Masa Depan Hidropower: Digital Twin Hadir untuk Kurangi Gangguan dan Biaya

Terbarukan.com – Setiap pembangkit listrik tenaga air memiliki desain, ukuran, dan usia yang berbeda, sehingga sulit untuk memodelkan dan memprediksi kapan masalah akan muncul di masing-masing fasilitas. Kini, sebuah teknologi inovatif hadir untuk menjawab tantangan ini. Para ahli telah memperbarui platform Digital Twins for Hydropower Systems, memungkinkan operator hidropower untuk memiliki “kembaran digital” dari sistem mereka, termasuk faktor-faktor yang dapat memengaruhi kesehatan turbin.

Platform ini pertama kali dikembangkan pada tahun 2023 untuk membantu mengurangi gangguan operasional dan memperpanjang umur bendungan. Dengan pembaruan terbaru pada September 2024, operator dapat menggunakan dasbor digital untuk mengatur variabel yang dapat memengaruhi efisiensi turbin, seperti permintaan listrik yang tidak terduga atau perubahan ekstrem pada level air.

Menurut Nathan Fletcher, insinyur senior hidropower di Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), tidak ada dua pembangkit listrik tenaga air yang benar-benar identik. Bahkan, setiap turbin dalam satu fasilitas pun bisa memiliki karakteristik unik akibat proses konstruksi yang berbeda dan berbagai peningkatan teknologi selama bertahun-tahun.

Dengan usia rata-rata bendungan di AS mencapai 60 tahun, beberapa generasi pekerja telah menangani setiap turbin, meninggalkan jejak pengetahuan yang dapat hilang seiring waktu. Teknologi Digital Twin dapat mencatat dan menyimulasikan perubahan yang telah dilakukan pada bendungan selama bertahun-tahun, membantu generasi mendatang dalam membuat keputusan operasional yang lebih baik.

Menurut Chitra Sivaraman, peneliti utama di PNNL, setiap bendungan membutuhkan strategi pemeliharaan unik untuk meningkatkan efisiensi. Dengan platform Digital Twin, operator kini memiliki alat yang dapat diperluas dan disesuaikan untuk berbagai fasilitas, data, dan model baru.

Simulasi Hidropower: Prediksi Performa dan Perawatan Turbin

Teknologi Digital Twin memungkinkan operator hidropower untuk mensimulasikan berbagai skenario, seperti aliran air rendah, perubahan level air, atau lonjakan permintaan energi, serta memprediksi dampaknya terhadap kinerja pembangkit.

Tim peneliti di Oak Ridge National Laboratory (ORNL), yang bekerja sama dengan Departemen Energi AS, menggunakan data real-time dari Alder Dam di Sungai Nisqually, Washington. Bendungan ini dioperasikan oleh Tacoma Public Utilities dan digunakan sebagai model utama dalam pengembangan Digital Twin.

Melalui analisis data yang mencakup tekanan sungai saat air masuk ke fasilitas hidropower, kecepatan putaran turbin, dan produksi listrik dalam berbagai kondisi, tim mampu menciptakan simulasi yang lebih akurat.

Pada versi awal Digital Twin, operator hanya dapat melihat bagaimana kondisi normal memengaruhi komponen mekanis bendungan. Namun, dengan versi 2.0, operator kini dapat menyesuaikan level air, laju aliran, dan kecepatan turbin untuk melihat dampak perubahan ini terhadap kinerja fasilitas.

Pembaharuan ini juga bertujuan untuk menyesuaikan sistem hidropower dengan peningkatan kapasitas energi terbarukan, seperti tenaga surya dan angin. Karena hidropower dapat ditingkatkan kapasitasnya sesuai permintaan listrik, penggunaannya yang berlebihan dapat menyebabkan keausan lebih cepat pada komponen mekanis bendungan. Digital Twin membantu operator memahami kapan waktu optimal untuk mengoperasikan turbin tanpa mempercepat degradasi infrastruktur.

Kolaborasi Penelitian untuk Masa Depan Hidropower

Tim pengembang Digital Twin juga bekerja sama dengan Chelan County Public Utility di Washington untuk menganalisis data operasional dari Rocky Reach Dam guna mengembangkan simulasi yang lebih akurat.

Digital Twin untuk Hidropower dikembangkan melalui kolaborasi antara PNNL dan ORNL, serta didanai oleh Water Power Technologies Office (WPTO) dari Departemen Energi AS. Platform ini dirancang untuk membantu industri hidropower dalam mengevaluasi dan mengganti komponen mekanis, mempercepat pengembangan teknologi, serta meningkatkan efisiensi dan kinerja operasional.

Dengan perbaikan teknologi ini, layanan listrik menjadi lebih andal dan downtime akibat gangguan operasional dapat diminimalkan.

Menjaga Hidropower Tetap Andal di Tengah Infrastruktur yang Menua

Menurut U.S. Energy Information Administration (EIA), terdapat 50 pembangkit listrik tenaga air di AS yang telah beroperasi sejak tahun 1908. Seiring bertambahnya usia infrastruktur, industri hidropower menghadapi tantangan dalam menjaga keandalan komponen mekanis yang sudah tua serta biaya pemeliharaan yang semakin meningkat.

Dengan umur rata-rata hidropower antara 40 hingga 60 tahun, pembangkit listrik ini membutuhkan strategi pemeliharaan yang mirip dengan kendaraan yang menua. Teknologi Digital Twin membantu memprediksi dan merencanakan penggantian atau peningkatan komponen penting, sehingga operator dapat menjaga stabilitas pasokan energi yang fleksibel dan andal.

Teknologi ini juga menggunakan kecerdasan buatan (AI), machine learning, dan realitas virtual untuk mensimulasikan sistem produksi, transmisi, dan distribusi energi hidropower. Simulasi ini memungkinkan prediksi kinerja pembangkit berdasarkan permintaan pasar dan berbagai kompleksitas operasional.

Kesimpulan: Digital Twin Sebagai Masa Depan Hidropower

Dengan meningkatnya ketergantungan pada energi terbarukan, teknologi Digital Twin memberikan solusi cerdas bagi industri hidropower untuk meningkatkan efisiensi, memperpanjang umur turbin, dan mengurangi gangguan operasional.

Melalui pemanfaatan data real-time, AI, dan simulasi prediktif, operator dapat mengoptimalkan kinerja hidropower, mengurangi biaya pemeliharaan, dan menjaga keandalan pasokan listrik bagi jutaan orang.

Dengan dukungan dari Departemen Energi AS dan kemajuan teknologi yang terus berkembang, Digital Twin siap menjadi elemen kunci dalam transformasi industri hidropower menuju masa depan yang lebih cerdas dan berkelanjutan. (*)

Artikel ini dikutip dari hydroreview.com.