Ditulis oleh Ibnu Fadil

Pendahuluan

Krisis energi global dan meningkatnya kebutuhan akan solusi berkelanjutan telah mendorong masyarakat untuk mengeksplorasi sumber energi alternatif yang terbarukan dan ramah lingkungan. Dalam beberapa tahun terakhir, perhatian telah beralih kepada sistem energi terbarukan skala kecil yang efisien dan dapat diterapkan di tingkat lokal. Di antara pilihan ini, pembangkit listrik piko hidro telah muncul sebagai solusi praktis, terutama di daerah-daerah di mana akses ke jaringan listrik utama terbatas atau mahal. Konsep pembangkitan energi piko hidro sangat sederhana: memanfaatkan energi kinetik air yang mengalir untuk menghasilkan listrik. Meskipun secara tradisional digunakan di aliran air alami seperti sungai dan anak sungai, sistem piko hidro juga dapat diadaptasi untuk digunakan di lingkungan perkotaan atau institusional, termasuk masjid, di mana air digunakan setiap hari untuk ritual keagamaan.

Salah satu praktik fundamental dalam Islam adalah berwudu, sebuah ritual pemurnian yang melibatkan pencucian bagian tubuh tertentu sebelum melaksanakan salat. Mengingat salat dilakukan lima kali sehari, jumlah air yang digunakan di masjid menjadi cukup signifikan, terutama saat jamaah berkumpul dalam jumlah besar. Namun, sayangnya, air ini sering kali dibuang sebagai limbah setelah digunakan, meskipun air tersebut tetap bersih dan dapat dimanfaatkan kembali. Hal ini membuka sebuah kemungkinan menarik: bagaimana jika air limbah dari salat dapat diolah menjadi sumber energi terbarukan?

Tujuan Esai ini mengkaji potensi luar biasa dari pemanfaatan air wudhu yang terbuang di masjid sebagai sumber pembangkit listrik tenaga air piko hidro yang dijabarkan sebagai berikut:

1. Mengetahui Implementasinya dengan mengalihkan aliran air ini ke dalam sistem tenaga air skala kecil, masjid memiliki peluang untuk menghasilkan listrik yang dapat memenuhi sebagian kebutuhan energinya sendiri.
2. Mengungkap prinsip-prinsip pembangkit listrik tenaga air piko hidro serta mengeksplorasi kelayakan teknis dan lingkungan dari pemanfaatan air wudhu sebagai sumber energi.

Pembahasan

Prospek energi global sedang mengalami transformasi yang signifikan, didorong oleh kebutuhan mendesak untuk mengatasi perubahan iklim, mengurangi emisi gas rumah kaca, dan memastikan akses energi berkelanjutan bagi seluruh populasi. Semakin langkanya sumber daya bahan bakar fosil tradisional dan dampak negatifnya terhadap lingkungan, permintaan akan sumber energi alternatif menjadi sangat krusial (Harjanto, 2008). Pertumbuhan populasi yang pesat, urbanisasi, dan perubahan iklim memberikan tekanan yang signifikan terhadap ketersediaan air bersih dan energi. Menariknya, pengelolaan air limbah wudhu, yang sering kali terabaikan, dapat berperan penting dalam mengatasi tantangan ini.

Banyaknya orang yang beribadah ke masjid begitu banyak per harinya menjadikan limbah air yang ada di masjid tergolong banyak mau dari limbah toilet maupun limbah air wudhu (Dewatama et al., 2018). Wudu merupakan proses pembersihan ritual yang dilakukan sebelum salat, yang dilaksanakan lima kali sehari. Proses ini mencakup membasuh wajah, tangan, lengan, kepala, dan kaki. Setiap jamaah memerlukan air bersih untuk berwudu. Setiap jamaah membutuhkan sekitar 15 L air bersih untuk berwudu per harinya jumlah ini cukup besar jika dihitung dengan jumlah penduduk muslim Indonesia (Hadisantoso et al., 2018)

Suplai listrik masjid juga sudah menggunakan energi surya, namun belum ada suplai listrik yang berasal dari tenaga air, sedangkan di masjid masih banyak limbah air bekas wudu yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik selain ditampung atau dijernihkan kembali. Aliran ini menjadi sumber air yang konsisten dan berulang di masjid, terutama pada saat salat ketika jumlah jamaah meningkat. Limbah ini dapat dialirkan melalui pipa atau saluran air kecil untuk disalurkan ke sistem turbin piko hidro (Hermawati & Nadzir, 2019). Aliran air limbah wudu tentu tidak sekuat yang ada di sungai. Namun, kita dapat memanfaatkan limbah air wudu dengan efektif untuk menghasilkan sejumlah kecil energi listrik. Potensi pemborosan air wudu dapat meningkat di masjid yang lebih besar atau di lokasi-lokasi dimana jamaah melakukan wudu secara rutin sepanjang hari (Dewatama et al., 2018).

Sistem tenaga piko hidro dapat menghasilkan hingga 5 kW listrik dan umumnya digunakan untuk menyediakan energi bagi komunitas kecil, rumah tangga individu, atau fasilitas tertentu seperti masjid (Corio et al., 2019). Mekanisme sistem piko hidro cukup sederhana. Energi potensial dari aliran air diubah menjadi energi mekanik melalui turbin air, yang selanjutnya menggerakkan generator untuk menghasilkan listrik. Proses ini sangat efisien, karena air adalah sumber daya terbarukan, dan aliran air dapat berlangsung terus menerus jika dikelola dengan baik (Jabar et al., 2020).

Sistem piko hidro dapat dipasang di aliran air alami atau buatan dengan tujuan untuk meminimalisir dampak terhadap lingkungan sekitar. Menurut Uyun & Novianto (2020); Yahya et al. (2014) pemanfaatan sistem piko hidro memiliki sejumlah keunggulan dibandingkan proyek hidroelektrik yang lebih besar serta sumber energi terbarukan lainnya antara lain :

1. Efisiensi biaya: Sistem piko hidro tergolong ekonomis untuk dipasang dan dirawat, sehingga dapat diakses oleh komunitas kecil dan organisasi dengan sumber daya keuangan yang terbatas.
2. Kesederhanaan: Sistem ini dirancang untuk mudah dioperasikan dan memerlukan keahlian teknis yang minimal, sehingga sangat cocok untuk daerah pedesaan dan terpencil yang memiliki akses terbatas pada tenaga kerja terampil.
3. Dampak lingkungan yang minimal: Berbeda dengan bendungan hidroelektrik besar, sistem piko hidro tidak memerlukan modifikasi signifikan pada aliran air alami, sehingga mengurangi risiko kerusakan lingkungan.
4. Potensi di luar jaringan: Sistem piko hidro dapat dipasang di lokasi yang tidak memiliki akses ke jaringan listrik nasional, menawarkan sumber energi yang terdesentralisasi dan mandiri.

Mekanisme yang digunakan untuk menghasilkan listrik dari air limbah wudu di masjid, sistem ini melibatkan beberapa komponen dan langkah utama, termasuk pengumpulan air, konversi energi potensial menjadi energi listrik, serta penyimpanan. Penyelidikan secara mendalam dilakukan oleh Nazla & Lubis (2022); Rahmania Warda & Kusuma (2023); Yusmartato et al. (2022) dengan rincian mekanisme sistem piko hidro dengan memanfaatkan limbah air wudu sebagai berikut:

1. Sistem Penampungan Air

Sistem talang atau pipa: Air dari area wudhu ditampung menggunakan talang atau pipa yang mengalirkannya ke turbin piko hidro. Kemiringan dan desain saluran ini sangat krusial untuk mempertahankan aliran yang stabil.

2. Penyimpanan Air

Tangki penampung sementara: Apabila aliran air tidak stabil, tangki penampung atau reservoir dapat menyimpan air ketika tidak ada waktu salat. Hal ini memastikan pasokan air yang berkelanjutan ke turbin. Namun, dalam banyak situasi, air dialirkan langsung ke turbin selama penggunaan air pada waktu salat.

3. Pembuatan ketinggian

a) Membuat penurunan vertikal: Untuk menghasilkan tekanan yang memadai, dibuat sedikit perbedaan ketinggian dengan membiarkan air mengalir dari titik yang lebih tinggi (area wudu) ke titik yang lebih rendah di mana turbin pico- hidro dipasang. Secara praktis, ini mungkin melibatkan penempatan turbin di lokasi yang lebih rendah dari sistem drainase masjid.
b) Ketinggian air yang tersedia dapat mencapai beberapa meter, yang memadai untuk sistem piko hidro kecil.

4. Turbin Piko Hidrolik

a) Turbin air: Aliran air yang menggerakkan turbin, yang mengubah energi potensial air (dari perbedaan ketinggian dan kecepatan aliran) menjadi energi mekanik rotasi (Permana et al., 2023).

5. Pembangkit Listrik

a) Koneksi generator: Poros turbin yang berputar terhubung dengan generator kecil. Ketika turbin berputar, ia memutar generator, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik (biasanya dalam bentuk daya AC atau DC).
b) Listrik yang dihasilkan berbanding lurus dengan laju aliran air, efisiensi turbin, dan ketinggian muka air.

6. Penyimpanan dan Penyaluran Energi

a) Penyimpanan baterai: Sistem dapat dilengkapi dengan unit penyimpanan baterai. Unit ini menyimpan kelebihan energi dan menyalurkannya saat aliran air berkurang (misalnya, di luar waktu salat).
b) Penggunaan langsung: Energi listrik yang dihasilkan dapat langsung dimanfaatkan untuk menyalakan lampu, kipas angin, atau peralatan listrik kecil lainnya di masjid.

7. Pengelolaan Air

a) Kembali ke sistem drainase: Setelah melewati turbin, air terus mengalir ke sistem drainase standar masjid atau dapat dimanfaatkan kembali untuk keperluan non-minum seperti pembersihan.

Potensi tenaga piko hidro di masjid memiliki signifikansi yang besar, namun penelitian  dan  pengembangan  lebih  lanjut  diperlukan  untuk  sepenuhnya merealisasikan peluang ini. Mengembangkan prototipe dan mengujinya di masjid-masjid besar dengan penggunaan air yang tinggi akan memberikan data berharga mengenai kelayakan dan efisiensi sistem. Selain itu, menjelajahi cara-cara untuk meningkatkan desain, seperti menggunakan pompa yang lebih efisien atau metode alternatif untuk menghasilkan tekanan, dapat meningkatkan efektivitas sistem dan menjadikannya lebih layak untuk masjid-masjid yang lebih kecil (Nazla & Lubis, 2022). Adapun desain sistem piko hidro yang memanfaatkan limbah air wudhu disajikan pada Gambar 1. Sebagai berikut.

(Sumber: Nazla & Lubis, 2022)
Gambar 1. Desain Sistem Piko hidro

Berdasarkan perhitungan yang dilakukan, terlihat bahwa air wudhu dapat menghasilkan energi dalam jumlah kecil namun konsisten. Limbah wudu sebanyak 86,5 kubik menghasilkan sekitar 4,7watt daya dan sekitar 11,8 Wh energi per hari. Energi ini dapat dimanfaatkan untuk menyalakan perangkat listrik hemat energi seperti lampu LED, yang berkontribusi pada upaya keberlanjutan masjid (Nazla & Lubis, 2022). Penelitian lain yang dilakukan oleh (Rizky et al., 2023) menunjukkan potensi pemanfaatan tenaga piko hidro di wilayah Sukabumi melalui penerapan turbin ulir Archimedes, aliran air yang stabil dan kondisi geografis yang mendukung, pembangkit ini mampu menghasilkan daya hingga 4,67 kW dan menyalurkan sekitar 110 kWh setiap hari.

Pemanfaatan air limbah wudu sebagai sumber energi terbarukan melalui sistem piko hidro menawarkan peluang menarik serta solsi praktis dan inovatif bagi masjid untuk berkontribusi pada keberlanjutan lingkungan sekaligus memenuhi kebutuhan energi mereka sendiri. Pemanfaatan potensi energi yang dilakukan melalui air yang mengalir, masjid dapat mengurangi ketergantungan pada sumber listrik eksternal, mendorong konservasi air, dan menjadi teladan bagi masyarakat lainnya (Asmaranto et al., 2020). Namun, diperlukan pengembangan pada desain sistem piko hidro, memastikan kepekaan budaya, serta manfaat tenaga piko hidro di masjid sudah terlihat jelas. Penelitian dan pengembangan lebih lanjut sangat diperlukan menyimak solusi inovatif ini dapat menjadi bagian penting dari upaya global untuk mengatasi tantangan air dan energi.

Penutup

Berdasarkan uraian esai mengenai potensi aliran limbah wudu menjadi energi piko hidro maka dapat disimpulakan sebagai berikut:

1. Eksplorasi limbah air wudhu dari masjid sebagai sumber energi terbarukan melalui pemanfaatan tenaga listrik piko hidro merupakan pendekatan inovatif untuk mengatasi tantangan keberlanjutan energi dan lingkungan. Metode ini memanfaatkan penggunaan air harian di masjid yang sering kali terabaikan, untuk menghasilkan listrik dengan cara yang tidak hanya ramah lingkungan tetapi juga efisien secara biaya.
2. Pemanfaatan energi kinetik dari aliran air yang berasal dari limbah wudu yang ditampung secara vertikal dan melalui sistem piko hidro, masjid dapat memenuhi kebutuhan energinya sendiri, sehingga mengurangi ketergantungan pada jaringan listrik konvensional. pemanfaatan limbah air wudhu untuk pembangkit listrik tenaga air piko hidro memberikan solusi yang ramah lingkungan, ekonomis, dan ramah lingkungan bagi masjid.

DAFTAR PUSTAKA

Asmaranto, R., Sugiarto, S., Widhiyanuriyawan, D., & Purnomo, M. (2020). Penguatan Wilayah Binaan Mandiri Energi Melalui Peningkatan Kapasitas Mikrohidro di Daerah Terpencil. Jurnal Teknik Pengairan, 11(1), 18–25. https://doi.org/10.21776/ub.pengairan.2020.011.01.03

Corio, D., Kananda, K., & Salsabila, K. (2019). Analisa Potensi Embung Itera Sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Pico Hydro (PLTPH).pdf. Jurnal Nasional Teknik Elektro, 8(3), 97–103. https://doi.org/10.25077/jnte.v8n3.691.2019

Dewatama, D., Fauziah, M., Safitri, H. K., & Malang, P. N. (2018). Kendali Dc-Dc Converter Pada Portable Pico-Hydro Menggunakan Pid Kontroller. Jurnal ELTEK, 16(02), 113–124.

Hadisantoso, E. P., Widayanti, Y., Hanifah, R. A., Amalia, V., & Delilah, G. G. A. (2018). Pengolahan Limbah Air Wudhu Wanita dengan Metode Aerasi dan Adsorpsi Menggunakan Karbon Aktif. Al-Kimiya, 5(1), 1–6. https://doi.org/10.15575/ak.v5i1.3719

Harjanto, N. T. (2008). Dampak Lingkungan Pusat Listrik Tenaga Fosil Dan Prospek Pltn Sebagai Sumber Energi Listrik Nasional. Pengelolaan Instalasi Nuklir, ISSN 1979-2409, 7–8.

Hermawati, & Nadzir, N. (2019). Pemanfaatan Aliran Air Terasering Sebagai Sumber Energi Pembangkit Listrik Tenaga Pikohidro di Desa Kadongdong Kabupaten Garut Jawa Barat. Jurnal Rekayasa Elektro Sriwijaya, 1(1), 1–7. https://doi.org/10.36706/jres.v1i1.7

Jabar, M. A., Golwa, G. V., Prasetyo, C. B., & Kusuma, T. I. (2020). Analisis Efisiensi Keluaran Energi Listrik Prototipe Sistem Pembangkit Tenaga Pico Hydro Menggunakan Jenis Turbin Archimedes-Screw. Jurnal Mechanical, 11(2), 36–43.

Nazla, C. T. F., & Lubis, S. S. (2022). Analisis Potensi Limbah Wudhu Masjid Sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Pikohidro. Chimica Didactica Acta, 9(2), 41–45. https://doi.org/10.24815/jcd.v9i2.25068

Permana, Y., Jaya, A., Hidayatullah, M., & Aryanto, N. (2023). Rancang Bangun Turbin Air Tipe Crossflow Dan Pengaruh Ketinggian Air Terhadap Efisiensi Turbin Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Pikohidro. Journal Altron; Journal of Electronics, Science & Energy Systems, 2(01), 54–60. https://doi.org/10.51401/altron.v2i01.1770

Rahmania Warda, S., & Kusuma, G. E. (2023). Desain dan Fabrikasi Pembangkit Listrik Tenaga Surya dan Pikohidro dengan Sistem Monitoring. Seminar Nasional Maritim Sains Teknologi Terapan, 252–262.

Rizky, M., Setyo yudono, M. A., Suryana, A., & Nugraha, A. (2023). Analisis Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Piko Hidro Archimedes Screw Turbine Di Curug Sawer. Media Elektrika, 16(01), 71. https://doi.org/10.26714/me.v16i01.10183

Uyun, A. S., & Novianto, B. (2020). Rancang Bangun Low Head Turbin Piko Hidro. Jurnal Sains & …, X(1), 67–79. http://repository.unsada.ac.id/1609/

Yahya, A. K., Munim, W. N. W. A., & Othman, Z. (2014). Pico-Hydro Power Generation Using Dual Pelton Turbines And Single Generator. Proceedings of the 2014 IEEE 8th International Power Engineering and Optimization Conference, PEOCO 2014, March 2014, 579–584. https://doi.org/10.1109/PEOCO.2014.6814495

Yusmartato, Y., Pelawi, Z., Yusniati, Y., Fauzi, F., & Sitanggang, S. A. (2022). Pemanfaatan Aliran Air Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Picohidro (PLTPH) Di Desa Bandar Rahmat Kecamatan Tanjung Tiram Kabupaten Batu Bara. JET (Journal of Electrical Technology), 7(1), 25–28. https://doi.org/10.30743/jet.v7i1.5391