TOPIK KHUSUS TEKNIK SISTEM TENAGA Pemban (1)

TOPIK KHUSUS TEKNIK SISTEM TENAGA
Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut (PLT - AL)

Disusun oleh :
Gusti Putu Suputra

1004405119

I G. P. Agus Wartama

1104405002

Gusti Putu Budi Arigandhi

1104405009

Putu Wira Asta Dharma

1104405041

Salman Al Farisi


1104405079

Abdul Latif

1104405082

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS UDAYANA
JIMBARAN-BALI
2015

1.

Latar Belakang Diciptakannya PLT-AL
Berdasarkan rasio kelistrikan nasional, kondisi kelistrikan di Indonesia saat ini

masih dirasakan belum memenuhi azas keadilan dan pemerataan. Hal ini dapat
dipahami karena ketersediaan listrik dari waktu ke waktu selalu lebih kecil dari
kebutuhan yang terus meningkat. Selain itu, kendala lain yang nampaknya masih

belum ditetapkan adalah tentang status pengelolaan listrik sebagai infrastruktur dasar
(sebagaimana infrastruktur publik sepert jalan, jembatan, pelabuhan, dsb.) atau status
listrik sebagai sebuah komoditas. Beberapa prakarsa telah diajukan, salah satu pilihan
adalah menetapkan bahwa pembangkit listrik yang menggunakan sumber daya alam
pulih atau terbarukan (tanpa bahan bakar tertentu).
Perkembangan teknologi pemanfaatan energi baru terbarukan, seperti
pemanfaatan radiasi sinar matahari, angin, arus laut, gelombang sebagai energi baru
terbarukan di dunia saat ini mulai berkembang dengan pesat, seiring dengan
meningkatnya tuntutan akan kebutuhan energi listrik terutama bagi masyarakat
kawasan terpencil. Selain itu, semakin maraknya issu pemanasan global yang
mendorong untuk membatasi penggunaan bahan bakar hidrokarbon telah memicu
pemanfaatan energi non-fosil walaupun masih dalam kualitas yang tidak sebaik
energi fosil. Namun demikian, upaya untuk penyediaan listrik bagi masyarakat
pulau-pulau kecil terpencil ini telah mulai digulirkan yaitu dengan target 100 pulau
pada tahun 2010, dan selanjutnya secara bertahap melistriki sekitar 1.000 pulau di
Indonesia Bagian Timur terutama melalui pengadaan pembangkit energi baru
terbarukan (PLN, 2009)
Lalu sumber daya alam apa yang dapat digunakan untuk menyediakan listrik
di pulau-pulau terpencil di Indonesia? Solusinya adalah pembuatan pembangkit
bertenaga arus laut. Karena selat-selat antara pulau-pulau di Indonesia umumnya

memiliki tingkat aliran arus laut yang cukup tinggi sehingga cocok untuk pembuatan
PLT-AL

2

2.

Desa-Desa Tertinggal di Pulau-Pulau Kecil
Secara statistik keberadaan desa-desa tertinggal yang belum berkembang di

pulau-pulau kecil (small islands) mencapai hampir 7% dari wilayah dunia dan
merupakan entitas daratan tersendiri yang umumnya sama sekali belum menikmati
infrastruktur listrik, dicirikan oleh kerentanan ekonomi dan keterbelakangan
pembangunan. Menurut definisi Kementerian Kelautan dan Perikanan, pulau kecil
adalah pulau dengan luas area < 2.000 km2, dengan jumlah penduduk < 20.000
orang. Lebih dari 7.000 pulau kecil telah berpenghuni dan memiliki hubungan
administratif dengan desa terdekat. Dari segi fisik, desa di pulau-pulau kecil memiliki
sumber daya alam daratan yang sangat terbatas sehingga tidak mampu untuk
membangkitkan listrik sendiri, sedangkan sumberdaya alam laut yang tersedia juga
hanya cukup untuk menunjang kehidupan masyarakat sehari-hari. Oleh sebab itulah,

pengelolaan sumber daya alam khususnya energi di pulau-pulau kecil harus dilakukan
secara terencana, sistematis, dan terpadu, agar perekonomian masyarakatnya dapat
semakin ditingkatkan terutama penyediaan akan listrik yang nampaknya mulai
menjadi kebutuhan primer saat ini. Berdasarkan tinjauan karakteristik di lapangan,
ciri-ciri umum yang ditemukan pada masyarakat desa pulau-pulau terdepan adalah
keterbelakangan teknologi dan informasi yang berujung pada rendahnya tingkat
ekonomi. Oleh sebab itu, penyediaan listrik yang efisien bagi masyarakat di pulaupulau terpencil ini adalah pemanfaatan energi dari laut setempat ketimbang
membangun kabel transmisi bawah laut.
Lalu apa sih itu arus laut?
Arus laut adalah gerakan massa air laut secara teratur dari suatu tempat ke
tempat lain. Arus laut juga didefinisikan sebagai aliran air yang berkelanjutan. Secara
umum, besarnya energi yang dapat diekstrak tergantung pada jenis dan karakteristik
turbin dan juga teknologi dari pembangkit listrik tenaga arus laut. Pada dasarnya, arus
laut merupakan gerakan horizontal massa air laut, sehingga arus laut memiliki energi

3

kinetik yang dapat digunakan sebagai tenaga penggerak rotor atau turbin pembangkit
listrik. Secara global laut mempunyai sumber energi yang sangat besar yaitu
mencapai 2,8 x 1014 (280 Triliun) Watt-jam. Selain itu, arus laut ini juga menarik

untuk dikembangkan sebagai pembangkit listrik karena sifatnya yang relatif stabil
dan dapat diprediksi karakteristiknya.
3.

Potensi Energi Arus Laut di Perairan Indonesia
Kecepatan arus pasang-surut di pantai-pantai perairan Indonesia umumnya

kurang dari 1,5 m/detik, kecuali di selat-selat diantara pulau-pulau Bali, Lombok, dan
Nusa Tenggara Timur, kecepatannya bisa mencapai 2,5 - 3,4 m/detik.
Arus pasang-surut terkuat yang tercatat di Indonesia adalah di Selat antara
Pulau Taliabu dan Pulau Mangole di Kepulauan Sula, Propinsi Maluku Utara, dengan
kecepatan 5,0 m/detik. Berbeda dengan energi gelombang laut yang hanya terjadi
pada kolom air di lapisan permukaan saja, arus laut bisa terjadi pada lapisan yang
lebih dalam. Kelebihan karakter fisik ini memberikan peluang yang lebih optimal
dalam pemanfaatan konversi energi listrik.
4.

Prinsip Kerja PLT-AL
Prinsip yang dikembangkan pada aplikasi teknologi pemanfaatan energi dari


laut adalah melalui konversi tenaga kinetik masa air laut menjadi tenaga listrik.
Tercatat beberapa negara telah berhasil melakukan instalasi pembangkit energi listrik
dengan memanfaatkan energi arus dan pasang surut, mulai dari prototype turbin
hingga mencapai turbin skala komersial dengan kapasitas 1,2 MW/turbin, seperti di
Skotlandia, Swedia, Perancis, Norwegia, Inggris, Irlandia Utara, Australia, Italia,
Korea Selatan dan Amerika Serikat.

4

5.

Pengembangan Teknologi Ekstraksi Energi Arus Laut
Pengembangan teknologi ekstraksi energi arus laut lazimnya dilakukan dengan

mengadopsi prinsip teknologi energi angin yang telah lebih dulu berkembang, yaitu
dengan mengubah energi kinetik arus laut menjadi energi rotasi dan energi listrik.
Daya yang dihasilkan oleh turbin arus laut jauh lebih besar dari pada daya yang
dihasilkan oleh turbin angin, karena rapat massa air laut lebih besar dari rapat massa
udara. Kapasitas daya yang dihasilkan dapat dihitung dengan pendekatan matematis
yang memformulasikan daya yang melewati suatu permukaan atau luasan, maka

rumus umum yang digunakan adalah formulasi Fraenkel (1999) yaitu:
P = 0.5 x ρ x A x (V3)
Dimana :
P = daya (watt);
ρ = rapat massa air (kg/m³);
A = luas penampang (m²); dan
V = kecepatan arus (m/s)
6.

Teknologi-Teknologi PLT-AL
Dalam proses konversi energi Kinetik menjadi energi listrik pada sistem

pembangkit listrik tenaga air laut, terdapat beberapa teknologi yang saat ini sudah di
terapkan, antara lain :

5

6.1. Sea Flow

Teknologi Sea Flow merupakan teknologi turbin yang dibuat oleh Marine

Current Turbine atau MCT, merupakan salah satu jenis turbin tipe vertical, bekerja
seperti pembangkit listrik tenaga angin yang dibenamkan di dalam laut. Teknologi ini
merupakan konversi energi arus laut yang pertama kali berhasil dipasang dengan daya
keluaran rata – rata sekitar 300 kW dan nilai cut in speed sebesar 0,6 m/s (sumber :
Laporan Akhir Kegiatan Identifikasi Pengembangan Teknologi Energi Arus Laut
BALITBANG Kementrian Kelautan dan Perikanan).
Kincir memutar rotor yang menggerakan generator yang terhubung kepada
sebuah kotak gir atau disebut gearbox. Kincir tersebut dipasangkan pada sebuah
sayap yang membentang horizontal dari sebuah batang silinder yang diborkan ke
dasar laut. Turbin tersebut dapat disusun dalam barisan-barisan sehingga menjadi

6

ladang pembangkit listrik. Demi menjaga agar ikan dan makhluk hidup lainnya tidak
terluka oleh alat ini, kecepatan rotor diatur 10-20 rpm
6.2. PLTAL Kobold

Teknologi pembangkit listrik arus laut kobold merupakan salah satu jenis
pembangkit listrik yang menggunakan turbin type horizontal. Turbin kobold
merupakan hasil dari kerjasama antara Indonesia dengan tim mekanik dan elektrik

pada Pda Archamedae Italy. Teknologi kobold mengadopsi konsep propeller (baling –
baling kapal) yang diputar arus vertical yang mampu menghasilkan daya sebesar 110
kW. Pembangkit listrik tenaga arus laut menggunakan kobold merupakan salah satu
Marine Current Turbine dalam menghasilkan energi kinetik air menjadi energi listrik.
Salah satu badan nasional yang telah mengaplikasikan penggunaan teknologi ini
dalam bentuk prototype adalah Badan Penelitian dan Pengembangan Teknologi
(BPPT). Menurut Erwandi selaku ketua tim perekayasa UPT Hidrodinamika
Indonesia BPPT pemilihan teknologi turbin ini konstruksinya sederhana, mudah
pembuatannya, mudah pemeliharaannya, dan juga terjangkau harganya. Lebih lanjut
Erwandi mengatakan bahwa prototype teknologi ini hampir seluruh komponen dalam

7

pembuatannya adalah komponen dalam negeri hanya generator dan inverternya saja
yang dibeli dari luar negeri.
6.3. Helical Turbine Gorlof

Teknologi helical turbine gorlov merupakan teknologi turbin yang terdiri dari
satu atau lebih helical blades yang berputar mengelilingi silinder seperti mur baut.
Teknologi turbin helical gorlov merupakan turbin air hasil evolusi dari desain turbin

darrieus, yaitu dengan mengubah bilah kincirnya. Helical turbine gorlov diciptakan
oleh Profesor Alexander M. Gorlov dari Universitas Northeastern. Turbin ini mulai
dikembangkan pada tahun 1995. Di Indonesia sendiripun teknologi turbin gorlov ini

8

telah mulai dikembangkan dan telah dapat di desain oleh perusahaan lokal, salah
satunya oleh perusahaan T – files yang didirikan oleh para alumni ITB. Pada tahun
2009 teknologi ini mulai diaplikasikan di kawasan Bali dan Lombok.
7.

Prospek Energi Arus Laut di Indonesia

Sumber : BALITBANG Kementrian Kelautan dan Perikanan

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.
8.


Kelebihan & Kekurangan Sistem Konversi Energi Arus Laut ke 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,

9

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.
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.

10

Lampiran. Struktur dan Komponen Umum pada PLT-AL

11