Definisi Efisiensi Energi

Efisiensi energi adalah perbandingan antara energi yang dapat dimanfaatkan terhadap energi yang dibutuhkan. Semakin tinggi tingkat efisiensi energi maka penggunaan energi akan semakin sedikit untuk hasil yang sama.

Penggunaan Energi Dunia

Berdasarkan data International Energy Outlook 2010, sektor industri (manufaktur, pertanian, pertambangan, konstruksi) mengonsumsi sekitar 51% dari total konsumsi energi dunia. Sedangkan sektor transportasi mengonsumsi sekitar 27% yang hampir seluruhnya dalam bentuk bahan bakar cair. Tersisa sekitar 21% dari total konsumsi energi dunia yang digunakan oleh sektor perumahan dan komersial.

Efisiensi Energi – Tantangan Sumber Energi Yang Terbatas | the atmojo

 sumber: International Energy Outlook 2010

Efisiensi Energi – Tantangan Sumber Energi Yang Terbatas | the atmojoSektor Industri

Konsumsi energi di sektor industri masih didominasi oleh bahan bakar fosil (gas alam, minyak dan batu bara) yang memberi kontribusi hingga 77%. Sisanya disuplai oleh energi listrik dan sumber energi terbarukan. Namun energi listrik dihasilkan pula dari sumber energi lain, dalam urutan jumlah sebagai berikut:

  1. Batu Bara
  2. Gas Alam
  3. Energi Terbarukan
  4. Nuklir
  5. Bahan Bakar Minyak

Sehingga total bahan bakar fosil yang digunakan oleh sektor industri akan melebihi angka 77% yang telah disebutkan sebelumnya. Ilustrasi sumber energi yang digunakan oleh sektor energi dapat dilihat pada gambar berikut:

Efisiensi Energi – Tantangan Sumber Energi Yang Terbatas | the atmojo

sumber: Panji Tri Atmojo, 2010

Sektor Transportasi

Energi yang digunakan pada sektor transportasi mencakup seluruh energi yang dibutuhkan untuk perpindahan manusia atau barang melalui jalan, rel, udara, air dan pipa penyaluran. Peningkatan konsumsi di sektor industri akan selalu berdampak pada meningkatnya konsumsi oleh sektor transportasi. Data International Energy Outlook 2010 menunjukkan bahwa konsumsi energi di sektor transportasi hampir seluruhnya menggunakan bahan bakar cair (minyak). Jika ditinjau dari konsumsi bahan bakar cair global, maka sektor transportasi mengkonsumsi lebih dari 50% konsumsi total bahan bakar cair dunia, dan angka ini diperkirakan terus meningkat hingga 61% di tahun 2035.

Efisiensi Energi Di Sekitar Kita

Switching Power Supply

Bagi orang awam mungkin sulit untuk melihat fisik Switching Power Supply di sekitar kita, pada kenyataanya perangkat ini sangat berlimpah digunakan. Dimulai dari charger ponsel dan laptop, komputer desktop, printer hingga Air Conditioner (AC) semuanya memanfaatkan Switching Power Supply. Power Supply merupakan salah satu bidang yang mengalami peningkatan efisiensi energi cukup pesat dan ekonomis. Sebelumnya efisiensi dari Power Supply linear hanya berkisar 50%, namun sekarang dapat dicapai hingga 95% dengan biaya produksi yang sudah ekonomis. Industri saat ini juga memiliki standar efisiensi power supply yang disebut dengan inisiatif 80 PLUS, standar ini memberikan batasan efisiensi terendah yang diizinkan untuk power supply yang diproduksi.

Lampu Fluorescent (Neon)

Lampu merupakan perangkat yang sangat mudah kita temui dimanapun listrik berada.  Lampu (listrik) yang pertama kali digunakan yaitu lampu pijar (incandescent) memiliki efisiensi yang sangat buruk hanya berkisar 2%, begitu pula dengan umurnya yang hanya berkisar 1.000 jam. Namun lampu fluorescent yang sudah jamak saat ini memiliki efisiensi yang lebih tinggi berkisar 20% sekaligus usia pakai yang lebih panjang. Dari sudut pandang ekonomi, memang biaya produksi lampu fluorescent lebih mahal daripada lampu pijar namun biaya penggunaannya justru lebih murah dan lebih hemat dibandingkan menggunakan lampu pijar.

Komputer All-in-one

Komputer all-in-one merupakan bentuk komputer hybrid yang menggabungkan performa desktop dengan konsumsi daya laptop (notebook). Walaupun performa all-in-one tidak setinggi desktop, namun pada kenyataannya penggunaan komputer kita mayoritas adalah word processing dan browsing yang sangat tercukupi dengan performa notebook standar saat ini. Penghematan daya adalah poin penting yang patut dicermati dari komputer all-in-one, selain membutuhkan ruang yang lebih sedikit (space efficient). Setiap komputer all-in-one sebisa mungkin menggunakan power supply yang bersertifikasi 80 PLUS, untuk memaksimalkan efisiensi energi.

Kendaraan Hybrid

Dalam laporan yang diterbitkan oleh Fuel Economy Guide 2010, kategori Model year 2010 Fuel Economy Leaders kendaraan Prius memiliki fuel economy terbaik yang mencapai 51/48 Miles Per Gallon atau sekitar 23 kilometer per liter bahan bakar. Prius merupakan salah satu tipe kendaraan hybrid bensin-elektrik (gasoline-electric hybrid), yang ditujukan untuk mereduksi konsumsi bahan bakar sekaligus emisi CO2. Berbeda dengan kendaraan listrik, kendaraan hybrid tidak membutuhkan proses charging baterai, proses pengisian akan dilakukan secara otomatis oleh generator internal.

Kendaraan hybrid menggunakan beberapa strategi untuk mereduksi konsumsi bahan bakarnya:

  1. Regenerative Braking, mengkonversi energi pada saat pengereman menjadi energi listrik yang disimpan pada baterai. Energi yang tersimpan pada baterai dapat digunakan untuk membantu mesin utama saat perjalanan.
  2. Menggunakan mesin bensin dan listrik secara bergantian. Ketika membutuhkan torsi besar saat akselerasi atau kecepatan rendah, mesin listrik menyala. Ketika melaju di jalan bebas hambatan mesin bensin mengambil alih tugas tersebut.
  3. Menggunakan mesin utama (bensin) yang lebih kecil, ringan  dan efisien.
  4. Menurunkan koefisien gesekan pada struktur kendaraan.
  5. Menggunakan material-material yang ringan untuk struktur kendaraan, sehingga menurunkan bobot total kendaraan.

Dari strategi yang digunakan oleh kendaraan hybrid, kendaraan ini sangat menjanjikan peningkatan efisiensi di bidang transportasi sehingga mengurangi konsumsi bahan bakar total. Sayangnya belum ada kendaraan hybrid yang berharga cukup ekonomis, kebijakan insentif pajak untuk kendaraan hybrid ramah lingkungan akan sangat membantu untuk mengurangi kebutuhan akan bahan bakar minyak di masa depan.

Masa Depan Efisiensi Energi

Pemanfaatan energi di masa depan akan sangat bergantung pada dua faktor dasar yaitu total energi yang dihasilkan (net energy balance) dan total biaya yang dihasilkan (net revenue). Dua faktor dasar tersebut dapat digunakan untuk mengklasifikasikan bentuk energi kedalam 4 golongan yaitu:

  1. Sustainable, revenue positif dan energy positif
  2. Research, revenue negatif dan energy positif
  3. Profitable, revenue positif dan energy negatif
  4. Failure, revenue negatif dan energy negatif

Keempat klasifikasi tersebut dapat dirangkum dalam sebuah grafik energy-revenue quadrant.

Efisiensi Energi – Tantangan Sumber Energi Yang Terbatas | the atmojo

Sumber: Panji Tri Atmojo, 2010

Konsep Energy – Revenue Quadrant dapat digunakan untuk mengukur potensi pengembangan energi di masa depan.

Nuclear Fusion (Fusi Nuklir)

MicroGrid

Pada sistem pembangkitan standar yang umum digunakan saat ini, letak pembangkit dan pengguna (end-user) terpisah dengan jarak yang cukup jauh. Letak yang berjauhan ini mengakibatkan adanya daya yang hilang dalam proses transmisi dan distribusi. Menurut data yang dilansir oleh ABB, kerugian daya sekitar 6 – 8 % dalam proses transmisi dan distribusi dianggap masih dalam batas yang wajar.

Sistem Microgrid merupakan sistem pembangkit yang terdistribusi diantara pengguna. Sistem ini bertujuan untuk mengurangi inefisiensi dari proses transmisi dan distribusi yang umum terjadi. Pembangkit yang potensial untuk digunakan dalam sistem microgrid sebaiknya memiliki sifat small-scalability karena letaknya bersinggungan dengan tempat aktivitas manusia.

Pembangkit yang memenuhi syarat tersebut antara lain generator bensin atau diesel, Sel Surya (Photovoltaic Cell) dan Turbin Angin (Wind Turbine) juga pembangkit microhydro dan picohydro. Teknologi pembangkit seperti PLTN (Nuklir) kurang potensial mengingat potensi bahaya yang dapat ditimbulkan terhadap lingkungan di sekitar pembangkit. Pembangkit Geothermal merupakan salah satu kandidat penting dalam elemen sistem microgrid, perkembangan teknologi memungkinkan pembuatan pembangkit geothermal skala kecil.

Selain peningkatan efisiensi sistem Microgrid juga berfungsi untuk memaksimalkan potensi energi lokal, sebagai contoh daerah pegunungan yang kaya akan aliran sungai kecil sebaiknya memanfaatkan pembangkit microhydro untuk menyokong kebutuhan energinya. Untuk daerah tropis urban yang kaya akan sinar matahari, dapat menggunakan sel surya yang terpasang di atap rumah sebagai sumber energi tambahan.

Enhanced Geothermal Systems

Pembangkit listrik geothermal yang jamak ditemui saat ini memanfaatkan uap air (hydrothermal) atau panas dari batuan yang relatif dangkal untuk menggerakkan turbin listrik. Pembangkit geothermal semacam itu, umumnya tersebar di daerah pegunungan yang secara alami memiliki sumber panas bumi yang mudah diakses. Sayangnya, mayoritas potensi panas bumi di dunia berada pada batuan kering dengan kedalaman 3 – 5 km. Teknologi Enhanced Geothermal System (EGS) mencoba untuk memanfaatkan potensi panas bumi di daerah non-pegunungan, dengan cara membuat celah buatan di batuan dan memompakan fluida untuk mentransfer energi panas bumi. Dengan teknologi EGS, diharapkan daerah urban dapat memanfaatkan energi geothermal yang ramah lingkungan secara intensif.

High Efficiency Photovoltaic Solar Cell

Photovoltaic Solar Cell atau yang lebih dikenal dengan Solar Cell (Sel Surya) merupakan salah satu kandidat energi bersih di masa depan. IEA memprediksi pada tahun 2050, kombinasi antara teknologi sel surya dan Concentrating Solar Power akan berkontribusi sekitar 25% produksi listrik dunia.

Berdasarkan informasi IEA Renewable Energy 2006, pada tahun 2003 Jepang (860 MW) menduduki peringkat pertama dalam kapasitas Solar Cell yang terpasang diikuti oleh Jerman (410 MW) dan Amerika Serikat (275 MW). Data terbaru untuk kapasitas produksi listrik Solar Cell dunia masih belum bisa dipastikan. Ministry for the Environment Jerman mengklaim telah memiliki kapasitas produksi listrik Solar Cell hingga 5.877 MW pada tahun 2008, sedangkan tahun 2007 telah mencapai 3.977 MW, atau peningkatan sekitar 47% dalam satu tahun.

Peningkatan pesat tersebut sangat dipengaruhi oleh program Renewable Energy Source Act yang dicanangkan pemerintah Jerman. Program tersebut mewajibkan perusahaan-perusahaan listrik untuk membeli daya yang dihasilkan dari pembangkit Solar Cell skala kecil dengan harga yang dipatok pemerintah Jerman, berkisar 0.46 – 0.671 US$ /kWh.

Jika dibandingkan dengan efisiensi konversi Solar Cell komersil yang berkisar pada angka 15 – 23% dan belum mengalami peningkatan yang cukup berarti, peningkatan kapasitas produksi listrik yang cukup pesat hampir pasti didorong oleh faktor subsidi dan meningkatnya harga minyak bumi. Kedua faktor ekonomi tersebut dapat mendorong pengembangan teknologi yang berada dalam fase research menuju sustainable.

Dari segi perkembangan teknologi Solar Cell, konsorsium yang dipimpin oleh University of Delaware (UD) telah mencapai rekor efisiensi konversi Solar Cell hingga 42.8%. Program ini dimulai pada tahun 2005 yang didanai sebesar 13 juta US$ oleh program DARPA Very High Efficiency Solar Cell (VHESC) dengan target efisiensi lebih dari 40%. Setelah memecahkan rekor yang diperoleh dalam skala laboratorium, DARPA melanjutkan program tersebut untuk mendorong teknologi dari fase research menuju sustainable. Fase sustainable dapat dicapai dengan dua kondisi, yaitu meningkatkan efisiensi dan skala produksi sehingga menekan biaya produksi dan biaya jual, ataupun meningkatkan harga energi pesaing (misal minyak bumi) sehingga Solar Cell efisiensi tinggi menjadi ekonomis.

Untuk skala komersil, Sunpower telah memproduksi Solar Cell dengan efisiensi hingga 24.2%, dan telah dikonfirmasi oleh NREL Amerika Serikat. Dibandingkan dengan Solar Cell efisiensi 10 – 15%, maka efisiensi 24% berarti peningkatan efisiensi hingga 100%, yang sangat besar artinya dalam luas area  untuk produksi listrik.

Efisiensi Produksi Celulosic Ethanol

Efisiensi Produksi Algae Biodiesel

Efisiensi Fuel Cell

Pengembangan Fuel Cell saat ini masih berfokus pada penggunaan Hidrogen dan Oksigen sebagai “bahan bakar”. Fuel Cell akan langsung menghasilkan energi listrik yang dapat digunakan untuk menggerakkan motor listrik. Tantangan yang dihadapi dalam pengembangan Fuel Cell terbagi menjadi faktor produksi dan faktor penyimpanan.

Tantangan dari faktor produksi adalah bagaimana menghasilkan Hidrogen dengan proses yang efisien dan ramah lingkungan. Penggunaan proses elektrolisis air untuk memperoleh Hidrogen dan Oksigen merupakan cara yang paling menjanjikan, namun energi listrik yang digunakan untuk proses tersebut harus dihasilkan menggunakan proses yang bersih. Jika energi listrik yang digunakan masih berbasis pada fosil, maka bahan bakar hidrogen tidak ubahnya hanya merubah bentuk energi namun tetap menghasilkan emisi karbon seperti bahan bakar fosil.

Cogeneration (Combined Heat & Power)

Referensi

last update: 14/11/2010, 09:34