Pemanfaatan Air dalam Pengembangan Teknologi Terbarukan

Oleh : Marfi’ah Dwi Handayani (207230010) dan Alfiatul Ni’mah (207230057)

Saat ini, kebutuhan akan energi semakin meningkat sejalan dengan pertumbuhan populasi dan beragamnya tuntutan gaya hidup. Namun, karena penggunaan sumber energi fosil terbatas dan merusak lingkungan, teknologi energi terbarukan menjadi semakin penting untuk memenuhi kebutuhan energi manusia. Sumber energi terbarukan selalu tersedia di alam dan tidak akan habis meskipun digunakan secara terus-menerus. Jenis energi ini dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan energi rumah tangga maupun industri. Energi air, angin, dan panas matahari adalah beberapa contoh sumber energi terbarukan yang banyak digunakan di dunia. Energi air merupakan sumber energi terbarukan yang paling banyak dimanfaatkan, dari penggunaan kincir air sederhana hingga pembangkit listrik tenaga air yang sudah sangat berkembang seperti saat ini. Pemanfaatan energi air dianggap sebagai sumber energi yang berkelanjutan dan ramah lingkungan sehingga fokus pengembangan energi terbarukan saat ini banyak difokuskan pada pengembangan pemanfaatan energi air (Putri, 2024). Contoh teknologi energi terbarukan yang menggunakan air sebagai sumber energi adalah Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), penggunaan ombak untuk menghasilkan listrik atau disebut dengan Pembangkit Listrik Tenaga Ombak (PLTO), teknologi turbin arus pasang surut, desalinasi air laut dan sebagainya.
1.Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
Merupakan sistem pembangkit listrik yang menggunakan air sebagai sumber energinya. Sistem ini terdiri dari beberapa komponen seperti dam, reservoir, penstock, turbin, draft tube, power house, dan electricity terminal. Turbin sangat penting dalam sistem PLTA karena berfungsi mengubah energi potensial air menjadi energi kinetik, yang kemudian diubah menjadi energi mekanis untuk menggerakkan turbin dan generator. Dalam proses ini, terjadi induksi elektromagnetik yang menghasilkan energi listrik. PLTA memiliki kapasitas daya yang besar dan menjadi sumber energi listrik penting di dunia, dengan sekitar 675.000 MW atau 24% kebutuhan listrik dunia. Komponen penting dalam PLTA adalah bendungan, turbin, generator, dan transmisi. Terdapat beberapa jenis PLTA mulai dari yang kecil seperti mikro hidro hingga yang besar seperti Bendungan Karangkates yang mampu memasok listrik untuk jutaan warga. PLTA mengubah energi dari jatuhnya air menjadi energi listrik dengan turbin yang mengkonversi energi gerak air menjadi daya mekanik, yang kemudian diubah oleh generator menjadi energi listrik. PLTA ini dapat memenuhi sekitar 16% kebutuhan listrik global dan lebih dari 53% listrik di beberapa negara seperti Norwegia dan Swedia. (Zakir, 2019).
2.Pembangkit Listrik Tenaga Ombak (PLTO)
Adalah jenis pembangkit listrik yang mengubah energi mekanik dari gelombang ombak menjadi energi listrik. Untuk melakukan hal tersebut, digunakan turbin air dan generator sebagai peralatan utama. Turbin air bekerja dengan mengubah energi potensial air menjadi energi mekanik, yang berasal dari gaya jatuh air yang mendorong baling-baling untuk berputar seperti kincir angin. Setelah itu, energi mekanik tersebut diubah menjadi energi listrik oleh generator, yang mengadopsi prinsip eksperimen Faraday. Prinsip kerja generator cukup sederhana, yaitu melibatkan pemotongan medan magnet oleh kumparan jangkar untuk menghasilkan gerakan dan energi listrik. Untuk mencapai tujuan ini, medan magnet dan pemotong medan magnet memainkan peran penting dalam cara kerja generator. Di Indonesia sendiri, terdapat beberapa proyek pengembangan teknologi energi terbarukan seperti PLTA Kao dan pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Ombak (PLTO) di Jawa Timur (Rohmaniatul et al., 2021).
3.Teknologi Turbin Arus Pasang Surut
Teknologi ini memanfaatkan perbedaan level permukaan air laut antara saat pasang dan surut untuk menghasilkan energi listrik. Meskipun teknologi ini masih perlu pengembangan yang lebih baik dan infrastruktur yang memadai, potensi besar dari energi pasang surut masih menjadi daya tarik tersendiri bagi para pengembang teknologi energi. Teknologi ini telah berhasil diaplikasikan di beberapa negara seperti Amerika Serikat, Inggris, Australia, Prancis, dan banyak negara lainnya. Namun, kecepatan arus pasang surut umumnya kurang dari 1,5 m/detik di pantai Indonesia, kecuali di selat-selat tertentu seperti Bali, Lombok, dan Nusa Tenggara Timur yang memiliki kecepatan antara 2,5 hingga 3,4 m/detik. Meskipun demikian, pemanfaatan energi arus laut di Indonesia belum teroptimalkan karena membutuhkan alat konversi arus menjadi energi listrik yang masih kurang efektif. Turbin Savonius bisa menjadi alternatif pilihan turbin yang dipasang secara vertikal untuk mengkonversi energi dari dorongan angin menjadi energi listrik, terlebih lagi di daerah dengan kecepatan angin rendah (Halida Rahmi L.*, Budi Dharmala S., Almas Gediana, 2015)
4.Desalinasi Air Laut
Desalinasi adalah suatu proses untuk membuat air asin menjadi air tawar yang dapat digunakan oleh manusia dan hewan. Proses ini menghasilkan garam sebagai produk sampingan. Dalam proses desalinasi, air laut dipanaskan dan garam dilepaskan sehingga air menjadi uap. Uap yang dihasilkan oleh air yang menguap kemudian dapat berubah kembali menjadi air ketika suhu menurun melalui proses kondensasi. Cara kerja desalinasi air laut adalah dengan menggunakan metode penyaringan khusus. Awalnya, metode desalinasi yang digunakan adalah vacuum distillation, namun biaya operasionalnya mahal sehingga kini digantikan dengan teknologi baru. Ada dua teknologi desalinasi yang paling umum digunakan, yaitu reverse osmosis dan multi stage flash. Reverse osmosis menggunakan filter membran untuk memisahkan air laut dari garam dan mineral, sedangkan multi stage flash mengurangi tekanan uap untuk memisahkan air tawar dari air laut. Meskipun berbeda cara kerja, kedua teknologi ini digunakan untuk menghasilkan air tawar yang aman dikonsumsi dari air laut (Dewantara et al., 2018)
Tidak hanya itu, air juga dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi panas. Teknologi geotermal memanfaatkan panas bumi yang berasal dari air panas di bawah tanah. Dalam menjalankan teknologi ini, air panas akan dialirkan ke turbin untuk menghasilkan listrik. Dalam beberapa kasus, air panas juga dapat digunakan langsung untuk memanaskan atau mendinginkan bangunan. Pemanfaatan air sebagai sumber energi terbarukan memiliki banyak keunggulan jika dibandingkan dengan penggunaan sumber energi fosil. Salah satu keunggulannya adalah tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca dan lebih baik untuk lingkungan jika dibandingkan dengan penggunaan sumber energi fosil. Namun, ada juga beberapa tantangan dalam pengembangan teknologi energi terbarukan yang memanfaatkan air. Salah satu tantangan utama adalah biaya yang harus dikeluarkan untuk membangun infrastruktur dan fasilitas pengumpulan energi. Pengumpulan energi dari sumber air melibatkan pembuatan bendungan, pintu air, dan turbin yang cukup kompleks dan rumit. Selain itu, dampak lingkungan yang ditimbulkan oleh pembangunan PLTA juga perlu dikaji dengan baik untuk memastikan pengembangan teknologi yang bertanggung jawab.
Dalam kesimpulannya, pemanfaatan air sebagai sumber energi terbarukan memberikan banyak potensi dalam pengembangan teknologi energi. PLTA, penggunaan ombak, turbin arus pasang surut, desalinasi air laut, dan teknologi geotermal yang menggunakan air sebagai sumber energinya, semuanya memiliki potensi besar untuk memenuhi kebutuhan energi manusia di masa depan. Keunggulan penggunaan air sebagai sumber energi terbarukan juga harus menjadi perhatian bagi manusia untuk terus mengembangkan teknologi energi yang bertanggung jawab terhadap lingkungan. Dengan pengembangan teknologi yang inovatif, pemanfaatan air sebagai sumber energi terbarukan dapat membantu menjaga keberlangsungan hidup manusia dan planet kita.
DAFTAR PUSTAKA
Dewantara, I. G. Y., Suyitno, B. M., & Lesmana, I. G. E. (2018). Desalinasi Air Laut Berbasis Energi Surya Sebagai Alternatif Penyediaan Air Bersih. Jurnal Teknik Mesin, 7(1), 1. https://doi.org/10.22441/jtm.v7i1.2124
Halida Rahmi L.*, Budi Dharmala S., Almas Gediana, A. Y. dan W. S. (2015). Optimasi Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut Menggunakan Sistem Turbin Savonius Termodifikasi. Berkala Fisika, 18(2), 75-82–82.
Putri, C. A. (2024). Penggunaan Air Sebagai Sumber Energi Terbarukan Untuk Energi Listrik. Scientica: Jurnal Ilmiah Sains Dan Teknologi, 2(6), 201–204.
Rohmaniatul, S., Pratiwi, A. F., & Rahmat, S. (2021). Rancang Bangun Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut Menggunakan Sistem Oscillating Water Column. Infotekmesin, 12(1), 42–49. https://doi.org/10.35970/infotekmesin.v12i1.412
Zakir, L. M. (2019). Analisis Perencanaan Pemanfaatan Pembangkit Listrik Tenaga Air Di Tabang, Kalimantan Timur Dengan Prinsip Tekno-Ekonomi. Skripsi, 5–24. http://eprints.undip.ac.id/81921/%0Ahttp://eprints.undip.ac.id/81921/3/3._BAB_II.pdf