Pemanfaatan Energi Pasang Surut
Dalam kebijakan pengembangan energi terbarukan dan konservasi energi di Indonesia yang disusun Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) disebutkan, secara umum potensi energi samudera memiliki syarat untuk
dikembangkan, tetapi masih memerlukan penelitian secara mendalam. Bila energi gelombang laut lebih mudah diidentifikasi sebagai penghasil energi listrik maka jenis energi samudera yang kedua yaitu energi pasang surut memerlukan telaah dan pengamatan yang lebih mendalam.
Energi pasang surut adalah energi gerak laut yang diakibatkan oleh fenomena pasang surut air laut. Fenomena pasang surut air laut merupakan perbedaan ketinggian permukaan air laut pada sebuah tempat yang diakibatkan oleh kombinasi gaya gravitasi bulan dan matahari serta gerakan revolusi bumi.
Pengaruh gaya gravitasi bulan lebih besar dari gaya gravitasi matahari. Hal ini terjadi karena walaupun bulan lebih kecil dari matahari, tetapi posisinya lebih dekat ke bumi.
Air laut yang merupakan 70% penyusun permukaan bumi menggelembung pada sumbu yang menghadap ke bulan. Kombinasi rotasi bumi dan revolusi bulan mengakibatkan penggelembungan ini berlangsung secara periodik (lihat gambar 1). Akibatnya daerah-daerah pesisir mengalami dua kali pasang dan dua kali surut selama periode sedikit di atas 24 jam.
Energi pasang surut yang dapat dimanfaatkan membangkitkan energi listrik adalah energi pasang surut yang memiliki arus pasang surut yang relatif cepat dengan perpindahan massa yang besar. Energi pasang surut dengan tipologi demikian dipengaruhi oleh topografi teluk atau selat yang sempit. Perpindahan massa yang besar bisa diamati dengan melihat perbedaan ketinggian permukaan
air laut pada saat pasang dan pada saat surut.
Di Indonesia, umumnya perbedaan itu berkisar antara 1 m sampai 3 m. Meskipun demikian terdapat daerah-daerah tertentu yang memiliki perbedaan kisaran
pasang surut yang melebihi rata-rata seperti muara Sungai Digul dan Sungai Muli di Papua Selatan yang perbedaannya mencapai sekitar 7 - 8 m. Perbedaan
pasang surut yang tertinggi di dunia ditemukan di Teluk Fundy, Kanada.
Perbedaan pasang surutnya bisa mencapai 20 m.
Kecepatan arus pasang-surut di pantai-pantai Indonesia umumnya kurang dari 1,5 m/detik. Kecuali di selat-selat diantara pulau-pulau Nusa Tenggara,
kecepatannya bisa mencapai 2,5 - 3 m/detik. Arus pasang-surut terkuat yang tercatat di Indonesia adalah di Selat antara Pulau Taliabu dan Pulau Mangole di Kepulauan Sula, Propinsi Maluku Utara. Arus pasang-surutnya dapat mencapai 5 m/detik. Berbeda dengan arus gelombang laut yang disebabkan oleh angin yang hanya terjadi pada air di lapisan permukaan, arus pasang-surut bisa mencapai lapisan yang lebih dalam. Karakter ini memungkinkan pemanfaatan optimal dalam proses pembangkitan energi listrik.
Berdasarkan karakter energi pasang surut maka teknologi pembangkit energi listrik yang memanfaatkan energi pasang surut laut dapat dikelompokkan kedalam 2 kelompok besar yaitu teknologi yang memanfaatkan arus pasang surut dan teknologi yang memanfaatkan perpindahan massa. Teknologi yang
memanfaatkan arus pasang surut lebih sederhana dari teknologi yang
memanfaatkan perpindahan massa karena teknologi jenis kedua ini selain harus dibangun di tempat yang memiliki perbedaan ketinggian pasang surut yang besar juga memerlukan dam atau waduk penampungan air yang relatif besar.
Teknologi pembangkitan listrik yang memanfaatkan arus pasang surut mirip dengan teknologi pembangkitan listrik yang memanfaatkan angin. Turbin dipasang di bawah laut pada kedalaman tertentu. Baling-baling turbin yang
memiliki diameter tertentu memutar rotor generator yang terhubung pada sebuah kotak gir (gear box). Kedua baling-baling tersebut dipasangkan pada sebuah sayap yang membentang horizontal dari sebuah batang silinder yang diborkan ke dasar laut. (lihat gambar 2). Mengingat arus pasang surut berubah arah secara periodik, maka turbin harus sensitif terhadap perubahan arus tersebut. Salah satu jenis turbin dengan teknologi ini adalah Marine Current Turbines (MCT) yang banyak dikembangkan di Inggris. Turbin ini memiliki diameter baling-baling sekitar 15 - 20 m. Satu unit pembangkit dapat menghasilkan listrik sekitar 750 - 1500 kW.
Putaran baling-baling turbin diatur sekitar 10 - 20 rpm atau sekitar 10 % dari putaran baling-baling kapal sehingga tidak mengganggu aktivitas hewan laut di sekitar turbin. Agar tenaga listrik yang dihasilkan secara agregat besar, maka pada satu areal tertentu dapat ditanam banyak turbin yang membentuk ladang energi. Pada beberapa daerah, dapat pula pembangkit jenis ini dikombinasikan dengan pembangkit angin di atas permukaan laut. Listrik yang dihasilkan dialirkan ke daratan menggunakan jaringan transmisi bawah laut.
Selain jenis MCT, turbin lepas pantai lain yang dikembangkan adalah jenis swan turbines.Turbin jenis ini memiliki baling-baling yang langsung terhubung dengan generator listrik tanpa melalui kotak gir. Hal ini membuat turbin jenis ini lebih efisien dan dapat meminimalkan kemungkinan kesalahan teknis pada alat. Selain itu, turbin jenis ini tidak memerlukan pemasangan turbin dengan pengeboran ke dasar laut. Turbin ini menggunakan pemberat sejenis balok beton yang menahan turbin tetap di dasar laut memanfaatkan gaya gravitasi.
Untuk meningkatkan energi listrik yang dihasilkan, penelitian berbagai jenis turbin pasang surut terus dilakukan. Berbagai turbin jenis lain yang masih dalam bentuk prototipe di antaranya oscillating tidal turbine yang memanfaatkan osilasi akibat arus pasang surut dan polo tidal turbine yang memanfaatkan gerakan sudu putar vertikal akibat arus pasang surut. Turbin jenis ossilating tidal turbine dapat
menghasilkan energi sekitar 3 - 5 MW, sedangkan jenis polo tidal turbine dapat menghasilkan energi maksimum sampai 12 MW.
Berbeda dengan turbin pasang surut lepas pantai, teknologi yang memanfaatkan
perpindahan massa memerlukan tempat khusus. Di seluruh dunia, diduga hanya ada 20 lokasi yang memungkinkan dibangun pembangkit listrik tenaga pasang surut dengan dam penampung air. Lokasi-lokasi tersebut terdapat di Rusia,
Kanada, Inggris, Prancis, India, China dan Australia. Salah satu lokasi yang telah dibangun pembangkit listrik tenaga pasang surut adalah La Rance Tidal Power Barrage di muara Sungai Rance, Prancis. Pembangkit ini mulai dibangun pada tahun 1960 dan selesai pada tahun 1967. Kapasitas pembangkitnya adalah 240 MW yang berasal dari 24 unit turbin berkapasitas 10 MW. Pembangkit pasang surut terbesar di dunia ini memiliki panjang dam 330 m dengan luas genangan 22 km2, memanfaatkan perbedaan ketinggian pasang surut sekitar 8 m.
Prinsip kerja pembangkit ini sederhana, pada saat pasang naik, sejumlah massa air mengalir ke muara sungai melalui dam yang pintu masuknya dilengkapi turbin generator. Aliran tersebut memutar turbin generator yang menghasilkan listrik.
Demikian pula sebaliknya, pada saat air laut surut, massa air yang terkumpul di area genangan dam dialirkan ke laut melalui pintu yang dilengkapi turbin dan generator tadi. Aliran balik ini akan kembali memutar turbin yang menghasilkan listrik.
Secara umum energi listrik dalam kwh yang dihasilkan tiap satu siklus pasang surut berbanding lurus dengan konstanta sebesar 1397 dikalikan faktor kapasitas pembangkit dikali kuadrat ketinggian perbedaan pasang surut dikali luas area genangan. Faktor kapasitas pembangkit di La Rance adalah 33 %, maka energi yang dihasilkan dalam 1 tahun sekitar 517 GWh. Sebuah jumlah energi yang besar.
Di Indonesia, pembangkit listrik tenaga pasang surut dengan dam dimungkinkan dibangun di muara Sungai Digul, tetapi pembangunan itu susah untuk mencapai nilai ekonomis, mengingat pusat beban listrik terbesar di Indonesia adalah di Pulau Jawa. Beban listrik di daerah Papua Selatan masih tergolong rendah dengan kondisi menyebar yang menambah beban investasi infrastruktur kelistrikan. Pembangkit listrik yang memanfaatkan arus pasang surut di lepas pantai lebih berpotensi dikembangkan di perairan sekitar Pulau Jawa. Yang perlu
diteliti lebih lanjut adalah lokasi yang mendukung serta jenis turbin yang tepat mengingat aliran arus yang tidak terlalu cepat.
Energi pasang surut air laut adalah energi terbarukan yang tidak menghasilkan pencemar karbon. Kelebihannya dibandingkan energi gelombang laut adalah energi pasang surut bisa diprediksi. Selain itu biaya produksi listrik rendah, meskipun biaya pembangunan terutama yang menggunakan dam relatif lebih tinggi. Kelemahan lain dari energi ini adalah jam kerja hariannya yang hanya berkisar 10 jam per hari yaitu pada saat terjadi pasang surut. Kondisi ini
menyebabkan pengoperasian pembangkit jenis ini lebih diprioritaskan pada saat beban puncak.***
Sudarmono Sasmono, mahasiswa magister Teknik Elektro Option Teknik Tenaga Listrik, STEI ITB.
