Menyerap Tenaga Alam

SEBENARNYA banyak tenaga murah yang bisa dimanfaatkan di sekitar kita. Kemampuan teknologi untuk memanfaatkan tenaga alam ini akan mengurangi cukup banyak kebutuhan energi yang semakin menggila di abad 21 mendatang.

Tenaga manusia bisa dimanajemeni agar lebih efisien penggunaannya. Sebagaimana yang dikemukakan pada pengantar minggu lalu, tenaga manusia akan optimal jika disalurkan lewat kaki dengan menggunakan pedal atau dayung.

Manusia yang terlatih dapat mengeluarkan tenaga sebesar 1,5 tenaga kuda untuk waktu yang singkat. Sedangkan bagi yang tidak terlatih hanya dapat mengeluarkan 0,5 tenaga kuda. Pengeluaran tenaga sebesar 0,1 tenaga kuda akan menjadikan seorang pekerja yang tak terlatih dapat bekerja lama tanpa merasa lelah.

Di samping itu, perlu diketahui bahwa pengeluaran tenaga lewat kaki manusia akan efisien jika menggunakan pedal dengan ukuran panjang 170 mm. Dan jika menggunakan dayung, langkah maju-mundurnya adalah sepanjang 350 mm atau disesuaikan bagi orang tertentu.

Tenaga alam lain yang berlimpahan di sekitar kita adalah tenaga air.

Pada kesempatan kali ini kita akan mengambil contoh sederhana dalam memanfaatkan tenaga air. Intinya adalah memanfaatkan ger akan aliran air untuk memindahkan air itu sendiri menuju suatu tempat yang kita kehendaki. Alat ini biasa disebut sebagai pompa hidram. Fungsinya, memompa air dari tempat satu ke tempat lain dengan menggunakan tenaga yang tersimpan di dalam air itu sendiri. Tanpa bantuan tenaga dari luar.

Pompa hidram adalah singkatan dari pompa hydraulic ram yang secara skematis dapat dilihat pada gambar 1.

Prinsip kerja pompa hidram adalah sebagai berikut: Aliran air adalah sebagai penghasil tenaga masukan. Aliran ini bisa didapat dari aliran sungai atau aliran buatan. Aliran air ini dilewatkan saluran masuk D dan keluar lewat Idep F yang masih dalam keadaan ter-buka. Dengan adanya. aliran atau kecepatan air tersebut, tekanan dinamis yang berada di bawah klep F akan meningkat sampai mencapai tekanan yang dapat mengimbangi beban pernberat C.

Dengan demikian, klep F akan tertutup secara cepat. Gerakan aliran air sekarang akan menimbulkan tekanan dinamis yang dapat mendorong atau membuka klep B, dan air akan masuk ke ruang A yang merupakan bantalan udara.

Air yang masuk ke ruang A akan menaildtan tekanan udara, sehingga air akan terdorong kelua melalui pipa pengeluaran I. Karena momentum air dalain pompa turun, maka klep B akan turun dan tertutup kernbali sehingga aliran air akan bergerak membalik.

Hal ini akan mengakibatkan tekanan di bawah klep F turun, dan klep F kembali terbuka dengan cepat. Proses pemompaan kembali seperti semula. Jika klep B tertutup maka tentunya tekanan di A adalah sesuai dengan tinggi air di tangki penyimpanan dan di pipa pengeluaran I. Penambahan sedikit demi sedikit air di tangki penyimpanan adalah akibat terjadinya penambahan tekanan sesaat pada udara yang ada pada tangki A pada setiap siklus pemompaan.

Kecepatan atau frekuensi terjadinya siklus pemompaan adalah tergantung dari pengaturan tempat pemberat C. Komponen lain dari pompa adalah katup E, pipa pembuangan H, dan silinder pompa G. Sebagai contoh, suatu pompa hidram yang menggunakan aliran air dari ketinggian 3,7 meter akan dapat menaikkan air sebanyak 5 atau 6 persen dari jumlah air masuk untuk ketinggian pemompaan mencapai 38 meter. Sedangkan kalau ketinggian pemompaan hanya 7,6 meter, maka air yang dapat dipompa sebanyak 22 persen dari aliran air masuk. Sebagai informasi di bawah ini diberikan data-data kemampuan pompa hidram.

Kemampuan ini adalah untuk pompa hidram yang mempunyai batasan sebagai berikut: maksimum ketinggian aliran masuk 15 feet (5 meter), dan maksimum ketinggian pemompaan adalah 150 feet (50 meter).

Tenaga alam yang lain, yang juga berlimpahan di sekitar kita adalah tenaga matahari. Tenaga yang tersimpan di matahari ada 2 macam, yaitu berupa panas dan foton. Dalam kesempatan ini akan dibahas terlebih dahulu tenaga panas matahari.

Sebuah contoh yang sederhana adalah penggunaan tenaga panas matahari untuk memaikkan air dari kedalaman tertentu. Pompa semacam ini dinamakan thermopump. Pompa ini dapat menggunakan tenaga panas apa saja, termasuk panas matahari sebagai sumber tenaganya. Thermopump adalah hasil paten dari Kleen, dan kemudian dikembangkan pada tahun 1975 di Technical University of Denmark. Konstruksi dasar dari thermopump adalah seperti gambar 2 di bawah. Pompa itu terdiri dari 7 bagian utama, yaitu sumber panas A, silinder B, pipa uap C, kondensor D, pipa penghubung E, dua buah katup F, dan katup kaki G.

Pada proses awal pemompaan, pompa terisi oleh air. Dengan adanya pemanasan pada silinder B maka terbentuk uap dengan tekanan sampai mencapai tingkatan yang mampu mendesak air pada pipa uap C. sehingga sejumlah uap air dengan volume yang sama dengan volume uap yang terbentuk akan dapat keluar melalui katup F sebelah atas sebagai air hasil pemompaan.

Jumlah terbentuknya uap akan terus bertambah selama diberikan pemanasan pada silinder B sampai permukaan air mencapai dasar pipa uap bentuk U. Kondisi ini akan dapat mengakibatkan semua uap memasuki kondensor dan terjadilah kondensasi.

Air yang telah keluar melalui katup F atas tidak dapat kembali, sehingga air baru dari katup F bawah akan masuk ke kondensor sampai jumlah air di kondensor dapat menutup kembali katup F bawah dan siklus pemompaan akan kembali seperti siklus semula.

Ketinggian hisap maksimum yang dapat dicapai oleh thermo pump adalah 7 sampai 8 meter. Tapi ini sangat bergantung kepada temperatur air dan jumlah udara yang terkandung dalam air tersebut. Pada kesempatan berikutnya kita akan membahas pemanfaatan collector atau pengumpul panas matahari sebagai sumber tenaga thermo pump.

Oleh Dr Ir I Nyoman Sutantra MSc

Sumber: JAWA POS, 11 MARET 1991