Bagaimana Listrik Diproduksi?

oleh | Jun 18, 2020 | Ilmu Fisik | 4 Komentar

generator

Listrik dapat diperoleh dari berbagai macam sumber seperti aliran air, angin, panas bumi, batu-bara, sinar matahari, nuklir, gelombang pasang, gelombang air laut, dan banyak sumber lainnya. Kita mengonversi sumber-sumber energi tersebut menjadi energi listrik. Tetapi bagaimana sumber-sumber energi tersebut dikonversi menjadi listrik?

Listrik

Karena hukum kekekalan energi, energi listrik tentu berasal dari sumber energi lain. Proses pengonversian energi menjadi energi listrik umumnya disebut pembangkitan listrik. Pembangkitan listrik merupakan langkah awal dari hadirnya listrik di rumah kita. Listrik tersebut dibangkitkan dengan generator-generator raksasa pada fasilitas pembangkit listrik (PLTA, PLTU, dan lain-lain). Listrik tersebut kemudian disalurkan dan disebarkan melalui jaringan transmisi dan distribusi hingga sampai ke rumah kita.

Faktanya, listrik memiliki kecepatan penyaluran hingga mendekati kecepatan cahaya. Jadi, listrik yang kamu gunakan untuk menyalakan lampu, menggunakan komputer, dan lain sebagainya itu sebenarnya juga dihasilkan dan disalurkan hampir secara bersamaan di saat kamu menggunakannya.

Karena opsi untuk penyimpanan energi listrik sangat terbatas dan berbiaya cukup besar, energi listrik umumnya harus dihasilkan hampir bersamaan mengikuti permintaan kebutuhan listrik. Misalnya pada malam hari, mesin-mesin pembangkit listrik harus bekerja lebih keras ketimbang di siang hari demi memenuhi kebutuhan listrik masyarakat.

Pembangkitan Listrik

Listrik berasal dari sumber energi lain yang umumnya merupakan sumber energi primer (bisa diperoleh langsung dari alam). Sumber tersebut di antaranya yaitu batu bara, minyak, gas alam, biomassa, bahan bakar nuklir (uranium), matahari, angin, pasang surut, danau di tempat tinggi, sungai, dan panas bumi yang memasok energi panas bumi.

Note:
Sumber energi umumnya terbagi menjadi 2, yaitu primer dan sekunder. Sumber energi primer adalah sumber energi yang terdapat langsung di alam, diantaranya yaitu minyak mentah, gas alam, batu bara, uranium, angin, air, biomassa, dan sinar matahari. Sedangkan sumber energi sekunder ialah sumber energi hasil konversi dari sumber energi primer, misalnya bensin, LPG, biofuel, listrik, panas, dan lain sebagainya.  

sumber energi listrik
Sumber Data: IEA Electricity Information 2019

Mayoritas sumber energi yang berbeda pada pembangkitan energi listrik ini pada hakikatnya hanyalah cara yang berbeda untuk membuat air menguap. Uap tersebut yang kemudian digunakan untuk memutar turbin. Misalnya minyak, biomassa (seperti kayu), dan batu bara dibakar sebagai bahan bakar untuk menguapkan air. Hal ini berarti ketiganya menghasilkan produk sampingan yang merupakan gas rumah kaca. Pada kenyataannya, pembangkit listrik menghasilkan sekitar 1/3 dari total emisi gas rumah kaca di bumi.

Note:
Pembangkit listrik yang membangkitkan listrik dengan menguapkan air umumnya disebut Thermal Power Plant atau Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Akan tetapi, terdapat pembangkit listrik yang juga menggunakan metode yang sama hanya saja disebut dengan nama berbeda. Misalnya Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) yang menggunakan panas dari hasil reaksi nuklir untuk menguapkan air.

Untungnya, terdapat metode-metode lain untuk menguapkan air ataupun untuk langsung menggerakkan turbin yang lebih ramah lingkungan selain melalui pembakaran. Misalnya Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) yang menggunakan energi gerak air untuk memutar turbin sehingga generator dapat memproduksi listrik. Atau Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) yang memanfaatkan panas hasil reaksi nuklir untuk menguapkan air dan memutar turbin.

PLTA
Cara kerja fasilitas PLTA
PLTN
Cara kerja fasilitas PLTN
Copyright : 45nuclearplants.com

Lalu Bagaimana Generator Menghasilkan Listrik?

Prinsip

Generator listrik umumnya memanfaatkan metode induksi magnet, yakni dengan cara memutar magnet di dekat kumparan atau dengan memutar kumparan di dekat magnet.

Pada prinsipnya, setiap magnet memiliki terdiri dari dua kutub, yakni utara (N) dan selatan (S) dan setiap magnet memengaruhi medan magnet di sekitarnya. Perubahan orientasi atau perputaran dari magnet menyebabkan terjadinya perubahan medan magnet. Dan perubahan medan magnet menimbulkan pergerakan elektron pada kabel/kumparan sehingga menghasilkan listrik.

generator listrik
Medan magnet yang berubah menimbulkan listrik

Magnet tersebut berputar sehingga mengakibatkan gerakan yang bolak-balik dan berulang. Dengan kata lain, metode ini menghasilkan listrik bolak balik atau Alternating Current (AC).

Fase Listrik AC

Listrik AC yang paling sederhana hanya memiliki satu fase, sedangkan yang listrik yang umumnya dihasilkan pada pembangkit listrik memiliki tiga fase.

fase listrik ac
Listrik AC 1 fase dan 3 fase

Listrik tiga fase dapat menyalurkan tegangan yang konstan di atas 0 dibandingkan dengan listrik satu fase yang memiliki momen di mana tegangannya sama dengan 0, seperti pada gambar di atas. Selain itu, listrik dengan tiga fase dapat mengeluarkan output daya tiga kali lipat lebih besar dari listrik satu fase.

generator

Dari sisi penyaluran, listrik tiga fase dapat disalurkan melalui 3 kabel tipis yang lebih ringan ketimbang satu kabel yang lebih tebal dan berat. Maka dari itu, sering kali kita perhatikan menara-menara transmisi listrik (SUTT/SUTET) menopang tiga kabel atau lebih secara bersamaan, bahkan juga tiang-tiang listrik di pinggir jalan.

Note:
Menara saluran transmisi yang umumnya digunakan di Indonesia yaitu tipe SUTT (Saluran Udara Tegangan Tinggi) dan SUTET (Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi). SUTT memiliki tegangan 70 hingga 150kV, sedangkan SUTET memiliki tegangan lebih dari 150kV.

Penyesuaian Pasokan Listrik

Penggunaan listrik setiap harinya sulit untuk ditebak. Dari pengguna yang menyala-matikan perangkatnya, charging, menggunakan lampu di siang hari, menyetrika, dan lain sebagainya, semua itu terjadi tanpa diketahui oleh operator pembangkit listrik. Karena hal ini, fasilitas pembangkit listrik harus dapat menyesuaikan pasokan listrik sesuai dengan permintaan masyarakat.

Pembangkit Listrik Ramah Lingkungan

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, pembangkitan listrik sendiri menyumbang sekitar 1/3 dari total emisi gas rumah kaca di bumi. Mengingat hal ini, tentu sangat penting untuk menggunakan pembangkit yang ramah lingkungan. Akan tetapi, tiap-tiap solusi energi yang bersih dan terbarukan memiliki konsekuensi dan tantangannya masing-masing.

Tenaga surya misalnya, sumber energi ini terbarukan dan biaya perawatannya jauh lebih murah. Akan tetapi penggunaan sumber energi ini sangat bergantung dengan cuaca dan iklim, hanya bisa digunakan di siang hari, efisiensi yang rendah (15-22%) dan dalam skala besar tentu membutuhkan area/lahan yang sangat luas. Energi nuklir pun juga saat ini masih belum dapat diterima sepenuhnya oleh masyarakat terutama terkait kecelakaan dan limbah yang dihasilkannya.

Kamu juga bisa membaca lebih lanjut tentang Energi Nuklir di sumber berikut.

Energi Nuklir: Alasan Kenapa Harus Dipertahankan

Energi Nuklir: Alasan Kenapa Harus Dihentikan

Fusi Nuklir: Sumber Energi Masa Depan

Maka dari itu, banyak sistem jaringan listrik yang menggunakan sumber energi bersih atau terbarukan bersamaan dengan sumber energi konvensional. Misalnya Pembangkit Listrik Tenaga Uap Batu Bara (PLTU) yang dikendalikan produksi/output listriknya menyesuaikan dengan output dari Pembangkit Listrik Tenaga Bayu/Angin (PLTB) yang berada dalam satu sistem jaringan listrik.

Kesimpulan

Listrik merupakan bentuk energi, dan energi tidak dapat diciptakan. Maka dari itu, kita harus mengolah sumber energi lain menjadi energi listrik. Metode yang paling umum digunakan ialah dengan induksi magnet, yaitu dengan cara menggerakkan (memutar) magnet terus menerus di dekat kabel/kumparan sehingga menghasilkan listrik.

Sumber dan Referensi:

  1. Turning Magnetism Into Electricity (Electrodynamics) – The Science Asylum
  2. Induksi Magnet – Wikipedia
  3. How Electricity Generation Really Works – Practical Engineering
  4. How Fast Does Electricity Flow? – BBC Science Focus Magazine
  5. Thermal Electricity | Thermal Energy – ENGIE
  6. Advantages and Disadvantages of Solar Energy – GreenMatch
  7. Energy Resources: Primary vs. Secondary – Watt Watchers of Texas

4 Komentar

    • Nycts

      Terima kasih telah berkunjung.

      Balas
    • Nycts

      Terima kasih telah berkunjung.

      Balas

Kirim Komentar

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Popular Natural Science

Popular Social Science

Related Post

Kenapa Ada Planet Bercincin?

Saturnus merupakan yang kita kenal sebagai planet yang dengan jelas memiliki cincin. Namun, Saturnus bukan satu-satunya planet bercincin.

Kenapa Air Laut Rasanya Asin?

Meskipun kamu tidak pernah ke laut atau pantai, kamu pasti tahu bahwa air laut memiliki kandungan garam tinggi dan terasa asin. Tapi kenapa ya?

Popular Natural Science

Popular Social Science

Related Post