BAB I II III IV V DAFTAR PUSTAKA
1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1
Latar Belakang
Pasang-surut merupakan salah satu gejala alam yang tampak nyata di laut,
yakni suatu gerakan vertikal (naik turunnya air laut secara teratur dan berulangulang) dari seluruh partikel massa air laut dari permukaan sampai bagian terdalam
dari dasar laut. Gerakan tersebut disebabkan oleh pengaruh gravitasi (gaya tarik
menarik) antara bumi dan bulan, bumi dan matahari, atau bumi dengan bulan dan
matahari.
Indonesia merupakan suatu negara kepulauan yang sebagian besar
daerahnya adalah lautan. Menurut hasil kajian Badan Riset Kelautan dan
Perikanan (BPKP) dan Institut Teknologi Bandung (ITB) bahwa beberapa wilayah
pantai di Indonesia memiliki potensi energi pasang surut 3-6 meter. Salah satunya
adalah Teluk Penerusan di Bali dimana pasang surut di sana mencapai 3,75 meter,
dimana dengan besar pasang surut tersebut mampu untuk membangkitkan listrik.
Pemanfaatan energi potensial yang terkandung dalam perbedaan pasang
surut air laut dapat dimanfaatkan karena merupakan sumber energi yang
terbarukan, sedangkan Indonesia saat ini masih sangat tergantung dengan
pembangkit listrik yang bersumber dari energi yang tidak terbarukan, yang
dimana sumber energi tidak terbarukan suatu saat pasti akan habis.
Pada penelitian ini akan dihitung berapa kemapuan pembangkit listrik tenaga
pasang surut untuk menghasilkan daya listrik, dimana daya listrik yang dihasilkan
akan dapat digunakan untuk kebutuhan listrik rumah tangga yang tentunya dapat
mengurangi penggunaan listrik yang berasal dari sumber energi yang tidak
terbarukan.
I.2
Rumusan Masalah
2
Pembangkit listrik tenaga pasang surut perlu untuk ditelusuri lebih jauh
lagi mengenai peluang pemanfaatannya, dan efektifitas penerapannya di Teluk
Penerusan. Maka dari itu masalah yang akan dibahas adalah berapakah daya yang
dapat dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga pasang surut di Teluk Penerusan ?
1.3
Tujuan Penelitian
Adapun hasil dari karya tulis ini bertujuan untuk mengetahui seberapa
besar daya yang dapat dihasilkan, pengaruh yang bisa dihasilkan dari pembangkit
listrik tenaga pasang surut untuk membantu listrik untuk rumah tangga di daerah
Teluk.
1.4
Manfaat Penelitian
Agar mahasiswa dan masyarakat dapat lebih mengetahui peluang
pembangkit listrik tenaga pasang surut sebagai energi listrik alternatif untuk
membantu memenuhi kebutuhan listrik rumah tangga.
1.5
Batasan Masalah
Dalam karya ilmiah ini metode yang digunakan untuk mengetahui cara
kerja, peluang, serta cara perhitungan output daya dari pembangkit listrik tenaga
pasang surut adalah dengan kajian pustaka dan studi kasus dari berbagai sumber.
1.6
Sistematika Penulisan
3
Sistematika penulisan dalam penelitian ini dibagi dalam beberapa bab
dengan uraian sebagai berikut:
BAB I
: PENDAHULUAN
Menjelaskan tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan
penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah dan sistematika
penulisan.
BAB II
: TINJAUAN PUSTAKA
Menjelaskan tentang teori-teori yang menunjang permasalahan dalam
penelitian seperti pengertian umum, metode pemanfaatan energi
pasang surut, Perhitungan Output Daya Hambatan atau Kendala
Perkembangan PLTPs Kelebihan Dan Kekurangan PLTPs.
BAB III : MATERI DAN METODE
Menjelaskan tentang tempat dan waktu penelitian, sumber data, jenis
data, teknik pengumpulan data, analisis data dan alur analisa.
BAB IV : ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Menjelaskan tentang analisis dari pembangkit listrik tenaga pasang
surut yaitu Perbandingan Energi Tak Terbarukan dan Terbarukan di
Indonesia, daya yang dapat dihasilkan pembangkit listrik tenaga
pasang surut, perhitungan kemampuan pembangkit listrik tenaga
pasang surut untuk rumah tangga.
BAB V
: PENUTUP
4
Pada bab ini berisikan simpulan dan saran, dimana simpulan
merupakan jawaban dari rumusan masalah dan juga inti sari dari
hasil analisis dan pembahasan dari keseluruhan penelitian.
BAB II
5
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Pengertian Umum
Pasang surut (tidal) adalah sumber energi lain dari energi laut. Energi ini
dapat diperoleh dari air pantai dengan membangun dam dan menjebak air pada
saat pasang naik dan membebaskannya pada saat air surut. Tenaga dapat diperoleh
dengan memasang turbin dari aliran air masuk-keluar dam. Jumlah energi yang
tersedia besar sekali, tetapi hanya di beberapa bagian bumi saja.
Energi pasang surut, walaupun dapat diperoleh tanpa biaya, tidak
menyenangkan karena datangnya bervariasi dari hari ke hari, dengan rentang yang
bervariasi. Untuk mendapatkan keluaran yang besar diperlukan biaya yang besar.
Pasang surut bersifat ritmis (berirama) tetapi tidak konstan, tidak terjadi
dengan jadwal harian yang teratur. Terjadi karena adanya keseimbangan gayagaya, terutama gaya gravitasi bulan, dan juga gaya dari matahari. Keduanya
bekerja bersama pada bumi, mengimbangi gaya sentrifugal air karena rotasi bumi.
Akibatnya terjadi ritme pasang dan surut air. Pasang surut dikarakteristikkan oleh
jadwal dan rentang (schedule and range).
Jadwal pasang surut bervariasi dari hari ke hari karena orbit bulan tidak
terjadi beraturan 24 jam, tetapi bulan mengelilingi bumi selama 24 jam 50 menit.
Selama waktu ini terjadi pasang surut dua kali menghasilkan siklus tidal yang
berkahir 12 jam 25 menit.
Gambar 2.1 Hubungan Bulan dan Pasang Surut
Sumber : Pudjanarsa, 2008
6
Rentang tidal tidak konstan, rentang ini bervariasi selama 29,5 hari waktu
bulan (lunar month). Akan menjadi maksimum saat bulan muda dan bulan
purnama, yang disebut pasang terbesar (spring tides), dan minimum pada
seperempat pertama dan ketiga dari bulan komariah yang disebut pasang terkecil
(neap tides). Siklus sping-neap tides berakhir setenga waktu bulan. Rentang ratarata kira-kira sepertiga rentang pasang terbesar. Variasi rentang agak rumit karena
variasi musim yang disebabkan bentuk elips orbit bumi mengelilingi matahari.
Rentang pasang surut bervariasi antara satu tempat ke tempat lain. Kondisi
ini dipengaruhi profil garis pantai dan kedalaman air. Bila baik maka akan dapat
menimbulkan resonansi yang menyebabkan rentang tidal yang besar. Rentang itu
harus besar untuk mengatasi besarnya biaya bangunan dam dan peralatan
pembangkit tenaga listriknya.
(Pudjanarsa, 2008)
Pemanfaatan energi potensial yang terkandung dalam perbedaan pasang
surut air laut dimanfaatkan dengan cara menutup teluk dengan sebuah bendungan
sehingga terbentuk suatu waduk. Pada waktu laut pasang, maka permukaan air
laut tinggi mendekati ujung atas bendungan. Waduk diisi dengan air dari laut,
dengan mengalirkannya melalui sebuah turbin air. Turbin ini digabung dengan
sebuah generator, sehingga pada proses pengisian waduk dari laut, generator
turbin yang berputar menghasilkan energi dari laut. Hal ini dapat dilakukan
hingga tinggi permukaan air dalam waduk akan sama tingginya dengan tingi
permukaan laut.
Gambar 2.2 Skema Bendungan dan Waduk Saat Pasang
Sumber : Kadir, 2010
7
Pada situasi laut surut akan terjadi hal sebaliknya. Waduk dikosongkan dan
dengan sendirinya air mengalir lagi melalui generator turbin, yang kini juga akan
menghasilkan energi listrik. Ada kekhususan bahwa turbin harus dapat berputar
dua arah, dan hal ini akan dilakukan beranti-ganti. Pembangkit listrik tenaga
pasang surut tidak dapat berjalan secara kontinu, meliankan terputus-putus secara
teratur dengan suatu siklus yang panjangnya 12,5 jam.
Gambar 2.3 Skema Bendungan dan Waduk Saat Surut
Sumber : Kadir, 2010
Pada Gambar 2.4, terlukis suatu garis tinggi permukaan air laut berupa
suatu sinusoida, yang titik terendahnya dalah situasi surut, dan titik tertingginya
adalah situasi pasang. Dengan garis-garis terputus dilukis sebagai tinggi
permukaan air waduk. Bila diawali pada titik 1, maka laut mulai pasang dan tinggi
permukaan air laut berada cukup banyak di atas permukaan air waduk, sehingga
tinggi air jatuh sudah mencukupi. Bila mencapai titik 2, maka mesin dipasang,
turbin berputar, dan generator menghasilkan tenaga listrik. Dalam periode ini,
waduk diisi air dari laut sehingga tinggi permukaan air waduk mulai naik. Bila
permukaan air laut telah melampaui titik tertinggi, sehingga selisih antara tinggi
air laut dan air waduk menjadi terlampau kecil untuk memutar turbin, yaitu bila
titik 3 tercapai maka mesin dihentikan. Generator akan bekerja kembali bila
mencapai titik 5, pada saat tinggi permukaan air waduk cukup banyak berada di
atas tinggi permukaan air laut. Pada saat titik 6 tercapai, kembali mesin dihentikan
dan pada titik 7 siklus baru akan dimulai.
(Kadir, 2010)
8
Gambar 2.4 Siklus Kerja Pusat Listrik Tenaga Pasang Surut
Sumber : Kadir, 2010
Pada asasnya, antara tenaga pasang surut dan tenaga air konvensional
terdapat persamaan, yaitu kedua-duanya adalah tenaga air yang memanfaatkan
gravitasi tinggi jatuh air untuk pembangkitan tenaga listrik. Perbadaan utama dari
pembangkit listrik tenaga pasang surut dengan pembangkit listrik tenaga air
konvensional antara lain:
1.
Pasang surut menyangkut arus air periodik dwi-arah dengan dua kali
2.
pasang dan dua kali surut setiap hari.
Operasi di lingkunga air laut memerlukan bahan-bahan konstruksi yang
3.
lebih tahan korosi daripada yang dimiliki material untuk air tawar.
Tinggi jatuh relatif sangat kecil (maksimal 11 meter) bila dibandingkan
dengan instalasi hidro lainnya.
2.2
Metode Pemanfaatan Energi Pasang Surut
Pada dasarnya, terdapat beberapa metode untuk memanfaatkan energi
pasang surut, yaitu :
1.
Metode dam pasang surut (tidal barrages),
2.
Metode turbin lepas pantai (offshores turbine),
3.
Sistem kolam tunggal sederhan
4.
Sistem tidal kolam tunggal modulasi.
9
2.2.1
Metode Dam Pasang Surut (Tidal Barrages)
Metode ini serupa dengan pembangkitan listrik secara hidro-elektrik yang
terdapat di dam atau waduk penampungan air sungai. Hanya saja dam yang
dimanfaatkan untuk pasang surut jauh lebih besar dibandingkan dam sungai pada
umumnya. Dam Ini bisanya 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.
Pembangkit lsitrik tenaga pasang surut terbasar di dunia terdapat di muara
sungai Rance di sebelah utara Prancis. Pembangkit listrik ini dibangun pada tahun
1996 dan berkapasitas 240 MW. PLTPs La Rance didesain dengan teknologi
canggih dan beroperasi secara otomatis, sehingga hanya membutuhkan dua orang
saja untuk mengoperasikan pada akhir prkan dan malam hari. PLTPs terbesar
kedua didunia terletak di Annapolis, Nova Scotia Kanada dengan kapasitas hanya
16 MW.
Kekurangan terbesar dari pembangkit listrik tenaga pasang surut adalah
pembangkit ini hanya dapat menghasilkan listrik selama ombak mengalir masuk
(pasang) ataupun mengalir keluar (surut), yang terjadi hanya selama kurang lebih
10 jam perharinya. Namun, karena waktu operasinya dapat diperkirakan, maka
ketika PLTPs tidak aktif, dapat menggunakan pembakit listrik lainnya untuk
waktu sementara waktu hingga terjadi pasang surut lagi.
( Sutarno, 2013)
2.2.2
Turbin Lepas Pantai (Offshores Turbine)
Turbin lepas pantai yang lebih menyerupai pembangkit listrik tenaga angin
versi bawah laut. Keunggulannya dibanding metode pertama yaitu : biaya
instalasinya lebih murah, dampak lingkungan yang ditimbulkan relatif lebih kecil
daripada pembangunan dam, dan persyaratan lokasinya pun lebih mudah sehinga
dapat dipasang di banyak tempat.
10
Beberapa perusahaan yang mengembangkan teknologi turbin lepas pantai
adalah Blue Energy dari Kanada, Swan Turbine (ST) dari Inggris, dan Marine
Current Turbine (MCT) dari Inggris.
Teknolgi MCT bekerja seperti pembangkit listrik tenaga angin yang
dibenamkan di bawah laut. Dua buah baling-baling dengan diameter 15-20 meter
memutar rotor yang menggerakkan generator yang terhubung kepada sebuah
kotak gir (gearbox). Kedua baling-baling tersebut dipasangkan pada sebuah sayap
yang membentang horizontal dari sebuah batang silinder yang dibenamkan ke
dasar laut. Turbin tersebut akan mampu menghasilkan 750-1500 kW per unitnya,
dan dapat disusun secara berjajar sehingga menjadi ladang pembangkit listrik.
Demi menjaga agar ikan dan makhluk lainnya tidak terluka oleh alat ini,
kecapatan rotor ini diatur antara 10-20 rpm.
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.
(Sutarno, 2013)
2.2.3
Sistem Tidal Kolam Tunggal Sederhana
Sistem tidal kolam tunggal sederhana mempunyai satu kolam di belakang
dan terisi air laut pada pasang naik dan dikosongkan pada saat surut. Kedua proses
pengisian dan pengosongan berlangsung pada periode yang singkat. Aliran air
dalam dua arah digunakan untuk menggerakkan sejumlah turbin reversibel,
11
masing - masing menggerakkan generator elektrik. Tenaga elektrik digerakkan
selama dua periode singkat selama periode tidal,yaitu 12 jam – 25 menit, atau
sekali tiap 6 jam-12,5 menit.
Energi maksimum yang dapat dibangkitkan selama satu periode
pembangkitan dapat dievaluasi dengan bantuan, yang memperlihatkan kasus di
mana kolam mulai terisi pada level tertinggi, pengosongan (pengeluaran) air
melalui turbin ke laut pada saat surut. Proses balik menghasilkan energi yang
sama.
(Pudjanarsa, 2008)
2.2.4
Sistem Tidal Kolam Tunggal Modulasi
Sistem kolam tunggal sederhana tersebut di atas mempunyai keluaran
tenaga dengan dua puncak tinggi-waktu singkat yang terjadi tiap periode tidal.
Besarnya puncak juga berbeda setiap hari.
Sistem kolam tunggal modulasi mengurangi defisiensi di atas dengan
membangkitkan tenaga lebih uniform pada head efektif rata-rata yang lebih
rendah, walaupun masih ada periode tanpa pembangkitan. Karena head rata-rata h
lebih kecil dan kerja dan tenaga sebanding terhadap
h
2
, turbin generator jauh
lebih kecil dan beroperasi pada periode jauh lebih lama,namun menghasilkan
kerja total yang lebih kecil.
(Pudjanarsa, 2008)
2.3
Perhitungan Output Daya
Berdasarkan penelitian, bilamana tinggi jatuh air yaitu selisih antara tinggi
air laut dan tinggi air waduk pasang surut adalah H, dan debit air adalah Q, maka
besar daya yang akan dihasilkan adalah Q kali H, atau QH. Bilamana selanjutnya
luas waduk pada ketinggian h adalah S(h), yaitu S sebagai fungsi h, maka jumlah
energi yang dibangkitkan dengan mengosongkan sebagian dh dari ketinggian h
adalah berbanding lurus dengan isi S(h).h.dh.
12
Dengan demikian maka energi yang dihasilkan per siklus berbanding lurus
dengan :
Waktu mengosongkan waduk :
H
∫ S ( h ) . h .dh ≙ E
.........................................................................................(2.1)
1
0
Waktu mengisi waduk :
H
∫ S ( h ) . ( H −h ) . dh ≙ E
2
..............................................................................(2.2)
0
Dalam hal ini diasumsikan bahwa pengisian atau pengosongan waduk
dilakukan pada pergantian pasang dan surut, untuk mendapatkan penyederhanaan
rumus.
Dengan demikian maka energi yang dihasilkan per siklus berjumlah :
H
E = E1 + E2 ≙
Dimana:E
∫S
H
(h) = dh = H.V ..................................................(2.3)
0
= Energi yang dibangkitkan per siklus
H
= Selisih tinggi permukaan air laut antara pasang dan surut
V
= Volume waduk pasang surut
Dengan memperhatikan bahwa untuk mendapatkan besaran energi, pada
rumus di atas besaran V masih perlu diganti dengan besaran massa air laut,
sehingga dapat ditulis :
Emaks = b g H2 S ...............................................................................................(2.4)
P
= fQH.......................................................................................................(2.5)
Dimana :
Emaks
= Jumlah energi yang maksimal dapat diperoleh per siklus
b
= Berat jenis air laut
g
= Grafitasi
13
H
= Tinggi pasang surut terbesar
S
= Luas waduk rata-rata antara pasang dan surut
Q
= Debit air
f
= Faktor efisiensi
P
= Daya
Oleh karena besaran H terdapat dalam pangkat dua, maka tinggi pasang
surut ini sangat penting. Pada umumnya H yang kurang dari dua meter tidak
diperhatikan karena dianggap tidak cukup memenuhi syarat.
(Kadir, 2010)
2.4
Hambatan atau Kendala Perkembangan PLTPs (Pembangkit Listrik
Tenaga Pasang Surut)
Dari sejarah perkembangannya di atas terlihat bahwa manusia sudah agak
terlambat dalam mempergunakan tenaga air pasang surut. Ada sejumlah alasan
yang meyebabkan pembangkit tenaga listrik dengan penggerak tenaga air pasang
surut. Pembangkit jenis ini tertinggal pengembangannya dibandingkan dengan
jenis pembangkitan tenaga listrik energi lain. Beberapa alasannya itu adalah
sebagai berikut:
1. Karena pembangkit listrik energi air pasang surut bergantung pada ketinggian
yang berbeda dari permukaan laut dan kolam penampung. Pola pengaturan
ketinggian air dilakukan dengan perluasan kolam atau jumlah kolam dan sistem
putaran ganda (putaran dua arah) yang dapat berfungsi pada saat pasang naik
dan pasang surut.
2. Perbedaan tinggi air pasang terbatas hanya beberapa meter, bila baling-baling
turbin atau pipa turbin secara teknologi perkembangannya kurang baik terpaksa
menggunakan cara konvensional yaitu turbin tipe Koplan sebagai alternatifnya.
Hal ini tidak cocok lagi mengingat perkembangan teknologi yang dapat
membolak-balikkan putaran turbin dan generator.
3. Jarak air pasang ialah perubahan ketinggian permukaan ari sehingga turbin
harus bekerja pada variasi jarak yang cukup besar dari ketinggian tekanan air.
Hal ini akan mempengaruhi efisiensi stasiun pembangkit.
14
4. Lamanya perputaran tenaga listrik dalam sebuah pusat pembangkit listrik
dengan energi air pasang surut. Setiap hari merupakan alasan yang tepat untuk
menentukan dasar tipe pembangkitan, tetapi waktu terjadinya peristiwa tidak
boleh berubah. Setiap hari terjadi keterlambatan hampir mendekati satu jam.
Jadi jika tenaga listrik generator pada suatu hari bekerja dari pukul 10.00 siang
sampai jam 3.00 sore hari berikutnya ia akan beroperasi dari jam 11 siang
sampai jam 4 sore dan begitu seterusnya. Adanya perubahan ini mengakibatkan
kesukaran dalam rencana persiapan operasi setiap harinya dalam sentral
pembangkitan listrik. Dengan bantuan program komputer halangan ini baru
dapat diatasi.
5. Air laut merupakan cairan yang mudah mengakibatkan pembangkit tenaga
listrik akan berkarat.
6. Diperlukan teknologi khusus untuk membangun konstruksi di dalam laut.
7. Pembangunan pembangkit tenaga listrik energi pasang surut ini dikhawatirkan
mengganggu manfaat alami teluk yang berfungsi juga sebagai daerah
perikanan dan pelayaran.
2.5
Kelebihan Dan Kekurangan PLTPS (Pembangkit Listrik Tenaga
Pasang Surut)
2.5.1 Kelebihan
Pembangkit listrik tenaga pasang surut memiliki beberapa kelebihan.
Berikut ini adalah beberapa kelebihan yang dimiliki oleh pembangkit listrik
tenaga pasang surut :
1. Setelah dibangun, energi pasang surut dapat diperoleh secara gratis.
2. Tidak menghasilkan gas rumah kaca ataupun limbah lainnya.
3. Tidak membutuhkan bahan bakar.
4. Biaya operasi rendah.
5. Produksi listrik stabil.
6. Pasang surut air laut dapat diprediksi.
7. Turbin lepas pantai memiliki biaya instalasi rendah dan tidak menimbulkan
dampak lingkungan yang besar.
15
1.5.2 Kekurangan
Pembangkit listrik tenaga pasang surut juga memiliki kekurangan. Berikut
ini adalah beberapa kekurangan yang dimiliki oleh pembangkit listrik tenaga
pasang surut :
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
(Sutarno, 2013)
16
BAB III
METODE DAN PEMBAHASAN
3.1
Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian tentang pemanfaatan energi terbarukan yaitu Pemanfaatan
Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut yang dilakukan di Teluk Penerusan
Provinsi Bali, Waktu penelitian dilakukan mulai dari tanggal 3-5 Januari.
3.2
Data penelitian
3.2.1 Sumber Data
Pada makalah ini, menggunakan data-data sekunder yang didapat dari
buku-buku dan juga literatur yang terkait dengan pembangkit listrik tenaga pasang
surut.
3.2.2 Jenis Data
Jenis data yang digunakan dalam penyusunan makalah ini adalah data
kuantitatif, yaitu data berupa angka-angka yang terkait dengan penghitungan
output daya pembangkit listrik tenaga pasang surut.
3.2.3 Teknik Pengumpulan Data
Pada penyusunan makalah ini pengumpulan data-data yang didapat
menggunakan metode sebagai berikut:
1.
Metode Penelaahan Kepustakaan
Metode pengumpulan data yang dilakukan dengan membaca literaturliteratur yang berhubungan dengan pembangkit listrik tenaga pasang surut
2.
Dokumentasi data
3.3
Dengan menggunakan data yang berasal dari arsip atau dokumen
Analisis Data
Analisis data pada makalah ini disusun berdasarkan metode kepustakan
dengan menganalisis teori yang ada dari beberapa buku dan makalah maupun
17
jurnal, kemudian menggunakan teori tersebut untuk menghitung nilai output daya
dari pembangkit listrik tenaga pasang surut.
3.4
Alur Analisis
Berdasarkan penjabaran algoritma analisis diatas, maka dapat dibuatkan
diagram alur analisisnya seperti berikut:
MULAI
Mempersiapkan data-data seperti:
Ketinggian saat laut pasang dan surut.
Luas waduk dan volume waduk.
Debit air yang masuk ke dalam waduk.
Perhitungan daya yang dapat
dihasilkan
Hasil
Analisis daya yang dihasilkan
Menarik Kesimpulan
SELESAI
Gambar 3.1 Bagan Konsep
BAB IV
18
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
4.1
Perbandingan Energi Tak Terbarukan dan Terbarukan di Indonesia
Di indonesia terdapat beberapa macam pembangkit tenaga listrik, antara
lain : Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD), Pembangkit Listrik Batubara,
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU),
Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG), dll. Dimana pembangkit listrik yang ada
di Indonesia ada yang berasal dari energi yang terbarukan dan yang tak
terbarukan. Berikut ini adalah perbandingan penghasilan daya dari pembangkit
energi listrik yang terbarukan dan yang tidak terbarukan :
Tabel 4.1 Perbandingan Penghasilan Energi Tak Terbarukan dan Terbarukan
Jenis Energi
Kontribusi Energi
(%)
Energi Tak Terbarukan
a. Energi batubara
47,7
: 47,7 %
25,1
b. Energi Gas
0,5
: 25,1 %
6,9
c. Energi Minyak
80, 2
: 0,5 %
d. Solar
: 6,9 %
Jumlah
: 80, 2 %
Energi Terbarukan
a. Energi Panas Bumi
0,7
b. Air
17,5
0,8
c. Biomass
0,6
d. Surya dan Angin
19,6
Jumlah
Sumber : Kadir, 2010
19
Dari Tabel di
atas terlihat jelas bahwa 80,2 % energi listrik yang
dihasilkan di Indonesia berasal dari energi yang tidak terbarukan, sumber energi
yang tak terbarukan yang suatu saat pasti akan habis, oleh karena itu kita harus
menemukan energi alternatif yang dapat mengurangi ketergantungan terhadap
sumber energi yang tak terbarukan.
4.2
Daya yang dapat Dihasilkan Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut
Pembangkit listrik tenaga pasang surut air laut dapat mengasilkan listrik
dengan memanfaatkan terjadinya fenomena pasang surut, dimana energi yang
dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan berikut :
P = f Q H...........................................................................................................(4.1)
Dimana :
P
= daya listrik (kW)
Q
= debit air (m3)
H
= tinggi pasang surut terbesar (m)
F
= faktor efisiernsi 0,7–0,8.
Dengan menggunakan persamaan di atas kita dapat menghitung energi
yang dihasilkan oleh suatu pembangkit pada Teluk Penerusan Provinsi Bali,
karena menurut hasil kajian Badan Riset Kelautan dan Perikanan (BPKP) dan
Institut Teknologi Bandung (ITB) bahwa beberapa wilayah pantai di Indonesia
memiliki potensi energi pasang surut 3-6 meter.
Perkiraan energi yang dapat dihasilkan pada Teluk Penerusan dapat
dihitung sebagai berikut :
Dik
: f = 0,7
Q = 84,643 m3/detik
H = 3,75 m
Dit
: P = .........?
Jawab :
P=fQH
P = 0,7x84,643x 3,75
P = 222,18 KW
20
Jadi energi yang dapat dihasilkan dari pembangkit listrik tenaga pasang
surut air yang diaplikasikan pada Teluk Penerusan Provinsi Bali adalah sebesar
222,18 KW
4.3
Perhitungan Kemampuan Pembangkit Listrik Tenaga Paasang Surut
untuk Rumah Tangga
Dari perhitungan yang telah dilakukan yaitu menghitung perkiraan output
daya yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga pasang surut didapatkan daya
sebesar 222,18 KW. Berikut ini adalah beberapa kategori daya listrik pada rumah
tangga :
Tabel 4.2 Kategori Daya Listrik Rumah Tangga
No
Gol. Tarif
Batas Daya
Nilai Daya Aktif
1
R-1/TR
450 VA
360 Watt
2
R-1/TR
900 VA
720 Watt
3
R-1/TR
1300 VA
1040 Watt
4
R-1/TR
2200 VA
1760 Watt
5
R-1/TR
6000 VA
4800 Watt
Sumber : Kadir, 2010
Dari Tabel 4.1 di atas dapat dilihat beberapa kategori kebutuhan daya pada
sektor rumah tangga, dimana pembangkit listrik tenaga pasang surut yang
diaaplikasikan di Teluk Penerusan dapat menghasilkan daya sebesar 222,18 KW.
Dengan daya listrik sebesar tersebut pembangkit listrik tenaga pasang surut
mampu untuk mengaliri kira-kira sebanyak 100 rumah jika setiap rumah dianggap
menggunakan daya listik yang sama yaitu sebesar 2200 Watt. Dengan demikian
pembangkit listrik tenaga pasang surut dapat dijadikan sebagai alternatif energi.
Berikut ini adalah tabel perkiraan jumlah rumah yang dapat dialiri lisrik dari
pembangkit pasang surut jika dianggap semua rumah memiliki daya yang sama:
21
Tabel 4.3 Tabel Perkiraan Jumlah Rumah yang dapat Dialiri Listrik
No
Gol. Tarif
Batas Daya
Jumlah Rumah
(Unit)
1
R-1/TR
450 VA
493
2
R-1/TR
900 VA
246
3
R-1/TR
1300 VA
170
4
R-1/TR
2200 VA
100
5
R-1/TR
6000 VA
38
Sumber : Kadir, 2010
Dengan melihat dari data pada Tabel 4.2 pembangkit listrik tenaga pasang
surut merupakan suatu solusi untuk membantu kebutuhan listrik di Indonesia, jika
pembangkit ini dibangun di daerah yang lebih strategis di Indonesia tentunya
dapat membantu mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap sumber energi
yang tidak terbarukan.
Dari segi renewable atau sisi terbarukannya, dalam artian penggunaan
jangka panjangnya, tidak perlu diragukan lagi karena pembangkit listrik tenaga
pasang surut menggunakan sumber energi alam yang tidak ada habisnya yaitu air
laut.
Jadi dapat dianalisa bahwa efektifitas pembangkit listrik tenaga pasang
surut dalam konteks energi terbarukan cukup menjanjikan dengan banyaknya
potensi pengembangan lagi akan dampak penerapannya. Namun terdapat beberapa
masalah dalam penerapannya di Indonesia, seperti teknologi tinggi yang
dibutuhkan untuk membuat pembangkit listrik tenaga pasang surut membuat
harganya masih belum terjangkau. 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 dan hanya dapat mensuplai energi kurang lebih 10 jam
setiap harinya , ketika ombak bergerak masuk ataupun keluar.
22
BAB V
PENUTUP
5.1
Simpulan
Setelah dilakukan analisis mengenai pembangkit listrik tenaga pasang
surut, dapat disimpulkan bahwa pembangkit listrik tenaga paang surut merupakan
pembangkit listrik yang menggunakan sumber energi terbarukan, dimana setelah
melakukan perhitungan di daerah Teluk Penerusan Provinsi Bali didapat bahawa
pembangkit
listrik tenaga pasaang surut dapat menghasilkan daya sebesar
222,18KW. Dengan daya listrik sebesar tersebut pembangkit listrik tenaga pasang
surut mampu untuk mengaliri kira-kira sebanyak 100 rumah jika setiap rumah
dianggap setiap rumah menggunakan daya listik yang sama yaitu sebesar
2200Watt. Jika Pembangkit listrik tenaga pasang surut ini dapat diaplikasikan di
daerah-daerah lain di Indonesia, tentunya sangat dapat membantu Indonesia
mengurangi ketergantungan terhadap sumber energi yang tidak terbarukan
walaupun masih terdapat beberapa kekurangan daripembangkit listrik tenaga
pasang surut.
5.2
Saran
Dalam penggunaan energi yang seperti sekarang kita harus bijak dalam
distribusinya. Karena notabenenya energi yang mayoritas adalah energi yang bisa
habis seperti Minyak Bumi, Batu Bara, dan lains sebagainya. Selain itu sebagai
generasi intelektual yang mengerti resiko ini sudah seharusnya kita membantu
pengembangan energi-energi alternatif seperti pembangkit listrik tenaga pasang
surut ini sehingga berguna dikemudian hari dan dapat mengurangi penggunaan
energi yang tak terbarukan.
23
DAFTAR PUSTAKA
Arismunandar, A., 2004. Penggerak Mula Turbin. Bandung : ITB. 2004.
Arismunandar, A., Kuwahara, 2004. Buku Pegangan Teknik Tenaga Listri I.
Jakarta : Pradnya Paramita.
Dalimunthe, Chaeruddin, 2003. Pengkajian Sumber Energi Listrik Alternatif
dan MesinListrik Alternatif. Bandung: Angkasa.
Kadir, A., 2010. Energi:sumber Daya Inovasi Tenaga Listrik dan Potensi
Ekonomi. Jakarta: Penerbit Universitas Indonesia.
Purjanasa, dkk, 2008. Mesin Konversi Energi. Yogyakarta: Penerbit Andi.
Sumardjati, dkk, 2008. Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik. Jakarta: Direktorat
Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.
Sutarno, 2013. Sumberdaya Energi. Yogyakarta: Graha Ilmu.
BAB I
PENDAHULUAN
I.1
Latar Belakang
Pasang-surut merupakan salah satu gejala alam yang tampak nyata di laut,
yakni suatu gerakan vertikal (naik turunnya air laut secara teratur dan berulangulang) dari seluruh partikel massa air laut dari permukaan sampai bagian terdalam
dari dasar laut. Gerakan tersebut disebabkan oleh pengaruh gravitasi (gaya tarik
menarik) antara bumi dan bulan, bumi dan matahari, atau bumi dengan bulan dan
matahari.
Indonesia merupakan suatu negara kepulauan yang sebagian besar
daerahnya adalah lautan. Menurut hasil kajian Badan Riset Kelautan dan
Perikanan (BPKP) dan Institut Teknologi Bandung (ITB) bahwa beberapa wilayah
pantai di Indonesia memiliki potensi energi pasang surut 3-6 meter. Salah satunya
adalah Teluk Penerusan di Bali dimana pasang surut di sana mencapai 3,75 meter,
dimana dengan besar pasang surut tersebut mampu untuk membangkitkan listrik.
Pemanfaatan energi potensial yang terkandung dalam perbedaan pasang
surut air laut dapat dimanfaatkan karena merupakan sumber energi yang
terbarukan, sedangkan Indonesia saat ini masih sangat tergantung dengan
pembangkit listrik yang bersumber dari energi yang tidak terbarukan, yang
dimana sumber energi tidak terbarukan suatu saat pasti akan habis.
Pada penelitian ini akan dihitung berapa kemapuan pembangkit listrik tenaga
pasang surut untuk menghasilkan daya listrik, dimana daya listrik yang dihasilkan
akan dapat digunakan untuk kebutuhan listrik rumah tangga yang tentunya dapat
mengurangi penggunaan listrik yang berasal dari sumber energi yang tidak
terbarukan.
I.2
Rumusan Masalah
2
Pembangkit listrik tenaga pasang surut perlu untuk ditelusuri lebih jauh
lagi mengenai peluang pemanfaatannya, dan efektifitas penerapannya di Teluk
Penerusan. Maka dari itu masalah yang akan dibahas adalah berapakah daya yang
dapat dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga pasang surut di Teluk Penerusan ?
1.3
Tujuan Penelitian
Adapun hasil dari karya tulis ini bertujuan untuk mengetahui seberapa
besar daya yang dapat dihasilkan, pengaruh yang bisa dihasilkan dari pembangkit
listrik tenaga pasang surut untuk membantu listrik untuk rumah tangga di daerah
Teluk.
1.4
Manfaat Penelitian
Agar mahasiswa dan masyarakat dapat lebih mengetahui peluang
pembangkit listrik tenaga pasang surut sebagai energi listrik alternatif untuk
membantu memenuhi kebutuhan listrik rumah tangga.
1.5
Batasan Masalah
Dalam karya ilmiah ini metode yang digunakan untuk mengetahui cara
kerja, peluang, serta cara perhitungan output daya dari pembangkit listrik tenaga
pasang surut adalah dengan kajian pustaka dan studi kasus dari berbagai sumber.
1.6
Sistematika Penulisan
3
Sistematika penulisan dalam penelitian ini dibagi dalam beberapa bab
dengan uraian sebagai berikut:
BAB I
: PENDAHULUAN
Menjelaskan tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan
penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah dan sistematika
penulisan.
BAB II
: TINJAUAN PUSTAKA
Menjelaskan tentang teori-teori yang menunjang permasalahan dalam
penelitian seperti pengertian umum, metode pemanfaatan energi
pasang surut, Perhitungan Output Daya Hambatan atau Kendala
Perkembangan PLTPs Kelebihan Dan Kekurangan PLTPs.
BAB III : MATERI DAN METODE
Menjelaskan tentang tempat dan waktu penelitian, sumber data, jenis
data, teknik pengumpulan data, analisis data dan alur analisa.
BAB IV : ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Menjelaskan tentang analisis dari pembangkit listrik tenaga pasang
surut yaitu Perbandingan Energi Tak Terbarukan dan Terbarukan di
Indonesia, daya yang dapat dihasilkan pembangkit listrik tenaga
pasang surut, perhitungan kemampuan pembangkit listrik tenaga
pasang surut untuk rumah tangga.
BAB V
: PENUTUP
4
Pada bab ini berisikan simpulan dan saran, dimana simpulan
merupakan jawaban dari rumusan masalah dan juga inti sari dari
hasil analisis dan pembahasan dari keseluruhan penelitian.
BAB II
5
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Pengertian Umum
Pasang surut (tidal) adalah sumber energi lain dari energi laut. Energi ini
dapat diperoleh dari air pantai dengan membangun dam dan menjebak air pada
saat pasang naik dan membebaskannya pada saat air surut. Tenaga dapat diperoleh
dengan memasang turbin dari aliran air masuk-keluar dam. Jumlah energi yang
tersedia besar sekali, tetapi hanya di beberapa bagian bumi saja.
Energi pasang surut, walaupun dapat diperoleh tanpa biaya, tidak
menyenangkan karena datangnya bervariasi dari hari ke hari, dengan rentang yang
bervariasi. Untuk mendapatkan keluaran yang besar diperlukan biaya yang besar.
Pasang surut bersifat ritmis (berirama) tetapi tidak konstan, tidak terjadi
dengan jadwal harian yang teratur. Terjadi karena adanya keseimbangan gayagaya, terutama gaya gravitasi bulan, dan juga gaya dari matahari. Keduanya
bekerja bersama pada bumi, mengimbangi gaya sentrifugal air karena rotasi bumi.
Akibatnya terjadi ritme pasang dan surut air. Pasang surut dikarakteristikkan oleh
jadwal dan rentang (schedule and range).
Jadwal pasang surut bervariasi dari hari ke hari karena orbit bulan tidak
terjadi beraturan 24 jam, tetapi bulan mengelilingi bumi selama 24 jam 50 menit.
Selama waktu ini terjadi pasang surut dua kali menghasilkan siklus tidal yang
berkahir 12 jam 25 menit.
Gambar 2.1 Hubungan Bulan dan Pasang Surut
Sumber : Pudjanarsa, 2008
6
Rentang tidal tidak konstan, rentang ini bervariasi selama 29,5 hari waktu
bulan (lunar month). Akan menjadi maksimum saat bulan muda dan bulan
purnama, yang disebut pasang terbesar (spring tides), dan minimum pada
seperempat pertama dan ketiga dari bulan komariah yang disebut pasang terkecil
(neap tides). Siklus sping-neap tides berakhir setenga waktu bulan. Rentang ratarata kira-kira sepertiga rentang pasang terbesar. Variasi rentang agak rumit karena
variasi musim yang disebabkan bentuk elips orbit bumi mengelilingi matahari.
Rentang pasang surut bervariasi antara satu tempat ke tempat lain. Kondisi
ini dipengaruhi profil garis pantai dan kedalaman air. Bila baik maka akan dapat
menimbulkan resonansi yang menyebabkan rentang tidal yang besar. Rentang itu
harus besar untuk mengatasi besarnya biaya bangunan dam dan peralatan
pembangkit tenaga listriknya.
(Pudjanarsa, 2008)
Pemanfaatan energi potensial yang terkandung dalam perbedaan pasang
surut air laut dimanfaatkan dengan cara menutup teluk dengan sebuah bendungan
sehingga terbentuk suatu waduk. Pada waktu laut pasang, maka permukaan air
laut tinggi mendekati ujung atas bendungan. Waduk diisi dengan air dari laut,
dengan mengalirkannya melalui sebuah turbin air. Turbin ini digabung dengan
sebuah generator, sehingga pada proses pengisian waduk dari laut, generator
turbin yang berputar menghasilkan energi dari laut. Hal ini dapat dilakukan
hingga tinggi permukaan air dalam waduk akan sama tingginya dengan tingi
permukaan laut.
Gambar 2.2 Skema Bendungan dan Waduk Saat Pasang
Sumber : Kadir, 2010
7
Pada situasi laut surut akan terjadi hal sebaliknya. Waduk dikosongkan dan
dengan sendirinya air mengalir lagi melalui generator turbin, yang kini juga akan
menghasilkan energi listrik. Ada kekhususan bahwa turbin harus dapat berputar
dua arah, dan hal ini akan dilakukan beranti-ganti. Pembangkit listrik tenaga
pasang surut tidak dapat berjalan secara kontinu, meliankan terputus-putus secara
teratur dengan suatu siklus yang panjangnya 12,5 jam.
Gambar 2.3 Skema Bendungan dan Waduk Saat Surut
Sumber : Kadir, 2010
Pada Gambar 2.4, terlukis suatu garis tinggi permukaan air laut berupa
suatu sinusoida, yang titik terendahnya dalah situasi surut, dan titik tertingginya
adalah situasi pasang. Dengan garis-garis terputus dilukis sebagai tinggi
permukaan air waduk. Bila diawali pada titik 1, maka laut mulai pasang dan tinggi
permukaan air laut berada cukup banyak di atas permukaan air waduk, sehingga
tinggi air jatuh sudah mencukupi. Bila mencapai titik 2, maka mesin dipasang,
turbin berputar, dan generator menghasilkan tenaga listrik. Dalam periode ini,
waduk diisi air dari laut sehingga tinggi permukaan air waduk mulai naik. Bila
permukaan air laut telah melampaui titik tertinggi, sehingga selisih antara tinggi
air laut dan air waduk menjadi terlampau kecil untuk memutar turbin, yaitu bila
titik 3 tercapai maka mesin dihentikan. Generator akan bekerja kembali bila
mencapai titik 5, pada saat tinggi permukaan air waduk cukup banyak berada di
atas tinggi permukaan air laut. Pada saat titik 6 tercapai, kembali mesin dihentikan
dan pada titik 7 siklus baru akan dimulai.
(Kadir, 2010)
8
Gambar 2.4 Siklus Kerja Pusat Listrik Tenaga Pasang Surut
Sumber : Kadir, 2010
Pada asasnya, antara tenaga pasang surut dan tenaga air konvensional
terdapat persamaan, yaitu kedua-duanya adalah tenaga air yang memanfaatkan
gravitasi tinggi jatuh air untuk pembangkitan tenaga listrik. Perbadaan utama dari
pembangkit listrik tenaga pasang surut dengan pembangkit listrik tenaga air
konvensional antara lain:
1.
Pasang surut menyangkut arus air periodik dwi-arah dengan dua kali
2.
pasang dan dua kali surut setiap hari.
Operasi di lingkunga air laut memerlukan bahan-bahan konstruksi yang
3.
lebih tahan korosi daripada yang dimiliki material untuk air tawar.
Tinggi jatuh relatif sangat kecil (maksimal 11 meter) bila dibandingkan
dengan instalasi hidro lainnya.
2.2
Metode Pemanfaatan Energi Pasang Surut
Pada dasarnya, terdapat beberapa metode untuk memanfaatkan energi
pasang surut, yaitu :
1.
Metode dam pasang surut (tidal barrages),
2.
Metode turbin lepas pantai (offshores turbine),
3.
Sistem kolam tunggal sederhan
4.
Sistem tidal kolam tunggal modulasi.
9
2.2.1
Metode Dam Pasang Surut (Tidal Barrages)
Metode ini serupa dengan pembangkitan listrik secara hidro-elektrik yang
terdapat di dam atau waduk penampungan air sungai. Hanya saja dam yang
dimanfaatkan untuk pasang surut jauh lebih besar dibandingkan dam sungai pada
umumnya. Dam Ini bisanya 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.
Pembangkit lsitrik tenaga pasang surut terbasar di dunia terdapat di muara
sungai Rance di sebelah utara Prancis. Pembangkit listrik ini dibangun pada tahun
1996 dan berkapasitas 240 MW. PLTPs La Rance didesain dengan teknologi
canggih dan beroperasi secara otomatis, sehingga hanya membutuhkan dua orang
saja untuk mengoperasikan pada akhir prkan dan malam hari. PLTPs terbesar
kedua didunia terletak di Annapolis, Nova Scotia Kanada dengan kapasitas hanya
16 MW.
Kekurangan terbesar dari pembangkit listrik tenaga pasang surut adalah
pembangkit ini hanya dapat menghasilkan listrik selama ombak mengalir masuk
(pasang) ataupun mengalir keluar (surut), yang terjadi hanya selama kurang lebih
10 jam perharinya. Namun, karena waktu operasinya dapat diperkirakan, maka
ketika PLTPs tidak aktif, dapat menggunakan pembakit listrik lainnya untuk
waktu sementara waktu hingga terjadi pasang surut lagi.
( Sutarno, 2013)
2.2.2
Turbin Lepas Pantai (Offshores Turbine)
Turbin lepas pantai yang lebih menyerupai pembangkit listrik tenaga angin
versi bawah laut. Keunggulannya dibanding metode pertama yaitu : biaya
instalasinya lebih murah, dampak lingkungan yang ditimbulkan relatif lebih kecil
daripada pembangunan dam, dan persyaratan lokasinya pun lebih mudah sehinga
dapat dipasang di banyak tempat.
10
Beberapa perusahaan yang mengembangkan teknologi turbin lepas pantai
adalah Blue Energy dari Kanada, Swan Turbine (ST) dari Inggris, dan Marine
Current Turbine (MCT) dari Inggris.
Teknolgi MCT bekerja seperti pembangkit listrik tenaga angin yang
dibenamkan di bawah laut. Dua buah baling-baling dengan diameter 15-20 meter
memutar rotor yang menggerakkan generator yang terhubung kepada sebuah
kotak gir (gearbox). Kedua baling-baling tersebut dipasangkan pada sebuah sayap
yang membentang horizontal dari sebuah batang silinder yang dibenamkan ke
dasar laut. Turbin tersebut akan mampu menghasilkan 750-1500 kW per unitnya,
dan dapat disusun secara berjajar sehingga menjadi ladang pembangkit listrik.
Demi menjaga agar ikan dan makhluk lainnya tidak terluka oleh alat ini,
kecapatan rotor ini diatur antara 10-20 rpm.
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.
(Sutarno, 2013)
2.2.3
Sistem Tidal Kolam Tunggal Sederhana
Sistem tidal kolam tunggal sederhana mempunyai satu kolam di belakang
dan terisi air laut pada pasang naik dan dikosongkan pada saat surut. Kedua proses
pengisian dan pengosongan berlangsung pada periode yang singkat. Aliran air
dalam dua arah digunakan untuk menggerakkan sejumlah turbin reversibel,
11
masing - masing menggerakkan generator elektrik. Tenaga elektrik digerakkan
selama dua periode singkat selama periode tidal,yaitu 12 jam – 25 menit, atau
sekali tiap 6 jam-12,5 menit.
Energi maksimum yang dapat dibangkitkan selama satu periode
pembangkitan dapat dievaluasi dengan bantuan, yang memperlihatkan kasus di
mana kolam mulai terisi pada level tertinggi, pengosongan (pengeluaran) air
melalui turbin ke laut pada saat surut. Proses balik menghasilkan energi yang
sama.
(Pudjanarsa, 2008)
2.2.4
Sistem Tidal Kolam Tunggal Modulasi
Sistem kolam tunggal sederhana tersebut di atas mempunyai keluaran
tenaga dengan dua puncak tinggi-waktu singkat yang terjadi tiap periode tidal.
Besarnya puncak juga berbeda setiap hari.
Sistem kolam tunggal modulasi mengurangi defisiensi di atas dengan
membangkitkan tenaga lebih uniform pada head efektif rata-rata yang lebih
rendah, walaupun masih ada periode tanpa pembangkitan. Karena head rata-rata h
lebih kecil dan kerja dan tenaga sebanding terhadap
h
2
, turbin generator jauh
lebih kecil dan beroperasi pada periode jauh lebih lama,namun menghasilkan
kerja total yang lebih kecil.
(Pudjanarsa, 2008)
2.3
Perhitungan Output Daya
Berdasarkan penelitian, bilamana tinggi jatuh air yaitu selisih antara tinggi
air laut dan tinggi air waduk pasang surut adalah H, dan debit air adalah Q, maka
besar daya yang akan dihasilkan adalah Q kali H, atau QH. Bilamana selanjutnya
luas waduk pada ketinggian h adalah S(h), yaitu S sebagai fungsi h, maka jumlah
energi yang dibangkitkan dengan mengosongkan sebagian dh dari ketinggian h
adalah berbanding lurus dengan isi S(h).h.dh.
12
Dengan demikian maka energi yang dihasilkan per siklus berbanding lurus
dengan :
Waktu mengosongkan waduk :
H
∫ S ( h ) . h .dh ≙ E
.........................................................................................(2.1)
1
0
Waktu mengisi waduk :
H
∫ S ( h ) . ( H −h ) . dh ≙ E
2
..............................................................................(2.2)
0
Dalam hal ini diasumsikan bahwa pengisian atau pengosongan waduk
dilakukan pada pergantian pasang dan surut, untuk mendapatkan penyederhanaan
rumus.
Dengan demikian maka energi yang dihasilkan per siklus berjumlah :
H
E = E1 + E2 ≙
Dimana:E
∫S
H
(h) = dh = H.V ..................................................(2.3)
0
= Energi yang dibangkitkan per siklus
H
= Selisih tinggi permukaan air laut antara pasang dan surut
V
= Volume waduk pasang surut
Dengan memperhatikan bahwa untuk mendapatkan besaran energi, pada
rumus di atas besaran V masih perlu diganti dengan besaran massa air laut,
sehingga dapat ditulis :
Emaks = b g H2 S ...............................................................................................(2.4)
P
= fQH.......................................................................................................(2.5)
Dimana :
Emaks
= Jumlah energi yang maksimal dapat diperoleh per siklus
b
= Berat jenis air laut
g
= Grafitasi
13
H
= Tinggi pasang surut terbesar
S
= Luas waduk rata-rata antara pasang dan surut
Q
= Debit air
f
= Faktor efisiensi
P
= Daya
Oleh karena besaran H terdapat dalam pangkat dua, maka tinggi pasang
surut ini sangat penting. Pada umumnya H yang kurang dari dua meter tidak
diperhatikan karena dianggap tidak cukup memenuhi syarat.
(Kadir, 2010)
2.4
Hambatan atau Kendala Perkembangan PLTPs (Pembangkit Listrik
Tenaga Pasang Surut)
Dari sejarah perkembangannya di atas terlihat bahwa manusia sudah agak
terlambat dalam mempergunakan tenaga air pasang surut. Ada sejumlah alasan
yang meyebabkan pembangkit tenaga listrik dengan penggerak tenaga air pasang
surut. Pembangkit jenis ini tertinggal pengembangannya dibandingkan dengan
jenis pembangkitan tenaga listrik energi lain. Beberapa alasannya itu adalah
sebagai berikut:
1. Karena pembangkit listrik energi air pasang surut bergantung pada ketinggian
yang berbeda dari permukaan laut dan kolam penampung. Pola pengaturan
ketinggian air dilakukan dengan perluasan kolam atau jumlah kolam dan sistem
putaran ganda (putaran dua arah) yang dapat berfungsi pada saat pasang naik
dan pasang surut.
2. Perbedaan tinggi air pasang terbatas hanya beberapa meter, bila baling-baling
turbin atau pipa turbin secara teknologi perkembangannya kurang baik terpaksa
menggunakan cara konvensional yaitu turbin tipe Koplan sebagai alternatifnya.
Hal ini tidak cocok lagi mengingat perkembangan teknologi yang dapat
membolak-balikkan putaran turbin dan generator.
3. Jarak air pasang ialah perubahan ketinggian permukaan ari sehingga turbin
harus bekerja pada variasi jarak yang cukup besar dari ketinggian tekanan air.
Hal ini akan mempengaruhi efisiensi stasiun pembangkit.
14
4. Lamanya perputaran tenaga listrik dalam sebuah pusat pembangkit listrik
dengan energi air pasang surut. Setiap hari merupakan alasan yang tepat untuk
menentukan dasar tipe pembangkitan, tetapi waktu terjadinya peristiwa tidak
boleh berubah. Setiap hari terjadi keterlambatan hampir mendekati satu jam.
Jadi jika tenaga listrik generator pada suatu hari bekerja dari pukul 10.00 siang
sampai jam 3.00 sore hari berikutnya ia akan beroperasi dari jam 11 siang
sampai jam 4 sore dan begitu seterusnya. Adanya perubahan ini mengakibatkan
kesukaran dalam rencana persiapan operasi setiap harinya dalam sentral
pembangkitan listrik. Dengan bantuan program komputer halangan ini baru
dapat diatasi.
5. Air laut merupakan cairan yang mudah mengakibatkan pembangkit tenaga
listrik akan berkarat.
6. Diperlukan teknologi khusus untuk membangun konstruksi di dalam laut.
7. Pembangunan pembangkit tenaga listrik energi pasang surut ini dikhawatirkan
mengganggu manfaat alami teluk yang berfungsi juga sebagai daerah
perikanan dan pelayaran.
2.5
Kelebihan Dan Kekurangan PLTPS (Pembangkit Listrik Tenaga
Pasang Surut)
2.5.1 Kelebihan
Pembangkit listrik tenaga pasang surut memiliki beberapa kelebihan.
Berikut ini adalah beberapa kelebihan yang dimiliki oleh pembangkit listrik
tenaga pasang surut :
1. Setelah dibangun, energi pasang surut dapat diperoleh secara gratis.
2. Tidak menghasilkan gas rumah kaca ataupun limbah lainnya.
3. Tidak membutuhkan bahan bakar.
4. Biaya operasi rendah.
5. Produksi listrik stabil.
6. Pasang surut air laut dapat diprediksi.
7. Turbin lepas pantai memiliki biaya instalasi rendah dan tidak menimbulkan
dampak lingkungan yang besar.
15
1.5.2 Kekurangan
Pembangkit listrik tenaga pasang surut juga memiliki kekurangan. Berikut
ini adalah beberapa kekurangan yang dimiliki oleh pembangkit listrik tenaga
pasang surut :
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
(Sutarno, 2013)
16
BAB III
METODE DAN PEMBAHASAN
3.1
Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian tentang pemanfaatan energi terbarukan yaitu Pemanfaatan
Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut yang dilakukan di Teluk Penerusan
Provinsi Bali, Waktu penelitian dilakukan mulai dari tanggal 3-5 Januari.
3.2
Data penelitian
3.2.1 Sumber Data
Pada makalah ini, menggunakan data-data sekunder yang didapat dari
buku-buku dan juga literatur yang terkait dengan pembangkit listrik tenaga pasang
surut.
3.2.2 Jenis Data
Jenis data yang digunakan dalam penyusunan makalah ini adalah data
kuantitatif, yaitu data berupa angka-angka yang terkait dengan penghitungan
output daya pembangkit listrik tenaga pasang surut.
3.2.3 Teknik Pengumpulan Data
Pada penyusunan makalah ini pengumpulan data-data yang didapat
menggunakan metode sebagai berikut:
1.
Metode Penelaahan Kepustakaan
Metode pengumpulan data yang dilakukan dengan membaca literaturliteratur yang berhubungan dengan pembangkit listrik tenaga pasang surut
2.
Dokumentasi data
3.3
Dengan menggunakan data yang berasal dari arsip atau dokumen
Analisis Data
Analisis data pada makalah ini disusun berdasarkan metode kepustakan
dengan menganalisis teori yang ada dari beberapa buku dan makalah maupun
17
jurnal, kemudian menggunakan teori tersebut untuk menghitung nilai output daya
dari pembangkit listrik tenaga pasang surut.
3.4
Alur Analisis
Berdasarkan penjabaran algoritma analisis diatas, maka dapat dibuatkan
diagram alur analisisnya seperti berikut:
MULAI
Mempersiapkan data-data seperti:
Ketinggian saat laut pasang dan surut.
Luas waduk dan volume waduk.
Debit air yang masuk ke dalam waduk.
Perhitungan daya yang dapat
dihasilkan
Hasil
Analisis daya yang dihasilkan
Menarik Kesimpulan
SELESAI
Gambar 3.1 Bagan Konsep
BAB IV
18
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
4.1
Perbandingan Energi Tak Terbarukan dan Terbarukan di Indonesia
Di indonesia terdapat beberapa macam pembangkit tenaga listrik, antara
lain : Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD), Pembangkit Listrik Batubara,
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU),
Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG), dll. Dimana pembangkit listrik yang ada
di Indonesia ada yang berasal dari energi yang terbarukan dan yang tak
terbarukan. Berikut ini adalah perbandingan penghasilan daya dari pembangkit
energi listrik yang terbarukan dan yang tidak terbarukan :
Tabel 4.1 Perbandingan Penghasilan Energi Tak Terbarukan dan Terbarukan
Jenis Energi
Kontribusi Energi
(%)
Energi Tak Terbarukan
a. Energi batubara
47,7
: 47,7 %
25,1
b. Energi Gas
0,5
: 25,1 %
6,9
c. Energi Minyak
80, 2
: 0,5 %
d. Solar
: 6,9 %
Jumlah
: 80, 2 %
Energi Terbarukan
a. Energi Panas Bumi
0,7
b. Air
17,5
0,8
c. Biomass
0,6
d. Surya dan Angin
19,6
Jumlah
Sumber : Kadir, 2010
19
Dari Tabel di
atas terlihat jelas bahwa 80,2 % energi listrik yang
dihasilkan di Indonesia berasal dari energi yang tidak terbarukan, sumber energi
yang tak terbarukan yang suatu saat pasti akan habis, oleh karena itu kita harus
menemukan energi alternatif yang dapat mengurangi ketergantungan terhadap
sumber energi yang tak terbarukan.
4.2
Daya yang dapat Dihasilkan Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut
Pembangkit listrik tenaga pasang surut air laut dapat mengasilkan listrik
dengan memanfaatkan terjadinya fenomena pasang surut, dimana energi yang
dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan berikut :
P = f Q H...........................................................................................................(4.1)
Dimana :
P
= daya listrik (kW)
Q
= debit air (m3)
H
= tinggi pasang surut terbesar (m)
F
= faktor efisiernsi 0,7–0,8.
Dengan menggunakan persamaan di atas kita dapat menghitung energi
yang dihasilkan oleh suatu pembangkit pada Teluk Penerusan Provinsi Bali,
karena menurut hasil kajian Badan Riset Kelautan dan Perikanan (BPKP) dan
Institut Teknologi Bandung (ITB) bahwa beberapa wilayah pantai di Indonesia
memiliki potensi energi pasang surut 3-6 meter.
Perkiraan energi yang dapat dihasilkan pada Teluk Penerusan dapat
dihitung sebagai berikut :
Dik
: f = 0,7
Q = 84,643 m3/detik
H = 3,75 m
Dit
: P = .........?
Jawab :
P=fQH
P = 0,7x84,643x 3,75
P = 222,18 KW
20
Jadi energi yang dapat dihasilkan dari pembangkit listrik tenaga pasang
surut air yang diaplikasikan pada Teluk Penerusan Provinsi Bali adalah sebesar
222,18 KW
4.3
Perhitungan Kemampuan Pembangkit Listrik Tenaga Paasang Surut
untuk Rumah Tangga
Dari perhitungan yang telah dilakukan yaitu menghitung perkiraan output
daya yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga pasang surut didapatkan daya
sebesar 222,18 KW. Berikut ini adalah beberapa kategori daya listrik pada rumah
tangga :
Tabel 4.2 Kategori Daya Listrik Rumah Tangga
No
Gol. Tarif
Batas Daya
Nilai Daya Aktif
1
R-1/TR
450 VA
360 Watt
2
R-1/TR
900 VA
720 Watt
3
R-1/TR
1300 VA
1040 Watt
4
R-1/TR
2200 VA
1760 Watt
5
R-1/TR
6000 VA
4800 Watt
Sumber : Kadir, 2010
Dari Tabel 4.1 di atas dapat dilihat beberapa kategori kebutuhan daya pada
sektor rumah tangga, dimana pembangkit listrik tenaga pasang surut yang
diaaplikasikan di Teluk Penerusan dapat menghasilkan daya sebesar 222,18 KW.
Dengan daya listrik sebesar tersebut pembangkit listrik tenaga pasang surut
mampu untuk mengaliri kira-kira sebanyak 100 rumah jika setiap rumah dianggap
menggunakan daya listik yang sama yaitu sebesar 2200 Watt. Dengan demikian
pembangkit listrik tenaga pasang surut dapat dijadikan sebagai alternatif energi.
Berikut ini adalah tabel perkiraan jumlah rumah yang dapat dialiri lisrik dari
pembangkit pasang surut jika dianggap semua rumah memiliki daya yang sama:
21
Tabel 4.3 Tabel Perkiraan Jumlah Rumah yang dapat Dialiri Listrik
No
Gol. Tarif
Batas Daya
Jumlah Rumah
(Unit)
1
R-1/TR
450 VA
493
2
R-1/TR
900 VA
246
3
R-1/TR
1300 VA
170
4
R-1/TR
2200 VA
100
5
R-1/TR
6000 VA
38
Sumber : Kadir, 2010
Dengan melihat dari data pada Tabel 4.2 pembangkit listrik tenaga pasang
surut merupakan suatu solusi untuk membantu kebutuhan listrik di Indonesia, jika
pembangkit ini dibangun di daerah yang lebih strategis di Indonesia tentunya
dapat membantu mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap sumber energi
yang tidak terbarukan.
Dari segi renewable atau sisi terbarukannya, dalam artian penggunaan
jangka panjangnya, tidak perlu diragukan lagi karena pembangkit listrik tenaga
pasang surut menggunakan sumber energi alam yang tidak ada habisnya yaitu air
laut.
Jadi dapat dianalisa bahwa efektifitas pembangkit listrik tenaga pasang
surut dalam konteks energi terbarukan cukup menjanjikan dengan banyaknya
potensi pengembangan lagi akan dampak penerapannya. Namun terdapat beberapa
masalah dalam penerapannya di Indonesia, seperti teknologi tinggi yang
dibutuhkan untuk membuat pembangkit listrik tenaga pasang surut membuat
harganya masih belum terjangkau. 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 dan hanya dapat mensuplai energi kurang lebih 10 jam
setiap harinya , ketika ombak bergerak masuk ataupun keluar.
22
BAB V
PENUTUP
5.1
Simpulan
Setelah dilakukan analisis mengenai pembangkit listrik tenaga pasang
surut, dapat disimpulkan bahwa pembangkit listrik tenaga paang surut merupakan
pembangkit listrik yang menggunakan sumber energi terbarukan, dimana setelah
melakukan perhitungan di daerah Teluk Penerusan Provinsi Bali didapat bahawa
pembangkit
listrik tenaga pasaang surut dapat menghasilkan daya sebesar
222,18KW. Dengan daya listrik sebesar tersebut pembangkit listrik tenaga pasang
surut mampu untuk mengaliri kira-kira sebanyak 100 rumah jika setiap rumah
dianggap setiap rumah menggunakan daya listik yang sama yaitu sebesar
2200Watt. Jika Pembangkit listrik tenaga pasang surut ini dapat diaplikasikan di
daerah-daerah lain di Indonesia, tentunya sangat dapat membantu Indonesia
mengurangi ketergantungan terhadap sumber energi yang tidak terbarukan
walaupun masih terdapat beberapa kekurangan daripembangkit listrik tenaga
pasang surut.
5.2
Saran
Dalam penggunaan energi yang seperti sekarang kita harus bijak dalam
distribusinya. Karena notabenenya energi yang mayoritas adalah energi yang bisa
habis seperti Minyak Bumi, Batu Bara, dan lains sebagainya. Selain itu sebagai
generasi intelektual yang mengerti resiko ini sudah seharusnya kita membantu
pengembangan energi-energi alternatif seperti pembangkit listrik tenaga pasang
surut ini sehingga berguna dikemudian hari dan dapat mengurangi penggunaan
energi yang tak terbarukan.
23
DAFTAR PUSTAKA
Arismunandar, A., 2004. Penggerak Mula Turbin. Bandung : ITB. 2004.
Arismunandar, A., Kuwahara, 2004. Buku Pegangan Teknik Tenaga Listri I.
Jakarta : Pradnya Paramita.
Dalimunthe, Chaeruddin, 2003. Pengkajian Sumber Energi Listrik Alternatif
dan MesinListrik Alternatif. Bandung: Angkasa.
Kadir, A., 2010. Energi:sumber Daya Inovasi Tenaga Listrik dan Potensi
Ekonomi. Jakarta: Penerbit Universitas Indonesia.
Purjanasa, dkk, 2008. Mesin Konversi Energi. Yogyakarta: Penerbit Andi.
Sumardjati, dkk, 2008. Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik. Jakarta: Direktorat
Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.
Sutarno, 2013. Sumberdaya Energi. Yogyakarta: Graha Ilmu.