MAKALAH TERMODINAMIKA TEKNIK PEMBANGKIT doc
MAKALAH TERMODINAMIKA TEKNIK
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA OMBAK
(PLT OMBAK)
Disusun Oleh :
Nama
: Tri Aditya
NPM
: 2A414819
Kelas
: 2IC01
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
JURUSAN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS GUNADARMA
2016
KATA PENGANTAR
Puji syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah memberikan hidayah dan inayah-Nya
kepada kita melalui ilmu-Nya Yang Maha Luas dan Tak Terkira sehingga penyusun
menerapkan sedikit ilmu-Nya dalam makalah ini. Kami bersyukur bahwa makalah tentang
Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang laut ini telah kami selesaikan tepat waktu.Tak lupa
kami ucapkan terima kasih pada orang tua dan teman-teman kami yang selalu memberikan
semangat dan dukungan selama ini. Akhirnya kami berharap makalah ini dapat memberikan
dampak positif yang tidak ada hentinya. Tak henti untuk dikoreksi, tak henti melahirkan
inovasi dan memotivasi orang lain untuk memberikan manfaat dari penyusun. Amin.
Depok, Januari 2016
Penulis
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Untuk bisa melangsungkan hidupnya, manusia harus berusaha memanfaatkan sumber
daya hayati yang ada di bumi ini dengan sebaik-baiknya. Akan tetapi penggunaan tersebut
haruslah mempunyai tujuan yang positif yang nantinya tidak akan membahayakan manusia itu
sendiri.
Energi gelombang laut adalah satu potensi laut dan samudra yang belum banyak
diketahui masyarakat umum adalah potensi energi laut dan samudra untuk menghasilkan
listrik. Negara yang melakukan penelitian dan pengembangan potensi energi samudra untuk
menghasilkan listrik adalah Inggris, Francis dan Jepang.
Secara umum, potensi energi samudra yang dapat menghasilkan listrik dapat dibagi
kedalam 3 jenis potensi energi yaitu energi pasang surut (tidal power), energi gelombang laut
(wave energy) dan energi panas laut (ocean thermal energy). Energi pasang surut adalah
energi yang dihasilkan dari pergerakan air laut akibat perbedaan pasang surut. Energi
gelombang laut adalah energi yang dihasilkan dari pergerakan gelombang laut menuju daratan
dan sebaliknya. Sedangkan energi panas laut memanfaatkan perbedaan temperatur air laut di
permukaan dan di kedalaman. Meskipun pemanfaatan energi jenis ini di Indonesia masih
memerlukan berbagai penelitian mendalam, tetapi secara sederhana dapat dilihat bahwa
probabilitas menemukan dan memanfaatkan potensi energi gelombang laut dan energi panas
laut lebih besar dari energi pasang surut.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun masalah-masalah yang akan dibahas dalam makalah ini adalah :
1. Apa itu PLT Gelombang Laut?
2. Bagaimana prisip kerja PLT Gelombang Laut?
3. Apa keuntungan dan kendala dalam menggunakan PLT Gelombang Laut?
1.3 Tujuan
1. Mengetahui tentang PLT Gelombang Laut lebih lanjut
2. Mengetahui Prinsip kerja dan bagaimana cara PLT Gelombang Laut bekerja
3. Mengetahui keuntungan dan kendala yang dihadapi dalam menggunakan PLT
Gelombang Laut
BAB II
PEMBAHASAN
Sejarah PLT Gelombang Laut
Pada tahun 1799 di Paris, tercatat atas nama Girad yg bersama putranya
mengembangkan tenaga gelombang menjadi listrik . Setelah itu ada Yosihio Masuda pada
tahun 1940an yang mengembangkan berbagai eksperimen di lautan untuk merubah energi
gelombang. Saat terjadi krisis minyak tahun 1974 , sejumlah peneliti mulai mengembangkan
lagi potensi gelombang laut ini diantaranya Profesor Stephen Salter dari University of
Edinburgh, Skotlandia, yang mengembangkan Salter’s Duck, sebuah perangkat sederhana yg
mampu merubah energi gelombang menjadi listrik . Setelah harga minyak kembali stabil,
peneliti banyak yang menghentikan penelitian nya terhadap gelombang laut, tapi sekarang
dengan isu perubahan iklim yg beredar, disertai dengan mulai menipisnya sumber-sumber
energi dari sektor migas, mulai banyak yang bergerak di bidang ini.
Di Indonesia sendiri sudah mulai banyak para peneliti maupun mahasiswa yang
mengembangkan device pengubah gelombang menjadi listrik ini, baik dalam skala alat yang
besar maupun yang sederhana.
Prinsip Kerja PLT Gelombang Laut
Secara umum, sistem kerja pembangkit listrik tenaga gelombang laut sangat
sederhana. Sebuah tabung beton dipasang pada ketinggian tertentu di pantai dan ujungnya
dipasang di bawah permukaan air laut. Ketika ada ombak yang datang ke pantai, air dalam
tabung beton tersebut mendorong udara di bagian tabung yang terletak di darat. Gerakan yang
sebaliknya terjadi saat ombat surut. Gerakan udara yang berbolak-balik inilah yang
dimanfaatkan untuk memutar turbin yang dihubungkan dengan sebuah pembangkit listrik.
Terdapat alat khusus yang dipasang pada turbin sehingga turbin berputar hanya pada satu arah
walaupun arus udara dalam tabung beton bergerak dalam 2 arah.
Ada dua cara mengkonversikan energi gelombang laut menjadi energi listrik, yaitu
dengan sistem off-Shore ( lepas pantai) dan On-shore (Pantai)
1. Off-Shore (Lepas Pantai)
Sistem off-shore dirancang pada kedalaman 40 meter dengan mekanisme
kumparan yang memanfaatkan pergerakan gelombang untuk memompa energi. Listrik
dihasilkan dari gerakan relatif antara pembungkus luar (external hull) dan bandul
dalam (internal pendulum). Naik-turunnya pipa pengapung di permukaan yang
mengikuti gerakan gelombang berpengaruh pada pipa penghubung yang selanjutnya
menggerakkan rotasi turbin bawah laut. Cara lain untuk menangkap energi gelombang
laut dengan sistem off-shore adalah dengan membangun sistem tabung dan
memanfaatkan gerak gelombang yang masuk ke dalam ruang bawah pelampung
sehingga timbul perpindahan udara ke bagian atas pelampung. Gerakan perpindahan
udara inilah yang menggerakkan turbin.
2. On-Shore (Pantai)
Sedangkan pada sistem on-shore, ada 3 metode yang dapat digunakan, yaitu
channel system, float system, dan oscillating water column system. Secara umum,
pada prinsipnya, energi mekanik yang tercipta dari sistem-sistem ini mengaktifkan
generator secara langsung dengan mentransfer gelombang fluida (air atau udara
penggerak) yang kemudian mengaktifkan turbin generator.
a) Float System
Alat ini akan membangkitkan listrik dari hasil gerakan vertikal dan rotasional
pelampung dan dapat ditambatkan pada untaian rakit yang mengambang atau
alat yang tertambat di dasar laut dan dihubungkan dengan engsel Cockerell.
Gerakan pelampung ini menimbulkan tekanan hidrolik yang kemudian diubah
menjadi listrik. Menurut penelitian, deretan rakit sepanjang 1000 km akan
mampu membangkitkan energi listrik yang setara dengan 25000 MW.
b) Oscillating Water Column System
Alat ini membangkitkan listrik dari naik turunnya air akibat gelombang dalam
sebuah pipa silindris yang berlubang. Naik turunnya kolom air ini akan
mengakibatkan keluar masuknya udara di lubang bagian atas pipa dan
menggerakkan turbin. Sederhananya, OWC merupakan salah satu sistem dan
peralatan yang dapat mengubah energi gelombang laut menjadi energi listrik
dengan menggunakan kolom osilasi. Alat OWC ini akan menangkap energi
gelombang yang mengenai lubang pintu OWC, sehingga terjadi fluktuasi atau
osilasi gerakan air dalam ruang OWC, kemudian tekanan udara ini akan
menggerakkan baling-baling turbin yang dihubungkan dengan generator listrik
sehingga menghasilkan listrik.
c) Channel System (Wave Surge atau Focusing Devices)
Peralatan ini biasa juga disebut sebagai tapered channel atau kanal meruncing
atau sistem tapchan, dipasang pada sebuah struktur kanal yang dibangun di
pantai untuk mengkonsentrasikan gelombang dan menyalurkannya melalui
saluran ke dalam bangunan penjebak seperti kolam buatan (lagoon) yang
ditinggikan. Air yang mengalir keluar dari kolam penampung ini yang
digunakan untuk membangkitkan listrik dengan menggunakan teknologi
standar hydropower.
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 masingmasing ( 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.
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
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 kondisikondisi 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.
Teknik Pengukuran, Instrumentasi dan Kontrol
Prediksi daya yang dapat dibangkitkan melalui tenaga ombak dilakukan dengan
memanfaatkan data angin. Angin yang bertiup di permukaan 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:
dimana :
P = daya (kW/m panjang gelombang)
H = tinggi gelombang (m)
S = perioda (detik)
Tz = zero crossing period.
Daya yang terkandung dalam ombak juga dirumuskan oleh K. Hulls dalam bentuk
sebagai berikut:
dimana :
P = daya
b = berat jenis air laut
g = percepatan gravitasi
T = periode gelombang
H = tinggi ombak rata-rata.
Perkembangan Teknologi
Berbagai macam riset dan teknologi telah diterapkan oleh beberapa lembaga dan perusahaan
untuk mengembangkan madel baru bagi sistem konversi energi tenaga ombak ini sehingga
dapat menghasilkan efisiensi yang lebih tinggi. Beberapa contoh perusahaan tersebut adalah:
1. Renewable Energy Holdings
Memiliki ide untuk menghasilkan listrik dari tenaga ombak menggunakan
peralatan yang dipasang di dasar laut dekat tepi pantai sedikit mirip dengan Pelamis.
Prinsipnya menggunakan gerakan naik turun dari ombak untuk menggerakkan piston
yang bergerak naik turun pula di dalam sebuah silinder. Gerakan dari piston tersebut
selanjutnya digunakan untuk mendorong air laut guna memutar turbin.
2. SRI International
Menggunakan konsep pemakaian sejenis plastik khusus bernama elastomer
dielektrik yang bereaksi terhadap listrik. Ketika listrik dialirkan melalui elastomer
tersebut, elastomer akan meregang dan terkompresi bergantian. Sebaliknya jika
elastomer tersebut dikompresi atau diregangkan, maka energi listrik pun timbul.
Berdasarkan konsep tersebut idenya ialah menghubungkan sebuah pelampung dengan
elastomer yang terikat di dasar laut. Ketika pelampung diombang-ambingkan oleh
ombak, maka regangan maupun tahanan yang dialami elastomer akan menghasilkan
listrik.
3. BioPower System
Mengembangkan inovasi sirip-ekor-ikan-hiu buatan dan rumput laut mekanik
untuk menangkap energi dari ombak. Idenya bermula dari pemikiran sederhana bahwa
sistem yang berfungsi paling baik di laut tentunya adalah sistem yang telah ada disana
selama beribu-ribu tahun lamanya. Ketika arus ombak menggoyang sirip ekor
mekanik dari samping ke samping sebuah kotak gir akan mengubah gerakan osilasi
tersebut menjadi gerakan searah yang menggerakkan sebuah generator magnetik.
Rumput laut mekaniknya pun bekerja dengan cara yang sama, yaitu dengan
menangkap arus ombak di permukaan laut dan menggunakan generator yang serupa
untuk merubah pergerakan laut menjadi listrik.
4. Ocean Power Delivery
Perusahaan ini mendesain tabung-tabung yang sekilas terlihat seperti ular
mengambang di permukaan laut (dengan sebutan Pelamis) sebagai penghasil listrik.
Setiap tabung memiliki panjang sekitar 122 meter dan terbagi menjadi empat segmen.
Setiap ombak yang melalui alat ini akan menyebabkan tabung silinder tersebut
bergerak secara vertikal maupun lateral. Gerakan yang ditimbulkan akan mendorong
piston diantara tiap sambungan segmen yang selanjutnya memompa cairan hidrolik
bertekanan melalui sebuah motor untuk menggerakkan generator listrik. Supaya tidak
ikut terbawa arus, setiap tabung ditahan di dasar laut menggunakan jangkar khusus.
Kiri: Pelamis Wave Energy Converters dari Ocean Power Delivery. Tengah: Rumput laut
mekanik yang disebut juga Biowave. Kanan: Sirip ekor ikan hiu buatan yang disebut
Biostream.
Estimasi Biaya
Meskipun biaya operasional pembangkit listrik tenaga ombak sangat rendah, namun
untuk membangun instalasi pembangkit ini diperlukan dana yang besar. Apalagi instalasi
pembangkit ini terletak di tengah laut, sehingga diperlukan biaya yang lebih besar untuk
menjamin safety dan endurability-nya. Berikut adalah estimasi biaya yang dibutuhkan untuk
membangun sebuah instalasi pembangkit listrik dengan memanfaatkan gelombang laut.
Potensi di Dunia
Gelombang laut memiliki potensi yang sangat besar sebagai sumber energi. Ombak di
perairan dalam dapat menghasilkan daya sebesar 1 hingga 10 terrawatt. Lokasi yang sangat
potensial untuk menjadi tempat pengembangan pembangkit listrik tenaga gelombang laut
adalah wilayah laut bagian barat Eropa, pantai utara Inggris, dan sepanjang garis pantai
Samudera Pasifik di Afrika Selatan, Amerika Selatan, Australia, dan Selandia Baru.
Pengembangan instalasi pembangkit energi listrik dengan memanfaatkan energi gelombang
dan pasang surut telah dilakukan hingga mencapai tingkat komersil di beberapa negara,
seperti Skotlandia dan Portugal untuk energi gelombang, dan Perancis dan Amerika Serikat
untuk energi pasang surut.
Potensi di Indonesia dan Hambatan Pengembangan dan Aplikasi di
Indonesia
Indonesia, sebagai negara kepulauan dengan wilayah perairan yang luas, sebenarnya
memiliki banyak lokasi yang potensial untuk dibangun sistem pembangkit listrik tenaga
ombak karena laut-laut di Indonesia memiliki arus yang kuat dan ombak yang cukup besar,
terutama di tempat-tempat yang menghadap ke Samudera Hindia dan Samudera Pasifik. Laut
Indonesia adalah satu-satunya jalur yang mempertemukan massa air Samudera Pasifik dengan
Samudera Hindia, dan tiap detiknya jalur ini dilewati oleh kurang lebih 15 juta meter kubik
air laut. Indonesia juga merupakan negara dengan garis pantai terpanjang kedua di dunia.
Seorang warga negara Indonesia bernama Zamrisyaf telah menemukan sistem listrik tenaga
gelombang laut dengan metode bandulan dan dan bahkan telah mematenkannya. Sayangnya,
pemerintah Indonesia belum mengkaji potensi ini lebih dalam dan mengembangkannya secara
maksimal. Percobaan pengembangan instalasi untuk memanfaatkan energi gelombang dengan
sistem Oscillating Water Column pernah dilakukan di pantai Baron, Yogyakarta, namun
hingga saat ini belum menunjukkan hasil yang memuaskan.
Ada beberapa faktor yang menjadi kendala dalam pengembangan pembangkit listrik
tenaga gelombang laut di Indonesia. Pembangkit listrik tenaga gelombang laut ini akan
dihubungkan dengan jaringan bawah laut ke konsumen sehingga perlu biaya yang mahal
untuk perawatan dan biaya instalasi. Air laut dapat mempercepat terjadinya korosi pada
peralatan, dan kekuatan arus yang besar dan ketidakkontinuan gelombang laut disebabkan
terjadinya perputaran atau biasa disebut juga arus putar pun cenderung merusak peralatan.
Outputnya mengikuti grafik sinusoidal sesuai dengan respon pasang surut akibat gerakan
interaksi Bumi-Bulan-Matahari. Pada saat pasang purnama, kecepatan arus akan sangat deras,
sedangkan saat pasang perbani, kecepatan arus akan berkurang kira-kira setengah dari pasang
purnama.
Teknologi ini tergolong baru dan hanya dikuasai beberapa negara sehingga diperlukan
pendanaan yang besar dalam pengembangannya di Indonesia. Hal ini terkait kondisi sumber
arus Indonesia yang spesifik dan tidak dapat disamakan dengan negara-negara yang telah
berhasil mengembangkan teknologi ini sehingga diperlukan penelitian yang lebih mendalam
baik dalam hal perancangan alat ataupun penentuan tempat yang efektif untuk dibangunnya
teknologi ini dan tentu saja pendanaan untuk para ahli yang bersangkutan.
Untuk pengembangan energi alternatif yang terbarukan dibutuhkan regulasi oleh
pemerintah. Regulasi yang dibutuhkan berhubungan dengan tata niaga sumber energi dan
perangkat hukum sehingga energi alternatif dapat diperdagangkan. Ketiadaan subsidi dana
untuk riset dan produksi energi alternatif merupakan kendala serius. Hal ini berdampak
terhadap peningkatan kualitas dan pemanfaatan sumber energi alternatif belum bisa
memberikan nilai tambah yang besar. Selain itu juga kurangnya dukungan kelembagaan,
dukungan fiskal dan moneter serta dukungan ketentuan peraturan perundang-undangan.
BAB III
PENUTUP
Kelebihan dan kekurangan
Pembangkit listrik tenaga ombak ini memiliki banyak keunggulan dibandingkan
pembangkit listrik lainnya. Sumber energi pembangkit listrik, yaitu gelombang laut, dapat
diperoleh secara gratis sehingga biaya operasinya cenderung lebih rendah daripada
pembangkit lainnya. Pembangkit ini tidak membutuhkan bahan bakar sehingga tidak
menghasilkan limbah yang membahayakan lingkungan. Kapasitas energi yang dihasilkan jauh
lebih besar daripada pembangkit tenaga angin. Energi yang dihasilkan oleh arus air 12 mph
sebanding dengan energi yang dihasilkan oleh angin dengan kecepatan 110 mph. Produksi
listrik juga relatif lebih stabil dan dapat diprediksi karena intensitas dan kondisi ombak di laut
dapat diperkirakan sejak jauh-jauh hari.
Di samping keunggulannya, sistem ini juga memiliki beberapa kekurangan, yaitu
ketergantungannya pada ombak, sehingga hanya dapat mensuplai energi selama lebih kurang
10 jam setiap harinya ketika ada pergerakan ombak masuk ataupun keluar, dan jika ombaknya
kecil maka energi yang dihasilkan juga akan kecil. Namun kekurangannya yang paling utama
adalah sangat sulitnya menemukan lokasi yang tepat untuk dibangun pembangkit listrik,
karena untuk dibangun instalasi pembangkit listrik tenaga gelombang laut, tempat tersebut
harus memiliki ombak yang kuat dan muncul secara konsisten.
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]
http://en.wikipedia.org/wiki/Wave_power
[5]
http://dokumen.tips/documents/plt-gelombang-laut.html
[6]
http://majalahenergi.com/forum/energi-baru-dan-terbarukan/energilaut/tf-2106-konversi-energi-sistem-pembangkit-listrik-tenaga-laut
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA OMBAK
(PLT OMBAK)
Disusun Oleh :
Nama
: Tri Aditya
NPM
: 2A414819
Kelas
: 2IC01
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
JURUSAN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS GUNADARMA
2016
KATA PENGANTAR
Puji syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah memberikan hidayah dan inayah-Nya
kepada kita melalui ilmu-Nya Yang Maha Luas dan Tak Terkira sehingga penyusun
menerapkan sedikit ilmu-Nya dalam makalah ini. Kami bersyukur bahwa makalah tentang
Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang laut ini telah kami selesaikan tepat waktu.Tak lupa
kami ucapkan terima kasih pada orang tua dan teman-teman kami yang selalu memberikan
semangat dan dukungan selama ini. Akhirnya kami berharap makalah ini dapat memberikan
dampak positif yang tidak ada hentinya. Tak henti untuk dikoreksi, tak henti melahirkan
inovasi dan memotivasi orang lain untuk memberikan manfaat dari penyusun. Amin.
Depok, Januari 2016
Penulis
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Untuk bisa melangsungkan hidupnya, manusia harus berusaha memanfaatkan sumber
daya hayati yang ada di bumi ini dengan sebaik-baiknya. Akan tetapi penggunaan tersebut
haruslah mempunyai tujuan yang positif yang nantinya tidak akan membahayakan manusia itu
sendiri.
Energi gelombang laut adalah satu potensi laut dan samudra yang belum banyak
diketahui masyarakat umum adalah potensi energi laut dan samudra untuk menghasilkan
listrik. Negara yang melakukan penelitian dan pengembangan potensi energi samudra untuk
menghasilkan listrik adalah Inggris, Francis dan Jepang.
Secara umum, potensi energi samudra yang dapat menghasilkan listrik dapat dibagi
kedalam 3 jenis potensi energi yaitu energi pasang surut (tidal power), energi gelombang laut
(wave energy) dan energi panas laut (ocean thermal energy). Energi pasang surut adalah
energi yang dihasilkan dari pergerakan air laut akibat perbedaan pasang surut. Energi
gelombang laut adalah energi yang dihasilkan dari pergerakan gelombang laut menuju daratan
dan sebaliknya. Sedangkan energi panas laut memanfaatkan perbedaan temperatur air laut di
permukaan dan di kedalaman. Meskipun pemanfaatan energi jenis ini di Indonesia masih
memerlukan berbagai penelitian mendalam, tetapi secara sederhana dapat dilihat bahwa
probabilitas menemukan dan memanfaatkan potensi energi gelombang laut dan energi panas
laut lebih besar dari energi pasang surut.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun masalah-masalah yang akan dibahas dalam makalah ini adalah :
1. Apa itu PLT Gelombang Laut?
2. Bagaimana prisip kerja PLT Gelombang Laut?
3. Apa keuntungan dan kendala dalam menggunakan PLT Gelombang Laut?
1.3 Tujuan
1. Mengetahui tentang PLT Gelombang Laut lebih lanjut
2. Mengetahui Prinsip kerja dan bagaimana cara PLT Gelombang Laut bekerja
3. Mengetahui keuntungan dan kendala yang dihadapi dalam menggunakan PLT
Gelombang Laut
BAB II
PEMBAHASAN
Sejarah PLT Gelombang Laut
Pada tahun 1799 di Paris, tercatat atas nama Girad yg bersama putranya
mengembangkan tenaga gelombang menjadi listrik . Setelah itu ada Yosihio Masuda pada
tahun 1940an yang mengembangkan berbagai eksperimen di lautan untuk merubah energi
gelombang. Saat terjadi krisis minyak tahun 1974 , sejumlah peneliti mulai mengembangkan
lagi potensi gelombang laut ini diantaranya Profesor Stephen Salter dari University of
Edinburgh, Skotlandia, yang mengembangkan Salter’s Duck, sebuah perangkat sederhana yg
mampu merubah energi gelombang menjadi listrik . Setelah harga minyak kembali stabil,
peneliti banyak yang menghentikan penelitian nya terhadap gelombang laut, tapi sekarang
dengan isu perubahan iklim yg beredar, disertai dengan mulai menipisnya sumber-sumber
energi dari sektor migas, mulai banyak yang bergerak di bidang ini.
Di Indonesia sendiri sudah mulai banyak para peneliti maupun mahasiswa yang
mengembangkan device pengubah gelombang menjadi listrik ini, baik dalam skala alat yang
besar maupun yang sederhana.
Prinsip Kerja PLT Gelombang Laut
Secara umum, sistem kerja pembangkit listrik tenaga gelombang laut sangat
sederhana. Sebuah tabung beton dipasang pada ketinggian tertentu di pantai dan ujungnya
dipasang di bawah permukaan air laut. Ketika ada ombak yang datang ke pantai, air dalam
tabung beton tersebut mendorong udara di bagian tabung yang terletak di darat. Gerakan yang
sebaliknya terjadi saat ombat surut. Gerakan udara yang berbolak-balik inilah yang
dimanfaatkan untuk memutar turbin yang dihubungkan dengan sebuah pembangkit listrik.
Terdapat alat khusus yang dipasang pada turbin sehingga turbin berputar hanya pada satu arah
walaupun arus udara dalam tabung beton bergerak dalam 2 arah.
Ada dua cara mengkonversikan energi gelombang laut menjadi energi listrik, yaitu
dengan sistem off-Shore ( lepas pantai) dan On-shore (Pantai)
1. Off-Shore (Lepas Pantai)
Sistem off-shore dirancang pada kedalaman 40 meter dengan mekanisme
kumparan yang memanfaatkan pergerakan gelombang untuk memompa energi. Listrik
dihasilkan dari gerakan relatif antara pembungkus luar (external hull) dan bandul
dalam (internal pendulum). Naik-turunnya pipa pengapung di permukaan yang
mengikuti gerakan gelombang berpengaruh pada pipa penghubung yang selanjutnya
menggerakkan rotasi turbin bawah laut. Cara lain untuk menangkap energi gelombang
laut dengan sistem off-shore adalah dengan membangun sistem tabung dan
memanfaatkan gerak gelombang yang masuk ke dalam ruang bawah pelampung
sehingga timbul perpindahan udara ke bagian atas pelampung. Gerakan perpindahan
udara inilah yang menggerakkan turbin.
2. On-Shore (Pantai)
Sedangkan pada sistem on-shore, ada 3 metode yang dapat digunakan, yaitu
channel system, float system, dan oscillating water column system. Secara umum,
pada prinsipnya, energi mekanik yang tercipta dari sistem-sistem ini mengaktifkan
generator secara langsung dengan mentransfer gelombang fluida (air atau udara
penggerak) yang kemudian mengaktifkan turbin generator.
a) Float System
Alat ini akan membangkitkan listrik dari hasil gerakan vertikal dan rotasional
pelampung dan dapat ditambatkan pada untaian rakit yang mengambang atau
alat yang tertambat di dasar laut dan dihubungkan dengan engsel Cockerell.
Gerakan pelampung ini menimbulkan tekanan hidrolik yang kemudian diubah
menjadi listrik. Menurut penelitian, deretan rakit sepanjang 1000 km akan
mampu membangkitkan energi listrik yang setara dengan 25000 MW.
b) Oscillating Water Column System
Alat ini membangkitkan listrik dari naik turunnya air akibat gelombang dalam
sebuah pipa silindris yang berlubang. Naik turunnya kolom air ini akan
mengakibatkan keluar masuknya udara di lubang bagian atas pipa dan
menggerakkan turbin. Sederhananya, OWC merupakan salah satu sistem dan
peralatan yang dapat mengubah energi gelombang laut menjadi energi listrik
dengan menggunakan kolom osilasi. Alat OWC ini akan menangkap energi
gelombang yang mengenai lubang pintu OWC, sehingga terjadi fluktuasi atau
osilasi gerakan air dalam ruang OWC, kemudian tekanan udara ini akan
menggerakkan baling-baling turbin yang dihubungkan dengan generator listrik
sehingga menghasilkan listrik.
c) Channel System (Wave Surge atau Focusing Devices)
Peralatan ini biasa juga disebut sebagai tapered channel atau kanal meruncing
atau sistem tapchan, dipasang pada sebuah struktur kanal yang dibangun di
pantai untuk mengkonsentrasikan gelombang dan menyalurkannya melalui
saluran ke dalam bangunan penjebak seperti kolam buatan (lagoon) yang
ditinggikan. Air yang mengalir keluar dari kolam penampung ini yang
digunakan untuk membangkitkan listrik dengan menggunakan teknologi
standar hydropower.
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 masingmasing ( 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.
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
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 kondisikondisi 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.
Teknik Pengukuran, Instrumentasi dan Kontrol
Prediksi daya yang dapat dibangkitkan melalui tenaga ombak dilakukan dengan
memanfaatkan data angin. Angin yang bertiup di permukaan 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:
dimana :
P = daya (kW/m panjang gelombang)
H = tinggi gelombang (m)
S = perioda (detik)
Tz = zero crossing period.
Daya yang terkandung dalam ombak juga dirumuskan oleh K. Hulls dalam bentuk
sebagai berikut:
dimana :
P = daya
b = berat jenis air laut
g = percepatan gravitasi
T = periode gelombang
H = tinggi ombak rata-rata.
Perkembangan Teknologi
Berbagai macam riset dan teknologi telah diterapkan oleh beberapa lembaga dan perusahaan
untuk mengembangkan madel baru bagi sistem konversi energi tenaga ombak ini sehingga
dapat menghasilkan efisiensi yang lebih tinggi. Beberapa contoh perusahaan tersebut adalah:
1. Renewable Energy Holdings
Memiliki ide untuk menghasilkan listrik dari tenaga ombak menggunakan
peralatan yang dipasang di dasar laut dekat tepi pantai sedikit mirip dengan Pelamis.
Prinsipnya menggunakan gerakan naik turun dari ombak untuk menggerakkan piston
yang bergerak naik turun pula di dalam sebuah silinder. Gerakan dari piston tersebut
selanjutnya digunakan untuk mendorong air laut guna memutar turbin.
2. SRI International
Menggunakan konsep pemakaian sejenis plastik khusus bernama elastomer
dielektrik yang bereaksi terhadap listrik. Ketika listrik dialirkan melalui elastomer
tersebut, elastomer akan meregang dan terkompresi bergantian. Sebaliknya jika
elastomer tersebut dikompresi atau diregangkan, maka energi listrik pun timbul.
Berdasarkan konsep tersebut idenya ialah menghubungkan sebuah pelampung dengan
elastomer yang terikat di dasar laut. Ketika pelampung diombang-ambingkan oleh
ombak, maka regangan maupun tahanan yang dialami elastomer akan menghasilkan
listrik.
3. BioPower System
Mengembangkan inovasi sirip-ekor-ikan-hiu buatan dan rumput laut mekanik
untuk menangkap energi dari ombak. Idenya bermula dari pemikiran sederhana bahwa
sistem yang berfungsi paling baik di laut tentunya adalah sistem yang telah ada disana
selama beribu-ribu tahun lamanya. Ketika arus ombak menggoyang sirip ekor
mekanik dari samping ke samping sebuah kotak gir akan mengubah gerakan osilasi
tersebut menjadi gerakan searah yang menggerakkan sebuah generator magnetik.
Rumput laut mekaniknya pun bekerja dengan cara yang sama, yaitu dengan
menangkap arus ombak di permukaan laut dan menggunakan generator yang serupa
untuk merubah pergerakan laut menjadi listrik.
4. Ocean Power Delivery
Perusahaan ini mendesain tabung-tabung yang sekilas terlihat seperti ular
mengambang di permukaan laut (dengan sebutan Pelamis) sebagai penghasil listrik.
Setiap tabung memiliki panjang sekitar 122 meter dan terbagi menjadi empat segmen.
Setiap ombak yang melalui alat ini akan menyebabkan tabung silinder tersebut
bergerak secara vertikal maupun lateral. Gerakan yang ditimbulkan akan mendorong
piston diantara tiap sambungan segmen yang selanjutnya memompa cairan hidrolik
bertekanan melalui sebuah motor untuk menggerakkan generator listrik. Supaya tidak
ikut terbawa arus, setiap tabung ditahan di dasar laut menggunakan jangkar khusus.
Kiri: Pelamis Wave Energy Converters dari Ocean Power Delivery. Tengah: Rumput laut
mekanik yang disebut juga Biowave. Kanan: Sirip ekor ikan hiu buatan yang disebut
Biostream.
Estimasi Biaya
Meskipun biaya operasional pembangkit listrik tenaga ombak sangat rendah, namun
untuk membangun instalasi pembangkit ini diperlukan dana yang besar. Apalagi instalasi
pembangkit ini terletak di tengah laut, sehingga diperlukan biaya yang lebih besar untuk
menjamin safety dan endurability-nya. Berikut adalah estimasi biaya yang dibutuhkan untuk
membangun sebuah instalasi pembangkit listrik dengan memanfaatkan gelombang laut.
Potensi di Dunia
Gelombang laut memiliki potensi yang sangat besar sebagai sumber energi. Ombak di
perairan dalam dapat menghasilkan daya sebesar 1 hingga 10 terrawatt. Lokasi yang sangat
potensial untuk menjadi tempat pengembangan pembangkit listrik tenaga gelombang laut
adalah wilayah laut bagian barat Eropa, pantai utara Inggris, dan sepanjang garis pantai
Samudera Pasifik di Afrika Selatan, Amerika Selatan, Australia, dan Selandia Baru.
Pengembangan instalasi pembangkit energi listrik dengan memanfaatkan energi gelombang
dan pasang surut telah dilakukan hingga mencapai tingkat komersil di beberapa negara,
seperti Skotlandia dan Portugal untuk energi gelombang, dan Perancis dan Amerika Serikat
untuk energi pasang surut.
Potensi di Indonesia dan Hambatan Pengembangan dan Aplikasi di
Indonesia
Indonesia, sebagai negara kepulauan dengan wilayah perairan yang luas, sebenarnya
memiliki banyak lokasi yang potensial untuk dibangun sistem pembangkit listrik tenaga
ombak karena laut-laut di Indonesia memiliki arus yang kuat dan ombak yang cukup besar,
terutama di tempat-tempat yang menghadap ke Samudera Hindia dan Samudera Pasifik. Laut
Indonesia adalah satu-satunya jalur yang mempertemukan massa air Samudera Pasifik dengan
Samudera Hindia, dan tiap detiknya jalur ini dilewati oleh kurang lebih 15 juta meter kubik
air laut. Indonesia juga merupakan negara dengan garis pantai terpanjang kedua di dunia.
Seorang warga negara Indonesia bernama Zamrisyaf telah menemukan sistem listrik tenaga
gelombang laut dengan metode bandulan dan dan bahkan telah mematenkannya. Sayangnya,
pemerintah Indonesia belum mengkaji potensi ini lebih dalam dan mengembangkannya secara
maksimal. Percobaan pengembangan instalasi untuk memanfaatkan energi gelombang dengan
sistem Oscillating Water Column pernah dilakukan di pantai Baron, Yogyakarta, namun
hingga saat ini belum menunjukkan hasil yang memuaskan.
Ada beberapa faktor yang menjadi kendala dalam pengembangan pembangkit listrik
tenaga gelombang laut di Indonesia. Pembangkit listrik tenaga gelombang laut ini akan
dihubungkan dengan jaringan bawah laut ke konsumen sehingga perlu biaya yang mahal
untuk perawatan dan biaya instalasi. Air laut dapat mempercepat terjadinya korosi pada
peralatan, dan kekuatan arus yang besar dan ketidakkontinuan gelombang laut disebabkan
terjadinya perputaran atau biasa disebut juga arus putar pun cenderung merusak peralatan.
Outputnya mengikuti grafik sinusoidal sesuai dengan respon pasang surut akibat gerakan
interaksi Bumi-Bulan-Matahari. Pada saat pasang purnama, kecepatan arus akan sangat deras,
sedangkan saat pasang perbani, kecepatan arus akan berkurang kira-kira setengah dari pasang
purnama.
Teknologi ini tergolong baru dan hanya dikuasai beberapa negara sehingga diperlukan
pendanaan yang besar dalam pengembangannya di Indonesia. Hal ini terkait kondisi sumber
arus Indonesia yang spesifik dan tidak dapat disamakan dengan negara-negara yang telah
berhasil mengembangkan teknologi ini sehingga diperlukan penelitian yang lebih mendalam
baik dalam hal perancangan alat ataupun penentuan tempat yang efektif untuk dibangunnya
teknologi ini dan tentu saja pendanaan untuk para ahli yang bersangkutan.
Untuk pengembangan energi alternatif yang terbarukan dibutuhkan regulasi oleh
pemerintah. Regulasi yang dibutuhkan berhubungan dengan tata niaga sumber energi dan
perangkat hukum sehingga energi alternatif dapat diperdagangkan. Ketiadaan subsidi dana
untuk riset dan produksi energi alternatif merupakan kendala serius. Hal ini berdampak
terhadap peningkatan kualitas dan pemanfaatan sumber energi alternatif belum bisa
memberikan nilai tambah yang besar. Selain itu juga kurangnya dukungan kelembagaan,
dukungan fiskal dan moneter serta dukungan ketentuan peraturan perundang-undangan.
BAB III
PENUTUP
Kelebihan dan kekurangan
Pembangkit listrik tenaga ombak ini memiliki banyak keunggulan dibandingkan
pembangkit listrik lainnya. Sumber energi pembangkit listrik, yaitu gelombang laut, dapat
diperoleh secara gratis sehingga biaya operasinya cenderung lebih rendah daripada
pembangkit lainnya. Pembangkit ini tidak membutuhkan bahan bakar sehingga tidak
menghasilkan limbah yang membahayakan lingkungan. Kapasitas energi yang dihasilkan jauh
lebih besar daripada pembangkit tenaga angin. Energi yang dihasilkan oleh arus air 12 mph
sebanding dengan energi yang dihasilkan oleh angin dengan kecepatan 110 mph. Produksi
listrik juga relatif lebih stabil dan dapat diprediksi karena intensitas dan kondisi ombak di laut
dapat diperkirakan sejak jauh-jauh hari.
Di samping keunggulannya, sistem ini juga memiliki beberapa kekurangan, yaitu
ketergantungannya pada ombak, sehingga hanya dapat mensuplai energi selama lebih kurang
10 jam setiap harinya ketika ada pergerakan ombak masuk ataupun keluar, dan jika ombaknya
kecil maka energi yang dihasilkan juga akan kecil. Namun kekurangannya yang paling utama
adalah sangat sulitnya menemukan lokasi yang tepat untuk dibangun pembangkit listrik,
karena untuk dibangun instalasi pembangkit listrik tenaga gelombang laut, tempat tersebut
harus memiliki ombak yang kuat dan muncul secara konsisten.
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]
http://en.wikipedia.org/wiki/Wave_power
[5]
http://dokumen.tips/documents/plt-gelombang-laut.html
[6]
http://majalahenergi.com/forum/energi-baru-dan-terbarukan/energilaut/tf-2106-konversi-energi-sistem-pembangkit-listrik-tenaga-laut