STAE 2052

SUMBER TENAGA & ALAM SEKITAR

Prof. Madya Dr. Ahmad Bin Ismail Pusat Pengajian Sains Sekitaran & Sumber Alam

Fakulti Sains & Teknologi Universiti Kebangsaan Malaysia

www.ukm.my/ahmadukm

2

TENAGA

o Takrifan

o Kemampuan jirim (matter) laksana kerja (perform work)

MELAKSANAKAN KERJA

guna tulang empat kerat (own labors)

o Makanan

Untuk alih batu – bina piramid

Haiwan yang dipelihara (domesticated animals)

o Rumput – tarik kereta kuda

Mesin

o Petroleum

Lori angkut barang

Dari sudut sejarah

o manusia dapat bertahan dan terus hidup (survive)

o membaiki kualiti hidup

o memajukan tamadun

ada keupayaan manusia mendapat, mengawal,

menyimpan dan menggunakan tenaga

masyarakat primitif

3

ZAMAN MODERN

o Pengguna tenaga meningkat dan meluas

o asas kehidupan moden

tenaga yang boleh diharap (reliable) dan mampu dimilik (affordable)

guna tenaga untuk

kenderaan (petroleum – minyak

mentah)

cahaya

peralatan elektrik

pemanasan dan pendinginan

o (Elektrik - arang batu, gas asli, tenaga nuklear,angin)

4 sektor digunakan

1. pengangkutan

2. industri

3. perumahan (residential)

4. komersial dan penjaaan tenaga elektrik

4

Penggunaan Tenaga mengikut Sektor di AS (2006

3 jenis utama tenaga digunakan

1. Haba terus (direct heat)

Pembakaran bahan mudah bakar (combustible material) untuk

memanaskan bangunan

memasak makanan

melebur bahan mentah menjadi keluaran siap (finished products)

2. Fuel pengangkutan

Bahan api yang digunakan untuk menggerakan kenderaan

3. Elektrik

Memberi haba, kuasa (power) dan cahaya

a. kepada industri, rumah dan perniagaan

5

Types of Energy Used for the U.S., 2006, In Trillions of British Thermal Units (BTU)

Year Direct Heat Use

Transportation Fuel

Electricity Other* Total

2006 31,916 28,313 39,653 -10 99,872

*Other is a balancing item, the total energy consumption does not equal the sum of the three energy use components due to the conversion factors for natural gas and coal..

Taraf hidup dan ekonomi

o bergantung kepada kesediadaan sumber tenaga

Penduduk dijangka akan terus meningkat

Pertumbuhan ekonomi juga meningkat

Penting tenaga meningkat seiring

Memenuhi tuntutan ini.

o Tak boleh bina kilang, kalau

kawasan itu tiada elektrik yang mencukupi

o Bekalan elektrik terputus (blackout)

6

SUMBER TENAGA

Sumber Tenaga di AS 2006

sumber yang tidak boleh diperbaharui

o fuel fosil

(petroleum, arang batu dan gas asli)

o Perlu diimport

o harga semakin meningkat

membakar fuel

kesan pada persekitaran

o udara dan air

o pembebasan gas rumah hijau

o kurangkan terutama karbon dioksida

7

PENYELESAIAN

Teknologi baru

o kurang kesan negatif fuel fosil

Sumber tenaga alternatif

Sumber boleh dibaharui

Angin

Solar

Kuasa nuklear

Biomassa/biofuel (bahan tumbuhan dan najis haiwan)

Air/hidro

geoterma

o Tak boleh habis (depletable)

Menjanjikan harapan tinggi

o Masalah

Teknologi – skala besar

Bertaburan (disperse)

Kurang tenaga (energy density)

8

TREND PENGGUNAAN BAHAN API

Berubah mengikut zaman

Sebelum revolusi industri

Penggunaan tenaga dan penghasilan tenaga begitu mudah

o Untuk memanaskan badan

guna matahari atau bahan organik yang dibakar – kayu atau jerami (straw)

o Untuk pengangkutan

manusia berjalan

Binatang menarik kereta penarik (kereta lembu)

Kapal/perahu – guna layar

o Untuk kerja lasak

Guna binatang

melaksanakan kerja yang tidak mampu manusia buat

o (lembu, kuda, gajah)

o Tenaga angin atau air digunakan untuk menggerakkan mesin mudah

9

Abad ke 18

o enjin wap diperkenalkan

o Manusia mula sedar tentang kuasa mesin

Enjin yang dikuasai wap boleh melakukan kerja beratus orang atau haiwan

o Arang batu jadi pilihan – hasil wap

Sesuai (convenient)

mudah alih (portable)

mudah diperoleh (readily available)

membakar dengan cekap

o Menjadi sumber tenaga untuk keretapi, kilang dan alatan ladang, memanaskan bangunan dan melebur bijih logam (smelt metal ores)

Diganti dengan petroleum

o Pemanasan, industri dan pengangkutan

o Henry Ford – menghasilkan kereta model T secara besar-besaran (mass production)

o Janakuasa bertambah dan meluas hingga ke luar bandar

o Penggunaan tenaga meningkat dengan mendadak

o Harga meningkat

10

Ford incorporated the Ford Motor Company in 1903, proclaiming, "I will build a car for the great multitude." In October 1908, he did so,

offering the Model T for $950. In the Model T's nineteen years of production, its price dipped as low as $280. Nearly 15,500,000 were

sold in the United States alone. The Model T heralds the beginning of the Motor Age; the car evolved from luxury item for the well-to-do to

essential transportation for the ordinary man.

Gas asli

o Hasil sampingan gangguan dari penghasilan petroleum (a nuisance byproduct)

Penggunaan meningkat

Fuel bersih

o Industri dan penghasilan elektrik

o Tenaga Nuklear

Kebaikan

Hasil haba tinggi

Harga murah

Boleh diguna lama

11

Keburukan

Kos awal tinggi

Pembinaan panjang

Peraturan ketat

Masalah keselamatan

KECEKAPAN MENGGUNAKAN TENAGA (ENERGY EFFICIENCY)

Boleh memenuhi keperluan tenaga

o Pusat janakuasa yang lebih baik

o Teknologi kereta yang maju

Guna kurang petrol

o Pencahayaan dan alatan yang jimat tenaga

o Kurangkan permintaan

kitar semula

12

Penggunaan Tenaga di Malaysia Mengikut Sumber (1999)

– in thousand metric tons oil equivalent

Gas Asli

40%

Minyak mentah

50%

Arang batu

2%Hidroelektrik

2%

Biomass

6%

Arang batu

Minyak mentah

Gas Asli

Hidroelektrik

Biomass

13

Penggunaan Tenaga Di Malaysia Mengikut Sektor (1999)

in thousand metric tons of oil equivalent

lain-lain

2%Komersial &

Perkhidmatan

Awam

7%

Perumahan

11%

Industri

40%

Pengangkutan

40%

Pertanian

0% Pengangkutan

Industri

Perumahan

Komersial &

Perkhidmatan Awam

lain-lain

Pertanian

14

PENGGUNAAN AWAL TENAGA

Homo erectus (from the Latin ērĭgĕre, "to put up, set upright") is an extinct species of hominid that originated in Africa—and spread as far as China and Java—from the end of the Pliocene epoch to the later Pleistocene, about 1.8 to 1.3 million years ago

Fossilized remains 1.8 and 1.0 million years old have been found in Africa Europe, Indonesia Vietnam, and China

Homo erectus (Hominid)

o spesies Homo pertama guna api

bukti

Kenya (1.4 juta tahun dahulu)

o Longgokan tanah liat (=lempung) terbakar (burned clay)

tulang haiwan & alatan batu

Kawasan perkhemahan

di China – 460, 000 tahun dahulu

perapian (fireplace)

meninggalkan Afrika

berhijrah ke tempat lain

15

penggunaan api

mampu sesuai diri

o cahaya – terangkan tempat tinggal

o haba – memanaskan sekitaran

o lindung dari haiwan buas

o kelakuan sosial - berkumpul

o masak

Penggunaan api diteruskan oleh

o Homo neanderthalensis (Neandertal) & Homo sapiens

TREND BUAT API

Manusia awal

o Gosok dua batang kayu

geseran

o Gerudi api (Fire drill)

Busur dan Gerudi (bow dan drill)

o Alatan lain

Buluh

Omboh kayu (wood piston) untuk memampatkan udara dalam tiub buluh

Kanta (lens)

16

Tamadun Greek

Cahaya matahari

Mancis

Fosforus

KEGUNAAN API

Zaman pemburu-pengumpul

o Menerangkan gua yang gelap

Boleh aktif waktu malam

o Belajar buat obor (=jamung) (torch)

Membenarkan pergerakan waktu malam

o Buat lampu pelita –

Batu yang dikorek

Lumut yang dilumuri lemak binatang

Memasak

o Daging lebih sedap

mudah dihadam

tidak liat

Awet daging

o dengan mengasapkan (smoking)

o simpan makanan untuk jangka masa panjang

Kurangkan kebuluran

Membuat senjata

o Membentuk logam

lembing

17

Tamadun awal

Bertanam dan menternak

- masyarakat tetap vs nomad

- menjadi artisan mahir (skilled artisan)

guna api

seni tembikar (pottery) & batu bata

(brick)

Mesopotamia (6500 BC)

o Sekarang Iraq

- Rumah dilengkapi dengan perapian (fireplace)

Rome

- Lilin

tali direndam lemak binatang

lebih bersih dan senang dikawal

Digantikan dengan lampu

Gas & minyak tanah

Mentol elektrik

Kerja logam (metal work)

- Membuat alatan atau senjata

- Bina relau (furnace)

Pengguna api zaman modern

Bahan api fosil dan bahan api yang boleh diperbaharui

o Pemanas air (water heater), dandang (boiler), relau air panas (hot air furnace), oven, dapur (stove), pengering (dryer)

Perapian (fireplace) & dapur (stove)

o kayu atau arang batu

18

menggerakkan industri dan kilang

loji janakuasa

o hasil elektrik

19

REKOD GEOLOGI

End Date (millions of

years ago

Era Period Epoch Organisma

0.1 Cenozoic Quaternary Recent Modern humans appear

Pleistocene Woolly mammoth

2.5 Tertiary Pliocene Large Carnivores; apes

7 Miocene Land mammals diversify

25 Oligocene Primitives apes; horses

38 Eocene Small horses

53 Paleocene First carnivores, primates

65 Mesozoic Cretaceous Dinosaurs die out;

flowering plants appear

135 Jurassic Age of dinosaurs, birds

arise

195 Triassic First dinosaurs, mammals,

forest of conifer

225 Paleozoic Permian First seed plants

280 Carboniferous First reptiles appear

345 Devonian First insects and

amphibians appear

395 Silurian Fishes dominant; first

modern vascular plants invade land

430 Ordovician Modern groups of algae and fungi appear

500 Cambrian First fish, many invertebrates and marine

plants

600 Precambrian First eukaryotes; blue-

green bacteria and bacteria abound

20

21

22

BEKALAN TENAGA DUNIA

World Energy Production by Source (1999)

23

World Energy Consumption by Region

Much of the world’s energy comes from nonrenewable resources, such as oil, coal, and natural gas. Although these resources are distributed over a large geographical region, consumption of energy centers in industrialized nations. This table shows the percent of the world’s total energy supply used by each region. Oil is not the only resource involved in the comparison; oil equivalents are provided to give perspective to the percentages.

Amerika Syarika

25% jumlah tenaga dunia (5% penduduk dunia)

66% minyak digunakan untuk pengangkutan

jumlah kereta dunia – 600 juta (1997)

o dijangka 1.2 billion pada tahun 2030

20 juta tong minyak diperlukan sehari

24

Annual Consumption of Fossil Fuels

In 1999, 324 quadrillion British thermal units (Btu) of fossil

fuels were consumed worldwide. These fuels were in the form of oil, gas, and coal. The United States, with less than 5 percent of the world’s population, consumed 25 percent of the oil, 26 percent of the gas, and 26 percent of the coal.

25

BAHAN API FOSIL

Bahan kaya dengan tenaga

Terbentuk dari tumbuhan & mikro organism yang lama tertanam

Petroleum, arang batu dan gas asli

PETROLEUM (Minyak Mentah)

Fuel fosil yang lebih bersih dari arang batu

o Masih kotor dibandingkan dengan gas semula jadi

Dijumpai dengan jumlah yang banyak di dalam tanah

Petroleum Production and Consumption

These charts show the countries that produce the most petroleum and the

countries that consume the most petroleum. Petroleum is refined into gasoline, which powers most of the world’s transportation systems.

Lubricants derived from petroleum are also used in virtually all mechanical devises. The United States is the world’s third largest

petroleum producer, and the world’s largest petroleum consumer.

26

Komposisi

Hidrokarbon (utama)

Sebatian yang mengandungi sulfur (0.1 – 5 %)

Sebatian yang mengandungi oksigen

Terbentuk terutamanya dari tumbuhan mikroskopik (fitoplankton) dan bakteria marin purba

o Hidup di lautan

o Mendak di dasar & bercampur dengan pasir dan lanar (silt)

Hasil lumpur yang kaya dengan bahan organik

Tertekan menjadi syal (shale) atau batu lumpur (mudstone)

o Bahan organik ditukar secara kimia menjadi petroleum dan gas asli

Memasuki batu takungan (reservoir rock)

o Lubang kecil di batuan berliang (porous)

Berhijrah ke atas sehingga lapisan tidak berliang (nonporous) yang tidak telap

(impermeable)

Terperangkap dan membentuk takungan petroleum dan gas asli

ditemui dalam kuantiti yang banyak di 50 negara.

Mendapan (deposit) terbesar

o Di timur tengah

1/2 rizab minyak (¼ gas asli)

27

KEBURUKAN

1. Minyak mentah

o Campuran pelbagai sebatian organik

Kebanyakan tersangat toksik atau

karsinogenik

Boleh bunuh hidupan termasuk ikan

Pada kepekatan 4,000 ppm, boleh membunuh ikan dengan cepat

2. Benzena wujud dalam minyak mentah dan petroleum

o Merbahaya kesihatan manusia

Leukemia

Karsinogenik

o Wujud dalam

minyak mentah dan petroleum (1%)

Juga terdapat dalam asap kenderaan

3. Tumpahan minyak

Kapal

o Pengangkutan minyak paling murah

Risiko tinggi (berlanggar atau

karam)

Ombak & Arus

o Badan kapal diperkukuhkan (Double hulled)

Talian paip

o Sabotaj

o Kemalangan (bocor, terbakar)

Telaga minyak (bocor)

28

o Bunuh tumbuhan dan hidupan liar

o Air tidak boleh diminum

Worst Oil Spills

1967 March 18, Cornwall, Eng.: Torrey Canyon ran aground, spilling 38 million gallons of crude oil off the Scilly Islands.

1976 Dec. 15, Buzzards Bay, Mass.: Argo Merchant ran aground and broke apart southeast of Nantucket Island, spilling its entire cargo of 7.7 million gallons of fuel oil.

1977 April, North Sea: blowout of well in Ekofisk oil field leaked 81 million gallons.

1978 March 16, off Portsall, France: wrecked supertanker Amoco Cadiz spilled 68 million gallons, causing widespread environmental damage over 100 mi of Brittany coast.

1979 June 3, Gulf of Mexico: exploratory oil well Ixtoc 1 blew out, spilling an estimated 140 million gallons of crude oil into the open sea. Although it is one of the largest known oil spills, it had a low environmental impact. July 19, Tobago: the Atlantic Empress and the Aegean Captain collided, spilling 46 million gallons of crude. While being towed, the Atlantic Empress spilled an additional 41 million gallons off Barbados on Aug. 2.

1980 March 30, Stavanger, Norway: floating hotel in North Sea collapsed, killing 123 oil workers.

1983 Feb. 4, Persian Gulf, Iran: Nowruz Field platform spilled 80 million gallons of oil.

29

Aug. 6, Cape Town, South Africa: the Spanish tanker Castillo de Bellver caught fire, spilling 78 million gallons of oil off the coast.

1988 July 6, North Sea off Scotland: 166 workers killed in explosion and fire on Occidental Petroleum's Piper Alpha rig in North Sea; 64 survivors. It is the world's worst offshore oil disaster. Nov. 10, Saint John's, Newfoundland: Odyssey spilled 43 million gallons of oil.

1989 March 24, Prince William Sound, Alaska: tanker Exxon Valdez hit an undersea reef and spilled 10 million–plus gallons of oil into the water, causing the worst oil spill in U.S. history. Dec. 19, off Las Palmas, the Canary Islands: explosion in Iranian supertanker, the Kharg-5, caused 19 million gallons of crude oil to spill into Atlantic Ocean about 400 mi north of Las Palmas, forming a 100-square-mile oil slick.

1990 June 8, off Galveston, Tex.: Mega Borg released 5.1 million gallons of oil some 60 nautical miles south-southeast of Galveston as a result of an explosion and subsequent fire in the pump room.

1991 Jan. 23–27, southern Kuwait: during the Persian Gulf War, Iraq deliberately released 240–460 million gallons of crude oil into the Persian Gulf from tankers 10 mi off Kuwait. Spill had little military significance. On Jan. 27, U.S. warplanes bombed pipe systems to stop the flow of oil. April 11, Genoa, Italy: Haven spilled 42 million gallons of oil in Genoa port. May 28, Angola: ABT Summer exploded and leaked 15–78 million gallons of oil off the coast of Angola. It's not clear how much sank or burned.

1992 March 2, Fergana Valley, Uzbekistan: 88 million gallons of oil spilled from an oil well.

30

1993 Aug. 10, Tampa Bay, Fla.: three ships collided, the barge Bouchard B155, the freighter Balsa 37, and the barge Ocean 255. The Bouchard spilled an estimated 336,000 gallons of No. 6 fuel oil into Tampa Bay.

1994 Sept. 8, Russia: dam built to contain oil burst and spilled oil into Kolva River tributary. U.S. Energy Department estimated spill at 2 million barrels. Russian state-owned oil company claimed spill was only 102,000 barrels.

1996 Feb. 15, off Welsh coast: supertanker Sea Empress ran aground at port of Milford Haven, Wales, spewed out 70,000 tons of crude oil, and created a 25-mile slick.

1999 Dec. 12, French Atlantic coast: Maltese-registered tanker Erika broke apart and sank off Britanny, spilling 3 million gallons of heavy oil into the sea.

2000 Jan. 18, off Rio de Janeiro: ruptured pipeline owned by government oil company, Petrobras, spewed 343,200 gallons of heavy oil into Guanabara Bay. Nov. 28, Mississippi River south of New Orleans: oil tanker Westchester lost power and ran aground near Port Sulphur, La., dumping 567,000 gallons of crude oil into lower Mississippi. Spill was largest in U.S. waters since Exxon Valdez disaster in March 1989.

2002 Nov. 13, Spain: Prestige suffered a damaged hull and was towed to sea and sank. Much of the 20 million gallons of oil remains underwater.

2003 July 28, Pakistan: The Tasman Spirit, a tanker, ran aground near the Karachi port, and eventually cracked into two pieces. One of its four oil tanks burst open, leaking 28,000 tons of crude oil into the sea.

2004 Dec. 7, Unalaska, Aleutian Islands, Alaska: A major storm pushed the M/V Selendang Ayu up onto a rocky shore,

31

breaking it in two. 337,000 gallons of oil were released, most of which was driven onto the shoreline of Makushin and Skan Bays.

2005 Aug.-Sept., New Orleans, Louisiana: The Coast Guard estimated that more than 7 million gallons of oil were spilled during Hurricane Katrina from various sources, including pipelines, storage tanks and industrial plants.

2006 June 19, Calcasieu River, Louisiana: An estimated 71,000 barrels of waste oil were released from a tank at the CITGO Refinery on the Calcasieu River during a violent rain storm. July 15, Beirut, Lebanon: The Israeli navy bombs the Jieh coast power station, and between three million and ten million gallons of oil leaks into the sea, affecting nearly 100 miles of coastline. A coastal blockade, a result of the war, greatly hampers outside clean-up efforts. August 11th, Guimaras island, The Philippines: A tanker carrying 530,000 gallons of oil sinks off the coast of the Philippines, putting the country's fishing and tourism industries at great risk. The ship sinks in deep water, making it virtually unrecoverable, and it continues to emit oil into the ocean as other nations are called in to assist in the massive clean-up effort.

2007 December 7, South Korea: Oil spill causes environmental disaster, destroying beaches, coating birds and oysters with oil, and driving away tourists with its stench. The Hebei Spirit collides with a steel wire connecting a tug boat and barge five miles off South Korea's west coast, spilling 2.8 million gallons of crude oil. Seven thousand people are trying to clean up 12 miles of oil-coated coast.

2008 July 25, New Orleans, Louisiana: A 61-foot barge, carrying 419,000 gallons of heavy fuel, collides with a 600-foot tanker ship in the Mississippi River near New Orleans. Hundreds of thousands of gallons of fuel leak from the barge, causing a halt

32

to all river traffic while cleanup efforts commence to limit the environmental fallout on local wildlife.

2009 March 11, Queensland, Australia: During Cyclone Hamish, unsecured cargo aboard the container ship MV Pacific Adventurer came loose on deck and caused the release of 52,000 gallons of heavy fuel and 620 tons of ammonium nitrate, a fertilizer, into the Coral Sea. About 60 km of the Sunshine Coast was covered in oil, prompting the closure of half the area's beaches.

2010 Jan. 23, Port Arthur, Texas: The oil tanker Eagle Otome and a barge collide in the Sabine-Neches Waterway, causing the release of about 462,000 gallons of crude oil. Environmental damage was minimal as about 46,000 gallons were recovered and 175,000 gallons were dispersed or evaporated, according to the U.S. Coast Guard. April 24, Gulf of Mexico: The Deepwater Horizon, a semi-submersible drilling rig, sank on April 22, after an April 20th explosion on the vessel. Eleven people died in the blast. When the rig sank, the riser—the 5,000-foot-long pipe that connects the wellhead to the rig—became detached and began leaking oil. In addition, U.S. Coast Guard investigators discovered a leak in the wellhead itself. As much as 60,000 barrels of oil per day were leaking into the water, threatening wildlife along the Louisiana Coast. Homeland Security Secretary Janet Napolitano declared it a "spill of national significance." BP (British Petroleum), which leased the Deepwater Horizon, is responsible for the cleanup, but the U.S. Navy supplied the company with resources to help contain the slick. Oil reached the Louisiana shore on April 30, affected about 125 miles of coast. By early June, oil had also reached Florida, Alabama, and Mississippi. It is the largest oil spill in U.S. history.

33

1. Torrey Canyon (Mac 1967)

Supertanker

o Mampu membawa 120,000 tan minyak mentah

o Pada masa itu, tanker terbesar

Tenggelam di pantai Cornwall England

o Melanggar batu karang

Kerana mbil jalan pintas

o mencemarkan

80 km pantai Peranchis

190 km pantai England tercemar

15,000 burung laut terbunuh

o Banyak hidupan laut termasuk ikan mati

o Terbunuh kerana guna detergen

2. Amoco Cadiz (Mac 1978)

Tenggelam di Portsall Rocks

o 5 km dari pantai Brittany, Peranchis.

Cuaca buruk

o Ombak besar

o Angin kuat

di Terusan English (English Channel)

Pecah tiga

Membawa 1,604,500 tong (219,797 tan) minyak mentah

o Semua tumpah ke laut

Kerja menyelamat tertangguh dua minggu

o Cuaca buruk dan lokasi terpencil

Dua minggu selepas malapetaka

34

o Berjuta moluska, landak laut dan organisma yang hidup di dasar terdampar di pantai

o 20,000 burung mati

o 9,000 tan tiram (oyster) mati

o Ikan yang ditangkap nelayan – ada tumor

Berbau minyak

3. Exxon Valdez (Mac 1989)

Berlaku di Prince William Sound, Alaska

o Langgar batu karang

Menumpahkan 750,000 tong minyak mentah

Lokasi terpencil

o Habitat untuk salmon, memerang laut, anjing laut dan burung laut

o Merosakkan 1300 batu pantai

Membunuh

o 250,000 burung mati

o 3000 anjing laut

o 250 helang botak (bald eagle)

o 22 killer whale (orca)

o Berbilion telur salmon dan herring

Kesan kepada killer whale yang makan salmon

4. Tumpahan minyak Deepwater Horizon (April, 2010)

o Tumpahan minyak BP

o Tumpahan minyak Teluk Mexico

Rig gerudi (drilling rig) meletup (April)

o Membunuh 11 orang

35

o mencederakan 17 orang

Pembocoran dalam dihentikan pada bulan Julai

o Mengalir untuk 3 bulan

4.9 bilion tong dibebaskan

53,000 tong sehari

Merosakkan habitat marin dan hidupan liar

Rosak perikanan dan pelancongan

Deepwater Horizon prior to explosion.

Vessels combat the fire on theDeepwater Horizon while the United States Coast Guard searches for missing crew

36

4. Pembebasan sulfur dioksida dan nitrous oksida, karbon monoksida, metanol

o Bila dibakar (kenderaan atau loji janakuasa)

Racun pada hidupan

o Hujan asid

5. Membebaskan jelaga (soot)

o Barah & masalah jantung & paru-paru

6. Metana juga dibebaskan bila petroleum dibakar

o dan semasa penggerudian minyak mentah

7. Membebaskan karbon dioksida & metana

Membentuk gas rumah hijau

5. Minyak buangan

o Minyak hidraulik, minyak transmisi, minyak brek, minyak hitam, minyak kotak gear etc

Bocor dari kenderaan

dibuang dalam longkang

o Masuk dalam muka air tanah (water table)

o Mengandungi benzene

Meracun tanah dan air minuman

Larian hujan - masuk dalam sungai dan laut

6. Tidak boleh diperbarui

bekalan semakin berkurangan

7. Tidak sebersih atau secekap gas asli

8. Kebanyakan minyak terdapat di Asia Tengah (70%)

Pengaruh politik negara maju terhadap negara ini

37

KEBAIKAN

Paling ringan dan padat

o Paling murah

Ada kegunaan lain

Digunakan untuk buat plastik, tayar, drug dan tekstil

Lebih bersih daripada arang batu

Elektrik yang dihasilkan boleh diharapkan (reliable)

Jika dibandingan dengan sumber tenaga

o Lebih murah dari sumber boleh diperbaharui

Tenaga matahari dan angin – bergantung pada alam semula jadi

Praktikal

Petroleum ringan & murah (portable and low cost fuel)

o Jika guna elektrik atau solar

Tempat simpanan dan bateri berat

Kereta tak laju

o Kapal terbang

Guna fuel jet

Kalau guna bateri atau solar

o Tak boleh terbang

o Penuh dengan bateri

Bateri mahal

o Bentuk cecair

Boleh dipam melalui talian paip

38

ARANG BATU

Fuel yang paling kotor

Pencemar dibebaskan termasuklah

o Sebatian nitrogen

o Silikon

o Aluminium

o Sulfur

o Kadang-kadang uranium

Isu alam sekitar dan kesihatan

Telah digunakan beribu tahu

o Tidak sedar kesannya

o Dibakar oleh penjana elektrik

Hasil wap untuk memutar penjana (generator)

Hasil elektrik

o Kilang

Arang batu berkualiti tinggi

Ditukar ke bentuk kok pelogaman (metallurgical coke)

o Guna dalam pembuatan keluli

Pepejal berwarna gelap

o Di batuan sedimen (sedimentary rock)

o Kaya dengan hidrokarbon

39

Coal Production and Consumption

These charts show the countries that produce the most coal and the countries that consume the most coal. Coal is burned to produce electricity and to make coke for the production of steel. United States consumes more coal than any other country in the world.

Bahan api fosil pepejal

Terbentuk dari tumbuhan purba

o Tumbuhan, Paku-pakis, Lumut

Hidup di paya, bog atau pantai

o Tertimbus

Haba dan tekanan tinggi

Bentuk arang batu

40

How Coal Forms

The coal we find today formed from generations of plants that died in ancient tropical swamps and accumulated on the swamp bottoms. The plant material first formed a compact organic material called peat. As layers of sediment gradually accumulated over the peat, the pressure and heat exerted by the thickening layers gradually drove out the

moisture and increased the carbon content of the peat, forming coal.

41

Peringkat pembentukan

Gambut (peat)

o Jasad tumbuhan dikarbonkan tidak sepenuhnya (partially carbonized plant matter)

Lignit (lignite)

o Warna perang-hitam

Kandungan karbon rendah

Arang batu subbitumen (subbituminous)

o Arang batu lembut

o Kandungan karbon – pertengahan

Antrasit (Anthracite)

o Arang keras

o Kandungan karbon tertinggi

o Kandungan kelembapan terendah

Nilai pemanasan tertinggi

Rizab arang batu

Besar

o Dianggarkan rizab 1.04 trilion metrik tan.

5 kali dari rizab minyak mentah

o 3/4 terdapat di

US (24%)

USSR (24%)

China (11%)

Eropah Barat (10%)

42

Perlombongan arang batu

Permukaan

o Pelombongan lucut (strip mining)

Guna penyodok mekanikal

Bulldozer

Bahan letupan

Giant Coal Bucket

Strip miners often use extremely large buckets to level or move land. The buckets have sharp, slanted teeth on the front edge and are dragged along the surface of the ground by powerful machines. This bucket, used in the Big Muskie coal mine in Ohio, is the size of a small house.

Bawah tanah

o Melombong

43

KEBURUKAN

1. Sumber yang tidak boleh diperbarui

Kos pengangkutan yang tinggi

o Negara tiada sumber

o Kos penyimpanan juga tinggi

2. Masalah pencemaran

Pemendapan tanah di kawasan lombong

Pengaliran asid dari lombong (asid mine drainage) ke aras air tanah (water table)

Arang batu yang terdedah

o Dioksidasi oleh air menjadi asid sulfurik

Memasuki air permukaan atau

bawah tanah

Pelombongan

Hutang ditebang

Landskap tercemar

o Perlu penebusgunaan (reclamation)

44

Coal Strip Mine

This excavated area, which borders farmland, has been strip mined for coal. Unless the strip mine is filled and revegetated, surface water runoff from the mined area can flush sediments and sulfur-bearing compounds (acid drainage) into nearby streams and rivers, endangering plant and wildlife communities

Pembakaran

membebaskan

o sulfur dioksida (gas asid)

o Nitrogen oksida

Hujan asid

Merosakkan tasik dan

hutan

Hasil Karbon dioksida

45

o Gas rumah hijau

partikel abu (ash particle)

pembakaran arang batu

berterbangan di alam sekitar

o Pusat jana kuasa guna arang batu memerlukan air banyak

o Pencemaran haba

3. Isu Kesihatan & Keselamatan

Kerja berbahaya

Perlombongan bawah tanah

Abad ke 20, 100,000 pelombong mati

Runtuh

Operasi menyelamat di lombong San Jose, Chile (lombong emas & tembaga) selesai dilaksanakan – kesemua 33 pelombong telah dibawa keluar selepas 69

hari terperangkap di 700 meter bawah tanah

46

Gas toksik dan boleh meletup

Metana

Karbon monoksida

o Guna burung

Untuk mengesan gas beracun

Hidrogen sulfid

o Bau busuk

Debu

o Pneumokoniosis (Pneumoconiosis) - Penyakit peparu hitam

Kebakaran

Metana

47

KEBAIKAN

Paling banyak

o Rizab besar

Lebih besar dari minyak mentah dan gas

Bekalan mudah diperoleh

o Melibatkan banyak negara

Pengangkutan tidak perlu talian paip khusus (high-

pressure pipelines)

o Tiada isu keselamatan

Mudah terbakar (easily combustible) dan menghasilkan tenaga tinggi

Pusat janakuasa boleh didirikan di mana-mana

o Disambung dengan keretapi

Elektrik yang dihasilkan oleh arang batu boleh

diharapkan (reliable)

Mudah disimpan untuk kegunaan kecemasan

Tidak bergantung kepada iklim

Penggunaan arang batu mengurangkan pergantungan kepada petroleum

o Terutama di negara politik tidak stabil

48

GAS ASLI

Fuel fosil yang paling bersih

o Bebas air dan karbon dioksida (sedikit)

Penggunaannya mengurangkan

o Gas rumah hijau

o Smog

o Hujan asid

Natural Gas Production and Consumption

These charts show the countries that produce the most natural gas and the countries that consume the most natural gas. Natural gas is

used as a residential and industrial fuel, and also as a raw material in manufacturing. The United States consumes more natural

gas than any other country in the world.

49

Gas mudah terbakar

Hidrokarbon

o Metana (CH4) – 85%

o Etana (C2H6) – 10%

o Jumlah kecil propana (C3H8), butana (C4H10), pentana (C5H12), and alkana lain.

Nitrogen

Karbon dioksida

o Dijumpai bersama petroleum

Membekalkan 25% tenaga dunia

o Bendasing (impurities)

carbon dioksida (CO2), hydrogen sulfida (H2S), and nitrogen (N2).

Terbentuk dari plankton

o Alga dan protozoa

Di dasar lautan

Tekanan & haba tinggi

Berhijrah melalui batuan porous dan retakan (fracture)

Bersama-sama petroleum

o Takungan di bawah tanah

o Disebabkan ringan

Terbentuk di atas lapisan petroleum

Metana termogen (thermogenic methane) vs metana biogen (biogenic methane)

o Pereputan bahan organik oleh mikroorganisma

o Di timbunan tanah (landfill)

50

Dijumpai di semua benua kecuali Antarktika

o Rizab gas – 140 trillion meter padu

Rizab terbesar

o Russia (48 trillion meter padu)

o Asia Tengah (47.4 trillion meter padu)

Penggunaan bahan api fosil

1. Data 1999

o 37 bilion tong petroleum

o 4 bilion metrik tan arang batu

o 2.4 trillion meter padu gas asli

o 25% digunakan oleh US

penduduk US – 5% penduduk dunia

KEBURUKAN

1. mudah terbakar

2. membina talian paip untuk mengangkut gas mahal

3. Tidak boleh diperbaharui

4. Tiada warna, bau, rasa

o Sukar untuk dikesan

5. Hasil metana

o Gas rumah hijau

51

KEBAIKAN

1. Lebih bersih dari arang batu dan minyak mentah,

Lebih cekap dalam pembakaran

Kurang pencemar dibebaskan ke sekitaran

2. mengurangkan 70% pembebasan karbon dioksida daripada fuel fosil lain

3. tidak menghasilkan jelaga dan habuk dibandingkan

dengan arang batu

4. tenaga dihasilkan tinggi

5. tidak toksik atau beracun sekiranya dihidu dalam kandungan kecil

6. Pencemaran tanah boleh dielakkan. Minyak mentah yang disimpan boleh bocor

7. lebih murah dari fuel lain

52

TENAGA NUKLEAR

Nuclear Power Plants

The Palo Verde Nuclear Power Facility in Arizona, like other nuclear power plants, was built to harness nuclear energy for controlled use by humans. Nuclear power is a controversial energy source: it is inexpensive and creates no air pollution, but the radioactivity released

during accidents at nuclear power plants has caused deaths and environmental damage.

Dijana dengan memisah (splitting), atau pembelahan (fissioning) atom uranium atau elemen berat lain

o bebas haba untuk hasil wap

gerakkan turbin

elektrik

53

kini

12-18% elektrik dunia dijana melalui tenaga nuklear

KEKURANGAN

1. Boleh guna untuk menghasilkan senjata nuklear

2. Kos modal (capital cost) tinggi

o Peraturan keselamatan ketat

3. 15 – 20 tahun untuk mendirikan janakuasa nuklear

4. memproses dan melupuskan bahan api yang telah digunakan (spent fuel)

o Sukar untuk disimpan

o Bahan radioaktif

Kos pelupusan tinggi

5. Kemalangan (meltdown)

1. Three Mile Island, Pennsylvania (1979)

Membebaskan gas radioaktif

Unit yang terlibat telah ditutup

54

The accident at the Three Mile Island Unit 2 (TMI-2) nuclear power plant near Middletown, Pennsylvania, on March 28, 1979, was the most serious in U.S. commercial nuclear power plant operating history, even though it led to no deaths or injuries to plant workers or members of the nearby community.

2. Chernobyl, Ukraine (1986)

April 26, 1986. Reaktor no. 4 meletup

Kemalangan paling buruk

Membebaskan 190 ton bahan radioaktif ke udara

Penduduk terdedah kepada radioaktiviti 90 kali daripada bom atom di Hiroshima

237 orang mengalami penyakit radiasi akut (acute radiation sickness)

o 31 orang kematian dalam 3 bulan

o Bomba dan penyelamat

55

135,00o orang dipindahkan

awan beradioaktif tersebar luas di hemisfera Utara

kesan penyakit terhadap manusia

penyakit barah tiroid

cemar tanah & air

Chernobyl reactor No. 4 after the accident showing the extensive damage to the main reactor hall

56

The Chernobyl Town is abandon for almost two decades, until today the town still has a high level of radiocity

6. Bantahan awam

o Kesan pada alam sekitar

o Hiroshima dan Nagasaki

KEBAIKAN

1. Tindakan nuklear membebaskan berjuta kali tenaga

Dibandingkan dengan hidro dan angin

2. Tiada pembebasan gas rumah hijau (karbon dioksida, metana, ozon, klorofluorokarbon

Kebaikan paling besar

3. Rizab uranium banyak

Hanya sedikit diperlukan untuk jana tenaga banyak

Boleh tahan 100 tahun

4. Fuel nuklear murah dan mudah diangkut

57

Negara Sedang

beroperasi

Sedang dibina

USA 104 1

France 58 1

Japan 54 2

Russian Federation 32 11

Korea, Republic 21 5

India 19 4

United Kingdom 19 -

Canada 18 -

Germany 17 -

Ukraine 15 2

China 13 23

Sweden 10 -

Spain 8 -

Belgium 7 -

Czech Republic 6 -

Taiwan 6 2

Switzerland 5 -

Finland 4 1

Hungary 4 -

Slovakian Republic 4 2

Argentina 2 1

Brazil 2 1

Bulgaria 2 2

Mexico 2 -

Pakistan 2 1

Romania 2 -

South Africa 2 -

Armenia 1 -

Netherlands 1 -

Slovenia 1 -

Iran 0 1

Total 441 60

o 441 buah (Oktober, 2010)

o 60 reaktor sedang dibina

o 18 negara menjana 20% elektrik dari loji nuklear

58

TENAGA YANG BOLEH DIBARUI (RENEWABLE ENERGY)

o Takrifan

o Tenaga yang diperoleh dari sumber-sumber yang tidak boleh habis

Sumbang 25% tenaga di dunia

o Manusia telah guna angin, air dan suria

o Bukan perkara baru

Sejak kebelakangan ini

Usaha untuk menggunakan tenaga ini secara menyeluruh

o Sebab

Perubahan iklim disebabkan Pencemaran

Kekurangan bahan api fosil – krisis minyak

Kesan buruk dari tenaga nuklear

59

TENAGA HIDROELEKTRIK

Elektrik dihasilkan oleh tenaga air

Guna daya gravity atau air mengalir

Tenaga yang boleh diperbaharui (renewable energy)

Dihasilkan oleh 150 negara

o China – penghasil terbesar

REKOD

o 1936 - Hoover Dam, AS (1,345 MW)

o 1942 Grand Coulee Dam, AS (6,809 MW)

o 1984 Itaipu Dam, Brazil (14,000 MW)

o 2008 Three Gorges Dam, China (22,500 MW)

New Zealand, Brazil, Canada,

Norway, Paraguay, Austria, Switzerland,

dan Venezuela

o Mendapat majoriti tenaga dari sumber hidro

o melebihi 85%

Paraguay menghasilkan 100% elektriknya

dari empangan hidro

Eksport 90% penghasilan tenaga ke

Brazil dan Argentina.

Norway menghasilkan 98–99% elektriknya

dari sumber hidro

60

Di AS, terdapat lebih 2,000 loji hidroelektrik

o Membentuk 49% dari elektrik yang boleh

diperbaharui

PENGHASIL HIDROELEKTRIK TERBESAR (2009)

Country

Annual

hydroelectric

production

(TWh)

Installed

capacity

(GW)

Capacity

factor

% of

total

capacity

China 652.05 196.79 0.37 22.25

Canada 369.5 88.974 0.59 61.12

Brazil 363.8 69.080 0.56 85.56

United

States 250.6 79.511 0.42 5.74

Russia 167.0 45.000 0.42 17.64

Norway 140.5 27.528 0.49 98.25

India 115.6 33.600 0.43 15.80

Venezuela 85.96 14.622 0.67 69.20

61

Country

Annual

hydroelectric

production

(TWh)

Installed

capacity

(GW)

Capacity

factor

% of

total

capacity

Japan 69.2 27.229 0.37 7.21

Sweden 65.5 16.209 0.46 44.34

62

EMPANGAN TERBESAR

Rank Station Country Capacity

(MW)

1 Three Gorges Dam China 20,300

2 Itaipu Dam Brazil

Paraguay 14,000

3 Guri Dam Venezuela 10,200

4 Tucurui Dam Brazil 8,370

5 Grand Coulee Dam United States 6,809

63

KEBAIKAN

Fleksibel

o Boleh dinaikkan atau diturunkan

o Bergantung kepada permintaan

Kos rendah

o Tiada kos fuel

Tidak dipengaruhi peningkatan fuel fosil

Tidak perlu import

o Hayat ekonomi panjang

50 – 100 masih berfungsi baik

o Kos buruh rendah

Automated

Staf tak ramai

o Selepas 8 tahun beroperasi, hasil penjualan

elektrik boleh mendapat balik kos membina

empangan

Tidak menghasilkan Karbon dioksida secara

langsung

o Terhasil hanya semasa pembinaan empangan

Satu kajian

Paling kurang hasil Karbon dioksida

o Hidroelektrik, Angin, Tenaga

nuklear, Fotovoltaik solar

64

Kawal banjir

Kegunaan lain tasik yang terhasil

o Tarikan pelancong

Rekreasi

Memancing

Sukan air

Ekonomi kepada penduduk tempatan

o Akuakultur

Ikan dalam sangkar

o Pelbagai guna

Pengairan (irrigation)

Air minuman

KEBURUKAN

Menenggelamkan kawasan luas

o Merosakkan kepelbagaian hidupan

o Kehilangan kawasan produktif

o Fragmentasi habitat

Ganggu ekosistem hulu dan hilir

o Ganggu migrasi ikan

o Contoh ikan salmon

Bina tangga ikan (fish ladders)

65

Perubahan di hilir sungai

o Air yang keluar dari turbin

Mengandungi sedikit sedimen terampai

Dasar sungai dan tebing terhakis

o Pintu turbin dibuka kadang-kadang

Menyebabkan aliran sungai turun naik

o Air yang keluar dari turbin

Lebih panas atau sejuk

Pemendakan (Siltation)

o Menimbus tasik

Mengurangkan kemampuan mengawal banjir

Perlu dalamkan dari masa ke masa

66

Penghasilan Metana

Gas rumah hijau

Tumbuhan yang mereput

Empangan Kenyir

Penempatan semula

Penduduk dipindahkan

o Secara global

80 juta penduduk dipindahkan

Kehilangan kawasan sejarah dan kebudayaan

Risiko Runtuh

Pembinaan kurang baik

Pengganas & Sabotaj

Bencana alam

Empangan runtuh

o Bangiao Dam, China (1975)

26,000 mati secara langsung

145,00 mati akibat epidemik

11 juta, hilang tempat tinggal

67

TENAGA NASIONAL BERHAD (TNB)

Syarikat bekalan elektrik yang terbesar di Malaysia.

Bilangan pelanggan adalah lebih 6 juta

Peranan

o menjana, menghantar dan membahagi tenaga

elektrik ke seluruh Malaysia.

o pengendali Grid Nasional

talian penghantar elektrik ke seluruh negara.

terdiri dari talian 132 kV, 275 kV dan

500 kV.

TNB mempunyai keupayaan jana elektrik sebanyak

11,296 MW.

o menjana guna loji hidroelektrik dan logi terma.

LOJI ELEKTRIK

o 21 empangan beroperasi

keupayaan sejumlah 1,911 MW

A. SUNGAI PERAK

1. Empangan Temenggor – 4 x 87 MW = 348 MW

Pembinaan 1967 dan disiapkan 1972.

Kos pembinaannya RM352 juta.

Tasik Temenggor terletak di dalam Hutan Belum

2. Empangan Bersia – 3 x 24 MW = 72 MW

68

3. Empangan Kenering – 3 x 40 MW = 120 MW

4. Empangan Sungai Piah Hulu – 2 x 7.3 MW = 14.6 MW

5. Empangan Sungai Piah Hilir – 2 x 27 MW = 54 MW

6. Empangan Chenderoh – 3 x 10.7 MW + 1 x 8.4 MW =

40.5 MW

A. SUNGAI PERGAU, KELANTAN

Empangan Pergau – 4 x 150 MW = 600 MW

Mula dibina 1994 dan siap pada 2000

B. SUNGAI KENYIR, TERENGGANU

keupayaan 400 MW:

Empangan Kenyir (Stesen Janakuasa Sultan

Mahmud) – 4 x 100 MW = 400 MW

Pembinaan dimulakan pada tahun 1978 dan

disiapkan pada tahun 1986

Empangan terbesar di Malaysia

C. CAMERON HIGHLANDS

1. Stesen Janaelektrik Sultan Yussuf Jor – 4 x 25 MW =

100 MW

2. Empangan Woh – 3 x 50 MW = 150 MW

3. Empangan Odak – 4.2 MW

4. Empangan Habu – 5.5 MW

5. Empangan Kampong Raja – 0.8 MW

69

6. Empangan Terla – 0.5 MW

7. Empangan Robinson Falls – 0.9 MW (juga dikenali

sebagai Empangan Lata Iskandar)

LOJI TERMA (LOJI BAKAR)

Penggerak utama

o Wap

o Air dipanaskan

Tukar ke wap

Putar turbin wap

Gerakan generator

Terdapat 6 loji

keupayaan berjumlah 4,435 MW

3 lagi loji bakar dengan keupayaaan berjumlah 4,950

MW

o dikendalikan oleh syarikat jana bebas (IPP)

1. Loji Paka, Paka, Terengganu

1,136 MW

bahan api gas asli.

2. Loji Connaught Bridge – Kelang, Selangor

832 MW

Bahan api gas asli

70

3. Loji Port Dickson, Port Dickson, Negeri Sembilan

715 MW

Bahan api gas asli dan minyak.

4. Loji Pasir Gudang, Pasir Gudang, Johor

729 MW

Bahan api gas asli dan minyak.

5. Loji Serdang, Serdang, Selangor

625 MW

Bahan api gas asli.

6. Loji Teluk Ewa, Gelugor, Pulau Pinang

398 MW

Bahan api gas asli.

7. Loji Manjung, Lumut, Perak

2,295 MW

Bahan api arang batu.

8. Loji Kapar, Kapar, Kelang

2,420 MW

bahanapi gas asli, minyak dan arang

batu.

71

Empangan hidroelektrik dan stesen kuasa hidroelektrik

yang tertua di Malaysia.

Pembinaan 1928

o siap pada 1930

usia 82 tahun

Kosnya hampir $20 juta

Panjangnya empangan ini ialah 640 kaki dan tingginya

90 kaki

Tujuan asalnya

o industri perlombongan bijih timah di Lembah

Kinta.

o Kawal banjir

Empangan

Chenderoh

72

banjir dahsyat pada 1897 dan tahun 1926 di

Sungai Perak

Empangan ini mampu menakung 50 juta gelen air

membentuk sebuah tasik buatan manusia seluas 10

batu persegi.

Tasik ini telah menenggelamkan banyak

o sawah padi

o dusun buah-buah

o perkampungan Melayu dan Orang Asli

Kampung Beng dan Kampung Batu Ring.