Penjanaan Tenaga dari Ombak

Oleh : Sr. Dr. Khairul Nizam Abdul Maulud
Fakulti Kejuruteraan dan Alam Bina / Pusat Pencerapan Bumi, Institut Perubahan Iklim (UKM)

PENGENALAN

Pembangunan sesebuah negara bukan sahaja bergantung pada kelestarian pembangunan sumber tenaga sahaja tetapi bergantung juga pada kebersihan, tahap keselamatan dan juga keupayaan tenaga boleh baharu (TBB). Tidak dapat dinafikan pada masa hadapan dunia masih memerlukan minyak mentah kerana pembangunan teknologi dan inovasi masih bergantung kepadanya. Kebergantungan terhadap sesuatu sumber tenaga tidak dapat menjamin kelestarian pembangunan sesebuah negara. Tenaga boleh baharu adalah alternatif terbaik di mana ianya kurang memberikan kesan dan impak kepada alam sekitar.

Idea untuk menjana tenaga daripada gelombang lautan bukanlah sesuatu yang baru. Manusia telah memandang ke laut selama berabad-abad, tertanya-tanya pada kuasa ombak yang hebat dan mencadangkan bagaimana untuk memanfaatkan sumber ini. Paten pertama yang telah difailkan di Paris oleh dua orang penyelidik bangsa Perancis pada tahun 1799 adalah peranti pantai yang bertujuan untuk mengepam air bersih ke kampung yang berdekatan. Walaupun konsep ini mungkin berusia lebih 200 tahun, namun cetusan idea dan pemikiran penyelidik terdahulu berkenaan manfaat kuasa ombak haruslah dihargai dan diteliti.

Kajian awalan berkenaan tenaga ombak mula dilakukan pada tahun 1970an dan pada awal 1980an, kajian dan pembangunan berkenaan tenaga ombak banyak dilakukan bagi menangani permasalahan krisis minyak dunia. Tenaga ombak mempunyai kaitan dengan kuasa solar di mana angin yang dijana oleh haba kepanasan bertindak balas dengan permukaan air laut dan melahirkan tenaga untuk menjana ombak. Jumlah tenaga yang dihasilkan dan saiz ombak adalah bergantung kepada kelajuan angin, tempoh masa angin bertiup untuk menjana ombak dan jarak tiupan angin ke ombak.

Terdapat dua jenis gelombang yang berupaya untuk membentuk tenaga ombak iaitu gelombang mengembang dan gelombang angin laut tempatan. Gelombang mengembang dihasilkan daripada ribut jauh manakala gelombang angin laut tempatan dihasilkan menerusi tiupan angin yang lebih dekat dengan lokasi berpotensi. Saiz gelombang mengembang adalah berdasarkan kepada jarak dan kekuatan tiupan angin yang berada jauh dan bergantung juga kepada arah tiupan gelombang kecil yang lain.

Menurut laporan yang dikeluarkan oleh (IEA-OES2005), jangkaan tentang gangguan dan permasalahan pembekalan dan permintaan tenaga sedunia bagi setiap jenis bahan api akan berlaku menjelang tahun 2030. Dalam laporan yang sama, permintaan terhadap tenaga akan meningkat lebih daripada 50% berbanding dengan masa sekarang. Sebanyak 66.7% daripada peningkatan tersebut adalah daripada negara membangun dan permintaan terhadap bahan api fosil akan terus meningkat. Sebagai contoh, permintaan tahunan terhadap minyak akan meningkat sebanyak 1.4%, permintaan tahunan terhadap gas pula akan meningkat sebanyak 2.1% dan permintaan terhadap arang batu juga turut meningkat 1.4% setiap tahun. Pelepasan gas karbon dioksida sedunia akan meningkat 1.6% setiap tahun dari tahun 2003 ke tahun 2030. Lebih kurang 70% peningkatan pengeluaran gas karbon dioksida adalah daripada negara membangun. Sektor penjanaan kuasa elektrik akan menyumbang 50% daripada jumlah pengeluaran gas karbon sedunia. Data-data ini menggambarkan kebergantungan masyarakat sedunia terhadap bahan api fosil serta masalah pencemaran alam dan pemanasan sedunia akan menjadi semakin serius sekiranya polisi terhadap penggunaan tenaga sedunia tidak berubah .

Kebergantungan terhadap sumber tenaga tersebut adalah tidak terjamin untuk jangka masa panjang. Kos bahan mentah sentiasa meningkat tahun demi tahun berbanding 10 tahun yang lalu. Keadaan politik dan keselamatan di negara-negara pengeluar minyak yang tidak stabil menyebabkan bekalan berkurangan dan seterusnya meningkat kos penjanaan kuasa elektrik. Selain itu, hasil sumber tenaga fosil juga menghasilkan gas yang mencemarkan alam sekitar seperti karbon dioksida, sulfur dioksida dan nitrogen oksida.

Tenaga boleh baharu merujuk kepada sumber tenaga yang boleh diperolehi secara semula jadi dan berulang kali di dalam satu keadaan persekitaran yang mesra alam dan mempunyai kepentingan kepada manusia sejagat. Selain daripada sumber boleh diperbaharui yang disenaraikan di atas, salah satu sumber boleh diperbaharui yang mempunyai potensi yang tinggi ialah sumber marin. Laut meliputi 71% daripada permukaan bumi. Tenaga marin merupakan satu bentuk sumber tenaga yang sedia ada di sepanjang waktu dan terbiar di dalam laut tanpa disedari. Dengan kedudukan Malaysia yang dikelilingi lautan dan mempunyai garis pantai yang luas iaitu sepanjang 4,809 km (garis pantai Semenanjung Malaysia adalah sepanjang 2031km) adalah amat sesuai dipertimbangkan untuk menerajui tenaga marin yang merupakan salah satu tenaga yang boleh diperbaharui.

Kerajaan Malaysia telah memperkenalkan satu akta baru yang memperkasakan tenaga boleh baharu yang dikenali sebagai Akta Tenaga Boleh Baharu 2011. Akta ini diperkenalkan untuk tujuan memelihara alam sekitar dan juga dapat bersaing dengan negara-negara maju. Akta ini membolehkan penguatkuasaan Tarif Galakan (FiT), kepada penjanaan tenaga boleh ubah dan sasaran Kerajaan bagi penjanaan tenaga campuran. Melalui akta TBB 2011, wujudnya Kumpulan Wang Tenaga Boleh Baharu (KWTBB). KWTBB merupakan dana yang diwujudkan melalui caj tambahan yang dikenakan ke atas pengguna elektrik bagi membolehkan pemaju TBB menerima pembayaran tarif premium untuk tenaga yang dijana. Caj ini dikenakan kepada pengguna yang menggunakan tenaga elektrik lebih daripada 300 kilowatt jam (kWj) bagi satu bulan penggunaan.

OMBAK

Ombak merupakan kejadian fenomena yang biasa dan salah satu daripada daya hidrodinamik yang bertindak ke atas pantai. Ombak terjadi apabila pergerakan berkala air dalam keadaan tertentu sama ada depan ke belakang atau atas ke bawah. Ombak lautan terjadi akibat daripada tiupan angin yang meniup permukaan laut dan seterusnya membentuk ombak. Terdapat juga ombak yang terhasil daripada tarikan astronomi seperti pasang surut, pergerakan dasar laut atau apabila berlaku perubahan pada tekanan atmosfera di permukaan air tenang. Kelajuan dan tempoh masa angin memainkan peranan yang penting di dalam kewujudan ombak lautan.

Ombak wujud dalam berbagai saiz dan bentuk dan bergantung pada magnitud daya yang bertindak ke atas air. Secara amnya, bagi satu kejadian ombak, terdapat tempoh serta rambatan yang berbeza di antara satu ombak dengan ombak yang lain. Walau bagaimanapun, satu teori yang mudah telah dikemukakan dengan menganggap bahawa tempoh dan rambatan ombak adalah serupa bagi setiap deretan ombak yang bergerak di air yang kedalamannya adalah malar.

Penerangan yang paling mudah berkenaan pergerakan ombak biasa atau ombak monokromatik adalah seperti yang digambarkan dalam Rajah 1. Dalam penerangan ini, semua gelombang mempunyai ketinggian dan panjang yang sama dan masa di antara puncak gelombang juga berterusan dan ditakrifkan sebagai tempoh gelombang. Dalam gelombang monokromatik, tenaga adalah berkadar dengan kuasa dua ketinggian ombak dan tempoh gelombang. Di laut dalam, tenaga ini dibahagikan sama rata antara tenaga keupayaan di permukaan bergerak dan tenaga kinetik pergerakan zarah air bawah permukaan laut. Gerakan gelombang adalah set tenaga yang bergerak dan zarah air tidak bergerak bersama-sama dengan gelombang. Hanya tenaga yang disalurkan melalui air. Tenaga yang dihasilkan akan berkurangan apabila ia mula sampai ke laut cetek dan pantai.

TENAGA OMBAK

Pengurangan pancaran karbon dioksida yang semakin mendesak menyebabkan kerajaan dan dunia khususnya memberikan kelebihan kepada penggunaan tenaga boleh baharu. Pembinaan loji kuasa tenaga ombak membantu di dalam kestabilan penjanaan kuasa di dunia. Kini banyak negara membuat kajian yang menyeluruh untuk menilai dan membangunkan tenaga ombak bagi membantu mencari tenaga alternatif yang boleh diguna pakai. Ombak mempunyai kuasa yang tidak terhad.

Rajah 2 menunjukkan tentang bagaimana penjanaan tenaga daripada ombak. Taburan tenaga ombak yang terjadi di laut pantai, terbentuk  akibat dari tempoh ayunan ombak, cara pembentukan ombak dan penyebaran ombak. Gelombang graviti (merah) mengandungi sebahagian besar tenaga. Tempoh ayunan adalah di antara satu saat dan 30 saat. Potensi tenaga ombak adalah berkadar secara terus dengan tempoh ombak dan juga purata bagi ketinggian ombak pada masa-masa yang tertentu. Rajah 3 menunjukkan diagram skematik Wave Hub. Wave Hub menyediakan prasarana yang digunakan di luar pesisir pantai untuk menghantar tenaga ombak dalam tempoh masa yang berterusan. Ia terdiri daripada hab elektrik sepanjang 16 kilometer dasar laut di luar pantai utara Cornwall di South West England yang mempunyai peranti tenaga ombak untuk disambungkan dengan peranti sambungan yang lain. Pusat sebesar 12 tan ini terletak 25km dan bersambungan dengan rangkaian grid di UK serta mempunyai 1300 tan kabel operasi dasar laut yang berkapasiti 11kV. Projek ini memperoleh tempoh pajakan selama 25 tahun bagi lapan kilometer persegi laut dengan kawasan yang mempunyai sumber ombak yang sangat baik. Wave Hub memperoleh permit untuk mengeluarkan kuasa sehingga kepada 20MW tenaga ombak. Empat dermaga yang berasingan disediakan untuk pajakan, dengan masing-masing berkapasiti 4-5mW. Wave Hub boleh di naik taraf sehingga kapasiti 50 MW pada masa akan datang apabila proses aliran kabel 33kV dibangunkan.

Kajian yang di jalankan di Malaysia menunjukkan purata tenaga ombak tahunan yang boleh dijana di Perairan Malaysia adalah di antara 2.8kw/m hingga 8.6kw/m.  Nilai purata tenaga ombak yang di hasilkan ini tidak termasuk dengan bantuan dan kemampuan alatan penjana tenaga ombak yang mana ia akan direka bentuk untuk menambahkan tenaga ombak yang diperolehi di lautan.

NOTA EDITOR : Penulis merupakan penyelidik dan pensyarah di Pusat Pencerapan Bumi, Institut Perubahan Iklim & Jabatan Kejuruteraan Awam & Struktur, Fakulti Kejuruteraan dan Alam Bina (FKAB) Universiti Kebangsaan Malaysia