Apa itu Listrik?
Listrik merupakan salah satu bentuk energi. Listrik adalah aliran elektron. Semua materi terdiri dari atom, dan atom memiliki pusat yang disebut inti. Inti atom mengandung partikel bermuatan positif yang disebut proton dan partikel tidak bermuatan yang disebut neutron. Inti atom dikelilingi oleh partikel bermuatan negatif yang disebut elektron. Muatan negatif suatu elektron sama dengan muatan positif suatu proton, dan jumlah elektron dalam suatu atom biasanya sama dengan jumlah proton. Ketika gaya penyeimbang antara proton dan elektron terganggu oleh gaya luar, atom dapat memperoleh atau kehilangan elektron. Ketika elektron “hilang” dari sebuah atom, pergerakan bebas elektron tersebut membentuk arus listrik.
Listrik adalah bagian dasar dari alam dan merupakan salah satu bentuk energi yang paling banyak digunakan. Listrik yang merupakan sumber energi sekunder kita peroleh dari konversi sumber energi lain, seperti batu bara, gas alam, minyak bumi, tenaga nuklir, dan sumber alam lainnya yang disebut sumber primer. Banyak kota besar dan kecil dibangun di sepanjang air terjun (sumber utama energi mekanik) yang memutar kincir air untuk melakukan pekerjaan. Sebelum pembangkitan listrik dimulai sekitar 100 tahun yang lalu, rumah-rumah diterangi dengan lampu minyak tanah, makanan didinginkan dalam lemari es, dan ruangan-ruangan dihangatkan dengan tungku berbahan bakar kayu atau batu bara. Dimulai dengan Benjamin Franklin bereksperimen dengan layang-layang pada suatu malam badai di Philadelphia, prinsip-prinsip kelistrikan secara bertahap mulai dipahami. Pada pertengahan tahun 1800-an, kehidupan setiap orang berubah dengan ditemukannya bola lampu listrik . Sebelum tahun 1879, listrik telah digunakan pada lampu busur untuk penerangan luar ruangan. Penemuan bola lampu menggunakan listrik untuk memberikan penerangan dalam ruangan ke rumah kita.
Bagaimana Transformator Digunakan?
Untuk mengatasi masalah pengiriman listrik jarak jauh, George Westinghouse mengembangkan alat yang disebut trafo. Trafo memungkinkan listrik disalurkan secara efisien dalam jarak jauh. Hal ini memungkinkan untuk memasok listrik ke rumah-rumah dan bisnis yang terletak jauh dari pembangkit listrik.
Meskipun listrik sangat penting dalam kehidupan kita sehari-hari, kebanyakan dari kita jarang memikirkan bagaimana jadinya hidup tanpa listrik. Namun seperti udara dan air, kita cenderung menganggap remeh listrik. Sehari-hari, kita menggunakan listrik untuk melakukan banyak fungsi — mulai dari penerangan dan pemanas/pendingin rumah, hingga menjadi sumber listrik untuk televisi dan komputer. Listrik adalah bentuk energi yang dapat dikontrol dan nyaman digunakan dalam aplikasi panas, cahaya, dan tenaga.
Saat ini, industri tenaga listrik Amerika Serikat (AS) dibentuk untuk memastikan bahwa pasokan listrik yang memadai tersedia untuk memenuhi semua kebutuhan permintaan pada saat tertentu.
Bagaimana Listrik Dihasilkan?
Generator listrik adalah suatu alat untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik . Prosesnya didasarkan pada hubungan antara magnet dan listrik. Ketika sebuah kawat atau bahan penghantar listrik lainnya bergerak melintasi medan magnet, arus listrik terjadi pada kawat tersebut. Generator besar yang digunakan oleh industri utilitas listrik memiliki konduktor stasioner. Sebuah magnet yang dipasang pada ujung poros yang berputar ditempatkan di dalam cincin penghantar stasioner yang dibungkus dengan seutas kawat panjang dan kontinu. Ketika magnet berputar, ia menginduksi arus listrik kecil di setiap bagian kawat yang dilewatinya. Setiap bagian kawat membentuk konduktor listrik kecil yang terpisah. Semua arus kecil dari masing-masing bagian dijumlahkan menjadi satu arus dengan ukuran yang cukup besar. Arus inilah yang digunakan untuk tenaga listrik.
Bagaimana Turbin Digunakan untuk Menghasilkan Listrik?
Pembangkit listrik utilitas listrik menggunakan turbin, mesin, kincir air, atau mesin serupa lainnya untuk menggerakkan generator listrik atau perangkat yang mengubah energi mekanik atau kimia menjadi listrik. Turbin uap, mesin pembakaran internal, turbin pembakaran gas, turbin air, dan turbin angin adalah metode yang paling umum untuk menghasilkan listrik.
Sebagian besar listrik di Amerika Serikat dihasilkan melalui turbin uap . Turbin mengubah energi kinetik fluida yang bergerak (cair atau gas) menjadi energi mekanik. Turbin uap mempunyai serangkaian sudu-sudu yang dipasang pada suatu poros dimana uap dipaksa, sehingga memutar poros yang terhubung dengan generator. Pada turbin uap berbahan bakar fosil, bahan bakar dibakar dalam tungku untuk memanaskan air dalam ketel uap sehingga menghasilkan uap.
Batubara, minyak bumi (oil), dan gas alam dibakar dalam tungku besar untuk memanaskan air guna menghasilkan uap yang selanjutnya mendorong bilah turbin. Tahukah Anda bahwa batu bara adalah sumber energi utama terbesar yang digunakan untuk menghasilkan listrik di Amerika Serikat? Pada tahun 1998, lebih dari separuh (52%) dari 3,62 triliun kilowatt-jam listrik di wilayah ini menggunakan batu bara sebagai sumber energinya.
Gas alam selain dibakar untuk memanaskan air menjadi uap, juga dapat dibakar untuk menghasilkan gas pembakaran panas yang langsung melewati turbin sehingga memutar bilah turbin untuk menghasilkan listrik. Turbin gas umumnya digunakan ketika penggunaan utilitas listrik sedang tinggi. Pada tahun 1998, 15% listrik di negara ini menggunakan bahan bakar gas alam.
Minyak bumi juga dapat digunakan untuk menghasilkan uap untuk memutar turbin. Bahan bakar minyak sisa, produk yang disuling dari minyak mentah, sering kali merupakan produk minyak bumi yang digunakan di pembangkit listrik yang menggunakan minyak bumi untuk menghasilkan uap. Minyak bumi digunakan untuk menghasilkan kurang dari tiga persen (3%) dari seluruh listrik yang dihasilkan di pembangkit listrik AS pada tahun 1998.
Tenaga nuklir adalah metode di mana uap dihasilkan dengan memanaskan air melalui proses yang disebut fisi nuklir. Di pembangkit listrik tenaga nuklir, reaktornya berisi inti bahan bakar nuklir, terutama uranium yang diperkaya. Ketika atom-atom bahan bakar uranium terkena neutron, mereka akan mengalami fisi (pemisahan), melepaskan panas dan lebih banyak neutron. Dalam kondisi terkendali, neutron lain ini dapat menyerang lebih banyak atom uranium, membelah lebih banyak atom, dan seterusnya. Dengan demikian, fisi terus menerus dapat terjadi, membentuk reaksi berantai yang melepaskan panas. Panas digunakan untuk mengubah air menjadi uap, yang selanjutnya memutar turbin yang menghasilkan listrik. Pada tahun 2015, tenaga nuklir digunakan untuk menghasilkan 19,47 persen dari seluruh listrik negara.
Pada tahun 2013, pembangkit listrik tenaga air menyumbang 6,8 persen pembangkit listrik AS. Ini adalah proses di mana air yang mengalir digunakan untuk memutar turbin yang terhubung ke generator. Pada dasarnya ada dua tipe dasar sistem pembangkit listrik tenaga air yang menghasilkan listrik. Pada sistem pertama, air yang mengalir terakumulasi di reservoir yang dibuat melalui penggunaan bendungan. Air jatuh melalui pipa yang disebut penstock dan memberikan tekanan pada bilah turbin untuk menggerakkan generator menghasilkan listrik. Pada sistem kedua, yang disebut run-of-river, gaya arus sungai (bukan air yang jatuh) memberikan tekanan pada bilah turbin untuk menghasilkan listrik.
Sumber Pembangkit Lainnya
Tenaga panas bumi berasal dari energi panas yang terkubur di bawah permukaan bumi. Di beberapa wilayah di negara ini, magma (zat cair di bawah kerak bumi) mengalir cukup dekat ke permukaan bumi untuk memanaskan air bawah tanah menjadi uap, yang dapat dimanfaatkan untuk digunakan pada pembangkit turbin uap. Pada tahun 2013, sumber energi ini menghasilkan kurang dari 1% listrik di negara tersebut, meskipun penilaian yang dilakukan oleh Administrasi Informasi Energi AS menyatakan bahwa sembilan negara bagian barat berpotensi menghasilkan listrik yang cukup untuk memasok 20 persen kebutuhan energi negara tersebut.
Tenaga surya berasal dari energi matahari. Namun, energi matahari tidak tersedia secara penuh dan tersebar luas. Proses yang digunakan untuk menghasilkan listrik dengan menggunakan energi matahari secara historis lebih mahal dibandingkan dengan menggunakan bahan bakar fosil konvensional. Konversi fotovoltaik menghasilkan tenaga listrik langsung dari cahaya matahari dalam sel fotovoltaik (surya). Generator listrik tenaga surya menggunakan energi radiasi matahari untuk menghasilkan uap guna menggerakkan turbin. Pada tahun 2015, kurang dari 1% listrik negara disuplai oleh tenaga surya.
Tenaga angin berasal dari konversi energi yang terkandung dalam angin menjadi listrik. Tenaga angin, seperti matahari, biasanya merupakan sumber produksi listrik yang mahal. Pada tahun 2014, listrik tersebut digunakan untuk sekitar 4,44 persen listrik negara. Turbin angin mirip dengan kincir angin pada umumnya.
Biomassa (kayu, limbah padat perkotaan (sampah), dan limbah pertanian, seperti tongkol jagung dan jerami gandum, merupakan beberapa sumber energi lain untuk menghasilkan listrik. Sumber-sumber ini menggantikan bahan bakar fosil di dalam boiler. Pembakaran kayu dan limbah menghasilkan uap yang biasanya digunakan pada pembangkit listrik tenaga uap konvensional.Pada tahun 2015, biomassa menyumbang 1,57 persen listrik yang dihasilkan di Amerika Serikat.
Listrik yang dihasilkan oleh generator dialirkan melalui kabel ke trafo, yang mengubah listrik dari tegangan rendah ke tegangan tinggi. Listrik dapat disalurkan jarak jauh dengan lebih efisien menggunakan tegangan tinggi. Saluran transmisi digunakan untuk mengalirkan listrik ke gardu induk. Gardu induk mempunyai trafo yang mengubah listrik tegangan tinggi menjadi listrik tegangan rendah. Dari gardu induk, jalur distribusi mengalirkan listrik ke rumah-rumah, kantor dan pabrik yang membutuhkan listrik bertegangan rendah.
Bagaimana Listrik Diukur?
Listrik diukur dalam satuan daya yang disebut watt. Nama ini diberikan untuk menghormati James Watt , penemu mesin uap . Satu watt adalah jumlah daya yang sangat kecil. Dibutuhkan hampir 750 watt untuk setara dengan satu tenaga kuda. Satu kilowatt mewakili 1.000 watt. Satu kilowatt-jam (kWh) sama dengan energi 1.000 watt yang bekerja selama satu jam. Jumlah listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik atau digunakan oleh pelanggan selama periode waktu tertentu diukur dalam kilowatt-jam (kWh). Kilowatt-jam ditentukan dengan mengalikan jumlah kW yang dibutuhkan dengan jumlah jam penggunaan. Misalnya, jika Anda menggunakan bola lampu 40 watt selama 5 jam sehari, Anda telah menggunakan daya sebesar 200 watt, atau 0,2 kilowatt-jam energi listrik.
Nah, kurang lebih itulah “Apa itu Listrik?”. Yuk kenalan lebih jauh dengan program studi S1 Teknik Telekomunikasi dan kunjungi laman website official Telkom University Kampus Jakarta ya!
Ditulis oleh Dzul Rahman
