Listrik merupakan salah satu kebutuhan utama manusia. Tengok saja, hampir semua aktivitas kita selalu terkait dengan listrik. Berapa banyak benda-benda di rumahmu yang membutuhkan energi listrik? Televisi, lampu, radio, komputer, setrika, smartphone, lemari es, dan sebagainya, itu semua membutuhkan listrik. Tentu saja tanpa adanya listrik, akan sulit bagi kita untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari, terutama yang berkaitan dengan teknologi.
Keberadaan listrik sangat dibutuhkan di masa sekarang. Berbagai cara pun dilakukan agar kebutuhan akan listrik dapat terpenuhi. Dan pada artikel ini, kita akan membahas mengenai berbagai hal terkait listrik dan bagaimana ia menjadi begitu penting bagi kehidupan manusia.
Mengenal Energi Listrik
Pernahkah kamu membayangkan bagaimana hidup tanpa listrik? Sebagian
dari kalian pasti akan merasa menderita karena tidak bisa menghidupkan lampu,
komputer, televisi, dan peralatan elektronik lainnya. Yup, listrik memang telah
menjadi bagian dari hidup manusia. Bila listrik di rumah padam, sepertinya
semua akan terganggu. Tapi tahukah kamu, sebenarnya apa sih listrik itu?
Secara sederhana, listrik dapat diartikan sebagai rangkaian fenomena fisika yang berhubungan dengan kehadiran dan aliran muatan listrik. Sementara itu menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI), listrik adalah daya atau kekuatan yang ditimbulkan oleh adanya pergesekan atau melalui proses kimia, yang dapat digunakan untuk menghasilkan panas atau cahaya, atau untuk menjalankan mesin.
Dari pengertian tersebut, dapat diketahui bahwa listrik ini dapat terbentuk melalui dua proses, yaitu karena adanya gesekan antara dua benda atau lebih, serta adanya proses kimia yang mampu menghasilkan listrik. Listrik dapat menimbulkan berbagai macam efek, seperti petir, listrik statis, induksi elektromagnetik, dan arus listrik. Selain itu, listrik juga bisa menimbulkan dan menerima radiasi elektromagnetik, seperti gelombang radio.
Dalam bidang kelistrikan dikenal dua jenis muatan listrik,
yaitu positif dan negatif. Melalui percobaan, muatan sejenis akan saling
tolak-menolak. Sementara muatan yang berlawanan jenis akan saling tarik-menarik
satu sama lain. Nah, biasanya gaya menarik dan menolak ini ditetapkan oleh Hukum
Coulomb.
Listrik mengalir dari saluran positif ke saluran negatif. Dengan listrik arus searah, jika kita memegang hanya kabel positif (tapi tidak memegang kabel negatif), listrik tidak akan mengalir ke tubuh kita. Dengan kata lain, kita tidak akan terkena setrum. Demikian pula jika kita hanya memegang saluran negatif.
Lain halnya dengan listrik bolak-balik. Listrik bisa
mengalir ke bumi (atau lantai rumah). Jika kita memegang sumber listrik, dan
kita menginjak bumi atau tangan kita menyentuh dinding, kita akan mengalami
kejutan listrik (terkena setrum). Kejutan listrik tersebut terjadi karena
adanya perbedaan tegangan antara kabel listrik dengan tegangan di kaki. Itulah
yang menyebabkan listrik mengalir dari tangan ke kaki kita. Lalu apa perbedaan
antara listrik arus searah dengan listrik arus bolak-balik?
Arus Searah dan Arus Bolak-Balik
Listrik arus searah atau dikenal juga dengan istilah Direct
Current (DC), ialah aliran listrik yang mengalir ke satu arah. Pada umumnya
ini terjadi dalam sebuah penghantar listrik seperti kabel. Sebaliknya listrik
arus bolak-balik, ialah arus listrik yang besar dan arahnya selalu berubah
secara bolak-balik. Listrik arus bolak-balik dikenal juga dengan istilah Alternating
Current (AC).
Konduktor dan Isolator
Arus listrik biasanya dialirkan melalui media penghantar
yang disebut konduktor. Konduktor adalah zat yang dapat menghantarkan
arus listrik, baik padat, cair, atau gas. Konduktor yang baik adalah yang
memiliki tahanan jenis yang kecil, sehingga dapat dengan mudah menghantarkan
arus listrik. Contohnya emas, perak, tembaga, aluminium, besi, dan jenis logam
lainnya. Emas merupakan jenis penghantar yang sangat baik. Tapi karena harganya
mahal, maka secara ekonomis, tembaga dan aluminium yang paling banyak
digunakan.
Listrik dapat juga dialirkan melalui bahan khusus, misalnya wolfram dan tungsten. Saat listrik mengalir, cahaya pijar akan dipancarkan oleh logam itu. Bahan seperti itu banyak dipakai dalam bola lampu. Sebaliknya jika listrik mengalir melalui bahan yang mempunyai hambatan, maka akan dilepaskan panas. Semakin besar arus listrik, maka panas yang timbul akan belipat. Sifat ini dipakai pada setrika dan kompor listrik.
Umumnya energi listrik disalurkan melalui media berbentuk
kabel. Sebuah kabel lsitrik terdiri dari isolator dan konduktor. Isolator
adalah zat yang tidak dapat menghantarkan listrik. Isolator digunakan sebagai
pembungkus kabel yang biasanya terbuat dari karet atau plastik. Sementara
konduktornya terbuat dari serabut tembaga ataupun tembaga pejal.
Kuat Arus, Daya, dan Tegangan
Kemampuan hantar sebuah kabel listrik ditentukan oleh KHA
(Kemampuan Hantar Arus) yang dimilikinya. Sementara ukuran hantaran listrik
ditentukan oleh satuan Ampere. Kemampuan hantar arus juga tergantung
pada luas penampang konduktor yang berada di dalam kabel listrik. Jadi arus
listrik yang besar membutuhkan luas penampang konduktor yang besar pula.
Selain itu ada juga satuan Volt yang mengukur besarnya tegangan listrik. Sementara itu besarnya daya yang diterima dinyatakan dalam satuan Watt. Jumlah daya ini merupakan perkalian dari Ampere × Volt. Pada tegangan 220 Volt dan KHA 10 Ampere, sebuah listrik dapat menyalurkan daya sebesar 220 V × 10A = 2.200 Watt.
Pembangkit Listrik
Kebutuhan akan energi listrik akan terus meningkat setiap
tahunnya. Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) mencatat konsumsi
listrik di Indonesia mencapai 22% dari total konsumsi energi. Dengan nilai
tersebut, listrik menjadi sumber energi kedua yang paling dibutuhkan setelah
bahan bakar minyak (BBM) dengan total konsumsi mencapai 40%.
Untuk memenuhi kebutuhan listrik, salah satu cara tepat yang dilakukan adalah membangun pembangkit listrik. Pembangkit listrik merupakan suatu proses mengkonversi energi yang tersimpan dalam sumber energi (misalnya gas) menjadi listrik. Sumber energi yang digunakan pun sangatlah beragam. Secara umum, sumber energi tersebut dapat dibagi menjadi dua kelompok, yaitu sumber energi dari bahan bakar fosil dan sumber energi terbarukan.
Contoh bahan bakar fosil adalah batu bara, minyak bumi, dan
gas. Sementara contoh dari sumber energi terbarukan di antaranya matahari,
angin, biomassa, gelombang laut, dan sebagainya. Ketersediaan energi bahan
bakar fosil sangatlah terbatas, dan terkadang tidak ramah lingkungan. Oleh
karenanya kita perlu membangun pembangkit listrik yang menggunakan sumber
energi alternatif. Berikut ini adalah beberapa macam pembangkit listrik yang menggunakan
sumber energi alternatif untuk menghasilkan listrik.
Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi
Energi panas bumi dikenal juga dengan nama energi geothermal.
Dalam bahasa Yunani kata “geo” berarti bumi dan kata “thermal”
berarti panas. Energi panas bumi merupakan sumber energi panas yang
terkandung di dalam air panas, uap air, dan batuan bersama mineral ikutan dan
gas lainnya yang secara genetik semuanya tidak dapat dipisahkan dalam suatu
sistem panas bumi dan untuk pemanfaatannya diperlukan proses penambangan yang
dapat dimanfaatkan untuk pembangkitan tenaga listrik atau pemanfaatan langsung
lainnya.
Salah satu pemanfaatan energi panas bumi adalah untuk menghasilkan energi listrik. Jika dibandingkan dengan bahan bakar fosil, panas bumi merupakan sumber energi bersih dan hanya melepaskan sedikit gas rumah kaca. Penggunaan energi panas bumi untuk pembangkit listrik secara garis besar dilakukan dengan melihat resource dari panas bumi tersebut. Apabila suatu daerah memiliki panas bumi yang cukup untuk mengeluarkan uap air (steam), maka panas bumi tersebut langsung dapat digunakan.
Energi panas bumi diubah menjadi energi listrik dengan
menggunakan peralatan turbin dan generator. Uap panas bumi digunakan untuk
memutarkan turbin yang akan menghasilkan listrik. Konsep dasarnya mirip dinamo
sepeda, hanya saja tenaga penggeraknya adalah uap panas bumi. Pembangkit
listrik model ini disebut juga dengan Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi
(PLTP).
Sekitar 40% cadangan energi panas bumi dunia terletak di Indonesia. Dengan jumlah sebesar itu, Indonesia menjadi negara dengan cadangan energi panas bumi terbesar di dunia. Cadangan energi panas bumi tersebar di wilayah Sumatera, Jawa, Bali, dan Sulawesi. Bahkan di Sulawesi Utara, sekitar 40% dari pasokan listriknya didapat dari energi panas bumi.
Pembangkit Listrik Tenaga Angin
Angin adalah satu bentuk energi yang tersedia di alam.
Jumlahnya tidak terbatas dan hampir tidak pernah habis. Dengan perkembangan
teknologi yang semakin pesat, manusia mulai memanfaatkan angin untuk
menghasilkan energi listrik. Sampai kemudian dibentuklah Pembangkit Listrik
Tenaga Bayu (PLTB).
PLTB mengubah energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin angin atau kincir angin. Cara kerjanya cukup sederhana. Energi angin yang memutar turbin angin, diteruskan untuk memutar rotor pada generator di bagian belakang turbin angin. Gerakan turbin inilah yang kemudian akan menghasilkan energi listrik.
PLTB cocok sekali digunakan masyarakat yang tinggal di
pulau-pulau kecil dan memiliki tiupan angin yang kencang dan stabil. Indonesia
yang memiliki garis pantai sepanjang lebih dari 81.000 km, merupakan wilayah
yang potensial untuk pengembangan PLTB.
Dikutip dari laman situs Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral, kecepatan angin di Indonesia secara umum antara 4 m/detik hingga 5 m/detik. Bahkan di daerah-daerah tertentu seperti di pantai, kecepatan anginnya mencapai 10 m/detik. Dengan kecepatan tersebut, pembangunan PLTB masih kurang ekonomis. Namun jika dibangun dengan ketinggian tertentu dan diameter baling-baling yang besar dapat dihasilkan energi listrik dengan potensi kapasitas 10 – 100 kW.
Pembangkit Listrik Tenaga Ombak
Energi ombak laut merupakan salah satu bentuk energi
terbarukan yang ada di laut, di samping energi pasang surut dan energi panas
laut. Energi ombak adalah energi alami yang dibangkitkan akibat adanya tekanan
udara. Energi ini dapat digunakan sebagai pembangkit listrik, yang dikenal juga
dengan nama Pembangkit Listrik Tenaga Ombak (PLTO).
PLTO memiliki cara kerja yang khusus. Energi listrik dihasilkan dengan memanfaatkan gerakan naik-turun ombak laut. Untuk membangkitkan energi listrik, alat yang digunakan untuk mengubah energi ombak menjadi energi listrik adalah turbin atau pelampung yang naik-turun. Turbin yang naik-turun tersebut akan memutar generator yang kemudian akan menghasilkan listrik.
Selain itu, pembangkitan energi listrik juga dapat
dihasilkan dengan memanfaatkan perubahan tekanan udara pada ruang yang
menangkap ombak laut. Tekanan udara inilah yang akan memutar turbin dan
menggerakkan generator hingga akhirnya menghasilkan listrik.
Potensi PLTO di Indonesia sangatlah besar karena negeri ini memiliki daerah-daerah yang berpotensi sebagai pembangkit listrik. Ombak di sepanjang Pantai Selatan Pulau Jawa, di atas Kepala Burung Pulau Papua, dan sebelah barat Pulau Sumatera sangat potensial untuk memasok energi listrik. Tinggi ombak yang bisa dianggap potensial untuk membangkitkan energi listrik adalah sekitar 1,5 hingga 2 meter. Tapi gelombang ini sebaiknya tidak pecah hingga sampai ke pantai.
Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Sumber energi alternatif lain yang juga banyak digunakan
untuk pembangkit tenaga listrik adalah cahaya matahari. Pembangkit Listrik
Tenaga Surya (PLTS) adalah pembangkit listrik yang memanfaatkan energi dari
cahaya matahari untuk menghasilkan energi listrik. Pembangunan PLTS
mengedepankan prinsip memperoleh energi surya secara gratis dan ramah
lingkungan.
Komponen utama dari PLTS adalah panel surya fotovoltaik yang dapat mengkonversi energi matahari menjadi energi listrik sehingga dapat digunakan untuk kebutuhan listrik sehari-hari. Arus listrik yang dihasilkan oleh panel surya fotovoltaik adalah arus listrik searah (DC) sehingga dibutuhkan komponen lainnya seperti inverter untuk mengkonversi arus listrik searah ini menjadi arus listrik bolak-balik (AC).
Bahan dasar untuk menangkap sinar matahari dan mengubahnya
menjadi energi adalah bahan semi konduktor. Umumnya bahan yang digunakan adalah
bahan silikon berwarna hitam. Bahan dasar silikon ini dibuat menjadi lempengan
dan dipasangi tiang agar bisa diarahkan langsung pada matahari.
Cara kerja lempengan silikon kaca atau yang biasa disebut solar panel adalah kaca-kaca silikon besar yaitu mengkonsentrasikan cahaya matahari ke satu garis atau titik. Konsentrasi cahaya matahari akan menghasilkan panas. Lalu, panas yang dihasilkan digunakan untuk menghasilkan uap panas. Panasnya tekanan uap digunakan untuk menjalankan turbin yang kemudian menghasilkan listrik.
Potensi energi surya di Indonesia sangat besar yakni sekitar
4,8 KWh/m2 atau setara dengan 112.000 GWp, namun yang sudah
dimanfaatkan baru sekitar 10 MWp. Ke depannya semakin banyak masyarakat yang
ingin menggabungkan energi listrik konvensional seperti PLN dengan energi
alternatif surya ini.
Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir
Pemanfaatan energi nuklir di bidang non-energi telah banyak
digunakan. Misalnya penggunaan nuklir di bidang industri, kesehatan, pertanian,
peternakan, hidrologi, hingga pengawetan bahan makanan. Namun demikian, penggunaan
energi nuklir sebagai penghasil listrik belum dilakukan secara maksimal. Alasannya
masih banyak masyarakat yang merasa ketakutan mengenai bahaya radiasi yang
ditimbulkan oleh nuklir.
Pemanfaatan energi nuklir sebagai sumber energi alternatif memiliki banyak keunggulan, karena lebih murah dan tidak mencemari lingkungan. Penggunaan energi nuklir sebagai penghasil listrik juga dinilai aman, karena kenukliran yang sudah memasuki generasi ke-4 ini telah melakukan penyempurnaan keamanan yang sangat maksimal.
Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) adalah stasiun
pembangkit listrik di mana panas yang dihasilkan diperoleh dari satu atau lebih
reaktor nuklir. Prinsip kerja PLTN hampir sama dengan pembangkit listrik tenaga
uap, yaitu menggunakan uap bertekanan tinggi untuk memutar turbin. Putaran
turbin inilah yang diubah menjadi energi listrik. Sebuah PLTN menggunakan
uranium sebagai sumber panasnya. Reaksi pembelahan (fisi) inti uranium
menghasilkan energi panas yang sangat besar.
Pembangunan PLTN memiliki banyak keunggulan, antara lain:
· Tidak memerlukan lahan yang luas.
· Sedikit menghasilkan limbah padat.
· Ketersediaan bahan baku yang melimpah.
· Emisi karbon rendah.
· Tidak memproduksi partikel polutan.
· Tidak bergantung pada cuaca.
Sementara itu kekurangan PLTN
antara lain:
· Risiko kecelakaan nuklir yang menimbulkan
radiasi.
· Pembuangan limbah radioaktif memerlukan tempat
khusus.
· Jika terjadi ledakan, perlu waktu yang sangat lama untuk recovery.