Tenaga air sejauh ini merupakan sumber energi terbarukan terbesar di dunia, menghasilkan energi dua kali lebih banyak dari tenaga angin, dan empat kali lebih banyak dari tenaga surya. Dan memompa air ke atas bukit, alias "pumped storage hydropower", mencakup lebih dari 90% dari total kapasitas penyimpanan energi dunia.
Namun, meskipun tenaga air berdampak sangat besar, kita tidak banyak mendengarnya di AS. Meskipun dalam beberapa dekade terakhir harga tenaga angin dan tenaga surya anjlok dan ketersediaannya meroket, pembangkitan tenaga air dalam negeri tetap relatif stabil, karena negara tersebut telah membangun pembangkit listrik tenaga air di lokasi yang paling ideal secara geografis.
Di tingkat internasional, ceritanya berbeda. Tiongkok telah mendorong ekspansi ekonominya dengan membangun ribuan bendungan hidroelektrik baru yang seringkali besar selama beberapa dekade terakhir. Afrika, India, dan negara-negara lain di Asia dan Pasifik akan melakukan hal yang sama.
Namun, perluasan tanpa pengawasan lingkungan yang ketat dapat menimbulkan masalah, karena bendungan dan waduk mengganggu ekosistem sungai dan habitat di sekitarnya, dan penelitian terkini menunjukkan bahwa waduk dapat mengeluarkan lebih banyak karbon dioksida dan metana daripada yang dipahami sebelumnya. Ditambah lagi, kekeringan akibat iklim membuat tenaga air menjadi sumber energi yang kurang dapat diandalkan, karena bendungan di Amerika Barat telah kehilangan sejumlah besar kapasitas pembangkit listriknya.
"Dalam satu tahun, Bendungan Hoover akan menghasilkan sekitar 4,5 miliar kilowatt jam energi," kata Mark Cook, Manajer Bendungan Hoover yang ikonik. "Dengan kondisi danau seperti sekarang, jumlahnya sekitar 3,5 miliar kilowatt jam."
Namun para ahli mengatakan bahwa tenaga air memiliki peranan besar dalam masa depan yang 100% terbarukan, jadi mempelajari cara mengatasi tantangan ini adalah suatu keharusan.
Tenaga air domestik
Pada tahun 2021, tenaga air menyumbang sekitar 6% dari pembangkitan listrik skala utilitas di AS dan 32% dari pembangkitan listrik terbarukan. Di dalam negeri, tenaga air merupakan pembangkit listrik terbarukan terbesar hingga tahun 2019, saat tenaga air dilampaui oleh tenaga angin.
AS diperkirakan tidak akan mengalami banyak pertumbuhan tenaga air dalam dekade mendatang, sebagian karena proses perizinan dan izin yang memberatkan.
“Proses perizinan ini menghabiskan biaya puluhan juta dolar dan bertahun-tahun. Dan untuk beberapa fasilitas ini, khususnya beberapa fasilitas yang lebih kecil, mereka tidak punya uang atau waktu sebanyak itu,” kata Malcolm Woolf, Presiden dan CEO National Hydropower Association. Ia memperkirakan ada puluhan lembaga berbeda yang terlibat dalam perizinan atau perizinan ulang satu fasilitas tenaga air. Prosesnya, katanya, memakan waktu lebih lama daripada perizinan pembangkit listrik tenaga nuklir.
Karena rata-rata pembangkit listrik tenaga air di AS berusia lebih dari 60 tahun, banyak yang perlu segera diberi lisensi ulang.
"Jadi kita mungkin menghadapi banyak penyerahan lisensi, yang ironisnya terjadi saat kita sedang mencoba meningkatkan jumlah pembangkit listrik fleksibel dan bebas karbon yang kita miliki di negara ini," kata Woolf.
Namun Departemen Energi mengatakan ada potensi pertumbuhan dalam negeri, melalui peningkatan pembangkit listrik lama dan penambahan daya ke bendungan yang ada.
"Kita memiliki 90.000 bendungan di negara ini, yang sebagian besar dibangun untuk pengendalian banjir, irigasi, penyimpanan air, dan rekreasi. Hanya 3% dari bendungan tersebut yang benar-benar digunakan untuk menghasilkan listrik," kata Woolf.
Pertumbuhan di sektor ini juga bergantung pada perluasan pembangkit listrik tenaga air dengan penyimpanan pompa, yang semakin diminati sebagai cara untuk "memperkuat" energi terbarukan, menyimpan kelebihan energi untuk digunakan saat matahari tidak bersinar dan angin tidak bertiup.
Ketika fasilitas penyimpanan pompa menghasilkan listrik, ia beroperasi seperti pembangkit listrik tenaga air biasa: Air mengalir dari reservoir atas ke reservoir bawah, memutar turbin pembangkit listrik di sepanjang jalan. Perbedaannya adalah bahwa fasilitas penyimpanan pompa dapat diisi ulang, menggunakan daya dari jaringan untuk memompa air dari bawah ke reservoir atas, sehingga menyimpan energi potensial yang dapat dilepaskan saat dibutuhkan.
Meskipun penyimpanan terpompa memiliki sekitar 22 gigawatt kapasitas pembangkit listrik saat ini, ada lebih dari 60 gigawatt proyek yang diusulkan dalam rencana pengembangan. Itu kedua setelah China.
Dalam beberapa tahun terakhir, izin dan aplikasi lisensi untuk sistem penyimpanan pompa telah meningkat pesat, dan teknologi baru sedang dipertimbangkan. Ini termasuk fasilitas "loop tertutup", di mana tidak ada reservoir yang terhubung ke sumber air luar, atau fasilitas yang lebih kecil yang menggunakan tangki alih-alih reservoir. Kedua metode tersebut kemungkinan tidak akan terlalu mengganggu lingkungan sekitar.
Emisi dan kekeringan
Membendung sungai atau membuat waduk baru dapat menghambat migrasi ikan dan merusak ekosistem serta habitat di sekitarnya. Bendungan dan waduk bahkan telah menggusur puluhan juta orang sepanjang sejarah, biasanya masyarakat adat atau pedesaan.
Kerugian ini sudah diakui secara luas. Namun, tantangan baru — emisi dari waduk — kini semakin mendapat perhatian.
"Yang tidak disadari orang-orang adalah bahwa waduk ini sebenarnya mengeluarkan banyak karbon dioksida dan metana ke atmosfer, yang keduanya merupakan gas rumah kaca yang kuat," kata Ilissa Ocko, Ilmuwan Iklim Senior di Environmental Defense Fund.
Emisi tersebut berasal dari pembusukan tumbuhan dan bahan organik lainnya, yang terurai dan melepaskan metana saat suatu area tergenang air untuk menciptakan reservoir. "Biasanya metana tersebut kemudian berubah menjadi karbon dioksida, tetapi Anda memerlukan oksigen untuk melakukannya. Dan jika airnya benar-benar hangat, maka lapisan dasar akan kekurangan oksigen," kata Ocko, yang berarti metana kemudian dilepaskan ke atmosfer.
Dalam hal pemanasan global, metana 80 kali lebih kuat daripada CO2 selama 20 tahun pertama setelah dilepaskan. Sejauh ini, penelitian menunjukkan bahwa wilayah dunia yang lebih panas, seperti India dan Afrika, cenderung memiliki lebih banyak tanaman yang mencemari lingkungan, sementara Ocko mengatakan bahwa waduk di Tiongkok dan AS tidak terlalu menjadi perhatian. Namun, Ocko mengatakan perlu ada cara yang lebih kuat untuk mengukur emisi.
“Lalu, Anda bisa menerapkan berbagai insentif untuk mengurangi emisi, atau regulasi oleh berbagai otoritas untuk memastikan emisi Anda tidak terlalu banyak,” kata Ocko.
Masalah utama lain untuk tenaga air adalah kekeringan akibat iklim. Waduk yang dangkal menghasilkan lebih sedikit tenaga, dan hal itu menjadi perhatian khusus di Amerika Bagian Barat, yang telah mengalami periode 22 tahun terkering dalam 1.200 tahun terakhir.
Karena waduk seperti Danau Powell, yang menjadi sumber air Bendungan Glen Canyon, dan Danau Mead, yang menjadi sumber air Bendungan Hoover, menghasilkan lebih sedikit listrik, bahan bakar fosil menggantikannya. Satu studi menemukan bahwa dari tahun 2001-2015, 100 juta ton karbon dioksida tambahan dilepaskan di 11 negara bagian di barat karena peralihan dari tenaga air akibat kekeringan. Selama masa yang sangat sulit bagi California antara tahun 2012-2016, studi lain memperkirakan bahwa hilangnya pembangkitan tenaga air merugikan negara bagian sebesar $2,45 miliar.
Untuk pertama kalinya dalam sejarah, kekurangan air telah dinyatakan di Danau Mead, yang memicu pemotongan alokasi air di Arizona, Nevada, dan Meksiko. Ketinggian air, yang saat ini mencapai 1.047 kaki, diperkirakan akan turun lebih jauh, karena Biro Reklamasi telah mengambil langkah yang belum pernah terjadi sebelumnya dengan menahan air di Danau Powell, yang terletak di hulu Danau Mead, sehingga Bendungan Glen Canyon dapat terus menghasilkan listrik. Jika Danau Mead turun di bawah 950 kaki, ia tidak akan lagi menghasilkan listrik.
Masa depan tenaga air
Memodernisasi infrastruktur tenaga air yang ada dapat meningkatkan efisiensi dan menutupi sebagian kerugian akibat kekeringan, serta memastikan bahwa pembangkit listrik mampu beroperasi selama beberapa dekade mendatang.
Hingga tahun 2030, $127 miliar akan dihabiskan untuk memodernisasi pembangkit listrik lama di seluruh dunia. Jumlah tersebut setara dengan hampir seperempat dari total investasi tenaga air global, dan hampir 90% dari investasi di Eropa dan Amerika Utara.
Di Bendungan Hoover, hal itu berarti merenovasi beberapa turbin agar dapat beroperasi lebih efisien pada ketinggian yang lebih rendah, memasang pintu gerbang yang lebih tipis, yang mengendalikan aliran air ke dalam turbin dan menyuntikkan udara bertekanan ke dalam turbin untuk meningkatkan efisiensi.
Namun di belahan dunia lain, sebagian besar investasi diarahkan pada pembangkit listrik baru. Proyek-proyek besar milik negara di Asia dan Afrika diperkirakan akan mencakup lebih dari 75% kapasitas pembangkit listrik tenaga air baru hingga tahun 2030. Namun, beberapa pihak khawatir tentang dampak proyek-proyek tersebut terhadap lingkungan.
"Menurut pendapat saya, bendungan itu terlalu besar. Bendungan itu dibangun dengan kapasitas besar yang tidak perlu," kata Shannon Ames, Direktur Eksekutif Low Impact Hydropower Institute, "Dumping bisa dilakukan dengan sistem aliran sungai dan bisa juga didesain dengan cara yang berbeda."
Fasilitas aliran sungai tidak memiliki waduk, sehingga dampaknya terhadap lingkungan lebih kecil, tetapi tidak dapat menghasilkan energi sesuai permintaan, karena output bergantung pada aliran musiman. Tenaga air aliran sungai diperkirakan akan mencapai sekitar 13% dari total penambahan kapasitas pada dekade ini, sementara tenaga air tradisional akan mencapai 56% dan tenaga air pompa 29%.
Namun secara keseluruhan, pertumbuhan tenaga air melambat, dan diperkirakan akan menyusut sekitar 23% hingga tahun 2030. Membalikkan tren ini sebagian besar akan bergantung pada penyederhanaan proses regulasi dan perizinan, serta penetapan standar keberlanjutan yang tinggi dan program pengukuran emisi untuk memastikan penerimaan masyarakat. Jangka waktu pengembangan yang lebih pendek akan membantu pengembang memperoleh perjanjian pembelian listrik, sehingga memberikan insentif bagi investasi karena keuntungan akan terjamin.
“Salah satu alasan mengapa terkadang tidak semenarik tenaga surya dan angin adalah karena cakrawala fasilitasnya berbeda. Misalnya, pembangkit listrik tenaga angin dan surya biasanya dipandang sebagai proyek 20 tahun,” kata Ames, “Di sisi lain, tenaga air memiliki izin dan beroperasi selama 50 tahun. Dan banyak di antaranya telah beroperasi selama 100 tahun… Namun, pasar modal kita tidak selalu menghargai pengembalian yang lebih lama seperti itu.”
Woolf mengatakan, menemukan insentif yang tepat bagi pengembangan tenaga air dan penyimpanan pompa, serta memastikan bahwa hal itu dilakukan secara berkelanjutan, akan menjadi hal yang penting untuk menghentikan ketergantungan dunia terhadap bahan bakar fosil.
"Kami tidak mendapatkan berita utama seperti yang didapatkan oleh beberapa teknologi lainnya. Namun, saya pikir orang-orang semakin menyadari bahwa Anda tidak dapat memiliki jaringan listrik yang andal tanpa tenaga air."
Waktu posting: 14-Jul-2022
