Ada 3 cara untuk menangkap energi gelombang, yaitu :
1. Pelampung: listrik dibangkitkan dari gerakan vertikal dan rotasional pelambung
2. Kolom air yang berosilasi (Oscillating Water Column): listrik dibangkitkan dari naik turunnya air akibat gelombang dalam sebuah pipa silindris yang berlubang. Naik turunnya kolom air ini akan mengakibatkan keluar masuknya udara di lubang bagian atas pipa dan menggerakkan turbin.
3. Wave Surge. Peralatan ini biasa juga disebut sebagai tapered channel atau kanal meruncing atau sistem tapchan, dipasang pada sebuah struktur kanal yang dibangun di pantai untuk mengkonsentrasikan gelombang, membawanya ke dalam kolam penampung yang ditinggikan. Air yang mengalir keluar dari kolam penampung ini yang digunakan untuk membangkitkan listrik dengan menggunakan teknologi standar hydropower.
Energi ini dapat dikonversi ke listrik lewat 2 kategori yaitu off-shore (lepas pantai) and on-shore (pantai). Kategori lepas pantai (off-shore) dirancang pada kedalaman sekitar 40 meter dengan menggunakan mekanisme kumparan seperti Salter Duck yang diciptakan Stephen Salter (Scotish) yang memanfaatkan pergerakan gelombang untuk memompa energi. Sistem ini memanfaatkan gerakan relatif antara bagian/pembungkus luar (external hull) dan bandul didalamnya (internal pendulum) untuk diubah menjadi listrik. Peralatan yang digunakan yaitu pipa penyambung ke pengapung di permukaan yang mengikuti gerakan gelombang. Naik turunnya pengapung berpengaruh pada pipa penghubung selanjutnya menggerakan rotasi turbin bawah laut.
Di Amerika Serikat, telah ada perusahan yang mengembangkan untaian buoy pelampung plastik yang mendukung penghasil listrik ini. Setiap Buoy pelampung bisa menghasilkan 20 kW listrik dan saat ini telah dikembangkan untuk mengisi ulang energi (recharge) bagi robot selam angkatan laut AS dan digunakan bagi komunitas kecil. Cara lain untuk menangkap energi gelombang lepas pantai adalah dengan membangun tempat khusus seperti sistem tabung Matsuda, metodenya adalah memanfaatkan gerak gelombang yang masuk di dalam ruang bawah dalam pelampung dan sehingga timbul gerakan perpindahan udara ke bagian atas pelampung. Gerakan perpindahan udara ini menggerakkan turbin. Pusat Teknologi Kelautan Jepang telah mengembangkan prototype jenis ini yang disebut �Mighty Whale� berupa peralatan penangkap gelombang yang di tempatkan di dasar laut (anchored) dan di** SENSOR ** dari pantai untuk kebutuhan listrik di pulau-pulau kecil.
Sistem on-shore mengkonversi gelombang pantai untuk menghasilkan energi listrik lewat 3 sistem: channel systems, float systems dan oscillating water column systems. Prinsipnya energi mekanik yang tercipta dari sistem-sistem ini secara langsung mengaktifkan generator dengan mentransfer gelombang pada fluida, air atau udara penggerak yang kemudian mengaktifkan turbin generator. Pada channel systems gelombang disalurkan lewat suatu saluran kedalam bangunan penjebak seperti kolam buatan (lagoon).
Ketika gelombang muncul, gravitasi akan memaksa air melalui turbin guna membangkitkan energi listrik. Pada float systems yang mengatur pompa hydrolic berbentuk untaian rakit-rakit dihubungkan dengan engsel-engsel (Cockerell) bergerak naik turun mengikuti gelombang. Gerakan relatif menggerakkan pompa hidrolik yang berada di antara dua rakit. Tabung tegak Kayser juga dapat digunakan dengan pelampung yang bergerak naik turun didalamnya karena adanya tekanan air. Gerakan antara pelampung dan tabung menimbulkan tekanan hidrolik yang diubah menjadi energi listrik. Oscillating water column systems menggunakan gelombang untuk menekan udara diantara kontainer. Ketika gelombang masuk ke dalam kolom kontainer berakibat kolom air terangkat dan jatuh lagi sehingga terjadi perubahan tekanan udara. Sirkulasi yang terjadi mengaktifkan turbin sebagai hasil perbedaan tekanan yang ada. Beberapa sistem ini berfungsi juga sebagai tempat pemecah gelombang �breakwater� seperti di pantai Limpit, Scotlandia dengan energi listrik yang dihasilkan sebesar 500 kW. Ada empat teknologi energi gelombang yaitu sistem rakit Cockerell, tabung tegak Kayser, pelampung Salter, dan tabung Masuda.
Sistem rakit Cockerell berbentuk untaian rakit-rakit yang saling dihubungkan dengan engsel-engsel dan sistem ini bergerak naik turun mengikuti gelombang laut. Gerakan relatif rakit-rakit menggerakkan pompa hidrolik yang berada di antara dua rakit. Sistem tabung tegak Kayser menggunakan pelampung yang bergerak naik turun dalam tabung karena adanya tekanan air. Gerakan relatif antara pelampung dan tabung menimbulkan tekanan hidrolik yang dapat diubah menjadi energi listrik. Sistem Pelampung Salter memanfaatkan gerakan relatif antara bagian /pembungkus luar (external hull) dan bandul didalamnya (internal pendulum) untuk diubah menjadi energi listrik. Pada sistem tabung Masuda metodenya adalah memanfaatkan gerak gelombang laut masuk ke dalam ruang bawah dalam pelampung dan menimbulkan gerakan perpindahan udara di bagian ruangan atas dalam pelampung. Gerakan perpindahan udara ini dapat menggerakkan turbin udara.Lokasi potensial untuk membangun sistem energi gelombang adalah di laut lepas, daerah lintang sedang dan di perairan pantai. Energi gelombang bisa dikembangkan di Indonesia di laut selatan Pulau Jawa dan Pulau Sumatera.
Cara kerja pembangkit listrik baru ini sangat sederhana. Sebuah tabung beton dipasang pada suatu ketinggian tertentu di pantai dan ujungnya dipasang dibawah permukaan air laut. Tiap kali ada ombak yang datang ke pantai, air di dalam tabung beton itu akan mendorong udara yang terdapat di bagian tabung yang terletak di darat. Pada saat ombak surut, terjadi gerakan udara yang sebaliknya dalam tabung tadi. Gerakan udara yang bolak-balik inilah yang dimanfaatkan untuk memutar turbin yang dihubungkan dengan sebuah pembangkit listrik. Sebuah alat khusus dipasang pada turbin itu supaya turbin hanya berputar satu arah, walaupun arah arus udara dalam tabung beton itu silih berganti.
Kolom Air Bergerak kesana kemari ( Owc): Kolom Air yang bergerak kesana kemari dan diteliti yang dikembangkan dari semua alat garis pantai. Kolom Air bergerak kesana kemari menggunakan suatu struktur yang secara parsial menyelam untuk memanfaatkan tenaga potensial dan kinetik meliputi suatu gelombang samudra. Untuk membangun OWC yang diperlukan adalah suatu perhatian utama sebab keseluruhan lokasi harus � kering�. Suatu dinding penghalang pada umumnya dibangun pada atas/sisi samudra area konstruksi. Walaupun alat ini adalah lebih mudah untuk mengakses dibanding generator lepas pantai ongkos bangunan suatu dinding penghalang adalah penting. Bagian yang atas struktur adalah berongga dengan suatu pelabuhan pada bagian belakang turbine/generator baik ( gambar 1). Dinding Medan meluas ke dalam air dan perlu untuk secara penuh menyelam terus menerus. Dalam kaitan dengan keperluan ini fluktuasi yang pasang surut harus dibandingkan secara relatif kecil kepada ukuran struktur [itu].
Asumsikan garis yang merah membujuk untuk terus gambar 1 adalah permukaan air diwakili. Jika ini adalah kasus, ketika gelombang yang datang/berikutnya menyalurkan ke dalam struktur, sebagian dari airflow akan lepas kebalikan arah gelombang sebab akan tidak ada � segel� memaksa angkasa sampai pelabuhan pada atas dinding belakang struktur . Seperti itu, fluktuasi yang pasang surut harus tidak menetes jatuh di bawah tepi alas dinding medan dalam rangka memelihara parameter operasional. Ketika gelombang mendekati, itu menyebabkan udara untuk memaksa supaya ruang/daerah dan ke luar dari pelabuhan, dekat dinding belakang. Ketika gelombang mundur arah kebalikan, udara ditarik dari pelabuhan pada dinding belakang sampai turbin dan ke luar dekat pintu masuk dinding medan. Turbin baik dengan sendirinya adalah terobosan yang utama di dalam implementasi OWC , pemanfaatan dua cara perputaran generator searah. Walaupun OWC mempunyai potensi maha besar ketika diterapkan dengan energi samudra mempunyai beberapa kelemahan. Awal ongkos dinding penghalang dan lampiran adalah sangat tinggi sebab kebanyakan penempatan adalah jalan masuk ke alat berat. Pada umumnya pantai lokasi sukar untuk diperoleh, tergantung pada penetapan wilayah. Lagipula lokasi karang ini adalah pantas untuk penempatan berbagai jenis hidup samudra dan kadang-kadang yang dilindungi di depan hukum. Seperti tersebut sebelumnya, masalah utama dengan OWC sedang memanfaatkan bi-directional arus udara itu menyajikan. Penggunaan suatu Mekanik Turbin menggabungkan dengan suatu generator induksi adalah bentuk wujud khas dari suatu OWC.
Keuntungan pemanfaatan energi gelombang ini adalah:
1. Energi ini bebas, tidak perlu bahan bakar, tidak ada limbah/polusi
2. Sumber energi yang dapat diperbaharui
3. Dapat menghasilkan banyak energi
4. Biaya tidak mahal
Sedangkan kelemahannya adalah:
1. Sangat tergantung dengan karakteristik gelombang, kadang-kadang bisa menghasilkan energi yang besar, kadang-kadang tidak ada.
2. Perlu satu lokasi yang tepat dimana gelombangnya konsisten besar.
3. Alatnya harus kokoh sehingga tahan terhadap kondisi cuaca yang jelek
Turbin baik :
Salah satu permasalahan yang paling besar yang menyertakan generasi tenaga gelombang adalah fakta keadaan laut yang sederhana adalah suatu unsur yang sangat bersifat menghancurkan, terutama ketika dalam hubungan dengan bagian mekanis untuk menentukan jangka waktu. Ini telah dipecahkan di dalam disain OWC dengan penggunaan udara dipaksa sebagai ganti seawater untuk memutar generator. Masalah yang berikutnya ditemui yaitu usaha untuk menggunakan kedua arus udara yang disajikan oleh OWC. Turbin baik telah dirancang oleh Alan Well pada tahun 1980. Pumpun primernya adalah untuk kembangkan suatu turbin yang bisa menerima dua jalan/cara searah yang mengalir hanya memutar satu arah, dengan mengabaikan arah air atau airflow. Seperti ditunjukkan gambar 2-b, perancangan mata pisau diri mereka adalah inovasi turbin baik.
Mata pisau adalah serupa untuk suatu kerjang udara kalau tidak mereka adalah simetris tentang poros yang horisontal, yang secara khas kerjang udara adalah berbentuk lonjong dalam keadaan dan tidak simetris. Suatu kerjang udara hanya menggunakan dan mengangkat kekuatan menyajikan, sedang turbin baik menggunakan itu untuk mengangkat dan kakas seret untuk memperoleh suatu yang self-rectifing yang searah perputaran generator. Ketika angkasa pindah ke hal positif atau hal negatif yang arah mata pisau berputar ke arah yang sama ( gambar 2-a).
Kelemahan pada jenis ini adalah kerugian aerodinamika yang terjadi. Kebanyakan turbin beroperasi pada 85% dan di atas untuk efisiensi tetapi turbin baik hanya beroperasi pada 80% efisiensi . Lagipula ketika ukuran ombak adalah yang terlalu kecil turbin benar-benar melepaskan tenaga generator untuk tinggal pada beroperasi kecepatan. Selama kondisi-kondisi badai ketika angkasa percepatan menjadi ekstrim dan pergolakan kembangkan di sekitar mata pisau dan efisiensi secara dramatis berkurang. Pada intinya beroperasi toleransi untuk kondisi-kondisi gelombang adalah sangat sempit.
TAPCHAN:
TAPCHAN adalah suatu singkatan untuk saluran yang diruncingkan dan telah dirancang dan diterapkan oleh peneliti orang Norwegia pada tahun 1985 . Lokasi yang menghadap samudra dan dikelilingi oleh dinding beton tinggi adalah suatu bentuk setengah bola pada sisi masing-masing ( gambar 3 ). Air masuk kepada struktur adalah suatu nilai/kelas sedikit [sebagai/ketika] didekati dari pantai dengan suatu reservoir pada sisi yang jauh. Saluran yang sangat lebar/luas terdekat ke laut dan meruncingkan bagi suatu lebar lebih kecil ketika mendekati reservoir.
Ketika reservoir mengisi air yang mendesak ke arah saluran reservoir, yaitu suatu turbin yang memondokkan. Turbin Pemintalan menghasilkan listrik, yang mana adalah sangat serupa dengan suatu pembangkit tenaga listrik listrik tenaga air. Susunan ini memerlukan yang sempurna rata-rata tenaga getaran dalam rangka mempunyai cukup kekuatan untuk mendorong kebanyakan dari air ke dalam reservoir. Lagipula perubahan yang pasang surut dapat tidak ada lagi 1m dari tinggi ke air surut untuk memastikan bahwa korset reservoir itu penuh.
Potensi Daya
Untuk memprediksi daya yang dapat dibangkitkan di pantai dilakukan dengan memanfaatkan data angin. Angin yang bertiup dipermukaan laut merupakan faktor utama penyebab timbulnya gelombang laut. Angin yang berhembus di atas permukaan air akan memindahkan energinya ke air. Semakin lama dan semakin kuat angin berhembus, semakin besar gelombang yang terbentuk. Menurut teori Sverdrup, Munk dan Bretchneider (SMB) kecepatan angin minimum yang dapat membangkitkan gelombang adalah sekitar 10 knot atau setara dengan 5 m/det. Untuk mengkonversi tinggi dan perioda gelombang digunakan persamaan gelombang untuk perairan dangkal (CERC,1984). Persamaan yang digunakan adalah:
rumus:
Dimana:
F = panjang fetch
UA = faktor stress angin
G = percepatan gravitasi
Sedangkan Daya yang dapat dibangkitkan dari energi gelombang dihitung dengan menggunakan persamaan daya gelombang, yaitu:
P = 0.55 H2S Tz kW/m (3)
dimana P adalah daya (kW/m panjang gelombang), H adalah tinggi gelombang (m), S adalah perioda (detik), dan Tz adalah zero crossing period.
Kesimpulan:
Di dalam alat keduanya kita harus mengevaluasi masing-masing pada jasa sendiri dan pada penempatan dari implementasi yang diinginkan. Kedua-duanya alat ini mempunyai suatu potensi besar, hanyalah sebab ketiadaan minat di dalam energi dapat diperbaharui aplikasi dari teknologi baru belum terjadi. Dengan lebih riset dan membiayai kedua-duanya dari alat ini bisa mempunyai suatu banyak area aplikasi lebih luas.
Sumber : http://www.google.co.id
http://niganku.wordpress.com/2011/04/09/pembangkit-listrik-tenaga-gelombang-laut/
Indonesia memilki sumber energi yang melimpah yang bisa dikonversi menjadi tenaga listrik, dari panas bumi, batu bara, bioetanol, hingga bahkan ocean energy mengingat dua pertiga wilayah Indonesia adalah lautan. Ocean energy resources yang dimiliki Indonesia bisa dibilang yang terbaik dan terbesar di dunia.
Namun sayangnya, upaya untuk mengembangkan energi yang melimpah ini belum serius dikaji. Mungkin belum banyak yang mengetahui bahwa cadangan minyak yang dimiliki Indonesia diperkirakan hanya untuk 25 tahun ke depan. Selanjutnya dari mana negara ini akan mendapatkan energi listrik? Jawabannya ada di laut, khususnya lautan yang berada di wilayah tropis.
Ocean energy merupakan alternatif energi terbaru termasuk sumber daya nonhayati yang memiliki potensi besar untuk dikembangkan. Potensi energi laut mampu memenuhi empat kali kebutuhan listrik dunia sehingga tidak mengherankan jika berbagai negara maju telah berlomba memanfaatkan energi laut itu.
Listrik tenaga pasang surut
Teknologi pembangkit listrik pasang surut (PLPS) ini mungkin sudah dikuasai penuh oleh bangsa Indonesia. Pada prinsipnya teknologi tersebut tidak berbeda dengan pembangkit listrik tenaga air (PLTA) seperti yang diterapkan di Waduk Jatiluhur dan waduk-waduk lainnya, yakni air laut ketika pasang ditampung dalam suatu wilayah yang dibendung dan pada waktu pasang surut air laut dialirkan kembali ke laut. Pemutaran turbin dilakukan dengan memanfaatkan aliran air ketika masuk ke dalam dam dan ketika keluar dari dam menuju laut.
Kendala utama penerapan teknologi PLPS ini ada dua. Pertama, pemerintah belum pernah memanfaatkan energi pasang surut ini untuk menghasilkan listrik sehingga tenaga ahli Indonesia yang telah menguasai teknologi pembangkit listrik tenaga air belum pernah merancang dan menerapkan atau membangun secara langsung dari awal.
Kedua, pembangunan ini akan merendam wilayah yang luas, apalagi bila harus merendam beberapa desa di sekitar muara atau kolam. Di sini kemudian akan muncul masalah sosial, bukan hanya masalah teknologi.
Kapasitas listrik yang dihasilkan PLPS ini sebaiknya untuk kapasitas besar, di atas 50 megawatt, agar bisa ekonomis seperti PLTA. Sumber energi PLPS ini banyak berada wilayah timur Indonesia, mulai Ambon hingga Papua. Di wilayah itu kebutuhan listrik masih kecil dan membutuhkan power cable bawah laut yang sangat panjang untuk bisa membawa listrik ke Pulau Sulawesi yang membutuhkan listrik dalam jumlah besar.
Di negara lain, beberapa pembangkit listrik sudah beroperasi menggunakan ide itu. Salah satu PLPS terbesar di dunia terdapat di muara Sungai Rance di sebelah utara Prancis. Pembangkit listrik ini dibangun pada 1966 dan berkapasitas 240 megawatt.
PLPS La Rance didesain dengan teknologi canggih dan beroperasi secara otomatis sehingga hanya membutuhkan dua orang untuk pengoperasian pada akhir pekan dan malam hari. PLPS terbesar kedua di dunia terletak di Annapolis, Nova Scotia, Kanada, dengan kapasitas yang mencapai 160 megawatt.
Listrik tenaga panas laut
Perbedaan temperatur di bawah laut sebenarnya telah menjadi ide pemanfaatan energi dari laut. Kita tentu menyadari jika kita menyelam semakin dalam ke bawah permukaan, airnya akan semakin dingin. Temperatur di permukaan laut lebih hangat karena panas dari sinar matahari diserap sebagian oleh permukaan laut.
Tapi di bawah permukaan, temperatur akan turun dengan cukup drastis. Itulah sebabnya penyelam menggunakan pakaian khusus selam ketika menyelam jauh ke dasar laut. Pakaian khusus tersebut dapat menangkap panas tubuh sehingga menjaga mereka tetap hangat.
Nah, pembangkit listrik dapat memanfaatkan perbedaan temperatur tersebut untuk menghasilkan energi. Pemanfaatan sumber energi jenis ini disebut dengan konversi energi panas laut atau ocean thermal energy conversion (OTEC). Proyek-proyek demonstrasi dari OTEC sudah terdapat di Jepang, India, dan Hawaii.
Listrik gelombang laut
Peneliti Universitas Oregon memublikasikan temuan teknologi terbarunya yang diberi nama permanent magnet linear buoy. Diberi nama buoy karena memang pada prinsip dasarnya teknologi terbaru tersebut dipasang untuk memanfaatkan gelombang laut di permukaan. Itu berbeda dengan buoy yang digunakan untuk mendeteksi gelombang laut yang menyimpan potensi tsunami.
Peneliti Oregon menjelaskan prinsip dasar buoy penghasil listrik tersebut yaitu beroperasi dengan mengapung di permukaan. Gelombang laut yang terus mengalun dan berirama bolak-balik dalam buoy itu akan diubah menjadi gerakan harmonis listrik.
Sekilas bila dilihat dari bentuknya, buoy itu mirip dengan dinamo sepeda. Bentuknya silindris dengan perangkat penghasil listrik pada bagian dalamnya. Buoy diapungkan di permukaan laut dengan posisi sebagian tenggelam dan sebagian lagi mengapung.
Kuncinya terdapat pada perangkat elektrik yang berupa koil (kumparan yang mengelilingi batang magnet di dalam buoy). Saat ombak mencapai pelampung, pelampung tersebut akan bergerak naik dan turun secara relatif terhadap batang magnet sehingga bisa menimbulkan beda potensial dan listrik dibangkitkan. Tentu saja agar dapat bergerak koil tersebut ditempelkan pada pelampung yang dikaitkan ke dasar laut.
Dalam percobaan sistem itu diletakkan kurang lebih 1-2 mil laut dari pantai. Kondisi ombak yang cukup kuat dan mengayun dengan gelombang yang lebih besar akan menghasilkan listrik dengan tegangan yang lebih tinggi. Berdasarkan hasil penelitian Universitas Oregon, setiap pelampung mampu menghasilkan daya sebesar 250 kilowatt.
Penjelasan di atas menggunakan teknik koil yang bergerak naik turun, tetapi bisa juga dengan teknik batang magnet yang bergerak naik turun. Pilihan kedua dengan menggunakan pelampung, penempatan koil dan batang magnet bisa juga ditempatkan di dasar atau di permukaan laut.
Jika dibandingkan dengan energi angin atau matahari, kerapatan energi gelombang laut jauh lebih tinggi. Peneliti yang sama dari OSU, Alan Wallace, menyebutkan penyediaan energi gelombang itu dengan hanya 200 buoy yang diapungkan, satu buah pelabuhan atau kota besar seperti Portland yang besarnya hampir dua kali Jakarta sudah dapat memanfaatkan energinya dengan sangat melimpah tanpa harus menarik bayaran.
Keyakinannya semakin lebih diperkuat dengan efisiensi penghasilan energi yang tinggi dan besar. Energi gelombang laut ini bisa menjadi energi utama pengganti energi sekarang. Di samping nilai ekonomis yang cukup menjanjikan, ada hal-hal lain yang dapat memberikan keuntungan di bidang lingkungan hidup. Energi itu lebih ramah lingkungan, tidak menimbulkan polusi suara, emisi CO2, maupun polusi visual dan sekaligus mampu memberikan ruang kepada kehidupan laut.
Energi ganggang laut
Alga atau dikenal sebagai tanaman ganggang termasuk tumbuhan yang bisa tumbuh di perairan mana saja. Selain tidak memerlukan air tawar untuk tumbuh, alga dapat ditanam di lahan yang tidak subur dan perairan laut dangkal yang banyak terdapat di Indonesia yang notabene beriklim tropis.
Walaupun tidak memerlukan lahan luas, potensi hayati yang dimiliki alga dinilai luar biasa oleh para ahli biologi. Beberapa waktu lalu, pemerintah Amerika Serikat mengumumkan akan mengambil sumber hayati tersebut sebagai salah satu cadangan untuk menggantikan BBM fosil, yang dalam waktu tidak lama diperhitungkan akan habis dari perut bumi.
Sebagaimana diketahui, mikroalga menggunakan sinar matahari, air, dan karbon dioksida untuk menghasilkan oksigen dan bioenergi melalui fotosintesis. Tanaman, yang tampak tumbuh di permukaan air, dapat dibudidayakan pada lahan marginal di kolam terbuka atau di mesin-mesin khusus yang disebut inkubasi photobioreactors, yang menggunakan emisi karbon dioksida dari industri makanan.
Sesuai dengan hasil penelitian, ganggang disebut-sebut lebih produktif daripada tanaman lain karena mereka terus membuat bahan bakar terlepas dari cuacanya. Semua kebutuhan bahan bakar transportasi Amerika Serikat secara teori bisa dipenuhi ganggang yang dibudidayakan di suatu daerah seukuran negara Belgia. Tanaman itu merupakan salah satu 'generasi kedua' dari bioenergi, yang dirancang untuk mengatasi kekurangan bahan bakar dari biji-bijian.
Hebatnya, selain bisa dimanfaatkan sebagai bioenergi atau bahan bakar minyak, alga juga ternyata bisa menjadi sumber listrik yang potensial dan cukup berharga bagi kehidupan masa depan manusia. Para ahli bioelektro dari Stanford University, AS, dan Yonsei University, Seoul, Korea Selatan, beberapa waktu lalu, ternyata menemukan sumber energi listrik masa depan yang dihasilkan dari sel alga.
Oleh Y Paonganan
Direktur Eksekutif Indonesia Maritime Institute
Sumber : http://www.mediaindonesia.com/
Gempa bumi yang terjadi di Jepang pada hari Jumat tanggal 11 Maret 2011 pukul 14.46 waktu setempat (12.46 WIB) dengan kekuatan 9.0 dalam skala Richer yang melanda pantai timur laut Jepang, 400 km (250 mil) dari Tokyo, telah memicu tsunami dengan ketinggian gelombang mencapai 10 meter dan meluluh-lantakkan bangunan gedung, kendaraan, perahu/kapal, jalan raya, rel kerata api yang ada didaratan dan pantai. Hal yang paling mengkawatirkan dunia sebagai dampak dari bencana itu adalah meledaknya reaktor nuklir di PLTN yang berada di sekitar tempat kejadian (Fukushima, Dai-chi). Ledakan ini memicu terjadinya polusi radiasi radioaktif yang sangat menakutkan bagi makhluk hidup yang ada di sekitarnya, bahkan manusia.
Dengan kejadian tersebut, membuat beberapa Negara didunia yang telah memiliki PLTN melakukan pengkajian ulang dan bahkan ada yang berencana mengurangi PLTN dengan mencari sumber energei alternative lainnya. Namun berbeda dengan Indonesia, sebuah Negara yang kaya akan sumber energy malah �ngotot� untuk membangun PLTN. Hal ini mendapat tantangan dari berbagai pihak, khususnya dari kalangan penggiat lingkungan dan kemanusiaan.
Indonesia memilki sumber enegri yang melimpah yang bias dikonversi menjadi tenaga listrik, mulai dari panas bumi, batu bara, bioetanol dan bahkan Ocean energy mengingat dua per tiga wilayah Indonesia adalah lautan. Ocean energy resources yang dimiliki Indonesia bisa dibilang yang terbaik dan terbesar di dunia.
Namun sayangnya, upaya untuk mengembangkan energy yang melimpah ini belum serius dikaji. Mungkin belum banyak yang mengetahui, bahwa cadangan minyak yang dimiliki Indonesia diperkirakan hanya untuk 25 tahun ke depan. Selanjutnya dari mana Negara ini akan mendapatkan energi listriknya? Jawabannya ada di laut, khususnya lautan yang berada di wilayah tropis.
Fenomena tersebut jangan lantas ditakutkan oleh Indonesia, jika kualitas manusia (SDM) di dalamnya dapat memanfaatkan dan mengelola potensi ocean energy. Karena, ocean energy merupakan alternatif energi terbaru termasuk sumber daya non-hayati yang memilik potensi besar untuk dikembangkan. Potensi energy laut mampu memenuhi empat kali kebutuhan listrik dunia, sehingga tidak mengherankan berbagai negara maju telah berlomba memanfaatkan energi laut itu.
Listrik Tenaga Pasang Surut (Tidal Energy)
Teknologi pembangkit listrik pasang surut (PLPS) ini mungkin sudah dikuasai penuh oleh bangsa Indonesia. Karena, pada prinsipnya teknologi tersebut tidak berbeda dengan pembangkit listrik tenaga air (PLTA) seperti yang diterapkan di waduk Jatiluhur dan waduk-waduk lainnya, di mana air laut ketika pasang ditampung dalam suatu wilayah yang di bendung dan pada waktu pasang surut air laut dialirkan kembali ke laut. Pemutaran turbin dilakukan dengan memanfaatkan aliran air ketika masuk ke dalam dam dan ketika keluar dari dam menuju laut.
Kendala utama penerapan teknologi PLPS ini ada dua. Pertama, Pemerintah belum pernah memanfaatkan energi pasang surut ini untuk menghasilkan listrik, sehingga tenaga ahli Indonesia yang telah menguasai teknologi pembangkit listrik tenaga air belum pernah merancang dan menerapkan atau membangun secara langsung dari awal.
Kedua, untuk pembangunan ini akan merendam wilayah yang luas, apalagi bila harus merendam beberapa desa di sekitar muara atau kolam. Di sini kemudian akan muncul masalah sosial, bukan hanya masalah teknologi.
Beberapa hal yang perlu diperhatikan oleh para ahli Indonesia untuk penerapan teknologi ini adalah efisiensi propeler ketika air masuk dan air keluar. Kalau di PLTA arah air penggerak turbin hanya satu arah, sedangkan pada pembangkit listrik pasang surut ini dari dua arah. Hal kedua yang menjadi perhatian, adalah material yang dipergunakan. Untuk air laut diperlukan material khusus disesuaikan dengan kadar garam dan kecepatan airnya
Kapasitas listrik yang dihasilkan oleh PLPS ini sebaiknya untuk kapasitas besar, di atas 50 Mega Watt, agar bisa ekonomis seperti PLTA. Sumber energi PLPS ini banyak berada wilayah timur Indonesia, mulai dari Ambon hingga ke Papua. Di wilayah ini kebutuhan listrik masih kecil dan membutuhkan power cable bawah laut yang sangat panjang untuk bisa membawa listrik ke pulau Sulawesi yang membutuhkan listrik dalam jumlah besar.
Di negara lain, beberapa pembangkit listrik sudah beroperasi menggunakan ide ini. Salah satu PLPS terbesar di dunia terdapat di muara sungai Rance di sebelah utara Perancis. Pembangkit listrik ini dibangun pada tahun 1966 dan berkapasitas 240 Mega Watt.
PLPS La Rance didesain dengan teknologi canggih dan beroperasi secara otomatis, sehingga hanya membutuhkan dua orang saja untuk pengo�per�asian pada akhir pekan dan malam hari. Sementara PLPS terbesar kedua di dunia terletak di Annapolis, Nova Scotia, Kanada dengan kapasitas yang mencapai 160 Mega Watt.
Listrik Tenaga Panas Laut (Ocean Thermal Energy Conversion)
Perbedaan temperatur di bawah laut sebenarnya telah menjadi ide pemanfaatan energi dari laut. Kita tentu menyadari jika kita menyelam semakin dalam ke bawah permukaan, airnya akan semakin dingin. Temperatur di permukaan laut lebih hangat karena panas dari sinar matahari diserap sebagian oleh permukaan laut.
Tapi di bawah permukaan, temperatur akan turun dengan cukup drastis. Inilah sebabnya mengapa penyelam menggunakan pakaian khusus selam ketika menyelam jauh ke dasar laut. Pakaian khusus tersebut dapat menangkap panas tubuh sehingga menjaga mereka tetap hangat.
Nah, pembangkit listrik dapat memanfaatkan perbedaan temperatur tersebut untuk menghasilkan energi. Pemanfaatan sumber energi jenis ini disebut dengan konversi energi panas laut atau Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC).
Perbedaan temperatur antara permukaan yang hangat dengan air laut dalam yang dingin dibutuhkan minimal sebesar 77 derajat Fahrenheit (25 �C) agar dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan listrik dengan baik. Adapun proyek-proyek demonstrasi dari OTEC sudah terdapat di Jepang, India, dan Hawaii.
Berdasarkan siklus yang digunakan, OTEC dapat dibedakan menjadi tiga macam: siklus tertutup, siklus terbuka, dan siklus gabungan (hybrid). Pada alat OTEC dengan siklus tertutup, air laut permukaan yang hangat dimasukkan ke dalam alat penukar panas untuk menguapkan fluida yang mudah menguap seperti misalnya amonia. Uap amonia akan memutar turbin yang menggerakkan generator.
Uap amonia keluaran turbin selanjutnya dikondensasi dengan air laut yang lebih dingin dan dikembalikan untuk diuapkan kembali. Pada siklus terbuka, air laut permukaan yang hangat langsung diuapkan pada ruang khusus bertekanan rendah. Kukus yang dihasilkan digunakan sebagai fluida penggerak turbin bertekanan rendah. Kukus keluaran turbin selanjutnya dikondensasi dengan air laut yang lebih dingin dan sebagai hasilnya diperoleh air desalinasi.
Pada siklus gabungan, air laut yang hangat masuk ke dalam ruang vakum untuk diuapkan dalam sekejap (flash-evaporated) menjadi kukus (seperti siklus terbuka). Kukus tersebut kemudian menguapkan fluida kerja yang memutar turbin (seperti siklus tertutup). Selanjutnya kukus kembali dikondensasi menjadi air desalinasi.
Fluida kerja yang populer digunakan adalah amonia karena tersedia dalam jumlah besar, murah, dan mudah ditransportasikan. Namun, amonia beracun dan mudah terbakar. Senyawa seperti CFC dan HCFC juga merupakan pilihan yang baik, sayangnya menimbulkan efek penipisan lapisan ozon. Hidrokarbon juga dapat digunakan, akan tetapi menjadi tidak ekonomis karena menjadikan OTEC sulit bersaing dengan pemanfaatan hidrokarbon secara langsung.
Selain itu, yang juga perlu diperhatikan adalah ukuran pembangkit listrik OTEC bergantung pada tekanan uap dari fluida kerja yang digunakan. Semakin tinggi tekanan uapnya maka semakin kecil ukuran turbin dan alat penukar panas yang dibutuhkan, sementara ukuran tebal pipa dan alat penukar panas bertambah untuk menahan tingginya tekanan terutama pada bagian evaporator.
Kelebihan dari OTEC adalah penggunaannya tidak menghasilkan gas rumah kaca ataupun limbah lainnya, tidak membutuhkan bahan bakar, biaya operasi rendah, dan produksi listrik stabil. Di samping itu, penggunaannya juga dapat dikombinasikan dengan fungsi lainnya: menghasilkan air pendingin, produksi air minum, suplai air untuk aquaculture, ekstraksi mineral, dan produksi hidrogen secara elektrolisis.
Sementara kekurangannya antara lain, belum ada analisa mengenai dampaknya terhadap lingkungan. Terlebih, jika menggunakan amonia sebagai bahan yang diuapkan menimbulkan potensi bahaya kebocoran. Belum lagi biaya pembangunannya yang tidak murah.
Listrik Gelombang Laut (Wave Energy)
Peneliti Universitas Oregon mempublikasikan temuan teknologi terbarunya yang diberi nama Permanent Magnet Linear Buoy. Diberi nama buoy karena memang pada prinsip dasarnya teknologi terbaru tersebut dipasang untuk memanfaatkan gelombang laut di permukaan. Berbeda dengan buoy yang digunakan untuk mendeteksi gelombang laut yang menyimpan potensi tsunami.
Peneliti Oregon menjelaskan prinsip dasar buoy penghasil listrik tersebut yaitu dengan mengapungkannya di permukaan. Gelombang laut yang terus mengalun dan berirama bolak-balik dalam buoy ini akan diubah menjadi gerakan harmonis listrik.
Sekilas bila dilihat dari bentuknya, buoy ini mirip dengan dinamo sepeda. Bentuknya silindris dengan perangkat penghasil listrik pada bagian dalamnya. Buoy diapungkan di permukaan laut dengan posisi sebagian tenggelam dan sebagian lagi mengapung.
Kuncinya, terdapat pada perangkat elektrik yang berupa koil (kuparan yang mengelilingi batang magnet di dalam buoy). Saat ombak mencapai pelampung, maka pelampung tersebut akan bergerak naik dan turun secara relatif terhadap batang magnet sehingga bisa menimbulkan beda potensial dan listrik dibangkitkan. �Tentu saja agar dapat bergerak koil tersebut ditempelkan pada pelampung yang dikaitkan ke dasar laut.
Dalam percobaan sistem ini diletakkan kurang lebih satu atau dua mil laut dari pantai. Kondisi ombak yang cukup kuat dan mengayun dengan gelombang yang lebih besar akan menghasilkan listrik dengan tegangan yang lebih tinggi. Berdasarkan hasil penelitian Universitas Oregon, setiap pelampung mampu menghasilkan daya sebesar 250 kilowatt.
Penjelasan diatas menggunakan teknik koil yang bergerak naik turun, tetapi bisa juga dengan teknik batang magnet yang bergerak naik turun. Pilihan kedua dengan menggunakan pelampung, penempatan koil dan batang magnet bisa juga ditempatkan di dasar atau di permukaan laut.
Dibandingkan dengan energi angin atau matahari, energi gelombang laut kerapatannya jauh lebih tinggi. Peneliti yang sama dari OSU, Alan Wallace menyebutkan penyediaan energi gelombang ini dengan hanya 200 buoy yang diapungkan, satu buah pelabuhan atau kota besar seperti Portland yang besarnya hampir dua kali Jakarta, sudah dapat memanfaatkan energinya dengan sangat melimpah tanpa harus menarik bayaran.
Keyakinannya semakin lebih diperkuat dengan efisiensi penghasilan energi yang tinggi dan besar, energi gelombang laut ini bisa menjadi energi utama pengganti energi sekarang. Di samping nilai ekonomis yang cukup menjanjikan ada hal-hal lain yang dapat memberikan keuntungan di bidang lingkungan hidup.
Energi ini lebih ramah lingkungan, tidak menimbulkan polusi 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. Pada kasus-kasus seperti ini biasanya lebih menguntungkan karena ikan dan binatang laut selalu lebih banyak berkumpul.
Penempatan buoy dengan ukuran yang tidak terlalu besar juga tidak mengganggu pelayaran. Rata-rata dengan besar buoy kurang dari dua meter, kapal besar atau kecil bisa melihat objek tersebut dan dapat menghindarinya.
Energi Ganggang Laut
Alga atau dikenal sebagai tanaman ganggang termasuk tumbuhan yang bisa tumbuh di perairan mana saja. Selain tidak memerlukan air tawar untuk tumbuh. Alga juga dapat ditanam di lahan yang tidak subur dan perairan laut dangkal yang banyak terdapat di Indonesia yang notabene beriklim tropis.
Walaupun tidak memerlukan lahan luas, potensi hayati yang dimiliki alga dinilai luar biasa oleh para ahli biologi. Beberapa waktu lalu, pemerintah Amerika Serikat mengumumkan akan mengambil sumber hayati tersebut sebagai salah satu cadangan untuk menggantikan BBM fosil, yang dalam waktu tidak lama diperhitungkan akan habis dari perut bumi.
Sebagaimana diketahui, mikroalga menggunakan sinar matahari, air dan karbon dioksida untuk menghasilkan oksigen dan biofuel melalui fotosintesis. Tanaman, yang tampak tumbuh di permukaan air, dapat dibudidayakan pada lahan marjinal di kolam terbuka atau di mesin-mesin khusus yang disebut inkubasi photobioreactors, yang menggunakan emisi karbon dioksida dari industri makanan.
Sesuai dengan hasil penelitian, ganggang disebut-sebut lebih produktif daripada tanaman lain karena mereka terus membuat bahan bakar terlepas dari cuacanya. Semua kebutuhan bahan bakar transportasi Amerika Serikat secara teori bisa dipenuhi oleh ganggang yang dibudidayakan di suatu daerah seukuran nagara Belgia. Tanaman ini merupakan salah satu �generasi kedua� dari biofuel, yang dirancang untuk mengatasi kekurangan bahan bakar dari biji-bijian.
Hebatnya, selain bisa dimanfaatkan sebagai biofuel atau bahan bakar minyak, alga juga ternyata bisa menjadi sumber listrik yang potensial dan cukup berharga bagi kehidupan masa depan manusia. Para ahli bioelektro dari Stan-ford University (AS) dan Yonsei University , Seoul, Korea Selatan beberapa waktu lalu ternyata berhasil menemukan sumber energi listrik masa depan yang dihasilkan dari sel alga.
Tanaman sederhana yang selama beberapa tahun diteliti oleh para ahli gabungan dari kedua perguruan tinggi terkenal di kedua negara itu, mampu menghasilkan energi listrik. Sumber energi listrik dari tanaman sederhana ini memang sangat spektakuler karena bisa dikembangkan menjadi sumber listrik yang lebih besar untuk kebutuhan yang lebih luas dan tentunya lebih ekonomis.
Pada dasarnya, dalam proses fo-tosintesis tanaman, ada proses konversi sinar matahari, menjadi energi kimia. Ini merupakan langkah awal untuk menghasilkan energi listrik berefisiensi tinggi. Dari sel yang berfotosintesis inilah elektroda elektron dikumpulkan, kemudian secara tidak langsung diberi energi dari cahaya matahari hingga menghasilkan arus listrik kecil.
Dalam tahap penelitian ilmiah itu, Prof. Ryu, rekannya dari Yonsei University membuktikan bisa memanen elektron listrik. Tanaman menggunakan fotosintesis untuk mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, yang kemudian disimpan dalam ikatan gula yang mereka gunakan untuk makanan. Proses ini berlangsung dalam kloro-plas. Sinar matahari yang menembus kloroplas dan elektron, mengu�bahnya ke tingkat energi yang tinggi. Sementara rangkaian protein, secara cepat meraih mereka dan mengubahnya jadi listrik.
Elektron diturunkan pada serangkaian protein, yang berturut-turut menangkap lebih banyak energi elektron untuk menyintesis gula hingga semua elektron dihabiskan. Dalam penelitian ini, para peneliti menyadap elektron setelah mereka �dimasak� oleh cahaya dan berada di tingkat tertinggi energi. Mereka meletakkan elektroda emas dalam kloroplas sel alga, dan elektronnya dipindahkan untuk menghasilkan arus listrik kecil.
Produk sampingan dari fotosintesis adalah proton dan oksigen. Ini berpotensi jadi salah satu sumber energi bersih untuk pembangkit listrik. Yang jadi pertanyaan adalah, sampai sejauh mana tingkat ekonomisnya bila dieksploitasi secara besar-besaran. Untuk membangkitkan energi, ditarik elektron dari setiap sel hanya satu picoampere. Jumlah listrik yang sangat kecil ini, masih bisa diperkaya dengan photosyn-thesizing triliun sel selama satu jam. Pada tahap awal ini, energi yang dihasilkan hanya untuk menyamai energi yang tersimpan dalam baterai.
Penulis:
Dr. Y. Paonganan, S.Si., M.Si.
Direktur Eksekutif Indonesia Maritime Institute
Sumber : http://www.indonesiamaritimeclub.net/2011/03/25/ocean-energy-laut-solusi-krisis-energi/
Kolom Air Bergerak kesana kemari ( Owc): Kolom Air yang bergerak kesana kemari dan diteliti yang dikembangkan dari semua alat garis pantai. Kolom Air bergerak kesana kemari menggunakan suatu struktur yang secara parsial menyelam untuk memanfaatkan tenaga potensial dan kinetik meliputi suatu gelombang samudra. Untuk membangun OWC yang diperlukan adalah suatu perhatian utama sebab keseluruhan lokasi harus � kering�. Suatu dinding penghalang pada umumnya dibangun pada atas/sisi samudra area konstruksi. Walaupun alat ini adalah lebih mudah untuk mengakses dibanding generator lepas pantai ongkos bangunan suatu dinding penghalang adalah penting. Bagian yang atas struktur adalah berongga dengan suatu pelabuhan pada bagian belakang turbine/generator baik ( gambar 1). Dinding Medan meluas ke dalam air dan perlu untuk secara penuh menyelam terus menerus. Dalam kaitan dengan keperluan ini fluktuasi yang pasang surut harus dibandingkan secara relatif kecil kepada ukuran struktur [itu].
Asumsikan garis yang merah membujuk untuk terus gambar 1 adalah permukaan air diwakili. Jika ini adalah kasus, ketika gelombang yang datang/berikutnya menyalurkan ke dalam struktur, sebagian dari airflow akan lepas kebalikan arah gelombang sebab akan tidak ada � segel� memaksa angkasa sampai pelabuhan pada atas dinding belakang struktur . Seperti itu, fluktuasi yang pasang surut harus tidak menetes jatuh di bawah tepi alas dinding medan dalam rangka memelihara parameter operasional. Ketika gelombang mendekati, itu menyebabkan udara untuk memaksa supaya ruang/daerah dan ke luar dari pelabuhan, dekat dinding belakang. Ketika gelombang mundur arah kebalikan, udara ditarik dari pelabuhan pada dinding belakang sampai turbin dan ke luar dekat pintu masuk dinding medan. Turbin baik dengan sendirinya adalah terobosan yang utama di dalam implementasi OWC , pemanfaatan dua cara perputaran generator searah. Walaupun OWC mempunyai potensi maha besar ketika diterapkan dengan energi samudra mempunyai beberapa kelemahan. Awal ongkos dinding penghalang dan lampiran adalah sangat tinggi sebab kebanyakan penempatan adalah jalan masuk ke alat berat. Pada umumnya pantai lokasi sukar untuk diperoleh, tergantung pada penetapan wilayah. Lagipula lokasi karang ini adalah pantas untuk penempatan berbagai jenis hidup samudra dan kadang-kadang yang dilindungi di depan hukum. Seperti tersebut sebelumnya, masalah utama dengan OWC sedang memanfaatkan bi-directional arus udara itu menyajikan. Penggunaan suatu Mekanik Turbin menggabungkan dengan suatu generator induksi adalah bentuk wujud khas dari suatu OWC.
Kelemahan pada jenis ini adalah kerugian aerodinamika yang terjadi. Kebanyakan turbin beroperasi pada 85% dan di atas untuk efisiensi tetapi turbin baik hanya beroperasi pada 80% efisiensi . Lagipula ketika ukuran ombak adalah yang terlalu kecil turbin benar-benar melepaskan tenaga generator untuk tinggal pada beroperasi kecepatan. Selama kondisi-kondisi badai ketika angkasa percepatan menjadi ekstrim dan pergolakan kembangkan di sekitar mata pisau dan efisiensi secara dramatis berkurang. Pada intinya beroperasi toleransi untuk kondisi-kondisi gelombang adalah sangat sempit.
Ketika reservoir mengisi air yang mendesak ke arah saluran reservoir, yaitu suatu turbin yang memondokkan. Turbin Pemintalan menghasilkan listrik, yang mana adalah sangat serupa dengan suatu pembangkit tenaga listrik listrik tenaga air. Susunan ini memerlukan yang sempurna rata-rata tenaga getaran dalam rangka mempunyai cukup kekuatan untuk mendorong kebanyakan dari air ke dalam reservoir. Lagipula perubahan yang pasang surut dapat tidak ada lagi 1m dari tinggi ke air surut untuk memastikan bahwa korset reservoir itu penuh.
Dimana:
