095 Pengantar Elektro Teknik (003)

Nah dari postingan sebelumnya kita sudah mengetahui apa sih teknik elektro itu, apa saja dasar dari teknik listrik yang musti kita kuasai, apa saja jenis tegangan, dan apa saja jenis rangkaian dan bagaimana rumus hambatannya.

Itu baru sekedar dasar loh. Mungkin bisa dibilang itu hanya perkenalan saja buat kita yang mau memperlajari teknik elektro.

Ke depannya pun sebenarnya hanya merupakan sebuah perkenalan saja karena memang mata kuliah ini di desain sebagai pengantar atau perkenalan terhadap teknik elektro. Namun tentunya perkenalan ini akan semakin seru karena kita akan membahas berbagai tetek bengek yang lebih diaplikasikan pada kehidupan ini.

Oke langsung aja kita kembali pada materi. Kali ini saya akan membahas tentang energi, tapi bukan sembarang energi. Kenapa bisa begitu? Karena energi yang akan saya bahas ini adalah energi yang bisa membangkitkan listrik.

Pertama kita lihat terlebih dahulu beberapa jenis energi di alam ini.

Apa saja jenis energi?

Nah setelah tahu beberapa jenis energi, akan sangat sia-sia jika kita tidak tahu cara energi listrik terbangkitkan. Oleh karena itu saya akan memperkenalkan bagaimana energi listrik bisa terbangkitkan. Saya sebut 'memperkenalkan' karena memang tidak dijelaskan secara detail, tapi hanya sekedar memperkenalkan.

Cara energi listrik terbangkitkan

1. Static electricity >> Petir
2. Electromagnetic induction >> Generator
3. Electrochemistry >> Fuel cell
4. Photoelectric effect >> Solar cell
5. Nuclear transformation

Nah ternyata ada 5 cara untuk menghasilkan energi listrik. Kurang lebih penjelasan singkatnya sebagai berikut:

1. Energi Petir

Kecepatan Petir : 220.000 km/h

Temperatur : 30.000 ^oC

Arus : 30 - 120 kA

Tegangan : 3 Megavolts/meter

Daya : > 1 terra wats (10 ¹²)watt

(Belum dapat dimanfaatkan)

Ada sebuah sumber yang mengatakan bahwa energi yang dilepaskan oleh satu sambaran petir lebih besar daripada yang dihasilkan oleh seluruh pembangkit listrik di Amerika. Satu kilatan petir dapat menyalakan 100 watt bola lampu selama lebih dari tiga bulan. Setiap petir rata-rata memiliki 20.000 amper daya listrik. Seorang tukang las saja hanya menggunakan 250-400 amper untuk mengelas baja.

 

2.  Generator

Generator adalah alat yang digunakan untuk mengubah energi gerak menjadi energi listrik. Cara inilah yang paling banyak digunakan. Tenaga penggeraknya bisa bermacam-macam misalnya air, angin, uap, diesel, dan gas. Intinya adalah membuat gerakan pada bagian rotor di generaor tersebut. Nah sering kali yang menjadi permasalahan adalah pada tenaga penggeraknya ini. Karena untuk pembangkit listrik yang ditugaskan untuk memenuhi kebutuhan masyarakat banyak tentunya perlu tenaga penggerak yang besar dan aman.

Generator menggunakan prinsip kerja kaidah tangan kanan fleming.

Arahkan ibu jari dengan arah gerak kawat penghantar (v) dan arahkan jari telunjuk sesuai dengan arah medan magnetik (B), maka arah jari tengah menunjukkan arah arus induksi (i). (Akan dijelaskan lebih lanjut di postingan berikutnya. Dipelajarai secara lengkap di mata kuliah Generator Listrik)

3. Fuel Cell

Nah buat yang pernah SMA pasti udah tahu kan sama yang satu ini. Mirip baterai, tegangan yang dihasilkan adalah tegangan DC. Tapi bedanya fuel cell ini dirancang untuk diisi terus reaktannya. Reaktannya apa aja sih? Cuma hidrogen dan oksigen kok.

Jadi fuel cell ini akan mengubah hidrogen + oksigen menjadi air + listrik + panas. Nah listriknya lah yang kita ambil untuk dimanfaatkan. Fuel cell memiliki elektroda positif (katoda) dan negatif (anoda). Di elektroda inilah energi listrik dihasilkan. Oh iya biar ga bingung nih saya kasih gambarnya.

Bisa kita lihat di situ terdapat anoda (kutub negatif) yang berfungsi untuk mengalirkan elektron yang lepas dari molekul hidrogen ke luar sirkuit sehingga elektron tersebut dapat digunakan. Selain itu fungsi anoda untuk menyebarkan hidrogen ke seluruh permukaan katalis. Selanjutnya katoda (kutub positif) berfungsi untuk mengalirkan elektron dari luar sirkuit ke dalam sirkuit sehingga elektron itu bisa bergabung dengan ion positif (dari hidrogen) dan oksigen untuk membentuk air.

Di tengah-tengahnya ada elektrolit (yang memisahkan katoda dan anoda), elektrolit itu berfungsi untuk menghantarkan ion positif (dari hidrogen). Elektron tidak dapat melewati elektrolit ini, jadi elektrolit bukan penghantar listrik. Elektrolit juga berfungsi untuk menghindari terjadinya reaksi kimia.

Kurang lebih seperti itu cara kerjanya. Agar lebih jelas, saya tampilkan animasinya.

Pemanfaatan fuel cell ini sudah dirasakan oleh mobil listrik.

Kira-kira seperti inilah fuel cell:

- Energi terbarukan tanpa polusi.

- Proses penggabungan hidrogen + oksigen.

- Hasil proses katalisasi adalah air.

- Tegangan yang dihasilkan DC.

Sayangnya harga pembangkitan energi masih mahal dan penyimpanan hidrogen juga masih sulit. Selain itu enegi yang dihasilkan relatif kecil.

4. Solar Cell

Cara kerja solar cell ini membutuhkan cahaya matahari. Cahaya matahari akan mentrigger elektron untuk berpindah tempat sehingga menghasilkan energi listrik. Bisa dilihat pada gambar, energi dari matahari memutuskan ikatan elektron pada atom-atom sehingga terjadinya energi listrik.

Cara memanfaatkan energi listrik dari solar cell ini sebagai berikut:

Charge controller = untuk mengatur arus yang masuk ke baterai agar baterai tidak overcharging / overvoltage.

Inverter = untuk mengubah tegangan DC ke tegangan AC.

Kekurangan solar cell =

- Efisiensi masih rendah.

- Biaya pembuatan solar cell masih mahal.

- Energi harus disimpan kedalam baterai.

- Perawatan harus rutin, karena panel mudah tertutup debu.

5. Nuclear Energy

Energi nuclear ini terjadi melalui proses fisi dan fusi.

Reaksi fisi adalah reaksi peleburan atom yang menghasilkan energi. Sedangkan reaksi fusi adalah reaksi pembelahan atom yang menghasilkan energi. (Lebih jelasnya dipelajari di mata kuliah Pembangkit Energi Listrik)

Sebenarnya energi nuklir ini dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik dengan menggunakan generator (PLTN). Jadi energi nuklir ini menghasilkan panas, dan panas itu kemudian menjadi bahan bakar untuk memanaskan air agar air itu menjadi uap. Nah uap inilah yang nantinya akan menggerakkan turbin. Turbin tersebut dikopel ke generator bagian rotor. Akhirnya energi listrik dihasilkan.

Jika diperhatikan memang PLTN ini seperti PLTU. Yang berbeda hanyalah sumber panasnya. Kalo PLTU berasal dari batu bara / minyak sebagai sumber panasnya, kalo PLTN berasal dari reaksi fisi atau fusi sebagai sumber panasnya.

Kelebihan dan kekurangan PLTN: 

- Energi yang sangat besar. 

- Tanpa polusi (udara, suara, air). 

- Bahaya Radioaktif.

- Limbahnya sangat berbahaya.

Nah setelah kita tahu cara energi listrik terbangkitkan, terus buat apa sih listrik itu? kok kayaknya penting banget? ya jelas penting banget, apalagi jaman sekarang segala sesuatu membutuhkan listrik. Listrik dimanfaatkan sebagai penerangan, kesehatan, transportasi, hiburan, dll.

Begitu pentingnya energi listrik sehingga kelestariannya harus dijaga. Bagaimana cara menjaga kelestarian listrik? ya tentunya dengan menjaga kelestarian sumber energi pembangkit listriknya.

Sekarang ini krisis energi listrik sedang melanda. Krisis tersebut adalah:

- Menipisnya bahan bakar fosil.

- Pembangkit air dan udara tidak bisa diandalkan.

- Butuh penghematan energi.

- Butuh sumber energi baru.

Sekiranya hal itu bisa menjadi renungan untuk generasi muda teknik elektro. Karena kitalah yang nantinya akan menjadi ujung tombak kelistrikan di negara ini, bahkan dunia.