Pengantar
Isu lingkungan sudah masuk ke berbagai topik kajian dalam perkuliahan di bidang teknik elektro. Untuk bidang saya teknik tegangan tinggi misalnya juga tidak ketinggalan. Kajian dan pengajaran bahan isolasi listrik ramah lingkungan menjadi bagian yang tidak terpisahkan dewasa ini.
Tegangan tinggi adalah salah satu aspek penting dalam sistem tenaga listrik, karena dapat meningkatkan efisiensi dan mengurangi kerugian dalam transmisi dan distribusi energi listrik. Namun, tegangan tinggi juga menimbulkan tantangan dalam hal isolasi, yaitu bahan yang digunakan untuk mencegah terjadinya loncatan listrik atau kebocoran arus.
Bahan isolasi yang digunakan untuk aplikasi tegangan tinggi harus memiliki sifat-sifat dielektrik, termal, mekanik, dan lingkungan yang baik, serta dapat mengurangi dampak negatif terhadap lingkungan dan kesehatan manusia.
Bahan isolasi konvensional yang sering digunakan untuk aplikasi tegangan tinggi adalah keramik kaca, minyak mineral, kertas, karet silikon, SF6, dan XLPE. Namun, bahan-bahan ini memiliki beberapa kelemahan, seperti biodegradabilitas yang rendah, toksisitas yang tinggi, emisi gas rumah kaca yang besar, dan kesulitan dalam proses dan penggunaan kembali. Oleh karena itu, diperlukan bahan isolasi alternatif yang lebih ramah lingkungan, tetapi tetap memiliki kinerja yang baik.
Beberapa contoh bahan isolasi ramah lingkungan yang telah diteliti dan dikembangkan untuk aplikasi tegangan tinggi adalah bahan isolasi yang berbasis pada ester, propilen, minyak nabati, green gas of grid (g3), dan elastomer termoplastik. Bahan-bahan ini memiliki keunggulan dan kelemahan masing-masing, yang dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor, seperti komposisi, morfologi, modifikasi, dan aplikasi. Artikel ini akan membahas tentang bahan-bahan isolasi tersebut, serta tantangan dan peluang untuk pengembangan lebih lanjut.
Wikimedia Commons
Sumber: ntp-as.no
Bahan Isolasi yang Berbasis pada Ester
Ester adalah senyawa organik yang terbentuk dari reaksi antara asam karboksilat dan alkohol. Ester dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu ester alami dan ester sintetis. Ester alami adalah ester yang berasal dari sumber alam, seperti minyak nabati dan lemak hewani. Ester sintetis adalah ester yang dibuat secara buatan, seperti ester pentaeritritol dan ester trimetilolpropana.
Ester dapat digunakan sebagai bahan isolasi cair dan padat untuk aplikasi tegangan tinggi, terutama untuk transformator. Ester memiliki sifat-sifat dielektrik yang baik, seperti konstanta dielektrik yang rendah, kekuatan tembus yang tinggi, dan faktor disipasi yang rendah. Ester juga memiliki sifat-sifat lingkungan yang baik, seperti biodegradabilitas tinggi, resistensi api yang baik, dan jejak karbon yang rendah.
Namun, ester juga memiliki beberapa kelemahan, seperti biokompatibilitas yang buruk, harga yang tinggi, dan stabilitas oksidasi yang rendah. Biokompatibilitas adalah kemampuan bahan untuk berinteraksi dengan makhluk hidup tanpa menimbulkan efek negatif. Harga adalah nilai uang yang harus dibayar untuk mendapatkan bahan. Stabilitas oksidasi adalah kemampuan bahan untuk menahan proses oksidasi, yang dapat menyebabkan penurunan sifat dielektrik.
Untuk mengatasi kelemahan-kelemahan tersebut, ester dapat dimodifikasi dengan cara-cara tertentu, untuk menghasilkan bahan isolasi yang memiliki sifat-sifat yang lebih baik. Beberapa contoh modifikasi ester adalah: