Energi terbarukan
Energi terbarukan energi yang berasal dari "proses alam yang berkelanjutan", seperti tenaga surya, tenaga angin, arus air proses biologi, dan panas bumi.
Untuk mengetahui lebih lanjut tentang penggunaan energi terbarukan di masyarakat modern, lihat pengembangan energi terbarukan. Untuk diskusi umum, lihat pengembangan energi masa depan.
Konsep energi terbarukan mulai dikenal pada tahun 1970-an, sebagai upaya untuk mengimbangi pengembangan energi berbahan bakar nuklir dan fosil. Definisi paling umum adalah sumber energi yang dapat dengan cepat dipulihkan kembali secara alami, dan prosesnya berkelanjutan. Dengan definisi ini, maka bahan bakar nuklir dan fosil tidak termasuk di dalamnya.
Dari definisinya, semua energi terbarukan sudah pasti juga merupakan energi berkelanjutan, karena senantiasa tersedia di alam dalam waktu yang relatif sangat panjang sehingga tidak perlu khawatir atau antisipasi akan kehabisan sumbernya. Para pengusung energi non-nuklir tidak memasukkan tenaga nuklir sebagai bagian energi berkelanjutan karena
persediaan uranium-235 di alam ada batasnya, katakanlah ratusan tahun. Tetapi, para penggiat nuklir berargumentasi bahwa nuklir termasuk energi berkelanjutan jika digunakan sebagai bahan bakar di reaktor pembiak cepat (FBR: Fast Breeder Reactor) karena cadangan bahan bakar nuklir bisa "beranak" ratusan hingga ribuan kali lipat.
Alasannya begini, cadangan nuklir yang dibicarakan para pakar energi dalam ordo puluhan atau ratusan tahun itu secara implisit dihitung dengan asumsi reaktor yang digunakan adalah reaktor biasa (umumnya tipe BWR atau PWR), yang notabene hanya bisa membakar U-235. Di satu sisi kandungan U-235 di alam tak lebih dari 0.72% saja, sisanya kurang lebih 99.28% merupakan
U-238. Uranium jenis U-238 ini dalam kondisi pembakaran "biasa" (digunakan sebagai bahan bakar di reaktor biasa) tidak dapat menghasilkan energi nuklir, tetapi jika dicampur dengan U-235 dan dimasukan bersama-sama ke dalam reaktor pembiak, bersamaan dengan konsumsi/pembakaran U-235, U-238 mengalami reaksi penangkapan 1 neutron dan berubah wujud menjadi U-239. Dalam hitungan
menit U-239 meluruh sambil mengeluarkan partikel beta dan kembali berubah wujud menjadi Np-239. Np-239 juga kembali meluruh sambil memancarkan partikel beta menjadi Pu-239. Pu-239 inilah, yang meski tidak tersedia di alam tetapi terbentuk sebagai hasil sampingan pembakaran U-235, memiliki kemampuan membelah diri dan menghasilkan energi sebagaimana U-235. Bisa
dibayangkan jika semua U-238 yang jumlahnya ribuan kali lebih banyak daripada U-235, berhasil diubah menjadi Pu-239, berapa peningkatan terjadi jumlah bahan bakar nuklir. Hal yang serupa juga terjadi untuk atom [thorium-233] yang dengan reaksi penangkapan 1 neutron berubah wujud menjadi U-233 yang memiliki kemampuan reaksi berantai (reaksi nuklir).
Itulah sebabnya mengapa negara-negara maju tertentu enggan meninggalkan nuklir meski risiko radioaktif yang diterimanya tidak ringan. Reaktor pembiak cepat seperti yang dimiliki oleh Korea Utara mendapat pengawasan ketat dari IAEA karena mampu memproduksi bahan bakar baru Pu-239 yang rentan disalahgunakan untuk senjata pemusnah massal.
Di sisi lain para penentang nuklir cenderung menggunakan istilah "energi berkelanjutan" sebagai sinonim dari "energi terbarukan" untuk mengeluarkan energi nuklir dari pembahasan kelompok energi tersebut.
Energi panas bumi berasal dari peluruhan radioaktif di pusat Bumi, yang membuat Bumi panas dari dalam, serta dari panas matahari yang membuat panas permukaan bumi. Ada tiga cara pemanfaatan panas bumi:
Sebagai tenaga pembangkit listrik dan digunakan dalam bentuk listrik Sebagai sumber panas yang dimanfaatkan secara langsung menggunakan pipa ke perut bumi Sebagai pompa panas yang dipompa langsung dari perut bumi
Panas bumi adalah suatu bentuk energi panas atau energi termal yang dihasilkan dan disimpan di dalam bumi. Energi panas adalah energi yang menentukan temperatur suatu benda. Energi panas bumi berasal dari energi hasil pembentukan planet (20%) dan peluruhan radioaktif dari mineral (80%). Gradien panas bumi, yang didefinisikan dengan perbedaan temperatur antara inti bumi dan permukaannya, mengendalikan konduksi yang terus menerus terjadi dalam bentuk energi panas dari inti ke permukaan bumi.
Temperatur inti bumi mencapai lebih dari 5000 oC. Panas mengalir secara konduksi menuju bebatuan sekitar inti bumi. Panas ini menyebabkan bebatuan tersebut meleleh, membentuk magma. Magma mengalirkan panas secara konveksi dan bergerak naik karena magma yang berupa bebatuan cair memiliki massa jenis yang lebih rendah dari bebatuan padat. Magma memanaskan kerak bumi dan air yang
mengalir di dalam kerak bumi, memanaskannya hingga mencapai 300 oC. Air yang panas ini menimbulkan tekanan tinggi sehingga air keluar dari kerak bumi.
Energi panas bumi dari inti Bumi lebih dekat ke permukaan di beberapa daerah. Uap panas atau air bawah tanah dapat dimanfaatkan, dibawa ke permukaan, dan dapat digunakan untuk membangkitkan listrik. Sumber tenaga panas bumi berada di beberapa bagian yang tidak stabil secara geologis seperti Islandia, Selandia Baru, Amerika Serikat, Filipina, dan Italia. Dua wilayah yang paling menonjol selama ini di Amerika Serikat
berada di kubah Yellowstone dan di utara California. Islandia menghasilkan tenaga panas bumi dan mengalirkan energi ke 66% dari semua rumah yang ada di Islandia pada tahun 2000, dalam bentuk energi panas secara langsung dan energi listrik melalui pembangkit listrik. 86% rumah yang ada di Islandia memanfaatkan panas bumi sebagai pemanas rumah.
Karena kebanyakan energi terbaharui berasal adalah "energi surya" istilah ini sedikit membingungkan. Namun yang dimaksud di sini adalah energi yang dikumpulkan secara langsung dari cahaya matahari.
Menghasilkan listrik menggunakan sel surya Menghasilkan listrik Menggunakan menara surya Memanaskan gedung secara langsung Memanaskan gedung melalui pompa panas Memanaskan makanan Menggunakan oven surya. Memanaskan air melalui alat pemanas air bertenaga surya
Tentu saja matahari tidak memberikan energi yang konstan untuk setiap titik di bumi, sehingga penggunaannya terbatas. Sel surya sering digunakan untuk mengisi daya baterai, di siang hari dan daya dari baterai tersebut digunakan di malam hari ketika cahaya matahari tidak tersedia.
Perbedaan temperatur di dua tempat yang berbeda menghasilkan tekanan udara yang berbeda, sehingga menghasilkan angin. Angin adalah gerakan materi (udara) dan telah diketahui sejak lama mampu menggerakkan turbin. Turbin angin dimanfaatkan untuk menghasilkan energi kinetik maupun energi listrik. Energi yang tersedia dari angin adalah fungsi dari kecepatan angin; ketika kecepatan
angin meningkat, maka energi keluarannya juga meningkat hingga ke batas maksimum energi yang mampu dihasilkan turbin tersebut. Wilayah dengan angin yang lebih kuat dan konstan seperti lepas pantai dan dataran tinggi, biasanya diutamakan untuk dibangun "ladang angin".
Energi air digunakan karena memiliki massa dan mampu mengalir. Air memiliki massa jenis 800 kali dibandingkan udara. Bahkan gerakan air yang lambat mampu diubah ke dalam bentuk energi lain. Turbin air didesain untuk mendapatkan energi dari berbagai jenis reservoir, yang diperhitungkan dari jumlah massa air, ketinggian, hingga kecepatan air. Energi air dimanfaatkan dalam bentuk:
Bendungan pembangkit listrik. Yang terbesar adalah Three Gorges dam di China. Mikrohidro yang dibangun untuk membangkitkan listrik hingga skala 100 kilowatt. Umumnya dipakai di daerah terpencil yang memiliki banyak sumber air. Run-of-the-river yang dibangun dengan memanfaatkan energi kinetik dari aliran air tanpa membutuhkan reservoir air yang besar.