{Tocify}
Dari melek sampai merem, manusia tak bisa hidup tanpa energi.
Ketika bangun tidur, kita yang kelaparan akan memasak sesuatu menggunakan kompor ataupun microwave. Untuk pergi ke pasar, kantor, atau sekolah, kita memanfaatkan moda transportasi berbahan bakar. Ketika hari mulai senja, kita menyalakan lampu untuk menerangi gelapnya malam.
Kita sudah sangat familiar dengan penggunaan energi. Namun, bagaimana sebenarnya energi itu bekerja?
Menurut konsep fisika, energi merupakan entitas abstrak yang memiliki kapasitas untuk melakukan suatu kerja. Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak bisa diciptakan maupun dimusnahkan, namun hanya bisa dirubah menjadi bentuk energi yang lain.
Dengan kata lain, energi tidak bisa dibuat dari ketiadaan. Kita membutuhkan sumber energi untuk bisa menghasilkan energi dalam bentuk lain.
Berdasarkan sumbernya, energi bisa diklasifikasikan menjadi:
Energi terbarukan, yaitu energi yang dihasilkan dari sumber energi yang selalu "diisi ulang" oleh alam. Karena selalu diregenerasi oleh alam, sumber energi terbarukan akan selalu tersedia dan tidak pernah habis walaupun digunakan terus-menerus. {alertSuccess}
Energi tidak terbarukan, yaitu energi yang berasal dari sumber energi yang jumlahnya terbatas. Ketika sumber energi tersebut habis, alam membutuhkan waktu yang sangat lama untuk bisa meregenerasinya. Contoh sumber energi tidak terbarukan antara lain bahan bakar fosil seperti minyak bumi, gas, dan batubara. {alertError}
Dewasa ini, sumber energi terbarukan menjadi topik yang ramai dibicarakan. Topik ini pun kian menjadi sorotan dalam forum internasional seperti Konferensi Perubahan Iklim PBB.
Lantas, mengapa sumber energi terbaruhkan menjadi sangat penting?
Urgensi Pengembangan Energi Terbarukan
Mengenal 5 Sumber Energi Terbarukan Beserta Kelebihan dan Kekurangannya
1. Energi Surya
 |
| Rumah yang dipasang panel surya (sumber: Pixabay) |
Energi surya merupakan energi yang bersumber dari radiasi sinar dan panas matahari.
Tahukah kamu, bahwa sinar matahari yang diterima bumi selama 1,5 jam mampu memenuhi kebutuhan listrik global selama setahun penuh?
Energi surya bisa dikonversi menjadi energi listrik dengan menggunakan:
- Panel surya atau solar panel
- Tenaga surya terkonsentrasi atau concentrated solar power (CSP)
Khusus pada postingan ini, saya akan lebih fokus membahas panel surya, mengingat teknologi tersebut lebih umum dijumpai.
Panel surya merupakan sebuah alat yang berfungsi mengubah energi surya menjadi energi listrik dengan memanfaatkan efek fotovoltaik. Secara penampilan, panel surya berupa lembaran-lembaran kotak dengan permukaan yang mengkilap, serta biasa dipasang pada atap gedung maupun bangunan.
Panel surya tersusun atas kumpulan sel fotovoltaik (photovoltaic cell) yang di dalamnya terdapat semikonduktor silikon, semikonduktor tipe N (bermuatan negatif) seperti fosfor, dan semikonduktor bertipe P (bermuatan positif) seperti boron.
 |
| Mekanisme sel fotovoltaik atau photovoltaic cell (sumber: Research Gate) |
Secara singkat, prinsip kerja panel surya adalah memanfaatkan foton dari cahaya matahari untuk menciptakan aliran elektron yang bergerak dari semikonduktor tipe N menuju semikonduktor tipe P. Aliran elektron tersebut kemudian diubah menjadi arus listrik yang bisa dimanfaatkan untuk menghidupkan peralatan elektronik.
Sampai saat ini, teknologi panel surya masih tergolong mahal. Biaya instalasi panel surya pada atap berukuran 5 x 5 meter bisa mencapai 23 juta Rupiah, dengan daya sebesar 1300 Watt dan tagihan listrik bulanan rata-rata tanpa panel surya sebesar 200 ribu Rupiah.
Karena alasan tersebut, penggunaan panel surya masih terbatas pada pabrik, gedung perkantoran, dan rumah mewah.
Meskipun biaya instalasinya mahal, namun panel surya bisa menghemat biaya penggunaan listrik jika dikalkulasi dalam jangka panjang. Selain itu, emisi karbon yang dihasilkan konon lebih rendah dibandingkan listrik dari PLN.
FYI, kamu bisa mengecek estimasi biaya instalasi panel surya pada website Kementerian ESDM. Tentunya setiap bangunan bisa saja memiliki biaya instalasi yang berbeda.
Kelebihan energi surya:
- Energi surya dapat dimanfaatkan pada berbagai skala, termasuk pada bangunan yang tidak begitu besar seperti rumah.
- Umumnya panel surya dapat dipasang pada atap bangunan sehingga tidak membutuhkan lahan tambahan.
- Biaya perawatan panel surya relatif rendah. Beberapa produsen panel surya bahkan memberikan garansi selama 20-25 tahun.
- Ketika break even point tercapai, pengguna bisa memanfaatkan energi listrik secara gratis. {alertSuccess}
Kekurangan energi surya:
- Biaya awal untuk instalasi panel surya masih terbilang mahal.
- Sangat tergantung dengan kondisi alam dan cuaca. Cuaca berawan maupun hujan dapat berdampak terhadap energi yang dikumpulkan.
- Untuk bisa digunakan pada malam hari, energi yang dihasilkan di siang hari harus disimpan dalam baterai. Namun, biaya penyimpanan energi surya masih terbilang mahal. {alertError}
2. Energi Angin
 |
| Kincir angin (sumber: Pixabay) |
Selain menyejukkan dan membuat rambut berkibar ala-ala tokoh protagonis, angin juga membantu kita menerbangkan layangan, menggerakkan perahu layar, hingga menyediakan energi listrik.
Namun, sebenarnya bagaimana cara kerja angin?
Angin terbentuk ketika terjadi perbedaan tekanan udara antar wilayah. Secara alami, angin berhembus dari area bertekanan udara tinggi menuju tekanan udara rendah. Perbedaan tekanan udara disebabkan karena perbedaan suhu, di mana area yang lebih panas memiliki tekanan udara yang lebih kecil, dan sebaliknya.
Untuk menghasilkan listrik, kita perlu "menangkap" energi kinetik angin dengan bantuan baling-baling. Indikatornya adalah baling-baling yang berputar. Setelah berhasil ditangkap, energi kinetik diubah menjadi energi mekanik menggunakan turbin, lalu dikonversi menjadi energi listrik dengan bantuan generator.
Sebelum digunakan untuk menghasilkan energi listrik, energi angin telah dimanfaatkan untuk melakukan pekerjaan mekanik seperti menggiling biji-bijian, menggergaji kayu, dan memompa air.
Belanda adalah negara yang memanfaatkan energi angin dengan cara yang paling jenius sepanjang sejarah. Pemerintah, insinyur, dan warga Belanda berbondong-bondong membangun banyak sekali kincir angin untuk menjaga eksistensi wilayahnya.
Bayangkan saja, sekitar 26% daratan Belanda terletak di bawah permukaan laut. Bahaya banjir dan tenggelam telah mengancam mereka selama beratus-ratus tahun.
Di sinilah letak kejeniusannya: mereka menggunakan energi angin untuk memompa air ke luar tanggul dan menjaga daratannya agar tetap kering.
Saking banyaknya kincir angin, Belanda sampai dijuluki sebagai "negeri kincir angin".
Kelebihan energi angin:
- Proses utama hampir tidak menghasilkan emisi karbon sehingga lebih ramah lingkungan.
- Kincir angin dapat dibangun di area lahan yang tidak begitu luas. {alertSuccess}
Kekurangan energi angin:
- Energi angin sangat bergantung terhadap keberadaan angin. Angin terbentuk akibat pengaruh alam dan cuaca sehingga tidak setiap saat ada.
- Dalam keadaan berputar, kincir angin dapat mengancam keselamatan burung yang tinggal ataupun kebetulan terbang di area sekitar kincir angin. {alertError}
3. Energi Air
 |
| Bendungan air (sumber: Pixabay) |
Prinsip pemanfaatan energi air sebenarnya mirip-mirip seperti energi angin, yaitu memanfaatkan energi kinetik dari pergerakan fluida dan mengubahnya menjadi energi mekanik dan listrik dengan bantuan turbin dan generator.
Adapun yang membedakan keduanya hanya jenis fluidanya saja, yang satu menggunakan pergerakan air sedangkan yang satunya lagi pergerakan udara (angin).
Agar mampu menghasilkan energi dalam jumlah yang banyak, bendungan dan pembangkit listrik tenaga air biasanya dipasang pada aliran sungai yang cukup deras dengan ketinggian tertentu.
Air yang mengalir pada lokasi yang tinggi akan memiliki energi potensial yang tinggi juga. Ketika medan aliran membawa air mengalir ke tempat yang lebih rendah, energi potensial yang jumlahnya besar tersebut akan terkonversi menjadi energi kinetik.
Selain dihasilkan dari pergerakan air dari lokasi tinggi ke rendah, energi air juga bisa berasal dari ombak di laut. Berbeda dengan aliran air di daratan, ombak laut tercipta akibat hembusan angin yang kencang serta pengaruh gravitasi bulan.
Indonesia sendiri sangat berpotensi mengembangkan sektor energi air, mengingat kita memiliki aliran air deras yang melimpah serta lautan yang begitu luas. Sampai tahun 2020, kapasitas PLTA di Indonesia telah mencapai angka yang fantastis yaitu sebesar 6.210 Megawatt.
Meskipun terdengar sangat besar, faktanya angka tersebut baru menyumbang sekitar 3% dari total energi listrik yang kita konsumsi. Kecilnya persentase tersebut menunjukkan masih ada banyak ruang untuk melakukan eksplorasi dan pengembangan.
Kelebihan energi air:
- Proses utama hampir tidak menghasilkan emisi karbon sehingga lebih ramah lingkungan.
- Danau buatan, bendungan, dan waduk untuk pembangkit listrik tenaga air dapat menarik wisatawan sehingga berdampak positif terhadap ekonomi sekitar.
- Produktivitas listrik yang dihasilkan dapat diatur dengan cara mengatur debit air. Pembangkit listrik bisa memaksimalkan produksi energi listrik ketika permintaan naik, sekaligus menurunkannya jika permintaan menurun. {alertSuccess}
Kekurangan energi air:
- Energi air sangat tergantung terhadap ketersediaan air khususnya pada musim kemarau maupun kekeringan panjang, apalagi di tengah krisis iklim seperti sekarang.
- Bendungan dibangun pada ketinggian memiliki risiko terhadap area sekitar. Konstruksi bendungan memang dibangun dengan sangat kuat, namun hal tersebut hanya memperkecil (bukan menghilangkan) risiko jebolnya tanggul.
- Pembangunan bendungan dan danau buatan di tengah aliran air dapat memutus pergerakan ikan dari hulu ke hilir sehingga berdampak terhadap rantai makanan di sepanjang aliran. {alertError}
4. Energi Panas Bumi (Geotermal)
 |
| Pembangkit listrik tenaga panas bumi (sumber: Pixabay) |
Kata geotermal berasal dari bahasa Yunani, yaitu geo (bumi) dan therme (panas). Sesuai namanya, energi geotermal adalah energi panas yang bersumber dari perut bumi. Energi panas bumi tergolong energi terbarukan sebab inti bumi secara kontinu terus menghasilkan panas.
Selayaknya bawang merah yang diiris, bumi kita tersusun atas 4 lapisan yaitu:
Kerak bumi, yaitu lapisan terluar dari bumi yang tersusun atas batuan padat. Pada bagian inilah kaki kita menginjak, benua menghampar, serta samudera menggenang. Kerak bumi diperkirakan memiliki ketebalan 15-35 mil (24-56 km) di bawah benua dan 3-5 mil (5-8 km) di bawah lautan.
Mantel bumi, yaitu lapisan kedua terluar yang berada tepat di bawah kerak bumi. Mantel tersusun atas campuran magma dan batuan silikat yang sangat tebal mencapai 1800 mil (2900 km) dan mencakup 84% volume bumi. Lapisan mantel menyerap panas yang dihasilkan dari inti bumi. Mantel bagian atas bersuhu 1000°C, sedangkan bagian terdalamnya bisa mencapai 3700°C.
Inti bumi bagian luar, yaitu lapisan ketiga terluar yang berada tepat di bawah kerak bumi. Lapisan ini sepenuhnya tersusun atas magma bersuhu 4500-5500°C, yaitu batuan besi dan nikel yang sudah mencair sepenuhnya. Pada titik terpanasnya, suhu inti bumi bagian luar bisa mencapai 6000°C, atau setara dengan suhu permukaan matahari.
Inti bumi bagian dalam, yaitu lapisan terdalam dari bumi. Lapisan ini tersusun atas bola besi raksasa berdiameter 2440 km. Meskipun suhunya sangat tinggi (mencapai 5200°C) dan sudah melewati titik leleh besi, inti bumi tetap berwujud padat karena tekanan ekstrem mencapai 3,6 juta atm yang mencegah besi meleleh. Sebagai perbandingan, kita "hanya" menerima tekanan sebesar 9,46 atm jika diinjak seekor gajah dewasa.
 |
| Lapisan bumi (sumber:Quora) |
Keempat lapisan bumi tersebut memiliki kontribusinya masing-masing terhadap penyediaan energi geotermal. Bagian inti bumi berperan untuk menghasilkan energi panas dalam jumlah yang sangat masif. Mantel dan kerak bumi hanya menyerap energi panas tersebut dalam jumlah yang sangat sedikit sehingga dapat dimanfaatkan secara aman oleh manusia.
Kelebihan energi panas bumi:
- Proses utama hampir tidak menghasilkan emisi karbon sehingga lebih ramah lingkungan.
- Tidak seperti energi surya dan energi angin yang sangat dipengaruhi kondisi alam, energi panas bumi bisa "dipanen" sepanjang tahun dan relatif tidak dipengaruhi faktor alam.
- Sistem pemompaan kalor pada pembangkit listrik geotermal mengonsumsi listrik sekitar 25-50% lebih rendah dibandingkan sistem yang digunakan pada penghasil energi lainnya. Masa pakainya pun lebih lama, mencapai 25-50 tahun untuk pipa dan 20 tahun untuk pompa kalor. {alertSuccess}
Kekurangan energi panas bumi:
- Walaupun proses utamanya tidak menghasilkan emisi karbon, namun penggalian reservoir geotermal akan melepaskan gas rumah kaca yang tadinya tersimpan dalam perut bumi. Namun jumlahnya relatif sedikit dibandingkan pembakaran energi fosil.
- Teknologi saat ini baru bisa memanen energi geotermal pada kerak bumi. Sebagaimana kita tahu, kerak bumi tidak menghasilkan energi panas melainkan hanya menyerap dari lapisan di bawahnya, sehingga ada kemungkinan suatu saat akan mengalami penurunan produktivitas. {alertError}
5. Energi Biomassa
 |
| Buah sawit (sumber: Pixabay) |
Energi biomassa adalah energi yang bersumber dari makhluk hidup seperti tumbuhan dan hewan. Istilah energi biomassa lebih umum merujuk kepada bahan bakar terbarukan dan bukan energi fosil, meskipun keduanya sama-sama berasal dari makhluk hidup.
Tidak perlu yang rumit-rumit, manusia sudah mengenal energi biomassa sejak ribuan tahun yang lalu ketika memanfaatkan kayu dan ranting kering untuk menyalakan api. Sumber biomassa yang paling banyak dimanfaatkan antara lain tumbuhan, kayu (termasuk ranting), dan limbah (limbah pertanian dan kotoran ternak).
Di Indonesia sendiri, energi biomassa paling banyak diperoleh dari minyak sawit (crude palm oil) yang kemudian diolah menjadi biodiesel untuk campuran solar.
Energi biomassa dapat dimanfaatkan melalui dua cara, yaitu:
- Cara langsung seperti pembakaran untuk menghasilkan energi panas, serta konversi menjadi energi listrik.
- Cara tidak langsung seperti dibuat menjadi biofuel (biodiesel, bioetanol, dan biogas).
Berbeda dengan sumber energi terbarukan lain yang umumnya mengandalkan energi kinetik dan panas, energi dari biomassa justru tersimpan dalam bentuk energi kimia dari senyawa karbon organik penyusun biomassa. Pembakaran sempurna akan mengoksidasi senyawa organik menjadi karbon dioksida, uap air, dan gas oksida lainnya serta menghasilkan energi panas.
Kelebihan energi biomassa:
- Sumber energi biomassa akan selalu ada selama manusia mau menanam dan membudidayakannya.
- Studi menunjukkan bahwa biofuel seperti biodiesel mampu menghasilkan emisi karbon yang lebih sedikit dibandingkan bahan bakar fosil.
- Energi biomassa yang berasal dari limbah bisa mendukung konsep ekonomi donat dengan cara meningkatkan nilai tambah (added value) dari limbah yang notabenenya tidak berharga, serta mendukung pertumbuhan ekonomi sirkular. {alertSuccess}
Kekurangan energi biomassa:
- Selayaknya energi fosil, pemanfaatan energi biomassa juga melepas karbon dioksida ke atmosfer dan dapat mengakibatkan pemanasan global.
- Melonjaknya permintaan energi biomassa membuat para produsen berupaya meningkatkan produksi dengan cara menambah lahan perkebunan sehingga berisiko menimbulkan deforestasi serta alih fungsi hutan maupun gambut. {alertError}
Penutup
Alam telah menyediakan begitu banyak sumber energi, baik yang terbarukan maupun tidak terbarukan. Selama 200 tahun lebih, manusia telah memanfaatkan sumber energi fosil yang suatu saat akan habis. Plus, menimbulkan banyak kerusakan lingkungan. Beranjak dari sana, energi terbarukan menjadi penting dikembangkan.
Semoga energi terbarukan semakin terjangkau dan mudah diakses oleh banyak golongan, sehingga kita bisa memperlambat laju degradasi lingkungan dan mencapai net zero emission.