Energi Gelombang Laut

Salah satu potensi laut dan samudra yang belum banyak diketahui masyarakat umum adalah potensi energi laut dan samudra untuk menghasilkan listrik. Gelombang yang selama ini dijadikan sarana olahraga bagi para peselancar, kini bisa menjadi sumber energi tiada henti. Laut melingkupi 70 persen permukaan bumi. 

Gelombangnya menyimpan energi besar yang dapat menggerakkan turbin-turbin sehingga menghasilkan listrik. Energi gelombang ini dapat dimanfaatkan untuk mensuplai kebutuhan energi seuatu kota pelabuhan misalnya. Para peneliti memperkirakan, hanya dengan memanfaatkan 0,2 per sen energi gelombang laut dapat menyalakan semua bola lampu di seluruh dunia. Problemnya agak sulit memperkirakan kapan gelombang laut cukup besar sehingga memproduksi energi yang cukup. Solusinya adalah dengan menyimpan sebagian energi ketika gelombang cukup besar. 

Namun, bagaimanapun juga, pengembangan teknologi pembangkit energi gelombang masih tertinggal 10 sampai 20 tahun dibelakang pengembangan teknologi pembangkitan energi terbarukan lainnya seperti angin dan surya.

        

Negara-negara yang Mengembangkan Energi Gelombang Laut

Negara yang melakukan penelitian dan pengembangan potensi energi samudra untuk menghasilkan listrik adalah Inggris, Amerika Serikat, Finlandia, Portugis, Prancis dan Jepang. Bagaimana dengan Indonesia?

Indonesia adalah sebuah negara kepulauan terbesar di Dunia, maka sangat wajar bila Indonesia mengandalkan energi untuk penduduknya dari Energi Gelombang Laut untuk memenuhi kebutuhan mereka akan energi. Ini adalah sebuah solusi yang sangat tepat dan strategis bagi bangsa dan negara Indonesia.

BPPT pernah membangun sumber energi gelombang laut di pantai selatan Pulau Jawa yang dapat menghasilkan daya listrik beberapa kWatt, namun efisensinya relatif masih rendah. Disain BPPT mendasarkan konversi energi ombak ke tekanan udara, kemudian angin yang ditimbulkannya mendorong turbin listrik.

Potensi Keuntungan Energi Gelombang laut

Tabel 1. Perbandingan Total Biaya Operasi ($sen/kWh)

	Pembangkit Tambahan (1 MW)	Pembangkit Utama (100 MW)
Teknologi Pelampung	7-10	3-4
Bahan bakar fosil	Tidak ada data	3-5
Angin	10	5-6
Disel	12-100	Tidak ada data
Photovoltaic (Solar)	25-50	10-15

Dibandingkan dengan teknologi hijau lainnya seperti energi matahari dan angin, energi gelombang ini memberikan ketersedian mencapai 90% dengan kawasan yang potensial tidak terbatas, selama ada ombak, energi listrik bisa didapat. Di samping nilai ekonomis yang cukup menjanjikan, teknologi ini tidak menimbulkan polusi

Tabel 2. Perbandingan energi gelombang laut, angin dan matahari

Tipe	Kerapatan Energi	Prediksi	Ketersediaan	Kawasan potensial
Energi gelombang laut	Tinggi	Dapat diprediksikan di banyak tempat	80 – 90 %	Tidak terbatas
Energi angin	Rendah	Tidak dapat diprediksi – kecuali di tempat-tempat terbatas	20 – 30 %	Sangat terbatas
Energi matahari	Rendah	Tidak dapat diprediksi – kecuali di beberapa tempat	20 – 30 %	Di beberapa kawasan

Teknologi Pengubah Energi Gelombang Laut

Berbagai teknologi pengubah energi gelombang laut telah banyak dikembangkan, tetapi kompleksitas dan mahalnya biaya produksinya masih merupakan tantangan yang perlu dijawab.

1. SeaDog Pump

Independent Natural Resources Inc. yang berbasis di Minnesota, Amerika Serikat, mencoba menawarkan sebuah teknologi pengubah energi gelombang laut menjadi listrik yang lebih sederhana dan murah dibanding teknologi-teknologi lain.

SeaDog Pump, teknologi yang dikembangkan oleh Independent Natural Resources Inc. terdiri dari platform yang mengapung dan memanfaatkan gerakan gelombang untuk menggerakkan piston. Sebuah pelampung besar terhubung dengan bagian bawah piston tersebut.

Setiap ada gelombang yang bergerak memasuki platform, maka pelampung akan bergerak mengikuti gerakan gelombang. Efeknya gerakan gelombang yang terus menerus akan menggerakkan pula piston naik turun menekan air laut yang kemudian memutar turbin dan membuangnya kembali ke laut.

Untuk mengetahui dan memperoleh penilaian yang obyektif terhadap kinerja SeaDog Pump, Independent Natural Resources Inc. mengajak Texas A&M University guna melakuka evaluasi terhadap teknologi tersebut. Hasilnya, menurut Texas A&M University, SeaDog mampu mengkonversi 22% energi gelombang laut menjadi energi yang berguna.

Perusahaan tersebut juga sedang merencanakan untuk menguji SeaDog Pump dalam skala pembangkit listrik atau untuk desalinasi air laut.

Independent Natural Resources Inc. yakin bahwa dengan desain sistem yang sederhana dan tidak digunakannya komponen-komponen elektronika, maka untuk scale up tidak akan membutuhkan biaya yang besar.

2. WaveRoller

Sebuah perusahaan Firlandia Energi-AW menghasilkan alat energi ombak yang disebut WaveRoller, yang tergantung pada gelombang dasar laut untuk menghasilkan tenaga listrik. Inspirasi teknologi hijau ini ditemukan pada tahun 1993 ketika pendiri perusahaan dan penyelam professional, Rauno Koivusaari sedang menyelam di Lautan Baltik. Ketika ia menemukan kapal rusak, hampir saja ia tertabrak oleh pintu yang bergerak menutup dan membuka dikarenakan gerakan gelombang air di dasar laut. Melihat kejadian ini membuat Mr. Koivusaari berpikir untuk memproduksi energi dengan memanfaatkan gelombang dasar laut, dan rasa penasarannya itu mendorongnya untuk menciptakan Energi AW sebagai rasa ingin tahunya untuk menciptakan Energi AW.

Pendekatan Energi AW menggunakan “gelombang dasar” atau gerakan air di bawah permukaan laut. Untuk melakukan ini, WaveRolLers (Gulungan Ombak) atau beberapa plat diletakkan di dasar laut sehingga bergerak maju dan mundur. Gaya gelombang laut pada alat itu akan menghasilkan energi yang dapat kita hubungkan dengan pompa piston sehingga dengan generator listrik di darat energi itu dapat diubah menjadi energi listrik.

Menurut perusahaan itu, teknik Gulungan Ombak ini berbeda dengan teknologi kelautan yang lain karena teknologi ini tidak terlihat, tidak menimbulkan polusi suara dan tidak terpengaruh oleh badai yang mungkin terjadi. Energi-AW juga menyatakan bahwa peralatan dan bahan-bahan yang digunakan untuk membuat WaveRollers tidak mencemari lingkungan. Misalkan, mereka menggunakan minyak yang dibuat dari tanaman pada peralatan hidrolik yang digunakan pada sistem generator ombak yang inovatif ini.

Akhir-akhir ini, perusahaan ini melakukan uji coba di Pantai Peniche, Portugal dengan target utamanya adalah menghasilkan energi 10 megawaat dari WaveRoller di perariran Portugal dalam kurun waktu dua tahun ini. Sesuai dengan pendekatan perusahaannya, pemimpin Energi AW, Tuomo Hyysalo menyatakan bahwa energi ombak ini mempunyai kemampuan menyumbang 10 persen dari keseluruhan kebutuhan listrik secara global tanpa menghasilkan emisi CO2. Lebih lanjut, gelombang dasar yang terjadi dekat pantai yang digunakan oleh WaveRoller merupakan sumber energi yang mudah didapatkan di mana-mana karena terdapat di sepanjang garis pantai.”  

Kerajaan Inggris merupakan salah satu negara yang memanfaatkan energi abadi yang ramah lingkungan ini. Sebuah perusaahan Inggris, Marine Current Turbines Limited (MCT) sedang dalam proses untuk memasang 12 megawaat sistem energi ombak Seagen di Stangford Lough di Pantai Irlandia Utara. Sistem ini terdiri atas 20 turbin kembar yang panjangnya 20 m dan dipancakan pada sumbu vertikal pada lempeng laut. Kecepatan ombak di daerah ini menyebabkan turbin itu berputar dengan kecepaan 10 sampai 20 kali per menit sehingga para ahli mengatakan bahwa hal ini tak akan berpengaruh terhadap hewan-hewan laut. Proyek ini dijadwalkan akan selesai sebelum musim panas 2008, dan jika berhasil maka perusahaan ini berencana untuk membuat pembangkit energi ombak di sepanjang pantai Inggris, sehingga diharapkan pada akhirnya dapat memenuhi 15 hingga 20 persen kebutuhan negara itu terhadap teknologi yang hijau. Sebagai peserta yang ikut menandatangani Protokol Kyoto, Inggris telah mengeluarkan undang-undang agar dapat membuat langkah yang sesuai dengah hal itu. 

Sebuah proyek energi kinetik ombak yang lain di Atlantik juga terdapat di New York, AS, yaitu Roosevelt Island Tidal Energy (RITE), yang saat ini telah membangkitkan 1.000 kilowatt energi setiap hari. RITE diakui sebagai pembangkit energi kinetik ombak aliran bebas yang pertama. Proyek ini masih dalam fase uji coba tetapi setelah selesai diharapkan telah terpasang 200 turbin di dasar Sungai Timur sehingga dapat membangkitkan energi listrik sebesar 10 megawatt untuk penduduk Kota New York. Sebelum tahun 2013, sekitar 25 persen energi yang digunakan di kota itu dihasilkan oleh energi ombak.

3. Pelampung Magnet Pemanen Linier.

Para Insinyur di Oregon State University telah mengambil langkah awal pemanfaatan energi gelombang ini. Mereka telah membuat semacam sistem pelampung pembangkit energi yang menangkap energi gelombang laut dan mengubahnya menjadi listrik. Teknologi dipakai oleh kota Portland di Amerika SerikatSistem ini ditempatkan sejauh 1 - 2 mil dari bibir pantai ke tengah laut dan disebut pelampung generator linear magnet permanen (permanent magnet linear generator buoy).

Cara kerja

Berbeda dengan generator umumnya yang menghasilkan listrik akibat gerakan berputar, generator linear magnet permanen menghasilkan listrik dari gerakan bolak-balik akibat naik-turunnya pelampung oleh gelombang laut. Di dalam pelampung, lilitan (coil) kawat dipasang mengelilingi batang magnet yang dipancangkan ke dasar laut. Coil dipasang meyatu dengan pelampung, sehingga akan naik dan turun sesuai pergerakan pelampung akibat gelombang laut. Gerakan bolak-balik ini memotong fluks magnet sehingga menimbulkan beda potensial dan menghasilkan listrik.

Berdasarkan hasil penelitian dari Universitas Oregon, setiap pelampung mampu menghasilkan daya sebesar 250 kilowatt dan teknologi ini dapat digunakan dalam skala kecil ataupun besar tergantung kepada energi yang dibutuhkan dan skala teknologi yang digunakan. Ada beberapa pilihan untuk menghasilkan daya tersebut, penjelasan di atas menggunakan teknik koil yang bergerak naik turun, tetapi bisa juga dengan teknik batang magnet yang bergerak naik turun. Penempatan koil dan batang magnet bisa juga ditempatkan didasar atau dipermukaan laut. Para peneliti memperkirakan, cukup dibutuhkan 200 pelampung untuk mencukupi kebutuhan listrik suatu kota pelabuhan.

Pada sistem ini bisa disebut dengan ironless, karena menghilangkan salah satu iron yang bersifat softmagnetic pada bagian stator. Sehingga sheer stres yang diperlukan menjadi kecil. Tetapi kelemahan dari sistem ini adalah poros atau shaft atau translator menjadi lebih berat dengan adanya magnet.

Keuntungan

Sebagai perbandingan tabel di bawah ini menunjukkan keuntungan yang didapatkan secara ekonomis dari penggunaan teknologi yang kita sebut waves of power.

Suara, emisi CO2, maupun polusi visual dan sekaligus mampu memberikan ruang kepada kehidupan laut untuk membentuk koloni terumbu karang di sepanjang jangkar yang ditanam di dasar laut. Hal ini akan mengakibatkan berkumpulnya ikan dan binatang laut lain.

4. “Aqucadoura”

Produk energi gelombang laut dari Portugal ini dinamai “Aqucadoura” yang terdiri dari tiga rangkaian Konverter Energi Gelombang yang dapat menghasilkan daya listrik sebesar 2,25 MegaWatt, cukup untuk memenuhi kebutuhan listrik bagi 1.500 rumah di Portugal (kalau di Indonesia bisa untuk 3.000 rumah, sebab kebutuhan listrik tiap rumahtangga Indonesia lebih sedikit).

Dua buah foto dibawah ini cukup untuk menggambarkan bagaimana Aquacadoura ini beroperasi.

Konverter Enegi Ombak Aquacadoura

Panjang tiap rangkaian Konverter Energi Ombak ini adalah sekitar 140 meter. Bila rangkaian Konverter Energi ini kita gelar disepanjang pantai lautan di dunia, maka akan dapat dibangkitkan Energi Listrik sebesar 2 Tera Watts, cukup untuk dua kali kebutuhan energi listrik dunia.

Disain sumber energi gelombang laut dari Portugal dibawah ini berdasarkan konversi energi turun-naiknya gelombang laut langsung ke piston-piston untuk mendorong air untuk memutar motor listrik, sehingga secara prinsip efisiensinya lebih tinggi. Piston-piston dibuat stasioner dan diikat kedasar laut, sedangkan casing-nya berbentuk tabung metal memanjang dibiarkan naik-turun sesuai irama gelombang laut. Energi listrik yang dihasilkannya dikirim kedarat melalui kabel-kabel listrik bawah-laut.

Potensi Energi Gelombang

Secara umum, potensi energi samudra yang dapat menghasilkan listrik dapat dibagi kedalam 3 jenis potensi energi yaitu energi pasang surut (tidal power), energi gelombang laut (wave energy) dan energi panas laut (ocean thermal energy). Energi pasang surut adalah energi yang dihasilkan dari pergerakan air laut akibat perbedaan pasang surut. Energi gelombang laut adalah energi yang dihasilkan dari pergerakan gelombang laut menuju daratan dan sebaliknya. Sedangkan energi panas laut memanfaatkan perbedaan temperatur air laut di permukaan dan di kedalaman. Meskipun pemanfaatan energi jenis ini di Indonesia masih memerlukan berbagai penelitian mendalam, tetapi secara sederhana dapat dilihat bahwa probabilitas menemukan dan memanfaatkan potensi energi gelombang laut dan energi panas laut, lebih besar dari energi pasang surut.

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. Pada selang waktu tertentu, ketinggian puncak yang dicapai serangkaian gelombang laut berbeda-beda, bahkan ketinggian puncak ini berbeda-beda untuk lokasi yang sama jika diukur pada hari yang berbeda. Meskipun demikian secara statistik dapat ditentukan ketinggian signifikan gelombang laut pada satu titik lokasi tertentu.

Bila waktu yang diperlukan untuk terjadi sebuah gelombang laut dihitung dari data jumlah gelombang laut yang teramati pada sebuah selang tertentu, maka dapat diketahui potensi energi gelombang laut di titik lokasi tersebut. Potensi energi gelombang laut pada satu titik pengamatan dalam satuan kw per meter berbanding lurus dengan setengah dari kuadrat ketinggian signifikan dikali waktu yang diperlukan untuk terjadi sebuah gelombang laut. Berdasarkan perhitungan ini dapat diprediksikan berbagai potensi energi dari gelombang laut di berbagai tempat di dunia. Dari data tersebut, diketahui bahwa pantai barat Pulau Sumatera bagian selatan dan pantai selatan Pulau Jawa bagian barat berpotensi memiliki energi gelombang laut sekitar 40 kw/m

Pada dasarnya prinsip kerja teknologi yang mengkonversi energi gelombang laut menjadi energi listrik adalah mengakumulasi energi gelombang laut untuk memutar turbin generator. Karena itu sangat penting memilih lokasi yang secara topografi memungkinkan akumulasi energi. Meskipun penelitian untuk mendapatkan teknologi yang optimal dalam mengkonversi energi gelombang laut masih terus dilakukan, saat ini, ada beberapa alternatif teknologi yang dapat dipilih.

Untuk Indonesia, 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 (lihat gambar 3). 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.

Alternatif teknologi pembangkit tenaga gelombang laut yang lebih banyak dikembangkan adalah teknik osilasi kolom air (the oscillating water column). Proses pembangkitan tenaga listrik dengan teknologi ini melalui 2 tahapan proses. Gelombang laut yang datang menekan udara pada kolom air yang diteruskan ke kolom atau ruang tertutup yang terhubung dengan turbin generator. Tekanan tersebut menggerakkan turbin generator pembangkit listrik. Sebaliknya, gelombang laut yang meninggalkan kolom air diikuti oleh gerakan udara dalam ruang tertutup yang menggerakkan turbin generator pembangkit listrik. 

Variasi prinsip teknologi ini dikembangkan di Jepang dengan nama might whale technology. Di Skotlandia, Inggris Raya, telah dibangun pembangkit tenaga gelombang laut yang menggunakan teknologi ini. Pembangkit yang selesai dibangun pada tahun 2000 ini dilengkapi 2 generator dan 2 turbin counter-rotating yang mampu menghasilkan daya listrik sampai 500 kW.

Selain itu, di Denmark, dikembangkan pula teknologi pembangkit tenaga gelombang laut yang disebut wave dragon, prinsip kerjanya mirip dengan tapered channel. Perbedaannya pada wave dragon, saluran air dan turbin generator diletakkan di tengah bak penampung sehingga memungkinkan pembangkit di pasang tidak di pantai.

Pembangkit-pembangkit tersebut kemudian dihubungkan dengan jaringan transmisi bawah laut ke konsumen. Hal ini menyebabkan biaya instalasi dan perawatan pembangkit ini mahal. Meskipun demikian pembangkit ini selain memasok listrik, juga mampu mendorong pertumbuhan kehidupan laut. tidak ada emisi gas buang CO2, tidak ada polusi suara, tidak ada polusi visual dan tidak memerlukan biaya bahan bakar, karena sumber penggerakknya energi alam yang bersifat terbarukan.