memakai hidrogen hasil dari reforming hidrokarbon / fosil (misal : batu

bara , gas alam, dll ) maka harus dilakukan uji emisi untuk menentukan apakah sistem

tersebut masih dapat dikategorikan zero emission . Sebuah sistem fuel cell dapat

dikategorikan zero emission ketika mengeluarkan emisi pencemar udara yang sangat rendah

2 . Efisiensi Tinggi

Karena fuel cell tidak menggunakan proses pembakaran dalam konversi energi , maka

efisiensinya tidak dibatasi oleh batas maksimum temperatur operasional Hasilnya, efisiensi

konversi energi pada fuel cell melalui reaksi elektrokimia lebih tinggi dibandingkan efisiensi

konversi energi pada mesin kalor (konvensional ) yang melalui reaksi pembakaran.

3 . Temperatur Operasional Rendah

Sistem fuel cell sangat baik diaplikasikan pada industri otomotif yang beroperasi pada

temperatur rendah . Keuntungannya adalah fuel cell hanya memerlukan sedikit waktu

pemanasan (warm up time).

5 . Reduksi Transformasi Energi

Ketika fuel cell digunakan untuk menghasilkan energi listrik maka fuel cell hanya

membutuhkan sedikit transformasi energi , yaitu dari energi kimia menjadi energi listrik.

Bandingkan dengan mesin kalor yang harus mengubah energi kimia menjadi energi panas

kemudian menjadi energi mekanik yang akan memutar generator untuk menghasilkan energi

listrik. Fuel cell yang diaplikasikan untuk menggerakkan motor listrik memiliki jumlah

transformasi energi yang sama dengan mesin kalor , tetapi transformasi energi pada fuel cell

memiliki efisiensi yang lebih tinggi.

6 . Waktu Pengisian Hidrogen Singkat

Sistem fuel cell tidak perlu penyetruman (recharge) layaknya baterai . Tetapi sistem

fuel cell harus diisi ulang dengan hidrogen , dimana prosesnya lebih cepat dibandingkan

penyetruman baterai . Selain itu , baterai tidak dapat dipasang dalam jumlah besar pada mesin

otomotif untuk meningkatkan performance karena akan semakin menambah beban pada

kendaraan tersebut .

Kekurangan:

1 . Hidrogen

Hidrogen sulit untuk diproduksi dan disimpan . Saat ini proses produksi hidrogen

masih sangat mahal dan membutuhkan input energi yang besar (artinya: efisiensi produksi

hidrogen masih rendah ). Untuk mengatasi kesulitan ini , banyak negara menggunakan

teknologi reforming hidrokarbon /fosil untuk memperoleh hidrogen . Tetapi cara ini hanya

digunakan dalam masa transisi untuk menuju produksi hidrogen dari air yang efisien .

2 . Sensitif pada Kontaminasi Zat- asing

Fuel cell membutuhkan hidrogen murni, bebas dari kontaminasi zat- asing. Zat- asing

yang meliputi sulfur , campuran senyawa karbon , dll dapat menonaktifkan katalisator dalam

fuel cell dan secara efektif akan menghancurkannya.

3 . Harga Katalisator Platinum Mahal

Fuel cell yang diaplikasikan pada industri otomotif memerlukan katalisator yang

berupa Platinum untuk membantu reaksi pembangkitan listrik. Platinum adalah logam yang

jarang ditemui dan sangat mahal. Berdasarkan survei geologis ahli USA, total cadangan

logam platinum di dunia hanya sekitar 100 juta kg. Dan pada saat ini , diperkirakan teknologi

fuel cell berkapasitas 50 kW memerlukan 100 gram platinum sebagai katalisator. Misalkan

penerapan teknologi fuel cell berjalan baik (meliputi : penghematan pemakaian platinum

pada fuel cell , pertumbuhan pasar fuel cell rendah , dan permintaan platinum rendah ) maka

sebelum tahun 2030 diperkirakan sudah tidak ada lagi logam platinum. Untuk itulah

diperlukan penelitian untuk menemukan jenis katalisator alternatif yang memiliki

kemampuan mirip katalisator dari platinum.

4 . Pembekuan

Selama beroperasi , sistem fuel cell menghasilkan panas yang dapat berguna untuk

mencegah pembekuan pada temperatur normal lingkungan . Tetapi jika temperatur

lingkungan terlampau sangat dingin (- 10 s / d - 20 C) maka air murni yang dihasilkan akan

membeku di dalam fuel cell dan kondisi ini akan dapat merusak membran fuel cell. Untuk itu

harus didesain sebuah sistem yang dapat menjaga fuel cell tetap berada dalam kondisi

temperatur normal operasi.

BAB III

KESIMPULAN

Sebagai alternative penggunaan energy dari bahan bakar fosil, dapat digunakan energi

yang bersumber dari tenaga surya dan energy hydrogen. Tenaga surya mampu mengubah

energi panas surya (matahari) melalui peralatan tertentu menjadi sumber daya dalam bentuk

lain sehingga mampu mengatasi masalah keterbatasan energi tak terbarukan. Sedangkan

Hidrogen adalah salah satu unsur terbanyak yang menyusun alam semesta tetapi tidak dapat

didapat secara langsung, tetapi harus melalui proses produksi. Keduanya, panas matahari dan

hydrogen, berjumlah banyak di alam semesta ini.

Untuk penggunaan tenaga surya sebagai alternative dari bahan bakar fosil,

keunggulannya adalah jumlahnya (jumlah sinar matahari) yang tidak terbatas, tidak ada

kepemilikan dari sinar matahari, ramah lingkungan karena tidak menghasilkan gas emisi yang

dapat menimbulkan polusi, tidak menimbulkan polusi suara, mudah instalasinya bahkan pada

daerah terpencil sekaligus, dan cocok untuk diterapkan di Indonesia karena Indonesia

mendapat banyak sinar matahari setiap harinya. Sedangkan kekurangannya adalah biaya awal

yang sangat tinggi tetapi untuk kelanjutannya tidak banyak memakan biaya lagi, efisiensi

penyimpanan energy masih harus ditingkatkan, dan intensitas cahaya yang fluktuatif

mempengaruhi besar kecil jumlah energy yang dihasilkan.

Sedangkan dalam penggunaan tenaga hydrogen keunggulannya adalah ramah

lingkungan karena tidak menghasilkan gas emisi, efisiensi tinggi, dapat mereduksi

transformasi energy, dan pengisian ulangnya berlangsung cepat. Kekurangan dari sumber

energy alternative ini adalah proses produksi dan pengimpanan hydrogen yang sangat mahal

dan membutuhkan banyak energy, mudahnya zat hydrogen terkontaminasi oleh zat lain, dan

harga katalisator yang mahal dan langka.

Dari hasil analisis kami, kami menyimpulkan bahwa tenaga surya lebih tepat

diterapkan sebagai sumber energy alternative di Indonesia daripada tenaga hidrogen karena

beberapa sebab, antara lain sebagai berikut:

1. Indonesia mendapat banyak pancaran sinar matahari setiap harinya

2. Tenaga surya dapat didapatkan secara langsung dari pancaran sinar matahari dan

tanpa proses produksi

3. Di Indonesia sudah banyak orang-orang yang merintis penggunaan tenaga surya

sebagai energy alternative sehingga hanya dipelukan pengembangan lebih lanjut

4. Tenaga surya hanya membutuhkan biaya besar di awal saja, perawatan dan

pemakaian lebih lanjut tidak memakan biaya yang besar

5. Banyaknya daerah terpencil di Indonesia yang belum mendapatkan listrik karena

sulitnya sarana, tapi tenaga surya dapat menjad salah satu solusinya.

Sedangkan alasan kami mengenyampingkan penggunaan tenaga hidrogen sebagai

sumber energy alternative di Indonesia adalah karena teknologi di Indonesia yang masih

kurang memadai dalam proses produksi hydrogen, biaya dalam produksi dan penyimpanan

hydrogen yang sangat besar dan sulit, serta belum terlalu tampak adanya perintis penggunaan

tenaga hydrogen sebagai energy alternative di Indonesia sehingga pengembangan lebih lanjut

masih membutuhkan usaha yang lebih besar.

BAB IV

DAFTAR PUSTAKA

http://www.indoenergi.com/2012/04/keunggulan-dan-kelemahan-energi-surya.html

http://eprints.undip.ac.id/1722/1/solarseeker.pdf

http://d3elektro.undip.ac.id/index.php/publikasi-full/26-energi-matahari-sumber-energi-

alternatif-yang-effesien-handal-dan-ramah-lingkungan-di-indonesia.html

http://palembang.tribunnews.com/2014/03/30/sumber-energi-alternatif-yang-ramah-

lingkungan

http://www.kelas-mikrokontrol.com/jurnal/iptek/bagian-6/sumber-energi-terbarukan-untuk-antisipasi-krisis-bbm.html

https://kopralgadget.wordpress.com/kumpulan-news-gadget-dan-artikel/pembangkit-energi-alternatif/

http://www.forumsains.com/artikel/aplikasi-sel-surya-sebagai-sumber-energi-alternatif/

http://industri09martindoank.blog.mercubuana.ac.id/

http://www.tapeketan.com/en/artikel/pengetahuans/94-membuat-kompor-matahari-sebagai-alternatif-bahan-bakar-minyak-dan-gas.html