OCEAN THERMAL ENERGY CONVERSION (OTEC)

 Gambar : (OTEC)

PENGERTIAN

Energi yang di pancarkan matahari ke permukaan bumi pada saat matahari bersinar terik di perkirakan 1.000 wat per meter persegi. Dan seperti kita ketahui Bumi kita diliputi oleh lautan sekitar 70 %. Oleh sebab itu lautan merupakan pengumpul energi yang maha luas.Temperatur di permukaan laut menjadi hangat karena panas dari sinar matahari diserap sebagian oleh permukaan laut. Semakin ke dalam energi matahari makin berkurang terserap sehingga di bawah permukaan, temperatur akan turun dengan cukup drastis. 

Pembangkit listrik energi termal ini dapat dimanfaatkan jika perbedaan temperatur tersebut cukup besar untuk bisa menghasilkan energi listrik. 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 energi listrik. Teknologi yang digunakan disebut dengan konversi energi panas laut (Ocean Themal Energy Conversion atau OTEC).

Teknologi ini dibuat berhasil dibuat pada tahun 1939 oleh George Claude di pantai Kuba dengan kapasitas 22 kilowatt. Dan yang terbesar di bangun di India dengan kapasitas 1 MW menggunakan sistem tertutup.

 

Konversi energi termal lautan (Ocean Thermal Energy Conversion/OTEC) adalah metode untuk menghasilkan energi listrik menggunakan perbedaan temperatur yang berada di antara laut dalam dan perairan dekat permukaan untuk menjalankan mesin kalor. Seperti pada umumnya mesin kalor, efisiensi dan energi terbesar dihasilkan oleh perbedaan temperatur yang paling besar. Perbedaan temperatur antara laut dalam dan perairan permukaan umumnya semakin besar jika semakin dekat ke ekuator. Pada awalnya, tantangan perancangan OTEC adalah untuk menghasilkan energi yang sebesar-besarnya secara efisien dengan perbedaan temperatur yang sekecil-kecilnya.

Permukaan laut dipanaskan secara terus menerus dengan bantuan sinar matahari, dan lautan menutupi hampir 70% area permukaan bumi. Perbedaan temperatur ini menyimpan banyak energi matahari yang berpotensial bagi umat manusia untuk dipergunakan. Jika hal ini bisa dilakukan dengan cost effective dan dalam skala yang besar, OTEC mampu menyediakan sumber energi terbaharukan yang diperlukan untuk menutupi berbagai masalah energi.Siklus kalor yang sesuai dengan OTEC adalah siklus Rankine, menggunakan turbin bertekanan rendah. Sistem dapat berupa siklus tertutup ataupun terbuka. Siklus tertutup menggunakan cairan khusus yang umumnya bekerja sebagai refrigeran, misalnya ammonia. Siklus terbuka menggunakan air yang dipanaskan sebagai cairan yang bekerja di dalam siklusnya.

Prinsip Kerja Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC)

Secara sederhana dapat disebutkan bahwa OTEC bekerja dengan memanfaatkan perbedaan temperatur untuk membangkitkan tenaga listrik dengan cara memanfaatkannya untuk menguapkan Ammonia atau Freon. Tekanan uap yang timbul kemudian dipergunakan untuk memutar turbin.

 

 Gambar : prinsip kerja OTEC

 

 Adapun prinsip kerja dari OTEC secara umum adalah:

1. Konversi energi panas laut atau OTEC menggunakan perbedaan temperatur antara permukaan yang hangat dengan air laut dalam yang dingin, minimal sebesar 77 derajat Fahrenheit (25°C) agar bisa digunakan untuk membangkitkan listrik.

2. Laut menyerap panas yang berasal dari matahari. Panas matahari membuat permukaan air laut lebih panas dibandingkan air di dasar laut. Hal ini menyebabkan air laut bersirkulasi dari dasar ke permukaan. Sirkulasi air laut ini juga dapat dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin dan menghasilkan energi listrik.

3. Dalam beroperasinya OTEC, pipa-pipa akan ditempatkan di laut yang berfungsi untuk menyedot panas laut dan mengalirkannya ke dalam tangki pemanas guna mendidihkan fluida kerja. Umumnya digunakan ammonia sebagai fluida kerja karena mudah menguap. Dari uap fluida tersebut selanjutnya akan digunakan untuk menggerakkan turbin pembangkit listrik. Selanjutnya, uap fluida dialirkan ke ruang kondensor. Didinginkan dengan memanfaatkan air laut bersuhu 5 derajat Celcius. Air hasil pendinginan kemudian dikeluarkan kembali ke laut. Begitu siklus seterusnya. 

 

Video 1 : prinsip kerja OTEC secara sederhana

 

 

 

 Video 2 : prinsip kerja OTEC 

 

 

 Jenis Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC)

1. Closed-Cycle (Siklus Tertutup): 

 

 

Gambar : Closed-Cycle(siklus tertutup)

 

 

Gambar : skema prinsip kerja OTEC(siklus tertutup)

 

 

Closed-cycle system menggunakan fluida dengan titik didih rendah,seperti ammonia, untuk memutar turbin guna membangkitkan listrik. Air laut permukaan yang hangat dipompa melewati sebuah heat exchanger (penukar panas) di mana fluida dengan titik didih rendah tadi diuapkan. Fluida yang mengalami perubahan wujud menjadi uap akan mengalami peningkatan tekanan. Uap bertekanan tinggi ini kemudian dialirkan ke turbin untuk menghasilkan listrik. Kemudian air dingin dari dasar lautan dipompa melewati heat exchanger yang kedua, mengembunkan hasil penguapan tadi menjadi fluida lagi, di mana siklus ini berputar terus menerus.



2. Open-Cycle (Siklus Terbuka): 

 

Gambar : Open-Cycle(siklus terbuka)

 

 

 

Gambar : skema prinsip kerja OTEC(siklus terbuka)

 

 

Open-Cycle OTEC menggunakan air laut permukaan yang hangat untuk membangkitkan listrik. Ketika air laut hangat dipompakan ke dalam kontainer bertekanan rendah, air ini mendidih. Uap yang mengembang menggerakkan turbin tekanan rendah untuk membangkitkan listrik. Uap ini,meninggalkan garam-garam di belakang kontainer. Jadi uap ini hampir merupakan air murni. Uap ini kemudian dikondensasikan kembali dengan menggunakan suhu dingin dari air dasar laut.



3. Hybrid System (Siklus Gabungan): 

 

  Gambar : Hybrid System(siklus gabungan)

Siklus hybrid menggunakan keunggulan sistem siklus terbuka dan tertutup. Siklus hybrid menggunakan air laut yang diletakkan di tangki bertekanan rendah (vacuum chamber) untuk dijaikan uap. Lalu uap tersebut digunakan untuk menguapkan fluida bertitik didih rendah (amonia atau yang lainnya) yang akan menggerakkan turbin guna menghasilkan listrik. Uap air laut tersebut lalu dikondensasikan untuk menghasilkan air tawar desalinasi.

 

Teknologi terkait :

OTEC memiliki banyak manfaat selain hanya menghasilkan energi listrik.

·         Air Conditioning

Air laut yang dingin yang dipompa oleh fasilitas OTEC memberikan kemampuan untuk pendinginan mesin-mesin yang berkaitan dengan fasilitas OTEC. Menurut perhitungan Departemen Energi Amerika Serikat, pipa berdiameter 0,3 m dapat memompa sebanyak 0,08 meter kubik air per detik. Jika 6 ^oC air dingin mampu dipompa oleh fasilitas OTEC, dapat digunakan untuk mendinginkan bangunan besar. Jika sistem beroperasi selama 8000 jam dan listrik lokal dijual seharga 5-10 sen per kWh, maka itu akan menghemat tagihan listrik sebesar 200.000 hingga 400.000 dolar pertahun

The Inter Continental Resort dan Thalasso-Spa di pulau Bora-Bora menggunakan OTEC untuk mengkondisikan udara di dalam bangunan dengan melewatkan air laut ke penukar panas, mendinginkan air tawar. Air tawar ini lalu dipompa ke dalam bangunan untuk mendinginkan udara.

 

 

Video : The Inter Continental Resort dan Thalasso-Spa di pulau Bora-Bora

 

·         Budidaya perairan

Sistem OTEC memiliki kemampuan untuk memompa air laut perairan dalam dalam jumlah besar. Air laut tersebut mengandung nutrisi yang diperlukan untuk budidaya perikanan. Budidaya salmon dan lobster sangat bergantung pada nutrisi dari laut dalam, sehingga hal ini sangat berpotensial untuk dikembangkan. Dinginnya air juga dapat dipergunakan untuk mengatur suhu air kolam budidaya dan mendinginkan hasil budidaya.

 

·         Budidaya tanaman

Air dingin yang dipompa dari laut dalam atau air dingin yang sudah melewati penukar panas dapat digunakan untuk tujuan lain, seperti mendinginkan lingkungan (media tanam dan udara) di dalam rumah tanaman yang digunakan untuk menanam tanaman iklim sedang. Air dingin yang telah melewati penukar panas masih memiliki temperatur 7 ^oC, baik pada siklus tertutup maupun siklus terbuka.

 

·         Desalinasi

Sistem siklus terbuka dan hybrid OTEC dapat dimanfatkan untuk desalinasi. Air hasil kondensasi adalah air tawar tanpa mineral laut yang dapat dijadikan air minum atau irigasi pertanian dekat pantai.

 

·         Ekstraksi mineral

Sejak dulu diketahui bahwa air laut mengandung banyak sekali mineral terlarut yang dapat dimanfaatkan, misalnya magnesium, namun mahalnya biaya pemompaan dibandingkan dengan hasilnya membuat kegiatan tersebut tidak berlangsung secara besar-besaran. Dengan adanya fasilitas OTEC, ekstraksi mineral air laut dalam dapat dilakukan sambil memproduksi listrik.

 

·         Produksi hidrogen

  Hidrogen bisa diproduksi lewat elektrolisis menggunakan listrik yang dihasilkan OTEC. Air laut memiliki ion elektrolit yang mampu meningkatkan efisiensi elektrolisis air untuk menghasilkan gas hidrogen.

 

Kekurangan dan Kelebihan

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%.