Teknologi Hibrida Berbasis Panel Surya Terapung sebagai Upaya Wujudkan Green Electricity dan Air Bersih di Desa Gondang

World Meteorological Organizatation (WMO) telah mengumumkan bahwa tingkat karbon dioksisda di atmosfer mencapai rekor baru pada tahun 2019 dengan kadar sebesar 410,5 part per million (ppm) (WMO, 2020). Tingkat karbon dioksida tersebut dominan berasal dari hasil pembakaran bahan bakar fosil. Manusa saat ini masih sangat bergantung kepada bahan bakar fosil baik dalam skala nasional maupun internasional. Sekitar 80,3 persen pasokan energi primer dunia berasal dari minyak bumi, gas bumi, dan batubara (OECD/IEA, 2006). Keberadaan sumber energi terbarukan sangat penting untuk dieksplorasi dan dikembangkan untuk mengurangi emisi gas rumah kaca. Emisi gas rumah kaca di Indonesia sendiri telah mencapai angka 1,150,772 ktCO2e pada tahun 2017 (BPS, 2019).

Berdasarkan kebijakan yang telah diterapkan, emisi gas rumah kaca Indonesia diperkirakan akan meningkat hingga 1,573 dan 1,751 MtCO2e pada tahun 2030 (di luar sektor kehutanan) (Climate Treansparency, 2018). Indonesia sendiri telah memiliki target untuk menurunkan emisi gas rumah kaca sebesar 29 persen sampai 41 persen dari busines as usual dengan baseline 2,87 Gton CO2e untuk semua sektor (ditjenppi.menlhk.go.id). Untuk mewujudkan terget tersebut, diperlukan pengembangan dan penerapan secara masif inovasi energi ramah lingkungan yang ada di Indonesia. 

Potensi ketersediaan air di Indonesia pada tahun 2020 diperkirakan tinggal 1200m3 /kapita/tahun dan hanya 35 persen yang layak dikelola, sehingga potensinya tinggal 400 m3 /kapita/tahun (Herlambang, 2006). Permasalahan ketersediaan air bersih masih terjadi di beberapa daerah di Indonesia. Pada tahun 2019 krisis air bersih melanda lebih dari 200.000-an warga Banjarnegara, Jawa Tengah (Inews.id, 2019). Salah satu daerah di Banjarnegara yang kerap dilanda masalah ketersediaan air bersih ialah Desa Gondang, Kelurahan Talunamba, Kecamatan Madukara, Kabupaten Banjarnegara. Permasalahan pada desa tersebut berupa distribusi air bersih ke rumah-rumah warga yang sering mengalami kendala seperti aliran macet dan air keruh saat hujan.

Baca juga : DRRC UI: Kolaborasi Penta Helix Upaya Turunkan Kematian Akibat Bencana

Usulan inovasi yang akan diberikan sebagai bentuk solusi dari permasalahan tersebut adalah sistem pembangkit mikro dan pengolahan air bersih berbasis underwater savoniusdarrieus water turbine. Usulan inovasi tersebut ditujukan tidak hanya untuk menyelesaikan permasalahan air bersih, tetapi juga menghadirkan listrik yang lebih hijau bagi masyarakat sebagai upaya untuk menurunkan emisi gas rumah kaca di Indonesia. Pemilihan bentuk hybrid turbine sebagai microhydropower didasari dari potensi Banjarnegara di sektor produksi energi tenaga air yang mendukung sebesar 42.05 GWh. Rancangan dari inovasi tersebut didesain untuk mampu diinstalasi tanpa kebutuhan lahan yang besar seperti hydropower lainnya dan dapat dipindahkan secara temporal sesuai dengan energi listrik yang dibutuhkan. Aktualisasi konsep inovasi yang diajukan secara jangka panjang diharapkan dapat memberikan dampak eksponesial yang lebih baik pada aspek ketersediaan air bersih dan kelistrikan serta mendukung SDGs poin 6 (Air bersih dan sanitasi layak) dan poin 7 (Energi bersih dan terjangkau). 

Inovasi ini diawali oleh salah satu permasalahan tersebut terjadi pada Desa Gondang, Kelurahan Talunamba, Kecamatan Madukara, Kabupaten Banjarnegara, Jawa Tengah, dengan masalah berupa distribusi air bersih ke rumah-rumah warga yang sering mengalami kendala seperti aliran macet dan air keruh saat hujan. Adapun inovasi yang dirancang adalah sistem pembangkit mikro dan pengolahan air bersih berbasis underwater savonius-darrieus water turbine. Pengolahan air sungai menjadi air bersih dapat dilakukan dengan menggunakan teknologi water treatment. Metode yang digunakan dalam pengolahan air adalah mengidentifikasi tingkat kekeruhan sungai tersebut dan merancang bak penampung serta metode pengolahan air. Metode pengolahan air yang digunakan secara umum yang akan digunakan adalah melalui proses screening, sedimentasi, dan diakhiri dengan proses filtrasi menggunakan slow sand filter.

Baca juga : Puan Siap Resmikan Proyek Sambungan Rumah Air Bersih Desa Gendayakan

Energi yang digunakan dalam proses pengolahan ini menggunakan energi yang dihasilkan oleh underwater savonius-darrieus water turbine. Wastewater treatment diprediksi memiliki kapasitas 5.000 L dengan lama produksi total 8 jam, sehingga per hari dapat dihasilkan 15.000 L air bersih. Pemilihan bentuk hybrid turbine sebagai microhydropower didasari dari potensi Banjarnegara di sektor produksi energi tenaga air yang mendukung sebesar 42.05 GWh. Rancangan desain dari sistem turbin melibatkan turbin savonius dan darrieus dengan savonius diletakkan di tengah turbin darrieus pada sumbu poros yang sama. Konsiderasi bentuk gabungan turbin ditujukan untuk memperoleh kelebihan masing masing bentuk yaitu savonius memudahkan pada self start system dan darrieus yang menghasilkan torsi lebih rendah dan bekerja sebagai main device, sehingga dapat adaptif di kondisi aliran air yang umumnya pelan dengan nilai efisiensi mencapai 66,76 persen. 

Mekanisme dari sistem diawali dengan aliran air sungai menggerakkan turbin yang tertanam di dalam air, menghasilkan produk listrik yang disalurkan untuk kebutuhan listrik dan menyalakan pompa air. Air di sungai kemudian dipompa oleh pompa air menuju ke bak pengolahan dan penampungan air. Air bersih yang dihasilkan dapat langsung didistribusikan ke rumah-rumah setempat. Bentuk hydropower mikro tersebut memungkinkan untuk diinstalasi tanpa kebutuhan lahan yang besar seperti hydropower lainnya dan dapat dipindahkan sewaktu-waktu sesuai kebutuhan listrik. Ditambah, sistem dapat bekerja secara seharian penuh tanpa pengaruh dari faktor cuaca. 

Permasalahan yang ada pada Desa Gondang adalah air yang sering keruh ketika musim hujan, dapat diasumsikan bahwa aliran sungai bergerak cepat sehingga turbulensi meningkat yang mengakibatkan tanah dalam dasar sungai ikut naik dan terdistribusi ke sistem air rumahan sehingga air menjadi keruh. Dengan adanya slow sand filter air yang dikeluarkan akan tetap jernih karena melalui proses penyaringan. Pada beberapa rumusan perhitungan diperoleh bahwa rancangan satu sistem hybrid dapat menghasilkan keluaran daya 2-3 kWh pada kecepatan aliran air berkisar 2,34-3 m/s. Perhitungan juga dihitung menggunakan metode Sahim et al., (2014) dan diperoleh nilai koefisiensi daya pada puncaknya sebesar 0,130 dan torsi 35 persen lebih besar daripada single turbin.

Baca juga : Teknologi Dan Inovasi Sektor Keuangan, Mantapkan Upaya Menuju Green Economy

Aktualisasi konsep inovasi secara jangka panjang dapat memberikan dampak eksponesial yang lebih baik pada aspek ketersediaan air bersih dan kelistrikan pada Desa Gondang dengan aplikasi kelistrikan selain untuk keperluan pengolahan air bersih, juga digunakan untuk penerangan lampu jalan di desa setempat. 

Penggunaan konsep rancangan pembangkit yang dikombinasikan sistem filtrasi air tidak hanya membantu dalam penyelesaian permasalahan air bersih di khalayak masyarakat. tetapi dalam jumlah instalasi masal bisa menghadirkan produksi listrik yang lebih hijau. Selain itu, lahan untuk pemasangan microhydropower dan filtrasi air tidak membutuhkan lahan yang memakan banyak tempat dan bersifat portable (Bhandari et al., 2018). Sistem microhydropower yang berbasis hybrid turbine juga memungkinkan untuk mudah dilakukan maintenance secara berkala karena lokasi aliran sungai yang cenderung pelan. Dengan hasil produksi listrik berkisar 2.5-3 kWh, maka pembangkit listrik memiliki potensi mampu menghidupi lampu warga di Desa Gondang dengan asumsi jumlah lampu sebanyak 50 lampu dan satu lampu membutuhkan 20 W listrik. Sisa listrik yang tidak terpakai dialokasikan untuk sumber listrik pompa.

Update berita dan artikel RM.ID menarik lainnya di Google News

Dapatkan juga update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari RM.id. Mari bergabung di Grup Telegram "Rakyat Merdeka News Update", caranya klik link https://t.me/officialrakyatmerdeka kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.