Pembangkit listrik tenaga air adalah sumber energi terbarukan terbesar di dunia, menghasilkan energi lebih dari dua kali lipat energi angin, dan lebih dari empat kali lipat energi surya. Dan memompa air ke atas bukit, yang dikenal sebagai "pembangkit listrik tenaga air penyimpanan terpompa", mencakup lebih dari 90% dari total kapasitas penyimpanan energi dunia.
Namun terlepas dari dampak besar tenaga air, kita tidak banyak mendengarnya di AS. Sementara beberapa dekade terakhir telah menyaksikan harga energi angin dan surya anjlok dan ketersediaannya meroket, pembangkit listrik tenaga air domestik tetap relatif stabil, karena negara tersebut telah membangun pembangkit listrik tenaga air di lokasi geografis yang paling ideal.
Di kancah internasional, ceritanya berbeda. China telah memacu ekspansi ekonominya dengan membangun ribuan bendungan pembangkit listrik tenaga air baru, yang seringkali berukuran besar, selama beberapa dekade terakhir. Afrika, India, dan negara-negara lain di Asia dan Pasifik siap 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 studi terbaru menunjukkan bahwa waduk dapat mengeluarkan lebih banyak karbon dioksida dan metana daripada yang diperkirakan sebelumnya. Selain itu, kekeringan akibat perubahan iklim membuat tenaga air menjadi sumber energi yang kurang dapat diandalkan, karena bendungan di Amerika Barat telah kehilangan sebagian besar kapasitas pembangkit listriknya.
“Dalam satu tahun biasa, Bendungan Hoover akan menghasilkan sekitar 4,5 miliar kilowatt jam energi,” kata Mark Cook, Manajer Bendungan Hoover yang ikonik. “Dengan kondisi danau saat ini, jumlahnya lebih mendekati 3,5 miliar kilowatt jam.”
Namun para ahli mengatakan bahwa tenaga air memiliki peran besar dalam masa depan yang 100% terbarukan, sehingga mempelajari cara mengurangi tantangan ini adalah suatu keharusan.
Pembangkit listrik tenaga air domestik
Pada tahun 2021, tenaga air menyumbang sekitar 6% dari pembangkit listrik skala utilitas di AS dan 32% dari pembangkit listrik terbarukan. Di dalam negeri, tenaga air merupakan sumber energi terbarukan terbesar hingga tahun 2019, ketika posisinya dilampaui oleh tenaga angin.
Amerika Serikat diperkirakan tidak akan mengalami banyak pertumbuhan tenaga air dalam dekade mendatang, sebagian karena proses perizinan dan persetujuan yang rumit.
“Proses perizinan membutuhkan biaya puluhan juta dolar dan upaya bertahun-tahun. Dan untuk beberapa fasilitas ini, terutama beberapa fasilitas yang lebih kecil, mereka tidak memiliki uang atau waktu sebanyak itu,” kata Malcolm Woolf, Presiden dan CEO Asosiasi Pembangkit Listrik Tenaga Air Nasional. Ia memperkirakan bahwa ada puluhan lembaga berbeda yang terlibat dalam perizinan atau perpanjangan izin untuk satu fasilitas pembangkit listrik 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 diperbarui izinnya dalam waktu dekat.
“Jadi kita mungkin akan menghadapi gelombang pengembalian izin, yang ironisnya terjadi tepat ketika kita berupaya meningkatkan jumlah pembangkit listrik fleksibel dan bebas karbon yang kita miliki di negara ini,” kata Woolf.
Namun Departemen Energi mengatakan ada potensi pertumbuhan domestik, melalui peningkatan pembangkit listrik lama dan penambahan daya ke bendungan yang sudah ada.
“Kita memiliki 90.000 bendungan di negara ini, 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 sistem penyimpanan terpompa, yang semakin populer sebagai cara untuk "memperkuat" energi terbarukan, yaitu menyimpan kelebihan energi untuk digunakan ketika matahari tidak bersinar dan angin tidak bertiup.
Ketika fasilitas penyimpanan air terpompa menghasilkan listrik, cara kerjanya sama seperti pembangkit listrik tenaga air biasa: Air mengalir dari waduk atas ke waduk bawah, memutar turbin penghasil listrik di sepanjang jalan. Perbedaannya adalah fasilitas penyimpanan air terpompa dapat mengisi ulang energinya, menggunakan daya dari jaringan listrik untuk memompa air dari bawah ke waduk atas, sehingga menyimpan energi potensial yang dapat dilepaskan saat dibutuhkan.
Meskipun pembangkit listrik tenaga air dengan sistem penyimpanan terpompa saat ini memiliki kapasitas pembangkit listrik sekitar 22 gigawatt, terdapat lebih dari 60 gigawatt proyek yang sedang dalam tahap pengembangan. Angka ini hanya kalah dari China.
Dalam beberapa tahun terakhir, permohonan izin dan lisensi untuk sistem penyimpanan air terpompa telah meningkat pesat, dan teknologi baru sedang dipertimbangkan. Ini termasuk fasilitas "sistem tertutup", di mana tidak ada waduk yang terhubung ke sumber air luar, atau fasilitas yang lebih kecil yang menggunakan tangki sebagai pengganti waduk. Kedua metode tersebut kemungkinan akan lebih ramah lingkungan.
Emisi dan kekeringan
Pembangunan bendungan di sungai atau pembuatan 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.
Dampak buruk ini sudah diakui secara luas. Namun, tantangan baru—emisi dari waduk—kini semakin mendapat perhatian.
“Yang tidak disadari orang adalah bahwa waduk-waduk ini sebenarnya melepaskan 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 vegetasi dan materi organik lainnya, yang terurai dan melepaskan metana ketika suatu daerah tergenang air untuk menciptakan waduk. “Biasanya metana itu kemudian berubah menjadi karbon dioksida, tetapi Anda membutuhkan oksigen untuk melakukan itu. Dan jika airnya sangat, sangat hangat, maka lapisan bawah akan kekurangan oksigen,” kata Ocko, yang berarti metana kemudian dilepaskan ke atmosfer.
Jika berbicara tentang pemanasan global, metana lebih dari 80 kali lebih kuat daripada CO2 selama 20 tahun pertama setelah dilepaskan. Sejauh ini, penelitian menunjukkan bahwa daerah yang lebih panas di dunia, seperti India dan Afrika, cenderung memiliki pembangkit listrik yang lebih berpolusi, sementara Ocko mengatakan bahwa reservoir di Tiongkok dan AS tidak menjadi perhatian khusus. Namun, Ocko mengatakan perlu ada cara yang lebih akurat untuk mengukur emisi.
“Lalu, Anda bisa mendapatkan berbagai insentif untuk mengurangi emisi, atau peraturan dari berbagai otoritas untuk memastikan Anda tidak mengeluarkan emisi terlalu banyak,” kata Ocko.
Masalah besar lainnya bagi pembangkit listrik tenaga air adalah kekeringan yang disebabkan oleh perubahan iklim. Waduk dangkal menghasilkan lebih sedikit listrik, dan itu menjadi perhatian khusus di Amerika Barat, yang telah mengalami periode 22 tahun terkering dalam 1.200 tahun terakhir.
Karena waduk-waduk seperti Danau Powell, yang memasok air ke Bendungan Glen Canyon, dan Danau Mead, yang memasok air ke Bendungan Hoover, menghasilkan listrik yang lebih sedikit, bahan bakar fosil mengambil alih peran tersebut. Sebuah studi menemukan bahwa dari tahun 2001-2015, tambahan 100 juta ton karbon dioksida dilepaskan di 11 negara bagian di wilayah barat karena peralihan dari tenaga air akibat kekeringan. Selama masa sulit bagi California antara tahun 2012-2016, studi lain memperkirakan bahwa hilangnya pembangkit listrik tenaga air merugikan negara bagian tersebut sebesar $2,45 miliar.
Untuk pertama kalinya dalam sejarah, kekurangan air telah dinyatakan di Danau Mead, memicu pemotongan alokasi air di Arizona, Nevada, dan Meksiko. Permukaan air, yang saat ini berada di ketinggian 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 permukaan Danau Mead turun di bawah 950 kaki, bendungan tersebut tidak akan lagi menghasilkan listrik.
Masa depan tenaga air
Modernisasi infrastruktur PLTA yang ada dapat meningkatkan efisiensi dan memulihkan sebagian kerugian akibat kekeringan, serta memastikan bahwa pembangkit listrik tersebut dapat beroperasi selama beberapa dekade mendatang.
Antara sekarang hingga tahun 2030, $127 miliar akan dihabiskan untuk memodernisasi pembangkit listrik tenaga air tua di seluruh dunia. Jumlah tersebut mencakup hampir seperempat dari total investasi tenaga air global, dan hampir 90% dari investasi di Eropa dan Amerika Utara.
Di Bendungan Hoover, hal itu berarti memodifikasi beberapa turbin mereka agar beroperasi lebih efisien di ketinggian yang lebih rendah, memasang pintu air yang lebih tipis, yang mengontrol aliran air ke dalam turbin, dan menyuntikkan udara bertekanan ke dalam turbin untuk meningkatkan efisiensi.
Namun di bagian lain dunia, sebagian besar investasi diarahkan ke pembangkit listrik baru. Proyek-proyek besar milik negara di Asia dan Afrika diperkirakan akan menyumbang lebih dari 75% kapasitas PLTA baru hingga tahun 2030. Tetapi sebagian pihak khawatir tentang dampak proyek-proyek tersebut terhadap lingkungan.
“Menurut pendapat saya yang sederhana, pembangkit-pembangkit itu dibangun secara berlebihan. Kapasitasnya sangat besar dan tidak perlu,” kata Shannon Ames, Direktur Eksekutif Low Impact Hydropower Institute, “Pembangkit-pembangkit itu bisa dibangun dengan sistem aliran sungai dan hanya perlu dirancang secara berbeda.”
Fasilitas pembangkit listrik tenaga air aliran sungai tidak memiliki waduk, sehingga dampaknya terhadap lingkungan lebih kecil, tetapi fasilitas ini tidak dapat menghasilkan energi sesuai permintaan, karena output bergantung pada aliran musiman. Pembangkit listrik tenaga air aliran sungai diperkirakan akan menyumbang sekitar 13% dari total penambahan kapasitas dekade ini, sementara pembangkit listrik tenaga air tradisional akan menyumbang 56% dan pembangkit listrik tenaga air pompa 29%.
Namun secara keseluruhan, pertumbuhan PLTA 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 singkat akan membantu pengembang mendapatkan perjanjian pembelian listrik, sehingga mendorong investasi karena pengembalian akan terjamin.
“Sebagian alasan mengapa terkadang energi angin dan angin tidak terlihat semenarik energi surya adalah karena jangka waktu operasionalnya berbeda. Misalnya, pembangkit listrik tenaga angin dan surya biasanya dipandang sebagai proyek 20 tahun,” kata Ames, “Di sisi lain, pembangkit listrik tenaga air dilisensikan dan beroperasi selama 50 tahun. Dan banyak di antaranya telah beroperasi selama 100 tahun… Tetapi pasar modal kita tidak selalu menghargai pengembalian investasi jangka panjang seperti itu.”
Menurut Woolf, menemukan insentif yang tepat untuk pengembangan tenaga air dan penyimpanan air terpompa, serta memastikan bahwa hal itu dilakukan secara berkelanjutan, akan sangat penting untuk melepaskan dunia dari ketergantungan pada bahan bakar fosil.
“Kami tidak mendapatkan sorotan media seperti beberapa teknologi lain. Tetapi saya pikir orang-orang semakin menyadari bahwa Anda tidak dapat memiliki jaringan listrik yang andal tanpa tenaga air.”
Waktu posting: 14 Juli 2022
