Tenaga Air

Air laut dipanaskan oleh matahari sehingga menguap (evaporasi), menjadi awan yang bergerak (adveksi), kemudian jatuh di gunung (presipitasi), dan kemudian karena pengaruh gaya gravitasi maka mengalir ke danau, waduk, sungai, bawah tanah, kembali ke laut, demikian berputar berulang-ulang.

Air yang mengalir ini bisa dibendung, diarahkan, sehingga tenaganya mampu memutar turbin dan generator, sehingga menghasilkan listrik. PLTA terbesar saat ini ada di negara Cina, yaitu Three Gorges Dam yang berkapasitas 22,5 GW, cukup untuk melistriki setengah Indonesia.

Skema dasar pembangkit listrik bertenaga air adalah seperti gambar berikut ini:

Skema dasar pembangkit listrik tenaga air (Sumber: https://theaseanpost.com/article/small-hydropower-southeast-asia)

Adapun sistem pembangkit listrik bertenaga air ini dibeda-bedakan menurut kapasitasnya:

  • Pembangkit Listrik Tenaga Pikohidro: < 5 kW
  • Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH): 5 – 500 kW
  • Pembangkit Listrik Tenaga Minihidro (PLTM): 0,5 – 10 MW
  • Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA): 10 MW >

Untuk optimasi energi, ada beberapa jenis turbin yang digunakan, yaitu:

Pemilihan jenis turbin disesuaikan dengan debit air dan head (beda ketinggian antara bendung dengan posisi turbin), merujuk pada grafik berikut:

Chart Pemilihan Aplikasi Turbin Air  (Sumber: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Water_Turbine_Chart.png)

 

Air laut menyerap panas dari matahari, sehingga temperatur meninggi dan terjadilah evaporasi (penguapan). Proses evaporasi ini menyebabkan meningkatnya kadar salinitas dalam air laut.

Air yang ber temperatur dan salinitas tinggi memiliki kepadatan (massa jenis) dan tekanan yang rendah.

Air lautan di sekitar khatulistiwa bertekanan lebih rendah daripada air dingin di lautan kutub. Perbedaan tekanan ini menyebabkan terjadinya arus yang dikenal dengan fenomena termohalin.

Disinkronisasikan dengan dukungan gerakan angin, sehingga terjadilah arus lautan yang tidak akan pernah berhenti.

Sirkulasi Termohalin (Sumber: https://sites.google.com/site/correntesoceanica/ocean-currents/thermohaline-circulation)

Potensi pengembangan energi dari laut di Indonesia adalah sangat besar, karena hampir ¾ luas wilayah Indonesia adalah lautan, dan Indonesia memiliki garis pantai terpanjang kedua di dunia setelah Kanada.

Terdapat puluhan metode untuk mengekstraksi energi dari lautan, namun ada tiga cara yang paling menjanjikan, yaitu:

  • Energi Gelombang Laut
  • Energi Pasang-Surut, dan
  • Konversi Energi Termal Lautan (KETL, atau OTEC – Ocean Thermal Energy Conversion)

Kombinasi gerakan gelombang laut yang naik-turun dan maju-mundur, bisa digunakan untuk menggerakkan turbin dan memutar generator.

Gambar skema Salter’s Duck (Sumber: https://www.mdpi.com/1996-1073/10/3/289/htm)

Kombinasi gravitasi bulan, bumi, dan matahari, secara rutin menyebabkan terjadinya pasang naik dan pasang surut air laut. Air pasang dan surut tersebut bisa diberdayakan untuk menggerakkan turbin dan memutar generator.

Skema pembangkit listrik bertenaga air pasang-surut (Sumber: http://en.stonkcash.com/how-does-energy-work/)

Kawasan sekitar khatulistiwa merupakan kawasan yang paling banyak mendapat panas matahari. Sehingga semakin ke arah kutub utara atau selatan, temperatur air laut akan semakin dingin. Dan, semakin dalam lautan, maka temperaturnya akan semakin lebih dingin dibanding air laut di permukaan.

Khusus untuk perbedaan temperatur air laut antara layer permukaan dengan layer dasar lautan yang selisihnya bisa mencapai 20 Celcius, bisa dimanfaatkan untuk memutar turbin uap dengan memanfaatkan prinsip-prinsip termodinamika, dikenal dengan Konversi Energi Termal Lautan (KETL).

Sebenarnya prinsip kerja KETL ini adalah kebalikan dari prinsip kerja Panas Bumi. Jika pada panas bumi, panasnya untuk mendidihkan refrigerant, sedangkan pada KTEL ini, air dingin digunakan untuk mendinginkan refrigerant. Perbedaan temperatur refrigerant itu sama-sama menyebabkan aliran yang memutar turbin.

Prinsip kerja Konversi Energi Termal Lautan (Sumber: https://www.esdnews.com.au/otec-ocean-opportunity/)