LKPD - Fisika/IPA Dasar - Energi Terbarukan

More Info:

LEMBAR KERJA PESERTA DIDIK (CONTOH LKPD)

---

Nama Sekolah: JTPedia School Mata Pelajaran: Fisika/IPA Dasar Kelas / Jenjang: Kelas 10 / SMA Topik: Energi Terbarukan Alokasi Waktu: 2 x 45 Menit (1 Pertemuan) Jenis Aktivitas: Diskusi

IDENTITAS KELOMPOK:

Kelas / Tanggal: ................... / ....................

Kelompok: ....................................................

Anggota:

1. ......................................................................................
2. ......................................................................................
3. ......................................................................................
4. ......................................................................................

---

MATERI PEMBELAJARAN

Energi terbarukan adalah sumber energi yang berasal dari sumber daya alam yang dapat diperbarui secara alami dan tidak akan habis jika dikelola dengan baik. Seiring dengan meningkatnya kebutuhan energi global dan krisis iklim akibat emisi gas rumah kaca ($\text{CO}_2$), transisi dari energi tak terbarukan (seperti batu bara, minyak bumi, dan gas alam) menuju energi terbarukan menjadi sangat vital.

Manfaat utama energi terbarukan meliputi:

1. Ramah Lingkungan: Minim menghasilkan emisi karbon dan polutan udara.
2. Berkelanjutan (Sustainable): Sumber daya alam terus ada selama bumi berotasi dan mengorbit matahari.
3. Kemandirian Energi: Mengurangi ketergantungan pada impor bahan bakar fosil.

[Analogi Kontekstual dan Contoh Nyata]

Analogi Kontekstual:
Bayangkan Anda memiliki rekening tabungan bank. Energi tak terbarukan (fosil) seperti uang tabungan pasif yang terus-menerus Anda ambil tanpa pernah ditabung kembali—suatu saat uang tersebut akan habis total. Sebaliknya, energi terbarukan seperti memiliki gaji bulanan tetap yang terus masuk ke rekening Anda setiap bulan—selama sumbernya bekerja, uang tersebut akan selalu tersedia untuk digunakan.

Contoh Nyata dalam Kehidupan:

• PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya): Panel surya di atap rumah atau gedung sekolah yang mengubah energi foton matahari menjadi energi listrik.
• PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air): Bendungan/waduk yang memanfaatkan aliran air sungai untuk memutar turbin generator listrik.
• PLTB (Pembangkit Listrik Tenaga Bayu/Angin): Kincir angin raksasa di daerah pesisir (misalnya di Sidrap, Sulawesi Selatan).
• Biomassa: Pemanfaatan limbah pertanian atau kotoran ternak menjadi biogas untuk bahan bakar memasak.

[Aturan, Sifat, dan Rumus]

Dalam Fisika, konversi energi terbarukan tunduk pada Hukum Kekekalan Energi: Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, melainkan hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya ($E_{\text{masuk}} = E_{\text{keluar}}$).

1. Efisiensi Konversi Energi ($\eta$)
Tidak ada mesin yang sempurna. Efisiensi menunjukkan seberapa besar persentase energi masukan yang berhasil diubah menjadi energi listrik berguna: $$\eta = \left( \frac{P_{\text{out}}}{P_{\text{in}}} \right) \times 100$$

2. Daya dan Energi Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
Energi potensial air diubah menjadi energi kinetik, lalu menjadi energi listrik.

• Energi Potensial Air: $E_p = m \cdot g \cdot h$
• Daya Input Air: $P_{\text{in}} = \rho \cdot Q \cdot g \cdot h$
• Daya Listrik Output ($P_{\text{out}}$): $$P_{\text{out}} = \eta \cdot \rho \cdot Q \cdot g \cdot h$$ Keterangan:
  $\rho$ = massa jenis air ($1000 \text{ kg/m}^3$), $Q$ = debit air ($\text{m}^3/\text{s}$), $g$ = percepatan gravitasi ($9{,}8 \text{ m/s}^2$ atau $10 \text{ m/s}^2$), $h$ = ketinggian/jatuh air ($\text{m}$), $\eta$ = efisiensi ($0 \le \eta \le 1$).

3. Daya Panel Surya (PLTS)
$$P_{\text{out}} = A \cdot I \cdot \eta$$ Keterangan:
$A$ = luas penampang panel surya ($\text{m}^2$), $I$ = intensitas radiasi matahari ($\text{W/m}^2$), $\eta$ = efisiensi panel surya.

Tabel Perbandingan Sumber Energi:

Jenis Energi	Sumber Asal	Kelebihan	Kekurangan
Surya (PLTS)	Radiasi Foton Matahari	Melimpah, biaya perawatan rendah	Tergantung cuaca/waktu siang
Air (PLTA)	Gravitasi & Aliran Air	Daya output besar & stabil	Membutuhkan lahan bendungan luas
Angin (PLTB)	Pergerakan Udara	Tanpa emisi, hemat lahan bawah	Bising, membutuhkan angin stabil
Biomassa	Bahan Organik / Limbah	Mengurangi limbah lingkungan	Membutuhkan proses pengolahan awal

[Contoh Soal dan Pembahasan]

Soal:
Sebuah air terjun memiliki debit air $Q = 5 \text{ m}^3/\text{s}$ dengan ketinggian $h = 20 \text{ m}$. Air tersebut digunakan untuk memutar turbin generator PLTA dengan efisiensi konversi $\eta = 80$. Jika $g = 10 \text{ m/s}^2$ dan massa jenis air $\rho = 1000 \text{ kg/m}^3$, hitunglah daya listrik output ($P_{\text{out}}$) yang dihasilkan!

Pembahasan:
Diketahui:
$Q = 5 \text{ m}^3/\text{s}$
$h = 20 \text{ m}$
$\eta = 80$
$g = 10 \text{ m/s}^2$
$\rho = 1000 \text{ kg/m}^3$

Ditanyakan: $P_{\text{out}} = \dots ?$

Jawab:
Gunakan rumus daya output PLTA:
$$P_{\text{out}} = \eta \cdot \rho \cdot Q \cdot g \cdot h$$
$$P_{\text{out}} = 0{,}8 \cdot 1000 \text{ kg/m}^3 \cdot 5 \text{ m}^3/\text{s} \cdot 10 \text{ m/s}^2 \cdot 20 \text{ m}$$
$$P_{\text{out}} = 0{,}8 \cdot 1.000.000 \text{ W}$$
$$P_{\text{out}} = 800.000 \text{ W} = 800 \text{ kW}$$
Jadi, daya listrik output yang dihasilkan PLTA tersebut adalah $800 \text{ kW}$.

---

TUJUAN PEMBELAJARAN

1. Menganalisis perbedaan karakteristik, kelebihan, dan kekurangan antara sumber energi terbarukan dan tak terbarukan.
2. Menjelaskan peran dan manfaat energi terbarukan dalam mendukung keberlanjutan lingkungan serta ketahanan energi nasional.
3. Mengaplikasikan rumus-rumus fisika terkait daya dan efisiensi untuk memecahkan masalah kuantitatif konversi energi terbarukan (PLTA dan PLTS).

---

A. ALAT DAN BAHAN / MEDIA

1. Alat Tulis (Pena, Pensil, Penghapus, Penggaris)
2. Kalkulator Sains / Alat Hitung
3. Modul Pembelajaran / Buku Teks IPA-Fisika Kelas 10
4. Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD)

---

B. LANGKAH KERJA (Diskusi)

1. Buatlah kelompok yang terdiri dari 4–5 peserta didik.
2. Bacalah dengan cermat ringkasan materi dan konsep energi terbarukan yang diberikan di atas.
3. Diskusikan bersama anggota kelompok untuk memecahkan Pertanyaan Eksplorasi dan Soal Hitungan pada Bagian C.
4. Tuliskan hasil pemikiran dan langkah-langkah perhitungan secara rapi pada ruang jawaban yang telah disediakan.
5. Lakukan refleksi diri pada Bagian D dan susun kesimpulan kelompok pada Bagian E.
6. Siapkan perwakilan kelompok untuk mempresentasikan hasil diskusi di depan kelas.

---

C. PERTANYAAN EKSPLORASI & SOAL HITUNGAN/RUMUS

1. Indonesia memiliki potensi energi terbarukan yang sangat melimpah, seperti energi surya dan hidro. Namun, ketergantungan terhadap PLTU batu bara masih cukup tinggi. Analisislah 3 faktor hambatan utama (teknis, ekonomi, atau lingkungan) dalam proses transisi energi terbarukan di Indonesia!

2. Sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) memanfaatkan debit air sebesar $Q = 10 \text{ m}^3/\text{s}$ dari sebuah waduk dengan ketinggian jatuh $h = 30 \text{ m}$. Diketahui massa jenis air $\rho = 1000 \text{ kg/m}^3$, percepatan gravitasi $g = 10 \text{ m/s}^2$, dan efisiensi total sistem generator adalah $\eta = 75$. Hitunglah daya listrik output ($P_{\text{out}}$) yang dihasilkan dalam satuan Megawatt ($\text{MW}$)!

3. Sebuah atap sekolah dipasangi sistem PLTS berupa 10 unit panel surya. Setiap panel memiliki luas $A = 1{,}5 \text{ m}^2$ dengan efisiensi $\eta = 16$. Jika rata-rata intensitas radiasi matahari di lokasi tersebut $I = 1000 \text{ W/m}^2$, hitunglah total daya listrik yang dihasilkan oleh seluruh panel surya tersebut!

---

D. LEMBAR REFLEKSI SISWA

1. Dari materi dan diskusi mengenai Energi Terbarukan hari ini, pemahaman baru apa yang paling berkesan bagi Anda terkait penghematan dan penggunaan energi di sekitar rumah?

2. Kendala apa yang paling terasa ketika kelompok Anda menyelesaikan soal perhitungan efisiensi konversi energi, dan bagaimana solusi yang Anda temukan?

---

E. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil diskusi kelompok dan pemecahan masalah di atas, buatlah kesimpulan ringkas mengenai pentingnya energi terbarukan serta bagaimana prinsip fisika (kekekalan energi dan efisiensi) digunakan untuk mengukur potensinya!

---

Bandung, 13 September 2026

Paraf Guru Pengampu: ______________________ Nilai: _____________