OCEAN ENERGY SEBAGAI SOLUSI PEMENUHAN ENERGI DI
INDONESIA
Muhammad Ihsan Al Hafiz 13/348462/TK/40927
Jurusan Teknik Fisika
Universitas Gadjah Mada Angkatan 2013
Abstrak
Ocean energy merupakan merupakan salah satu sumber energi alternatif yang memiliki potensi yang sangat tinggi, untuk di Indonesia sekitar 727 ribu MW. Indonesia adalah negara keempat yang memiliki panjang pantai terbesar keempat setelah Amerika, Kanada, dan Rusia, yaitu sekitar 95.181 km menurut data PBB tahun 2008. Ocean energy memiliki keunggulan yaitu potensi energi yang sangat besar, tanpa limbah, dan dapat diperbaharui. Kebutuhan energi Indonesia yang saat ini mulai memasuki zaman industri, menjadi sangat besar ditambah dengan gempuran zaman digital yang memanfaatkan serba barang elektronik menjadikan konsumsi energi bertambah setiap tahun. Penggunaan energi fosil yang saat ini sangat populer dan utama, ternyata terdapat banyak kelemahan yaitu sumber daya tidak dapat diperbaharui dan yang paling parah yaitu mencemari lingkungan dengan hasil limbah dan residu yang dihasilkan. Di dalam paper ini, akan dijelaskan mekanisme dari pemanfaatan secara maksimal dari ocean energi. Ocean energi dalam pemanfaatannya dibagi menjadi beberapa bagian yaitu, Ocean Wave Energy (Energi Gelombang Laut), Ocean Tidal Energy (Energi Pasang Surut Laut), Ocean Thermal Energy (Energi Panas Laut).
A. Pendahuluan
Potensi energi yang terdapat di laut sangatlah besar. 2/3 luas permukaan bumi adalah lautan, dan dari seluruhnya memiliki potensi yang sangat besar untuk menghasilkan energi. Banyak negara-negara maju yang telah mulai mengembangkan dengan serius potensi energi dari laut seperti Jepang, Amerika, Inggris, dll. Energi laut mulai dilirik ketika dunia disadarkan oleh penggunaan energi fosil yang hanya sementara dan tidak ramah lingkungan. Energi laut mempunyai beberapa keunggulan yaitu besarnya energi yang dihasilkan, ramah lingkungan, dan menghasilkan energi secara terus-menerus. Negara yang sangat berpotensi mengembangkan energi laut adalah negara kepulauan yang relatif mempunyai perairan yang luas, salah satunya yaitu Indonesia.
Indonesia sebagai negara maritim, 2/3 wilayahnya terdiri dari laut. Sebagai akibatnya Indonesia memiliki pantai keempat terpanjang di dunia setelah Kanada, Amerika, Rusia. Panjang pantai Indonesia sekitar 95.181 km dan luas lautnya adalah sekitar 52 juta km2. Diantara lautnya ada yang memiliki potensi untuk digali energi gelombangnya karena memiliki gelombang laut yang cukup potensial dikonversikan menjadi energi listrik sebagai sumber energi alternatif pengganti bahan bakar fosil seperti di daerah pantai barat Pulau Sumatra, pantai selatan Jawa, Kepulauan Nusa Tenggara Timur, di perairan laut Kepulauan Natuna dan di laut di wilayah Indonesia Bagian Timur.
Dengan besarnya potensi energi laut yang dimiliki Indonesia dan kurang maksimalnya dalam pemanfaatan, paper ini dibuat untuk memacu, menggerakkan, dan memotivasi. Serta memberi gambaran dalam pemanfaatan energi laut untuk solusi bersama untuk memenuhi kebutuhan energi indonesia yang terus bertambah.
Tabel 1. perkiraan pertumbuhan energi di indonesia (Sumber: Djojonegoro, 1992)
dan hanya fokus pada energi fosil saja, indonesia dikhawatirkan akan mengalami krisis energi. Untuk itu pemanfaatan sumber energi terbarukan, terutama yang sedang dibahas disini adalah ocean energy perlu dioptimalkan segera.
B. Sumber-Sumber Energi Laut
Potensi dari laut sebagai sumber energi alternatif sangatlah besar. Dalam menindak lanjuti potensi energi laut ini, beberapa negara telah memulai langkahnya untuk memanfaatkannya yaitu diantaranya New Zealand, Australia, Amerika, dll. Sumber-sumber energi laut diantaranya energi gelombang laut, energi panas laut, dan energi pasang surut laut. Konsep yang dikembangkan untuk setiap kategori akan singkat dijelaskan di bagian berikut.
1. Ocean Thermal Energy (Energi Panas Laut)
Energi panas laut didasarkan pada prinsip termodinamika, yaitu teknik pembangkitan energi yang memanfaatkan cairan yang berada pada dua suhu yang berbeda. Di kasus ini, perbedaan suhu antara permukaan perairan dan air dingin ditemukan di kedalaman laut dapat mencapai 20 derajat Celcius, cukup besar untuk menghasilkan gerak yang melalui turbin dan memutar generator.
Siklus kalor yang sesuai dengan OTEC adalah siklus Rankine, menggunakan turbin bertekanan rendah. Sistem dapat berupa siklus tertutup ataupun terbuka. Siklus tertutup menggunakan cairan khusus yang umumnya bekerja sebagai refrigeran, misalnya amonia. Siklus terbuka menggunakan air yang dipanaskan sebagai cairan yang bekerja di dalam siklusnya.
Sistem power OTEC dapat dibagi kedalam dua kategori closed cycle dan open cycle. Pada operasi closed cycle, working fluid di pompa ke dalam evaporator setelah mengalami kondensasi. Open cycle
Gambar 1. Gambar OTEC siklus terbuka (open cycle)
model OTEC siklus terbuka. Siklus tersebut merupakan dasar dari siklus Rankine yang mengkonversi energy panas (thermal energy) dari air hangat permukaan menjadi energi listrik. Dalam siklusnya, air laut yang hangat di deaerasi dan dilewatkan kedalam ruang evaporasi, dimana bagian dari air laut di konversi ke dalam uap bertekanan rendah. Uapnya kemudian dilewatkan melalui turbin, dimana mengekstraksi energi darinya, lalu kemudian keluar kedalam kondenser. Sebaliknya, air yang mengalami kondensasi dapat digunakan sebagai desalinisasi air karena tidak dikembalikan kedalam evaporator.
Closed cycle merupakan proses dimana heat digunakan untuk mengevaporasikan fluida pada tekanan yang tetap di dalam sebuah tangki pemanas atau evaporator, dari yang mana uap masuk ke piston mesin atau turbin dan berekspansi melakukan kerja. Uap keluar kemudian masuk ke dalam suatu wadah dimana heat ditransfer dari uap ke cairan pendingin, menyebabkan uap terkondensasi menjadi cair lalu cairan tersebut dipompa kembali ke dalam evaporator untuk melengkapi siklus.
Siklus Rankine menunjukkan perbedaan tekanan dan suhu dari waktu ke waktu pada saat berlangsungnya sistem OTEC, dimana fluida kerja (working fluid) yang mengalir ke evaporator akan di evaporasikan terlebih dahulu hingga suhu dan tekanan tertentu sehingga dapat menggerakkan turbin lalu dialirkan kembali ke kondensator untuk dijadikan cair kembali dengan suhu dan tekanan yang telah diatur.
2. Ocean Tidal Energy (Energi Pasang Surut Laut)
Energi pasang surut memanfaatkan naik dan turunnya permukaan air laut yang disebabkan terutama oleh interaksi dari medan gravitasi dari Matahari dan Bulan. Cara kerjanya adalah sebagai berikut, apabila muka air laut (surut) sama tingginya dengan muka air dalam waduk maka aluran air ke turbin ditutup. Sementara itu muka air laut
Gambar 2. Gambar OTEC siklus tertutup (closed cycle)
(pasang) naik terus. Ketika tinggi muka air laut mencapai kira-kira setengah tinggi air pasang maksimum, maka katup saluran air ke turbin dibuka dan air laut masuk ke dalam waduk melalui saluran air ke turbin, dan menjalankan turbin dan generator dalam hal tersebut tinggi muka air di dalam waduk akan naik. Apabila muka air laut telah mencapai ketinggian maksimumnya tetapi masih lebih dari muka air dalam waduk, turbin generator dan air dalam waduk menjadi sangat kecil. Sehingga turbin generator tidak bekerja pada keadaan tersebut katup simpang (bypass valve) yang menghubungkan laut dengan waduk dibuka, sehingga air laut lebih cepat masuk mengisi waduk,ketika muka air laut dan air di dalam waduk sama tingginya, baik katup simpang maupun katup saluran turbin ditutup. Pada keadaan tersebut tinggi muka air dalam waduk tetap konstan sedangkan inggi muk air laut terus surut. Apabila pebedaan tinggi antara permukaan air laut dan permukaan air dalam waduk sudah cukup besar maka turbin dijalankan dengan membuka katup air ke turbin pada keadaan tersebut air mengalir dari waduk ke laut melalui turbin sehingga turbin berputar dan permukaan air dalam waduk turun. Proses ini terus berlangsung sampai tinggi air dalam waduk tidak cukup untuk menjalankan turbin, dan katup simpang dibuka supaya air yang masih ada di dalam waduk cepat keluar mengalir ke laut.
Dari gambar di atas turbin yang digunakan adalah turbin air dua arah yang nantinya untuk membangkitkan daya pada waktu pasang dan pada waktu surut. Hal ini dapat dilakukan selama 12,5 jam dalam/hari dengan periode 2x sehari. Periode pengosongan waduk dilakukan pada saat permukaan air laut mulai turun sehingga turbin dapat berputar 24 jam.
3. Ocean Wave Energy (Energi Gelombang Laut)
Energi gelombang laut/ombak laut adalah energi yang dihasilkan dari pergerakan gelombang laut menuju daratan dan sebaliknya. Pada dasarnya pergerakan laut yang menghasilkan gelombang laut terjadi akibat dorongan pergerakan angin. Angin timbul akibat perbedaan tekanan pada 2 titik yang diakibatkan oleh respons pemanasan udara oleh matahari yang berbeda di kedua titik tersebut. Mengingat sifat tersebut maka energi gelombang laut dapat dikategorikan sebagai energi terbarukan.Gelombang laut secara ideal dapat dipandang berbentuk gelombang yang memiliki ketinggian puncak maksimum dan lembah minimum.
Alternatif teknologi yang diprediksikan tepat dikembangkan di pesisir pantai selatan Pulau Jawa adalah Teknologi Tapered Channel (Tapchan). Prinsip teknologi ini cukup sederhana, gelombang laut yang datang disalurkan memasuki sebuah saluran runcing yang berujung pada sebuah bak penampung yang diletakkan pada sebuah ketinggian tertentu. Air laut yang berada dalam bak penampung dikembalikan ke laut melalui saluran yang terhubung dengan turbin generator penghasil energi listrik. Adanya bak penampung memungkinkan aliran air penggerak turbin dapat beroperasi terus menerus dengan kondisi gelombang laut yang berubah-ubah. Teknologi ini tetap memerlukan bantuan mekanisme pasang surut dan pilihan topografi garis pantai yang tepat. Teknologi ini telah dikembangkan sejak tahun 1985.
Naik turunnya kolom air ini akan mengakibatkan keluar masuknya udara di lubang bagian atas pipa dan menggerakkan turbin.
Gambar 4. Prinsip kerja PLTO
Dalam PLTO ini proses masuk dan keluarnya aliran ombak pada suatu ruangan tertentu (khusus) dapat menyebabkan terdorongnya udara keluar dan masuk melalui sebuah saluran di atas ruang khusus tersebut. Apabila diletakkan sebuah turbin di ujung saluran tersebut, maka aliran udara yang keluar masuk akan memutar turbin yang menggerakkan generator. Kelemahan dari model ini adalah aliran keluar masuk udara dapat menimbulkan kebisingan, akan tetapi karena aliran ombak sudah cukup bising umumnya ini tidak menjadi masalah besar.
C. Potensi Pemanfaatan Ocean Energy di Indonesia
Sebagai negara kepulauan yang besar, laut Indonesia menyediakan sumber energi alternatif yang melimpah. Sumber energi itu meliputi sumber energi yang terbarukan dan tak terbarukan. Selain minyak bumi di lepas pantai dan laut dalam, sumber energi yang tak terbarukan yang berasal dari laut dalam di wilayah Indonesia adalah methane hydrate. Methane hydrate adalah senyawa padat campuran antara gas metan dan air yang terbentuk di laut dalam akibat adanya tekanan hidrostatik yang besar dan suhu yang relatif rendah dan konstan di kedalaman lebih dari 1.000 meter.
Energi Conversion/OTEC), energi yang disebabkan oleh perbedaan tinggi permukaan air akibat pasang surut dan energi arus laut. Dari keempat energi ini hanya energi gelombang yang tidak dapat diprediksi kapasitasnya dengan tepat karena keberadaan energi gelombang sangat bergantung pada cuaca. Sedangkan OTEC, energi perbedaan tinggi pasang surut serta energi arus laut dapat diprediksi kapasitasnya dengan tepat di atas kertas. Untuk mendukung kebijaksanaan pemerintah, perlu dilakukan langkah-langkah pencarian sumber-sumber energi alternatif yang ramah lingkungan serta terbarukan. Berdasarkan tempatnya, ada dua sumber energi alternatif, yakni sumber energi alternatif yang berasal dari daratan dan sumber energi yang berasal dari laut. Untuk Jawa yang padat penduduknya, pembangunan fasilitas pembangkit listrik dengan energi alternatif yang berasal dari daratan kemungkinan Dari penelitian PL Fraenkel (Power and Energi Vol 216 A, 2002) lokasi yang ideal untuk instalasi pembangkit listrik tenaga arus mempunyai kecepatan arus dua arah (bidirectional) minimum 2 meter per detik. Yang ideal adalah 2.5 m/s atau lebih. Kalau satu arah (sungai/arus geostropik) minimum 1.2-1.5 m/s. Kedalaman tidak kurang dari 15 meter dan tidak lebih dari 40 atau 50 meter. Relatif dekat dengan pantai agar energi dapat disalurkan dengan biaya rendah. Cukup luas sehingga dapat dipasang lebih dari satu turbin dan bukan daerah pelayaran atau penangkapan ikan. Gelombang laut sangat potensial dikonversikan menjadi energi listrik, khususnya karena Indonesia memiliki pantai yang sangat panjang yang bisa diberdayakan sebagai sumber energi alternatif pengganti bahan bakar fosil. Balai Pengkajian Dinamika Pantai BPPT beberapa tahun yang lalu sudah melakukan kajian Hybrid Power Energy dengan mendisain dan membangun sistem energi gelombang laut dengan peralatan berbasis Oscilating Water Column (OWC).
menghasilkan listrik 2,5 KVA hingga 500 KVA yang disesuaikan dengan pendanaan yang tersedia, pemerintah ataupun swasta. Prototipe yang telah diujicobakan adalah dengan struktur baja yang untuk output 1 KVA dicapai efisiensi 30 persen dan dengan struktur beton yang untuk output 1 KVA dicapai efisiensi 45 persen. Jika didayagunakan secara optimal maka energi konversi gelombang laut akan menjamin ketersediaan energi listrik sepanjang tahun sehingga suplai listrik tidak akan tergantung pada pergantian dan perubahan musim, ujarnya. Fenomena fisik laut seperti pergerakan pasang surut, gelombang, panas laut, angin laut dan perubahan salinitas seluruhnya bisa dikonversikan menjadi listrik.
D. Simpulan
Simpulan yang dapat diambil dari penjelasan yang telah diuraikan adalah
1. Laut dengan segala kekuatannya, menyimpan potensi sumber energi yang sangat besar. Secara umum potensi energi yang dapat diambil dari laut dapat dibagi menjadi tiga yaitu energi ombak, energi pasang surut dan energi panas laut. Prinsip sederhana dari pemanfaatan ketiga bentuk energi itu adalah memakai energi kinetik untuk memutar turbin yang selanjutnya menggerakkan generator untuk menghasilkan listrik.
2. Indonesia sebagai negara maritim dengan daerah laut yang sangat luas, memiliki potensi yang sangat besar dalam pengembangan dan pemanfaatan potensi energi dari laut.
E. Daftar Pustaka
Setiadi, Ariep Soelaiman dkk, “Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut (Tidal) Dan Ombak Laut (Wave)”. Makalah Teknologi Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman, Purbalingga 2011.
Hafiz, Muhammad Ihsan Al, “Pemanfaatan Potensi Energi Laut di Indonesia”. Karya Tulis Islmiah, Madrasah Aliyah Negeri 1 Bandar Lampung, Bandar Lampung 2013.
