TUGAS EKSPLORASI TAMBANG
PAPER ENERGI UNCONVENTIONAL
ENERGI PASANG SURUT (TIDAL ENERGY) SEBAGAI
PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK
(SUMBER ENERGI MASA DEPAN)
Disusun oleh :
SYLVESTER SARAGIH DBD 111 0105
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
UNIVERSITAS PALANGKA RAYA
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK PERTAMBANGAN
2013
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat
rahmat dan bimbingan-Nya saya dapat menyelesaikan penulisan Paper Energi
Unconventional ini, walaupun isi dari rangkuman karya ilmiah ini saya kutip
langsung dari sumber lain. Tapi saya berharap paper ini dapat membantu dan
menambah wawasan saudara-saudari yang ingin lebih memahami atau mengetahui
tentang “Energi Pasang Surut (Tidal Energy) sebagai Pembangkit Tenaga Listrik”.
Ada pun isi dari rangkuman paper saya ini hanyalah berupa pengetahuan tentang
proses kinerja, dan manfaat Energi Pasang Surut (Tidal Energy).
Banyak rintangan dan hambatan yang penulis hadapi ketika menyusun paper
ini. Namun, dengan berkat rahmat dan bimbingan Tuhan Yang Maha Esa saya dapat
menyelesaikan paper ini. Saya menyadari bahwa rangkuman paper ini masih banyak
kekurangan, untuk itu saya menerima kritik dan saran dari pembaca.
Dan akhirnya semoga paper ini bermanfaat bagi kita semua terutama bagi
pembaca. Terima kasih.
Penulis
SYLVESTER SARAGIH
DBD 111 0105
DAFTRAR ISI
HALAMAN JUDUL
KATA PENGANTAR …………………………………………………i
DAFTAR ISI ………………………………………………...ii
DAFTAR GAMBAR ………………………………………………..iii
BAB I. PENDAHULUAN ………………………………………………...1
1.1 Latar Belakang ………………………………………………...11.2 Rumusan masalah ………………………………………………...21.3 Tujuan ………………………….……………………..2
BAB II. PEMBAHASAN …………………………………….…………..3
2.1 Proses Terjadinya Pasang Surut …………………………….…………..3
2.2 Tipe-tipe Pasang Surut Laut ……………………………….………..3
2.3 Arus Pasang Surut ……………………………….………..5
2.4 Listrik Tenaga Pasang Surut ………………………………………...5
2.5 Pemanfaatan Energi Pasang Surut Laut …………...................................6
2.6 Kelebihan dan Kekurangan dari Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut Laut ……………………………………………………………….11
2.7 Dampak Energi Pasang Surut ……………………………………….12
BAB III. PENUTUP ……………………………………………….13
3.1 Kesimpulan ……………………………………………………….13
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Pergerakan Pasang laut ……………………...............................4
Gambar 2.2 Ombak masuk ke dalam muara
sungai ketika terjadi pasang naik air laut. ………………………...7
Gambar 2.3 Ketika surut, air mengalir keluar dari dam menuju laut sambil memutar turbin. ………………………………………………………………...7
Gambar 2.4 PLTPs La Rance, Brittany, Perancis. ………………………………...8
Gambar 2.5 Seagen Tidal Turbines buatan MCT, Tidal Stream Turbines buatan Swan
Turbines, Davis Hydro Turbines dari Blue Energy, dan skema komponen Davis
Hydro Turbines milik Blue Energy. ………………………………………...9
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Energi menjadi komponen penting bagi kelangsungan hidup manusia
karena hampir semua aktivitas kehidupan manusia sangat tergantung pada ketersediaan
energi yang cukup. Dewasa ini dan beberapa tahun ke depan, manusia masih akan
tergantung pada sumber energi fosil karena sumber energi fosil inilah yang mampu
memenuhi kebutuhan energi manusia dalam skala besar. Sedangkan sumber energi
alternatif atau terbarukan belum dapat memenuhi kebutuhan energi manusia dalam
skala besar karena fluktuasi potensi dan tingkat keekonomian yang belum bisa
bersaing dengan energi konvensional. Di lain pihak, manusia dihadapkan pada situasi
menipisnya cadangan sumber energi fosil dan meningkatnya kerusakan lingkungan
akibat penggunaan energi fosil. Melihat kondisi tersebut maka saat ini sangat
diperlukan penelitian yang intensif untuk mencari, mengoptimalkan dan
menggunakan sumber energi alternatif atau terbarukan. Hasil penelitian tersebut
diharapkan mampu mengatasi beberapa permasalahan yang berkaitan dengan
penggunaan energi fosil. Salah satu energi yang sedang dikembangkan saat ini
adalah energi pasang surut (tidal energy). Energi pasang surut atau tidal energy
adalah energi yang dihasilkan dari pergerakan air laut akibat perbedaan pasang
surut. Energi pasang surut merupakan energi yang terbarukan. Prinsip kerjanya
sama dengan pembangkit listrik tenaga air, dimana air dimanfaatkan untuk
memutar turbin dan menghasilkan energi listrik. Energi pasang surut juga belum
banyak digunakan, namun para ahli melihat pasang surut sebagai sumber energi
alternatif yang menjanjikan di masa depan. Pasang surut dianggap menjanjikan
karena mudah diprediksi tidak seperti energi matahari dan angin. Energi pasang
surut laut sangat menjanjikan dalam membagkitkan sumber arus pembangkit
tenaga listrik. Selama ini tenaga listrik banyak menggunakan minyak bumi
maupun batubara sebagai sumber pembangkit listrik pada mesin generatornya.
Namun minyak bumi ataupun batubara adalah sumber energi yang tak terbarukan
artinya akan habis. Untuk itu energi pasang surut bisa menjadi opsi pilihan yang
bagus di masa depan nantinya sebagai sumber energi yang menjanjikan dalam
membangkitkan sumber arus tenaga listrik untuk umat manusia.
1.2 Rumusan Masalah
Dalam ruang lingkup pembahasan ini, maka akan dipertanyakan suatu
masalah, yaitu :
1. Bagaimana pasang surut laut terjadi?
2. Apa saja kelebihan dan kekurangan energi pasang surut ?
3. Manfaat apa saja energi pasang surut laut dalam fungsi kegunaan nantinya
bagi umat manusia?
4. Dampak apa saja yang ditimbulkan dari energi pasang surut?
1.3 Tujuan
1. Penulis dapat mengetahui gambaran terjadinya pasang surut air laut,
2. Penulis dapat mengetahui proses pemanfaatan pasang surut air laut menjadi
energi.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Proses Terjadinya Pasang Surut
Pasang surut laut merupakan hasil dari gaya tarik gravitasi dan
efek sentrifugal. Efek sentrifugal adalah dorongan ke arah luar pusat rotasi.
Gravitasi bervariasi secara langsung dengan massa tetapi berbanding terbalik
terhadap jarak. Meskipun ukuran bulan lebih kecil dari matahari, gaya tarik
gravitasi bulandua kali lebih besar daripada gaya tarik matahari dalam
membangkitkan pasangsurut laut karena jarak bulan lebih dekat daripada jarak
matahari ke bumi. Gaya tarik gravitasi menarik air laut ke arah bulan dan
matahari dan menghasilkan dua tonjolan (bulge) pasang surut gravitasional di
laut. Lintang dari tonjolan pasang surut ditentukan oleh deklinasi, sudut antara
sumbu rotasi bumi dan bidang orbital bulan dan matahari. Faktor-faktor yang
menyebabkan terjadinya pasang surut berdasarkan teori kesetimbangan adalah
rotasi bumi pada sumbunya, revolusi bulan terhadap matahari, revolusi bumi
terhadap matahari. Sedangkan berdasarkan teori dinamis adalah kedalaman dan
luas perairan, pengaruh rotasi bumi (gaya coriolis), dan gesekan dasar. Selain itu
juga terdapat beberapa faktor lokal yang dapat mempengaruhi pasang surut
disuatu perairan seperti, topogafi dasar laut, lebar.
2.2 Tipe-tipe Pasang Surut Laut
Panjang periode pasang surut bervariasi antara 12 jam 25 menit sampai 24
jam 50 menit. Terdapat 3 tipe pasang surut yaitu :
1. Pasang surut Diurnal adalah keadaan dimana dalam satu hari terjadi satu kali
pasang naik dan satu kali pasang surut dengan periode 24 jam 50 menit.
2. Pasang surut Semi-Diurnal adalah keadaan dimana dalam sehari terjadi 2 kali
pasang naik dan 2 kali pasang surut secara berurutan. Periode pasang surut
tersebut adalah 12 jam 54 menit.
3. Pasang surut Campuran adalah keadaan dimana dalam sehari terjadi 2 kali
pasang naik dan 2 kali pasang surut, tetapi tinggi muka air laut dan periodenya
berbeda.
Pada gambar dibawah ini adalah gambar pergerakan pasang naik dan pasang
surut :
Gambar 2.1 Pergerakan Pasang laut
2.3 Arus Pasang Surut
Gerakan air vertikal yang berhubungan dengan naik dan turunnya pasang
surut, diiringi oleh gerakan air horizontal yang disebut dengan arus pasang surut.
Permukaan air laut senantiasa berubah-ubah setiap saat karena gerakan pasut,
keadaan ini juga terjadi pada tempat-tempat sempit seperti teluk dan selat,
sehingga menimbulkan arus pasang surut. Gerakan arus pasut dari laut lepas yang
merambat ke perairan pantai akan mengalami perubahan, faktor yang
mempengaruhinya antara lain adalah berkurangnya kedalaman (Mihardja et,. al
1994). Menurut King (1962), arus yang terjadi di laut teluk dan laguna adalah
akibat massa air mengalir dari permukaan yang lebih tinggi ke permukaan yang
lebih rendah yang disebabkan oleh pasut.
Arus pasang surut adalah arus yang cukup dominan pada perairan teluk yang
memiliki karakteristik pasang (Flood) dan surut atau ebb. Pada waktu gelombang
pasut merambat memasuki perairan dangkal, seperti muara sungai atau teluk,
maka badan air kawasan ini akan bereaksi terhadap aksi dari perairan lepas. Pada
daerah-daerah di mana arus pasang surut cukup kuat, tarikan gesekan pada
dasar laut menghasilkan potongan arus vertikal, dan resultan turbulensi
menyebabkan bercampurnya lapisan air bawah secara vertikal. Pada daerah lain,
di mana arus pasang surut lebih lemah, pencampuran sedikit terjadi, dengan
demikian stratifikasi (lapisan-lapisan air dengan kepadatan berbeda) dapat terjadi.
Perbatasan antar daerah-daerah kontras dari perairan yang bercampur dan
terstratifikasi seringkali secara jelas didefinisikan, sehingga terdapat perbedaan
lateral yang ditandai dalam kepadatan air pada setiap sisi batas.
2.4 Listrik Tenaga Pasang Surut
Listrik tenaga pasang surut adalah energi terbarukan, hasil dari mengkonversi
energi pasang surut menjadi listrik. Listrik tenaga pasang surut adalah bentuk
tenaga air di mana energi didapatkan dari energi yang terkandung pada pasang
surut air laut. Listrik tenaga pasang surut merupakan sumber energi terbarukan
karena pasang surut air laut di bumi adalah hasil dari interaksi gravitasi bulan dan
matahari dan rotasi bumi yang membuatnya menjadi sumber tenaga listrik yang
hampir tak ada habis-habisnya. Listrik tenaga pasang surut memiliki potensi yang
sangat baik tetapi banyak industri listrik pasang surut masih sebatas proyek
percontohan dan belum mendapat perhatian di seluruh dunia. Banyak daerah di
dunia memiliki sumber daya pasang surut air laut yang kuat, konstan dan dapat
diprediksi. Energi pasang surut juga disebutkan sebagai salah satu sumber energi
terbarukan yang paling efisien, dengan efisiensi hingga 80%. Listrik tenaga
pasang surut tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca berbahaya dan karena itu
tidak berkontribusi terhadap perubahan iklim seperti yang terjadi pada bahan
bakar fosil.
Listrik tenaga pasang surut memiliki satu kelemahan utama, yaitu biaya
konstruksinya yang tinggi sehingga secara signifikan memperpanjang masa
pengembalian investasi dan hal inilah yang menghalangi masuknya para investor.
Energi pasang surut mampu menghasilkan listrik hanya disaat gelombang pasang
yang rata-rata sekitar 10 jam setiap hari. Ini berarti bahwa energi pasang surut
adalah sumber energi intermiten (seperti surya dan angin) dan karena itu
memerlukan solusi penyimpanan energi yang memadai.
2.5 Pemanfaatan Energi Pasang Surut Laut
Pasang surut menggerakkan air dalam jumlah besar setiap harinya; dan
pemanfaatannya dapat menghasilkan energi dalam jumlah 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.
Gambar 2.2 Ombak masuk ke dalam muara sungai ketika terjadi pasang naik
air laut.
Gambar 2.3 Ketika surut, air mengalir keluar dari dam menuju laut sambil memutar turbin.
Pada dasarnya ada dua metodologi untuk memanfaatkan energi pasang surut
laut:
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 2.4 dan 2.5)
Gambar 2.4 PLTPs La Rance, Brittany, Perancis.
Gambar atas menampilkan aliran air dari kiri ke kanan. Gambar
sebelah kiri bawah menampilkan proyek dam ketika masih dalam masa
konstruksi. 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 pengoperasian pada akhir pekan
dan malam hari. PLTPs terbesar kedua di dunia terletak di Annapolis, Nova
Scotia, Kanada dengan kapasitas “hanya” 16 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
PLTPs tidak aktif, dapat digunakan pembangkit listrik lainnya untuk
sementara waktu hingga terjadi pasang surut lagi.
2. Turbin lepas pantai (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 instalasinya, 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 Kanada, Swan Turbines (ST) dari Inggris,
dan Marine Current Turbines (MCT) dari Inggris. Gambar hasil rekaan tiga
dimensi dari ketiga jenis turbin tersebut ditampilkan dalam Gambar 4.
Gambar 2.5 Seagen Tidal Turbines buatan MCT (kiri), Tidal Stream Turbines
buatan Swan Turbines (tengah), Davis Hydro Turbines dari Blue Energy
(kanan atas), dan skema komponen Davis Hydro Turbines milik Blue Energy
(kanan bawah).
Teknologi MCT bekerja seperti pembangkit listrik tenaga angin yang
dibenamkan di bawah laut. Dua buah baling dengan diameter 15-20 meter
memutar rotor yang menggerakkan generator yang terhubung kepada sebuah
kotak gir (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).
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 dasar laut. Adapun satu-satunya perbedaan mencolok
dari Davis Hydro Turbines milik Blue Energy adalah poros baling-balingnya
yang vertikal (vertical-axis turbines). Turbin ini juga dipasangkan di dasar laut
menggunakan beton dan dapat disusun dalam satu baris bertumpuk
membentuk pagar pasang surut (tidal fence) untuk mencukupi kebutuhan
listrik dalam skala besar.
2.6 Kelebihan dan Kekurangan dari Pembangkit Listrik Tenaga Pasang
Surut Laut.
Berikut ini 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 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.
Kekurangan:
1. 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.
2. Hanya dapat mensuplai energi kurang lebih 10 jam setiap harinya, ketika
ombak bergerak masuk ataupun keluar.
Kelemahan utama energi pasang surut adalah pembangkit listrik pasang
surut sangat mahal untuk dibangun, yang berarti listrik tenaga pasang surut
masih tidak efektif dalam hal biaya bila dibandingkan dengan pembangkit
bahan bakar fosil.
2.7 Dampak Energi Pasang Surut
Listrik tenaga pasang surut juga dapat memiliki dampak negatif terhadap
lingkungan; turbin pembangkit dapat mengganggu gerakan kapal dan hewan laut
yang besar di sekitar kanal, sedangkan bangunan pembangkit listrik tenaga pasang
surut dapat mengganggu migrasi ikan di lautan, dan bahkan membunuh populasi
ikan ketika melewati turbin.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
1. Fenomena pasang surut diartikan sebagai naik turunnya muka laut secara
berkala akibat adanya gaya tarik benda-benda angkasa terutama matahari dan
bulan terhadap massa air di bumi.
2. Energi pasang surut air laut adalah energi yang dihasilkan akibat terjadinya
fenomena pasang surut air laut.
3. Ada tiga tipe pasang surut yang dapat diketahui, yaitu : Pasang surut diurnal,
Pasang surut semi diurnal, Pasang surut Campuran.
4. Energi Pasang Surut Air Laut dapat digunakan sebagai energi alternatif yang
mana energi ini berasal dari fenomena pasang surut laut.