Menuju Masa Depan Energi Bersih: Tantangan dan Peluang dari Laut
Dalam bayang-bayang krisis iklim dan semakin menipisnya cadangan energi fosil, lautan menyimpan potensi energi yang luar biasa. Gelombang laut, yang selama ini menjadi tantangan bagi aktivitas maritim, kini diposisikan sebagai sumber daya terbarukan yang menjanjikan. Teknologi yang bertugas “menjinakkan” gelombang ini dikenal sebagai Wave Energy Converters (WECs).
Namun, seperti halnya infrastruktur energi lainnya, pertanyaan besarnya bukan hanya "seberapa banyak energi yang bisa dihasilkan?", tapi juga "seberapa tahan teknologi ini menghadapi kerasnya alam?". Di sinilah disertasi Simon Ambühl dari Aalborg University tahun 2015 memainkan peran penting, dengan fokus mendalam pada keandalan struktural WEC melalui pendekatan probabilistik yang belum banyak dijamah sebelumnya.
Mengenal Teknologi WEC dan Relevansinya dalam Transisi Energi
WEC adalah sistem mekanik yang dirancang untuk menangkap energi dari gelombang laut dan mengubahnya menjadi listrik. Ambühl membahas dua jenis utama: Wavestar, yang beroperasi dengan sistem pelampung hidrolik, dan WEPTOS, perangkat terapung dengan deretan rotor yang meniru gerakan bebek Salter. Kedua perangkat ini mewakili pendekatan teknis yang berbeda namun memiliki tujuan sama—membuktikan bahwa energi laut bukan sekadar mimpi.
Disertasi ini menyajikan studi kasus nyata, termasuk uji coba Wavestar yang telah terpasang di pantai Hanstholm, Denmark. Perangkat ini sempat mengalirkan listrik ke jaringan selama lebih dari tiga tahun. Hal ini menunjukkan bahwa WEC bukan lagi sekadar laboratorium eksperimental, tetapi sudah berada di gerbang komersialisasi.
Menimbang Risiko dengan Pendekatan Probabilistik
Tradisionalnya, struktur kelautan dirancang berdasarkan pendekatan deterministik: memberi margin keamanan besar tanpa tahu pasti seberapa besar risiko sebenarnya. Ambühl menawarkan solusi dengan menggunakan pendekatan probabilistik, di mana ketidakpastian—baik yang berasal dari alam, data terbatas, maupun model rekayasa—diintegrasikan secara matematis.
Alih-alih angka pasti, metode ini mengakui kenyataan bahwa semua parameter seperti tinggi gelombang, kecepatan angin, dan ketahanan material memiliki distribusi nilai. Maka, yang dihitung adalah kemungkinan struktur gagal, bukan hanya beban maksimum yang bisa ditahan. Ini memungkinkan desain yang lebih efisien dan tidak overengineered, tanpa mengorbankan keamanan.
Tantangan O&M: Strategi Perawatan yang Memengaruhi Umur Layanan
Operasi dan pemeliharaan (O&M) menjadi sorotan penting dalam studi ini. Di laut lepas, melakukan inspeksi atau perbaikan bukan hal mudah. Dalam kondisi buruk, kapal mungkin tidak dapat mendekat, sementara penggunaan helikopter biayanya tinggi dan terbatas muatannya.
Ambühl membandingkan strategi preventif dan korektif. Strategi preventif membutuhkan inspeksi berkala dan deteksi keretakan sejak dini, tetapi meminimalkan kegagalan fatal. Strategi korektif lebih murah di awal, tetapi bisa berisiko tinggi bila terjadi kerusakan besar saat cuaca ekstrem.
Dengan memodelkan skenario kegagalan seperti kerusakan sistem kontrol atau komponen mekanis, Ambühl menunjukkan bahwa strategi O&M yang dirancang dengan pendekatan berbasis reliabilitas dapat secara signifikan meningkatkan umur dan keamanan perangkat.
Kalibrasi dan Optimasi: Menemukan Titik Keseimbangan Antara Biaya dan Keamanan
Salah satu kontribusi besar dalam disertasi ini adalah pengembangan metode kalibrasi safety factor berdasarkan keandalan. Faktor desain seperti Fatigue Design Factor (FDF) tidak lagi ditentukan secara subjektif, melainkan melalui simulasi ribuan skenario untuk mengetahui kapan dan bagaimana struktur akan lelah atau gagal.
Dengan informasi tersebut, insinyur dapat merancang struktur yang tidak hanya aman tetapi juga efisien secara material dan biaya. Ambühl juga mengevaluasi berbagai strategi optimasi struktural pada fondasi Wavestar, yang hasilnya menunjukkan bahwa pendekatan ini dapat memangkas Levelized Cost of Energy (LCOE) tanpa mengorbankan keandalan.
Kritik dan Pembandingan dengan Industri Serupa
Ambühl berhasil mentransfer teknik dan prinsip dari industri turbin angin dan minyak-gas ke ranah energi laut, dengan penyesuaian signifikan pada karakteristik unik WEC. Namun, fokus yang hanya mencakup dua perangkat membuat validasi universalnya masih terbatas.
Sebagai catatan, banyak studi keandalan struktural pada turbin angin belum menyentuh aspek kontrol sistem secara komprehensif. Ambühl justru menjadikan kontrol sistem sebagai bagian integral dari model keandalan, menjadikannya pembeda yang signifikan dalam pendekatan multidisipliner ini.
Mengapa Ini Penting untuk Industri Energi Terbarukan?
Penelitian ini bukan hanya akademis. Dengan meningkatnya minat terhadap proyek demonstrasi dan komersialisasi WEC, pendekatan yang memperhitungkan risiko secara eksplisit akan membantu investor, regulator, dan insinyur mengambil keputusan yang lebih cerdas.
Lebih dari itu, dengan adanya kerangka reliabilitas yang kuat, kemungkinan untuk menyusun standar desain struktural khusus untuk WEC menjadi lebih dekat. Hal ini akan mempercepat transisi dari proyek percontohan menuju penerapan massal di berbagai belahan dunia—terutama negara kepulauan seperti Indonesia.
Penutup: Menyatukan Inovasi, Ilmu, dan Keberlanjutan
Disertasi Simon Ambühl menjadi bukti bahwa kemajuan teknologi tak hanya soal seberapa banyak energi bisa dihasilkan, tetapi juga seberapa andal dan ekonomis perangkat tersebut bekerja di lingkungan paling keras di bumi—laut. Pendekatan probabilistik yang diusungnya memberikan arah baru dalam mendesain sistem energi terbarukan yang tidak hanya berani, tetapi juga cerdas dan adaptif.
Sumber
Ambühl, S. (2015). Reliability of Wave Energy Converters. PhD Thesis, Aalborg University, Denmark. ISBN 978-87-93379-05-3.
Dapat diakses melalui penerbit resmi: River Publishers (akses terbatas).