MAKALAH 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 PALEMBANGKantor Pusat Administrasi : Jl. Kebon Jahe Komperta Plaju Telp. 0711-7320800,

595595. Fax. 0711-595595Kampus :Jl. Rampai Komperta Plaju Telp. 0711-8657300, 595597

Email : info@poliakamigasplg.ac.id

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 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

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

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.................................................................... 16

Energi Ombak (Wave Energy)....................................................... 16

Energi Pasang Surut (Tidal Energy)............................................... 27

Energi Panas Laut (Ocean Thermal Energy Convertion)............... 32

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....................................................................................... 37

3.5 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 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 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 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 Thermal 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 380 fahrenheit

antara suhu permukaan dan suhu bawah laut untuk keperluan ini.Cara ini dinamakan

Ocean Thermal Energy Conversion atau OTEC. Cara ini telah 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 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 di negara Australia, Pusat

stasiun 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 Universitas Oregon

memuplikasikan temuan teknologi

terbarunya yang diberi nama Perma-

nent Magnet 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 lis-

trik tersebut yaitu dengan 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.

Bentuknya silindris dengan perangkat penghasil listrik pada bagian dalamnya.

Buoy diapungkan di permukaan laut dengan posisi sebagian tenggelam dan sebagian lagi

11

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. Jum-

lah 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 memberi-

kan 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

12

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

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 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,

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-Bulan-

Matahari.

3. Biaya instalasi dan pemeliharaannya yang cukup besar.

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.

13

5. Menggunakan pasang surut gelombang sebagai pembangkit energi listrik, bisa

mengakibatkan rotasi bumi melambat 24 jam tiap 2000 tahun.

2.4 Konversi Energi Gelombang di 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, 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.

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

14

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 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 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 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). 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; 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; 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; perusahaan inovatif ini mengembangkan sirip-ekor-ikan-

hiu 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 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 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 sebuah struktur kanal yang dibangun

di pantai untuk mengkonsentrasikan gelombang, membawanya ke dalam kolam

19

penampung yang ditinggikan. 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).

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 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 sekitar pantai (On-shore)

Sistem on-shore mengkonversi gelombang pantai untuk menghasilkan energi

listrik lewat 3 sistem: channel systems, float systems dan oscillating water column

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 yang mengatur pompa hydrolic

berbentuk untaian rakit-rakit dihubungkan dengan engsel-engsel (Cockerell) bergerak

naik turun mengikuti gelombang.  Gerakan relatif menggerakkan pompa hidrolik yang

berada di antara dua rakit.  Tabung tegak Kayser juga dapat digunakan dengan pelampung

yang bergerak naik turun didalamnya karena adanya tekanan air.  Gerakan antara

pelampung dan tabung menimbulkan tekanan hidrolik yang diubah menjadi energi listrik. 

Oscillating water column systems 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 sebagai hasil perbedaan tekanan yang ada.  Beberapa sistem

ini berfungsi juga sebagai tempat pemecah gelombang ‘breakwater’ seperti di pantai

Limpit, Scotlandia dengan energi listrik  yang dihasilkan sebesar 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 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 samudra

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. Turbin baik dengan sendirinya 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. 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 telah dipecahkan di dalam disain OWC dengan penggunaan

udara dipaksa sebagai ganti seawater untuk memutar generator. Masalah yang berikutnya

ditemui yaitu usaha untuk menggunakan kedua arus udara yang disajikan oleh OWC.

Turbin 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 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 terjadi. Kebanyakan

turbin beroperasi pada 85% dan di atas untuk efisiensi tetapi turbin baik hanya beroperasi

pada 80% efisiensi . Lagipula ketika ukuran ombak adalah yang terlalu kecil 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 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. Namun demikian, menurut situs

darvill.clara.net, hanya terdapat sekitar 20 tempat di dunia yang telah diidentifikasi sebagai

tempat yang cocok untuk pembangunan pembangkit listrik bertenaga 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.

Keteranagan:

a. Gambar atas menampilkan aliran air dari kiri ke kanan.

b. Gambar sebelah kiri bawah menampilkan 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 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.

30

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 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.

31

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.

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 limbah lainnya.

c. Tidak membutuhkan bahan bakar.

d. Biaya operasi rendah.

e. Produksi listrik stabil.

f. Pasang surut air laut dapat diprediksi.

32

g. Turbin lepas pantai memiliki biaya instalasi rendah dan tidak menimbulkan dampak

lingkungan yang besar.

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 tetap 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 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 dari OTEC sudah terdapat di Jepang, India, dan Hawaii.

33

Gambar 7. Ocean Thermal Energy Conversion dengan Siklus Tertutup

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). 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. 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.

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 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 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 listrik tenaga ombak, bisa memberi dampak pada lingkungan karena

berkurangnya laju alir air, dan bisa menimbulkan endapan pada basin.

3.3 Teknik Konversi Energi Gelombang Laut Menjadi Energi Listrik

35

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. 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 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 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 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&Itemid=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=731

http://www.hamline.edu/apakabar/basisdata/1994/11/16/0008.html

http://www.hupelita.com/baca.php?id=28372

41