Kapal Kargo dengan Layar untuk Kurangi Emisi Karbon Sukses Arungi Lautan

Industri maritim global saat ini menyumbang 3 persen emisi. Kapal dengan layar Pyxis Ocean yang dibuat oleh Bar Technology dan dioperasikan Cargill telah melakukan uji coba arungi lautan sejauh 10.000 mil untuk mengurangi emisi karbon yang dihasilkan mesin.

Setelah lebih dari satu abad saat kapal layar digantikan dengan mesin berbahan bakar batu bara dan minyak, kekhawatiran terhadap perubahan iklim telah membuat dunia untuk melirik kembali terhadap teknologi lama yang ramah lingkungan ini.

Memanfaatkan angin untuk menggerakkan kapal kargo komersial, kembali dilakukan dengan tujuan mengurangi emisi gas rumah kaca. Kapal Pyxis Ocean misalnya menggunakan layar vertikal dinamis dengan ukuran sebanding dengan sayap Boeing 747.

Kapal berlayar dengan tenaga minimum dari mesin raksasanya sementara sensor terkomputerisasi menyesuaikan sayap fiberglass untuk memanfaatkan kecepatan dan arah angin. Penggerak yang dibantu angin ini menghemat sejumlah besar bahan bakar dan mengurangi emisi karbon.

Banyak ahli berpendapat bahwa ide ini berpotensi mengarahkan industri pelayaran yang terkenal kotor, menuju masa depan yang lebih ramah lingkungan.

"Pelayaran kapal kargo ini merupakan hal yang unik," kata Gavin Allwright, Sekretaris Jenderal International Windship Association (IWSA), sebuah organisasi perdagangan nirlaba yang mengadvokasi tenaga angin dalam pelayaran komersial. "Sejak zaman dahulu, kapal menggunakan energi angin yang bersih dan bebas, lalu kita melakukan karbonisasi dan sekarang kita kembali ke nol karbon. Setidaknya itulah yang menjadi hadapan dunia pelayaran saat ini," imbuh dia.

Dengan mesin kapal yang dibantu dengan dorongan layar, industri pelayaran dapat menghemat bahan bakar dan mengurangi emisi, apalagi saat ini sekitar 90 persen barang dunia mulai dari kedelai hingga sepatu kets, diangkut melalui laut.

Puluhan ribu kapal yang digunakan untuk membawa barang-barang ini ke pasar global menyumbang sekitar 3 persen emisi karbon dunia setiap tahunnya, suatu angka yang melebihi emisi tahunan Jepang. Jika tidak dikendalikan, emisi gas rumah kaca dari industri pelayaran diperkirakan akan meningkat sebesar 50 persen pada 2050.

Meskipun pelayaran komersial tidak termasuk dalam Perjanjian Paris tahun 2015, terdapat insentif ekonomi yang sangat besar bagi industri ini untuk melakukan dekarbonisasi. Sistem Perdagangan Emisi Uni Eropa akan mencakup industri maritim mulai tahun depan, yang berarti pengirim barang akan dipaksa membayar emisi karbon mereka.

Pada 2024 juga, Organisasi Maritim Internasional (IMO) akan menilai setiap kapal berdasarkan kapasitas angkut kargo dan berapa gram CO2 yang dikeluarkan per mil laut. Kapal dengan peringkat terburuk akan diminta untuk mengambil tindakan perbaikan atau berisiko tidak diizinkan beroperasi. Hal ini merupakan bagian dari tujuan ambisius IMO untuk menjadikan industri pelayaran mencapai emisi nol pada tahun 2050.

Allwright mengatakan, minat baru terhadap kapal bertenaga angin ini mulai meningkat pada awal 2010-an, dan saat ini ada sekitar 30 kapal komersial besar yang menggunakan salah satu dari sejumlah teknologi tersebut. Raksasa pelayaran Maersk dan NYK bahkan sudah bereksperimen dengan sistem seperti itu.

Diperkirakan akan ada 20 lagi dalam beberapa bulan mendatang. Sejauh ini, sebagian besar proyek tersebut masih berupa "uji coba" untuk melihat apakah konsep tersebut layak secara komersial. Dalam satu uji coba yang dilakukan baru-baru ini, kapal curah Pyxis Ocean sepanjang 751 kaki yang dioperasikan oleh Cargill, dilengkapi dengan dua layar kaku yang dikenal sebagai WindWings.

Layar WindsWings yang terinspirasi oleh layar yang ditemukan pada balapan America's Cup modern. Kapal yang hanya membawa pemberat air itu tiba di Paranagua, Brasil, bulan lalu setelah menempuh perjalanan sekitar 10.000 mil laut dari Singapura.

Sayap fiberglass dan logam yang diartikulasikan, yang tingginya 123 kaki, menggunakan kekuatan angin untuk menciptakan daya angkat dan menggerakkan kapal ke depan. Sayap dapat dilipat di dek jika terjadi angin yang tidak sesuai atau cuaca buruk dan saat berada di pelabuhan, karena akan mengganggu operasi bongkar muat.

CEO BAR Technologies yang mengembangkan WindWings, John Cooper, mengatakan dibutuhkan banyak teknik dan pemodelan komputer untuk memindahkan konsep tersebut dari kapal balap berteknologi tinggi ke kapal curah komersial.

"Pada kapal-kapal America's Cup, resistensi hidrodinamika cukup rendah dibandingkan dengan hambatan dinamis yang sangat besar pada kapal komersial," kata Cooper. "Pada pelayaran pertamanya bulan lalu, Pyxis Ocean yang berusia 5 tahun mencapai kecepatan 16,2 knot (18,6 mil per jam) hanya dengan dua layar WindWings berfungsi secara bersama-sama dengan mesin kapal yang bekerja pada daya minimum," imbuh Cooper.

Sebelum berangkat ke Brasil, kapal tersebut bahkan berlayar sebentar tanpa mesin. "Kami menarik jangkarnya, memasang sayapnya, mengubahnya menjadi bentuk terbang, dan kami meluncur keluar dari dermaga," ucap Cooper. "Dan para kru kapal pun tercengang," imbuh dia.

Kompetisi Teknologi

Variasi pada konsep sayap kaku sedang dicoba di tempat lain. Satu sistem, yang pertama kali dikembangkan pada tahun 1920-an, merupakan perubahan yang lebih besar. Pada percobaan tersebut, layar rotor atau silinder serat karbon besar, menggerakkan kapal menggunakan prinsip yang dikenal sebagai efek Magnus yaitu gaya aerodinamis yang tegak lurus terhadap arah aliran udara dan sumbu rotor.

"Menurut saya saat ini ada kompetisi," kata Matthew Collette, arsitek angkatan laut yang mengajar desain kapal di Universitas Michigan. "Sayap di Pyxis Ocean lebih rumit, (tetapi) berpotensi lebih efisien," lanjut dia.

Dalam kasus WindWings, Cargill dan BAR mengatakan sistem prototipe yang dipasang pada kapal yang dipasang kembali bukanlah indikator yang baik mengenai biaya akhir, baik untuk instalasi awal atau pengoperasian. Kapal yang dibangun dari lunas ke atas dengan mengoptimalkan teknologi sayap akan memperlihatkan gambaran yang lebih jelas.

Allwright dari Windship Association memperkirakan bahwa rata-rata teknologi sayap berjumlah 3 juta hingga 4 juta dollar AS yang ditempelkan pada kapal senilai 100 juta dollar AS. "Memang tidak signifikan, tapi juga tidak mengeluarkan biaya yang besar," ujar Collette. hay/I-1