Energi terbarukan: Perbedaan antara revisi

[[Berkas: Wind-turbine-icon.svg|thumb|300px|Energi angin merupakan energi terbarui]]

{{Energi terbaharuiterbarukan}}

Dari definisinya, semua energi terbarukan sudah pasti juga merupakan [[energi berkelanjutan]], karena senantiasa tersedia di alam dalam waktu yang relatif sangat panjang sehingga tidak perlu khawatir atau antisipasi akan kehabisan sumbernya. Para pengusung energi non-nuklir tidak memasukkan [[tenaga nuklir]] sebagai bagian energi berkelanjutan karena persediaan uranium-235 di alam ada batasnya, katakanlah ratusan tahun. Tetapi, para penggiat nuklir berargumentasi bahwa nuklir termasuk energi berkelanjutan jika digunakan sebagai bahan bakar di [[reaktor pembiak cepat]] (FBR: ''Fast Breeder Reactor'') karena cadangan bahan bakar nuklir bisa "beranak" ratusan hingga ribuan kali lipat.

Alasannya begini, cadangan nuklir yang dibicarakan para pakar energi dalam ordo puluhan atau ratusan tahun itu secara implisit dihitung dengan asumsi [[reaktor nuklir|reaktor]] yang digunakan adalah reaktor biasa (umumnya tipe BWR atau PWR), yang notabene hanya bisa membakar [[U-235]]. Di satu sisi kandungan U-235 di alam tak lebih dari 0,72% saja, sisanya kurang lebih 99,28% merupakan [[U-238]]. [[Uranium]] jenis U-238 ini dalam kondisi pembakaran "biasa" (digunakan sebagai bahan bakar di reaktor biasa) tidak dapat menghasilkan energi nuklir, tetapi jika dicampur dengan U-235 dan dimasukan bersama-sama ke dalam reaktor pembiak, bersamaan dengan konsumsi/pembakaran U-235, U-238 mengalami reaksi penangkapan 1 [[neutron]] dan berubah wujud menjadi U-239. Dalam hitungan menit U-239 meluruh sambil mengeluarkan [[partikel beta]] dan kembali berubah wujud menjadi [[Np-239]]. Np-239 juga kembali meluruh sambil memancarkan partikel beta menjadi [[Pu-239]]. Pu-239 inilah, yang meski tidak tersedia di alam tetapi terbentuk sebagai hasil sampingan pembakaran U-235, memiliki kemampuan membelah diri dan menghasilkan energi sebagaimana U-235. Bisa dibayangkan jika semua U-238 yang jumlahnya ribuan kali lebih banyak daripada U-235, berhasil diubah menjadi Pu-239, berapa peningkatan terjadi jumlah bahan bakar nuklir. Hal yang serupa juga terjadi untuk atom [thorium-233] yang dengan reaksi penangkapan 1 neutron berubah wujud menjadi [[U-233]] yang memiliki kemampuan [[reaksi berantai]] ([[reaksi nuklir]]).

[[Panas bumi]] adalah suatu bentuk [[energi panas]] atau energi termal yang dihasilkan dan disimpan di dalam bumi. Energi panas adalah energi yang menentukan temperatur suatu benda. Energi panas bumi berasal dari energi hasil pembentukan planet (20%) dan peluruhan radioaktif dari mineral (80%)<ref>Turcotte, D. L.; Schubert, G. .2002, ''Geodynamics'' (2 ed.), Cambridge, England, UK: Cambridge University Press</ref>. Gradien panas bumi, yang didefinisikan dengan perbedaan temperatur antara [[inti bumi]] dan permukaannya, mengendalikan [[konduksi]] yang terus menerus terjadi dalam bentuk energi panas dari inti ke permukaan bumi.

Temperatur inti bumi mencapai lebih dari 5000 ^oC. Panas mengalir secara konduksi menuju bebatuan sekitar inti bumi. Panas ini menyebabkan bebatuan tersebut meleleh, membentuk [[magma]]. Magma mengalirkan panas secara [[konveksi]] dan bergerak naik karena magma yang berupa bebatuan cair memiliki [[massa jenis]] yang lebih rendah dari bebatuan padat. Magma memanaskan kerak bumi dan air yang mengalir di dalam kerak bumi, memanaskannya hingga mencapai 300 ^oC. Air yang panas ini menimbulkan tekanan tinggi sehingga air keluar dari kerak bumi<ref>Nemzer J.[http://www.geothermal.marin.org/ Geothermal heating and cooling]</ref>.

Energi panas bumi dari inti Bumi lebih dekat ke permukaan di beberapa daerah. Uap panas atau air bawah tanah dapat dimanfaatkan, dibawa ke permukaan, dan dapat digunakan untuk membangkitkan listrik. Sumber [[tenaga panas bumi]] berada di beberapa bagian yang tidak stabil secara geologis seperti [[Islandia]], [[Selandia Baru]], [[Amerika Serikat]], [[Filipina]], dan [[Italia]]. Dua wilayah yang paling menonjol selama ini di Amerika Serikat berada di kubah [[Taman Nasional Yellowstone|Yellowstone]] dan di utara [[California]]. [[Islandia]] menghasilkan tenaga panas bumi dan mengalirkan energi ke 66% dari semua rumah yang ada di Islandia pada tahun 2000, dalam bentuk energi panas secara langsung dan energi listrik melalui pembangkit listrik. 86% rumah yang ada di Islandia memanfaatkan panas bumi sebagai pemanas rumah<ref>[http://www.nordicenergysolutions.org/performance-policy/iceland/renewable-energy-in-iceland Renewable Energy in Iceland]</ref><ref>[http://wayback.vefsafn.is/wayback/20071211092938/www.res.is/is/page/energy_in_iceland Energy in Iceland]</ref>.

[[Berkas:Solar Solar_panels_on_yacht_at_seapanels on yacht at sea.jpg|thumb|300px|Panel surya (photovoltaic arrays) di atas ''yacht'' kecil di laut dapat mengisi baterai 12 V sampai 9 ampere dalam kondisi cahaya matahari penuh dan langsung.]]

Energi air digunakan karena memiliki massa dan mampu mengalir. Air memiliki massa jenis 800 kali dibandingkan udara. Bahkan gerakan air yang lambat mampu diubah ke dalam bentuk energi lain. Turbin air didesain untuk mendapatkan energi dari berbagai jenis reservoir, yang diperhitungkan dari jumlah massa air, ketinggian, hingga kecepatan air. Energi air dimanfaatkan dalam bentuk:

* ''Run-of-the-river'' yang dibangun dengan memanfaatkan energi kinetik dari aliran air tanpa membutuhkan reservoir air yang besar.

Tumbuhan biasanya menggunakan [[fotosintesis]] untuk menyimpan tenaga surya, udara, dan [[CO2|CO]]₂. Bahan bakar bio (''biofuel'') adalah bahan bakar yang diperoleh dari biomassa - organisme atau produk dari metabolisme hewan, seperti kotoran dari sapi dan sebagainya. Ini juga merupakan salah satu sumber energi terbaharui. Biasanya biomass dibakar untuk melepas [[energi kimia]] yang tersimpan di dalamnya, pengecualian ketika biofuel digunakan untuk bahan bakar fuel cell (misal ''[[direct methanol fuel cell]]'' dan ''[[direct ethanol fuel cell]]'').

Biomassa dapat digunakan langsung sebagai bahan bakar atau untuk memproduksi bahan bakar jenis lain seperti biodiesel, bioetanol, atau biogas tergantung sumbernya. Biomassa berbentuk [[biodiesel]], [[bioetanol]], dan [[biogas]] dapat dibakar dalam [[mesin pembakaran dalam]] atau [[pendidih]] secara langsung dengan kondisi tertentu.

Biomassa menjadi sumber energi terbarukan jika laju pengambilan tidak melebihi laju produksinya, karena pada dasarnya biomassa merupakan bahan yang diproduksi oleh alam dalam waktu relatif singkat melalui berbagai proses biologis. Berbagai kasus penggunaan biomassa yang tidak terbarukan sudah terjadi, seperti kasus [[deforestasi zaman romawi]], dan yang sekarang terjadi, [[deforestasi hutan amazon]]. [[Gambut]] juga sebenarnya biomassa yang pendefinisiannya sebagai energi terbarukan cukup bias karena laju ekstraksi oleh manusia tidak sebanding dengan laju pertumbuhan lapisan gambut<ref>Keddy P. A. 2010. Wetland Ecology: Principles and Conservation (2nd edition). Cambridge University Press, ambridge, UK.</ref><ref>[http://www.eurosaiwgea.org/Activitiesandmeetings/OtherEUROSAIWGEAmeetings/Documents/Estonia_energy.pdf Estonia Energy.]</ref>.

Ada tiga bentuk penggunaan biomassa, yaitu secara padat, cair, dan gas <ref>Demirbas, A. . (2009). [http://dx.doi.org/10.1016%2Fj.apenergy.2009.04.036 "Political, economic and environmental impacts of biofuels: A review".] ''Applied Energy'' '''86''': S108–S117 </ref>. Dan secara umum ada dua metode dalam memproduksi biomassa, yaitu dengan menumbuhkan organisme penghasil biomassa dan menggunakan bahan sisa hasil industri pengolahan makhluk hidup.

Bahan bakar bio cair biasanya berbentuk bioalkohol seperti [[metanol]], [[etanol]] dan [[biodiesel]]. Biodiesel dapat digunakan pada kendaraan diesel modern dengan sedikit atau tanpa modifikasi dan dapat diperoleh dari limbah sayur dan minyak hewani serta [[lemak]]. Tergantung potensi setiap daerah, [[jagung]], [[gula bit]], [[tebu]], dan beberapa jenis [[rumput]] dibudidayakan untuk menghasilkan bioetanol. Sedangkan biodiesel dihasilkan dari tanaman atau hasil tanaman yang mengandung minyak (kelapa sawit, kopra, biji jarak, alga) dan telah melalui berbagai proses seperti [[esterifikasi]].

Penggunaan langsung biasanya dalam bentuk padatan yang mudah terbakar, baik kayu bakar atau tanaman yang mudah terbakar. Tanaman dapat dibudidayakan secara khusus untuk pembakaran atau dapat digunakan untuk keperluan lain, seperti diolah di industri tertentu dan limbah hasil pengolahan yang bisa dibakar dijadikan bahan bakar. Pembuatan [[briket]] biomassa juga menggunakan biomassa padat, di mana bahan bakunya bisa berupa potongan atau serpihan biomassa padat mentah atau yang telah melalui proses tertentu seperti [[pirolisis]] untuk meningkatkan persentase karbon dan mengurangi kadar airnya.

Biomassa padat juga bisa diolah dengan cara [[gasifikasi]] untuk menghasilkan gas.

Berbagai bahan organik, secara biologis dengan fermentasi, maupun secara fisiko-kimia dengan [[gasifikasi]], dapat melepaskan gas yang mudah terbakar.

* [[Piezoelektrik]], merupakan muatan listrik yang dihasilkan dari pengaplikasian stress mekanik pada benda padat. Benda ini mengubah energi mekanik menjadi energi listrik<ref>[Holler, F. James; Skoog, Douglas A; Crouch, Stanley R .2007. "Chapter 1". ''Principles of Instrumental Analysis'' (6th ed.). Cengage Learning.</ref>.

* [[Jam otomatis]] (''Automatic watch'', ''self-winding watch'') merupakan jam tangan yang digerakkan dengan energi mekanik yang tersimpan, yang didapatkan dari gerakan tangan penggunanya. Energi mekanik disimpan pada mekanisme [[pegas]] di dalamnya<ref>[http://horologyzone.com/watch/watch-school/automatic-watch-disassembly.html Automatic Watch Movement Disassembly]</ref>.

* [[Landasan elektrokinetik]] (''electrokinetic road ramp'') yaitu metode menghasilkan energi listrik dengan memanfaatkan energi kinetik dari mobil yang bergerak di atas landasan yang terpasang di jalan. Sebuah landasan sudah dipasang di lapangan parkir supermarket [[Sainsbury's]] di [[Gloucester]], [[Britania Raya]], di mana listrik yang dihasilkan digunakan untuk menggerakkan mesin kasir<ref>[http://www.greenrightnow.com/kabc/2009/07/10/electro-kinetic-road-ramp-powers-up-by-pushing-down/ Electrokinetic road ramp powers up by pushing down], Green Right Now, Noofangle Media</ref>.

Beberapa sistem ekstrasi energi terbarukan menghasilkan masalah lingkungan yang unik. Misalnya, [[turbin angin]] bisa berbahaya untuk burung yang terbang, sedangkan bendungan air pembangkit listrik dapat menciptakan penghalang bagi [[migrasi ikan]] - masalah serius di bagian barat laut pasifik yang telah mengurangi populasi [[ikan salmon]]. Pembakaran biomassa dan biofuel menyebabkan polusi udara yang sama dengan membakar [[bahan bakar fosil]], meskipun karbon yang dilepaskan ke atmosfer ini dapat diserap kembali jika organisme penghasil biomassa tersebut secara terus menerus dibudidayakan.

Masalah lain dengan banyak energi terbarukan, khususnya biomassa dan biofuel, adalah sejumlah besar lahan yang dibutuhkan untuk usaha pembudidayaannya.

Masalah lain adalah variabilitas dan persebaran energi terbarukan di alam, kecuali energi [[panas bumi]] yang umumnya terkonsentrasi pada satu wilayah tertentu namun terdapat pada lokasi yang ekstrim. Energi angin adalah yang tersulit untuk difokuskan, sehingga membutuhkan turbin yang besar untuk menangkap energi angin sebanyak-banyaknya. Metode pemanfaatan energi air bergantung pada lokasi dan karakteristik sumber air sehingga desain turbin air bisa berbeda. Pemanfaatan energi matahari dapat dilakukan dengan berbagai cara, namun untuk mendapatkan energi yang banyak membutuhkan luas area penangkapan yang besar.

Keragaman geografis juga menjadi masalah signifikan, karena beberapa sumber energi terbarukan seperti panas bumi, air, dan angin bisa berada di lokasi yang jauh dari penerima energi listrik; panas bumi di pegunungan, energi air di hulu sungai, dan energi angin di lepas pantai atau dataran tinggi. Pemanfaatan sumber daya tersebut dalam skala besar kemungkinan akan memerlukan investasi cukup besar dalam jaringan transmisi dan distribusi serta teknologi itu sendiri dalam menghadapi lingkungan terkait.

Salah satu kekurangan yang cukup signifikan adalah ketersediaan energi terbarukan di alam; beberapa dari mereka hanya ada sesekali dan tidak setiap saat (''intermittent''). Misal cahaya matahari yang hanya tersedia ketika siang hari, energi angin yang kekuatannya bervariasi setiap saat, energi air yang tak bisa dimanfaatkan ketika sungai kering, biomassa memiliki masalah yang sama dengan yang dihadapi dunia [[pertanian]] (misal iklim, hama), dan lain-lain. Sedangkan energi panas bumi bisa tersedia sepanjang waktu.

* [[Tenaga air]] akhirnya menggantikan kekuatan hewan untuk pabrik dengan mengubah energi air (kinetik maupun gravitasi) menjadi energi kinetik rotasi. Hingga saat ini, tenaga air menyediakan energi listrik terbarukan di seluruh dunia lebih banyak dari sumber energi terbarukan lainnya.

[[Kategori:Energi terbaharuiterbarukan]]