ENERGI GELOMBANG: SEJARAH, CARA KERJANYA, KELEBIHAN, KEKURANGAN - LINGKUNGAN HIDUP - 2024

The energi gelombang atau gelombang - listrik adalah energi mekanik yang dihasilkan oleh gelombang dan yang diubah menjadi energi listrik. Ini adalah energi kinetik air, yang dihasilkan oleh energi angin dalam gesekannya dengan permukaan air.

Energi kinetik ini diubah oleh turbin menjadi energi listrik, menjadi energi yang terbarukan dan bersih. Sejarah penggunaan energi ini dimulai sejak abad kesembilan belas, tetapi pada akhir abad kedua puluh energi ini mulai berkembang pesat.

Kekuatan ombak. Sumber: Mostafameraji

Saat ini ada sejumlah besar sistem yang diusulkan untuk memanfaatkan bentuk energi gelombang. Ini termasuk osilasi gelombang, guncangan gelombang, atau variasi tekanan di bawah gelombang.

Prinsip umum dari sistem ini serupa dan terdiri dari perancangan perangkat yang mengubah energi kinetik gelombang menjadi energi mekanik dan kemudian menjadi energi listrik. Namun, desain dan implementasinya sangat bervariasi, dan dapat dipasang di pantai atau lepas pantai.

Peralatan tersebut dapat terendam, setengah terendam, terapung atau dibangun di garis pantai. Ada sistem seperti Pelamis, di mana gerakan gelombang ke atas mengaktifkan sistem hidraulik dengan dorongan yang mengaktifkan motor yang digabungkan ke generator listrik.

Yang lain memanfaatkan gaya ombak saat pecah di pantai, baik dengan mendorong piston hidrolik atau kolom udara yang menggerakkan turbin (Contoh: sistem OWC, Kolom Air Berosilasi).

Dalam desain lain, gaya gelombang digunakan saat gelombang itu pecah di garis pantai untuk menyalurkannya dan mengisi reservoir. Selanjutnya, energi potensial dari air yang disimpan digunakan untuk menggerakkan turbin secara gravitasi dan menghasilkan energi listrik.

Energi gelombang memiliki keunggulan yang tidak diragukan lagi, karena terbarukan, bersih, gratis dan memiliki dampak lingkungan yang rendah. Namun, ini melibatkan beberapa kerugian yang terkait dengan kondisi lingkungan tempat peralatan bekerja dan karakteristik gelombang.

Kondisi lingkungan laut menyebabkan struktur mengalami korosi dari sendawa, aksi fauna laut, radiasi matahari yang tinggi, angin dan badai. Oleh karena itu, bergantung pada jenis sistem, kondisi kerja bisa menjadi sulit, terutama dalam sistem lepas pantai yang terendam atau berlabuh.

Demikian pula, perawatannya mahal, terutama dalam sistem lepas pantai, karena jangkar harus diperiksa secara berkala. Di sisi lain, tergantung pada sistem dan areanya, hal itu dapat berdampak negatif pada aktivitas berperahu, memancing, dan rekreasi.

Sejarah

Ia memiliki pendahulunya di abad ke-19 ketika José Barrufet dari Spanyol mematenkan apa yang disebutnya "marmotor". Mesin ini menghasilkan listrik dari osilasi vertikal gelombang dan tidak dikomersilkan sampai tahun 80-an abad ke-20.

Peralatan Barrufet terdiri dari rangkaian pelampung yang berosilasi naik turun mengikuti gelombang, menggerakkan generator listrik. Sistem itu tidak terlalu efisien tetapi, menurut penemunya, mampu menghasilkan 0,36 kW.

Saat ini ada lebih dari 600 paten untuk memanfaatkan kekuatan gelombang untuk menghasilkan energi listrik. Ini dapat bekerja melalui gaya yang dihasilkan oleh osilasi vertikal atau yang dihasilkan oleh dampak gelombang di pantai.

Bagaimana cara kerja energi gelombang?

Konverter pelamis di Peniche, Portugal. Sumber: Dipl. Ing. Guido Grassow

Pengoperasian sistem tenaga gelombang tergantung pada gerakan yang ingin Anda manfaatkan dari gelombang. Ada sistem terapung atau berlabuh di darat, yang memanfaatkan osilasi vertikal air, sementara yang lain menangkap kekuatan guncangan ombak di pantai.

Begitu juga ada yang menggunakan variasi tekanan di bawah permukaan gelombang. Dalam beberapa kasus, energi kinetik gelombang memungkinkan air laut untuk disimpan dan memanfaatkan energi potensial (penurunan gravitasi) untuk mengaktifkan turbin listrik.

Dalam sistem lain, energi mekanik gelombang menghasilkan gerakan piston hidrolik atau massa udara yang mengaktifkan motor atau turbin hidrolik untuk menghasilkan listrik.

- Sistem terapung atau berlabuh di darat

Sistem ini dapat semi-terendam atau terendam dan memanfaatkan pergerakan osilasi yang disebabkan oleh gelombang darat. Beberapa sistem menggunakan kekuatan gelombang permukaan dan yang lainnya menggunakan gerakan dalam.

Permukaan membengkak

Ada sistem segmen yang diartikulasikan, seperti Pelamis atau "ular laut", di mana gelombang menggerakkan modul yang diartikulasikan yang mengaktifkan sistem motor hidrolik yang digabungkan ke generator listrik.

Alternatif lain adalah Salter Duck, di mana pelampung yang dipasang pada sumbu melakukan gerakan pitching dengan gelombang, juga mengaktifkan motor hidrolik. Di sisi lain, ada serangkaian proposal yang didasarkan pada pelampung yang osilasi juga mengaktifkan sistem hidrolik.

Gerakan goyang dalam

Osilator Gelombang Archimedean terdiri dari dua silinder yang dipasang secara seri pada struktur yang ditambatkan ke dasar laut. Silinder atas memiliki magnet samping dan bergerak secara vertikal ke bawah dengan tekanan gelombang.

Ketika silinder turun, ia menekan silinder bawah yang berisi udara dan, saat tekanan gelombang dihasilkan, tekanan udara mendorong sistem ke atas. Gerakan osilasi vertikal dari silinder magnet memungkinkan listrik dihasilkan melalui kumparan.

Gelombang Naga

Ini terdiri dari platform terapung yang diikat ke bawah dengan sirip yang memungkinkannya menerima air yang dipindahkan oleh gelombang, menyebabkan struktur banjir. Air terakumulasi dan kemudian diedarkan melalui kolom pusat melalui turbin.

- Sistem pesisir

Sistem ini dipasang di pantai dan memanfaatkan energi yang dihasilkan oleh gelombang yang pecah. Batasan dari sistem ini adalah bahwa mereka hanya bekerja di pantai dengan ombak yang kuat.

Contohnya adalah sistem yang dirancang oleh insinyur Basque Iñaki Valle, yang terdiri dari platform yang ditambatkan ke pantai miring dengan magnet di rel. Gelombang mendorong magnet ke atas, turun oleh gravitasi dan gerakan tersebut menginduksi kumparan untuk menghasilkan listrik.

Sistem

Ini terdiri dari sistem pelat yang berosilasi bolak-balik dengan pasang surut dan aliran gelombang dan gerakan ini, dengan menggunakan pompa piston, mengaktifkan turbin listrik.

Sistem dari

Dalam hal ini, pertanyaan tentang pelat apung yang ditambatkan ke pantai yang menerima gaya pecah gelombang dan mengaktifkan sistem hidrolik. Motor hidrolik pada gilirannya menggerakkan turbin yang menghasilkan listrik.

Sistem CETO

Ini terdiri dari serangkaian pelampung terendam yang berlabuh ke dasar laut dan yang osilasinya mengaktifkan pompa hidrolik yang membawa air laut ke pantai. Air yang dipompa mengaktifkan turbin untuk menghasilkan listrik.

Sistem yang memanfaatkan energi potensial

Ada sejumlah sistem yang menyimpan air laut di dalam tangki dan kemudian, secara gravitasi, dapat mengaktifkan turbin Kaplan dan menghasilkan listrik. Air mencapai tangki yang digerakkan oleh gelombang itu sendiri seperti pada sistem TAPCHAN (Tapered Channel Wave Power System) atau SSG Wave Energy (Sea-wave Slot-cone Generator).

Sistem kolom air-udara

Dalam kasus lain, gaya air yang digerakkan oleh gelombang digunakan untuk menggerakkan kolom udara yang, ketika melewati turbin, menghasilkan listrik.

Misalnya, dalam sistem OWC (Kolom Air Osilasi) air dalam aliran gelombang masuk melalui saluran dan menggerakkan udara dalam ruangan. Kolom udara naik melalui cerobong asap dan melewati turbin untuk keluar.

Ketika air surut dalam gelombang pasang, udara masuk kembali ke cerobong asap, menggerakkan turbin lagi. Ini memiliki desain yang membuatnya bergerak ke arah yang sama di kedua aliran.

Sistem serupa lainnya adalah ORECON, di mana osilasi air di dalam ruang menggerakkan pelampung yang pada gilirannya menekan udara untuk melewati turbin. Sistem ini bekerja sama dengan menggerakkan udara ke dua arah.

Keuntungan

Peternakan ombak. Sumber: P123

Energi terbarukan

Ini adalah energi dari sumber alam yang hampir tidak ada habisnya seperti gelombang laut.

Sumber energinya gratis

Sumber energi gelombang adalah gelombang laut, di mana tidak ada kepemilikan ekonomi yang dilakukan.

Energi bersih

Energi gelombang tidak menghasilkan limbah dan sistem yang diusulkan hingga saat ini untuk penggunaannya juga tidak menghasilkan limbah yang relevan dalam prosesnya.

Dampak lingkungan rendah

Setiap gangguan di lingkungan perairan atau pesisir menghasilkan beberapa dampak lingkungan, tetapi sebagian besar sistem yang diusulkan berdampak rendah.

Asosiasi dengan tujuan produktif lainnya

Beberapa sistem tenaga gelombang memungkinkan ekstraksi air laut untuk melakukan proses desalinasi dan memperoleh air minum, atau untuk produksi hidrogen.

Misalnya, mereka yang operasinya melibatkan pengumpulan dan penyimpanan air laut di pantai, seperti TAPCHAN dan SSG Wave Energy.

Kekurangan

Sebagian besar kerugian tidak mutlak, tetapi bergantung pada sistem gelombang spesifik yang kita evaluasi.

Kekuatan gelombang dan keteraturan

Tingkat produksi energi bergantung pada perilaku acak gelombang dalam keteraturan dan kekuatan. Oleh karena itu, area di mana penggunaan energi ini dapat menjadi efektif dibatasi.

Amplitudo dan arah gelombang cenderung tidak beraturan sehingga daya yang masuk bersifat acak. Hal ini menyulitkan peralatan untuk mendapatkan kinerja maksimum pada seluruh rentang frekuensi dan efisiensi konversi energinya tidak tinggi.

Pemeliharaan

Pemeliharaan struktur yang terlibat memerlukan kesulitan dan biaya tertentu, mengingat efek korosif dari sendawa laut dan dampak gelombang itu sendiri. Dalam kasus fasilitas lepas pantai dan terendam, biaya pemeliharaan meningkat karena kesulitan akses dan kebutuhan akan pengawasan berkala.

Kondisi iklim dan lingkungan secara umum

Struktur untuk menangkap energi gelombang dan mengubahnya menjadi energi listrik mengalami kondisi ekstrim di lingkungan laut. Ini termasuk kelembaban, sendawa, angin, hujan, badai, angin topan, dan lain-lain.

Badai menyiratkan bahwa perangkat harus menahan beban 100 kali lebih besar dari nominal, yang dapat menyebabkan kerusakan atau kerusakan total pada peralatan.

Kehidupan laut

Kehidupan laut juga merupakan faktor yang dapat mempengaruhi fungsionalitas peralatan seperti hewan besar (hiu, cetacea). Di sisi lain, bivalvia dan alga menempel pada permukaan peralatan menyebabkan kerusakan yang signifikan.

Investasi awal

Investasi ekonomi awal tinggi, karena peralatan yang dibutuhkan dan sulitnya pemasangannya. Peralatan tersebut membutuhkan bahan dan pelapis khusus, sistem kedap udara dan penahan.

Dampak pada aktivitas antropik

Bergantung pada jenis sistem yang digunakan, ini dapat memengaruhi navigasi, memancing, dan objek wisata di daerah tersebut.

Negara yang menggunakan energi gelombang

Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Motrico (Spanyol). Sumber: Txo

Spanyol

Meskipun potensi Laut Mediterania rendah dalam hal energi gelombang, di Laut Cantabrian dan Samudra Atlantik sangat tinggi. Di kota Mutriku Basque ada pembangkit listrik yang dibangun pada tahun 2011 dengan 16 turbin (daya 300kW).

Di Santoña (Cantabria) ada pembangkit listrik tenaga gelombang lain yang menggunakan 10 pelampung terendam untuk memanfaatkan energi osilasi vertikal gelombang dan menghasilkan listrik. Di Kepulauan Canary ada beberapa proyek untuk meningkatkan energi gelombang karena kondisi pantai mereka yang menguntungkan.

Portugal

Pada tahun 2008, perusahaan Ocean Power Delivery (OPD) memasang tiga mesin Pelamis P-750 yang terletak 5 km di lepas pantai Portugis. Ini terletak di dekat Póvoa de Varim, dengan kapasitas terpasang 2,25 MW.

Skotlandia (Inggris Raya)

Teknologi OWC digunakan di pulau Orkney, di mana sistem telah dipasang sejak tahun 2000 yang disebut LIMPET. Sistem ini memiliki produksi maksimal 500 KW.

Denmark

Pada tahun 2004 sebuah proyek percontohan tipe Wave Dragon dipasang di Denmark, dimensinya 58 x 33 m dan dengan daya maksimum 20 KW.

Norway

Instalasi pabrik untuk sistem Energi Gelombang SSG di Svaaheia (Norwegia) sedang berlangsung.

KAMI

Pada tahun 2002, sebuah proyek percontohan untuk perangkat Power Buoy dipasang di New Jersey, dengan pelampung lepas pantai berukuran diameter 5 m, panjang 14 m dan dengan daya maksimum 50 KW.

Di Oregon, pabrik percontohan SSG Wave Energy dipasang di Pelabuhan Garibaldi. Demikian pula, di Hawaii mereka mempromosikan sumber energi terbarukan dan, dalam kasus Pulau Maui, sumber terbarukan utama adalah energi gelombang.

Referensi

1. Amundarain M (2012). Energi terbarukan dari gelombang. Ikastorratza. E-Journal of Didactics 8. Revisi 08/03/2019 dari ehu.eus
2. Cuevas T dan Ulloa A (2015). Gelombang energi. Seminar Pasar Energi Konvensional dan Terbarukan untuk Insinyur Sipil. Fakultas Ilmu Fisika dan Matematika, Universitas Chili. 13 hal.
3. Falcão AF de O (2010). Pemanfaatan energi gelombang: Kajian teknologi. Tinjauan Energi Terbarukan dan Berkelanjutan 14: 899–918.
4. Rodríguez R dan Chimbo M (2017). Penggunaan energi gelombang di Ekuador. Ingenius 17: 23-28.
5. Suárez-Quijano E (2017). Ketergantungan energi dan energi gelombang di Spanyol: potensi laut yang besar. Sarjana Geografi dan Tata Ruang, Fakultas Filsafat dan Sastra, Universitas Cantabria. 52 hal.
6. Vicinanza D, Margheritini L, Kofoed JP dan Buccino M (2012). Konverter Energi Gelombang SSG: Kinerja, Status, dan Perkembangan Terbaru. Energi 5: 193-226.
   Weebly. Online: taperedchannelwaveenergy.weebly.com