Dokumen tersebut membahas evolusi sumber-sumber energi yang dimanfaatkan manusia sejak zaman prasejarah hingga abad ke-21. Sumber-sumber energi tersebut meliputi kayu, hewan, angin, air, batubara, minyak bumi, gas alam, panas bumi, nuklir, dan hidrogen.

1. SUMBER DAYA ENERGI
Kuliah I :
(Perkembangan pemakaian energi)

2. Buku Ajar
1. ENERGI,
Sumberdaya, inovasi, tenaga listrik dan
potensi ekonomi
Abdul Kadir, Penerbit UI, Edisi ketiga/ Revisi,
2010

3. • Awal sejarah peradaban, menggunakan otot manusia & binatang serta
biomass (kayu)
• Periode berikutnya mulai memanfatkan sumber daya alam lainnya, kincir
angin, kincir air
• Awal abad 13 mulai ditemukan sumber energi batubara
• Awal abad 18 ditemukan mesin uap yang menggunakan batubara sebagai
sumber energi (awal dari revolusi industri)
• Awal abad 19 ditemukan minyak bumi yang mulai menggeser penggunaan
batubara terutama di transportasi dengan ditemukannya motor
pembakaran
• Akhir abad 19 hingga awal abad 20, energi batubara, air, minyak bumi, gas
alam mulai digunakan untuk pembangkitan tenaga listrik
• Awal abad 20 bentuk energi lain (panas bumi) mulai digunakan untuk
pembangkitan tenaga listrik selain juga untuk pemanasan
• Pertengan abad 20, energi nuklir mulai diperkenalkan untuk pembangkitan
tenaga listrik, selain untuk keperluan yang lain
• Pertengahan abad 21 mulai ditemukan energi hidrogen untuk
pembangkitan tenaga listrik
Evolusi sumber-sumber energi

4. Evolusi sumber-sumber energi

5. Periode pemanfaatan sumber-sumber energi
Sumber Energi Perkiraan Awal Masa Penggunaan Jenis Pemanfaatan
Kayu Prasejarah Memasak, pemanasan
Awal sejarah Pertukangan
Angin Awal sejarah Pengangkutan, penggilingan
Air Awal sejarah lanjut Pengangkutan, penggilingan
Batubara Awal abad ke 13 Pemanasan, memasak
Awal Revolusi Industri
Batubara Awal abad ke-18 Mesin uap untuk industri
Awal abad ke-19 Mesin uap untuk transportasi
Minyak bumi Awal abad ke-19 Penerangan, pemanasan, memasak
Peningkatan Industrialisasi
Minyak bumi Awal abad ke-20 Transportasi
Bahan bakar fosil Awal abad ke-20 Pembangkit listrik termal
Air Awal abad ke-20 Pembangkit listrik hidro
Gas alam Awal abad ke-20 Pemanasan, memasak, industri pupuk
Panas Bumi Awal abad ke-20 lanjut Tenaga listrik, pemanasan
Nuklir Fusi Pertengan abad ke-20 Tenaga listrik, penggunaan khusus
Surya Akhir abad ke-20 Tenaga listrik, pemanasan
Hidrogen Awal abad ke-21 Tenaga listrik, penggunaan khusus
Nuklir Fisi Tengah abad ke-21 Tenaga listrik, penggunaan khusus

6. Konsumsi energi per kapita

7. EVOLUSI PEMANFAATAN ENERGI

8. Sumber energi & proses konversinya

9. Faktor yg mempengaruhi pembentukan SDE
• Biomas : energi sinar matahari dirubah & disimpan dalam batang & dahan
tumbuhan
• Angin : perpindahan udara karena panas sinar marahari
• Air : penguapan air laut & danau karena panas sinar matahari berubah
menjadi hujan di pegunungan yang mengalir ke sungai
• Batubara : bahan organik dari biomas hutan yang tenggelam jutaan tahun
• Minyak/ gas : bahan organik dari binatang kecil yg tertimbun dan
mengalami proses penekanan dalam jutaan tahun
• Panas bumi : pertemuan antara panas dari magma dengan air
• Pasang surut : resultan dari gravitasi dan rotasi bumi , bulan dan matahari
yang mempengaruhi air laut
• Panas laut : energi radiasi matahari diserap air laut
• Ombak laut : pergerakan air laut karena ditiup angin
• Nuklir : reaksi material
Matahari merupakan sumber segala bentuk energi dibumi, semua bentuk
energi tersebut dapat dirubah menjadi energi listrik. Tanpa sang surya tidak
mungkin ada kehidupan di bumi

10. Matahari sebagai sumber daya energi
Jenis Suberdaya Energi yang
tersedia di Bumi
Lokasi Dengan Bantuan
Proses Utama
Bumi Bumi
Bulan
Matahari
Angkasa
Atmosfer
Tanah
Air
Gravitasi
Rotasi
Magma
Organik
Kimia
ReaksiMaterial
Air
Udara
Gravitasi
Gravitasi
Radiasi
Mekanikal
Panas
Listrik
Biomas ● ● ● ● ● ● ● ●
Angin ● ● ● ● ● ● ●
Air ● ● ● ● ● ● ●
Batubara ● ● ● ● ●
Minyak bumi dan Gas alam ● ● ● ● ●
Panas Bumi ● ● ● ● ●
Nuklir ● ● ● ● ●
Radiasi Surya ● ● ● ● ● ●
Pasang Surut ● ● ● ● ● ● ● ●
Sel Bahan Bakar ● ● ●
Panas Laut ● ● ● ●
Ombak Laut ● ● ● ● ●
Arus Pancar ● ● ● ● ●

11. E2
T2 R
Planet
Radiasi Surya
E1 = 1,2 kW/m2
Pengaruh Radiasi Matahari
• Bila S padat radiasi surya, maka energi yg diserap planet adalah :
dimana : E1 = energi yang diterima planet
E2 = energi yg diserap oleh planet
S = padat radisi surya
R = radius planet
α = angka refleksi permukaan planet
• Planet yg panas akan memancarkan sebagian energinya ke angkasa sebesar E3
sehingga berlaku persamaan : E1 = E2 + E3
)1(.. 2
2   SRE
Radiasi
Inframerah
E3

12. • Dari hukum radiasi Stefan Boltzman diketahui bahwa pancaran energi
karena suhu akan merupakan radiasi inframerah yang persatuan luas
dinyatakan dengan : εσT4
• Sehingga E3 = 4πR2. εσT4
Dimana : E3 = energi yang dipancarkan planet
R = radius planet
ε = angka pancaran (emissivity) permukaan planet
σ = konstanta = 5,673 x 104 J/m2.det.K4
T = suhu permukaan planet
• Kesesimbangan akan tercapai apabila E1 = E3
• Sehingga dicapai suhu akhir planet T2 menjadi :
• Bila digunakan data planet bumi, dimana :
• S = 1,2 kW/ m2 ; ε = 1 ; σ =0,34
• Akan diperoleh T2 = 243 K ( atau lebih kurang 30 oC )
Pengaruh Radiasi Matahari
4/1
2
4
)1(





 


S
T

13. • Lapisan atmosfer berfungsi semacam selimut bagi permukaan
bumi. Lapisan ini tembus pancaran sinar surya akan tetapi
menyerap dan mengembalikan sebagian pancaran inframerah ke
bumi. Bila β merupakan fraksi energi pancaran yang dipantulkan
kembali ke bumi oleh lapisan atmosfer, maka :
• Sehingga suhu akhir planet menjadi :
• Dimana β merupakan angka refleksi dari atmosfer, semakin besar
harga β nilai suhu akhir T2 dari bumi akan lebih tinggi dari 243 K.
• Besar kecilnya nilai β dipengaruhi oleh tingkat konsentrasi CO2 di
atmosfer, yang merupakan dampak dari penggunaan energi fosil
dunia yang berlebihan, sehingga menimbulkan efek rumah kaca
(green house effect), yang mendorong meningkatnya suhu
permukaan bumi tahun ke tahun.
Pengaruh Radiasi Matahari
E3 = 4πR2. εσ (1-β) T4
4/1
2
)1(4
)1(










S
T

14. Peningkatan konsentrasi CO2 di atmosfer

15. Deviasi peningkatan temperatur permukaan bumi

16. Distribusi & arus energi Matahari
• Energi Surya/ Matahari
– Langsung : pancaran/ radiasi matahari
– Tidak langsung : tenaga angin, tenaga air, panas laut termasuk juga
biomas
• Perkiraan jumlah energi yg dipancarkan matahari ke ruang
angkasa : 6,41 x 107 W/m2
• Kepadatan energi surya yang memasuki atmosfir bumi
diperkirakan 1,2 kW/m2
• Dari jumlah tersebut 34 % dipantulkan kembali ke ruang
angkasa
• Sebagian, diperkirakan 19% diserap atmosfer oleh komponen
di udara seperti CO2, debu, awan
• Selebihnya sekitar 47 % diserap oleh bumi atau sekitar 0,564
kW/m2, bila dikalikan luas bumi (1,3x1014 m2), energi surya
yang diserap bumi setara dengan 1,3x1010 MW

17. • Energi yang diserap oleh bumi akhirnya dikembalikan ke
atmosfer melalui :
– Proses penguapan 33%
– Energi kinetik 0,215 % (ombak, arus laut, angin)
– Radiasi inframerah 14 %
– Fotosintesis 0,023 %
• Energi yg terdapat di bumi karena grafitasi, konfigurasi
matahari bulan bumi sehingga terjadi pasang surut
diperkirakan berjumlah 3,2 x 106 MW
• Energi yang berasal dari dalam bumi sendiri berupa panas
bumi diperkirakan 2,7 x 107 MW
• Pemakaian energi primer oleh manusia pada tahun 1980
adalah setara 230 x 106 MW
Distribusi & arus energi Matahari

18. Diagram Arus Energi di Bumi

19. Proses pemanfaatan energi matahari
Biomas
Kayu
tumbuh-
tumbuhan
Energi
Angin,
Ombak
Atmosfer Lautan Langsung Kolektor Buatan Manusia
T. Air,
panas
laut
Pasif Termal Photo
voltaik
Satelit
Surya
ENERGI YANG DIMANFAATKAN

20. Energi & beberapa pengertian lain
• Kamus Umum Bahasa Indonesia (W.J.S.
Purwadarminta) : “Energi adalah tenaga, atau
gaya untuk berbuat sesuatu”
• Pengertian sehari-hari : energi adalah
kemampuan untuk melakukan sesuatu pekerjaan
• Energi dapat mempunyai berbagai bentuk :
– Medan listrik
– Medan magnit
– Energi potensial
– Energi kinetik
– Energi kimia

21. Beberapa istilah dibidang energi
• Sumberdaya (resource):
– Ditemukan
• Teragakan (demonstated)
» Terukur / terbukti (proven)
» Terindikasi (probable)
• Terduga (possible)
– Belum ditemukan
• Hipotesis
• Spekulatif
• Cadangan (reserve) : adalah sumberdaya yang
ditemukan dan yang dapat dimanfaatkan sampai
dengan taraf marginal dari aspek kelayakan ekonomis

22. Klasifikasi Cadangan SDE
SUMBER DAYA (RESOURCE)
Ditemukan (Discovered) Belum ditemukan
Teragakan (demonstrated)
Terduga
(possible/
infered)
Hipotesis SpekulatifTerukur
(proven)
Terindikasi
(indicated/
probable)
Ekonomis
CADANGAN (RESERVE)
Marginal
Submarginal
Cadangan adalah sumber daya energi yang ditemukan dan yang
dapat dimanfaatkan sampai dengan taraf keekonomian marginal

23. Analogi pertumbuhan sumberdaya
• Bila ditemukan suatu sumber daya cadangan akumulatif total
A naik dari nol ketas secara eksponensial, kemudian akan
menurun secara perlahan setelah dieksplorasi.
• Nilai A akan selalu mengikuti kurva bentuk S, pertumbuhan
sumberdaya naik sesuai permintaan, semakin banyak
konsumsi cadangan akan menurun, semakian langka/ mahal.
• Kurva konsumsi K pada dasarnya mengikuti lengkung S juga
dengan sedikit tertinggal waktu.
• Cadangan total yang ditemukan secara akumulatif adalah P
• Selisih antara nilai A dan K adalah B = A-K adalah cadangan
sesaat.
• Cadangan sesaat adalah nilai B mengikuti kurva lengkung
Gauss.

24. Kurva pertumbuhan sumberdaya
A = Kurva Cadangan Total
B = Kurva Cadangan sesaat
K = Kurva Konsumsi

25. Energi, Eksergi dan Anergi
• Pengertian energi adalah “perbedaan Energi”
– Energi : jumlah energi absolut yang berhubungan dengan taraf yang
paling rendah
– Eksergi : jumlah energi secara relatif yaitu selisih energi dengan
lingkungan
– Anergi : selisih antara energi dan eksergi
Energi = Anergi + Eksergi
• Apa yang sehari-hari kita sebut energi sebenarnya adalah eksergi, yaitu
merupakan bagian energi yang dapat dimanfaatkan untuk bekerja
• Sedangkan Anergi merupakan bagian energi yang secara praktis tidak
dapat dimanfaatkan.
• Hal ini karena adanya suatu faktor konversi yang biasa dikenal Faktor
Carnot (Carnot Efficiency) dipakai untuk konversi dari Energi ke Eksergi dan
sebaliknya
eneks E
K
KK
E
1
21 

1
21
K
KK
C

 = faktor Carnot

26. • Energi terdapat dalam berbagai bentuk :
– Energi kinetik
– Energi potensial
– Energi massa
• Energi kinetik adalah energi akibat dari suatu gerakan benda
dimana : m = massa benda (kg) dan v = kecepatan benda (m/s)
• Energi potensial misalnya energi yg tersimpan dalam pegas tertekan,
energi kimia tersimpan dalam bahan bakar fosil, energi grafitasi pada
benda yang terangkat dari permukaan bumi.
• Awan yg merupakan kumpulan uap air akibat penguapan memiliki energi
potensial sebesar
dimana m = massa dari air (kg) ; g = percepatan grafitasi (m/s2) dan h =
tinggi jatuh air (m)
• Ini merupakan prinsip dari pembangkit listrik tenaga air (PLTA)
Satuan energi
2
2
1 mvEk 
mghEp 

27. Satuan energi
• Bentuk energi ketiga adalah Energi massa yang merupakan hasil konversi
massa menjadi energi yang terjadi pada proses fisi maupun fusi nuklir.
• Matahari pada dasarnya sebuah reaktor fusi nuklir raksasa yang
mengkonversikan sebagian massa hidrogen menjadi energi panas dan
radiasi.
• Hal ini dinyatakan dengan rumus Einstein :
dimana : m = massa yang dikonversikan (kg) dan c = kecepatan cahaya
bergerak dalam ruang hampa ( = 3 x 108 m/s), sementara E merupakan
energi yang dibebaskan dalam proses konversi tersebut.
2
mcE 

28. Satuan energi
Satuan Energi Joule Kilowatt-Jam Kalori Btu
1 Joule 1 2,778 x 10-7 0,2389 9,48 x 10-4
1 Kilowatt-jam (kWh) 3,6 x 104 1 8,6 x 105 3413
1 Kalori (Cal) 4,186 1,163 x 10-6 1 3,969 x 10-3
1 Btu 1055 2,93 x 10-4 252 1
1 Therm 1,055 x 104 29,3 2,52 x 107 1 x 105
1 Quad (Q) 1,055 x 1018 2,93 x 1011 2,52 x 1017 1 x 1015
1 Foot-pound (ft-lb) 1,356 3,766 x 10-7 0,3239 1,285 x 103
1 Kilokalori (kCal) 4186 1,163 x 10-3 1000 3,969
1 Electron-volt (eV) 1,602 x 10-19 4,45 x 10-26 3,827 x 10-20 1,59 x 10-22
1 Barrel minyak 6,12 x 109 1700 1,46 x 109 5,8 x 106
1 Galon bensin 1,32 x 108 36,7 3,16 x 107 1,25 x 105
1 Ton batubara 2,36 x 1010 6,57 x 103 5,65 x 109 2,24 x 107
1 Kaki kubif (scf) gas alam 1,08 x 106 0,269 2,57 x 105 1020

29. Efisiensi pemanfaatan energi
• Konversi energi baik buatan manusia maupun yg terjadi secara alamiah, selalu
mengikuti hukum-hukum dasar fissika yaitu Hukum Pertama Termodinamika yang
menyatakan bahwa : “jumlah energi dan massa di alam semesta adalah konstan”
• Hukum pertama termodinamika dapat dirumuskan sbb :
E = K + S2 – S1
= K + R dengan R = S2 – S1
dimana : E = energi masukan (input) suatu proses kerja
K = jumlah energi yg dihasilkan dari proses
R = kerugian energi yg terjadi pada proses
S1 = jumlah energi awal diluar
S2 = jumlah energi akhir diluar , dengan S2 > S1
• Jumlah energi R biasanya dilepaskan ke lingkungan berupa panas, sehingga suhu
akhir lingkungan lebih tinggi
• Efisiensi pemanfaatan energi dapat dirumuskan sbb :
E
K
p 

30. Konsumsi energi primer dunia

31. PEMAKAIAN ENERGI DUNIA
PRIMARY ENERGY

32. PEMAKAIAN ENERGI DUNIA
PRIMARY ENERGY

33. PEMAKAIAN ENERGI DUNIA

34. PEMAKAIAN ENERGI DUNIA
OIL

35. PEMAKAIAN ENERGI DUNIA
OIL

36. PEMAKAIAN ENERGI DUNIA
OIL

37. PEMAKAIAN ENERGI DUNIA
NATURAL GAS

38. PEMAKAIAN ENERGI DUNIA
NATURAL GAS

39. PEMAKAIAN ENERGI DUNIA
NATURAL GAS

40. PEMAKAIAN ENERGI DUNIA
COAL

41. PEMAKAIAN ENERGI DUNIA
COAL

42. PEMAKAIAN ENERGI DUNIA
COAL

43. PEMAKAIAN ENERGI DUNIA
NUCLEAR ENERGY & HYDRO ELECTRICITY

44. PEMAKAIAN ENERGI DUNIA
RENEWABLE ENERGY

45. PEMAKAIAN ENERGI INDONESIA
Sistem penyediaan dan kebutuhan energi Indonesia

46. PEMAKAIAN ENERGI INDONESIA

48. PEMAKAIAN ENERGI INDONESIA

49. PEMAKAIAN ENERGI INDONESIA

50. PEMAKAIAN ENERGI INDONESIA

51. Perbandingan konsumsi energi per kapita
Data th 1992

52. PEMAKAIAN ENERGI INDONESIA
Sektor Rumah
Tangga
Desa
Kayu bakar
Arang Kayu
Minyak Tanah
Kota
Minyak tanah
Gas Kota
Elpiji
Listrik
Pola konsumsi bahan bakar untuk rumah tangga

53. PEMAKAIAN ENERGI INDONESIA
Sektor
Transportasi
Jalan Raya
Premium
HSD
Kereta Api
Listrik
Batubara
Sungai
Danau Feri
IDO
Angkutan
laut
MFO
Angkutan
Udara
Aftur
Avgas
Pola konsumsi bahan bakar untuk Transportasi

54. PEMAKAIAN ENERGI INDONESIA
Sektor
Industri
Besar &
Menengah
Batubara
Gas alam
HSD &
MFO
Listrik
Kecil
HSD
Briket
Batubara
Listrik
Pola konsumsi bahan bakar untuk Industri

55. PEMAKAIAN ENERGI INDONESIA

56. Potensi Energi Biomas di Indonesia
Sumber Energi Produksi (106 Ton/ Th) Energi (109 kCal/ Th) Pangsa (%)
Kayu 25,0 100,0 72,0
Sekam padi 7,55 27,0 19,4
Bonggol jagung 1,52 6,8 4,9
Temporung Kelapa 1,25 5,1 3,7
Potensi Total 35,52 138,9 100,0
Data th 1978

57. Potensi energi biogas di Indonesia
Jenis Populasi
(Juta)
Tinja (Ton
kering/hari)
Biogas
(m3/kg)
Energi (106
kCal/hari)
Pangsa
(%)
Sapi, kerbau 13,233 68,8 0,25 86,0 60,4
Kuda 0,675 2,43 0,25 3,0 2,1
Kambing, Domba 16,431 4,93 0,25 6,1 4,3
Babi 6,484 4,53 0,44 9,9 7,0
Itik, ayam 117,564 4,11 0,60 12,3 8,7
Manusia 185,0 12,44 0,40 24,8 17,5
Potensi Total 142,1 100,0
Data th 1988

58. PEMAKAIAN ENERGI INDONESIA