Kajian Potensi Arus Laut Sebagai Sumber Listrik

Sebagai negara kepulauan, Indonesia dikenal sebagai negara yang memiliki potensi alam yang melimpah. Tidak hanya dari potensi daratan saja, perairan Indonesia juga turut menjadi potensi yang mampu menjadi sumber energi alternatif lainnya. Berdasarkan penelitian, perairan Indonesia dapat diolah menjadi pengganti energi listrik tanpa menyebabkan gas rumah kaca. Energi tersebut dapat tercipta dari elevasi pasang surut, perbedaan temperatur, arus, gelombang, dan angin di tepi pantai Indonesia.

Sumber energi yang terbarukan dari laut adalah energi gelombang, energi yang timbul akibat perbedaan suhu antara permukaan air dan dasar laut (ocean thermal energy 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.

Indonesia memiliki arus dan gelombang laut yang sangat potensial untuk dikembangkan. Potensi ini tersebar diberbagai daerah. Untuk energi gelombang, bagian selatan Jawa dan bagian barat Sumatera merupakan tempat potensi gelombangnya cukup besar untuk dikembangkan, karena wilayahnya yang langsung menghadap ke laut lepas, yaitu Samudera Hindia.  Untuk energi dari elevasi pasang surut, daerah paling potensial terdapat di Malaka dan Digul. Sedangkan untuk pembangkit dari potensi suhu atau lebih dikenal sebagai Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC), Indonesia berpotensi di daerah perairan Bali, Sulawesi hingga perairan Papua. Hal ini terjadi karena Indonesia bagian barat memiliki lautan yang dangkal sehingga perbedaan suhunya tidak cukup signifikan, berbeda dengan perairan di daerah timur Indonesia yang kedalamannya cukup besar. Sementara potensi angin pesisir tersebar di daerah selatan Jawa dan Nusa Tenggara Barat.

Keuntungan penggunaan energi arus laut adalah selain ramah lingkungan, energi ini juga mempunyai intensitas energi kinetik yang besar dibandingkan dengan energi terbarukan yang lain. Hal ini disebabkan densitas air laut 830 kali lipat densitas udara sehingga dengan kapasitas yang sama, turbin arus laut akan jauh lebih kecil dibandingkan dengan turbin angin. Keuntungan lainnya adalah tidak perlu perancangan struktur yang kekuatannya berlebihan seperti turbin angin yang dirancang dengan memperhitungkan adanya angin topan karena kondisi fisik pada kedalaman tertentu cenderung tenang dan dapat diperkirakan.

Kekurangan dari energi arus laut adalah output-nya mengikuti grafik sinusoidal sesuai dengan respons pasang surut akibat gerakan interaksi Bumi-Bulan-Matahari. Pada saat pasang purnama, kecepatan arus akan deras sekali, saat pasang perbani, kecepatan arus akan berkurang kira-kira setengah dari pasang purnama. Kekurangan lainnya adalah biaya instalasi dan pemeliharaannya yang cukup besar. Kendati begitu bila turbin arus laut dirancang dengan kondisi pasang perbani, yakni saat di mana kecepatan arus paling kecil, dan dirancang untuk bekerja secara terus-menerus tanpa reparasi selama lima tahun, maka kekurangan ini dapat diminimalkan dan keuntungan ekonomisnya sangat besar. Hal yang terakhir ini merupakan tantangan teknis tersendiri untuk para insinyur dalam desain sistem turbin, sistem roda gigi, dan sistem generator yang dapat bekerja secara terus-menerus selama lebih kurang lima tahun

Menurut Asosiasi Energi Laut Indonesia (ASELI) pada tahun 2011 telah melakukan pendataan potensi energi listrik yang bisa dihasilkan dari laut, antara lain, Arus pasang surut memiliki potensi teoritis sebesar 160 gigawatt (GW), potensi teknis 22,5 GW, dan potensi praktis 4,8 GW. Gelombang laut mempunyai potensi teoritis 510 GW, potensi teknis 2 GW, dan potensi praktis 1,2 GW. Serta panas laut memiliki potensi teoritis 57 GW, potensi teknis 52 GW, dan potensi praktis 43 GW.

Selama ini belum ada badan khusus yang menangani pemanfaatan energi laut, mulai dari studi awal hingga pembuatan prototipe bahkan sampai skala besar. Namun sampai hari ini, untuk melakukan riset dan pengkajian potensi energi yang ada di laut silakukan oleh Puslitbang P3GL yang pada tahun 2005 berkolaborasi dengan Program Studi Oceanografi ITB. Pengukuran arus laut dilakukan menggunakan ADCP (Accoustic Doppler Current Profiler) di Selat Lombok dan Selat Alas dalam kaitan dengan rencana penyiapan lokasi dan instalasi untuk Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut (PLTAL) model Turbin Kobold buatan Italia yang berkapasitas 75-300 kW di bawah koordinasi Kementerian Riset dan Teknologi.

Potensi Arus Laut di Indonesia

Sebagai negara yang secara geografis berada di antara dua samudera, Hindia dan Pasifik. Indonesia merupakan salah satu negara yang dilewati oleh Arus Lintas Samudera yang mempunyai potensi kecepatan arus yang kencang. Istilah itu disebut ARLINDO (Arus Lintas Indonesia).

Arlindo (arus lintas indonesia)adalah arus dari Samudra Pasifik ke Samudra Hindia lewat selat-selat  yang disebabkan oleh perbedaan Tinggi Paras Laut antara kedua samudra tersebut. Arlindo merupakan bagian penting dalam sirkulasi samudra dunia dalam penghantaran panas (heat). Massa air yang terangkut oleh Arlindo dipengaruhi oleh adanya El Niño dan La Niña. Dampak El Niño dan La Niña terhadap kehidupan di laut Nusantara belum banyak dikaji. Terdapat beberapa kenyataan yang menunjukkan terjadinya pemutihan karang (coral bleaching) yang dapat dikaitkan dengan El Niño. Kajian terintegrasi mengenai El Niño perlu ditingkatkan untuk mengantisipasi dampak negatif yang dapat ditimbulkannya.

Terjadinya arlindo terutama disebabkan oleh bertiupnya angin pasat tenggara di bagian selatan Pasifik dari wilayah Indonesia.  Angin tersebut mengakibatkan permukaan bagian tropik Lautan Pasifik Barat lebih tinggi dari pada Lautan Hindia bagian timur.  Hasilnya terjadinya gradien tekanan yang mengakibatkan mengalirnya arus dari Lautan Pasifik ke Lautan Hindia.  Arus lintas Indonesia selama Muson Tenggara umumnya lebih kuat dari pada di Muson Barat Laut.

Gordon et al. (1994) mengatakan bahwa massa air Pasifik masuk kepulauan Indonesia melalui 2 (dua) jalur utama, yaitu:

1.      Jalur barat dimana massa air masuk melalui Laut Sulawesi dan Basin Makasar. Sebagian massa air akan mengalir melalui Selat Lombok dan berakhir di Lautan Hindia sedangkan sebagian lagi dibelokan ke arah timur terus ke Laut Flores hingga Laut Banda dan kemudian keluar ke Lautan Hindia melalui Laut Timor.

2.      Jalur timur dimana massa air masuk melalui Laut Halmahera dan Laut Maluku terus ke Laut Banda.  Dari Laut Banda, menurut Gordon (1986) dan Gordon et al.,(1994) massa air akan mengalir mengikuti 2 (dua) rute.  Rute utara Pulau Timor melalui Selat Ombai, antara Pulau Alor dan Pulau Timor, masuk ke Laut Sawu dan Selat Rote, sedangkan rute selatan Pulau Timor melalui Basin Timor dan Selat Timor, antara Pulau Rote dan paparan benua Australia

Gambar Arus Lintas Indonesia yang melewati wilyah Indonesia, Merupakan Surga Energi Arus Laut

Kajian Potensi Arus Laut Sebagai Sumber Energi Listrik

Melihat besarnya potensi energi arus laut yang berada di Indonesia secara teoritis diatas, tentu dalam tahapan selanjutnya yang merupakan implementasi kondisi lapangan perlu dilakukan. Kajian yang selanjutnya adlaah menentukan dimana letak – letak daerah yang mempunya kecepatan arus yang tinggi. Sebab meskipun secara teoritis ARLINDO mengakibatkan tingginya aliran arus, namun tentu tidak semua tempat sama karena faktor karakteristik lokal perairan.

Oleh sebab itu, ada tahapan – tahapan yang dilakukan dalam rangka menyusun rencana dalam mengimplementasikan pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut. Salah satu yang dapat dijadikan acuan adalah dokumen yang telah dikeluarankan oleh European Marine Energy Center (EMEC) pada tahun 2009. Salah satu rekomendasi yang diberikan adalah dalam rangka menyusun rencana strategis dalam hal implemantasi energi arus laut.

Rangkaian tahapan study potensi arus laut oleh EMEC

Pada intinya ada beberapa tahapan yang harus dilakukan sebelum pada menentukan pemilihan lokasi yang ada;

a.    Regional Assessment

Pada tahap ini harus dilakukan penelitian secara data sekunder untuk melihat kondisi regional perairan dengan segala parameter yang ada. Data – data sekunder yang representatif dapat didapat dari BMKG, NOAA, ICMWF dan lain-lain dimana menyediakan secara real atau record arus permukaan perairan di suatu wilayah dalam waktu tertentu.

b.    Site – Assessment – Pre-Feasibility

Pada tahap selanjutnya setelah kita mengetahui bagaimana karakteristik perairan (pasang surut, arus dan gelombang) di wilayah yang menurut kita berpotensi adalah melakukan Pra-Study kelayakan dari tempat yang akan kita pilih. Pada tahap ini, data mulai dilengkapi dengan data sekunder yang lebih me-regional dalam sekup kecil, misal estuari atau selat. Bisa juga dilakukan pengukuran arus lebih detail dalam 1 piantan, debit aliran sungai jika di daerah muara, batimerti dan lain-lain.

c.    Site – Assessment – Full-Feasibility

Pada tahapan ini, kajian sudah mulai dilakukan dengan kompleks dan data – data yang diperlukan sudah harus sangat representatif tentang wilayah yang akan kita bangun pembangkit listrik tenaga arus laut.

Misal data yang sudah harus ada adalah;

1.    Batimetri

2.    Pasang surut minimal 1 piantan, lebih bagus 2 piantan.

3.    Arus perairan yang diukur dalam waktu minimal 1 piantan dan dilakukan per kedalaman perairan

4.    Gelombang

5.    Densitas

6.    Suhu

7.    Peta RTRW, Zona perairan yang dikeluarkan oleh Dinas terkati (Dinas Pu atau KKP)

8.    Kebutuhan Listrik wilayah sekitar

Tentang data pasang surut, hal ini sangat diperlukan dalam waktu yang panjang karena pada dasarnya mampu digunakan untuk memprediksi kondisi pasang surut wliyah tersebut dengan mencari nilai – nilai konstanta pasang surutnya. Selain itu juga, pasang surut mampu digunakan untuk melihat kondisi arus perairan. Bagaimana kondisi arus saat pasang dan surut serta besar kecepatannya.

Analisa pasang surut bulanan dan harian

Karakteristik arus saat terjadi pasang dan surut

Selain itu, yang tidak kalah pentingnya adalah penggunaan pemodelan numerik hidrodinamika perairan dengan menggunakan software pemodelan numerik pantai dan laut seperti tabel dibawah ini. Kegunaan pemodelan ini adalah kita dapat memprediksi pola dan besarnya kecepatan arus yang akan terjadi selama satu tahun dengan melihat karakteristik pasang surut yang terjadi perairan tersebut. Sehingga kita tidak perlu susah mengukur kecepatan arus selama satu tahun.

Contoh Software Ocean Numerical Modeling

Setelah kita ketahui karakteristik dan kecepatan arus yang ada, kita dapat hitung berapa besar potensi listik yang dapat dihasilkan oleh arus yang berada di perairan tersebut dengan menggunakan persamaan yang telah digunakan dalam EMEC, yaitu dengan menghitung nilai APD (avarage power density)

Dimana ;

U adalah kecepatan arus

Vrmc adalah akar pangkat 3 dari kecepatan arus 

Setelah kita dapat mengetahui besarnya potensi arus yang dapat dihasilkan maka selanjutnya dalah tahapan

d. Site Assessment - Design Development

 Merancang alat dan pemasangan sesuai kondisi batimetri perairan dan kedalaman potensi arus maksimal yang ada.

Sumber

European Marine Energy Center - Guide

http://www.kompasiana.com/geshayuliani/energi-laut-alternatif-penyedia-sumber-energi-terbarukan_551abf8681331137489de0e3

http://www.energibersama.com/index.php/2015/09/15/duh-indonesia-belum-manfaatkan-potensi-besar-energi-gelombang-laut/

https://pltal.wordpress.com

http://fajarfajrien.blogspot.co.id/2012/10/arus-lintas-indonesia-arlindo.html