PUSAT LISTRIK TENAGA GELOMBANG LAUT

Gelombang Laut: Potensi Energi Samudera

Energi.Alternatif

Sebagian besar energi yang digunakan rakyat Indonesia saat ini berasal dari

bahan bakar fosil yaitu minyak bumi, gas dan batu bara. Dengan adanya kebijakan

pemerintah untuk melakukan penghematan energi, maka perlu dilakukan pencarian

sumber energi yang ramah lingkungan dan terbarukan .

Lebih dari 70% bagian permukaan bumi adalah lautan, sedangkan Indonesia

sendiri merupakan negara kepulauan yang mempunyai potensi sumber energi

alternatif yang melimpah, yaitu energi yang terbarukan dan tak terbarukan. Sumber

energi yang terbarukan dari laut adalah energi gelombang, pasang surut, energi yang

timbul akibat perbedaan suhu antara permukaan air dan dasar laut (OTEC), serta

energi arus laut.

Gelombang.Laut

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

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).

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.  

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 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.

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. 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. Sistem Pelampung Salter memanfaatkan gerakan relatif

antara bagian /pembungkus luar (external hull) dan bandul didalamnya (internal

pendulum) untuk diubah menjadi energi listrik. 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

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 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 Mekanik Turbin menggabungkan dengan

suatu generator induksi adalah bentuk wujud khas dari suatu OWC.

Keuntungan pemanfaatan energi gelombang ini adalah:

- Energi ini bebas, tidak perlu bahan bakar, tidak ada limbah/polusi

- Sumber energi yang dapat diperbaharui

- Dapat menghasilkan banyak energi

- Biaya tidak mahal

Sedangkan kelemahannya adalah:

- Sangat tergantung dengan karakteristik gelombang, kadang-kadang bisa

menghasilkan energi yang besar, kadang-kadang tidak ada.

- Perlu satu lokasi yang tepat dimana gelombangnya konsisten besar.

- Alatnya harus kokoh sehingga tahan terhadap kondisi cuaca yang jelek

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).

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.

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

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.

Kesimpulan:

Di dalam alat keduanya kita harus mengevaluasi masing-masing pada jasa

sendiri dan pada penempatan dari implementasi yang diinginkan. Kedua-duanya alat

ini mempunyai suatu potensi besar, hanyalah sebab ketiadaan minat di dalam energi

dapat diperbaharui aplikasi dari teknologi baru belum terjadi. Dengan lebih riset dan

membiayai kedua-duanya dari alat ini bisa mempunyai suatu banyak area aplikasi

lebih luas.

Daftar pustaka

[1] Energi Dapat diperbaharui [adalah] suatu Ikhtisar, Maret 2001

http://www.nrel.gov/docs/fy01osti/27955.pdf

[2] J. Falnes, " Ombak Samudra dan Sistem Bergerak kesana kemari, Interaksi Linier

Yang mencakup Wave-Energy [Pengambilan/Penyaringan]", Cambridge Universitas

Tekan, 2002.

[3] Tenaga Getaran, 2001 http://www.floatinc.com/Wave%20Energy.html

[4] W. Manis, E. Bretz, " Suatu Kebijakan Energi Nasional", Ieee Spektrum, Juli

2001,

[5] Katrina O'Mara, Sistem Tenaga Getaran, Juni 1999.

http://acre.murdoch.edu.au/refiles/wave/text.html