2.6 Listrik

2.6.1 Sejarah Listrik

Sejarah awal ditemukannya listrik adalah oleh

seorang cendikiawan Yunani yang bernama Thales, yang

mengemungkakan fenomena batu ambar yang bila digosok-

gosokkan akan dapat menarik bulu sebagai fenomena listrik.

Kemudian setelah bertahun-tahun semenjak ide Thales

dikemukakan, baru kemudian muncul lagi pendapat-pendapat

serta teori-teori baru mengenai listrik seperti yang diteliti dan

dikemukakan oleh William Gilbert, Joseph Priestley,

Charles De Coulomb, Ampere Michael Farraday, Oersted,

dll. Informasi tentang sejarah penemu listrik ini disajikan

dalam bentuk panel dan didukung dengan perangkat audio

visual yang menyajikan tiruan dari  percobaan-percobaan

yang pernah dilakukan oleh para ilmuan.

Listrik adalah sumber energi yang disalurkan

melalui kabel. Arus listrik timbul karena muatan listrik

mengalir dari saluran positif ke saluran negatif. Bersama

dengan magnetisme listrik membentuk interaksi fundamental

yang dikenal sebagai elektromagnetisme. Listrik

memungkinkan terjadinya banyak fenomena fisika yang

dikenal luas seperti petir,medan listrik, dan arus listrik. Listrik

digunakan dengan luas di dalam aplikasi-aplikasi industri

251 Pengantar Teknik Perminyakan

seperti elektronik dan tenaga listrik. Listrik telah ditemukan

sejak manusia mulai mengamati efek yang timbul dari dua

buah benda yang saling digosokkan. Listrik dapat

digolongkan menjadi listrik statis dan listrik dinamis.

Listrik statis adalah gejala tentang interaksi muatan

listrik yang tidak bergerak atau tidak bergerak secara

permanen.Muatan listrik adalah suatu sifat dasar alam.

Dengan mempelajari interaksi elektrostatis kita dapat

memperoleh pengertian akan muatan listrik.Muatan listrik

pada politen dan perspeks berlainan jenis. Benjamin

Franklin memberi penandaan pada kedua jenis rnuatan

listrik sebagai muatan positif dan muatan negatif. Hal ini

hanya merupakan penandaan yang dirasa mudah, bukan

pengertian lebih kecil dari nol untuk muatan negatif. Muatan

positif dan negatif adalah sifat yang saling melengkapi atau

komplementer.Untuk mengetahui apakah suatu benda

bermuatan listrik atau tidak, digunakan alat yang dinamakan

elektroskop.Dalam suatu atom atau benda, apabila jumlah

muatan positif (berasal dari proton) sama dengan muatan

negatif (berasal dari elektron), maka atom atau benda

tersebut tidak bermuatan (netral). Akan tetapi, mengingat

elektron suatu atom atau benda dapat berpindah, maka

dalarn suatu atom bisa terjadi jumlah muatan positif (proton)

252 Pengantar Teknik Perminyakan

tidak sama dengan jumlah muatan negatif (elektron).Dengan

perkataan lain muatan dari suatu benda ditentukan oleh

jumlah proton dan elektronnya. Gaya listrik yang merupakan

tarikan atau tolakan pertama kali diselidiki oleh seorang

fisikawan besar Perancis bernama Charles Coulomb (1736-

1806) pada akhir abad 18. Dia menemukan bahwa gaya

antara muatan bekerja sepanjang garis yang

menghubungkan keduanya dengan besar yang sebanding

dengan besar kedua muatan dan berbanding terbalik dengan

kuadrat jarak. Medan listrik adalah suatu daerah (ruang) di

sekitar muatan yang masih dipengaruhi oleh gaya listrik. Oleh

Michael Faraday medan listrik digambarkan sebagai garis

medan listrik yang dimulai (keluar) dari muatan positif dan

diakhiri (masuk) pada muatan negatif.Kuat medan listrik yang

semakin besar digambarkan dengan garis medan yang

semakin rapat. Kuat medan listrik pada setiap titik di dalam

medan listrik ada suatu kuantitas yang menyatakan tingkat

kekuatan medan tersebut yang disebut kuat medan listrik.

Atas dasar ini, kuat medan listrik dapat didefinisikan sebagai

kuat medan listrik di sebuah titik adalah gaya per satuan

muatan yang dialami oleh sebuah muatan di titik tersebut.

Energi potensial Listrik, sebagaimana medan gravitasi bumi,

medan listrik dari distribusi muatan yang statis juga bersifat

253 Pengantar Teknik Perminyakan

kekal. Dengan demikian, kerja yang diperlukan untuk

memindahkan sebuah muatan titik di dalam medan listrik juga

tidak tergantung pada lintasan. Medan seperti ini disebut

sebagai medan konservatif. Karena medan listrik bersifat

koservatif, maka kita dapat menghubungkannya dengan

energi potensial. Kerja yang dilakukan untuk memindahkan

sebuah muatan melawan gaya listrik akan tersimpan sebagai

potensial muatan. Listrik dinamis adalah listrik yang dapat

bergerak. Cara mengukur kuat arus pada listrik dinamis

dengan cara muatan listrik dibagai waktu dengan satuan

muatan listrik adalah coulumb dan satuan waktu adalah detik.

Kuat arus pada rangkaian bercabang sama dengan kuat arus

yang masuk dengan kuat arus yang keluar.Kuat arus listrik

adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan

waktu. Arus listrik hanya mengalir pada rangkaian tertutup.

Sehingga, ketika saklar dimatikan maka arus listrik akan

terhenti. Beda Potensial listrik adalah banyaknya energi untuk

memindahkan muatan listrik dari satu titik ke titik lain.

Hukum Ohm menyatakan bahwa kuat arus listrik yang

mengalir dalam suatu penghantar sebanding dengan beda

potensial pada ujung-ujungnya.

254 Pengantar Teknik Perminyakan

Hukum I Kirchoff menyatakan “Jumlah kuat arus yang

masuk pada rangkaian bercabang besarnya sama dengan

jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan”. Arus

listrik adalah banyaknya muatan listrik yang disebabkan dari

pergerakan elektron-elektron, mengalir melalui suatu titik

dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu. Arus listrik dapat diukur

dalam satuan Coulomb atau detik atau Ampere. Contoh arus

listrik dalam kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat

lemah dalam satuan mikroAmpere ( ) seperti di dalam

jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200

kiloAmpere (kA) seperti yang terjadi pada petir. Dalam

kebanyakan sirkuit arus searah dapat

diasumsikan resistansi terhadap arus listrik adalah konstan

sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung

pada voltase dan resistansi sesuai dengan hukum Ohm.

Hukum Ohm adalah hukum yang mengatakan bahwa apabila

arus listrik mengalir ke dalam sebuah penghantar, intensitas

arusnya sama dengan tegangan yang mendorongnya dibagi

dengan tahanan penghantar. Hukum Ohm digunakan untuk

melihat besarnya arus (I), tegangan (V) dan hambatan (R).

Rumus potensial (V) sama dengan jumlah hasil kali kuat arus

(I) dengan hambatan listrik (R). Besarnya kuat arus (I) yang

melalui konduktor antara dua titik berbanding lurus dengan

255 Pengantar Teknik Perminyakan

beda potensial atau tegangan (V) di dua titik tersebut, dan

berbanding terbalik dengan hambatan atau resistansi (R) di

antara mereka.

Arus dapat digolongkan atas dua macam, yaitu arus

searah (DC) dan arus bolak-balik (AC).

A. Arus Searah (DC)

Arus searah (DC) yaitu arus yang mengalir ke satu arah

saja dengan harga konstanta. Salah satu sumber arus

searah adalah baterai. Di samping itu arus searah dapat

diperoleh dengan menggunakan komponen elektronik

yang disebut Dioda pada pembangkit listrik arus bolak-

balik (AC).

B. Arus Bolak-balik (AC)

Arus bolak-balik (AC) adalah arus yang mengalir dengan

arah bolak-balik. Arus ini bisa juga disebut arus tukar

sebab polaritasnya selalu bertukar-tukar. Juga dapat

disebut dengan arus AC sebagai istilah singkatan asing

(Inggris) yaitu Alternating Current. Sumber arus listrik

bolak-balik adalah pembangkit tegangan tinggi seperti

PLN (Perusahaan Listrik Negara) dan generator.

256 Pengantar Teknik Perminyakan

2.6.2 Sejarah Listrik di Indonesia

Sejarah Ketenagalistrikan di Indonesia dimulai pada

akhir abad ke-19, ketika beberapa perusahaan Belanda

mendirikan pembangkit tenaga listrik untuk keperluan sendiri.

Pengusahaan tenaga listrik tersebut berkembang menjadi

untuk kepentingan umum, diawali dengan perusahaan swasta

Belanda yaitu NV. NIGM yang memperluas usahanya dari

hanya di bidang gas ke bidang tenaga listrik.

Selama Perang Dunia II berlangsung perusahaan-perusahaan

listrik tersebut dikuasai oleh Jepang dan setelah kemerdekaan

Indonesia tanggal 17 Agustus 1945 perusahaan-perusahaan

listrik tersebut direbut oleh pemuda-pemuda Indonesia pada

bulan September 1945 dan diserahkan kepada Indonesia.

Pada tanggal 27 Oktober 1945, Presiden Soekarno

membentuk Jawatan Listrik dan Gas, dengan kapasitas

pembangkit tenaga listrik saat itu sebesar 157,5 MW.

Tanggal 1 Januari 1961, Jawatan Listrik dan Gas diubah

menjadi BPU-PLN (Badan Pimpinan Umum Perusahaan

Listrik Negara) yang bergerak di bidang listrik, gas dan kokas.

Tanggal 1 Januari 1965, BPU-PLN dibubarkan dan dibentuk

2 perusahaan negara yaitu Perusahaan Listrik Negara (PLN)

yang mengelola tenaga listrik dan Perusahaan Gas Negara

(PGN) yang mengelola gas. Saat itu kapasitas pembangkit

257 Pengantar Teknik Perminyakan

tenaga listrik PLN sebesar 300 MW.

Tahun 1972, Pemerintah Indonesia menetapkan status

Perusahaan Listrik Negara sebagai Perusahaan Umum Listrik

Negara (PLN). Tahun 1990 melalui Peraturan Pemerintah No.

17, PLN ditetapkan sebagai pemegang kuasa usaha

ketenagalistrikan.

Tahun 1992, pemerintah memberikan kesempatan kepada

sektor swasta untuk bergerak dalam bisnis penyediaan

tenaga listrik. Sejalan dengan kebijakan di atas, pada bulan

Juni 1994 status PLN dialihkan dari Perusahaan Umum

menjadi Perusahaan Perseroan (Persero).

2.6.3 Sejarah Pemanfaatan Listrik

Pada bagian ini menampilkan sejarah bagaimana

manusia mulai memanfaatkan energi didalam hidupnya dari

skala pemanfaatan yang kecil sampai pemanfaatan bagi

kebutuhan hidup yang memerlukan energi sangat besar.

Sejarah aplikasi pemanfaatan energi sepanjang peradaban

manusia ini ditampilkan dalam bentuk panel yang ceritanya

dimulai dari informasi bahwa awalnya energi digunakan untuk

mencari makan, mempertahankan diri, energi untuk industri,

energi untuk bergerak (kendaraan) dilanjutkan dengan

pembangkitan energi, pengendalian energi, energi dan

eksploitasi alam, energi dan eksplorasi ruang angkasa dan

258 Pengantar Teknik Perminyakan

diakhiri dengan renungan bagaimana menggunakan energi

dengan bijak.

2.7 Peralatan Kelistrikan

2.7.1 Kincir Angin

Gambar 2.67 Kincir Angin

Sumber : http://ayahaan.wordpress.com/2010/04/20/tangkap-angin-

salurkan-air/

Energi angin adalah salah satu jenis sumber energi

terbarukan yang potensial untuk menghasilkan energi listrik

maupun mekanik melalui proses konversi ke mekanik dan

selanjutnya ke listrik. Energi kinetik yang terdapat pada angin

dapat diubah menjadi energi mekanik untuk memutar

peralatan (pompa piston, penggilingan, dan lain-

lain).Sementara itu, pengolahan selanjutnya dari energi

259 Pengantar Teknik Perminyakan

mekanik yaitu untuk memutar generator yang dapat

menghasilkan listrik.

Energi angin dapat dikonversikan menjadi energi

mekanik, seperti pada penggilingan biji, ataupun untuk

memompa air.Pada perkembangannya, energi angin

dikonversikan menjadi energi mekanik, dan dikonversikan

kembali menjadi energi listrik.Dalam bentuknya sebagai

energi listrik, maka energi dapat ditransmisikan dan dapat

digunakan untuk mencatu peralatan-peralatan elektronik.

Turbin Angin adalah kincir angin yang digunakan untuk

membangkitkan tenaga listrik.Turbin angin ini pada awalnya

dibuat untuk mengakomodasi kebutuhan para petani dalam

melakukan penggilingan padi, keperluan irigasi, dan lain-lain.

Turbin angin terdahulu banyak dibangun di Denmark,

Belanda, dan negara-negara Eropa lainnya dan lebih dikenal

dengan Windmill. Perhitungan daya yang dapat dihasilkan

oleh sebuah turbin angin dengan diameter kipas r adalah :

dimana ρ adalah kerapatan angin pada waktu tertentu dan v

adalah kecepatan angin pada waktu tertentu.

Umumnya daya efektif yang dapat dipanen oleh

sebuah turbin angin hanya sebesar 20%-30%. Jadi rumus

diatas dapat dikalikan dengan 0,2 atau 0,3 untuk

mendapatkan hasil yang cukup eksak. Prinsip dasar kerja dari

260 Pengantar Teknik Perminyakan

turbin angin adalah mengubah energi mekanis dari angin

menjadi energi putar pada kincir, lalu putaran kincir digunakan

untuk memutar generator, yang akhirnya akan menghasilkan

listrik.

2.7.2 Batu Bara

Gambar 2.68 Briket Batu Bara

Sumber : http://www.tokopedia.com/tokojamuku/briket-

arang-untuk-ratus

Briket Batu bara adalah bahan bakar padat yang

terbuat dari Batu bara dengan sedikit campuran seperti tanah

liat dan tapioka. Briket Batu bara mampu menggantikan

sebagian dari kegunaan Minyak Tanah seperti untuk:

Pengolahan Makanan, Pengeringan, Pembakaran dan

Pemanasan. Bahan baku utama Briket Batu bara adalah Batu

261 Pengantar Teknik Perminyakan

bara yang sumbernya berlimpah di Indonesia dan mempunyai

cadangan untuk selama lebih kurang 150 tahun.

Teknologi pembuatan Briket tidaklah terlalu rumit dan

dapat dikembangkan oleh masyarakat maupun pihak swasta

dalam waktu singkat. Sebetulnya di Indonesia telah

mengembangkan Briket Batu bara sejak tahun 1994 namun

tidak dapat berkembang dengan baik mengingat Minyak

Tanah masih disubsidi sehingga harganya masih sangat

murah, sehingga masyarakat lebih memilih Minyak Tanah

untuk bahan bakar sehari-hari. Namun dengan kenaikan

harga BBM per 1 Oktober 2005 mau tidak mau masyasrakat

harus berpaling pada bahan bakar alternatif yang lebih murah

seperti Briket Batu bara

Briket batubara adalah bahan bakar padat yang terbuat

dari batubara dengan campuran diantaranya adalah tanah liat,

tepung tapioka, air dan Natrium Hidroksida. Proses dasar

pembuatan briket batubara adalah: 

A. Pencampuran

B. Pencetakan

C. Pengeringan

Kegunaan Pembuatan Briket:

Memasak untuk rumah tangga, rumah makan, catering dan

pengolahan atau industri makanan

262 Pengantar Teknik Perminyakan

Pemanas/Pengeringan untuk peternak ayam, penghangat

ruangan, pengeringan kopi, pengeringan karet,

pengeringan kayu open, industri garam pengerinan

tembakau 

Pembakaran untuk batu-bata/genteng, pembakaran batu

gamping dan kapur.

IndustriKecil untuk pengecoran paku, laundry, garmen,

garmen, sablon, minyak nilam atau asiri dan industri

pandai besi.

Keunggulan penggunaan briket batubara:

Lebih hemat dan irit.

Tidak berasap dan berbau sehingga rasa dan aroma

makanan tidak berubah.

Panas dan nyala bara lebih tinggi dan kontinyu sehingga

sangat baik untuk pembakaran yang lama dan kontinyu.

Nyala bara lebih bersih sehingga perabotan dan dapur

tetap bersih.

Aman, tidak ada resiko meledak.

Abu sisa pembakaran dapat dimanfaatkan untuk abu

gosok dan campuran bahan bangunan, pupuk tanaman.

Tidak beracun (tidak berbahaya bagi manusia & binatang

peliharaan).

Tidak mengeluarkan suara bising & tidak berjelaga.

263 Pengantar Teknik Perminyakan

Permasalahan briket batubara. Salah satu yang

menjadi hambatan adalah masalah “kepraktisan” dalam

penggunaan briket yang memang kurang “User Friendly” jika

dibandingkan minyak tanah.

Jenis dan kualitas briket:

Briket Super Karbonisasi (Tipe telur atau bantal)

Briket Non Karbonisasi (Tipe telur atau bantal)

2.7.3 Tenaga Surya

Matahari dapat digunakan secara langsung untuk

memproduksi listrik atau untuk memanaskan bahkan untuk

mendinginkan. Ada banyak cara untuk memanfaatkan energi

dari matahari. Seperti tumbuhan mengubah sinar matahari

menjadi energi kimia dengan menggunakan fotosintesis.

Istilah “tenaga surya” mempunyai arti mengubah sinar

matahari secara langsung menjadi panas atau energi listrik

untuk kegunaan kita. dua tipe dasar tenaga matahari adalah

“sinar matahari” dan “photovoltaic” (photo- cahaya, voltaic=

tegangan) Photovoltaic tenaga matahari melibatkan

pembangkit listrik dari cahaya. Rahasia dari proses ini adalah

penggunaan bahan semi konduktor yang dapat disesuaikan

untuk melepas elektron, pertikel bermuatan negative yang

membentuk dasar listrik.

264 Pengantar Teknik Perminyakan

Bahan semi konduktor yang paling umum dipakai

dalam sel photovoltaic adalah silikon, sebuah elemen yang

umum ditemukan di pasir. Semua sel photovoltaic mempunyai

paling tidak dua lapisan semi konduktor seperti itu, satu

bermuatan positif dan satu bermuatan negatif. Ketika cahaya

bersinar pada semi konduktor, lading listrik menyeberang

sambungan diantara dua lapisan menyebabkan listrik

mengalir, membangkitkan arus DC.  Makin kuat cahaya,

makin kuat aliran listrik. Pembangkit Listrik Tenaga Panas

Matahari. Kaca-kaca besar mengkonsetrasikan cahaya

matahari ke satu garis atau titik. Panas yang dihasilakan

digunakan untuk menghasilkan uap panas. Panasnya,

tekanan uap panas yang tinggi digunakan untuk menjalankan

turbin yang menghasilkan listrik.

Tenaga matahari atau yang biasa disebut tenaga

surya (solar energy) merupakan energi yang bersumber dari

sinar matahari. Pemanfaatan energi surya dikelompokkan

menjadi 2 (dua) kategori (Hardjasoemantri, 2002), yakni

pemanfaatan energi surya secara langsung dan tidak

langsung. Pemanfaatan energi surya secara tidak langsung

adalah berupa pemanfaatan biomassa untuk sumber energi.

Energi surya yang sampai ke bumi, sebagian kecil akan

dikonversi menjadi energi kimia oleh tumbuhan melalui proses

265 Pengantar Teknik Perminyakan

fotosintesis yang komplek. Produk akhir dari fotosintesis

adalah biomassa, dengan demikian biomassa merupakan

energi surya tak langsung. Pemanfaatan energi surya secara

langsung adalah dengan menggunakan sinar matahari

sebagai sumber energi utama secara langsung. Pemanfaatan

energi surya harus mempertimbangkan sifat-sifat fisika dari

sinar matahari. Lakitan (2002) mengatakan bahwa untuk

mengkaji aspek fisika cahaya ada beberapa hal yang harus

diperhatikan diantaranya: porsi serapan cahaya (absorptivity),

porsi pantulan (reflectivity), porsi terusan (transmissivity),

daya pancar (emissivity), aliran energi cahaya (radiant flux),

kerapatan aliran energi cahaya (radiant flux density),

intensitas terpaan (irradiance) dan intensitas pancaran cahaya

(emittance).

Tenaga surya pada dasarnya adalah sinar matahari

yang merupakan radiasi elektromagnetik pada panjang

gelombang yang tampak dan yang tidak tampak, yakni

mencakup spektrum cahaya inframerah sampai dengan

cahaya ultraviolet. Masing-masing spektrum cahaya matahari

memiliki panjang 4 gelombang, frekuensi dan energi yang

berbeda. Sinar matahari memiliki panjang gelombang (λ)

antara 0,15–4 µm, dan hanya panjang gelombang (λ) antara

266 Pengantar Teknik Perminyakan

0,32–2 µm yang mampu menembus kaca transparan

(Wisnubroto, 2004).

2.7.4 Tenaga Nuklir

Reaktor nuklir adalah suatu tempat atau perangkat

yang digunakan untuk membuat, mengatur, dan menjaga

kesinambungan reaksi nuklir berantai pada laju yang

tetap.Berbeda dengan bom nuklir, yang reaksi berantainya

terjadi pada orde pecahan detik dan tidak terkontrol.Reaktor

nuklir digunakan untuk banyak tujuan.Saat ini, reaktor nuklir

paling banyak digunakan untuk membangkitkan

listrik. Reaktor penelitian digunakan untuk

pembuatan radioisotop (isotop radioaktif) dan untuk penelitian.

Awalnya, reaktor nuklir pertama digunakan untuk

memproduksi plutonium sebagai bahan senjata nuklir.Saat ini,

semua reaktor nuklir komersial berbasis pada reaksi fisi nuklir,

dan sering dipertimbangkan masalah risiko keselamatannya.

Sebaliknya, beberapa kalangan menyatakan

bahwa pembangkit listrik tenaga nuklir merupakan cara yang

aman dan bebas polusi untuk membangkitkan listrik. Daya

fusi merupakan teknologi ekperimental yang berbasi pada

reaksi fusi nuklir. Ada beberapa piranti lain untuk

mengendalikan reaksi nuklir, termasuk di

dalamnya pembangkit thermoelektrik radioisotop dan baterai

267 Pengantar Teknik Perminyakan

atom, yang membangkitkan panas dan daya dengan cara

memanfaatkan peluruhan radioaktif pasif, seperti halnya

Farnsworth-Hirsch fusor, di mana reaksi fusi nuklir terkendali

digunakan untuk menghasilkan radiasi neutron.

Meskipun umat manusia telah menguasai daya nuklir

baru-baru ini, reaktor nuklir yang pertama muncul

dikendalikan oleh alam.Lima belas reaktor fisi nuklir alami

telah ditemukan di tambang  Oklo, Gabon, West

Africa.Pertama ditemukan pada tahun 1972 oleh ahli fisika

Perancis Francis Perrin. Reaktor alami ini dikenal dengan

sebutan Reaktor Fossil Oklo.Reaktor-reaktor ini diperkirakan

aktif selama 150 juta tahun, dengan daya keluaran rata-rata

100 kW.Bintang-bintang juga mengandalkan fusi nuklir guna

membangkitkan panas, cahaya dan radiasi lainnya.Konsep

reaktor nuklir alami diajukan pertama kali oleh Paul

Kuroda pada tahun 1956 saat di Universitas

Arkansas.Enrico Fermi dan Leó Szilárd, pertama kali

membangun reaktor nuklir Chicago Pile-1 saat mereka

di Universitas Chicago pada 2 Desember 1942. Reaktor

nuklir generasi pertama digunakan untuk menghasilkan

plutonium sebagai bahan senjata nuklir.Selain itu, reaktor

nuklir juga digunakan oleh angkatan laut Amerika

(lihat Reaktor Angkatan Laut Amerika Serikat) untuk

268 Pengantar Teknik Perminyakan

menggerakkan kapal selam dan kapal pengangkut pesawat

udara.Pada pertengahan 1950-an, baik Uni Soviet maupun

negara-negara barat meningkatkan penelitian nuklirnya

termasuk penggunaan atom di luar militer. Tetapi,

sebagaimana program militer, penelitian atom di bidang non-

militer juga dilakukan dengan rahasia.

Pada 20 Desember 1951, listrik dari generator yang

digerakkan oleh tenaga nuklir pertama kali dihasilkan

oleh Experimental Breeder Reactor-I (EBR-1) yang berlokasi

di Arco, Idaho. Pada 26 Juni1954, pukul 5:30 pagi, PLTN

pertama dunia utnuk pertama kalinya mulai beroperasi

di Obninsk, Kaluga Oblast, USSR. PLTN ini menghasilkan

5 megawatt, cukup untuk melayani daya 2,000 rumah. PLTN

skala komersial pertama dunia adalah Calder Hall, yang

mulai beroperasi pada 17 Oktober 1956. Reaktor generasi

pertama lainnya adalah Shippingport Reactor yang berada

di Pennsylvania (1957). Sebelum kecelakaan Three Mile

Island pada 1979, sebenarnya permintaan akan PLTN baru

di Amerika Serikat sudah menurun karena alasan ekonomi.

Dari tahun 1978 sampai dengan 2004, tidak ada

permintaan PLTN baru di Amerikat Serikat , meskipun hal itu

mungkin akan berubah pada tahun 2010 ( lihat Masa depan

industri nuklir). Tidak seperti halnya kecelakaan Three Mile

269 Pengantar Teknik Perminyakan

Island, kecelakaan Chernobyl pada tahun 1986 tidak

berpengaruh pada peningkatan standar reaktor nuklir negara

barat. Hal ini dikarenakan memang reaktor Chernobyl

dikenal mempunyai desain yang tidak aman , menggunakan

reaktor jenis RBMK, tanpa kubah pengaman (containment

building) dan dioperasikan dengan tidak aman, dan pihak

barat memetik pelajaran dari hal ini . Pada

tahun 1992, Topan Andrew menghamtam Turkey Point

Nuclear Generating Station. Lebih dari US$90 juta kerugian

yang diderita, sebagian besar menimpa tangki

penampungan air dan cerobong asap pembangkit listrik

berbahan bakar fossil (minyak/batubara) yang ada dilokasi,

tapi containment building tidak mengalami kerusakan 

Hingga tahun 2006, Watts Bar 1 yang akan beroperasi pada

tahun 1997, adalah PLTN komersial Amerika Serikat terakhir

yang akan beroperasi. Hal ini biasanya dijadikan bukti

berhasilnya kampanye anti nuklir dunia. Tetapi, penolakan

politis akan nuklir hanya berhasil terjadi di sebagian Eropa,

Selandia Baru, Filipina dan Amerika Serikat. Bahkan di

Amerika Serikat dan seluruh Eropa, investasi pada

penelitian daur bahan bakar nuklir terus berlanjut, dan

dengan prediksi beberapa ahli akan kelangkaan listrik ,

270 Pengantar Teknik Perminyakan

peningkatan harga bahan bakar fosil dan perhatian akan

emisi gas rumah kaca akan memperbarui kebutuhan PLTN.

Banyak negara yang tetap aktif mengembangkan

energi nuklirnya termasuk diantaranya Jepang, China dan

India, kesemuanya aktif mengembangkan teknolgi reaktor

termal dan reaktor cepat.Korea Selatan dan Amerika Serikat

hanya mengembangkan teknolgi reaktor thermas South, Afrika

Selatan dan China mengembangkan versi baru Pebble Bed

Modular Reactor (PBMR). Finlandia dan Perancis aktif

mengembangkan energi nuklir; Finladia mempunyai European

Pressurized Reactor yang sedang dibangun oleh Areva.

Jepang membangun unit yang beroperasi pada tahun 2005.

Pada 22 September 2005 telah diumumkan dua lokasi baru di

Amerika Serikat yang telah dipilih sebagai lokasi PLTN.

Reaktor nuklir alam merupakan salah satu penemuan dalam

bidang geologi yang ditemukan pada tahun 1972. Saat itu, di

fasilitas pengolahan bahan bakar nuklir Pierrelatte, Ilmuwan

Perancis bernama Bougzigues sedang bekerja melakukan

analisis rutin terhadap uranium yang telah diekstrak dari biji

uranium. kemudian ia menyadari sesuatu yang aneh dari biji

uranium yang ditelitinya. Uranium memiliki tiga isotop yang

memiliki massa atom yang berbeda dengan proporsi yang

berbeda, yaitu : U 238 sebanyak 99.274%, U 235 sebanyak

271 Pengantar Teknik Perminyakan

0.720% dan U 234 sebanyak 0.005%. Uranium 235 adalah

uranium yang paling dicari diseluruh dunia karena

kemampuannya menahan reaksi nuklir dan uranium inilah

yang dipakai di reaktor nuklir modern. Dimanapun di bumi ini,

atom uranium 235 membentuk 0,720 persen dari total

uranium. Namun sampel yang dipegang olehnya hanya

memiliki 0,717 persen.Ini menunjukkan bahwa sampel

uranium ini pernah mengalami reaksi pelepasan energi (reaksi

fisi).

Badan tenaga atom Perancis segera bergerak untuk

menyelidiki penyebabnya. Sampel itu dilacak hingga ke

sebuah pertambangan di Oklo, Gabon, Afrika. Para ilmuwan

bergegas ke Oklo. Penelitian lanjutan yang dilakukan

menemukan ada enam belas lokasi yang berfungsi sama

seperti reaktor nuklir modern dan reaktor purba itu

diperkirakan berumur 2 milyar tahun. Badan tenaga atom

Perancis berusaha mencari fungsinya. Dan kemudian mereka

mendapatkan jawabannya dari sebuah tulisan

tahun 1956 yang dibuat oleh Paul Kazuo Kuroda, seorang

ahli kimia dari universitas Arkansas. Kuroda mengatakan

apabila jumlah U235 cukup banyak dan ada moderator

neutron seperti aliran air tanah, maka reaktor nuklir alam bisa

272 Pengantar Teknik Perminyakan

terjadi. Kondisi pertambangan Oklo menyerupai apa yang

diprediksi Kuroda.

Misteri reaktor nuklir alam sebenarnya telah terjawab

secara ilmiah oleh Paul Kuroda, jadi faktor misterinya boleh

dibilang hampir lenyap. Manusia tidak dapat lepas dari

ketergantungannya terhadap listrik sebagai salah satu sumber

kehidupan.Melihat sudah menipisnya defisit bahan bakar

maupun mineral sebagai pembangkit listrik banyak alternatif

yang ditemukan, termasuk nuklir.Reaktor nuklir adalah tempat

terjadinya reaksi pembelahan inti (nuklir) atau dikenal dengan

reaksi fisi berantai yang terkendali. Bagian utama dari reaktor

nuklir yaitu: elemen bakar, batang kendali, moderator,

pendingin dan perisai.Reaktor nuklir dibedakan berdasarkan

fungsinya menjadi dua, yaitu reaktor penelitian/riset, dan

reaktor daya (pembangkit listrik tenaga nuklir.Reaksi nuklir ini

akan menghasilkan energi panas dalam jumlah cukup besar.

Berikut adalah garis besar cara kerja sebuah reaktor

nuklir (jenis PWR) hingga bisamenghasilkan listrik,seperti

yang dilansir Nuklir.Reaksi pada dalam inti reaktor :

Di dalam inti reaktor, reaksi fisi terjadi karena

adanyapenembakan neutron terhadap bahan bakar nuklir

yang menghasilkan energi panas.

273 Pengantar Teknik Perminyakan

Energi panas yang dihasilkan dari inti reaktor

kemudiandibawa oleh air bertekanan pada primary loop ke

generatoruap.

Didalam generator uap, air yang berasal dari secondary

loopmenjadi terpanaskan dan terbentuklah uap. Uap yang

dihasilkan diarahkan ke turbin uap untuk memutargenerator

dan akhirnya menghasilkan listrik.Tetapi kurangcermatnya

perhitungan dalam pendinginan reaktor akanmeningkatkan

konsentrasi pada inti materi.

Ini terbukti padasaat Jepang mengalami situasi

serba kacau karena gempadan gelap, memaksa para

petugas berimprovisasi dalammendinginkan reaktor.

Gambar 2.69 Power Water Reactor

Sumber : Museum Listrik

274 Pengantar Teknik Perminyakan

2.7.5 Pembangkit Listrik Tenaga Air

Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA) merupakan pusat

pembangkit tenaga listrik yang mengubah energi potensial

air (energi gravitas air) menjadi energi listrik. Mesin

penggerak yang digunakan adalah turbin air untuk

mengubah energi potensial air menjadi kerja mekanis poros 

yang akan memutar rotor generator untuk menghasilkan

energi listrik.

Gambar 2.70 Kincir Air

Sumber : Museum Listrik

Air sebagai  bahan baku PLTA dapat diperoleh dari

sungai secara langsung disalurkan untuk  memutar turbin,

atau dengan cara  ditampung dahulu (bersamaan dengan air

hujan) dengan menggunakan kolam tando atau waduk

sebelum disalurkan untuk memutar turbin.

275 Pengantar Teknik Perminyakan

Perencanaan pengoperasian PLTA yang dilakukan

berdasarkan pada kondisi hydrologi yang meliputi:

A. Tahun Basah Sekali

B. Tahun Basah

C. Tahun Normal

D. Tahun Kering

E. Tahun Kering Sekali

Untuk mendapatkan hasil yang optimum dan

memudahkan untuk perencanaan operasional tahunan, maka

perencanaan operasi dilakukan berdasarkan pada  kondisi

hydrologi tahun normal dan tahun kering, yang kemudian

dilakukan penyesuaian tiap bulan berdasarkan kondisi air 

masuk.

Indonesia hanya mengenal dua musim yaitu musim

hujan biasa dimulai bulan November sampai dengan Maret

dan musim kemarau pada bulan April sampai dengan

Oktober, sehingga kondisi ini dipergunakan untuk proses

pengisian dan penggunaan air

2.7.6 Energi Biomassa

Biomassa adalah produk fotosintesa yang menyerap

energi matahari dan mengkonversi karbon dioksida dengan

air menjadi senyawa karbon, hidrogen dan oksigen. Biomassa

merupakan bahan biologis yang hidup atau baru mati yang

276 Pengantar Teknik Perminyakan

dapat digunakan sebagai sumber bahan bakar setelah diolah

terlebih dahulu melalui serangkaian proses yang dikenal

sebagai konversi Biomassa. Umumnya energi Biomassa

selain merujuk pada materi tumbuhan yang dipelihara untuk

diolah menghasilkan Bahan Bakar Nabati (BBN) atau biofuel,

juga mencakup materi tumbuhan yang digunakan untuk

produksi serat, bahan kimia atau panas. Biomassa dapat pula

meliputi limbah terbiodegradasi yang dapat digunakan

sebagai bahan bakar. Biomassa tidak mencakup materi

organik yang telah tertransformasi oleh proses geologis

menjadi zat seperti batu bara atau minyak bumi.

Ada beberapa proses konversi biomassa. Proses

konversi yang sederhana adalah dengan mengubah

biomassa menjadi briket sehingga mudah disimpan, diangkut,

dan mempunyai ukuran dan kualitas yang seragam. Jenis

konversi lain adalah mengubah biomassa melalui proses

kimia dan fisika seperti anaerobik digestion (peruraian tanpa

bantuan oksigen) yang menghasilkan gas metana. Pirolisis,

gasifikasi dan karbonisasi (dekomposisi menggunakan panas)

yang menghasilkan produk bahan bakar padat berupa karbon

dan produk lain berupa karbon dioksida dan metana.

Pengkonversian menjadi bahan bakar cair dapat dilakukan

277 Pengantar Teknik Perminyakan

dengan cara kimia esterifikasi (biodiesel) dan secara

fermentasi (bioethanol).

Gambar 2.71 Teknologi Konversi Biomassa

Sumber:http://petualangankudiduniamaya.blogspot.com/2011/04/

energi-biomassa-1.htm

Agar biomassa bisa digunakan sebagai bahan bakar

maka diperlukan teknologi untuk mengkonversinya. Terdapat

beberapa teknologi untuk konversi biomassa, dijelaskan pada

Gambar 2.39 Teknologi Konversi Biomassa tentu saja

membutuhkan  perbedaan pada alat yang digunakan untuk

mengkonversi biomassa dan menghasilkan perbedaan bahan

bakar yang dihasilkan secara An-Aerobic.An-aerobic

digestion adalah penguraian bahan organik atau selulosa

menjadi CH4 dan gas lain melalui proses biokimia. Adapun

tahapan proses anaerobik digestion adalah diperlihatkan pada

Gambar.

278 Pengantar Teknik Perminyakan

Gambar 2.72 Skema Pembentukan Gas Bio

Sumber : Ebook Pembentukan Biogas

Ada tiga bentuk penggunaan biomassa, yaitu secara

padat, cair, dan gas.Dan secara umum ada dua metode dalam

memproduksi biomassa, yaitu dengan menumbuhkan

organisme penghasil biomassa dan menggunakan bahan sisa

hasil industri pengolahan makhluk hidup.

Sumber energi biomassa mempunyai beberapa

kelebihan antara lain merupakan sumber energi yang dapat

diperbaharui (renewable) sehingga dapat menyediakan

sumber energi secara berkesinambungan (suistainable). Di

Indonesia, biomassa merupakan sumber daya alam yang

sangat penting dengan berbagai produk primer sebagai serat,

279 Pengantar Teknik Perminyakan

kayu, minyak, bahan pangan dan lain-lain yang selain

digunakan untuk memenuhi kebutuhan domestik juga diekspor

dan menjadi tulang punggung penghasil devisa negara.

Penggunaan energi biomassa memiliki berbagai

manfaat yaitu manfaat lingkungan dan ekonomi.Energi

biomassa telah menjadi energi alternatif bagi bahan bakar fosil

yang saat ini umum dipakai untuk memproduksi

energi.keuntungan dengan memanfaatkan bahan biomassa:

Mengurangi Jejak Karbon Biomassa menghasilkan emisi

karbon lebih sedikit dibandingkan dengan bahan bakar fosil.

Mengurangi jumlah metana di atmosfer dengan menggunakan

biomassa, jumlah metana di atmosfer dapat dikurangi.

Mencegah Kebakaran Hutan Kayu adalah salah satu bahan

baku biomassa yang digunakan untuk menghasilkan energi

biomassa dan bahan ini biasanya diperoleh dari hutan.

Peningkatan kualitas udara saat biomassa menggantikan

bahan bakar fosil, hal ini berarti membantu untuk

meningkatkan kualitas udara karena akan ada lebih sedikit

polusi. Keandalan Dengan pertumbuhan ekonomi yang tinggi,

akan ada peningkatan permintaan listrik dan ini berarti kita

perlu sumber energi yang dapat diandalkan. Daur ulang

beberapa sumber energi biomassa meliputi limbah industri

dan co-produk, hal ini merupakan sebuah keuntungan besar

280 Pengantar Teknik Perminyakan

karena ini berarti tidak ada keluaran industri yang sia-sia.Saat

ini, bioenergi hanya memegang mangsa 13 persen dari

keseluruhan sumber energi dunia.Menurut pakar biologi Andre

Baumann kunci untuk meningkatkan efisiensi energi bukan

dengan memperluas produksi tanaman untuk biomassa.

2.7.7 Mesin Diesel

Gambar 2.73 Mesin Diesel

Sumber : http://carihargatoyota.blogspot.com/2011/03/apg-

membuat-suara-getaran-mesin-diesel.html

Mesin diesel adalah sejenis mesin pembakaran dalam;

lebih spesifik lagi, sebuah mesin pemicu kompresi,

dimana bahan bakar dinyalakan oleh suhu tinggi gas yang

dikompresi dan bukan oleh alat berenergi lain (seperti busi).

Mesin ini ditemukan pada tahun 1892 oleh Rudolf Diesel,

yang menerima paten pada 23 Februari 1893. Diesel

281 Pengantar Teknik Perminyakan

menginginkan sebuah mesin untuk dapat digunakan dengan

berbagai macam bahan bakar termasuk debu batu bara. Dia

mempertunjukkannya pada Exposition Universelle (Pameran

Dunia) tahun 1900 dengan menggunakan minyak kacang

(lihat biodiesel). Kemudian diperbaiki dan disempurnakan

oleh Charles F. Kettering.

Diagram siklus termodinamika sebuah mesin diesel

ideal. Urutan kerja mesin diesel berurutan dari nomor 1-4

searah jarum jam. Dalam siklus mesin diesel, pembakaran

terjadi dalam tekanan tetap dan pembuangan terjadi dalam

volume tetap. Tenaga yang dihasilkan setiap siklus ini adalah

area di dalam garis siklus. Ketika udara dikompresi suhunya

akan meningkat (seperti dinyatakan oleh Hukum Charles),

mesin diesel menggunakan sifat ini untuk proses

pembakaran. Udara disedot ke dalam ruang bakar mesin

diesel dan dikompresi oleh piston yang merapat, jauh lebih

tinggi dari rasio kompresi dari mesin bensin. Beberapa saat

sebelum piston pada posisi Titik Mati Atas (TMA) atau BTDC

(Before Top Dead Center), bahan bakar dieseldisuntikkan

ke ruang bakar dalam tekanan tinggi melalui nozzle supaya

bercampur dengan udara panas yang bertekanan tinggi. Hasil

pencampuran ini menyala dan membakar dengan cepat.

Penyemprotan bahan bakar ke ruang bakar mulai dilakukan

282 Pengantar Teknik Perminyakan

saat piston mendekati (sangat dekat) TMA untuk menghindari

detonasi. Penyemprotan bahan bakar yang langsung ke ruang

bakar di atas piston dinamakan injeksi langsung (direct

injection) sedangkan penyemprotan bahan bakar kedalam

ruang khusus yang berhubungan langsung dengan ruang

bakar utama dimana piston berada dinamakan injeksi tidak

langsung (indirect injection). Ledakan tertutup ini

menyebabkan gas dalam ruang pembakaran mengembang

dengan cepat, mendorong piston ke bawah dan menghasilkan

tenaga linear. Batang penghubung (connecting rod)

menyalurkan gerakan ini ke crankshaft dan oleh crankshaft

tenaga linear tadi diubah menjadi tenaga putar. Tenaga putar

pada ujung poros crankshaft dimanfaatkan untuk berbagai

keperluan.

Turbocharger atau supercharger untuk memperbanyak

volume udara yang masuk ruang bakar karena udara yang

masuk ruang bakar didorong oleh turbin pada turbo atau

supercharger. Intercooler untuk mendinginkan udara yang

akan masuk ruang bakar. Udara yang panas volumenya akan

mengembang begitu juga sebaliknya, maka dengan

didinginkan bertujuan supaya udara yang menempati ruang

bakar bisa lebih banyak. Mesin diesel sulit untuk hidup pada

saat mesin dalam kondisi dingin. Beberapa mesin

283 Pengantar Teknik Perminyakan

menggunakan pemanas elektronik kecil yang disebut busi

menyala (spark atau glow plug) di dalam silinder untuk

memanaskan ruang bakar sebelum penyalaan mesin. Lainnya

menggunakan pemanas "resistive grid" dalam "intake

manifold" untuk menghangatkan udara masuk sampai mesin

mencapai suhu operasi. Setelah mesin beroperasi

pembakaran bahan bakar dalam silinder dengan efektif

memanaskan mesin.

Dalam cuaca yang sangat dingin, bahan bakar diesel

mengental dan meningkatkan viscositas dan membentuk

kristal lilin atau gel. Ini dapat memengaruhi sistem bahan

bakar dari tanki sampai nozzle, membuat penyalaan mesin

dalam cuaca dingin menjadi sulit. Cara umum yang dipakai

adalah untuk memanaskan penyaring bahan bakar dan jalur

bahan bakar secara elektronik.

Untuk aplikasi generator listrik, komponen penting dari

mesin diesel adalah governor, yang mengontrol suplai bahan

bakar agar putaran mesin selalu pada putaran yang

diinginkan. Apabila putaran mesin turun terlalu banyak

kualitas listrik yang dikeluarkan akan menurun sehingga

peralatan listrik tidak dapat bekerja sebagaimana mestinya,

sedangkan apabila putaran mesin terlalu tinggi maka dapat

mengakibatkan over voltage yang bisa merusak peralatan

284 Pengantar Teknik Perminyakan

listrik. Mesin diesel modern menggunakan pengontrolan

elektronik canggih untuk mencapai tujuan ini melalui modul

kontrol elektronik (ECM) atau unit kontrol elektronik (ECU)

yang merupakan "komputer" dalam mesin. ECM/ECU

menerima sinyal kecepatan mesin melalui sensor dan

menggunakan algoritma dan mencari tabel kalibrasi yang

disimpan dalam ECM/ECU, dia mengontrol jumlah bahan

bakar dan waktu melalui aktuatorelektronik atau hidraulik

untuk mengatur kecepatan mesin. Tipe mesin diesel, ada dua

kelas mesin diesel: dua-tak dan empat-tak.

Biasanya jumlah silinder dalam kelipatan dua,

meskipun berapapun jumlah silinder dapat digunakan selama

poros engkol dapat diseimbangkan untuk

mencegah getaran yang berlebihan. Mesin 6 segaris paling

banyak diproduksi dalam mesin tugas-medium ke tugas-berat,

meskipun V8 dan 4 segarisjuga banyak diproduksi. Mesin

diesel bekerja dengan kompresi udara yang cukup tinggi,

sehingga pada mesin disel besar perlu ditambahkan sejumlah

udara yang lebih banyak. Maka digunakan Supercharger atau

turbocharger pada intake manifold, dengan tujuan memenuhi

kebutuhan udara kompresi.

Keunggulan dan kelemahan dibanding dengan mesin

busi-nyala.Untuk keluaran tenaga yang sama, ukuran mesin

285 Pengantar Teknik Perminyakan

diesel lebih besar daripada mesin bensin karena konstruksi

besar diperlukan supaya dapat bertahan dalam tekanan tinggi

untuk pembakaran atau penyalaan.

286 Pengantar Teknik Perminyakan