Sebagian besar listrik yang menggerakkan dunia industri berasal dari generator induksi. Yang pertama datang online pada tahun 1896 dan ditenagai oleh air terjun yang jatuh yaitu Air Terjun Niagara. Kebanyakan generator induksi modern digerakkan oleh uap, dan bahan bakar pilihan untuk memanaskan air telah lama adalah kumparan, minyak bumi dan gas alam – yang disebut bahan bakar fosil.
Pada 2011, bahan bakar fosil memasok 82 persen listrik dunia, tetapi bukti terus meningkat tentang dampak buruk produk sampingan pembakaran terhadap lingkungan. Pada Oktober 2018, para ilmuwan memperingatkan bahwa pemanasan global, di mana pembakaran bahan bakar fosil merupakan kontributor utama, dengan cepat mendekati titik kritis yang tidak dapat diubah. Hasil dari peringatan tersebut adalah pergeseran dari bahan bakar fosil dan menuju sumber energi terbarukan, seperti panel fotovoltaik, energi panas bumi dan turbin angin.
Kekuatan gelombang adalah salah satu opsi di atas meja. Lautan mewakili reservoir besar energi yang belum dimanfaatkan. Menurut Lembaga Penelitian Tenaga Listrik, potensi energi gelombang di sekitar pesisir Amerika Serikat, termasuk Alaska, adalah sekitar 2.640 terawatt-jam/tahun. Itu cukup energi untuk memberi daya pada 2,5 juta rumah tangga selama satu tahun penuh. Cara lain untuk melihatnya adalah bahwa satu gelombang memiliki energi yang cukup untuk menggerakkan mobil listrik sejauh ratusan mil.
Empat teknologi utama ada untuk memanfaatkan energi gelombang. Beberapa bekerja di dekat pantai, beberapa di lepas pantai dan beberapa di laut dalam. Konverter energi gelombang (WEC) dirancang untuk tetap berada di permukaan air, tetapi berbeda dalam: orientasi kolektor terhadap pergerakan gelombang dan metode yang digunakan untuk menghasilkan listrik. Empat jenis pembangkit listrik gelombang adalah point absorber, terminator, overtopping device dan attenuator.
Dari Mana Energi Gelombang Berasal?
Percaya atau tidak, tenaga gelombang adalah bentuk lain dari energi matahari. Matahari memanaskan berbagai belahan dunia ke tingkat yang berbeda, dan perbedaan suhu yang dihasilkan menciptakan angin yang berinteraksi dengan air laut untuk menciptakan gelombang. Radiasi matahari juga menciptakan perbedaan suhu di dalam air itu sendiri, dan ini mendorong arus bawah air. Dimungkinkan untuk memanfaatkan energi arus ini di masa depan, tetapi untuk saat ini, sebagian besar perhatian industri energi telah difokuskan pada gelombang permukaan.
Strategi Konversi Energi Gelombang
Di bendungan pembangkit listrik tenaga air, energi air yang jatuh langsung memutar turbin yang menghasilkan listrik AC. Prinsip ini digunakan hampir tidak berubah dalam beberapa bentuk pembangkitan gelombang, tetapi dalam bentuk lain, energi gelombang naik dan turunnya air harus melewati media lain sebelum dapat melakukan pekerjaan memutar turbin. Media ini sering berupa udara. Udara disegel dalam sebuah ruangan, dan gerakan gelombang memampatkannya. Udara terkompresi kemudian dipaksa melalui lubang kecil, menciptakan semburan udara yang dapat melakukan pekerjaan yang diperlukan. Dalam beberapa teknologi, energi gelombang dipindahkan ke energi mekanik oleh piston hidrolik. Piston pada gilirannya menggerakkan turbin yang menghasilkan listrik.
Tenaga gelombang sebagian besar masih dalam tahap percobaan, dan ratusan desain yang berbeda telah dipatenkan, meskipun hanya sebagian kecil yang benar-benar telah dikembangkan. Salah satu yang memasok listrik komersial dioperasikan di lepas pantai Portugal pada tahun 2008 dan 2009, dan pemerintah Skotlandia sedang mengincar pengembangan proyek besar di perairan berombak Laut Utara. Proyek serupa direncanakan di lepas pantai Australia. Empat jenis utama generator gelombang saat ini ada:
1 - Peredam Titik Menyerupai Pelampung
Penyerap titik terutama merupakan perangkat laut dalam. Ia tetap berlabuh di tempatnya dan terombang-ambing di atas ombak yang lewat. Ini terdiri dari silinder pusat yang mengapung bebas di dalam rumahan, dan saat gelombang lewat, silinder dan rumahan bergerak relatif satu sama lain. Gerakan menggerakkan perangkat induksi elektromagnetik atau piston hidrolik, yang menciptakan energi yang diperlukan untuk menggerakkan turbin. Karena perangkat ini menyerap energi, mereka dapat mempengaruhi karakteristik gelombang yang mencapai pantai. Ini adalah salah satu alasan mengapa mereka digunakan di lokasi yang jauh di lepas pantai.
Kolom air berosilasi (OWC) adalah jenis penyerap titik tertentu. Itu juga terlihat seperti pelampung, tetapi bukannya silinder internal yang mengambang bebas, ia memiliki kolom air yang naik dan turun bersama gelombang. Gerakan air mendorong udara terkompresi melalui lubang untuk menggerakkan piston.
2 - Terminator Menghasilkan Gelombang Listrik Dari Udara Terkompresi
Terminator dapat ditempatkan di pantai atau di dekat garis pantai. Mereka pada dasarnya adalah tabung panjang, dan ketika ditempatkan di lepas pantai, mereka menangkap air melalui bukaan pelabuhan bawah permukaan. Tabung ditambatkan untuk memanjang ke arah gerakan gelombang, dan naik turunnya permukaan laut mendorong kolom udara yang ditangkap melalui lubang kecil untuk menggerakkan turbin. Saat berada di darat, ombak yang menerjang pantai mendorong proses tersebut, sehingga bukaan terletak di ujung tabung. Setiap terminator dapat menghasilkan daya dalam kisaran 500 kilowatt hingga 2 megawatt, tergantung pada kondisi gelombang. Itu kekuatan yang cukup untuk seluruh lingkungan.
3 - Attenuator Adalah Konverter Energi Gelombang Multi-Segmentasi
Seperti terminator, attenuator adalah tabung panjang yang dipasang tegak lurus terhadap gerakan gelombang. Mereka berlabuh di satu ujung dan dibangun di segmen yang bergerak relatif satu sama lain saat gelombang lewat. Gerakan menggerakkan piston hidrolik atau perangkat mekanis lainnya yang terletak di setiap segmen, dan energi menggerakkan turbin, yang pada gilirannya menghasilkan listrik.
4 - Perangkat Overtopping Seperti Bendungan Mini Hydroelectric
Perangkat overtopping panjang dan memanjang tegak lurus terhadap arah gerakan gelombang. Mereka membentuk penghalang, seperti tembok laut atau bendungan, yang menampung air. Permukaan air naik dengan setiap gelombang yang lewat, dan saat turun lagi, ia menggerakkan turbin yang menghasilkan listrik. Tindakan keseluruhan kira-kira sama dengan yang digunakan di bendungan pembangkit listrik tenaga air. Turbin dan peralatan transmisi sering ditempatkan di anjungan lepas pantai. Perangkat overtopping juga dapat dibangun di darat untuk menangkap energi gelombang yang menabrak pantai.
Masalah Dengan Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang
Terlepas dari janji yang jelas dari tenaga gelombang, pengembangan jauh tertinggal dari tenaga surya dan angin. Instalasi komersial skala besar masih menjadi masa depan. Beberapa ahli energi menyamakan keadaan gelombang listrik dengan listrik matahari dan angin 30 tahun yang lalu. Sebagian alasan untuk ini melekat pada sifat gelombang laut. Mereka tidak teratur dan tidak dapat diprediksi. Ketinggian gelombang dan periodenya, yang merupakan jarak antara gelombang, dapat bervariasi dari hari ke hari atau bahkan dari jam ke jam.
Masalah lain adalah transmisi daya. Kekuatan gelombang tidak dapat melayani tujuan apapun sampai ditransmisikan ke pantai. Sebagian besar WEC menggabungkan transformator untuk meningkatkan tegangan untuk transmisi yang lebih efisien di sepanjang saluran listrik bawah air. Saluran listrik ini biasanya terletak di dasar laut, dan memasangnya menambah biaya pembangkit listrik tenaga gelombang secara signifikan, terutama bila stasiun terletak jauh dari pantai. Selain itu, ada sejumlah kehilangan daya yang terkait dengan transfer energi listrik.