Teknologi Ikan : Pembangkit Listrik Tenaga Air Arus Rendah (Low Water-Current Power Generator)

Arus pergerakan air sungai dan laut yang pelan bisa dilaporkan bisa menjadi sumber energi alternatif baru yang terjangkau dan dapat dihandalkan. Seorang insinyur dari Universitas Michigan telah membuat sebuah mesin yang bekerja selayaknya seekor ikan yang mampu mengubah getaran destruktif dari aliran fluida menjadi tenaga listrik.

Mesin tersebut dinamakan VIVACE (Vortex Induced Vibrations for Aquatic Clean Energy).

VIVACE merupakan alat yang bisa memproduksi energi dari arus air di seluruh dunia karena alat tersebut bekerja pada arus air yang mengalir dengan kecepatan kurang dari 2 knot (2 mil per jam). Hampir semua arus air di bumi berkecepatan kurang dari 3 knot. Turbin dan kincir air membutuhkan kecepatan air minimal 5-6 knot untuk bisa beroperasi dengan efisien.


Mesin VIVACE ini tidak tergantung pada gelombang, pasang-surut air, turbin ataupun bendungan. Dia adalah suatu sistem hidrokinetik yang sangat unik, yang mengandalkan "getaran-getaran yang diinduksi pusaran (vortex induced vibrations)".

Getaran-getaran yang diinduksi pusaran ini merupakan getaran yang dihasilkan apabila sebuah benda berbentuk bulat atau melengkung dimasukkan dalam fluida yang bergerak, yang bisa berupa air atupun udara. Adanya benda tersebut akan menimbulkan pusaran dengan kecepatan sebesar aliran fluida tersebut. Akhirnya akan terbentuk arus edy, atau pusaran, pada bagian belakang benda tersebut. Pusaran ini ternyata menggerakkan benda, mendorong dan menarik ke arah kiri-kanan atau atas-bawah, tegak lurus dengan arah arus.


Vibrasi serupa telah merobohkan jembatan Tacoma Narrows di Washington pada tahun 1940 dan tower pendingin pada pembangkit listrik Ferrybridge di England pada tahun 1965. Pada air, vibrasi seperti ini sering merusak dermaga, kilang minyak dan bangunan-bangunan pesisir.

"Selama 25 tahun terakhir, para insinyur - termasuk saya - telah mencoba untuk mengurangi vibrasi yang diinduksi pusaran ini. Namun, sekarang di Michigan kami melakukan hal sebaliknya. Kami memacu vibrasi dan menuai kekuatan destruktifnya yang kuat," kata pengembang VIVACE Michael Bernitsas, seorang profesor di Departemen U-M Teknik Kelautan dan Arsitektur Angkatan Laut.

Ikan telah lama diketahui memiliki kemampuan untuk memanfaatkan pusaran air yang menginduksi vibrasi ini dengan baik.

"VIVACE ini meniru teknologi ikan tersebut," kata Bernitsas. "Ikan meliukkan badannya untuk meluncur di antara pusaran-pusaran yang berada didepan badannya. Kekuatan otot mereka sendiri tidak akan mampu melontarkan badan mereka di air dengan kecepatan tersebut oleh karenanya mereka berenang pada alur ikan yang lain."

Meskipun mesin Bernitsas ini tidak mirip ikan, dia mengatakan suatu saat nanti akan menyerupainya. Prototip mesinnya saat ini di lab-nya hanya berupa satu silinder yang terhubung dengan pegas. Silinder tersebut berposisi horisontal melintang aliran air dalam sebuah tangki seukuran trailer. Air dalam tangki tersebut mengalir dengan kecepatan 1,5 knot.

Cara kerja VIVACE adalah sebagai berikut :

Adanya silinder dalam aliran air akan menyebabkan pusaran pada bagian atas dan bawah silinder. Pusaran-pusaran tersebut akan mendorong dan menarik silinder pasif tersebut ke atas dan ke bawah pada pegasnya, yang akan menimbulkan energi mekanik. Kemudian, mesin mengubah energi mekanik tersebut menjadi listrik.

Cukup beberapa silinder saja sudah mencukupi untuk menyuplai kapal yang sedang berhenti, atau mercusuar, kata Bernitsas. Silinder-silinder ini dapat disusun berderet. Dia juga mengatakan mesinnya bisa mencukupi untuk 100.000 rumah.

Oleh karena osilasi pada VIVACE ini lambat, diteorikan bahwa sistem tersebut tidak akan membahayakan kehidupan air, sebagaimana bendungan dan turbin mampu merusak.

Bernitsas mengatakan energi VIVACE akan bernilai 5,5 sen per kilowatt jam. Energi angin bernilai 6,9 sen per kilowatt jam, 4,6 sen untuk tenaga nuklir dan 16-48 sen untuk tenaga surya (tergantung tempat).

Bernitsas mengatakan, bila kita mampu mendulang 0,1% energi samudera saja, kiata akan mampu mencukupi 15 milyar orang.

Akhir-akhir ini banyak ilmuwan telah melakukan bermacam penelitian yang akhirnya menemukan sebuah alat yang mampu menciptakan tenaga listrik dari sungai Detroit. Mereka telah bekerja selama 18 bulan untuk membuat pilot projeknya.