Pemanfaatan Energi Laut 3: Panas Laut

by on 23/01/08 at 2:15 am | 17 Comments | |

Nenek moyangku orang pelaut, gemar mengarung luas samud’ra
Menerjang ombak tiada takut, menempuh badai sudah biasa.
Angin bertiup layar terkembang, ombak berdebur di tepi pantai
Pemuda b’rani bangkit sekarang, ke laut kita beramai-ramai – Ibu Sud

Konon, menurut sebuah lagu, nenek moyang kita berprofesi sebagai pelaut. Mereka menyadari bahwa laut memiliki potensi yang besar, yaitu ikan, tanaman laut, harta karun, dan masih banyak lagi. Kini kita pun mengetahui bahwa laut mengandung potensi sebagai salah satu sumber energi terbarukan; dan berkat kemajuan teknologi potensi tersebut dapat diwujudkan.

Energi yang berasal dari laut (ocean energy) dapat dikategorikan menjadi tiga macam:

  1. energi ombak (wave energy),
  2. energi pasang surut (tidal energy),
  3. hasil konversi energi panas laut (ocean thermal energy conversion).

Prinsip sederhana dari pemanfaatan ketiga bentuk energi itu adalah: memakai energi kinetik untuk memutar turbin yang selanjutnya menggerakkan generator untuk menghasilkan listrik. Artikel kali ini ialah bagian terakhir dari 3 artikel yang membahas tentang energi yang dapat dimanfaatkan dari laut. Di bagian ketiga trilogi artikel ini, hasil konversi energi panas laut (ocean thermal energy conversion) akan dibahas.

Energi Panas Laut

Ide pemanfaatan energi dari laut yang terakhir bersumber dari adanya perbedaan temperatur di dalam laut. Jika anda pernah berenang di laut dan menyelam ke bawah permukaannya, anda tentu menyadari bahwa semakin dalam di 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.

Pembangkit listrik dapat memanfaatkan perbedaan temperatur tersebut untuk menghasilkan energi. Pemanfaatan sumber energi jenis ini disebut dengan konversi energi panas laut (Ocean Themal Energy Conversion atau 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.

gambar1.png
Gambar 7. Ocean Thermal Energy Conversion dengan Siklus Tertutup

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 (Lihat gambar 7). 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.

Secara ringkas, kekurangan dan kelebihan dari OTEC yaitu:
Kelebihan:

  • Tidak menghasilkan gas rumah kaca ataupun limbah lainnya.
  • Tidak membutuhkan bahan bakar.
  • Biaya operasi rendah.
  • Produksi listrik stabil.
  • Dapat dikombinasikan dengan fungsi lainnya: menghasilkan air pendingin, produksi air minum, suplai air untuk aquaculture, ekstraksi mineral, dan produksi hidrogen secara elektrolisis.

Kekurangan:

  • Belum ada analisa mengenai dampaknya terhadap lingkungan.
  • Jika menggunakan amonia sebagai bahan yang diuapkan menimbulkan potensi bahaya kebocoran.
  • Efisiensi total masih rendah sekitar 1%-3%.
  • Biaya pembangunan tidak murah.

Sebagai pengantar terakhir dari saya, “Dalamnya laut bisa ditebak, namun dalamnya hati siapa yang tahu.” Begitu kata sebuah pepatah. Semoga teknologi untuk memanfaatkan energi dari laut yang sangat menggiurkan ini dapat dikelola dengan baik sehingga tidak menimbulkan dampak buruk bagi ekosistem laut yang sudah lebih dulu ada. Ini semua tergantung dari hati mereka yang mengusahakannya nanti. Cheers!
:D

Referensi: darvill.clara.net, popsci.com, swanturbines.co.uk, wikipedia.org, marineturbines.com, about.com, nytimes.com, bluenergy.com, wavegen.co.uk, oceanpd.com, reh-plc.com, aegoogle.com, esru.strath.ac.uk, therenewableenergycenter.co.uk.

  • Pingback: Pemanfaatan Energi Laut 2: Pasang Surut « Thermal Systems and Renewable Energy Engineering

  • ME

    bagus juga tu

  • Pingback: Pemanfaatan Energi Laut dengan Panas Laut « Anis Blog

  • Agung Kujay

    Tanya dong!

    1. Efisiensi rendah disini maksudnya efisiensi dalam hal apa ya? Biasanya kl bicara tentang power plant, efisiensi adalah energy listrik dari energy fossil fuel. Tapi dsni kan ga ada fossil fuel?

    2. Maintenance cost nya mungkin skarang masih tinggi sekali ya, secara instalasinya ada di bawah laut?

    3. Informasi, kalo mau punya pandangan generation cost dari pembangkit geotermal ato hydro, bisa diliat di statistik PLN, ada costnya per kWh. Mungkin yang sekarang mulai ramai adalah biogas atau biomass. Teknologinya sudah mulai banyak. Selain itu, ini bisa juga menjadi alternatif pengolahan limbah (terutama sampah domestik di Indonesia).

    4. Di Indonesia ada pilot projectnya ga ya pembangkit OTEC ini?

    Trims!

  • wahyu

    terima kasih banyak artikelnya, karena energi termal laut keluar di soal try out Ujian Masuk Bersama Univ. Indonesia,,, Terima kasih Banyak ^_^V

  • Pandzee

    Nimbrung juga ah… :D

    mungkin (ini mungkin lho ya) lapisan air laut yang dingin sangat dalam, tidak ekonomis kalau kondensernya ditaruh sedemikian dalam, artinya pipanya panjang yang berarti ammonia yang diperlukan banyak dan resiko rusak tinggi (misalnya ketabrak ikan paus hehehe)… yang lain lagi dengan tekanan laut yang dalam mungkin sekali perlu konstruksi kondenser yang mahal… sekali lagi mungkin lho ya…

    untuk konstruksinya, mungkin bisa berbentuk kilang ya… toh sudah ada kilang yang mengapung. untuk suplai energi listrik pompa bisa pakai kabel bawah laut (listrik Jawa-Bali juga kan dihubungkan dengan kabel) Sumbernya dari mana? ya seperti PLTU saja, kan butuh pompa juga. Listriknya?

  • http://www.michaeljubel.com Michael Hutagalung

    @ A. Napitupulu:

    apakah sedemikian sulitnya memasok listrik ke lepas pantai? bukankah banyak kilang minyak lepas pantai yang berjalan dengan baik dan tentunya teraliri listrik?

  • http://marancar-070.blogspot.com A.Napitupulu

    Ma’af ikut nimbrung juga.
    “Kegilaan dan ke jeniusan itu beda tipis, yang membedakannya adalah tingkat kesuksesannya”.
    pompa membutuhkan energi listrik, dari mana kita bisa mensuplynya di dasar laut??
    pertanyaan kedua ini sih tentang kontruksinya, gimana kita mau menempatkan semua posisi seperti perhitungan, toh kita membangun di air kan??

  • Lintang

    1. NaCl itu table salt alias garam dapur. Selama ini saya belum pernah dengar ada fertilizer dibuat dari garam dapur. Dan setahu saya umumnya penyusun pupuk itu:
    - N, P, K (yg utama)
    - Ca, S, Mg (sekunder)
    - B, Cl, Mn, Fe, Zn, Cu, Mo (micronutrient)

    2. Kenapa? Karena sebenernya air tidak bisa dijadikan sebagai bahan penggerak mobil. Yang berperan sebagai bahan bakar adalah hidrogen. Tapi perlu diingat juga kalau hidrogen ini bukan sumber energi (energy source), tapi hanya sebagai energy carrier karena dalam produksi hidrogen (steam reforming, elektrolisis air) pasti membutuhkan energi. Jadi sebenarnya hanya memindahkan energi dari satu bentuk ke bentuk lain.

    Saat ini, ada dua mekanisme yg biasanya dipakai untuk menggerakkan motor dari hidrogen.

    Pertama, adalah dengan pembakaran pada internal combustion engine (H2 + O2 = H2O), hasilnya energi thermal. Mekanismenya kerjanya sama dengan mesin mobil berbahan bakar fosil. Produk pembakarannya jelas lebih bersih dari bahan bakar fosil karena hanya menghasilkan air. Tapi hidrogen tidak tersedia langsung di alam, harus diproduksi dulu (entah melalui steam reforming, water gas shift reaction, ataupun electrolysis air). Dan ujung2nya tetap akan melibatkan bahan bakar fosil dan menghasilkan produk samping berupa CO juga (kecuali dengan elektrolisis air, tapi dengan catatan listriknya diproduksi bukan dari bahan bakar fosil).

    Kedua, adalah dengan fuel cell. Saya ga terlalu ngerti mekanismenya, tapi sama2 H2 +O2 = H2O juga. Hanya saja kalau yg sebelumnya reaksi pembakaran, kalau yg ini reaksi elektrokimia dibantu oleh katalis. Hasilnya adalah energi listrik. Dan sama juga, masalahnya adalah ketersediaan hidrogen.

    Masalah yang utama adalah faktor ekonomi:
    Ada kutipan dari developer mobil berbahan bakar hidrogen yg akhirnya menyerah:
    “In my view, the hydrogen car was never alive. The problem was never could you build a fuel cell that would consume hydrogen, produce electricity, and fit in a car. The problem was always, can you make hydrogen fuel at a price point that makes any sense to anybody. And the answer to that to date has been no.”

    Jadi yah, kurang lebih begitu alasannya (dalam persepsi saya).

  • POEJI

    1. mungkin gak NaCl dalam lautan dimanfatkan sebagai pupuk anorganik yang merupakan formula pupuk yang canggih??
    2. kenapa sih sampai sekarang air ga bisa digunakan sebagai penggerak motor/mobil? kalo bisa kan pasti lebih murah dari bensin/solar dan dimana mana kan ada jadi mudah didapat.

  • amoy

    to bel.
    iya, menurt gw emg perlu pompa untuk mompa-in tuh ammonia ke zona yg lebih panas (evaporator) tp bener juga ya bel. kenapa kondensornya ga dicelup lebih dalam lagi ya?

  • http://fitrasani.wordpress.com fitra

    mohon penjelasan tentang kekurangannya:
    - Biaya pembangunannya tidak murah
    kenapa bisa?
    padahal di kelebihan disebutkan tidak menggunakan bahan bakar.

    Terus ingin meminta pandangannya untuk biaya pembangunannya yg tidak murah bilang dibandingkan dengan biaya operasi yang murah. APakah cukup worth it kah???

    truh bisa dijelaskan gak perbandingan energi ini dengan energi terbarukan lain seperti panas bumi, biogas, dll… yg mana yg paling ekonomis???

  • http://www.michaeljubel.com michaeljubel

    hmm.. agak penasaran nih.. masih masalah air laut dingin dan pompa.. knp harus ada pompa ya? bukankah fluida kerja nya itu ammonia? bukannya harusnya ammonia yang dipompa?

    atau maksudnya kondensor yang menukarkan panas antara ammonia dan air laut dingin? dan itu menimbulkan pertanyaan kedua.. kenapa kondensor nya harus diletakkan di bagian air laut yang hangat? kenapa gak di bagian yang dingin aja biar gak usah dipompa air laut dinginnnya.. hehe..

  • thicon

    @ amoy:
    1. Tentu ada pompa dong, hanya saja karena gambar yang ditampilkan merupakan skema sederhana saja, maka pompanya ga ditampilkan disitu… Karena biaya pompa memompa dari laut dalam ini mahal, maka timbul ide untuk memanfaatkan air dingin tersebut untuk keperluan lainnya, yaitu: sebagai air pendingin, untuk aquaculture, dan lain sebagainya. Ini diharapkan dapat menurunkan biaya operasi pembangkit listrik OTEC nantinya.

    2. Ya, amonia korosif. Materi yang tahan amonia antara lain: aluminium, platinum, perak, stainless steel. Untuk carbon steel memiliki ketahanan tertentu tergantung kandungan carbonnya. Untuk carbon steel jenis mild steel memiliki ketahanan terhadap amonia hingga temperatur 60 C. Sumber: Coulson’s Chemical Eng., Vol. 6.

  • amoy

    Question 4 the author:
    1. Bagaimana cara ngambil air dingin dari dasar laut? Ko gada pompa-nya?
    2. Amoniak korosif ga sih? Klo iya, material turbin seperti apa yang digunakan? Carbon steel bs ga?
    thx

  • Pingback: Pemanfaatan Energi Laut 1: Ombak » Majari Magazine

  • Pingback: Pemanfaatan Energi Laut 2: Pasang Surut » Majari Magazine

pestilence439
lovelock506 voltigeur296 fiance206 pecunious261 hyperphysical624 printer549 earnestness679