Makalah Energi Gelombang

MAKALAH KONVERSI KONVERSI ENRGI GELOMBANG AIR LAUT MENJADI ENERGI LISTRIK

Disusun oleh

Andi Kurniawan

(1002018)

Rizky Agung Prayuda

(10020

Heri Yanto

(1002022)

Deri Nopriansyah

(10020

)

)

Prog. Study

: Teknik Pengolahan Migas

Semester

: IV (Empat)

Mata Kuliah

: Pengelolaan Energi Dan Nilai Tambah

Dosen Pembimbing

: Prahady Susmanto, ST., MT.

POLITEKNIK AKAMIGAS PALEMBANG Kantor Pusat Administrasi : Jl. Kebon Jahe Komperta Plaju Pla ju Telp. 0711-7320800, 595595. Fax. 0711-595595 Kampus :Jl. Rampai Komperta Plaju Telp. 0711-8657300, 595597 Email : [email protected]

ABSTRAK

Krisis energi telah diprediksikan akan melanda dunia pada tahun 2015. Hal ini dikarenakan semakin langkanya minyak bumi dan semakin meningkatnya permintaan energi. Untuk itu diperlukan sebuah terobosan untuk memanfaatkan energi lain, selain energi yang tidak terbarukan. Karena kalau kita tergantung pada energi tidak terbarukan, maka di masa depan kita juga akan kesulitan untuk memanfaatkan energi ini karena keterbatasan populasi dari energi ener gi tersebut. Untuk itu akan dicoba untuk menggali informasi tentang tenaga ombak yang sebenarnya sudah dimanfaatkan oleh banyak negara, termasuk Indonesia. Berdasarkan survei yang dilakukan Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) dan Pemerintah Norwegia sejak tahun 1987, terlihat bahwa banyak daerah-daerah  pantai yang berpotensi sebagai pembangkit listrik bertenaga ombak. Ombak di sepanjang Pantai Selatan Pulau Jawa, di atas Kepala Burung Irian Jaya, dan sebelah barat Pulau Sumatera sangat sesuai untuk menyuplai energi listrik. Kondisi ombak seperti itu tentu sangat menguntungkan, sebab tinggi ombak yang bisa dianggap potensial untuk membangkitkan energi listrik adalah sekitar 1,5 hingga 2 meter, dan gelombang ini tidak  pecah hingga sampai di pantai.

2

DAFTAR ISI

Abstrak …………………………………………………………….…….…..…… …………………………………………………………….…….…..…… 2  2

………………………………………………………….………..…......3 3 Daftar Isi . ………………………………………………………….………..…......

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ………………………………………………..……… 4 1.2 Permasalahan …………………………………………….…..……….. 4 1.3 Tujuan………………………………………………………..……….. 5 1.4 Manfaat …………………………………………………………...….. 5

BAB II DASAR TEORI

2.1 Potensi Konversi Energi Gelombang Menjadi Listrik ………………

6

2.2 Teknik Konversi Energi Gelombang Menjadi Listrik…………..……. 7 2.3 Kelebihan dan Kekurangan…………………………………….…….

13

2.4 Konversi Energi Gelombang di Indonesia……………………..…….

14

BAB III PEMBAHASAN

3.1 Tiga Tipe Energi Air Laut....................................... Laut............................................................. ............................. .......

16

 Energi Ombak (Wave Energy)............................................ Energy)....................................................... ........... 16  Energi Pasang Surut Surut (Tidal Energy)......................................... Energy)............................................... ...... 27

Laut (Ocean Thermal Energy Convertion)............... Convertion)............... 32  Energi Panas Laut 3.2 Potensi Konversi Energi Gelombang Menjadi Listrik di Dunia…..…

34

3.3 Teknik Konversi Energi Gelombang Menjadi Listrik………….……

35

3.4 Peluang Indonesia Menerapkan SistemKonversi Energi Gelombang Menjadi Listrik................................................. Listrik....................................................................... ...................................... ................ 37 3.5 Kelebihan Kelebihan dan Kekurangan…………………………………………..

37

BAB IV KESIMPULAN……………………………………………...………..

38

DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………………..

40

3

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Untuk bisa melangsungkan hidupnya, manusia harus berusaha memanfaatkan sumber daya hayati yang ada di bumi ini dengan sebaik-baiknya. Akan tetapi penggunaan tersebut haruslah mempunyai tujuan yang positif yang nantinya tidak akan membahayakan manusia itu sendiri. Sehingga manusia harus mencari sumber energi alternatif lain untuk menghidupi kebutuhan sehari-harinya. Misalnya sumber daya hayati yang ada di planet  bumi ini salah satunya adalah lautan. Selain mendominasi wilayah di bumi ini, laut juga mempunyai banyak potensi pangan (beranekaragam spesies ikan dan tanaman laut) dan  potensi sebagai sumber s umber energi. Energi yang ada di laut ada 3 macam, yaitu: energi ombak, energi pasang surut dan energi panas laut. Salah satu energi di laut tersebut adalah energi ombak. Sebenarnya ombak merupakan sumber energi yang cukup besar. Ombak merupakan gerakan air laut yang turun-naik atau bergulung-gulung. Energi ombak adalah energi alternatif yang dibangkitkan melalui efek gerakan tekanan udara akibat fluktuasi  pergerakan gelombang.

1.2 Permasalahan

Permasalahan yang akan dibahas dalam makalah ini adalah sabagai berikut: 1. Bagaimana potensi sumber energi gelombang laut di dunia 2. Bagaimana teknik konversi energi gelombang laut menjadi listrik 3. Bagaimana jika Indonesia memanfaatkan konversi energi gelombang menjadi listrik 4. Bagaimana kekurangan dan kelebihan teknik konversi energi gelombang menjadi listrik.

4

1.3 Tujuan

Adapun tujuan dari penyusunan makalah ini adalah sabagai berikut: 1. Memahami potensi sumber energi gelombang laut di dunia 2. Memahami teknik konversi energi gelombang laut menjadi listrik 3. Dapat menganalisis apakah Indonesia dapat memanfaatkan konversi energi gelombang menjadi listrik 4. Memahami kekurangan dan kelebihan teknik konversi energi gelombang menjadi listrik

1.4 Manfaat

Manfaat dari penyusunan makalah ini adalah untuk memberikan pengetahuan kepada pembaca tentang teknik konversi energi khususnya mengenai konversi energi gelombang laut menjadi listrik.dan juga setelah mendapatkan pengetahuannya di harapkan mahasiswa dapat mengaplikasikan nya.

5

BAB II DASAR TEORI

2.1 Potensi Konversi Energi Gelombang Menjadi Listrik di Dunia

Selain panas laut dan pasang surut, masih terdapat satu lagi energi samudera yaitu energi gelombang. Sudah banyak pemikiran untuk mempelajari kemungkinan pemanfaatan energi yang tersimpan dalam ombak laut. Salah satu negara yang sudah banyak meneliti hal ini adalah Inggris. Berdasarkan hasil pengamatan yang ada, deretan ombak (gelombang) yang terdapat di sekitar pantai Selandia Baru dengan tinggi rata-rata 1 meter dan periode 9 detik mempunyai daya sebesar 4,3 kW per meter panjang ombak. Sedangkan deretan ombak serupa dengan tinggi 2 meter dan 3 meter dayanya sebesar 39 kW per meter  panjang ombak. Untuk ombak dengan ketinggian 100 meter dan perioda 12 detik menghasilkan daya 600 KW per meter. Di Indonesia, banyak terdapat ombak yang ketinggiannya di atas 5 meter sehingga potensi energi gelombangnya perlu diteliti lebih  jauh. Negara-negara maju seperti Amerika Serikat, Inggris, Jepang, Finlandia, dan Belanda, banyak menaruh perhatian pada energi ini. Lokasi potensial untuk membangun sistem energi gelombang adalah di laut lepas, daerah lintang sedang dan di perairan pantai. Energi gelombang bisa dikembangkan di Indonesia di laut selatan Pulau Jawa dan Pulau Sumatera. Ocean energi memfokuskan pengembangan pembangkit listrik gelombang laut dengan membuat oscilating water column yang column  yang mengapung di atas sebuah ponton dengan dipancangkan di dasar laut menggunakan kawat baja. Listrik yang dihasilkan dialirkan melalui kabel transmisi menuju ke daratan. Berlokasi di Irlandia, sebuah negara yang terletak di salah satu tempat dengan iklim yang mendukung terjadinya gelombang laut dengan energi yang lebih dari cukup untuk dipanen, perusahaan tersebut memiliki lokasi yang tepat untuk melakukan riset dan pengembangan. Sistem pembangkit listrik tersebut terdiri dari chamber  berisi   berisi udara yang berfungsi untuk menggerakkan turbin, kolom tempat air bergerak naik dan turun melalui saluran yang berada di bawah ponton dan turbin yang terhubung dengan generator. Gerakan air naik dan turun yang seiring dengan gelombang laut menyebabkan udara mengalir melalui saluran menuju turbin. Turbin tersebut didesain untuk bisa bekerja dengan generator  putaran dua arah. 6

Sistem yang berfungsi mengkonversi energi mekanik menjadi listrik terletak di atas  permukaan laut dan terisolasi dari air laut dengan meletakkannya di dalam ruang khusus kedap air, sehingga bisa dipastikan tidak bersentuhan dengan air laut. Dengan sistem yang dimilikinya, pembangkit listrik tersebut bisa memanfaatkan efisiensi optimal dari energi gelombang dengan meminimalisir gelombang-gelombang yang ekstrim. Efisiensi optimal bisa didapat ketika gelombang dalam kondisi normal. Hal tersebut bisa dicapai dengan digunakannya katup khusus yang menghindarkan turbin tersebut dari overspeed .

2.2 Teknik konversi Energi Gelombang Menjadi Listrik

Ada tiga cara membangkitkan listrik dengan tenaga ombak : 

Energi gelombang Energi kinetik yang ada pada gelombang laut digunakan untuk menggerakkan

turbin. Ombak naik ke dalam ruang generator, lalu air yang naik menekan udara keluar dari ruang generator dan menyebabkan turbin berputar.ketika air turun, udara bertiup dari luar ke dalam ruang generator dan memutar turbin kembali. 

Pasang surut air laut Bentuk lain dari pemanfaatan energi laut dinamakan energi pasang surut. Ketika

 pasang datang ke pantai, air pasang ditampung di dalam reservoir. Kemudian ketika air surut, air di belakang reservoir dapat dialirkan seperti pada PLTA biasa. Agar bekerja optimal, kita membutuhkan gelombang pasang yang besar. dibutuhkan perbedaan kira-kira 16 kaki antara gelombang pasang dan gelombang surut. Hanya ada beberapa

tempat yang memiliki kriteria ini. Beberapa pembangkit

listrik telah beroperasi menggunakan sistem ini. Sebuah pembangkit listrik di Prancis sudah beroperasi dan mencukupi kebutuhan listrik untuk 240.000 rumah.

7

Gambar 6. Bermacam-macam jenis turbin lepas pantai yang digerakkan oleh arus pasang

surut. Gambar sebelah kiri (1)

: Seagen Tidal Turbines buatan MCT.

Gambar tengah (2)

: Tidal Stream Turbines buatan Swan Turbines.

Gambar kanan atas (3)

:  Davis Hydro Turbines dari Blue Energy.

Gambar kanan bawah (4)

:  skema komponen Davis Hydro Turbines milik Blue

Energy.  Picture credit: (1) marineturbines.com, (2) swanturbines.co.uk, (3) & (4) bluenergy.com. Energi selanjutnya memanfaatkan dinamika gerakan air laut yaitu gelombang,  pasang surut dan arus laut. Gelombang merupakan gerakan permukaan air laut akibat hembusan angina. Pasang surut air laut adalah gerakan naik turunnya permukaan air laut sebagai akibat gaya gravitasi bulan. Dan terakhir, arus laut adalah aliran air laut yang terjadi karena perbedaan suhu antar lautan, arus dengan kecepatan besar biasanya di selat. Gelombang laut dapat dikonversi menjadi energi listrik dengan mengubah gerakan relatif naik turun permukaan laut menjadi gerakan untuk memutar turbin. Menurut Electric Power Research Institute, daerah samudera Indonesia sepanjang pantai selatan Jawa sampai Nusa Tenggara adalah lokasi yang memiliki potensi energi gelombang cukup besar  berkisar antara 10  –   20 kW per meter gelombang. Bahkan beberapa penelitian menyimpulkan di beberapa titik bisa mencapai 70 kW/m.

8

Di luar negeri teknologi ini sudah mencapai tahap komersialisasi. Australia, Scotlandia, Amerika Serikat, Inggris, Jepang, Finlandia, dan Belanda adalah negara-negara yang serius mengembangkan teknologi konversi energi gelombang. Bagaimana Indonesia? Pada tahun 2003, Zamrisyaf seorang karyawan PLN telah membuat Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang (PLTGL) di bibir pantai padang dengan daya tiga kilowatt mampu menerangi 20 rumah di desa nelayan. Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) juga telah mengembangkan PLTGL di pantai Parangracuk, Baron, DIY dan berhasil memperoleh daya sebesar 522 watt. Pada tahun 2005, di di Pantai Tanjung Karang, Mataram, empat anak muda alumni  beberapa universitas di Makassar dan Malang berhasil membuat PLTGL. Di Surabaya, Arief Suroso, seorang mahasiswa ITS Surabaya melakukan penelitian peningkatan daya  pada sistem konversi energi gelombang laut jenis cavity resonator. Modifikasi bentuk tabung silinder yang dilakukan berhasil meningkatkan daya rata-rata sekitar 90%! Potensi berikutnya adalah energi pasang surut. Di Indonesia daerah yang potensial adalah sebagian Pulau Sumatera, Sulawesi, Nusa Tenggara Barat, Kalimantan Barat, Papua, dan pantai selatan Pulau Jawa, karena pasang surutnya bisa mencapai enam meter. Untuk yang satu ini Indonesia masih ketinggalan. Perancis, Rusia dan Australia tercatat sebagai negara pioneer yang telah berhasil. Pemanfaatan energi arus laut telah dirintis oleh Kementerian Ristek. Dibawah koordinasi Ristek, Indonesia menjalin kerjasama dengan Italy dan UNIDO dalam transfer teknologi pemanfaatan energi arus laut (Marine Current Energy/MCE) dengan konstruksi KOBOLD. Kerjasama ini ditandatangani akhir Mei 2006 di Jakarta. Prototype KOBOLD yang berada di Messina-Sicilia-Italy saat ini, dapat menghasilkan energi listrik sampai 300 KW. 

Memanfaatkan perbedaan temperatur air laut (Ocean (Ocean Thermal Energy) Energy ) Cara

lain

untuk

membangkitkan

listrik

dengan

ombak

adalah

dengan

memanfaatkan perbedaan suhu di laut. Jika kita berenang dan menyelam di laut kita akan merasakan bahwa semakin kita menyelam suhu laut akan semakin rendah (dingin). Suhu yang lebih tinggi pada permukaan laut disebabkan sinar matahari memanasi  permukaan laut. Tetapi, di bawah permukaan laut, suhu sangat dingin. Itulah sebabnya 9

 penyelam menggunakan baju khusus ketika mereka menyelam. Baju tersebut akan menjaga agar suhu tubuh mereka tetap hangat. Pembangkit listrik bisa dibangun dengan memanfaatkan perbedaan suhu untuk menghasilkan energi. Perbedaan suhu yang diperlukan sekurang-kurangnya 38 0 fahrenheit antara suhu permukaan dan suhu bawah laut untuk keperluan ini.Cara ini dinamakan Ocean Thermal Energy Conversion  Conversion   atau OTEC. Cara ini telah digunakan digunakan di Jepang dan Hawaii dalam beberapa proyek percobaan. Untuk mengkonversi energi gelombang terdapat 3 (tiga) sistem dasar yaitu sistem kanal yang menyalurkan gelombang ke dalam reservoar atau kolam, sistem pelampung yang menggerakan pompa hidrolik, dan sistem osilasi kolom air yang memanfaatkan gelombang untuk menekan udara di dalam sebuah wadah. Tenaga mekanik yang dihasilkan dari sistem-sistem tersebut ada yang akan mengaktifkan generator secara langsung atau mentransfernya ke dalam fluida kerja, air atau udara, yang selanjutnya akan menggerakan turbin atau generator. Daya total dari gelombang pecah di garis pantai dunia diperkirakan mencapai 2 hingga 3 juta megawatt. Pada tempat-tempat tertentu yang kondisinya sangat bagus, kerapatan energi gelombang dapat mencapai harga rata-rata 65 megawatt per mil garis  pantai. Ada 3 cara untuk menangkap menangkap energi gelombang, yaitu: Dengan pelampung. Dimana alat ini akan membangkitkan listrik dari hasil

gerkana vertikal dan rotasional pelampung. Alat ini dapat ditambatkan pada sebuah rakit yang mengambang atau alat yang tertambat di dasar laut. Kolom air yang berosilasi (Oscillating Water Column).  Alat ini membangkitkan

listrik dari naik turunnya air akibat gelombang dalam sebuah pipa silindris yang berlubang.  Naik turunnya kolom air ini akan mengakibatkan keluar masuknya udara di lubang bagian atas pipa dan menggerakkan turbin. Wave Surge atau Focusing Devices).   Peralatan ini biasa juga disebut sebagai

tapered channel atau kanal meruncing atau sistem tapchan, dipasang pada sebuah struktur kanal yang dibangun di pantai untuk mengkonsentrasikan gelombang, membawanya ke dalam kolam penampung yang ditinggikan. Air yang mengalir keluar dari kolam  penampung ini yang digunakan untuk membangkitkan listrik dengan menggunakan teknologi standar hydropower.

10

Seperti Pusat

di

stasiun

negara

Australia,

pembangkit

listrik

gelombang laut komersial yang pertama di Australia mengapung persis di lepas  pantai Australia. Stasiun pembangkit tersebut siap untuk menyalurkan tenaga listrik dan air minum ke sekitar 500 rumah di selatan Sydney, Australia. Listrik dihasilkan ketika muncul gelombang yang menerpa corong yang menghadap ke lautan; gerakan ini mengalirkan udara melalui pipa dan masuk ke putaran roda air (turbin) yang mampu memompa 500 kw daya listrik setiap harinya ke jaringan kota. Stasiun ini merupakan proyek pencontohan untuk pemasangan dalam skala yang lebih besar yang akan dibangun di pantai selatan Australia. Minat untuk membangun tempat yang sama telah berdatangan dari Hawai, Spanyol, Afrika Selatan, Meksiko, Cili, dan Amerika Serikat. John Bell, Direktur Keuangan Energetech yang mengembangkan stasiun tersebut, mengatakan bahwa ”Energi gelombang merupakan sumber energi yang tiada habisnya dibandingkan sumber energi alam lainnya. Gelombang selalu ada dan tidak hilang seperti matahari dan angin.” PENELITI Oregon

memuplikasikan

teknologi nama

Universitas

terbarunya

Permanent

temuan

yang

Magnet

diberi Linear

Buoy. Diberi nama buoy karena memang

pada

prinsip

dasarnya,

teknologi terbaru tersebut dipasang untuk memanfaatkan gelombang laut di permukaan. Berbeda dengan buoy yang digunakan untuk mendeteksi gelombang laut yang menyimpan potensi tsunami. Peneliti Oregon menjelaskan prinsip dasar buoy  penghasil listrik tersebut yaitu dengan mengapungkannya mengapungkannya di permukaan. Gelombang laut yang terus mengalun dan berirama bolak-balik dalam buoy ini akan diubah menjadi gerakan harmonis listrik. Sekilas bila dilihat dari bentuknya, buoy ini mirip dengan dlinamo sepeda.

11

Bentuknya silindris dengan perangkat penghasil listrik pada bagian dalamnya. Buoy diapungkan di permukaan laut dengan posisi sebagian tenggelam dan sebagian lagi mengapung. Kuncinya, terdapat pada perangkat elektrik yang berupa koil (kumparan yang mengelilingi batang magnet di dalam buoy). Saat ombak mencapai pelampung, maka  pelampung akan bergerak naik dan turun secara relatif terhadap batang magnet sehingga  bisa menimbukan beda potensial dan listrik dibangkitkan.Tentu saja agar dapat bergerak koil tersebut ditempelkan pada pelampung yang dikaitkan ke dasar laut, kata Annette von Jouanne, teknisi dari Oregon State University (OSU). Jouanne menuturkan dalam  percobaan sistem ini diletakkan kurang lebih satu atau dua mil laut dari pantai. Kondisi ombak yang cukup kuat dan mengayun dengan gelombang yang lebih besar akan menghasilkan listrik dengan tegangan yang lebih tinggi. Berdasarkan hasil penelitian Universitas Oregon, setiap pelampung mampu menghasilkan daya sebesar 250 kilowatt. Ada beberapa pilihan untuk menghasilkan daya tersebut, ujar Jouanne. Penjelasan di atas menggunakan teknik koil yang bergerak naik turun, tetapi bisa juga dengan teknik batang magnet yang bergerak naik turun. Pilihan kedua dengan menggunakan pelampung,  penempatan koil dan batang magnet bisa juga ditempatkan di dasar atau di permukaan laut. Jouanne menuturkan, teknologi yang ditawarkannya tersebut memiliki banyak keuntungan dibandingkan dengan teknologi laut. Ketersediaan teknologi ini mencapai 90 persen dan kerapatan energi yang dihasilkannya lebih tinggi,katanya. Mesin sendiri juga dapat dirakit dan digunakan dalam skala kecil maupun besar tergantung pada energi yang dibutuhkan. Potensi penggunaan energi pun bisa diterapkan di banyak negara terutama yang memiliki kawasan pantai. Dibandingkan dengan energi angin atau matahari, energi gelombang laut kerapatannya  jauh lebih tinggi. Peneliti yang sama dari OSU, Alan Wallace menyebutkan penyediaan energi gelombang ini dengan hanya 200 buoy yang diapungkan, satu buah pelabuhan atau kota besar seperti Portland sudah dapat memanfaatkan energinya dengan sangat melimpah tanpa harus menarik bayaran. Peneliti percaya jika hasil penelitian tersebut benar-benar dioptimalkan di sepanjang pantai, seluruh energi listrik di dunia sudah bisa terpenuhi. Jumlah ini ditaksir hanya mengambil 0,2 persen energi pantai, kata Alan. Keyakinanya semakin lebih diperkuat dengan efisiensi penghasilan energi yang tinggi dan besar, energi gelombang laut ini bisa menjadi energi utama pengganti energi sekarang. Di samping nilai ekonomis yang cukup menjanjikan ada hal-hal lain yang dapat memberikan keuntungan di bidang lingkungan hidup. Energi ini lebih ramah Iingkungan, tidak 12

menimbulkan polusi suara, emisi C02, maupun polusi visual dan sekaligus mampu memberikan ruang kepada kehidupan laut untuk membentuk koloni terumbu karang di sepanjang jangkar yang ditanam di dasar laut. Pada kasus-kasus seperti ini biasanya lebih menguntungkan karena ikan dan binatang laut selalu lebih banyak berkumpul. Penempatan  buoy dengan ukuran yang tidak terlalu besar juga tidak mengganggu pelayaran. Rata-rata Rata-rat a dengan besar buoy kurang dari dua meter, kapal besar atau kecil bisa melihat obyek tersebut dan dapat menghindarinya. Energi listrik namun yang secara efisien bisa dialihkan menjadi energi listrik adalah gelombang laut.

2.3 Kelebihan dan Kekurangan Teknik Konversi Energi Gelombang Menjadi Listrik 

Kelebihan : 1.

Energi ombak adalah adalah energi yang bisa didapat setiap hari, tidak akan pernah habis.

2.

Tidak menimbulkan polusi karena tidak ada limbahnya

3.

Mudah untuk mengkonversi energi listrik dari energi mekanik pada ombak.

4.

Keuntungan penggunaan energi arus laut adalah selain ramah lingkungan , lingkungan , energi ini juga mempunyai intensitas energi kinetik yang besar dibandingkan dengan energi terbarukan yang lain. Hal ini disebabkan densitas air laut 830 kali lipat densitas udara sehingga dengan kapasitas yang sama, turbin arus laut akan jauh lebih kecil dibandingkan dengan turbin angin.

5.

Keuntungan lainnya adalah tidak perlu perancangan struktur yang kekuatannya  berlebihan seperti turbin angin yang dirancang dengan memperhitungkan adanya angin topan karena kondisi fisik pada kedalaman tertentu cenderung tenang dan dapat diperkirakan.



Kekurangan : 1. Diperlukan alat khusus yang memerlukan teknologi tinggi, sehingga tenaga ahli sangat diperlukan. 2. Output dari pembangkit listrik tenaga pasang surut mengikuti grafik sinusoidal sesuai dengan respons pasang surut akibat gerakan interaksi Bumi-BulanMatahari. 3. Biaya instalasi dan pemeliharaannya yang cukup besar.

13

4. Tantangan teknis tersendiri untuk para insinyur dalam desain sistem turbin, sistem roda gigi, dan sistem generator yang dapat bekerja secara terus-menerus selama lebih kurang lima tahun. 5. Menggunakan pasang surut gelombang sebagai pembangkit energi listrik, bisa mengakibatkan rotasi bumi melambat 24 jam tiap 2000 tahun.

2.4 Konversi Energi Gelombang Gelombang di Indonesia Indonesia

Sebagai negara kepulauan yang besar, laut Indonesia menyediakan sumber energi alternatif yang melimpah. Sumber energi itu meliputi sumber energi yang terbarukan dan tak terbarukan. Selain minyak bumi di lepas pantai dan laut dalam, sumber energi yang tak terbarukan yang berasal dari laut dalam di wilayah Indonesia adalah methane hydrate. Methane hydrate adalah senyawa padat campuran antara gas methan dan air yang terbentuk di laut dalam akibat adanya tekanan hidrostatik yang besar dan suhu yang relatif rendah dan konstan di kedalaman lebih dari 1.000 meter. Sumber energi yang terbarukan dari laut adalah energi gelombang, energi yang timbul akibat perbedaan suhu antara permukaan air dan dasar laut (ocean thermal energy conversion/OTEC), energi yang disebabkan oleh perbedaan tinggi permukaan air akibat  pasang surut dan energi arus laut. Dari keempat energi ini hanya energi gelombang yang tidak dapat diprediksi kapasitasnya dengan tepat karena keberadaan energi gelombang sangat bergantung pada cuaca. Sedangkan OTEC, energi perbedaan tinggi pasang surut serta energi arus laut dapat diprediksi kapasitasnya dengan tepat di atas kertas. Untuk mendukung kebijaksanaan pemerintah, perlu dilakukan langkah-langkah pencarian sumber-sumber energi alternatif yang ramah lingkungan serta terbarukan. Berdasarkan tempatnya, ada dua sumber energi alternatif, yakni sumber energi alternatif yang berasal dari daratan dan sumber energi yang berasal dari laut. Untuk Jawa yang padat  penduduknya,  penduduknya, pembangunan fasilitas pembangkit listrik dengan energi alternatif yang  berasal dari daratan kemungkinan Dari penelitian PL Fraenkel (J Power and Energy Vol 216 A, 2002) lokasi yang ideal untuk instalasi pembangkit listrik tenaga arus mempunyai kecepatan arus dua arah (bidirectional) minimum 2 meter per detik. Yang ideal adalah 2.5 m/s atau lebih. Kalau satu arah (sungai/arus geostropik) minimum 1.2-1.5 m/s. Kedalaman tidak kurang dari 15 meter dan tidak lebih dari 40 atau 50 meter. Relatif dekat dengan  pantai agar energi dapat disalurkan dengan biaya rendah. Cukup luas sehingga dapat dipasang lebih dari satu turbin dan bukan daerah pelayaran atau penangkapan ikan. 14

Gelombang laut sangat potensial dikonversikan menjadi energi listrik, khususnya karena Indonesia memiliki pantai yang sangat panjang yang bisa diberdayakan sebagai sumber energi alternatif pengganti bahan bakar fosil. Balai Pengkajian Dinamika Pantai BPPT saat ini sedang melakukan kajian Hybrid Power Energy dengan mendisain dan membangun sistem energi gelombang laut dengan peralatan Oscilating Water Column (OWC), kata Kepala Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) Said Djauharsyah Jenie seperti dilansir Antara, di Jakarta, Rabu (11/4). OWC merupakan salah satu sistem dan peralatan yang dapat mengubah energi gelombang laut menjadi energi listrik dengan menggunakan kolom osilasi. Alat OWC ini akan menangkap energi gelombang yang mengenai lubang pintu OWC, sehingga terjadi fluktuasi atau osilasi gerakan air dalam ruang OWC, kemudian tekanan udara ini akan menggerakkan baling-baling turbin yang dihubungkan dengan generator listrik sehingga menghasilkan listrik. Sistem ini diakuinya belum pernah dibangun di Indonesia sehingga  pelaksanaan disain disai n dan pembangunan prototipe sistem OWC ini adalah yang pertama kali dilaksanakan. Rencananya pada 2007 akan dilaksanakan pengembangan rancang bangun Pembangkit Listrik Energi Gelombang untuk menghasilkan listrik 2,5 KVA hingga 500 kVA yang disesuaikan dengan pendanaan yang tersedia, pemerintah ataupun swasta. Prototipe yang telah diujicobakan adalah dengan struktur baja yang untuk output 1KVA dicapai efisiensi 30 persen dan dengan struktur beton yang untuk output 1KVA dicapai efisiensi 45 persen. Jika didayagunakan secara optimal maka energy konversi gelombang laut akan menjamin ketersediaan energi listrik sepanjang tahun sehingga suplai listrik tidak akan tergantung pada pergantian dan perubahan musim, ujarnya. Fenomena fisik laut seperti pergerakan pasang surut, gelombang, panas laut, angin laut dan perubahan salinitas seluruhnya bisa dikonversikan menjadi energy listrik

15

BAB III PEMBAHASAN

3.1 Tiga Tipe Energi Air Laut

Energi yang berasal dari laut (ocean ( ocean energy) energy) dapat dikategorikan menjadi tiga macam: 1. Energi ombak (wave energy) 2. Energi pasamg surut (tidal energy) 3. Hasil konversi energi panas laut (ocean thermal energy convertion) Kita akan membahas bentuk-bentuk energi tersebut satu persatu dan bagaimana cara pemanfaatannya untuk menghasilkan energi listrik. Sebagai catatan, energi angin juga terkadang dikategorikan sebagai salah satu bentuk energi yang berasal dari laut (pengecualian untuk artikel ini dimana energi angin tidak masuk dalam pembahasan). Prinsip sederhana dari pemanfaatan ketiga bentuk energi itu adalah: memakai energi kinetik untuk memutar turbin yang selanjutnya menggerakkan generator untuk menghasilkan listrik. Artikel kali ini ialah bagian dari 3 artikel yang membahas tentang energi yang dapat dimanfaatkan dari laut. Di bagian pertama trilogi artikel ini, energi ombak (wave (wave energy) energy) akan dibahas terlebih dahulu.

 Energi Ombak (Wave Energy)

Ombak dihasilkan oleh angin yang bertiup di permukaan laut. Sesungguhnya ombak merupakan sumber energi yang cukup besar, namun, untuk memanfaatkan energi yang terkandungnya tidaklah mudah; terlebih lagi mengubahnya menjadi listrik dalam  jumlah yang memadai. Inilah sebabnya jumlah pembangkit listrik tenaga ombak yang ada di dunia sangat sedikit. Salah satu metode yang efektif untuk memanfaatkan energi ombak adalah dengan membalik cara kerja alat pembuat ombak yang biasa terdapat di kolam renang. Pada kolam renang dengan ombak buatan, udara ditiupkan keluar masuk sebuah ruang di tepi kolam yang mendorong air sehingga bergoyang naik turun menjadi ombak.

16

Gambar 1. Skema Oscillating Water Column

Pada sebuah pembangkit listrik bertenaga ombak (PLTO), aliran masuk dan keluarnya ombak ke dalam ruangan khusus menyebabkan terdorongnya udara keluar dan masuk melalui sebuah saluran di atas ruang tersebut (Lihat gambar 1). 1). Jika di ujung saluran diletakkan sebuah turbin, maka aliran udara yang keluar masuk tersebut akan memutar turbin yang menggerakkan generator. Masalah dengan desain ini ialah aliran keluar masuk udara dapat menimbulkan kebisingan, akan tetapi, karena aliran ombak pun sudah cukup bising umumnya ini tidak menjadi masalah besar. Setelah selesai dibangun, energi ombak dapat diperoleh secara gratis, tidak butuh  bahan bakar, dan tidak pula menghasilkan limbah ataupun polusi. Namun tantangannya adalah bagaimana membangun alat yang mampu bertahan dalam kondisi cuaca buruk di laut yang terkadang sangat ganas, tetapi pada saat bersamaan mampu menghasilkan listrik dalam jumlah yang memadai dari ombak-ombak kecil (jika hanya dapat menghasilkan listrik ketika terjadi badai besar maka suplai listriknya kurang dapat diandalkan). Beberapa perusahaan yang mengembangkan PLTO versi komersial sesuai dengan metode yang dijelaskan di atas antara lain: Wavegen dari Inggris, dengan prototipnya yang  bernama LIMPET dengan kapasitas 500 kW di pantai barat Skotlandia, dan  Energetech dari Australia yang sedang mengusahakan proposal proyek PLTO berkapasitas 2 MW di Rhode Island. Selain metode yang telah dijelaskan, beberapa perusahaan & institusi lainnya mengembangkan metode yang berbeda untuk memanfaatkan ombak sebagai penghasil energi listrik:

17



Ocean Power Delivery; Delivery; perusahaan ini mendesain tabung-tabung yang sekilas terlihat seperti ular mengambang di permukaan laut (dengan sebutan Pelamis) sebagai penghasil listrik. Setiap tabung memiliki panjang sekitar 122 meter dan terbagi menjadi empat segmen. Setiap ombak yang melalui alat ini akan menyebabkan tabung silinder tersebut bergerak secara vertikal maupun lateral. Gerakan yang ditimbulkan akan mendorong piston diantara tiap sambungan segmen yang selanjutnya memompa cairan hidraulik bertekanan melalui sebuah motor untuk menggerakkan generator listrik. Supaya tidak ikut terbawa arus, setiap tabung ditahan di dasar laut menggunakan jangkar khusus.



 Renewable Energy Holdings; Holdings; ide mereka untuk menghasilkan listrik dari tenaga ombak menggunakan peralatan yang dipasang di dasar laut dekat tepi  pantai sedikit mirip dengan Pelamis. Prinsipnya menggunakan gerakan naik turun dari ombak untuk menggerakkan piston yang bergerak naik turun pula di dalam sebuah silinder. Gerakan dari piston tersebut selanjutnya digunakan untuk mendorong air laut guna memutar turbin.



SRI International ; konsepnya menggunakan sejenis plastik khusus bernama elastomer dielektrik yang bereaksi terhadap listrik. Ketika listrik dialirkan melalui elastomer tersebut, elastomer akan meregang dan terkompresi  bergantian. Sebaliknya jika elastomer tersebut dikompresi atau diregangkan, maka energi listrik pun timbul. Berdasarkan konsep tersebut idenya ialah menghubungkan sebuah pelampung dengan elastomer yang terikat di dasar laut. Ketika pelampung diombang-ambingkan oleh ombak, maka regangan maupun tahanan yang dialami elastomer akan menghasilkan listrik.



 BioPower Systems; Systems; perusahaan inovatif ini mengembangkan sirip-ekor-ikanhiu buatan dan rumput laut mekanik untuk menangkap energi dari ombak. Idenya bermula dari pemikiran sederhana bahwa sistem yang berfungsi paling  baik di laut tentunya adalah sistem yang telah ada disana selama beribu-ribu tahun lamanya. Ketika arus ombak menggoyang sirip ekor mekanik dari samping ke samping sebuah kotak gir akan mengubah gerakan osilasi tersebut menjadi gerakan searah yang menggerakkan sebuah generator magnetik. Rumput laut mekaniknya pun bekerja dengan cara yang sama, yaitu dengan menangkap arus ombak di permukaan laut dan menggunakan generator yang serupa untuk merubah pergerakan laut menjadi listrik. 18

Gambar 2.  Berbagai Desain Inovatif dari Pembangkit Listrik Bertenaga Ombak. Gambar kiri (1)

: Pelamis Wave Energy Converters dari Ocean Power

DelivProyek komersial pertama dengan kapasitas 2,25 MW telah dibangun di tengah laut 4,8 km dari tepi pantai Portugal. Gambar tengah (2) :  Rumput laut mekanik yang disebut juga j uga Biowave. Gambar kanan (3)

: Sirip ekor ikan hiu buatan yang disebut Biostream.

Keduanya merupakan hasil ciptaan Prof. Tim Finnigan dari Departemen Teknik Kelautan, University of Sydney.  Picture credits: (1) popsci.com, (2) & (3) Popular Science, April 2007.

Gelombang laut merupakan salah satu bentuk energi yang bisa dimanfaatkan dengan mengetahui tinggi gelombang, panjang gelombang, dan periode waktunya. Ada 3 cara untuk menangkap energi gelombang, yaitu : 1. Pelampung: listrik dibangkitkan dari gerakan vertikal dan rotasional pelambung. 2. Kolom air yang berosilasi (Oscillating Water Column): listrik dibangkitkan dari naik

turunnya air akibat gelombang dalam sebuah pipa silindris yang berlubang.

 Naik turunnya kolom air ai r ini akan mengakibatkan keluar masuknya udara di lubang  bagian atas pipa dan menggerakkan turbin. 3. Wave Surge. Peralatan ini biasa juga disebut sebagai tapered channel atau kanal meruncing atau sistem tapchan, dipasang pada p ada sebuah struktur kanal yang dibangun di pantai untuk mengkonsentrasikan gelombang, membawanya ke dalam kolam 19

 penampung yang ditinggikan. diti nggikan. Air yang mengalir keluar dari kolam penampung ini yang digunakan untuk membangkitkan listrik dengan menggunakan teknologi standar hydropower. Energi ini dapat dikonversi ke listrik lewat 2 kategori yaitu off-shore (lepas pantai) and on-shore (pantai). on-shore (pantai). 1. Kategori lepas pantai (off-shore)

Kategori lepas pantai (off-shore) dirancang pada kedalaman sekitar 40 meter dengan menggunakan mekanisme kumparan seperti Salter Duck yang diciptakan Stephen Salter

(Scotish)

yang

memanfaatkan

pergerakan

gelombang

untuk

memompa

energi. Sistem ini memanfaatkan gerakan relatif antara bagian/pembungkus luar (external hull) dan bandul didalamnya (internal pendulum) untuk diubah menjadi listrik. Peralatan yang digunakan yaitu pipa penyambung ke pengapung di permukaan yang mengikuti gerakan gelombang. Naik turunnya pengapung berpengaruh pada pipa penghubung selanjutnya menggerakan rotasi turbin bawah laut. Di Amerika Serikat, telah ada  perusahan yang mengembangkan untaian buoy pelampung plastik yang mendukung  penghasil listrik ini. Setiap Buoy pelampung bisa menghasilkan 20 kW listrik dan saat ini telah dikembangkan untuk mengisi ulang energi (recharge) bagi robot selam angkatan laut AS dan digunakan bagi komunitas komunitas kecil. Cara lain untuk menangkap energi gelombang lepas pantai adalah dengan membangun tempat khusus seperti sistem tabung Matsuda, metodenya adalah memanfaatkan gerak gelombang yang masuk di dalam ruang bawah dalam pelampung dan sehingga timbul gerakan perpindahan udara ke bagian atas  pelampung. Gerakan perpindahan udara ini menggerakkan turbin. Pusat Teknologi Kelautan Jepang telah mengembangkan prototype jenis ini yang disebut „Mighty Whale‟  berupa peralatan penangkap gelombang yang di tempatkan di dasar laut (anchored) dan dikontol dari pantai untuk kebutuhan listrik di pulau-pulau kecil. 2. Katogori Katogori sekitar pantai (On-shore)

Sistem on-shore  on-shore  mengkonversi gelombang pantai untuk menghasilkan energi listrik lewat 3 sistem: channel systems, systems,  float systems  systems  dan oscillating water column  systems.  systems. Prinsipnya energi mekanik yang tercipta dari sistem-sistem ini secara langsung mengaktifkan generator dengan mentransfer gelombang pada fluida, air atau udara  penggerak yang kemudian mengaktifkan turbin generator.

Pada channel systems

20

gelombang disalurkan lewat suatu saluran kedalam bangunan penjebak seperti kolam  buatan (lagoon). Ketika gelombang muncul, gravitasi akan memaksa air melalui turbin guna membangkitkan energi listrik.

Pada  float systems  systems  yang mengatur pompa hydrolic

 berbentuk untaian rakit-rakit dihubungkan dengan engsel-engsel (Cockerell) bergerak naik turun mengikuti gelombang. gelombang. Gerakan relatif menggerakkan pompa hidrolik yang yang  berada di antara dua rakit. Tabung tegak Kayser juga dapat digunakan dengan pelampung yang bergerak naik turun didalamnya didalamnya karena adanya tekanan air. Gerakan antara  pelampung dan tabung menimbulkan tekanan hidrolik yang diubah menjadi energi listrik. O scillating water column systems sy stems menggunakan  menggunakan gelombang untuk menekan udara diantara kontainer. Ketika gelombang masuk ke dalam kolom kontainer berakibat kolom air terangkat dan jatuh lagi sehingga terjadi perubahan tekanan udara. Sirkulasi yang terjadi mengaktifkan turbin turbin sebagai hasil perbedaan tekanan yang ada. Beberapa sistem ini berfungsi juga sebagai tempat pemecah gelombang „breakwater‟ seperti di pantai Limpit, Scotlandia dengan dengan energi listrik yang dihasilkan sebesar 500 500 kW. Ada empat teknologi energi gelombang yaitu sistem rakit Cockerell, tabung tegak Kayser, pelampung Salter, dan tabung Masuda. 1. Sistem rakit Cockerell  berbentuk untaian rakit-rakit yang saling dihubungkan

dengan engsel-engsel dan sistem ini bergerak naik turun mengikuti gelombang laut. Gerakan relatif rakit-rakit menggerakkan pompa hidrolik yang berada di antara dua rakit. 2. Sistem tabung tegak Kayser   menggunakan pelampung yang bergerak naik

turun dalam tabung karena adanya tekanan air. Gerakan relatif antara  pelampung dan tabung menimbulkan tekanan hidrolik yang dapat diubah menjadi energi listrik. 3. Sistem Pelampung Salter  memanfaatkan gerakan relatif antara bagian

 pembungkus luar (external hull) dan bandul didalamnya (internal pendulum) untuk diubah menjadi energi listrik. 4. Pada sistem tabung Masuda   metodenya adalah memanfaatkan gerak

gelombang laut masuk ke dalam ruang bawah dalam pelampung dan menimbulkan gerakan perpindahan udara di bagian ruangan atas dalam  pelampung. Gerakan perpindahan udara ini dapat menggerakkan turbin udara.Lokasi potensial untuk membangun sistem energi gelombang adalah di 21

laut lepas, daerah lintang sedang dan di perairan pantai. Energi gelombang bisa dikembangkan di Indonesia di laut selatan Pulau Jawa dan Pulau Sumatera.

 Cara kerja pembangkit listrik baru ini i ni sangat sederhana .

Sebuah tabung beton dipasang pada suatu ketinggian tertentu di pantai dan ujungnya dipasang dibawah permukaan air laut. Tiap kali ada ombak yang datang ke  pantai, air di dalam tabung beton itu akan mendorong udara yang terdapat di bagian tabung yang terletak di darat. Pada saat ombak surut, terjadi gerakan udara yang sebaliknya dalam tabung tadi. Gerakan udara yang bolak-balik inilah yang dimanfaatkan untuk memutar turbin yang dihubungkan dengan sebuah pembangkit listrik. Sebuah alat khusus dipasang  pada turbin itu supaya turbin hanya berputar satu arah, walaupun arah arus udara dalam tabung beton itu silih berganti.

Kolom Air Bergerak kesana kemari ( Owc): Kolom Air yang bergerak kesana kemari dan diteliti yang dikembangkan dari semua alat garis pantai. Kolom Air bergerak kesana kemari menggunakan suatu struktur yang secara parsial menyelam untuk memanfaatkan tenaga potensial dan kinetik meliputi suatu gelombang samudra. Untuk membangun OWC yang diperlukan adalah suatu perhatian utama sebab keseluruhan lokasi harus " kering". Suatu dinding penghalang pada umumnya dibangun pada atas/sisi sa mudra area konstruksi. Walaupun alat ini adalah lebih mudah untuk mengakses dibanding 22

generator lepas pantai ongkos bangunan suatu dinding penghalang adalah penting. Bagian yang atas struktur adalah berongga dengan suatu pelabuhan pada bagian belakang turbine/generator baik ( gambar 1). Dinding Medan meluas ke dalam air dan perlu untuk secara penuh menyelam terus menerus. Dalam kaitan dengan keperluan ini fluktuasi yang  pasang surut harus dibandingkan secara relatif kecil kepada ukuran struktur [itu].

Asumsikan garis yang merah membujuk untuk terus gambar 1 adalah permukaan air diwakili. Jika ini adalah kasus, ketika gelombang yang datang/berikutnya menyalurkan ke dalam struktur, sebagian dari airflow akan lepas kebalikan arah gelombang sebab akan tidak ada " segel" memaksa angkasa sampai pelabuhan pada atas dinding belakang struktur . Seperti itu, fluktuasi yang pasang surut harus tidak menetes jatuh di bawah tepi alas dinding medan dalam rangka memelihara parameter operasional. Ketika gelombang mendekati, itu menyebabkan udara untuk memaksa supaya ruang/daerah dan ke luar dari  pelabuhan, dekat dinding belakang. Ketika gelombang mundur arah kebalikan, udara ditarik dari pelabuhan pada dinding belakang sampai turbin dan ke luar dekat pintu masuk dinding medan. medan. Turbin baik dengan sendirinya adalah adalah terobosan yang utama di dalam implementasi OWC , pemanfaatan dua cara perputaran generator searah. Walaupun OWC mempunyai potensi maha besar ketika diterapkan dengan energi samudra mempunyai  beberapa kelemahan. kel emahan. Awal ongkos dinding penghalang dan lampiran adalah sangat tinggi sebab kebanyakan penempatan adalah jalan masuk ke alat berat. Pada umumnya pantai lokasi sukar untuk diperoleh, tergantung pada penetapan wilayah. Lagipula lokasi karang ini adalah pantas untuk penempatan berbagai jenis hidup samudra dan kadang-kadang yang dilindungi di depan hukum. Seperti tersebut sebelumnya, masalah utama dengan OWC sedang memanfaatkan bi-directional arus udara itu menyajikan. Penggunaan suatu 23

Mekanik Turbin menggabungkan dengan suatu generator induksi adalah bentuk wujud khas dari suatu OWC.

Turbin baik :

Salah satu permasalahan yang paling besar yang menyertakan generasi tenaga gelombang adalah fakta keadaan laut yang sederhana adalah suatu unsur yang sangat  bersifat menghancurkan, terutama ketika dalam hubungan dengan bagian mekanis untuk menentukan jangka waktu. Ini Ini telah dipecahkan di dalam disain OWC dengan penggunaan penggunaan udara dipaksa sebagai ganti seawater untuk memutar generator. Masalah yang berikutnya ditemui yaitu usaha untuk menggunakan menggunakan kedua arus udara yang disajikan oleh OWC. OWC. Turbin baik baik telah dirancang oleh Alan Well pada tahun 1980. Pumpun primernya adalah untuk kembangkan suatu turbin yang bisa menerima dua jalan/cara searah yang mengalir hanya memutar satu arah, dengan mengabaikan arah air atau airflow. Seperti ditunjukkan gambar 2-b, perancangan mata pisau diri mereka adalah inovasi turbin baik. Mata pisau adalah serupa untuk suatu kerjang udara kalau tidak mereka adalah simetris tentang poros yang horisontal, yang secara khas kerjang udara adalah berbentuk lonjong dalam keadaan dan tidak simetris. Suatu kerjang udara hanya menggunakan dan mengangkat kekuatan menyajikan, sedang turbin baik

menggunakan itu untuk

mengangkat dan kakas seret untuk memperoleh suatu yang self-rectifing yang searah  perputaran generator. Ketika Ke tika angkasa pindah ke hal positif atau hal negatif yang arah mata  pisau berputar ke arah yang sama ( gambar 2-a).

24

Kelemahan pada jenis ini adalah kerugian aerodinamika yang yang terjadi. Kebanyakan Kebanyakan turbin beroperasi pada 85% dan di di atas untuk efisiensi tetapi turbin baik hanya beroperasi  pada 80% efisiensi e fisiensi . Lagipula ketika ukuran ombak adalah yang terlalu kecil ke cil turbin benar benar melepaskan tenaga generator untuk tinggal pada beroperasi kecepatan. Selama kondisi-kondisi badai ketika angkasa percepatan menjadi ekstrim dan pergolakan kembangkan di sekitar mata pisau dan efisiensi secara dramatis berkurang. Pada intinya  beroperasi toleransi untuk kondisi-kondisi gelombang adalah sangat sempit.

TAPCHAN:

TAPCHAN adalah suatu singkatan untuk saluran yang diruncingkan dan telah dirancang dan diterapkan oleh peneliti orang Norwegia pada tahun 1985 . Lokasi yang menghadap samudra dan dikelilingi oleh dinding beton tinggi adalah suatu bentuk setengah  bola pada sisi masing-masing ( gambar 3 ). Air masuk kepada struktur adalah suatu nilai/kelas sedikit [sebagai/ketika] didekati dari pantai dengan suatu reservoir pada sisi yang jauh. Saluran yang sangat lebar/luas terdekat ke laut dan meruncingkan bagi suatu lebar lebih kecil ketika mendekati reservoir.

25

Ketika reservoir mengisi air yang mendesak ke arah saluran reservoir, yaitu suatu turbin yang memondokkan. Turbin Pemintalan menghasilkan listrik, yang mana adalah sangat serupa dengan suatu pembangkit tenaga listrik listrik tenaga air. Susunan ini memerlukan yang sempurna rata-rata tenaga getaran dalam rangka mempunyai cukup kekuatan untuk mendorong kebanyakan dari air ke dalam reservoir. Lagipula perubahan yang pasang surut dapat tidak ada lagi 1m dari tinggi ke air surut untuk memastikan bahwa korset reservoir itu penuh.

Potensi.Daya

Untuk memprediksi daya yang dapat dibangkitkan di pantai dilakukan dengan memanfaatkan data angin. Angin yang bertiup dipermukaan laut merupakan faktor utama  penyebab timbulnya gelombang laut. Angin yang berhembus di atas permukaan air akan memindahkan energinya ke air. Semakin lama dan semakin kuat angin berhembus, semakin besar gelombang yang terbentuk. Menurut teori Sverdrup, Munk dan Bretchneider (SMB) kecepatan angin minimum yang dapat membangkitkan gelombang adalah sekitar 10 knot atau setara dengan 5 m/det. Untuk mengkonversi tinggi dan perioda gelombang digunakan persamaan gelombang untuk perairan dangkal (CERC,1984). Persamaan yang digunakan adalah:

dimana: F = panjang fetch UA = faktor stress angin 26

G = percepatan gravitasi Sedangkan Daya yang dapat dibangkitkan dari energi gelombang dihitung dengan menggunakan persamaan daya gelombang, yaitu: P = 0.55 H2S Tz kW/m (3)

dimana P adalah daya (kW/m panjang gelombang), H adalah tinggi gelombang (m), S adalah perioda (detik), dan Tz adalah zero crossing period. Kelebihan

dan

kekurangan

pembangkit

listrik

berenergi

ombak

yaitu:

Kelebihan: 



Energi bisa diperoleh secara gratis.



Tidak butuh bahan bakar.



Tidak menghasilkan limbah.



Mudah dioperasikan dan biaya perawatan rendah.



Dapat menghasilkan energi dalam jumlah yang memadai.



Sumber energi yang dapat diperbaharui.



Biaya tidak mahal.

Kekurangan:



Bergantung pada ombak; kadang dapat energi, kadang tidak.



Perlu menemukan lokasi yang sesuai dimana ombaknya kuat dan muncul secara

konsisten. 

Alatnya harus kokoh sehingga tahan terhadap kondisi cuaca yang jelek

 Energi Pasang Surut (Tidal Energy)

27

Gambar 3. Ombak masuk ke dalam muara sungai ketika terjadi pasang naik

air laut. Pasang surut menggerakkan air dalam jumlah besar setiap harinya; dan  pemanfaatannya dapat menghasilkan energi ener gi dalam jumlah j umlah yang cukup besar. Dalam sehari  bisa terjadi hingga dua kali siklus pasang surut. Oleh karena waktu siklus bisa diperkirakan (kurang lebih setiap 12,5 jam sekali), suplai listriknya pun relatif lebih dapat diandalkan daripada pembangkit listrik bertenaga ombak. Namun demikian, menurut situs darvill.clara.net, hanya darvill.clara.net, hanya terdapat sekitar 20 tempat di dunia yang telah diidentifikasi sebagai tempat yang cocok untuk pembangunan pembangkit listrik berte naga pasang surut ombak. Pada dasarnya ada dua metodologi untuk memanfaatkan energi pasang surut:

Gambar 4. Ketika surut, air mengalir keluar dari dam menuju laut sambil

memutar turbin.

28

1. Dam Pasang Surut (tidal barrages)

Cara ini serupa seperti pembangkitan listrik secara hidro-elektrik yang terdapat di dam/waduk penampungan air sungai. Hanya saja, dam yang dibangun untuk memanfaatkan siklus pasang surut jauh lebih besar daripada dam air sungai pada umumnya. Dam ini biasanya dibangun di muara sungai dimana terjadi pertemuan antara air sungai dengan air laut. Ketika ombak masuk atau keluar (terjadi pasang atau surut), air mengalir melalui terowongan yang terdapat di dam. Aliran masuk atau keluarnya ombak dapat dimanfaatkan untuk memutar turbin (Lihat gambar 3 dan 4).

Gambar 5. PLTPs La Rance, Brittany, Perancis. Perancis.

 Keteranagan: a.

Gambar atas menampilkan aliran air dari kiri ke kanan.

 b.

Gambar sebelah kiri bawah menampilkan proyek proyek dam ketika masih dalam masa konstruksi.

c.

Gambar kanan menampilkan proses perakitan turbin dan baling-balingnya. Pembangkit listrik tenaga pasang surut (PLTPs) terbesar di dunia terdapat di muara

sungai Rance di sebelah utara Perancis. Pembangkit listrik ini dibangun pada tahun 1966 dan berkapasitas 240 MW. PLTPs La Rance didesain dengan teknologi canggih dan  beroperasi secara otomatis, sehingga hanya membutuhkan dua orang saja untuk

29

 pengoperasian pada akhir pekan dan malam hari. PLTPs terbesar kedua di dunia terletak terle tak di Annapolis, Nova Annapolis, Nova Scotia, Kanada dengan kapasitas “hanya” 16 MW. MW. Kekurangan terbesar dari pembangkit listrik tenaga pasang surut adalah mereka hanya dapat menghasilkan listrik selama ombak mengalir masuk (pasang) ataupun mengalir keluar (surut), yang terjadi hanya selama kurang lebih 10 jam per harinya.  Namun, karena waktu operasinya dapat diperkirakan, maka ketika P LTPs tidak aktif, dapat digunakan pembangkit listrik lainnya untuk sementara waktu hingga terjadi pasang surut lagi.

30

2. Turbin lepas pantai (offshore (offshore turbines)

Pilihan lainnya ialah menggunakan turbin lepas pantai yang lebih menyerupai  pembangkit listrik tenaga angin versi bawah laut. Keunggulannya dibandingkan metode  pertama yaitu: lebih murah biaya bia ya instalasinya, instalasin ya, dampak lingkungan yang relatif lebih kecil daripada pembangunan dam, dan persyaratan lokasinya pun lebih mudah sehingga dapat dipasang di lebih banyak tempat. Beberapa perusahaan yang mengembangkan teknologi turbin lepas pantai adalah:  Blue Energy dari Energy dari Kanada, Swan Turbines (ST) dari (ST) dari Inggris, dan  Marine Current Turbines (MCT)  (MCT)  dari Inggris. Gambar hasil rekaan tiga dimensi dari ketiga jenis turbin tersebut ditampilkan dalam Gambar 6.

Gambar 6. Bermacam-macam jenis turbin lepas pantai yang digunakan

Oleh arus pasang surut.

Gambar sebelah kiri (1)

: Seagen Tidal Turbines buatan MCT.

Gambar tengah (2)

: Tidal Stream Turbines buatan Swan Turbines.

Gambar kanan atas (3)

:  Davis Hydro Turbines dari Blue Energy.

Gambar kanan bawah (4)

:  skema komponen Davis Hydro Turbines milik Blue

Energy.  Picture credit: (1) marineturbines.com, (2) swanturbines.co.uk, (3) & (4) bluenergy.com. Teknologi MCT bekerja seperti pembangkit listrik tenaga angin yang dibenamkan di bawah laut. Dua buah baling dengan diameter 15-20 meter memutar rotor yang 31

menggerakkan generator yang terhubung kepada sebuah kotak gir ( gearbox ( gearbox). ). Kedua baling tersebut dipasangkan pada sebuah sayap yang membentang horizontal dari sebuah batang silinder yang diborkan ke dasar laut. Turbin tersebut akan mampu menghasilkan 750-1500 kW per unitnya, dan dapat disusun dalam barisan-barisan sehingga menjadi ladang  pembangkit listrik. Demi menjaga agar ikan dan makhluk lainnya tidak terluka oleh alat ini, kecepatan rotor diatur antara 10-20 rpm (sebagai perbandingan saja, kecepatan baling baling kapal laut bisa berkisar hingga sepuluh kalinya). kalinya). Dibandingkan dengan MCT dan jenis turbin lainnya, desain Swan Turbines memiliki beberapa perbedaan, yaitu: baling-balingnya langsung terhubung dengan generator listrik tanpa melalui kotak gir. Ini lebih efisien dan mengurangi kemungkinan terjadinya kesalahan teknis pada alat. Perbedaan kedua yaitu, daripada melakukan  pemboran turbin ke dasar laut ST menggunakan pemberat secara gravitasi (berupa balok  beton) untuk menahan turbin tetap di di dasar laut. Adapun satu-satunya perbedaan mencolok dari  Davis Hydro Turbines  Turbines  milik  Blue  Energy adalah  Energy adalah poros baling-balingnya yang vertikal (vertical-ax is turbines). Turbin ini juga dipasangkan di dasar laut menggunakan beton dan dapat disusun dalam satu baris  bertumpuk membentuk pagar pasang surut ( tidal fence) fence) untuk mencukupi kebutuhan listrik dalam skala besar. Berikut ini disajikan secara ringkas kelebihan dan kekurangan dari pembangkit listrik tenaga pasang surut: Kelebihan:  a.

Setelah dibangun, energi pasang surut dapat diperoleh secara gratis.

 b.

Tidak menghasilkan gas rumah kaca ataupun at aupun limbah lainnya.

c.

Tidak membutuhkan bahan bakar.

d.

Biaya operasi rendah.

e.

Produksi listrik stabil.

f.

Pasang surut air laut dapat diprediksi.

g.

Turbin lepas pantai memiliki biaya instalasi rendah dan tidak menimbulkan dampak lingkungan yang besar.

32

Kekurangan: a.

Sebuah dam yang menutupi muara sungai memiliki biaya pembangunan yang sangat mahal, dan meliputi area yang sangat luas sehingga merubah ekosistem lingkungan baik ke arah hulu maupun hilir hingga berkilo-kilometer.

Hanya dapat mensuplai energi kurang lebih 10 jam setiap harinya, ketika ombak bergerak masuk ataupun keluar.

 Energi Panas Laut (Ocean Thermal Energy Convertion)

Ide pemanfaatan energi dari laut yang terakhir bersumber dari adanya perbedaan temperatur di dalam laut. Jika anda pernah berenang di laut dan menyelam ke bawah  permukaannya, anda tentu menyadari bahwa semakin dalam di bawah permukaan, airnya akan semakin dingin. Temperatur di permukaan laut lebih hangat karena panas dari sinar matahari diserap sebagian oleh permukaan laut. Tapi di bawah permukaan, temperatur akan turun dengan cukup drastis. Inilah sebabnya mengapa penyelam menggunakan  pakaian khusus selam ketika menyelam jauh ke dasar laut. Pakaian khusus tersebut dapat menangkap panas tubuh sehingga menjaga mereka tet ap hangat. Pembangkit listrik dapat memanfaatkan perbedaan temperatur tersebut untuk menghasilkan energi. Pemanfaatan sumber energi jenis ini disebut dengan konversi energi  panas laut (Ocean Themal Energy Conversion  Conversion   atau OTEC). Perbedaan temperatur antara  permukaan yang hangat dengan air laut dalam yang dingin dibutuhkan minimal sebesar 77oF (25 °C) agar dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan listrik dengan baik. Adapun  proyek-proyek demonstrasi demonstrasi dari OTEC sudah terdapat di Jepang, India, dan Hawaii.

33

Conversion  dengan Siklus Tertutup Gambar 7. Ocean Thermal Energy Conversion dengan Berdasarkan siklus yang digunakan, OTEC dapat dibedakan menjadi tiga macam: siklus tertutup, siklus terbuka, dan siklus gabungan ( hybrid ). ). Pada alat OTEC dengan siklus tertutup, air laut permukaan yang hangat dimasukkan ke dalam alat penukar panas untuk menguapkan fluida yang mudah menguap seperti misalnya amonia. Uap amonia akan memutar turbin yang menggerakkan generator. Uap amonia keluaran turbin selanjutnya dikondensasi dengan air laut yang lebih dingin dan dikembalikan untuk diuapkan kembali ( Lihat gambar 7 ). 7 ). Pada siklus terbuka, air laut permukaan yang hangat langsung diuapkan pada ruang khusus bertekanan rendah. Kukus yang dihasilkan digunakan sebagai fluida penggerak turbin bertekanan rendah. Kukus keluaran turbin selanjutnya dikondensasi dengan air laut yang lebih dingin dan sebagai hasilnya diperoleh air desalinasi. Pada siklus gabungan, air laut yang hangat masuk ke dalam ruang vakum untuk diuapkan dalam sekejap ( flash-evaporated ) menjadi kukus (seperti siklus terbuka). Kukus tersebut kemudian menguapkan fluida kerja yang memutar turbin (seperti siklus tertutup). Selanjutnya kukus kembali dikondensasi menjadi air desalinasi. Fluida kerja yang populer digunakan adalah amonia karena tersedia dalam jumlah  besar, murah, dan mudah ditransportasikan. dit ransportasikan. Namun, amonia beracun dan mudah terbakar. Senyawa seperti CFC dan HCFC juga merupakan pilihan yang baik, sayangnya menimbulkan efek penipisan lapisan ozon. Hidrokarbon juga dapat digunakan, akan tetapi menjadi tidak ekonomis karena menjadikan OTEC sulit bersaing dengan pemanfaatan hidrokarbon secara langsung. Selain itu, yang juga perlu diperhatikan adalah ukuran  pembangkit listrik OTEC bergantung pada tekanan uap dari fluida kerja yang digunakan. di gunakan. Semakin tinggi tekanan uapnya maka semakin kecil ukuran turbin dan alat penukar panas

34

yang dibutuhkan, sementara ukuran tebal pipa dan alat penukar panas bertambah untuk menahan tingginya tekanan terutama pada bagian evaporator. Secara ringkas, kekurangan dan kelebihan dari OTEC yaitu: Kelebihan:



Tidak menghasilkan gas rumah kaca ataupun at aupun limbah lainnya.



Tidak membutuhkan bahan bakar.



Biaya operasi rendah.



Produksi listrik stabil.

Kekurangan:



Belum ada analisa mengenai dampaknya terhadap lingkungan.



Jika menggunakan amonia sebagai bahan yang di uapkan akan menimbulkan  potensi bahaya kebocoran.



Efisiensi total masih rendah sekitar 1%-3%.



Biaya pembangunan tidak murah.

3.2 Potensi Konversi Energi Gelombang Menjadi Listrik di Dunia

Ada tiga cara mendasar agar kita bisa memanfaatkan energi gelombang. Energi dari naik turunnya ketinggian laut atau disebut juga energi gelombang, dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan tenaga listrik. Tenaga gelombang biasanya dipacu dengan membuka sebuah dam menuju ke ke waduk. Waduk tersebut dilengkapi dengan pintu air yang dibuka untuk mengalirkan air ke penampungan, lalu pintu air ditutup sehingga menyebabkan ketinggian air turun. Perbedaan ketinggian itu menyebabkan turbin berputar. Potensi energi gelombang ada di stasiun Rance di Perancis, yang menghasilkan energi listrik

240 MW . sepertinya Prancis adalah satu-satunya negara

yang sukses

menggunakan sumber energi ini. Insinyur Prancis memprediksikan, penggunaan tenaga ombak dalam skala besar, bisa membuat rotasi bumi melambat 24 jam tiap 2000 tahun. System pembangkit pembangkit listrik tenaga ombak, bisa memberi dampak pada lingkungan lingkungan karena  berkurangnya laju alir air, dan bisa menimbulkan endapan endapan pada basin.

35

3.3 Teknik Konversi Energi Gelombang Laut Menjadi Energi Listrik

Salah satu energi di laut tersebut adalah energi ombak. Sebenarnya ombak merupakan sumber energi yang cukup besar. Ombak merupakan gerakan air laut yang turun-naik atau bergulung-gulung. Energi ombak adalah energi alternatif yang dibangkitkan melalui efek gerakan tekanan udara akibat fluktuasi pergerakan gelombang. Energi ombak dapat digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik, seperti saat ini telah didirikan sebuah Pembangkit Listrik Bertenaga Ombak (PLTO) di Yogyakarta, yaitu model Oscillating Water Column. Column . Kolom air yang berosilasi (Oscillating Water Column). Alat ini membangkitkan listrik dari naik turunnya air akibat gelombang dalam sebuah pipa silindris yang berlubang. Naik turunnya kolom air ini akan mengakibatkan keluar masuknya udara di lubang bagian atas pipa dan menggerakkan turbin. Tujuan didirikannya PLTO ini adalah untuk memberikan model sumber energi alternatif yang ketersediaan sumbernya cukup melimpah di wilayah perairan pantai Indonesia. Model ini menunjukan tingkat efisiensi energi yang dihasilkan dan parameter parameter minimal hiroosenografi yang layak, baik itu secara teknis maupun ekonomis untuk melakukan konversi energi.

36

Dalam PLTO ini proses masuk dan keluarnya aliran ombak pada suatu ruangan tertentu (khusus) dapat menyebabkan terdorongnya udara keluar dan masuk melalui sebuah saluran di atas ruang khusus tersebut. Apabila diletakkan sebuah turbin di ujung saluran tersebut, maka aliran udara yang keluar masuk akan memutar turbin yang menggerakkan generator. Kelemahan dari model ini adalah aliran keluar masuk udara dapat menimbulkan kebisingan, akan tetapi karena aliran ombak sudah cukup bising umumnya ini tidak menjadi masalah besar.

37

3.4 Peluang Indonesia Menerapkan Sistem Konversi Energi Gelombang Menjadi Listrik

Untuk wilayah Indonesia, energi yang mempunyai prospek bagus adalah energi arus laut. Hal ini dikarenakan Indonesia mempunyai banyak pulau dan selat sehingga arus laut akibat interaksi Bumi-Bulan-Matahari mengalami percepatan saat melewati selat-selat tersebut. Selain itu, Indonesia adalah tempat  pertemuan arus laut yang diakibatkan oleh konstanta  pasang surut M2 yang dominan di Samudra Hindia dengan periode sekitar 12 jam dan konstanta pasang surut K1 yang dominan di Samudra Pasifik dengan  periode lebih kurang 24 jam. M2 adalah konstanta  pasang surut akibat gerak Bulan mengelilingi Bumi, sedangkan K1 adalah konstanta pasang surut yang diakibatkan

oleh

kecondongan

orbit

Bulan

saat

mengelilingi Bumi. Interaksi Bumi-Bulan diperkirakan menghasilkan daya energi arus pasang surut setiap harinya sebesar 3.17 TW, lebih besar sedikit dari kapasitas pembangkit listrik yang terpasang di seluruh dunia pada tahun 1995 sebesar 2.92 TW (Kantha & Clayson, 2000). Namun, untuk wilayah Indonesia potensi daya energi arus laut tersebut belum dapat diprediksi kapasitasnya.

3.5 Kelebihan dan Kekurangan Sistem Konversi Energi Gelombang Menjadi Listrik

Kekurangan dari energi arus laut adalah output-nya mengikuti grafik sinusoidal sesuai dengan respons pasang surut akibat gerakan interaksi Bumi-Bulan-Matahari. Pada saat pasang purnama, kecepatan arus akan deras sekali, saat pasang perbani, kecepatan arus akan berkurang kira-kira setengah dari pasang purnama. Kekurangan lainnya adalah biaya instalasi dan pemeliharaannya yang cukup besar. Kendati begitu bila turbin arus laut dirancang dengan kondisi pasang perbani, yakni saat di mana kecepatan arus paling kecil, dan dirancang untuk bekerja secara terus-menerus tanpa reparasi selama lima tahun, maka kekurangan ini dapat diminimalkan dan keuntungan ekonomisnya sangat besar. Hal yang terakhir ini merupakan tantangan teknis tersendiri untuk para insinyur dalam desain sistem turbin, sistem roda gigi, dan sistem generator yang dapat bekerja secara terus-menerus selama lebih kurang lima tahun. 38

Keuntungan penggunaan energi arus laut adalah selain ramah lingkungan, energi ini juga mempunyai intensitas energi kinetik yang besar dibandingkan dengan energi terbarukan yang lain. Hal ini disebabkan densitas air laut 830 kali lipat densitas udara sehingga dengan kapasitas yang sama, turbin arus laut akan jauh lebih kecil dibandingkan dengan turbin angin. Keuntungan lainnya adalah tidak perlu perancangan struktur yang kekuatannya berlebihan seperti turbin angin yang dirancang dengan memperhitungkan adanya angin topan karena kondisi fisik pada kedalaman tertentu cenderung tenang dan dapat diperkirakan. Energi ombak adalah energi yang bisa didapat setiap hari, tidak akan  pernah habis dan tidak menimbulkan polusi karena tidak ada limbahnya. Di samping s amping nilai ekonomis yang cukup menjanjikan ada hal-hal lain yang dapat memberikan keuntungan di  bidang lingkungan hidup. Energi ini lebih ramah Iingkungan, tidak menimbulkan polusi suara, emisi C02, maupun polusi visual dan sekaligus mampu memberikan ruang kepada kehidupan laut untuk membentuk koloni terumbu karang di sepanjang jangkar yang ditanam di dasar laut. Pada kasus-kasus seperti ini biasanya lebih menguntungkan karena ikan dan binatang laut selalu lebih banyak berkumpul.

39

BAB IV KESIMPULAN

Adapun kesimpulan dari makalah ini adalah : 

Indonesia merupakan negara negara kepulauan kepulauan di daerah khatulistiwa yang dikelilingi oleh sejumlah lautan dengan potensi sumberdaya energi kelautan cukup besar termasuk di antaranya energi gelombang.



Ada tiga cara membangkitkan listrik dengan tenaga ombak, diantaranya: 1. Energi Ombak (Wave Energy) 2. Energi Pasang Surut (Tidal Energy) 3. Energi Panas Laut (Ocean Thermal Energy Convertion)



Keuntungan menggunakan pembangkit listrik tenaga ombak antara lain memiliki intensitas energi kinetik yang besar dibandingkan dengan energi terbarukan yang lain, dan tidak perlu perancangan pera ncangan struktur yang kekuatannya berlebihan.



Hambatan penerapan sistem pembangkit listrik tenaga ombak antara lain tenaga ahli yang menghandle sistem ini sangat kurang, kesulitan birokrasi, kesulitan untuk mendapatkan alat-alat yang dibutuhkan, kesulitan dana untuk menerapkan sistem  pembangkit ini, serta kesulitan birokrasi untuk menyelesaikan proyek ini dengan cepat.

40

DAFTAR PUSTAKA

http://www.beritanet.com/Technology/ombak-pembangkit-tenaga-listrik.html http://kontaktuhan.org/news/news182/ga_41.htm http://www.energi.lipi.go.id/utama.cgi?cetakartikel&1125749769 http://agusset.wordpress.com/2006/01/05/energi-dari-laut/ http://www.ristek.go.id/index.php?mod=News&conf=v&id=2232 http://geton.nedw.org/pembangkit-listrik-tenaga-ombak/gerakan-tolak-nuklir/ http://portal.djlpe.esdm.go.id/modules/news/index.php?_act=detail&sub=news_m edia&news_id=839 http://www.indomedia.com/intisari/2001/Sept/khas_infotekno_pompa.htm http://www.energiterbarukan.net/index.php?option=com_content&task=view&id=79&Ite mid=80 http://www.energi.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1103304274&8 http://www.energiportal.com/mod.php?mod=publisher&op=viewarticle&cid=37&artid=73 1 http://www.hamline.edu/apakabar/basisdata/1994/11/16/0008.html http://www.hupelita.com/baca.php?id=28372

41