Potensi Petir Sebagai Sumber Energi Baru

Category: Pustaka Lestari

Keseringan  sambaran  petir  semakin  tinggi  dengan  semakin  dekatnya  lokasi  sambaran  ke  daerah khatulistiwa. Hal ini disebabkan dengan faktor yang  beragam diantaranya keadaan daratan, lautan, daerah datar,  pegunungan,  waktu  (tahunan)  dll.

Perbedaan  ini  juga  terjadi  akibat  pengaruh  turbulensi  mekanis, gerak  konveksi,  orografis,  kondisi  klimatologi  dan gerakan  udara  naik  di  suatu  daerah.  Di  Indonesia  hari guntur berkisar antara 100 sampai 200 hari per tahun. Daerah tertinggi yang tercatat adalah 300 hari guntur di daerah Kalimantan Tengah yang masuk dalam equatorian belt

Pada setiap saat di bumi terjadi sambaran petir antara 2000 sampai 8000 kali dan menghasilkan arus petir total sebesar 1800 Ampere. Hampir 40.000 badai petir terjadi setiap hari diseluruh dunia.

Kemungkinan  terjadinya  pembentukan  awan  tergantung pada  keadaan  setiap  hari  dan  tahun. Terbentuknya  awan  guntur  terjadi  akibat  adanya  gerakan  udara  ke  atas,  adanya  kelembapan  dan tersedianya partikel aerosol  dari garam laut dan polutan industri.

Gerakan udara ke atas dapat terjadi  karena pemanasan permukaan tanah oleh matahari dan atau keadaan permukaan tanah yang bergunung-gunung. Udara naik akan membawa partikel aeorosol dan kelembapan.

Petir itu paling banyak terjadi di kala musim hujan. Petir ini ada yang berasal dari muatan positif dan dari muatan negatif. Ada dari awan ke tanah, ada dari tanah ke awan. Jika ujung petir cabangnya ke bawah, berarti sumbernya dari awan ke tanah, sementara kalau sebaliknya maka sumber petir dari tanah ke awan.

Petir menghasilkan nitrat yang dibawa oleh hujan yang bagus buat tumbuhan, petir juga menghasilkan ozon untuk menutupi sinar ultraviolet. Jadi petir itu sebetulnya sahabat kehidupan

Mengenai kejadian orang tersambar petir, atau rusaknya alat elektronik, banyak disebabkan kurangnya pemahaman masyarakat terhadap petir. Petir seringkali menyambar terhadap struktur bangunan yang lebih tinggi. Untuk itu, jika ada bangunan pencakar langit atau rumah yang lebih tinggi dari rumah lainnya, maka perlu dilindungi oleh penangkal petir.

Jika sedang berada di lapangan terbuka, seperti di sawah atau lapangan sepakbola, maka jika sudah muncul tanda-tanda akan terjadi petir harus segera menghentikan aktivitas dan berlindung atau jika tak sempat, bisa merapatkan kedua kaki dan membungkuk hampir sejajar dengan tanah. Bersandar di pohon pun harus hati-hati karena rambatannya. Jika bersandar di pohon tinggi harus ada jarak minimun satu meter. Karena bisa loncat ke arah kita. Jika sedang berada di sawah, dan tengah berlindung di saung-saung, juga harus diperhatikan karena posisi saung adalah struktur bangunan paling tinggi ketika di sawah, untuk itu perlu penangkal petir yang ditancapkan di sisi saung, dengan jarak lebih dari 1 meter dari saung

Pada ketinggian 4 – 6 km dengan temperatur  0 sampai –100 C, terbentuk  cairan dan batu es. Semakin ke atas  gerakan udara naik ini, semakin besar butiran  es , dan karena gaya beratnya akan jatuh kembali ke tanah. Benturan gerakan udara naik dan jatuhnya butiran es menyebabkan terjadinya pemisahan muatan.

Muatan positif terkumpul di bagian atas awan dan muatan negatif di bagian bawah. Jika muatan cukup besar maka  akan  terjadi  loncatan  muatan  ke  tanah  yang  disebut  petir.  Suatu  badai  petir  selama  pelepasan muatan akan mengalirkan arus sekitar harga 0.5 A.

Awan akan tumbuh ke atas mencapai 10 – 14 km untuk daerah tropis dengan ketinggian dasar awan 1.5 – 2  km  diatas  tanah.  Setelah  satu  pelepasan  muatan,  akan  terjadi  lagi  pengumpulan  muatan  di  awan,  dan dalam waktu 10 – 20 detik, petir berikutnya akan terjadi.

Jika awan guntur terbentuk, terjadi kuat medan listrik di atmosfer, dengan besar 1 V/cm di atas tanah,  0.02 V/cm pada ketinggian 9 km, dan 10 V/cm di dalam awan tanpa adanya pelepasan muatan. Pada saat terjadi sambaran  petir,  kuat medan  listrik  bisa mencapai  4 kV/cm. Petir  mempunyai  frekuensi  antara  106 sampai 107 Hz, sehingga dapat mengganggu radio dan alat komunikasi.

Hari guntur ditentukan oleh jumlah hari dimana guntur terdengar, dan jika dalam satu hari terdengar guntur berkali-kali  maka  disebut  satu  kilometer  guntur.

Sebagai perbandingan, jumlah sambaran petir di Eropa (Alpen) + 4 sambaran/km2/tahun. Sedangkan untuk jumlah  sambaran  petir  di  Indonesia  (Gn.  Tangkuban  Perahu)  + 10  sambaran/km2/tahun.  Sambaran  petir berupa arus petir dengan bentuk gelombang impuls, dengan waktu muka gelombang 1 – 10 μs dan ekor  gelombang 50 – 100 μs, dengan arus petir dari 10 sampai lebih 100 kA.

Sambaran petir negatif dapat terjadi berkali-kali (multiple stroke) dan sambaran positif biasanya berupa hugh stroke. Pengaruh  akustik dihasilkan dalam  bentuk  suara  sebagai  akibat gaya  tekan  elektrodinamis  dari  arus  petir yang sangat sempit (3 – 4 cm), dengan tekanan sekitar 10 bar, yang segera turun sangat cepat.

Inti  petir  dengan  temperatur  panas  yang  naik  cepat meledak  dan  menyebabkan  suara  keras.  Petir  masih dapat terdengar sampai jarak 10 km. Pengaruh  melelehnya  logam  pada  objek  yang  terkena  sambaran  petir  sangat  sulit  diketahui,  karena kenyataan bahwa titik sambaran petir tidak memberikan pengembangan temperatur tinggi

Jika  muatan  petir  25  As,  maka  energi  yang  dibangkitkan    hanya  W  =  500  Ws  =  500  J,  yang  dapat meleburkan  baja  dengan  volume  50  mm atau  jika  terjadi  sambaran  pada  permukaan  sepanjang  2.5  cm  penampang  hanya  menyebabkan  peleburan  sedalam  0.1  mm.  Pada logam  tipis  (setipis kertas  folio) akan menimbulkan  lobang.

Jika  digunakan  untuk  penerangan rumah  tangga,  maka  hanya  akan  dapat menyalakan bolham 50 W selama 10 detik. Setiap  sambaran  petir  ke  tanah  hanya  dapat  memberikan  energi  yang  sangat  kecil.  Untuk  dapat memanfaatkan energi tersebut diperlukan antara lain aambaran petir harus selalu terjadi pada satu titik yang telah ditentukan, misalnya menara tinggi, yang terletak di lokasi dengan kerapatan sambaran petir tinggi

Petir  melepaskan  energinya  di  seluruh  permukaan  bumi  dalam  jumlah  yang  sangat  besar,  pada  tempat yang  tersebar  dengan masing-masing  petir menghasilkan  energi  yang  sangat  kecil sehingga  potensi  petir sebagai  sumber  energi  masih  belum  memadai  untuk  pemakaian  praktis.

Indonesia  dengan  jumlah sambaran petir  yang tinggi sekalipun, masih memerlukan penelitian dan pengembangan lebih lanjut untuk dapat memanfaatkan petir secara komersial.

Penelitian  ke  arah  potensi  petir  dapat  dilakukan  pada  daerah-daerah  dengan  kerapatan  sambaran  petir  tinggi,  dengan  menggunakan  banyak  menara  dan  pemantauan  petir  secara real-time,  sehingga  potensi energi dari petir dapat direalisasikan dalam waktu panjang