Berbagai inovasi membuat berbagai jenis pembangkit listrik tenaga terbarukan terus dilakukan para peneliti demi mencegah krisis iklim. Salah satu sumber energi yang terus dikulik para ahli adalah angin. Selama ini pemanfaatan energi angin seputar kincir angin atau baling-baling raksasa. Kini ada penemuan terbaru untuk memanen tenaga angin dengan lebih efektif yaitu memanfaatkan layang-layang.
Pengembang ide ini meyakini layang-layang menawarkan peluang yang menjanjikan untuk memanfaatkan angin di ketinggian. Apalagi cara ini diyakini memiliki biaya lebih rendah daripada turbin angin. Bisakah teknologi layang-layang ini memenuhi ekspektasi? Seberapa besar kemampuannya dalam menghasilkan listrik yang dapat dimanfaatkan?
Pemanfaatan angin sebagai pembangkit listrik
Angin merupakan salah satu bentuk energi yang tersedia bebas di alam yang diperoleh melalui konversi energi kinetik. Ternyata hembusannya bisa dijadikan pembangkit listrik lho! Angin bisa diubah jadi energi dengan cara menggerakkan turbin melalui baling-baling. Lalu turbin angin tersebut bergerak untuk memutar generator listrik yang kemudian menghasilkan arus listrik. Begitulah cara kerja pembangkit tenaga angin yang dikenal sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB)
Namun energi angin kalah populer dengan energi air sebagai sumber energi terbarukan (EBT) di Indonesia. Sebaliknya, cukup menjadi andalan di beberapa negara seperti China dan Amerika Serikat. PLTB memang memiliki sejumlah keterbatasan sehingga penggunaannya tidak banyak. Salah satu hal paling memberatkan yaitu masalah kebutuhan lahan.
Pasalnya, PLTB hanya bisa dipasang di lokasi tertentu. Lokasinya harus memiliki banyak hembusan angin kencang yang kuat untuk memutar baling-baling. Tentu saja ukuran baling-balingnya harus besar untuk menghasilkan energi yang memadai.
Tahukah Sahabat? Ladang angin sendiri membutuhkan 10 kali ruang pembangkit listrik batu bara atau gas alam untuk menghasilkan jumlah listrik yang sama. Selain itu, PLTB juga menimbulkan masalah untuk lingkungan yaitu baling-balingnya menimbulkan suara bising dan membahayakan satwa liar.
Tampaknya masalah-masalah itulah yang membuat para peneliti terus bereksperimen untuk memanfaatkan tenaga angin dengan meminimalisir dampak buruknya. Maka muncullah beberapa startup yang mencetuskan ide untuk membuat turbin angin yang bisa diterbangkan dan menggunakan konsep layang-layang. Seperti apakah itu?
Seperti apa teknologi layang-layang sebagai pembangkit listrik?
Beberapa perusahaan teknologi ternyata sudah sejak lama bereksperimen menggunakan layang-layang maupun parasut untuk memanen energi angin. Eksperimen terbaru di tahun 2022 dilakukan startup bernama KiteKraft. Mereka membuat layang-layang untuk menerbangkan turbin angin lalu memanen energi dari sana.
Florian Bauer, co-CEO Kitekraft, mengatakan memilih inovasi layang-layang ini karena prinsip kerjanya sangat sederhana dengan efisiensi tinggi. Prinsipnya adalah semakin tinggi objek berada maka semakin stabil angin yang menerpa lalu kemudian seluruh energi yang diterima di sana disalurkan ke tanah untuk diolah.
Masalah infrastruktur PLTB juga bisa diatasi. Sistem tenaga layang-layang umumnya memiliki komponen terdiri dari layang-layang dengan rotor, tambatan, dan stasiun di tanah. Saat layang-layang terbang di udara, rotor berputar untuk memanen energi angin lalu ditransmisikan ke tanah melalui tambatan yang menghubungkan layang-layang ke stasiun di tanah. Setelah diolah di stasiun tersebut, energi yang dihasilkan bisa disalurkan ke sistem jaringan atau disimpan ke dalam baterai. Sistem ini disebut dengan Airborne Wind Energy (energi angin di udara).
Sistem Airborne Wind Energy menggunakan dua cara dasar untuk menghasilkan listrik:
-
Pendekatan berbasis darat
Pendekatan ini dilakukan startup SkySails Power asal Jerman yang menggunakan “kekuatan pemompaan” untuk menjalankan generator di darat. Ujung tambatan yang berbasis di tanah dililitkan di sekitar winch (kerekan) dan saat terbang melintasi angin, layang-layang itu akan menarik tambatan yang menggerakkan generator sehingga menghasilkan listrik. Kemudian layang-layang itu dibiarkan melayang-layang di udara saat digulung kembali, dan siklus dimulai lagi.
-
Pendekatan berbasis ketinggian
KiteKraft menggunakan pendekatan ini untuk menghasilkan listrik di ketinggian menggunakan layang-layang dan metode onboard yang memungkinkannya penggunaan bilah turbin ganda. Sehingga layang-layang akan terbang dan melayang seperti drone di udara berkat bilah yang ditenagai oleh motor dan menjadi baling-baling selama peluncuran dan pendaratan. Setelah layang-layang berada pada ketinggian yang tepat, turbin beralih fungsi untuk menghasilkan energi dari angin.
Lalu bagaimana efisiensi energi yang dihasilkan pembangkit tenaga layangan ini?
Sebenarnya angin memiliki potensi energi namun tergantung dengan ketinggiannya. Makin dekat dengan tanah cenderung jadi lambat oleh gesekan dengan pepohonan, bangunan serta tanah. Jadi semakin tinggi maka semakin cepat angin dapat bergerak. Misalnya pada angin sepoi-sepoi bergerak rata-rata antara 3-7 km/jam lebih cepat di ketinggian 500 meter daripada di ketinggian 100 meter. Inilah yang dimanfaatkan para kreator turbin angin berbasis layang-layang.
Energi yang dihasilkan layang-layang sebenarnya “hanya” berkisar 80KW atau hanya bisa menyuplai listrik untuk 60 rumah. Masih jauh sekali dari turbin PLTB yang menghasilkan 2,75MW dan bisa menghidupkan listrik di ribuan rumah.
Meski begitu, Kitekraft berani mengklaim bahwa prototipe mereka menghasilkan energi yang sama dengan ujung bilah turbin angin besar yang bergerak paling cepat. Energi yang sama namun dengan infrastruktur lebih kecil dari yang diperlukan.
Saat ini mereka masih melakukan uji terbang hingga produk siap untuk dipasarkan. Tahun ini mereka berhasil menyelesaikan uji terbang di semua fase dan melengkapi 100kW pertama mereka. Penerbangan tersebut sepenuhnya otonom dan prosesnya mulus mulai dari lepas landas hingga mendarat kembali.
Kitekraft juga menjelaskan bahwa layang-layangnya ini menghemat biaya produksi karena infrastrukturnya hanya berupa penambat, alih-alih tower yang besar. Fleksibilitas juga dimiliki infrastruktur ini, misalnya saat mengalami tantangan alam seperti angin yang terlalu kencang maka layang-layang dapat diturunkan dengan mudah untuk mencegah kerusakan pada mesin.
Selain itu juga jejak karbonnya lebih rendah karena tidak perlu mengangkut turbin angin besar melalui jalan darat. Infrastruktur yang simpel ini juga bisa membuatnya diadaptasi di lingkungan berbeda, misalnya di lepas pantai. Hanya diperlukan ground station untuk layang-layang berupa pelampung apung, tidak diperlukan pondasi seperti menara besar ke dasar laut seperti PLTB apung.
Potensi pembangkit layang-layang di masa depan
Meski masih terkesan “meragukan” namun setidaknya ada 10 perusahaan di Eropa dan Amerika Serikat yang mengembangkan variasi tenaga layang-layang semacam ini. Jika berhasil, infrastruktur layang-layang memungkinkan untuk membangun PLTB di area yang tidak terlalu berangin. Setidaknya mampu menyuplai energi listrik di area terpencil yang memiliki angin cukup kuat namun belum masuk standar PLTB besar.
Namun memang saat ini efisiensi dari energi yang dihasilkan layang-layang masih terus dipelajari. Ketersediaannya secara komersil juga belum bisa dipastikan, meski versi kecil sudah ada di pasaran. Sebagian besar perusahaan masih mengerjakan proyek percontohan yang relatif kecil. Belum ada yang meningkatkan teknologinya ke kisaran megawatt yang setara turbin angin konvensional.
Misalnya saja membuat ladang berisi ratusan layang-layang dikelompokkan bersama untuk menyediakan listrik ke sistem jaringan yang besar. Agar PLTB layang-layang ini menjadi masuk akal secara ekonomi maka harus beroperasi dalam waktu lama dan dengan sedikit pengawasan manusia.
Sebuah studi oleh Airborne Wind Europe, menemukan bahwa wind farm berisi PLTB layang-layang yang menghasilkan 50 megawatt listrik hanya akan menggunakan 913 metrik ton material untuk jangka waktu 20 tahun. Jauh lebih hemat daripada PLTB konvensional yang membutuhkan material 2.868 metrik ton. Tentunya ini mendukung green energy yang berkelanjutan.
Kesimpulan
Saat ini PLTB berupa layang-layang menawarkan angin segar untuk pemberdayaan EBT di masa depan. Meski skalanya masih kecil namun tidak jadi masalah jika memang bisa menyuplai energi di wilayah yang membutuhkan. Infrastruktur layang-layang ini memiliki potensi dibandingkan menara angin, mulai dari material hingga penggunaannya di area tertentu yang lebih fleksibel.
Mungkinkah inovasi ini nantinya bisa digunakan di Indonesia? Bagaimana menurut Sahabat?