Studi Potensi Pemanfaatan Energi Gelombang Laut Sebagai Pembangkit Listrik di Perairan Pantai Pulau Sumatera Bagian Utara

STUDI POTENSI PEMANFAATAN ENERGI GELOMBANG LAUT
SEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK DI PERAIRAN PANTAI PULAU
SUMATERA BAGIAN UTARA

Diajukan untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan Pendidikan
Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara

AHMAD HIMAWAN UMNA
100404062

BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR
DEPARTEMEN TENIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016

Universitas Sumatera Utara

SURAT PERNYATAAN


Saya yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama

: Ahmad Himawan Umna

NIM

: 10 0404 062

Departemen : Teknik Sipil, FT USU

Dengan ini menyatakan bahwa Tugas Akhir saya dengan Judul “Studi
Potensi Pemanfaatan Energi Gelombang laut Sebagai Pembangkit Listrik Di
Perairan Pantai Pulau Sumatera Bagian Utara ” bebas plagiat.
Apabila dikemudian hari terbukti terdapat plagiat dalam Tugas Akhir saya
tersebut, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai ketentuan peraturan
perundang-undangan.

Demikian pernyataan ini saya perbuat untuk dipergunakan sebagaimana mestinya.


Medan,

Desember 2016
Penyusun,

Ahmad Himawan Umna
10 0404 062

Universitas Sumatera Utara

LEMBAR PENGESAHAN

STUDI POTENSI PEMANFAATAN ENERGI GELOMBANG LAUT
SEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK DI PERAIRAN PANTAI PULAU
SUMATERA BAGIAN UTARA

Disusun Oleh :
Ahmad Himawan Umna
100404062
Dosen Pembimbing


Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia Tarigan M.Sc.
NIP. 19660417 199303 1 004

Dosen Penguji I
Ir. Alferido Malik
NIP. 19530504 198103 1 003

Dosen Penguji II
Ivan Indrawan,S.T.,M.T.
NIP. 19761205 200604 1 001

Disetujui Oleh :
Ketua Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan
NIP. 19561224 198103 1 002
BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Indonesia merupakan negara kelautan terbesar di dunia. Luas laut
Indonesia mencapai 5,8 juta kilometer persegi atau mendekati 70% dari luas
keseluruhan negara Indonesia. Akan tetapi belum ada pemanfaatan potensi energi
kelautan secara optimum terutama dalam membangkitkan tenaga listrik.
Skripsi ini membahas mengenai studi potensi pemanfaatan daya konversi
tenaga gelombang laut dengan menggunakan tiga sistem yaitu oscillating water
column (OWC), sistem Pelamis, dan sistem Kanal di Perairan Pantai Pulau
Sumatera Bagian Utara. Sistem - sistem ini dipilih karena memiliki banyak
keuntungan dibanding sistem lainnya dan sesuai dengan wilayah kelautan dan
pantai di Indonesia. Data yang diperoleh dari Badan Meteorologi Klimatologi dan
Geofisika (BMKG) pada bulan Juni 2016 bahwa tinggi rata-rata gelombang yang
paling tinggi berada di Samudera Hindia bagian Barat sebesar 4 m dan paling

rendah berada di Kepulauan Riau dekat selat Malaka sebesar 0,5 m. Untuk
mengetahui energi gelombang laut digunakan perhitungan serta analisa data dan
kemudian mengetahui daya listrik yang dihasilkan di tiap – tiap wilayah yang
diamati.
Dari hasil perhitungan, daya yang terkecil berada di Perairan Riau sebesar
7.955,11 W dan yang terbesar di Kepulauan Nias-Sibolga dengan sebesar
639.560,11 W. Penerapan sistem oscillating water column di wilayah perairan
Riau dapat membantu memberikan kontribusi daya listrik untuk kurang lebih 13
rumah nelayan sederhana pada kondisi pembangkitan minimum dan efisiensi
sebesar 12%. Dalam sistem pelamis, daya yang terkecil yang didapat sama dengan
sistem kolom osilasi sedangkan daya terbesar berada di Samudera Hindia bagian
Barat. Untuk sistem kanal, daya yang dihasilkan belum didapat dikarenakan
rumusannya belum tepat.
Penerapan pembangkit listrik tenaga gelombang laut di wilayah Pantai
Pulau Sumatera Bagian Utara bisa diterapkan namun perlu adanya studi lebih
mendalam lagi. Disarankan kepada pemerintah Indonesia agar memberikan fokus
penelitian energi terbarukan (renewable energy) yang nantinya akan
menggantikan penggunaan bahan bakar minyak dan gas

Kata kunci : pembangkit listrik, PLTGL, oscilating water column (OWC), sistem

pelamis, sistem kanal, energi gelombang laut, daya listrik, tinggi gelombang

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Penulis panjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat
dan karunia-Nya yang diberikan kepada penulis sehingga penulisan laporan tugas
akhir ini yang berjudul “STUDI POTENSI PEMANFAATAN ENERGI
GELOMBANG LAUT SEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK DI PERAIRAN
PANTAI PULAU SUMATERA BAGIAN UTARA” dapat diselesaikan dengan
baik.
Tujuan penulisan laporan tugas akhir ini adalah untuk memenuhi sebagian
persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik tingkat sarjana Strata–1 (S-1)
di Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.
Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada semua
pihak yang telah memberikan sumbangannya baik berupa bimbingan, bantuan dan
dukungan baik material maupun spiritual sehingga tugas akhir ini dapat
diselesaikan, khususnya kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

2. Bapak Ir. Syahrizal, MT, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Sipil, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc, selaku dosen pembimbing
yang telah berkenaan meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk
membantu, membimbing, dan mengarahkan penulis hingga selesainya
tugas akhir ini.

Universitas Sumatera Utara

4. Bapak Ir. Alferido Malik, dan Bapak Ivan Indrawan , ST. MT selaku
Dosen Pembanding / Penguji yang telah memberikan masukan dan
kritikan yang membangun dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
5. Bapak dan Ibu staf pengajar yang telah membimbing dan mendidik selama
masa studi pada jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara.
6. Orang tua ku tercinta, Ibu Wahyuni dan Ayah Hasdari Helmi Gultom yang
telah sabar membesarkan, mendidik, selalu senantiasa memberikan
dukungan semangat dan doa kepada penulis. Semoga Allah SWT
membalas dengan kebaikan dan kasih sayang yang tiada henti.
7. Untuk perempuanku, Cassia Divina Lierzha Malsya S.Psi yang telah

menunggu sangat sangat lama sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas
akhir ini
8. Abang-abang dan kakak-kakak pegawai Jurusan Teknik Sipil, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
9. Abang-abang seperjuangan, Bang Tofan, Bang Andi, Bang Maulana, Bang
Iyan, Bang Taufiq, Bang Rozi, Bang Posma, Bang Ucok, Bang Datuk dan
masih banyak para senior yang tak bisa saya sebutkan satu persatu.
10. Teman-teman seperjuangan di kampus diantaranya Adlin Firmansyah
Bangun S.T, Ikhsan Wiratama S.T, Hardi S.T, Luthfi S.T, Taslim S.T,
Derry

S.T,

DedeS.T,Yudha,Titok,Ijep,Rizqan,Irfan,Diki,Syamsul,Maulana,Tria,Hayk
al,Rendi,Nugraha dan yang lainnya yang tidak dapat disebutkan satu
persatu, terima kasih kepada semuanya yang telah banyak membantu
selama ini.

Universitas Sumatera Utara


11. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin penulis tuliskan satu persatu.
Semoga Allah SWT membalas dan melimpahkan rahmat dan karunia-Nya
kepada kita semua, dan atas dukungan yang telah diberikan penulis ucapkan
terima kasih.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan kelemahan dalam
penulisan tugas akhir ini, untuk itu penulis dengan tulus dan terbuka menerima
kritikan dan saran untuk kesempurnaan tugas akhir ini.
Sebagai penutup, penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat
bermanfaat bagi kita semua.

Medan,

Desember 2016

Penulis

Ahmad Himawan Umna
10 0404 062

Universitas Sumatera Utara


DAFTAR ISI

ABSTRAK

i

KATA PENGANTAR

ii

DAFTAR ISI

v

DAFTAR GAMBAR

vii

DAFTAR TABEL


viii

DAFTAR NOTASI

ix

BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang

1

1.2 Perumusan Masalah

2

1.3 Pembatasan Masalah

2

1.4 Tujuan

3

1.5 Manfaat

3

1.6 Sistematika Penulisan

4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Gelombang Laut

5

2.1.1

5

Interaksi Antar Gelombang

2.2 Teknik Konversi Energi Gelombang Menjadi Energi Listrik

7

2.3 Sistem Oscillating Water Column

9

2.4 Perhitungan Energi Gelombang Laut

11

2.5 Penentuan Lokasi Pembangkit Listrik Sistem OWC

12

2.6 Komponen – komponen Pembangkit Listrik

12

2.7 Sistem Pelamis

15

2.8 Perhitungan Gelombang Laut

18

Universitas Sumatera Utara

2.9 Perhitungan Daya Listrik

19

2.10 Sistem Kanal (Tapered Channel)

20

BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Membuat Diagram Alir Kegiatan dan Kondisi Lokasi

23

3.2 Kondisi Klimatologi di Lokasi Studi PLTGL

24

3.2.1

Provinsi Aceh

24

3.2.2

Provinsi Sumatera Utara

25

3.2.3

Provinsi Riau

26

3.3 Rancangan Penelitian

27

3.4 Pelaksanaan Penelitian

27

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hidro - Oseanografi

32

4.2 Panjang dan Kecepatan Gelombang Laut

35

4.3 Analisa Perhitungan Energi Gelombang Laut Sistem OWC

45

4.4 Kontribusi PLTGL Sistem OWC Pada Pemukiman Sederhana

49

4.5 Pelamis Wave Energy

50

4.6 Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut Agucadoura

51

4.7 Analisa Perhitungan Daya Listrik Sistem Pelamis

52

4.8 Kontribusi PLTGL Sistem Pelamis Pada Pemukiman Sederhana

54

4.9 Analisa Perhitungan Daya Listrik Sistem Kanal (Tapered Channel) 56

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan

57

5.2 Saran

58

DAFTAR PUSTAKA

59

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Ilustrasi pergerakan partikel zat cair pada gelombang

Gambar 2.2

Energi kinetik yang terdapat pada gelombang laut untuk menggerakkan
turbin

7

8

Gambar 2.3

Sistem Oscillating Water Column

10

Gambar 2.4

Turbin (Wells Turbine)

13

Gambar 2.5

Skema Turbin Angin

14

Gambar 2.6

Generator

14

Gambar 2.7

Pelamis Wave Energy Converters dari Ocean Power Delivery. Proyek
komersial pertama dengan kapasitas 2,25 MW telah dibangun
ditengah laut 4,8 km dari tepi pantai Portugal

16

Gambar 2.7.1 Bagian Internal Pelamis

16

Gambar 2.7.2 Power Module Pelamis

17

Gambar 2.7.3 Universal Joints

17

Gambar 2.10

Sistem Kanal

21

Gambar 3.1

Diagram Alir Kegiatan

23

Gambar 3.2

Peta Administrasi Provinsi Aceh

24

Gambar 3.3

Peta Administrasi Provinsi Sumatera Utara

26

Gambar 3.4

Peta Administrasi Provinsi Riau

27

Gambar 3.5

Prototipe Sistem Oscillating Water Column

30

Gambar 4.1

Lokasi Studi PLTGL

32

Gambar 4.2

Tampilan utama program SPSS v.22

36

Gambar 4.3

Tampilan Variable View program SPSS v.22

37

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.4

Tampilan Data View program SPSS v.22

38

Gambar 4.5

Tampilan frequencies program SPSS v.22

38

Gambar 4.6

Tampilan Frequencies Statistics program SPSS v.22

39

Gambar 4.7

Tampilan Output

39

Gambar 4.8

Tampilan Data View program SPSS v.22

40

Gambar 4.9

Tampilan Frequencies program SPSS v.22

41

Gambar 4.10

Tampilan Frequencies Statistics program SPSS v.22

41

Gambar 4.11

Tampilan Output program SPSS v.22

42

Gambar 4.12

Lokasi PLTGL Agucadoura dan 3 perangkat pelamis

53

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Perkiraan tinggi gelombang laut tanggal 08 Juni 2016

33

Tabel 4.2 Perkiraan tinggi gelombang laut tanggal 09 Juni 2016

33

Tabel 4.3 Perkiraan tinggi gelombang laut tanggal 10 Juni 2016

34

Tabel 4.4 Perkiraan tinggi gelombang laut tanggal 11 Juni 2016

34

Tabel 4.5 Perkiraan tinggi gelombang laut tanggal 12 Juni 2016

34

Tabel 4.6 Perkiraan tinggi gelombang laut tanggal 13 Juni 2016

35

Tabel 4.7 Perkiraan tinggi gelombang laut tanggal 14 Juni 2016

35

Tabel 4.8 Hasil perhitungan periode gelombang datang

43

Tabel 4.9 Hasil perhitungan panjang gelombang datang

44

Tabel 4.10 Hasil perhitungan kecepatan gelombang datang

45

Tabel 4.11 Hasil perhitungan potensi energi gelombang laut

46

Tabel 4.12 Hasil perhitungan daya listrik (tanpa efisiensi) yang dapat
dihasilkan

47

Tabel 4.13 Hasil perhitungan daya listrik (dengan efisiensi) yang dapat
dihasilkan

50

Tabel 4.14 Hasil perhitungan daya listrik (tanpa efisiensi) yang dapat
dihasilkan

54

Tabel 4.15 Hasil perhitungan daya listrik (dengan efisiensi) yang dapat
dihasilkan

55

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI
ɑ

= amplitudo

Ew

= energi total satuan periode

Ep

= energi potensial

Ek

= energi kinetik

f

= frekuensi gelombang

ρ

= massa jenis atau kerapatan

g

= percepatan gravitasi

gc

= faktor konversi

H

= tinggi gelombang

λ

= panjang gelombang

τ

= periode gelombang

P

= daya listrik

k

= angka gelombang

L

= panjang gelombang dengan dua dimensi perubahan, tegak lurus arah
rambat gelombang x

t

= waktu

η

= efisiensi

v

= kecepatan gelombang

Universitas Sumatera Utara

T

= periode gelombang

W

= lebar chamber

Universitas Sumatera Utara