Pendahuluan
Energi gelombang laut merupakan sumber energi terbarukan yang belum dimanfaatkan secara optimal. Salah satu teknologi yang dikembangkan untuk menangkap energi ini adalah Oscillating Wave Surge Converter (OWSC), yang menggunakan Power Take-Off (PTO) system untuk mengubah energi mekanik dari gelombang menjadi listrik.
Namun, sistem ini menghadapi tantangan utama dalam keandalan dan pemeliharaan, karena harus beroperasi di lingkungan maritim yang keras. Penelitian oleh Eetu Heikkilä dkk. ini menganalisis keandalan PTO pada MegaRoller OWSC, menggunakan pendekatan Reliability Block Diagram (RBD) untuk mengevaluasi dan meningkatkan keandalan sistem.
Metodologi
Penelitian ini mengadopsi metode Reliability Block Diagram (RBD) berdasarkan standar IEC 61078:2016, yang memungkinkan analisis kegagalan sistem secara grafis dan kuantitatif.
Langkah-langkah utama dalam penelitian ini:
- Pengumpulan Data Keandalan
- Menggunakan data dari OREDA (Offshore Reliability Database), dokumentasi desain, dan spesifikasi manufaktur komponen.
- Mengintegrasikan data dari industri energi angin dan minyak lepas pantai.
- Modeling & Simulasi RBD
- Menggunakan perangkat lunak BlockSim 2018 (ReliaSoft) untuk membangun model keandalan PTO.
- Simulasi Monte Carlo dilakukan untuk mengukur keandalan sistem dalam jangka panjang.
- Analisis Kegagalan Komponen
- Menggunakan distribusi Weibull dan Eksponensial untuk menganalisis kegagalan komponen.
- Identifikasi titik lemah pada sistem PTO dan strategi mitigasinya.
Hasil dan Temuan Utama
1. Keandalan PTO dan Faktor Risiko Utama
- Sistem PTO memiliki reliabilitas awal sebesar 85,4% setelah 5 tahun operasi tanpa pemeliharaan.
- Komponen paling rentan terhadap kegagalan:
- Hydraulic accumulators → Kegagalan akibat keausan pada segel (sealing wear).
- Electric motors & generators → Tingkat kegagalan tinggi karena beban lingkungan maritim.
- Control valves → Salah satu titik kritis yang berdampak besar pada reliabilitas sistem.
- Dampak kegagalan sistem terhadap produksi energi:
- Kegagalan komponen kunci dapat menyebabkan downtime hingga 20% dari kapasitas tahunan OWSC.
- Redundansi sistem dapat meningkatkan reliabilitas hingga 8,7%.
2. Pengaruh Distribusi Weibull terhadap Prediksi Kegagalan
- Distribusi Weibull lebih akurat dibandingkan distribusi eksponensial dalam memprediksi waktu kegagalan komponen PTO.
- Parameter Weibull (β = 1,8) menunjukkan bahwa kegagalan meningkat signifikan setelah beberapa tahun operasi.
3. Simulasi Optimasi Keandalan dengan Pemeliharaan
- Tanpa pemeliharaan, keandalan PTO turun menjadi 62,3% dalam 10 tahun operasi.
- Dengan pemeliharaan prediktif berbasis IoT, keandalan meningkat hingga 92,6%.
- Downtime berkurang dari 75,5 jam menjadi hanya 1,6 jam per bulan dengan strategi pemeliharaan optimal.
Implikasi Industri & Rekomendasi
1. Peningkatan Desain dan Pemeliharaan PTO
- Gunakan material tahan korosi untuk hydraulic accumulators & motor listrik.
- Integrasikan sistem monitoring berbasis IoT untuk memantau kondisi PTO secara real-time.
2. Implementasi Pemeliharaan Prediktif
- Menggunakan sensor getaran & suhu untuk mendeteksi dini kegagalan pada hydraulic pumps dan electric generators.
- Pemanfaatan AI untuk analisis pola kegagalan, meningkatkan efisiensi perawatan.
3. Integrasi dengan Sistem Energi Terbarukan
- Kolaborasi dengan sistem energi angin untuk meningkatkan stabilitas output listrik dari OWSC.
Kesimpulan
Metode RBD terbukti efektif dalam menganalisis dan meningkatkan keandalan PTO pada MegaRoller OWSC. Dengan strategi pemeliharaan yang tepat dan optimasi desain, sistem ini dapat mencapai keandalan lebih dari 90%, meningkatkan efisiensi energi laut sebagai sumber daya berkelanjutan.
Sumber Asli
Eetu Heikkilä, Tero Välisalo, Risto Tiusanen, Janne Sarsama, Minna Räikkönen (2021). Reliability Modelling and Analysis of the Power Take-Off System of an Oscillating Wave Surge Converter. Journal of Marine Science and Engineering, 9(552).