Energi Mekanik, si Ganda Energi!

Tahukah kamu jika benda selalu jatuhnya ke bawah?

Mengapa hal tersebut dapat terjadi?

Gambar benda jatuh ke bawah (Sumber: tixtaxs.blogspot.com)

Semua benda di permukaan bumi ini jatuhnya ke bawah karena disebabkan oleh adanya gravitasi. Alasan gravitasi menarik ke tanah karena semua benda bermassa sebenarnya membengkokkan dan melengkungkan struktur alam semesta yang disebut ruang-waktu.

Gravitasi merupakan gaya tarik menarik antara dua partikel bermassa di alam semesta. Gaya gravitasi bumi menyebabkan suatu benda yang berada di atas akan jatuh ke permukaan bumi. Semakin jauh benda dari pusat bumi, maka berat benda semakin berkurang. Kecepatan gerak jatuhnya benda juga tidak sama antara benda yang satu dengan benda yang lainnya. Perbedaan ini terjadi karena gerak jatuh benda dipengaruhi oleh berat, bentuk, dan ukuran benda tersebut. Semakin besar massa atau berat benda, maka gaya gravitasinya akan semakin besar.

Coba lakukanlah kegiatan menjatuhkan batu dengan kertas!

Manakah benda yang cepat jatuh ke bawah??

Benda yang jatuh ke bawah karena gaya gravitasi ini juga menerapkan prinsip dari energi loh!

Energi itu apa sih?

Gambar Perbedaan Energi Kinetik dan Energi Potensial (Sumber: idgeek.blogspot.com)

Yap betul sekali, benda yang berada di atas dan jatuh ke bawah karena gravitasi juga menerapakan prinsip energi potensial dan energi kinetik.

Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisinya terhadap suatu acuan. Apabila benda berada di atas, dapat dikatakan benda tersebut juga memiliki energi potensial. Sebaliknya, ketika benda bergerak jatuh ke bawah maka energi potensial berubah menjadi energi kinetik. Energi kinetik merupakan energi yang dimiliki benda karena geraknya. Semakin tinggi letak benda maka akan semakin besar energi potensial, semakin tinggi kecepatan benda bergerak maka akan semakin besar eneri kinetiknya.

Ingat ya, energi tidak akan dapat dimusnahkan, tetapi dapat berubah ke dalam bentuk yang lain.

Tahukah kamu?

Ternyata energi potensial dan energi mekanik dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan aktivitas sehari-hari. Aktivitas sehari-hari memerlukan sebuah listrik. Macam-macam energi di alam dimanfaatkan untuk dijadikan sebagai listrik, baik itu energi terbarukan maupun tak terbarukan. Permintaan energi yang semakin banyak menjadikan energi tak terbarukan semakin menipis karena energi ini memerlukan waktu yang lama untuk mengembalikannya. Dengan demikian, pemanfaatan energi terbarukan semakin ditonjolkan seperti air, matahari, angin, dan ombak. Menurut laporan Kementerian ESDM, total kapasitas terpasang pembangkit listrik energi baru terbarukan (EBT) Indonesia mencapai 12.529 megawatt pada 2022. Kapasistas tersebut merupakan gabungan dari pembangkit listrik tenaga air (PLTA), bioenergy, panas bumi (PLTP), tenaga surga (PLTS), dan tenaga angin/bayu (PLTB).

Gambar PLTA (Sumber: Alinea.id)

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) menjadi salah satu solusi unggulan dalam memenuhi kebutuhan energi listrik di Indonesia. PLTA memanfaatkan energi potensial dan kinetik dari air untuk menghasilkan energi listrik, memberikan dampak positif dalam pemenuhan kebutuhan listrik rumah tangga, irigas, dan sektor industri. PLTA sebagai salah satu pemasok listrik di Indonesia.

Dimanakah letak PLTA terbesar di Indonesia?

Gambar Waduk Cirata (Sumber: detik.com)

PLTA Cirata merupakan PLTA terbesar di Indonesia dengan luas sekitar 43.000 hektar yang terbagi menjadi wialayah daratan seluas 37.000 hektar dan perairan 6.200 hektar. PLTA ini berada di Desa Tegalwaru, Kecamatan Plered, Kabupaten Purwakarta, Jawa Barat. Dinobatkan sebagai bendungan paling tinggi di Indonesia dan mempunyai kedalaman sekitar 125 meter. PLTA ini memiliki kemampuan daya hingga 1.008 Megawatt dengan kemampuan dapat membangkitkan lsitrik hingga 1.428 Giga Watt Hour (GWH) per tahun.

Bagaimana prinsip kerja PLTA agar menjadi listrik?

Sumber: anakteknik.co.id

Komponen yang ada pada PLTA yaitu air (sebagai sumber energi), turbin, dan generator. PLTA mendapatkan energi dari aliran air yang memiliki perbedaan ketinggian tertentu. Semakin tinggi jatuhan air, maka semakin besar energi potensial air yang dapat diubah menjadi energi listrik. Energi potensial air diubah menjadi energi mekanik pada poros turbin. Turbin memiliki berat ribuan ton dan dilengkapi dengan mesin yang disebut dengan generator. Energi mekanik dari turbin dirubah oleh poros generator menjadi energi listrik.

Mekanisme dari PLTA bisa menjadi listrik yaitu energi potensial yang ada di aliran air kemudian dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin. Turbin berputar dan menghasilkan energi mekanik karena mendapatkan tekanan dari aliran air. Energi mekanik dari putaran turbin kemudian diteruskan untuk memutar generator. Generator inilah nantinya akan menghasilkan listrik dan akan ditransmisikan menggunakan jalur transmisi dari PLTA ke rumah-rumah atau industri.

Tahukah kamu?

Pembangkit listrik bukan hanya dari air saja, tetapi ada yang dari angin loh

Apakah Indonesia mempunyai pembangkit listrik tenaga angin?

Gambar PLTB di Sidrap (Sumber: Jawapos.com)

Jelas, karena Negara Indonesia juga mempunyai sumber energi angin yang cukup besar dan tersebar di berbagai daerah untuk dikembangan menjadi PLTB (Pembangkit Listrik Tenaga Bayu). Pemerintah mendorong adanya penggunaan EBT (Energi Baru Terbarukan) dari hidro, panas bumi, maupun angin. PLTB pertama di Indonesia dibangun di wilayah Sidrap, Kabupaten Sidenreng Rappang, Sulawesi Selatan. Melansir laman Kompas.com, PLTB Sidrap berkapasitas 75 Megawatt sehingga merupakan pertama sekaligus terbesar di Kawasan Asia Tenggara (ASEAN). PLTB ini memiliki kapasitas setiap turbin untuk menghasilkan energi listrik sebesar 2,5 Megawatt. Model turbin yang digunakan dari Gamesa Lolica Corporation pada Menara baja setinggi 80 meter dengan Panjang baling-baling 57 meter.

Bagaimana si cara kerja dari PLTB ini?

Cara kerja PLTB hampir mirip dengan PLTA, yuk kita simak berikut ini

Gambar Mekanisme PLTB (Sumber: Kompas.com)

Mekanisme PLTB bisa menjadi listrik yaitu awalnya angin (1) memutar turbin (2), lalu diteruskan untuk memutar rotor pada generator (3) di bagian belakang turbin angin. Generator mengubah energi gerak menjadi energi listrik. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh generator ini berupa AC (Alternating Current) dan diubah menjadi DC (Direct Current) serta menurukan tegangan listrik melalui transformator atau trafi (5). Dari trafo itulah akan masuk ke jalur distribusi (6) yang selanjutnya akan didistribusikan ke masyarakat (7)

Sekilas informasi!

Tahukah kamu bahwa kincir angin memiliki beragam bentuk dan karakteristik sebagai fungsi dari kemampuannya untuk mengubah energi kinetik angin menjadi energi putar turbin untuk setiap kondisi kecepatan angin

Gambar Macam-Macam Bentuk Kincir Angin (Sumber: ee.itk.ac.id)

Dari gambar tersebut terdapat macam-macam bentuk kincir angin yaitu secara horizontal terdapat Multi-Blade, Sall Wing, Tipe Belanda, dan Propeller. Sedangkan secara vertical terdapat Cossflow, Savonius, Darrieus, dan Giromill. Dari grafik tersebut, disimpulkan bahwa kincir angin jenis Multi-Blade dan Savonius cocok untuk digunakan aplikasi PLTK dengan kecepatan rendah. Sedangkan kincir angin tipe Propeller paling umum digunakan karena dapat bekerja dengan lingkup kecepatan angin yang luas.

Yuk mencoba mengerjakan soal!

1. Coba perhatikan gambar berikut ini!