MK.AEE-6. LAJU PETUMBUHAN ENERGI

1.    Konsumsu Energi

Total pembangkitan tenaga listrik di Amerika Serikat untuk tahun 1970 adalah 1,62 x 1012 KWe (5,5 x 10¹⁵ Btu_e) dan kapasitas terpasang total adalah 356.800 MWe. Ini berarti bahwa beban rata-rata pemakaian listrik adalah sekitar 50 persen beban maksimum yang dimungkinkan. Sumber utama bagi pembangkitan listrik adalah sebagai berikut : 6,3 persen dari minyak, 22,0 persen dari gas alam, 52,5 persen dari batubara dan batubara muda (lignite),18,2 persen dari pembangkit listrik tenaga air, dan 1,0 persen dari tenaga nuklir. Dengan pengecualian terjadinya beberapa pemecahan teknis yang penting dalam hal penggunaan sumber-sumber energi lain ataupun penundaan-penundaan bermotif politik, sumber energi utilma bagi pembangkitan listrik yang diharapkan akan dipakai di penghujung abad keduapuluh ini adalah batu-bara dan lignite, reaktor nuklir fisi, dur sistem-sistem hidroelektrik.

Hingga 1975, kapasitas nuklir terpasang naik hingga sekitar 8 persen dan lebih dari separuh pembangkit listrik yang baru dipasang pada tahun 1975 adalah nuklir.  Seperti pada Desember 1975 secara total terdapat 58 reaktor nuklir yang beroperasi di Amerika Serikat dengan kapasitas total 39.600 MWe pada waktu yang sama 159 reaktor lain sedang dibangun atau sudah dipesan. Diperkirakan kapasitas pusat pembangkit tenaga nuklir di Amerika serikat akan menjadi lebih dari 100.000 Mw, di tahun 1980 dan gambaran ini diharapkan akan menjadi dua kali lipat di tahun 1985,

sekali lagi, terkecuali ada hambatan hukum ataupun kesulitan-kesulitan teknis.

2.    Laju pertumbuhan energi

Adalah menarik untuk mengamati konsekuensi dari suatu besaran yang secara konstan meningkat, apakah itu berupa konsumsi energi, jurnlah penduduk, produk nasional bruto, pendapatan pribadi, dan seterusnya. Jika suatu besaran, seperti daya P meningkat dengal laju sebesar i setiap tahun, laju perubahan besaran tersebut terhadap waktu adalah:

                                          dP   = Pi

                                                   di

Dengan mengatur daya awal sebesar P₀ pada suatu waktu t = 0, Persamaan di atas  dapat diintegrasi untuk memperoleh:

 

Plot tentang hubungan daya dengan waktu ditunjukkan pada Gambar 8.

 

                             Gambar-x. Variasi Laju Konsumsi Energi Untuk Laju Pertumbuhan Konstan

Untuk membuat plot ini bersifat lebih umum, dipakai parameter-parameter tak berdimensi, P/P₀ dan t/td, dimana td adalah waktu pelipat duaan, td adalah waktu yang diperlukan untuk meningkatkan daya dengan faktor dua. Jadi bila t= td, P = 2P₀ sehingga:

 

Konsumsi energi listrik di Amerika Serikat secara historis rata-rata adalah 7 persen per tahun, yang berarti bahwa kapasitas pembangkit listrik menjadi berlipat dua setiap 0,693/0,07 atau 9,9 tahun. 

Total energi yang dikonsumsi selama suatu periode waktu tertentu dapat diperoleh dengan mengintegrasi Persamaan tersebut  terhadap selang waktu tersebut. Adalah penting pula untuk menganggap bahwa laju pertumbuhan secara eksponensial terjadi dari waktu t= - ∞. Total energi yang dikonsumsi Eo dariwaktu t= - ∞  ke waktu t = t₁ diperoleh dengan cara sebagai berikut

 

Ambil  E1 sama dengan energi total yang dikonsumsi antara t = t₁ dan t = t₂,lalu:

 

Jika selang waktu (t₂ – t¹) pada persamaan di atas  diatur sama dengan waktu pelipatduaan td, bentuk eskponensial pada persamaan di atas  secara numerik sama dengan 2 dan ini berarti E₁= E₀. Jadi, pada sembarang pelipatduaan periode, energi total yang dikonsumsi pada periofe tersebut sama dengan konsumsi energi total sepanjang waktu hingga ke saat pelipatduaan itu terjadi. Hasil ini membawa ke suatu konklusi dan prospek yang menenangkan jika bukan menakutkan. Bila penemuan-penemuan bahan bakar baru memperluas cadangan bahan bakar kita sekarang dengan suatu besaran tertentu, cadangan-cadangan baru itu akan habis hanya dalam 3,32 kali pelipatduaan

waktu, kecuali bila laju kenaikan dalam pertumbuhan tersebut diturunkan.

Contoh 1.

Dengan menggunakan harga laju konsumsi energi Amerika Serikat tahun 1970 yakni 70,8 X 10¹⁸ J/tahun  dan dengan menganggap laju pertumbuhan adalah 4 persen per tahun, hitunglah waktu pelipatduaan dan perkiraan laju konsumsi energi di tahun 2000.

Penyalesaian.

Dari soal diketahui:

I               =0,04 per tahur

P₀            =70,8 X 10¹⁸ J/tahun,

T              =30tahun

Ln2         =0,693

Waktu pelipatduaan = td = ( ln2)/ i

                                             =  0,69310 /04

                                             = 17,33 tahun

Daya pada tahun 2000    = P = Po._e^it

                                                                      = 70,8x 10¹⁸. e. ^{(0,04). (30)}

 = 235,1 x 10¹⁸ J/tahun

Contoh 2.

Bila dengan data cadangan batubara Amerika Serikat sebesar 7O x 10²¹ J, taksirlah berapa tahun batubara tersebut dapat digunakan sebagai sumber energi bila ia digunakan sebagai suplai energi bahan bakar satu-satunya.

PenyeLesaian.

Dari soal sebelumnya  diketahui:

i =           0,04 tahun.

Po = 10,8 X 10¹⁸ J/tahun

T1 = 0 tahun

E1 = 70 x 10²¹ J

E1 = 70 x 1021 J  =  (Po/i).e.^it1 (e^i(t2-t1) – 1)

                               = (70.8 x10¹⁸/0,04)(e.^0,04t2-1)

t2 = 1/0,04 ln [1 + (70 x 10²¹ )(0,04)/ (10,8 x 10¹⁸)

     =  92,56 tahun

Sumber:

Archie W.Culp.Jr., Darwin Sitompul.1989. Prinsip-Prinsip Konversi Energi. Erlangga, Jakarta. Hal.14-17

Tugas Mandiri:

1.       Jelaskan pengertian konsumsi energi?

2.       Bagaimana menurut anda konsumsi energi Indonesia?

3.       Jelaskan pengertian laju kebutuhan energi ?

4.       Bagaimana menurut anda laju kebutuhan energi dan bandingkan dengan negara lainnya?

5.       Suatu daerah pada tahun 2020 memiliki kosumsi  energi sebesar 3x10⁸  Kj/ tahun, dengan laju konsumsumsi  5% per tahun . Hitunglah tingkat kebutuhan energi pada tahun 2035 dan waktu pelipat duaan. Buat skenario yang terbaik untuk kebutuhan energi daerah tersebut?