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.
Top Related