teknologi mobil ramah lingkungan

8/19/2019 Teknologi Mobil Ramah Lingkungan

1/16

BAB 2

TEKNOLOGI MOBIL RAMAH LINGKUNGAN

2.1 Pengertian Mobil Ramah Lingkungan

“A green vehicle or environmentally friendly vehicle is a road motor

vehicle that produces less harmful impacts to theenvironment than comparable

conventional internal combustion engine vehicles running on gasoline or diesel, or one

that uses certain alternative fuels.” (Wikipedia, 2015)1

Pada kutipan diatas, Wikipedia mendefiniskan mobil ramah lingkungan sebagai

kendaraan yang hasil pembakaran internal mesinnya mem berikan dampak resiko yang

lebih sedikit terhadap lingkungan dibanding dengan kendaraan konvensional berbahan

bakar fosil.

Mobil ramah lingkungan dibuat dengan tujuan mengurangi penggunaan bahan

bakar fosil yang tidak dapat diperbaharui, yang mana jumlahnya saat ini sudah mulai

berkurang dan suatu saat pasti akan habis karena terlalu banyak dimanfaatkan. Mobil

konvensional merupakan kendaraan bermotor yang mengonsumsi bahan bakar fosil

paling banyak dan merupakan penyumbang polusi terbesar diantara kendaraan bermotor

yang ada. Untuk itu, penggunaan mobil konvensional sebaiknya dikurangi dan

disubstitusi dengan mobil ramah lingkungan. Mobil ramah lingkungan merupakan

kendaraan dengan sesuai dengan sistem reduce, re-use, dan recycle.

1 http://en.wikipedia.org/wiki/Environmentally_friendly

7

http://en.wikipedia.org/wiki/Environmentally_friendlyhttp://en.wikipedia.org/wiki/Motor_vehiclehttp://en.wikipedia.org/wiki/Motor_vehiclehttp://en.wikipedia.org/wiki/Environment_(biophysical)http://en.wikipedia.org/wiki/Internal_combustion_enginehttp://en.wikipedia.org/wiki/Gasolinehttp://en.wikipedia.org/wiki/Diesel_fuelhttp://en.wikipedia.org/wiki/Alternative_fuelshttp://en.wikipedia.org/wiki/Alternative_fuelshttp://en.wikipedia.org/wiki/Diesel_fuelhttp://en.wikipedia.org/wiki/Gasolinehttp://en.wikipedia.org/wiki/Internal_combustion_enginehttp://en.wikipedia.org/wiki/Environment_(biophysical)http://en.wikipedia.org/wiki/Motor_vehiclehttp://en.wikipedia.org/wiki/Motor_vehiclehttp://en.wikipedia.org/wiki/Environmentally_friendly


2/16

8

2.2 Perkembangan Mobil Ramah Lingkungan

Sejarah dan perkembangan mobil ramah lingkungan secara umum dimulai

dengan ditemukannya berbagai macam energi alternatif. Secara umum, penemuan

energi alternatif ini dimulai dari tahun 1839 oleh seorang fisikawan bernama Sir

William Robert Grove. Beliau membuat voltaic battery yang kemudian beliau jelaskan

pada sebuah pertemuan The British Association for The Advancement of Science.

Baterai yang dibuatnya terdiri atas elektrolit asam, keping platina, serta tabung gas

oksigen dan hydrogen. Baterai buatan Grove bekerja berdasarkan prinsip reaksi balik

terbentuknya air. Hidrogen dan oksigen akan bereaksi dalam larutan asam dan

menghasilkan air dan listrik. Sel yang menghasilkan arus sebesar 12 ampere dan

tegangan 1,8 volt ini kemudian disebut sebagai Grove`s Battery ‘sel Grove’.

Namun, sejatinya energi alternatif sudah mulai dirintis sejak abad ke-18 oleh

seorang ilmuwan Jerman bernama Rudolf Diesel yang menggalakkan pemakaian bahan

bakar berupa etanol. Momen tersebut merupakan awal dari perkambangan bahan bakar

nabati. Selain itu, Rudolf Diesel juga menemukan mesin bertenaga minyak dari kacang

yang dinamakan mesin diesel. Beberapa tahun setelah penemuan tersebut, Henry Ford

mendesain sebuah mobil berbahan bakar nabati dengan model seperti huruf T (lihat

gambar 1). Namun, seiring dengan berkembangnya eksplorasi minyak mentah pada

awal abad ke-18, perkembangan bahan bakar nabati-pun mulai terhambat. Kebanyakan

kendaraan didesain menggunakan bahan bakar fosil yang jauh lebih murah pada saat itu.


3/16

9

Sekarang, di abad ke-21, sudah banyak produsen mobil kelas dunia yang

menggunakan mesin diesel dan bahan bakar nabati seperti Volkswagen series A VW

Golf TDI clean diesel2 (lihat gambar 2).

Gambar 1

Mobil Berbahan Bakar Nabati Rancangan Henry Ford

Sumber: http:/en.m.wikipedia.org/wiki/Flexible-fuel_vehicle

Gambar 2

Mobil Berbahan Bakar Nabati VW Golf TDI

Sumber: Jack Erjavec, Hybrid, Electric & Fuel-

Cell Vehicles (United States of America:

Delmar Cengage Learning, 2013), hlm

285.

2 Jack Erjavec, Hybrid, Electric & Fuel-Cell Vehicles (United States of America: Delmar Cengage

Learning, 2013), hlm 285.


4/16

10

Mobil listrik adalah salah satu contoh mobil ramah lingkungan. Namun, belum

terdapat data yang jelas mengenai siapa dan kapan mobil listrik pertama kali ditemukan.

“ Electric drive vehicles have been around for a long time. Early automobiles were

mostly electric or steam powered until the late 1800s. (Jack Erjavec, 2013:11)” Dalam

buku Electric , Hybrid & Fuel-Cell Vehicles, Erjavec menyatakan bahwa mobil listrik

sudah lama ditemukan dan berjaya hingga akhir abad ke-18, Kemudian pada awal tahun

1900, hanya 38% mobil dengan tenaga listrik yang terjual dan sisanya merupakan

mobil berbahan bakar minyak.

Mobil hemat energi yang ada di zaman sekarang kebanyakan mulai perkembang

di akhir abad ke-19. Pada tahun 1897, Dr. Jacob Ferdinand Porsche – seorang insinyur

Lonher & Company di Austria – membuat mobil pertamanya yang beliau beri nama The

Lonher-Porsche. Mobil tersebut merupakan mobil pertama di dunia yang menggunakan

roda penggerak depan ‘ front wheel drive’. Mobil kedua hasil desain Lonher & Company

adalah mobil yang menggabungkan motor listrik dan mesin pembakaran dalam atau ICE

(Internal Combustion Engine) dalam sebagai sistem penggerak. Perkembangan

selanjutnya adalah perbaikan dan pengoptimalan sistem mobil ramah lingkungan yang

telah ada. Beberapa yang paling bermanfaat adalah teknologi regenerative charge

braking dan teknologi baterai yang semakin ringan dan semakin besar kapasitasnya.


5/16

11

2.3 Jenis Mobil Ramah Lingkungan

2.3.1 Mobil Listrik

Mobil Listrik adalah mobil yang sumber energi utamanya adalah energi listrik –

biasanya dari baterai. Dalam perkembangannya, terdapat dua jenis mobil listrik yaitu,

Battery Electric-Operated Vehicle (BEV) dan Hybrid Electrical Vehicle (HEV). BEV

adalah mobil yang sepenuhnya digerakkan oleh motor listrik, sedangkan HEV mobil

yang digerakkan oleh motor listrik dan Internal Combustion Engine (ICE) ‘mesin

pembakaran dalam’. Dalam karya tulis ilmiah ini, hanya akan dibahas mobil listrik

dengan jenis Hybrid Electrical Vehicles (HEV).

2.3.1.1 Mekanisme kerja Mobil listrik

Pada mobil listrik jenis HEV, ICE lah yang menjadi sumber penghasil gaya

dorong utama. Pada saat pertama kali menyalakan mobil, mesin yang akan menyala

adalah mesin ICE. Proses yang terjadi pada ICE mobil HEV cukup mirip dengan proses

pembakaran empat langkah yang ada pada mobil konvensional yang berbahan bakar

fosil. Namun, pada HEV terdapat suatu sistem komputer canggih yang dapat

mengontrol dan memonitor performa mobil sehingga penggunaan bahan bakar maupun

tenaga listrik lebih efisien.

Mobil HEV mendapatkan suplai tenaga listrik dari baterai. Baterai ini akan terisi

ulang tiap kali mobil mengerem. Proses ini biasa disebut dengan regenerative charge

braking.

Ada dua macam mobil listrik HEV: paralel dan seri (lihat gambar 3 dan 4).

Mobil HEV yang paralel hanya dapat menggunakan motor listrik atau ICE saja, atau

juga bisa menggunakan kedua sistem untuk menggerakan mobil. Sementara itu, mobil


6/16

12

HEV yang seri hanya dapat menggunakan motor listrik sebagai penggerak utama mobil

sedangkan mesin pembakar internal (ICE) hanya untuk menggerakan generator yang

akan mengisi baterai motor.

Gambar 3

Sistem Penggerak Mobil HEV Paralel

Gambar 4

Sistem Penggerak Mobil HEV Seri

Sumber: Jack Erjavec, Hybrid, Electric & Fuel-Cell Vehicles (United

States of America: Delmar Cengage Learning, 2013), hlm 9.

2.3.1.2 Harga Mobil Listrik

Berkembang tidaknya suatu produk bergantung pada keberterimaannya di

masyarakat. Ada banyak faktor yang memengaruhi keberterimaan suatu produk di

masyarakat, salah satunya adalah harga. Secara ekonomi, mobil listrik pada umumnya

lebih mahal daripada mobil konvensional yang berbahan bakar fosil. Harga mobil listrik

yang paling murah adalah sekitar 300 juta. Alasan utama yang menyebabkan mobil


7/16

13

listrik mahal adalah harga baterai. Hasil survei yang dilakukan oleh J.D Power

menyatakan bahwa sekitar 50% pembeli di Inggris dan AS tidak mau membeli

kendaraan ramah lingkungan jika harganya 5.000 dolar lebih mahal dari kendaraan

berbahan bakar minyak 3.

Untuk mengatasi hal tersebut, perusahaan mobi listrik Tesla Motor

menggunakan teknologi baterai laptop untuk menggantikan baterai ion-lithium yang

biasa dipakai pada mobil listrik. Hal ini dilakukan agar harga baterai mobil listrik bisa

turun tiga hingga empat kali dari harga awal. Baterai konvensional dapat menghabiskan

700 sampai 800 dolar AS per kWh, sedangkan teknologi baterai ‘komputer jinjing’

hanya membutuhkan 200 dolar AS per kWh.

Selain baterai, biaya perawatan mobil listrik relatif mahal dibandingkan dengan

biaya perawatan mobil konvensional. Perawatan mobil listrik biasanya meliputi

perawatan motor listrik dan penggantian baterai.

2.3.1.3 Emisi mobil listrik

Berbeda dengan BEV, HEV bukan termasuk mobil nol emsisi karena masih

menggunakan sistem pembakaran dalam. Berdasarkan survei yang dilakukan oleh Jack

Erjavec bersama lembaga pendidikan Cengage Learning, didalam buku Hybrid, Electric

& Fuel-Cell Vehicles dijelaskan bahwa emisi karbon yang dikeluarkan oleh HEV

sebesar 6,4 ton. Sedangkan untuk kendaraan konvensional biasa sebesar 8,7 ton. Survey

tersebut dilakukan pada 55 persen mobil didalam kota dan 45 persen mobil lintas kota

dengan acuan 15000 mil dan 4 dolar AS untuk pembelian bahan bakar bensin (lihat

tabel I).

3 http://businesscenter.jdpower.com/news/pressrelease.aspx?ID=2010213


8/16

14

TABEL I

PERBANDINGAN EMISI MOBIL HEV DENGAN MOBIL KONVENSIONAL

Sumber: Jack Erjavec, Hybrid, Electric & Fuel-Cell Vehicles (United States of

America: Delmar Cengage Learning, 2013), hlm 118.

2.3.2 Mobil Berbahan Bakar Nabati

Mobil berbahan bakar nabati yang akan kita bahas pada karya tulis lmiah ini

adalah mobil biofuel hybrid , yaitu mobil yang menggunakan bahan bakar campuran dari

bahan bakar nabati dengan bahan bakar konvensional.

2.3.2.1 Pengertian Bahan Bakar Nabati

Bahan bakar nabati adalah bahan bakar yang berupa padatan, cairan, ataupun gas

yang dihasilkan dari tumbuhan. Bahan bakar nabati dapat dihasilkan secara langsung

dari tanaman atau secara tidak langsung dari limbah industri komersial, industri

domestik atau industri pertanian. Setidaknya terdapat tiga cara untuk membuat bahan

bakar nabati: pembakaran limbah organik kering (seperti buangan rumah tangga, limbah

industri dan pertanian), fermentasi limbah asam (seperti kotoran hewan, tanpa oksigen

untuk menghasilkan biogas) dan energi dari hutan. Proses fermentasi menghasilkan dua

macam bahan bakar nabati yaitu etanol dan ester.


9/16

15

Bahan bakar nabati menawarkan kemungkinan memproduksi energi tanpa

meningkatkan kadar karbon di atmosfer karena berbagai tanaman yang digunakan untuk

memproduksi bahan bakar nabati mengurangi kadar karbondioksida di atmosfer, tidak

seperti bahan bakar fosil yang mengembalikan karbon yang tersimpan di bawah

permukaan tanah selama jutaan tahun ke udara. Dengan begitu, bahan bakar nabati lebih

bersifat carbon neutral dan sedikit meningkatkan konsentrasi gas-gas rumah kaca di

atmosfer.

2.3.2.2 Mekanisme Kerja Mobil Berbahan Bakar Nabati

Secara garis besar mekanisme kerja mobil berbahan bakar nabati sama dengan

mobil konvensional. Namun, bahan bakar yang digunakan oleh mobil berbahan bakar

nabati tidak hanya berasal dari bahan bakar fosil saja. Menurut Wikipedia,

mesin-mesin

berbahan bakar fleksibel modern dapat menggunakan bahan bakar dengan campuran

berapa saja di dalam ruang bakarnya karena injeksi dan waktu percikannya sudah diatur

otomatis oleh sensor elektronik..

Di Brasil pemakaian bahan bakar dengan campuran etanol sudah digalakan sejak

tahun 1976 dan sejak tahun 2007 ditetapkan aturan campuran bahan bakar yang legal

dengan 25% etanol dan 75% bensin. Pada bulan Desember tahun 2010, Brasil sudah

mempunyai dua belas juta kendaraan truk ringan dan lebih dari lima ratus ribu sepeda

motor yang dapat menggunakan bahan bakar etanol murni.4

4 http://id.wikipedia.org/wiki/Bahan_bakar_etanol

http://id.wikipedia.org/wiki/Ruang_bakarhttp://id.wikipedia.org/wiki/Injeksi_bahan_bakarhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Waktu_pengapian&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Waktu_pengapian&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Injeksi_bahan_bakarhttp://id.wikipedia.org/wiki/Ruang_bakar


10/16

16

2.3.2.3 Harga Mobil Berbahan Bakar Nabati

Kisaran harga mobil berbahan bakar nabati kurang lebih sama seperti mobil

konvensional. Di Brasil, mobil berbahan bakar nabati dapat dibeli dengan uang 160 juta

rupiah saja. Di Indonesia, mungkin harganya tidak akan berbeda jauh karena mobil

berbahan bakar nabati yang ada di Brasil merupakan produk produsen mobil yang juga

memasarkan produknya di Indonesia. Hal yang mungkin menjadi kendala adalah pajak.

2.3.2.4 Emisi Mobil Berbahan Bakar Nabati

Dalam proses produksi, bahan bakar nabati dapat mengurangi emisi karbon

(lihat grafik I) karena untuk produksi bahan bakar nabati dibutuhkan banyak tumbuhan

hijau seperti kelapa sawit, jarak, atau tebu. Sementara itu, emisi karbon mobil berbahan

bakar nabati sendiri lebih rendah daripada emisi karbon mobil konvensional (lihat grafik

II). Terlebih lagi, proses pembakaran bahan bakar nabati berlangsung lebih sempurna

sehingga tidak menyisakan gas CO yang beracun bagi makhluk hidup.


11/16

17

GRAFIK II

INTENSITAS EMISI KARBON PADA PRODUKSI ETANOL

Sumber: http:/en.m.wikipedia.org/wiki/ethanol_fuel

GRAFIK III

PERBANDINGAN EMISI BEBERAPA MACAM BAHAN BAKAR NABATI

DENGAN BAHAN BAKAR FOSIL

Sumber: Arthur M. Brownstein, Renewable Motor Fuels: The Past, ThePresent and the Uncertain Future (United Kingdom:

Butterworth-Heinemann, 2014), hlm 10.


12/16

18

2.3.3 Mobil Fuel-cell

Mobil fuel-cell adalah mobil yang menggunakan hidrogen sebagai bahan bakar

utama. Hidrogen yang digunakan bisa didapat dari hidrogen yang memang disimpan

dalam sebuah tangki ataupun hasil ekstraksi dari bahan bakar lain seperti gas alam,

bensin, atau methanol.

2.3.3.1 Mekanisme Kerja Mobil Fuel-cell

Sebuah fuel-cell dapat memproduksi listrik melalui reaksi elektrokimia yang

melibatkan hidrogen dan oksigen. Prinsip dasar yang digunakan adalah elektrolisis

terbalik. Elektrolisis adalah proses pemisahan molekul air menjadi oksigen dan

hidrogen dengan melewatkan arus listrik pada elektrolit diantara dua elektroda. Sebuah

fuel-cell mempunyai dua elektroda yang diselimuti katalis. Anoda merupakan elektroda

positif dan katoda sebagai elektroda negatif. Bahan yang menjadi electrolitnya adalah

membrane polimer atau disebut ion exchange membrane. Pada fuel-cell tidak ada proses

pembakaran karena reaksi yang berlangsung murni reaksi kimia. Untuk mempercepat

reaksi andara hidrogen dengan oksigen pada fuel-cell digunakan katalis (lihat gambar

5).


13/16

19

Gambar 5

Skema Fuel-cell

Sumber: Jack Erjavec, Hybrid, Electric & Fuel-Cell

Vehicles (United States of America: Delmar

Cengage Learning, 2013), hlm 267.

Satu fuel-cell hanya dapat memberikan tegangan kurang dari satu volt. Untuk

memberikan tegangan yang lebih besar maka dibutuhkan banyak lapisan fuel-cell.

Kumpulan dari lapisan fuel-cell disebut fuel-cell stack .

Terdapat dua jenis fuel-cell yaitu proton exchange membrane (PEM) dan solid

oxide fuel-cell (SOFC). Sistem proton exchange membrane (PEM) adalah jenis fuel-

cell yang sering digunakan. Hal ini disebabkan daya keluaran yang dihasilkan sistem ini

dapat dikontrol sesuai kecepatan kendaraan dengan mengatur reaksi pada fuel-cell.

Dibandingkan dengan jenis SOFC, PEM merupakan jenis yang paling efisien yang

dapat bekerja pada suhu rendah. Meskipun demikian, proses manufaktur untuk sistem

PEM masih mahal karena katalis yang digunakan adalah platina. Selain itu, kekurangan

lain dari sistem PEM fuel-cell tidak dapat bekerja dengan baik apabila terdapat air yang

membeku. Sementara itu, PEM fuel-cell bekerja pada suhu yang rendah.


14/16

20

Solid oxide fuell cell (SOFC) merupakan sistem yang pertama kali ada dalam

fuel-cell. Jenis mobil fuel-cell ini termasuk dalam mobil hybrid fuel-cell karena untuk

menggerakkan mobil, masih diperlukan mesin pembakaran dalam (ICE). SOFC

berkontribusi dalam efisensi bahan bakar. Ketika mobil pertama kali dinyalakan, ICE

akan bekerja. Ketika mobil sedang melaju dengan cepat, SOFC akan mengambil alih

sehingga dapat mengurangi bahan bakar minyak yang terbuang.

2.3.3.2 Harga Mobil Fuel-cell

Dengan kisaran harga 800 sampai 900 juta rupiah per unitnya, mobil fuel-cell

merupakan jenis teknologi mobil hemat energi termahal di abad ke-21. Toyota FCV,

mobil fuel-cell yang sudah diproduksi massal, masih memiliki harga di atas 800 juta

rupiah. Hyundai Tucson yang diklaim telah dibuat dengan harga semurah mungkin pun

masih memiliki harga pasar diatas 927 juta. Memang, pengembangan mobil fuel-cell

masih berada pada tahap awal. Meskipun demikian. para perusahaan otomotif tingkat

dunia sepeti Toyota dan Hyundai sudah mulai menekuni dan mengembangkan energi

alternatif ini dan bersaing dalam membuat mobil fuel-cell yang murah.

2.3.3.3 Emisi mobil fuel-cell

Emisi mobil fuel-cell tipe PEM hanya berupa uap air sehingga mobil fuel-cell

PEM dapat disebut juga mobil tanpa emisi. Uap air yang dihasilkan berasal dari reaksi

kimia yang diubah menjadi energi listrik pada lapisan fuel-cell. Tetapi, mobil fuel-cell

tipe SOFC yang masih menggunakan ICE memiliki perbandingan emisi yang dengan

mobil konvensional yang hampir sama dengan mobil HEV dan dapat dilihat pada.

Walaupun demikian mobil fuel-cell tetap dipercaya lebih ramah lingkungan. Sebagian


15/16

21

perusahaan seperti Honda dan Hyundai sudah menyadari hal tersebut dan terus mengkaji

agar emisi untuk mobil fuel-cell baik hybrid ataupun bukan terus menurun.

2.4 Infrastruktur Pendukung Mobil Ramah Lingkungan

Infrastruktur untuk mobil ramah lingkungan umumnya belum ada di Indonesia.

Maka dari itu, kami akan meninjau infrastruktur yang sudah ada di negara lain. Pertama,

kita mulai dari infrastruktur mobil fuel-cell. Selain biaya manufakturnya yang tidak

sedikit, salah satu tantangan untuk industri mobil fuel-cell adalah infrastrukturnya.

Pengisian hidrogen pada mobil fuel-cell harus dapat dilakukan dengan cepat dan mudah

secara teknis. Honda sudah mengembangkan stasiun pengisian bahan bakar bagi

pengguna mobil fuel-cell (lihat gambar 7).

Gambar 6

Skema Pengisian Bahan Bakar Fuel-cell di Rumah

Sumber: Jack Erjavec, Hybrid, Electric & Fuel-Cell Vehicles (United States

of America: Delmar Cengage Learning, 2013), hlm 275.


16/16

22

Infrastruktur untuk mobil listrik adalah salah satu infrastruktur mobil ramah

lingkungan yang paling didukung oleh pemerintah Indonesia. Pemerintah menyatakan

siap dan Perusahaan Listrik Nasional (PLN) pun tidak masalah bila akan dibangun

infrastruktur untuk mendukung mobil listrik. Mereka berpendapat bahwa sejak

pengembangan kereta listrik, pihak PLN sudah berpengalaman dan sampai saat ini tidak

ada masalah matinya suplai daya listrik. ada beberapa metode yang ditawarkan dan

sudah dibahas diantaranya dengan membangun tempat pengisian daya secara massal.

Solusi lainnya adalah dengan mengisi daya di rumah masing-masing tetapi agar tidak

mengganggu pasokan daya, menurut sebuah survei sebaiknya pengisian daya dilakukan

diatas jam 10 malam setelah beban puncak. Hal ini diprediksi biaya yang ditanggung

akan lebih murah dan daya yang terdistribusi tidak akan terganggu atau mengalami

kelebihan beban5.

Bahan bakar nabati membutuhkan infrastruktur untuk pengisian bahan bakar dan

produksi bahan bakar nabati. Stasiun pengisian bahan bakar nabati tidak akan berbeda

jauh dengan stasiun pengisian bahan bakar yang sudah ada di Indonesia sekarang.

Penggantian isi tangki di stasiun pengisian bahan bakar yang ada di Indonesia sudah

cukup untuk memenuhi kebutuhan infrastruktur untuk pengisian bahan bakar nabati.

Sedangkan, untuk memproduksi bahan bakar nabati sendiri seperti Brasil, diperlukan

banyak pabrik-pabrik, biorefineries, dan lahan produksi biomassa.

5 http://m.liputan6.com/bisnis/read/2072012/berpengalaman-pln-jamin-bisa-bangun-infrastruktur-mobil-

listrik

teknologi mobil ramah lingkungan

Documents