Teknologi Pemanfaatan Energi Gelombang Laut di Wilayah Perairan Pantai

Listrik merupakan salah satu kebutuhan primer manusia saat ini. Listrik pada umumnya dihasilkan oleh pembangkit listrik yang tersebar di berbagai daerah. Seiring berkembangnya zaman, pemanfaatan sumber energi fosil terus ditekan dan digantikan oleh sumber energi terbarukan karena faktor ketersediaan energi fosil yang menipis dan faktor lingkungan. Pemanfaatan sumber energi terbarukan di dunia diprediksi meningkat dari 25% pada 2017 menjadi 85% di tahun 2050. Salah-satu sumber energi yang belum banyak diketahui orang dan punya potensi yang cukup melimpah di Indonesia adalah sumber energi gelombang laut. Sumber energi terbarukan ini banyak dikembangkan oleh negara-negara di eropa, contohnya Protugal, Italia. Energi gelombang laut adalah energi yang dihasilkan dari pergerakan gelombang laut menuju daratan dan sebaliknya. Energi gelombang laut memiliki beberapa keunggulan yaitu densitas energi yang besar, penjalaran gelombang yang konsisten dan dapat diprediksi, serta dampak lingkungan yang sangat kecil.

A.Gelombang Laut

Gelombang laut umumnya terbentuk secara alami karena adanya angin yang berhembus pada permukaan laut. Bila digambarkan secara rinci, gelombang selalu dimulai sebagai riak kecil, tetapi ukurannya bertambah karena masukan energi yang berkelanjutan dari angin. Angin timbul akibat adanya perbedaaan tekanan sebagai respon dari perbedaan suhu udara oleh panas matahari. Menurut BMKG, angin yang bergerak dari wilayah selatan Indonesia mencapai 8-25 knots. Asalkan angin terus bertiup maka gelombang mencapai batas, setelah itu gelombang tidak dapat terus tumbuh karena kehilangan energi dan pecah untuk menyeimbangkan masukan energi dari angin.

Kecepatan angin ini terpantau oleh BMKG tertinggi di perairan utara Sabang, perairan selatan Banten, Selat Sunda bagian selatan, Laut Jawa dan Laut Arafuru bagian timur. Hal ini membentuk gelombang yang cukup berenergi. Pada bagian barat pulau sumatera dan pantai selatan jawa tercatat memiliki potensi energi gelombang laut mencapai 40 kW/m.

Data terkait gelombang laut biasanya dikumpulkan oleh statsiun cuaca, ocean buoys, dan satelit. Sebagian besar data ini memiliki resolusi grid sekitar 20 km kali 20 km yang membuatnya sesuai untuk menilai. Sementara itu, sifat gelombang bervariasi ketika batimetri berubah dengan cepat dari daerah lepas pantai ke area pantai. Untuk menilai energi gelombang di dekat pantai, ada dua faktor penting :

1. Lokasi pembangkit. Properti gelombang meliputi reaksi gelombang dan Wave shoaling yang terjadi di dekat pantai membentuk titik dengan potensi energi tinggi saat gelombang bergerak ke wilayah pesisir. Hal ini perlu untuk diestimastikan untuk memperoleh output energi yang sebesar mungkin.

2. Perubahan sifat gelombang per satuan luas yang jelas. Oleh karena hal ini lebih banyak data dari tiap titik diperlukan di wilayah tersebut untuk menilai sumber energi gelombang secara akurat

Informasi terkait dua hal tersebut penting untuk dikumpulkan untuk dapat mengidentifikasi titik lokasi paling cocok untuk ekstraksi energi gelombang menggunakan Wave energy converter.

B.Wave Energy Converter

Pengonversi energi gelombang atau Wave Energy Converter(WEC) adalah alat yang digunakan untuk mengubah energi gelombang menjadi energi listrik. WEC dapat dikalsifikasikan berdasarkan prinsip kerja, cara menangkap energi, dan berdasarkan lokasi (Offshore,nearshore,shoreline). Prinsip kerja teknologi pengonversi energi gelombang laut menjadi energi listrik yaitu dengan mengakumulasi energi gelombang laut yang digunakan untuk menggerakkan turbin. Banyak sekali metode yang dapat dilakukan untuk mengubah energi gelombang laut menjadi listrik. Namun menurut IEA-Ocean Energy System, teknologi yang ada saat ini diklasifikasikan menjadi 3 macam, yaitu :

1. Oscillating Water Collumn

Oscillating Water Column atau OWC dapat berupa terpancang dan terapung. Alat ini terbuka di bawah permukaan air laut dimana udara terperangkap di dalam ruang atau Chamber yang tebruka terhadap atmosfer melalui lubang yang berisi turbin angin, seperti pada gambar berikut :

Gambar 1 . Oscillating Water Column. Sumber : Handbook of ocean wave energy.

Udara yang ada di dalam Chamber terkompresi dan terdekompresi akibat dari perubahan level air dalam chamber sehingga angin bergerak keluar masuk melalui turbin angin. Turbin yang biasa digunakan adalah wells turbine. Turbin angin ini bergerak satu arah terlepas dari mana arah udara datang.

2. Oscillating Bodies

Oscillating Bodies atau sistem tubuh berosilasi dapat berupa terapung maupun terendam. Pada sistem ini setidaknya terdapat dua bagian tubuh atau rangka yang bergerak relatif terhadap satu sama lain. Misalnya pada saat mode Heaving akibat gelombang, satu benda naik lebih cepat terhadap dari yang lain karena sifat hidrodinamika dan massa properti alat.

Gambar 2. Oscillating Bodies. Sumber : Wave Energy Converters, Paula B Garcia

Pergerakan relatif antara dua benda mendorong mekanisme PTO(Power take off) generator linear atau sistem hidrolik. Dalam mode rotasi, perangkat memanfaatkan perambatan gelombang dengan menginduksi rotasi yang dapat digunakan untuk memompa sistem hidrolik.

3. Overtopping

Sama halnya dengan OWC, Overtopping ada yang berupa terpancang maupun floating. Perangkat ini memiliki semacam reservoir yang menampung dan menangkap air yang berasal dari puncak gelombang atau wave chrest yang melebihi tinggi perangkat.

Gambar 3. Overtopping. Sumber : ikionrenewbaleenergy

Air yang masuk ke dalam reservoir akan mengalir kebawah karena adanya gravitasi atau energi yang awalnya berupa energi kinetik dari gelombang diubah menjadi energi potensial untuk menggerakan turbin hidro.

Pemanfaatan energi gelombang laut bisa menjadi solusi untuk membangun wilayah pesisir khususnya untuk pulau-pulau terpencil dengan jangkauan listrik yang sulit. Pemanfaatan energi gelombang laut dapat sangat menguntungkan namun masih perlu banyak penelitian terkait perangkat WEC dan wilayah yang berpotensi menghasilkan energi yang maksimal. Sayangnya tarif listrik yang dihasilkan oleh teknologi ini terhitung masih jauh dari kata ekonomis karena LCOE yang terhitung masih cukup tinggi, diperlukan pengembangan yang lebih agar potensi yang ada dapat dimanfaatkan dengan baik.

Referensi :

Arthur Pecher Jens Peter Kofoed Editors, “Handbook of Ocean Wave Energy”

Beyrra Triasdian. 2020. "Potensi energi gelombang laut Indonesia".

Ferial. 2011. “Pengembanagn Energi Arus Laut”. Direktorat Jendral Energi Baru Terbarukan dan Konservasi Energi (EBTKE). Diakses pada : http://ebtke.esdm.go.id/post/2011/04/25/138/pengembangan.energi.arus.laut#:~:text=Energi%20gelombang%20laut%20adalah%20energi,di%20permukaan%20dan%20di%20kedalaman

Paula B. Garcia. 2015. “Wave Energy Converter”. Diakses pada : http://metamorphosisproject.org/paula-b-garcia-rosa-wave-energy-converters/

Susan Lochery. “GENERATOR SELECTION FOR OSCILLATING WATER COLUMN”. University of Eidenberg. Diakses pada : http://generatorowc.weebly.com/contact.html

Tunde Ardentino, Hua Li. 2018. “Review :Ocean Wave Energy Converters: Statusand Challenges”. Mechanical and Industrial Engineering Department, Texas A&M University-Kingsville.