Soal Open Ended OSN PERTAMINA 2015 Bidang Fisika

Soal Open Ended OSN PERTAMINA 2015
Bidang Fisika
1. Kogenerasi (Cogeneration)
Pada pembangkit listrik berbahan bakar fosil atau nuklir maupun
geothermal, turbin digerakkan oleh uap air. Setelah menggerakkan beberapa
turbin, uap air didinginkan dengan cara mengalirkan air panas ke lingkungan
(sungai, danau, atau laut). Bersamaan dengan proses pendinginan ini,
sebagian energi dari bahan bakar dibuang dalam bentuk panas. Untuk
mengefisienkan penggunaan energi, diusulkan teknologi pembangkit
cogeneration atau combined heat and power (CHP). CHP merupakan suatu
pembangkit atau mesin yang memproduksi tenaga listrik dan memanfaatkan
panas yang dihasilkan secara bersamaan. Panas yang dihasilkan ini dapat
digunakan untuk sistem pemanas bangunan atau kota maupun untuk
pendingin mengunakan absorption refrigerator.
Tugas:
Diskusikanlah prinsip kerja, basis teori fisika, mekanisme pemanfaatan
panas menjadi pendingin, dan efisiensi penggunaan bahan bakar serta
dampak positif bagi lingkungan dengan kogenerasi menggunakan absorption
refrigerator.
2. Energi Panas Matahari (Solar Thermal Energy)
Setiap tahun bumi disinari cahaya matahari dengan total energy sebesar 120
TW. Sebagian besar energi ini, dipantulkan kembali ke ruang angkasa oleh
atmosfir bumi. Sebagian lagi diserap oleh bumi dan dipancarkan dalam
bentuk gelombang panjang. Gelombang panjang ini sangat mudah diserap
dan dipancarkan balik oleh gas-gas rumah kaca yang ada di atmosfir.
Indonesia yang berada di sekitar katulistiwa mengalami pancaran cahaya
matahari sepanjang tahun. Karena itu sangat disayangkan, jika energi
berlimpah dari matahari ini tidak dimanfaatkan. Salah satu cara pemanfaatan
OSN Pertamina 2015
Hal : 1/3
energi matahari adalah menggunakan teknologi yang memanfaatkan panas
cahaya matahari. Pada teknologi ini, energi panas matahari (solar thermal
energy) digunakan untuk menghasilkan listrik. Pemanfaatan energi termal
matahari mungkin dapat mengatasi kesulitan listrik yang dialami daerahdaerah yang jauh dari pembangkit listrik besar.
Tugas:
Diskusikanlah prinsip kerja, basis teori fisika, mekanisme pemanfaatan
energi panas matahari (solar thermal energy) menjadi energi listrik, dan
efisiensi aspek teknologi, serta ide penggunaan untuk pembangkit listrik di
daerah terpencil. Diskusikan pula dampak positif bagi lingkungan dari
pemanfaatan energi panas matahari.
3. Save and green energy:
Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir berbasis Reaksi Fusi
Dengan semakin menipisnya cadangan energi fosil, para ilmuwan berupaya
mencari bentuk energi alternatif yang murah, ramah lingkungan, dan dapat
terbaharukan. Salah satu kandidat alami bagi energi alternatif masa depan
adalah tenaga nuklir. Saat ini 31 negara di dunia telah menggantunkan
kebutuhan energinya kepada energi nuklir. Sampai tahun 2012, tercatat 11%
kebutuhan listrik dunia dipasok dari energi ini.
Kendala utama dari energi nuklir ini ada pada faktor keselamatan dan
kebersihan lingkungannya. Seperti yang diketahui, saat ini tipe reaksi nuklir
yang dimanfaatkan oleh PLTN adalah reaksi fissi: reaksi pemecahan unsur
radioaktif berat menjadi unsur yang lebih ringan dengan cara ditembakkan
dengan neutron. Reaksi ini menghasilkan “sampah” radioaktif yang tak
dapat terurai menjadi residu non-radioaktif dalam jangka waktu singkat.
Dibutuhkan waktu paruh puluhan ribu sampai jutaan tahun bagi sampahsampah radioaktif tersebut untuk meluruh.
Tipe lain dari reaksi nuklir selain fissi adalah apa yang disebut reaksi fusi:
penggabungan dua atom ringan membentuk satu atom yang lebih berat
OSN Pertamina 2015
Hal : 2/3
dengan melepaskan energi. Reaksi inilah yang bertanggung jawab membuat
matahari bersinar hingga detik ini. Bahan bakar reaksi ini adalah atom-atom
ringan: atom Hidrogen. Bahan baku ini sangat mudah ditemukan di alam.
Selain itu, tidak seperti reaksi fissi yang menghasilkan sampah radioaktif,
reaksi fusi ini relatif sangat bersih karena residu nya adalah Helium, yang
merupakan gas ideal ringan dan non-radioaktif sehingga praktis tak
berbahaya. Inilah kandidat ideal energi bersih terbaharukan di masa depan.
Namun, kendala terbesar diwujudkannya reaksi fusi di bumi adalah
dibutuhkannya temperatur yang sangat tinggi. Inilah problem utama yang
berusaha dijawab oleh para ilmuwan untuk mengejawantahkan PLTN
berbasis reaksi fusi.
Tugas:
Diskusikanlah prinsip kerja reaksi fusi, basis teori fisika, alasan mengapa
dibutuhkan temperatur yang sangat tinggi bagi terjadinya reaksi tersebut,
kemungkinan aplikasi nya dalam waktu dekat dan efisiensi aspek teknologi
Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir berbasis Reaksi Fusi ini. Diskusikan pula
dampak positif bagi lingkungan dari pemanfaatan energi panas matahari.
OSN Pertamina 2015
Hal : 3/3