#15HariCeritaEnergi: Mengenal Energi Laut dan Prospeknya di Indonesia (1)

Oleh: Arif Fajar Utomo

Dalam pembahasan sebelumnya, kita telah membicarakan energi yang dapat dimanfaatkan oleh energi potensial air dari adanya efek aliran karena gravitasi bumi baik dari sistem bendungan air (dam) dan sistem aliran air sungai (run off river) yang dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin generator listrik pada pembangkit listrik tenaga air atau air (lebih lengkapnya dapat diakses disini). Namun ternyata di dalam sumber energi yang ada pada air, terdapat satu prospek energi yang dapat dimanfaatkan khususnya yang terdapat di dalam lautan kita. Ingin tahu lebih jelasnya? Check this out!

Pendahuluan

Secara umum, potensi energi laut yang dapat dimanfaatkan dalam menghasilkan energi listrik dapat dibagi dalam 3 jenis yaitu energi pasang surut atau tidal power, energi gelombang laut atau wave energy, dan energi panas laut atau ocean thermal energy. Secara definisi, energi pasang surut adalah energi yang dihasilkan dari pergerakan pasang surut dari air laut. Sementara energi gelombang laut dapat didefinisikan sebagai energi yang dihasilkan dari pergerakan gelombang laut menuju darat dan dalam arah sebaliknya yaitu kembali lagi ke lautan, serta energi panas laut adalah energi yang dapat dihasilkan dari perbedaan temperature air laut antara permukaan laut dan kedalaman laut (sumber: alpensteel.com). Meskipun dalam pemanfaatan ketiga jenis energi ini di Indonesia dapat dikatakan memerlukan penelitian mendalam, namun dalam artikel ini akan dijelaskan juga mengenai prospek dan progress pengembangan ketiga energi alternatif dan terbarukan – yang mana sebenarnya saya sudah tidak sabar untuk bercerita tentang energi ini dari beberapa hari lalu. Namun sebelum kita berbicara tentang prospek pengembangannya di Indonesia, marilah terlebih dahulu kita pahami mekanisme bekerja dari masing-masing energi ini.

Mekanisme Bekerja Energi Pasang Surut

Seperti yang telah kita ketahui bersama, fenomena pasang surut terjadi karena adanya interaksi gaya tarik antara Bulan dan Matahari terhadap Bumi. Fenomena ini menghasilkan gelombang air laut pasang dan surut yang dapat dimanfaatkan energinya khususnya dalam perairan dangkal seperti teluk dan perairan laut yang dibatasi oleh pulau seperti pada selat laut – karena fitur daerah dangkal dan sempit pada dasarnya mempercepat energi gelombang pasang dan surut. Indonesia sebagai negara kepulauan yang banyak memiliki selat dan teluk sebenarnya cocok sekali untuk pengembangan energi tidal ini, akan tetapi dalam prakteknya, teknologi ini belum banyak digalakkan di Indonesia yang terkait dengan alasan biaya investasi dan keberadaan turbin yang dapat mempengaruhi kehidupan dan aktivitas maritim Indonesia (sumber: ayodibaca.com)

Instalasi Turbin Energi Tidal dalam Perairan Dangkal - sumber: cnn.com

Cara kerja dari pembangkit listrik tenaga ombak pasang surut atau tidal pada prinsipnya sama seperti mekanisme bekerjanya turbin dalam pembangkit listrik tenaga bayu atau PLTB. Turbin pengkonversi energi tidal ini dibagi menjadi enam tipe utama seperti yang dijabarkan oleh  The European Marine Energy Centre sebagai berikut:

Turbin dengan Aksis Horizontal

Turbin aksis horizontal mengambil energi kinetik dari gelombang pasang surut yang bergerak secara horizontal dengan cara yang sama persis sepeti turbin pada pembangkit listrik tenaga angin. Aliran air gelombang menggerakkan rotor bergerak dalam aksis horizontal yang kemudian akan menggerakkan generator yang menghasilkan energi listrik.

Turbin Aksis Horizontal untuk Energi Tidal - sumber: Aquatic Renewable Energy Technology

Turbin dengan Aksis Vertikal

Turbin aksis vertikal mengambil energi gelombang ombak dengan prinsip yang sama seperti di atas, namun dalam hal ini turbin diposisikan dalam aksis vertikal untuk menghasilkan daya listrik. Keunggulan dari peletakan vertikal ini adalah untuk dapat menahan arus laut yang lebih besar dengan perubahan arah tiba-tiba karena dapat turbin ini dapat berubah arah dalam arah arus berbeda.

Turbin Aksis Vertikal untuk Energi Tidal - sumber: Aquatic Renewable Energy Technology

Oscillating Hydrofoil

Oscillating Hydrofoil atau Hidrofoil yang berosilasi merupakan sebuah hydrofoil atau semacam struktur sayap yang disambungkan dalam lengan yang berosilasi. Arus gelombang yang bergerak akan mengangkat struktur hidrofoil ini baik dari sisi manapun yang kemudian akan mengarahkan air bergerak dalam sistem hidrolik untuk kemudian dikonversikan ke dalam energi listrik.

Struktur Hidrofoil Osilasi untuk Energi Tidal - sumber: Aquatic Renewable Energy Technology

Enclosed Tips dengan Efek Venturi

Struktur ini memanfaatkan prinsip venturi dalam penyempitan bejana untuk meningkatkan konsentrasi aliran gelombang air. Aliran gelombang air yang melewati struktur ini dapat menggerakkan turbin secara langsung atau juga dapat digunakan untuk menggerakan turbin udara lewat lewat perbedaan tekanan di dalamnya.

Stuktur Bejana Venturi untuk Energi Tidal - sumber: Aquatic Renewable Energy Technology

Archimedes Screw

Archimedes Screw atau juga yang disebut sebagai Screw Pump, merupakan struktur berbentuk seperti sekrup spiral yang memanfaatkan energi tidal yang mengalir melewati garis-garis spiral pada struktur ini untuk menggerakkan turbin. Penggunaan nama Archimedes cukup menarik perhatian saya, namun dalam hasil pencarian saya tidak diketemukan referensi yang menyatakan bahwa struktur ini merupakan temuan Archimedes melainkan hanya mendapatkan pengatribusikan karena screw pump sendiri awalnya dikenalkan oleh insinyur tidak dikenal semasa kunjungan Archimedes di Mesir (sumber: Oleson, 2000).

Struktur Archimedes Screw - sumber: Aquatic Renewable Energy Technology

Tidal Kite atau Layang-Layang Tidal

Layang-layang kidal ditambatkan dalam dasar laur dan membawa turbin di bawah bagian sayapnya. Struktur ini melayang-layang dalam aliran gelombang pasang surut dan bergerak dalam gerakan angka delapan untuk meningkatkan kecepatan air yang mengalir melewati turbin.

Gerakan Layang-Layang Tidal dalam Arus Pasang Surut - sumber: Aquatic Renewable Energy Technology

Mekanisme Bekerja Energi Gelombang

Energi gelombang laut yang digerakkan oleh energi kinetik angin dinilai memiliki potensi energi yang cukup besar untuk dapat dimanfaatkan menjadi energi listrik lewat berbagai teknologi yang telah dikembangkan. Besar atau kecilnya energi gelombang diukur oleh beberapa kategori seperti kecepatan gelomban, ketinggian gelomban, panjang gelombang, dan densitas dari air gelombang itu sendiri. Untuk dapat mengkonversikan energi kinetik dari gelombang ini untuk dijadikan energi listrik merupakan bukan hal yang mudah dimana teknologinya masih tergolong baru sehingga menjadikan alasan mengapa pembangkit listrik tenaga gelombang masih sangat sedikit dalam pengembangannya di dunia – tidak hanya di Indonesia.

Untuk mengenal struktur teknologi yang dapat menkonversikan energi gelombang air menjadi energi listrik, The European Maritime Energy Centre telah merangkumkan delapan macam struktur sebagai berikut:

Attenuator

Attenuator merupakan sebuah perangkat yang mengambang dan dioperasikan secara paralel terhadap arah ombak dan dapat secara efektif tetap berada di atas gelombang air. Teknologi ini dapat menangkat energi dari bagian dua lengannya yang tergerak ketika gelombang melewatinya.

Mekanisme pergerakan dua lengan attenuator - sumber: Aquatic Renewable Energy Technology

Point Absorber

Point Absorber dapat dideskripsikan sebagai struktur mengambang yang menyerap energi kinetik gelombang dari seluruh arah. Teknologi ini memanfaatkan gerakan lewat kemampuan buoyansi bagian atas terhadap bagian dasarnya untuk dijadikan energi listrik.

Mekanisme gerakan pada point absorber dengan kemampuan buoyansi - sumber: Aquatic Renewable Energy Technology

Oscillating Wave Surge Converter

Konverter gelombang ini dapat mengambil energi gelombang ombak dengan memanfaatkan gerakan osilasi yang menggerakan bagian atas konverter bagaikan sebuah pendulum. Dari energi gerakan osilasi yang dihasilkan ini maka energi kinetik gelombang akan dikonversikan menjadi energi listrik.

Gaya Gerakan Osilasi pada Konverter Gelombang Osilasi - sumber: Aquatic Renewable Energy Technology

Oscillating Water Column

Kolom air osilasi menggunakan struktur yang berongga dan sebagiannya terbenam oleh air. Struktur ini merupakan sistem yang terbuka dan mengalami kontak langsung dengan laut serta memiliki bagian yang terisi oleh kolom udara di atasnya. Gerakan gelombang air laut menyebabkan permukaan air dalam kolom naik dan turun yang kemudian akan menekan atau juga dapat mengekspansi kolom udara dalam struktur. Udara yang terjebak ini kemudian akan mengalir keluar dan masuk ke atmosfer melewati turbin yang telah dipasang yang kemudian akan tergerak karena adanya aliran udara – turbin yang tergerak inilah yang menjadi kunci dalam pengkonversiannya menjadi energi listrik.

Pergerakan udara dalam kolom akan memutar turbin - sumber: Aquatic Renewable Energy Technology 

Overtopping/Terminator Device

Perangkat ini menangkap energi gelombang justru ketika gelombang terpecah ke dalam tempat penyimpanan atau sebuah reservoir. Air kemudian akan bergerak turun melewati sebuah kolom yang telah dipasangi sebuah turbin. Turbin yang tergerak oleh aliran air yang kembali ke laut inilah yang kemudian akan mengkonversikan energi gelombang menjadi energi listrik.

Gerakan air yang kembali akan memutar turbin - sumber: Aquatic Renewable Energy Technology 

Submerged Pressure Differential

Perangkat yang umumnya diletakkan pada perairan dangkal ini diinstal pada dasar lautan yang kemudian menggunakan gerakan naik dan turun ombak untuk menyebabkan adanya perbedaan tekanan pada strukturnya. Oleh karena adanya perbedaan tekanan ini, menyebabkan adanya tekanan yang memompa air keluar sistem dan menggerakkan turbin untuk menghasilkan energi listrik.

Gerakan naik-turun ombak menyebabkan perbedaan tekanan pada struktur - sumber: Aquatic Maritime Energy Centre

Bulge Wave

Teknologi ini terdiri dari tabung karet yang terisi oleh air dan dikaitkan ke dasar laut yang kemudiakan dihadapkan sesuai dengan arah dari gelombang laut. Saat air memasuki dari bagian belakang tabung dan mengalir ke depan, maka terjadilah perbedaan tekanan pada sepanjang tabung yang menyebabkan bagian tabung karet mengalami tonjolan yang bergerak ke depan. Aliran ini akan bergerak dan sekaligus mengumpulkan energi yang digunakan untuk menggerakkan turbin yang telah dipasang pada keluaran tabung, karena pada keluaran inilah energi dari aliran tabung telah terkumpul.

Aliran air bergerak dan sekaligus mengumpulkan energi dalam tabung karet - sumber: Aquatic Maritime Energy Centre

Rotating Mass

Alat ini memanfaatkan dua jenis rotasi yang dihasilkan dari energi gelombang air, kedua jenis rotasi ini adalah gaya tarik (heaving) dan ayun/putar (swaying). Gaya gerak ini disebabkan oleh adanya berat eksentrik atau gaya putar yang menyebabkan adanya gerakan presesi atau gerakan pelan dari aksis benda yang berputar melalu aksis lain karena adanya torsi atau gaya yang diaplikasikan pada benda tersebut. Gerakan berputar inilah yang menggerakkan generator listrik yang telah diinstal di dalam struktur alat ini.

Gerakan berputar dari struktur karena adanya torsi atau gaya dari ombak - sumber: Aquatic Maritime Energy Centre

Ternyata, opsi teknologi-teknologi dalam pemanfaatan energi gelombang air sangatlah banyak dimana untuk satu potensi energi gelombang laut dapat memiliki delapan mekanisme teknologi untuk pengkonversiannya menjadi energi listrik. Dalam artikel berikutnya kita akan membahas lebih lanjut mengenai energi panas laut serta pembahasan mengenai prospek pengembangan energi laut di Indonesia - sampai bertemu kembali dalam artikel berikutnya!

#15HariBerceritaEnergi didukung oleh Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral sebagai bentuk upaya dalam mengkampanyekan energi terbarukan dan konservasi energi.