(Di atas gambar Tim Riset IIT Madras yang mengembangkan dan menyebarkan Konverter Energi Gelombang Laut 6 km lepas pantai Tuticorin, Tamil Nadu, pada November 2022)
Para peneliti di IIT-Madras telah mencapai terobosan nyata di bidang energi terbarukan, dengan cara menghasilkan listrik dari gelombang laut. Disebut ‘Ocean Wave Energy Converter’, perangkat ini ditempatkan di lokasi terpencil 6 km lepas pantai Tuticorin, Tamil Nadu, dan ditempatkan di kedalaman 20 meter.
Pada minggu kedua bulan November, tim menyelesaikan uji coba perangkat ini dan kini menargetkan menghasilkan listrik 1 MW dari gelombang laut dalam tiga tahun ke depan. Tim tersebut dipimpin oleh Profesor Abdus Samad, ilmuwan di balik pendirian Laboratorium Energi Gelombang dan Rekayasa Fluida (WEFEL) di IIT Madras.
Prof Samad, yang telah mengerjakan energi gelombang selama lebih dari satu dekade, bersama timnya merancang dan menguji model yang diperkecil. Selain menghasilkan listrik, WEFEL juga meneliti aplikasi lain untuk teknologi terobosan ini, seperti menghasilkan tenaga untuk perangkat yang lebih kecil untuk lautan seperti pelampung navigasi dan pelampung data, antara lain.
Berbicara kepada The Better India, Prof Samad berkata, “Lautan itu keras. Ada kekuatan – pasang surut, ombak, angin, tsunami, topan, dll. Air laut bersifat korosif, dan ada masalah pertumbuhan ganggang laut pada elemen mesin. Instalasi membutuhkan orang-orang terampil khusus seperti penyelam. Menyebarkan dan memelihara perangkat ini di lautan juga menantang. Jadi, ketika kita mendesain sistem apa pun, kita perlu mempertimbangkan semua faktor ini. Akhirnya, seluruh tugas menjadi mahal.”
“Juga, konsep sistem energi gelombang muncul sekitar 100 tahun lalu. Gagasan menghasilkan listrik dari gelombang laut bukanlah hal baru, tetapi tantangannya adalah bagaimana Anda mengembangkan teknologi dan membuat sistem tersebut layak, hemat biaya, dan andal,” tambahnya.
Perangkat ini ditargetkan untuk lokasi lepas pantai terpencil yang membutuhkan listrik dan komunikasi yang andal — baik dengan memasok tenaga listrik ke muatan yang terintegrasi langsung di dalam atau di perangkat, atau yang terletak di sekitarnya seperti di dasar laut dan di kolom air. Stakeholder yang dibidik adalah sektor migas, instalasi pertahanan dan keamanan, serta komunikasi.
IIT Madras dan startup berbasis Visakhapatnam bernama Virya Paramita Energy (VPE) memiliki perjanjian pengembangan bersama untuk mengkomersialkan teknologi tersebut.
Bagaimana cara kerja teknologinya?
Produk yang dihasilkan disebut ‘Sindhuja-I,’ yang berarti “dihasilkan dari lautan”.
Siaran pers yang dikeluarkan oleh IIT-M menyatakan, “Sistem ini memiliki pelampung apung, tiang, dan modul listrik. Pelampung bergerak ke atas dan ke bawah saat gelombang bergerak ke atas dan ke bawah. Dalam desain saat ini, sistem seperti balon yang disebut pelampung memiliki lubang di tengah yang memungkinkan batang panjang yang disebut tiang untuk melewatinya. Spar dapat dipasang ke dasar laut, dan gelombang yang lewat tidak akan mempengaruhinya, sedangkan pelampung akan bergerak naik turun dan menghasilkan gerakan relatif di antara keduanya. Gerakan relatif memberikan rotasi ke generator listrik untuk menghasilkan daya. Dalam desain saat ini, tiang mengapung, dan rantai tambatan menjaga sistem tetap di tempatnya.
Sederhananya, begini penjelasan Prof Samad: “Sistem kami memiliki pelampung dengan lubang tengah seperti donat. Saat ombak datang, pelampung bergerak naik turun bersamanya. Sekarang batang vertikal yang melewati lubang menyentuh dasar laut dan tidak bergerak mengikuti gelombang. Karenanya, kami mendapatkan gerakan relatif antara batang dan donat. Kami memasang sistem rack and pinion sehingga saat pelampung bergerak naik turun, pinion (roda) ikut berputar. Roda mentransfer daya ke generator untuk menghasilkan listrik. Saya memiliki beberapa paten yang relevan tentang energi gelombang. Desain ini akan segera diajukan, ”katanya.
Sindhuja-1 berasal dari penemuan dan penelitian akademis yang ketat, catat Prof Samad. Suman Kumar, yang menyelesaikan Master of Science (MS) di bawah Prof Samad, meninggalkan pekerjaan korporatnya yang menguntungkan dan bergabung dengan timnya untuk mengembangkan sistem energi gelombang. Selain dia, tim Prof Samad memiliki empat sarjana PhD yang mengerjakan berbagai aspek pengembangan produk — studi gelombang laut, aspek biaya, desain dan penyebaran, dan analisis numerik.
“Kami mempertimbangkan semua aspek yang diketahui sebelum merancang sistem. Kami merasa sistem kami kuat karena kami mengujinya di lautan ketika Departemen Meteorologi India (IMD) melaporkan prediksi cuaca peringatan merah, dan sistem tersebut menghasilkan tenaga,” katanya.
Konverter Energi Gelombang Laut dikembangkan oleh IIT Madras dan dikerahkan sejauh 6 KM di lepas pantai Tuticorin, Tamil Nadu, selama November 2022
Menghasilkan listrik
Di India, National Institute of Ocean Technology (NIOT), Chennai, memasang pabrik di Vizhinjam (Kerala) untuk menghasilkan listrik menggunakan sistem berbasis turbin pada 1990-an. Kemudian, mereka merancang sistem navigasi kapal dengan sistem berbasis turbin.
“Secara global, beberapa perusahaan mencoba mengkomersialkan berbagai teknologi energi gelombang. Kami sering tidak dapat membandingkan teknologi karena lautan sangat luas, dan area penerapannya bisa berbeda. Beberapa dapat dipasang di dekat pantai; yang lain jauh dari pantai, dll. Kami memasang desain dasar kecil kami dan mengamatinya menghasilkan daya puncak sekitar 100W,” kata Prof Samad.
“Kami menerima persetujuan proyek DST (Kementerian Sains dan Teknologi, Pemerintah India) sebesar Rs 1 crore. Dengan jumlah tersebut, kami akan memproduksi sistem yang lebih luas untuk mencapai beberapa watt hingga beberapa kilowatt (kW). Kami berencana membuat sistem dengan diameter lebih dari 15 cm yang menghasilkan daya sekitar 80 kW. Jadi, susunan 15 sistem akan menghasilkan daya 1.000 KW atau 1 MW. Kami sedang mencari dana dari investor dan lembaga pemerintah untuk rencana besar ini,” tambahnya.
Prof Samad mengatakan bahwa Sindhuja-1 memiliki beberapa keunggulan inovatif dibandingkan teknologi lain yang ada di ruang ini. “Dari segi efisiensi, dapat dipasang di mana saja dalam jarak 10 hingga 6.000 meter dari kedalaman air. Itu tidak tergantung pada batimetri, tidak membahayakan kehidupan laut, tidak termasuk penggalian dasar laut dan mudah digunakan, serta portabel. Ini akan menghasilkan daya 24X7 dengan penyimpanan baterai yang hampir dapat diabaikan. Ini bisa menjadi pilihan yang sangat baik untuk pengawasan laut, desalinasi lepas pantai, regenerasi terumbu karang, komunikasi lepas pantai, pengisian drone/pengisian kendaraan bawah air, pelampung cuaca, pelampung navigasi, dll.”
Bagaimana perbandingannya dengan energi terbarukan lainnya?
Tenaga surya dan angin adalah teknologi yang matang, dan biayanya telah berkurang secara signifikan sejak awal. Selain itu, tenaga surya dan angin membutuhkan penyimpanan baterai dan juga mahal saat dijalankan di lautan. Faktanya, turbin angin mungkin tidak mampu menangani kedalaman air 6 km.
“Di sisi lain, energi gelombang adalah 24×7, dengan kebutuhan baterai rendah (kurang dari 10% dari kebutuhan baterai sistem energi matahari) dan kita bisa pergi ke kedalaman manapun. Selain itu, energi matahari dapat dipanen selama beberapa jam pada siang hari, jadi Anda memerlukan sumber baterai yang lebih besar. Sistem kami masih dalam tahap penelitian dan pengembangan (R&D).” dia berkata.
Kisah asal usul
Beberapa tahun lalu, Prof Samad merancang turbin untuk NIOT untuk pelampung navigasinya. Sementara itu, ia juga mempelajari teknologi energi gelombang. Tahap penting dalam pengembangan teknologi ini datang dengan kedatangan Wisnu Vijayasankar sebagai mahasiswa MS di bawah Prof Samad. Hari ini, dia sedang menyelesaikan PhD-nya di Virginia Tech, AS.
Adalah Vijay yang mencetuskan ide merancang pelampung berdiameter 15 cm. Bersama dengan beberapa mahasiswa MTech dari Departemen Teknik Kelautan, Vijay berangkat ke Coimbatore untuk merancang dan memproduksi Konverter Energi Gelombang Penyerap Titik, pendahulu perangkat saat ini. Setelah menghabiskan waktu seminggu, dia menguji perangkat tersebut, lulus dan berangkat ke AS.
Mengikuti Vijay, mahasiswa MS lainnya di bawah Prof Samad, Sumar Kumar, melakukan beberapa tes, melakukan analisis dan setelah lulus mendapatkan pekerjaan di sektor korporasi. Namun, Suman segera meninggalkan pekerjaannya dan kembali melanjutkan pekerjaan mengembangkan pengubah energi gelombang. Demikian pula, mahasiswa penelitian lainnya juga bergabung dengan Prof Samad dalam upaya ini.
Saat dia berkata, “Saya berangkat sendirian menuju tujuan saya, tetapi orang-orang datang dan mulai berubah menjadi karavan.”
“Kami mulai mendesain perangkat ini saat Wisnu masih menjadi mahasiswa di IIT Madras. Kemudian begitu Suman bergabung kembali dengan kami, penguncian dimulai. Desain asli kami dibuang, tetapi Sai Karthik Sunkara, CEO VPE, mendekati kami pada pertengahan tahun 2020 dan mengeksplorasi kemungkinan untuk mewujudkannya, setelah itu kami mulai mengerjakannya bersama. Pada tahun 2022, ketika siswa kembali ke IIT-M, kami menerima dana dari pemerintah Australia dan India untuk mengembangkan perangkat tersebut bersama dengan tim VPE. Terakhir, pengujian laut nyata terjadi pada November 2022. Kami sedang mendiskusikan manufaktur dengan beberapa perusahaan, tetapi kesepakatan belum selesai, ”kata Prof Samad.
Cakupan yang sangat besar
India memiliki garis pantai sepanjang 7.500 km yang mampu menghasilkan listrik 54 GW dan memenuhi sebagian besar kebutuhan energi negara tersebut.
“Di antaranya, pemanfaatan energi gelombang 40 GW dimungkinkan di India. Bahkan perangkat tunggal di lokasi berbeda di sepanjang garis pantai India dapat menghasilkan daya bersih dalam jumlah besar. Kami juga mempertimbangkan untuk menempatkan beberapa perangkat dalam konfigurasi larik untuk ekstraksi daya gelombang maksimum dari lokasi. Visi kami adalah menjadikan India berkelanjutan dengan memanfaatkan energi laut dan emisi karbon nol bersih untuk mengurangi dampak iklim, ”klaim Prof Samad.
Keberhasilan proyek ini dapat membantu India mencapai tujuan terkait perubahan iklim untuk menghasilkan listrik sebesar 500 GW pada tahun 2030 melalui energi terbarukan.
Berbicara tentang proyek ini, Sai Karthik Sunkara dari Virya Paramita Energy (VPE), mengatakan, “Laut memiliki peluang yang sangat besar, dan mengeksplorasi dengan teknologi yang tepat adalah kebutuhan saat ini.”
Proyek ini mendapat dukungan pendanaan melalui ‘Proyek Penelitian Inovatif’ dari IIT Madras, TBI-KIET di bawah Skema DST Nidhi-Prayas dan Skema Hibah Alumni Australia 2022 oleh Departemen Luar Negeri dan Perdagangan, Pemerintah Australia.
Institut ini juga bermitra dengan VPE, sebuah startup berbasis Visakhapatnam, dan Institut Teknologi Nasional Motilal Nehru, Allahabad, untuk tes ini. Sistem penyimpanan listrik dirancang oleh Institut Teknik dan Teknologi GKC dan Institut Teknik MCKV, Benggala Barat. Rekayasa dan Infrastruktur Waterfront membantu penggelaran sistem di Lautan.
(Diedit oleh Divya Sethu)
(Gambar milik IIT-Madras)
