Rabu, 02 Maret 2016

Energi alternatif dari sinar matahari dan laut

Panel surya
Salah satu bentuk yang sangat primitif untuk menangkap dan menjebak panas matahari ialah rumah kaca sebuah kebun. Bnrtuknya yang modern ialah pemanas air matahari, biasanya terdiri dari sebuah lilitan pipa, diletakkan di dalam kotak sempit di atap rumah, dikelilingi beton warna hitam dan ditutupi dengan kaca datar. Warna hitam lebih mudah menerima sinar matahari, sedang warna putih memantulkannya. Air yang tersirkulasi dalam pipa-pipa dipanaskan oleh sinar matahari dan kemudian dipompakan ke tangki air panas, yang kemudian dimanfaatkan oleh rumah tangga.

Di florida saja kurang lebih 50.000 rumah memperoleh air panas dengan jalan ini. Dan di israel telah menjadi hal yang umum untuk memasang pemanas air matahari di daerah perumahan yang baru. Bentuk yang lebih sulit, akan tetapi juga lebih berdaya guna ialah pompa panas. Dalam kenyataannya, ia merupakan kebalikan lemari pendingin. Alat ini mengambil panas sebanyak mungkin dari udara, tanah, air sungai atau air danau. Panas yang diambil ini, yang tentu saja sangat sedikit di musim dingin, dipergunakan untuk memanaskan sebuah cairan dengan titik didih rendah menjadi gas. Gas ini kemudian ditekan dengan pompa dan dialirkan ke lilitan pendingin di mana gas tadi berubah lagi menjadi cairan.

Proses ini membebaskan panas yang dapat digunakan untuk memanaskan rumah atau air. Banyak pompa panas yang dapat beroperasi balik, yaitu menjadi pompa dingin, sehingga dapat mendinginkan udara di musim panas. Krisis energi yang terjadi di pertengahan tahun 1970 yang menimpa negara di seluruh dunia, baik negara-negara yang dikaruniai sinar matahari banyak atau tidak, menyebabkan negara-negara tersebut memulai dan menggalakkan pengembangan  "rumah matahari". Ada dua cara yang dipakai, yaitu pertama: menangkap sinar matahari dengan panel-panel sinar yang diletakan di atas atap rumah dan menyimpan sebanyak mungkin panas. Yang kedua ialah dengan jalan mengubah sinar tersebut menjadi arus listrik. Dengan cara pertama, penyimpanan panas merupakan masalah utama

Air dalam pipa-pipa yang terisolasi merupakan media penyimpan sinar matahari yang baik, tetapi garam glauber, yang itu senyawa natrium sulfat terhidratasi, lebih efektif. Kerikil-kerikil yang dipakai dalam pembuatan dinding rumah dapat tetap memanaskan rumah untuk beberapa hari yang mendung. Sebuah ventilasi akan mensirkulasi panas melewati kerikil, dan panas tersebut secara perlahan-lahan dapat dilepaskan atau dipakai untuk memanaskan tangki-tangki air panas. Rumah matahari yang dipanaskan langsung dari matahari dewasa ini merupakan proyek yang sangat populer di bagian dunia sebelah utara. Swiss telah mengembangkan sebuah bentuk dengan atap kolektor seluas 8 meter persegi, cukup untuk menyediakan air panas untuk sebuah keluarga yang terdiri dari 4 orang. Di Britania bahkan telah dibangun kompleks rumah matahari yang terdiri dari 29 flat, di daerah luar kota Londong. Panas yang dikumpulkan oleh panel kaca di atap dipakai sebagai pelengkap sistem pemanas listrik konvensional yang dibuat di rumah-rumah tersebut, karena menurut arsiteknya cuaca Britania sulit diandalkan.

Sistem yang mengubah tenaga matahari menjadi listrik telah banyak dikembangkan di Amerika, di mana baterai matahari pertama didemonstrasikan pada tahun 1950. Kan tetapi, beberapa ahli teknik yang kreatif tidak puas dengan cara ini, karena harus menunggu terbitnya matahari. Sebuah skema menggambarkan sebuah satelit pusat tenaga matahari dengan kolektor yang mempunyai ukuran raksasa, 12 kilometer persegi dan daerah gelombang mikro dengan diameter 1,1 kilometer yang akan memancarkan listrik yang dihasilkan ke bumi. Di bumi, sebuah antena seluas 15,5 kilometer persegi dibutuhkan untuk menangkap tenaga kiriman dari angkasa. Tenaga yang diharapkan akan berkekuatan 10.000 megawatt. Akan tetapi, biaya untuk mengorbitkan satelit juga besarnya sangat astronomis, 10 milyard poundsterling.

Di bumi Lembaga Penelitian Tenaga Atom Britania telah mengembangkan mesin dengan tenaga matahari, yang ditujukan terutama untuk maksud-maksud irigasi yang murah untuk negara-negara berkembang. Alat ini mmepunyai kemampuan memompa air sampai 455 liter tiap jam. Mesin tersebut begitu unik, akan tetapi operasinya begitu mudah dan tidak diperlukan keahlian. Akan tetapi, penggunaan sinar matahari untuk maksud-maksud kecil, sayangnya bukanlah hal baru di negara-negara tropis, di mana memasak dengan tenaga matahari sudah dilaksanakan berabad-abad lamanya.

India mempunyai persediaan bahan bakar yang terbatas. Sumber utamanya untuk pemanasan rumah adalah kotoran sapi kering, yang tentu saja akan lebih berguna untuk pemupuk tanah. Akan tetapi, India mempunyai sinar matahari yang cukup. Di awal tahun 1880, seorang inggris yang beekrja di India, W. Adams, menyarankan introduksi system pemasak dengan sinar matahari yang murah. Akan tetapi, sampai saat ini tidak ditemukan bentuk yang benar-benar efesien untuk produksi masal. Laboratorium Fisika Nasional India dan salah satu badan PBB mungkin telah mengembangkan pemasak dengan sinar matahari yang mulai banyak dipakai di rumah-rumah di India. Salah satu jenis menggunakan kaca pemantul dan pemasak tekan, yang lainnya mempunyai empat kaca rata dan kotak pengumpul panas yang terisolasi dan diisi dengan kristal-kristal garam Glauber, yang secara terus-menerus melepaskan panas jika matahari telah terbenam.

Salah satu bentuk yang sangat penting ialah penyuling dengan sinar matahari untuk menyuling air segar dari air garam. Alat ini biasanya bekerja atas dasar kotak air garam dengan ditutup dengan atap gelas yang miring. Jika panas matahari menguapkan air, uap air akan terkondensasi dalam bentuk tetesan-tetesan pada atap gelas dari mana mereka mengalir ke bejana pengumpul air segar. Sejumlah garam yang juga berharga tertinggal di kotak air garam.

Pemanggang dengan sinar matahari masih dalam tingkat percobaan. Sarjana-sarjana Perancis menjalankannya di stasiun penelitian mereka di pegunungan Pyrenees. Alat tersebut sangat besar, satu mempunyai kaca pemantul datar yang terbuat dari 516 kaca kaca-kaca tipis dan menutupi areal seluas 4 meter persegi dan kaca parabolis ukuran 9,5 x 10 meter pada jarak 24,4 meter. Panas yang dihasilkan oleh bentuk ini cukup untuk mencairkan 59 garam besi tiap jam.

Rusia telah membuat pendidih sistem matahari yang maha besar, yang terdiri dari sebuah menara setinggi 25 meter yang dikelilingi dengan 23 jalan kereta api yang kosentris. Kereta-kereta bergerak berputar di atas rel-rel ini, masing-masing membawa pemantul dengan ukuran 3X5 meter untuk mengkonsentrasikan sinar matahari ke arah pemanas yang ada di puncak menara. Disebutkan bahwa alat ini cukup menghasilkan uap yang sangat panas untuk menggerakan generator turbin dengan kekuatan 1.000 kilowatt.

Akan tetapi, kiranya baterai matahari adalah cara yang paling efisien untuk menghasilkan listrik dari sinar matahari. Bentuk pertama jenis ini didemonstrasikan pada tahun 1954 oleh sebuah tim ilmiah dari Laboratorium Bell Amerika. Alat tersebut berjalan dengan memakai kristal semikonduktor germanium atau silikon, sama dengan yang dipakai dalam transistor. Jika ada sinar matahari jatuh pada kristal tersebut, maka arus listrik akan dihasilkan. Baterai Bell dengan 400 sel silikon dapat menghasilkan arus listrik 12 volt. Sejak alat tersebut dikembangkan, maka baterai matahari mulai dikembangkan secara intensif dan ikut ambil bagian dalam petualangan manusia terbesar, yaitu pengiriman satelit dan kendaraan roket ke angkasa. Sel matahari bersama-sama dengan sel bahan bakar dan baterai atom, telah membuktikan kelebihannya dalam penggunaannya di angkasa.

Mungkin baterai matahari dapat dikembangkan untuk semua keperluan aliran listrik tegangan rendah d rumah-rumah. Secara teoritis, efisiensi maksimumnya sebesar 22 persen, sebanding dengan arus listrik 200 watt yang dihasilkan tiap meter persegi permukaan silikon. Di samping semikonduktor, baterai matahari dapat menggunakan termokopel. Masalah yang timbul dalam hal ini ialah bahwa salah satu ujung kawat termokopel harus selalu dalam keadaan dingin di saat matahari memanaskan ujung lainnya. Jika tidak demikian, maka tidak akan ada arus lsitrik.

Jika matahari adalah sumber panas bumi yang asli, maka tenaga geotermis dapat disebut salah satu bentuk tenaga matahari. Panas disimpan dalam magma alau batu-batu karang cair di bawah permukaan lapisan kerak bumi. Air yang mengalir melalui mantel tembus air di dalam bumi dipanaskan oleh magma berubah menjadi uap. Uap ini berusaha untuk keluar ke atas permukaan bumi melalui celah-celah. Hasilnya ialah sumber air panas yang siap dipakai di dalam turbo generator untuk menghasilkan arus listrik. Pabrik geotermal pertama yang dibuat di Italia pada tahun 1904 masih beroperasi. Islandia menggunakan pancaran air penasnya. Tetapi, penggunaan dalam skala besar baru mulai tahun 1950, di sabuk geotermal Kalifornia. Para ahli teknik Amerika percaya bahwa sumber tenaga listrik ini suatu hari dapat menyaingi tenaga air dan bahan bakar nuklir.

Dalam tahun 1950-an, Komisi Tenaga Matahari, Laboratorium Fisika Nasional Britania membuat saran yang dapat menyediakan untuk daerah-daerah tropis tenaga yang abadi dengan jalan penanaman kayu yang cepat tumbuh seperti eukaliptus, dan pembakaran secara terus-menerus dalam pusat tenaga listrik ukuran medium. Beberapa kilometer persegi hutan eukaliptus akan dapat menghasilkan kayu cukup untuk memanaskan selama-lamanya unit pendidih di pusat tenaga karena kayu tersebut akan tumbuh secepat kayu tersebut dimanfaatkan.

Listrik dari eukaliptus mungkin bukan cara yang paling efisien untuk mengubah tenaga matahari menjadi tenaga listrik. Akan tetapi, hal ini menunjukkan kecerdikan para ilmuwan kita untuk mencari cara-cara baru dan metode-metode baru untuk menyediakan manusia energi lebih banyak lagi. Hal ini berarti menaikkan standar hidup manusia. Pada zaman dahulu, tingkat kebudayaan yang dicapai suatu bangsa diukur dengan beberapa kilogram sabun yang dipakai tiap kepala tiap tahun. Zaman sekarang, tingkat kebudayaan itu diukur dengan beberapa tenaga kuda atau kilowatt jam tenaga listrik yang tersedia untuk setiap kapita. Dunia barat menggunakan energi sebesar 40 sampai 80 kali lebih banyak daripada negara-negara berkembang di Afrika dan Asia. Energi berarti makanan, rumah, pakaian, kesehatan, transfortasi, segala sesuatu yang berhubungan dengan hidup penduduk sehari-hari dan segala sesuatu yang dihasilkan dan dipakai atau ditukar dengan barang atau jasa dari luar negri.

Salah satu ide teknik yang paling tua dalam menggunakan bentuk tenaga yang disediakan alam secara gratis dan sesuai dengan kebutuhan kita ialah tenaga pasang-surut. Sejumlah skema percobaan telah dicoba selama kira-kira seratus tahun terakhir, akan tetapi tak satu pun diantaranya cukup berharga untuk diusahakan. Para ahli teknik menyadari bahwa hanya ada beberapa pantai di mana perbedaan tinggi rendah pasang surut cukup besar untuk dapat dipakai dalam pusat tenaga pasang-surut secara efisien.

Salah satu diantaranya ialah sebuah kuala di Murmansk, pelabuhan bebas es milik Uni Soviet di lautan barents. Negri Belanda mempunyai sejumlah tempat yang mungkin sesuai, yang diciptakan oleh pengerukan tanahnya yang sangat banyak. Kemudian, di perbatasan Amerika Serikat dan Kanada terdapat Teluk Funday, di mana pekerjaan proyek pusat listrik tenaga pasang-surut dimulai dalam program "NEW DEAL"-nya Roosevelt. Tetapi, proyek itu kemudian dihentikan. Akan tetapi, pusat listrik tenaga pasang-surut yang pertama yang akan diselesaikan ialah yang ada di kuala Ranee antara St Malo dan Dinard di Brittany. Proyek itu dibuka oleh presiden Perancis, Jenderal de Gaulle. pada bulan Nopember tahun 1966. Penggunaan tenaga pasang-surut lautan rupanya merupakan program yang istimewa penting di Perancis, di mana sejak Perang Dunia II, penggunaan energi berlipat dua kali setiap 10 tahun.

Pada abad ke 12 di tempat yang sama terdapat kincir laut, sebuah roda air yang berputar karena naiknya ombak. Roda ini kemudian memutar penghancur batu atau roda-roda mekanik lainnya. Pengubah pasang surut modern tentunya menghasilkan arus listrik. Unit tersebut merupakan kombinasi sebuah dam, terowongan, kunci, dan sistem turbin yang digabung dengan generator arus listrik bolak-balik, yang memungkinkan dipergunakannya baik air pasang maupun air surut, sehingga dapat dijalankan terus-menerus.

Bendungan sepanjang 640 meter mempunyai 24 unit berbentuk bola yang dapat berlaku baik sebagai turbin maupun sebagai pompa. Separuhnya terbuat dari brons almunium, separuhnya lagi terbuat dari baja anti karat. Perbedaan tinggi rendah permukaan air sampai 13,5 meter dan maksimum aliran air sebesar 14.000 meter kubik perdetik. Hasilnya, pusat tenaga di Ranee mempunyai kapasitas lebih dari 500.000.000 kilowatt pertahun, cukup untuk menyediakan tenaga listrik bagi sebuah kota industri yang berpenduduk 250.000 orang. Pusat tenaga listrik pasang surut dunia yang kedua mungkin milik Rusia yang dibangun dekat Murmansk. Di situ, di semenanjung Kola, sebuah model pabrik yang kecil dibangun di teluk Kislaya pada tahun 1963, menghasilkan 1200 kilowatt arus listrik. Arus ini dihasilkan dari kolam yang dalam yang dihubungkan dengan laut melalui kanal selebar 30 meter. Data berharga yang didapat dari instalasi ini akan sangat berguna untuk pusat tenaga pasang-surut yang besar, yang sekarang sedang dibangun di Murmansk.

Terdapat lebih dari dua lusin tempat di seluruh dunia yang mungkin dipakai untuk pusat tenaga sejenis, dari teluk Funday di Kanada ke Shanghai, dari Rangoon ke Abijan di Afrika Barat dari sungai Seoul di Korea Selatan ke jalan Magelain di Amerika Selatan cepat atau lambat sebagian tempat ini akan menghasilkan listrik dari ombak pasang-surut. Britania juga mempunyai skemanya sendiri dan telah dikembangkan secara baik. Ada rencana untuk membuat bendungan tenaga pasang-surut tepat di seberang kuala Severn yang menuju ke kanal Bristol. Diharapkan dapat menghasilkan arus listrik sampai 4.000 megawatt, yang akan dapat dimanfaatkan secara baik oleh Inggris yang haus akan energi. Sekarang kita memiliki cara teknis untuk menghasilkan cukup energi untuk menaikkan standar hidup di seluruh dunia ke tingkat yang pantas. Merupakan tugas mulia kita dalam sisa abad ke-20 ini, untuk tidak melihat lagi di mana-mana di dunia ini yang hidup dengan perut kosong.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar