PKMP PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA OMBAK UNT
PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA OMBAK
UNTUK SKALA RUMAH TANGGA
Jenis Kegiatan:
PKM Penelitian
TIM :
SUPARNO
FAJAR ARIANTO
TAUFAN AJI
ERI WINARDI
IMAM YUGO SANTOSO
L2E 006 083
J2D 005 167
L2E 003 460
L2E 003 408
L2E 004 405
UNIVERSITAS DIPONEGORO
2008
HALAMAN PENGESAHAN
PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
1. Judul Kegiatan
: Pembangkit Listrik Tenaga Ombak
Untuk Skala Rumah Tangga
2. Bidang Kegiatan
: PKM Penelitian
3. Ketua Pelaksana Kegiatan
a. Nama Lengkap
b. NRP/NIM
c. Jurusan/Fakultas
d. Universitas/Institut/Politeknik
: Suparno
: L2E 006 083
: Teknik/Mesin
: Universitas Diponegoro
4. Anggota Pelaksana
: 5 orang
5. Dosen Pembimbing
a. Nama Lengkap dan Gelar
: M. Tauviqirrahman,S.T,M.T
b. NIP
: 132 303 958
Semarang, 31 Agustus 2008
6. Biaya Kegiatan Total
DIKTI
Sumber lain
: Rp 6.000.000,00
: Rp 730.000,00
7. Jangka Waktu Pelaksanaan
: Bulan April s/d September 2009
Semarang, 24 September 2008
Menyetujui:
Ketua Jurusan Teknik Mesin
Ketua Pelaksana Kegiatan
(Dr.Ir. Dipl. Ing Berkah Fadjar T.K.)
(Suparno)
NIP. 131 668 482
NIM. L2E 006 083
Mengetahui PR III
Universitas Diponegoro
Dosen Pembimbing
(Sukinta, SH, MHum)
NIP.131 763 894
(M. Tauviqirrahman,S.T,M.T)
NIP. 132 303 958
I.
Judul Proposal Penelitian
Pembangkit Listrik Tenaga Ombak Untuk Skala Rumah Tangga
II.
Latar Belakang Masalah
Ketersediaan energi listrik di Indonesia semakin berkurang, bertolak
belakang dengan kebutuhan masyarakat yang justru semakin bertambah.. Menurut
Badan Pusat Statistik PLN tahun 2006, kebutuhan energi listrik di Indonesia untuk
beberapa sektor dapat dilihat seperti pada gambar 1 di bawah ini:
Gambar 1. Grafik kebutuhan listrik untuk beberapa sektor
(Sumber : BPS PLN, 2006, PT PLN (Persero))
Berdasar grafik di atas, diramalkan kebutuhan energi listrik di Indonesia
akan semakin meningkat. Untuk memenuhi kebutuhan energi listrik yang selalu
meningkat dibutuhkan beberapa sumber energi listrik sesuai tabel di bawah ini.
3
Tabel 1. Sumber energi listrik di Indonesia
(Sumber : BPS PLN, 2004, PT PLN (Persero))
Menurut data di atas sebagian besar pembangkit listrik di Indonesia masih
menggunakan minyak bumi sebagai bahan bakar. Padahal cadangan minyak bumi
di dunia khususnya di Indonesia semakin berkurang sesuai data Badan Pusat
Statistik tahun 2006. (Lihat Tabel 2)
Tabel 2. Cadangan minyak bumi beberapa negara di dunia
(Sumber : Badan Pusat Statistik, 2006)
Cadangan minyak bumi yang semakin berkurang disebabkan penggunaan
yang semakin meningkat dan berkurangnya cadangan dalam perut bumi. Oleh
4
karena itu, diperlukan energi alternatif sebagai pengganti minyak bumi.
Keberadaan energi alternatif di Indonesia masih pada tahap pengembangan,
sehingga masih kurang berperan dalam suplai energi khusunya energi listrik.
Adanya kebutuhan energi listrik masyarakat yang semakin meningkat,
memunculkan gagasan untuk menggunakan ombak laut sebagai sumber energi
alternatif pembangkit listrik. Dengan adanya pemanfaatan ombak laut sebagai
energi alternatif pembangkit listrik, diharapkan dapat membantu pemerintah dan
meningkatkan kesejahteraan masyarakat. Dengan pembangkit listrik tenaga
ombak, masyarakat dapat memproduksi energi listrik secara mandiri dalam skala
terbatas untuk memenuhi kebutuhan rumah tangga.
III. Perumusan Masalah
Ketersediaan energi menyokong pertumbuhan ekonomi bangsa. Kebijakan
energi yang tidak tepat memunculkan ancaman krisis energi. Diversifikasi energi
dianggap perlu untuk mengamankan pasokan energi nasional. Misalnya energi
alternatif dikembangkan agar mampu menggeser energi konvensional/minyak
bumi. Kondisi geografis Indonesia yang merupakan negara kepulauan
(archipelagic state) terbesar di dunia. Jumlah pulau mencapai 17.508 buah, serta
garis pantai sepanjang 81.000 km merupakan garis pantai terpanjang kedua di
dunia setelah Kanada (Dahuri, et all. 1996). Dengan kondisi laut Indonesia yang
luas memunculkan gagasan pemanfaatan ombak sebagai sumber energi alternatif
pembangkit listrik. Pemanfaatan ombak sebagai sumber energi pembangkit listrik
dapat dikerucutkan menjadi dua permasalahan, yaitu :
1. Pemanfaatan energi ombak yang dipakai sebagai sumber energi alternatif
pembangkit listrik harus didesain sederhana baik bahan baku dan perangkat
pembangkitnya agar mudah diaplikasikan di masyarakat.
2. Perangkat pembangkit listrik tenaga ombak harus mengadaptasi kondisi
geografis wilayah Indonesia agar masyarakat dapat menggunakannya
sepanjang waktu.
5
IV. Tujuan Penelitian
Kegiatan penelitian ini bertujuan merancang peralatan pembangkit listrik
tenaga ombak dengan bahan sederhana, dan relatif mudah dibuat oleh masyarakat
sehingga dapat memenuhi kebutuhan listrik untuk skala rumah tangga.
V.
Kegunaan Penelitian
Kegunaan dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat bagi
perkembangan masyarakat Indonesia, sebagai berikut :
1. Memenuhi kebutuhan listrik untuk skala rumah tangga.
2. Memberikan inspirasi penelitian pengembangan energi alternatif untuk
pemenuhan kebutuhan energi nasional
3. Meningkatkan kesadaran masyarakat Indonesia untuk menggunakan energi
listrik secara hemat dan mandiri
VI. Tinjauan Pustaka
6.1. Wilayah Pesisir Indonesia
Indonesia merupakan negara kepulauan (archipelagic state) terbesar di
dunia. Jumlah pulau mencapai 17.508 buah, serta garis pantai sepanjang 81.000
km, merupakan garis pantai terpanjang kedua di dunia setelah Kanada (Dahuri, et
al. 1996). Secara geografis negara Kepulauan Nusantara ini terletak di sekitar
khatulistiwa antara 94°45' BT-141° 01' BT dan dari 06° 08' LU-11° 05' LS. Secara
spasial, wilayah teritorial Indonesia membentang dari barat ke timur sepanjang
5.110 km dan dari utara ke selatan 1.888 km.
Wilayah Indonesia terdiri atas lima pulau besar yaitu Sumatera, Kalimantan,
Jawa, Sulawesi dan Irian Jaya. Enam puluh lima persen dari seluruh wilayah
Indonesia ditutupi oleh laut. Luas total perairan laut Indonesia mencapai 5,8 juta
km2, terdiri dari 0,3 juta km2 perairan teritorial, dan 2,8 juta km2 perairan
nusantara, ditambah dengan luas ZEEI (Zona Ekonomi Eksklusif Indonesia)
sebesar 2,7 juta km2 (UNCLOS, 1982).
6
6.2. Pemanfaatan Ombak Sebagai Pembangkit Listrik Terdahulu
Sumber daya hayati yang ada di planet bumi ini salah satunya adalah lautan.
Selain mendominasi wilayah di bumi ini, laut juga mempunyai banyak potensi
pangan (beranekaragam spesies ikan dan tanaman laut) dan potensi sebagai
sumber energi. Energi yang ada di laut ada 3 macam, yaitu: energi ombak, energi
pasang surut dan energi panas laut.
Salah satu energi di laut tersebut adalah energi ombak. Sebenarnya ombak
merupakan sumber energi yang cukup besar. Ombak merupakan gerakan air laut
yang turun-naik atau bergulung-gulung. Energi ombak adalah energi alternatif
yang dibangkitkan melalui efek gerakan tekanan udara akibat fluktuasi pergerakan
gelombang. Energi ombak dapat digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik,
seperti saat ini telah didirikan sebuah Pembangkit Listrik Bertenaga Ombak
(PLTO) di Yogyakarta, yaitu model Oscillating Water Column. Tujuan
didirikannya PLTO ini adalah untuk memberikan model sumber energi alternatif
yang ketersediaan sumbernya cukup melimpah di wilayah perairan pantai
Indonesia. Model ini menunjukan tingkat efisiensi energi yang dihasilkan dan
parameter-parameter minimal hiroosenografi yang layak, baik itu secara teknis
maupun ekonomis untuk melakukan konversi energi.
Gambar 2. Pembangkit listrik tenaga ombak terdahulu
Dalam PLTO ini proses masuk dan keluarnya aliran ombak pada suatu
ruangan tertentu (khusus) dapat menyebabkan terdorongnya udara keluar dan
masuk melalui sebuah saluran di atas ruang khusus tersebut. Apabila diletakkan
7
sebuah turbin di ujung saluran tersebut, maka aliran udara yang keluar masuk
akan memutar turbin yang menggerakkan generator. Kelemahan dari model ini
adalah aliran keluar masuk udara dapat menimbulkan kebisingan, akan tetapi
karena aliran ombak sudah cukup bising umumnya ini tidak menjadi masalah
besar. Selain model Oscillating Water Column, ada beberapa perusahaan &
lembaga lainnya yang mengembangkan model yang berbeda untuk memanfaatkan
ombak sebagai penghasil energi listrik, antara lain:
1. 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 di antara 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.
2. Renewable Energy Holdings; ide mereka 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.
3. SRI International; konsepnya menggunakan 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.
8
4. BioPower Systems; perusahaan inovatif ini mengembangkan sirip-ekorikan-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.
(3.1)
(3.2)
(3.3)
Gambar kiri (3.1): Pelamis Wave Energy Converters dari Ocean Power Delivery.
Gambar tengah (3.2): Rumput laut mekanik yang disebut juga Biowave.
Gambar kanan (3.3): Sirip ekor ikan hiu buatan yang disebut Biostream.
Namun dalam pemanfaatan energi ombak sebagai pembangkit listrik ini
ternyata masih terdapat kekurangannya. Kekurangan tersebut yaitu:
1. Bergantung pada ombak; kadang dapat energi, kadang pula tidak,
2. Perlu menemukan lokasi yang ombaknya kuat dan kemunculannya secara
konsisten.
Akan tetapi jika kita memanfaatkan energi ini maka kelebihan yang kita
dapatkan adalah energi bisa diperoleh secara gratis, tidak butuh bahan bakar, tidak
menghasilkan limbah, mudah dioperasikan dan biaya perawatan rendah, serta
dapat menghasilkan energi dalam jumlah yang memadai.
9
Oleh karena itu mengingat potensi yang telah dimiliki oleh ombak begitu
besar, maka sebaiknya mulai sekarang kita perlu memanfaatkan energi ombak ini
sebagai pembangkit tenaga listrik guna memenuhi kebutuhan akan energi listrik di
hari mendatang, dengan mengembangkan model tersebut di seluruh pesisir pantai
Indonesia (Nafika, 2008).
6.3. Perkembangan Energi Listrik di Indonesia
6.3.1. Kebutuhan Energi Listrik di Indonesia
Konsumsi listrik Indonesia setiap tahunnya terus meningkat sejalan dengan
peningkatan pertumbuhan ekonomi nasional. Oleh karena itu, prakiraan
kebutuhan listrik jangka panjang di Indonesia sangat diperlukan agar dapat
menggambarkan kondisi kelistrikan saat ini dan masa datang. Dengan
diketahuinya perkiraan kebutuhan listrik jangka panjang antara tahun 2003 hingga
tahun 2020 akan dapat ditentukan jenis dan perkiraan kapasitas pembangkit listrik
yang dibutuhkan di Indonesia selama kurun waktu tersebut.
Kebutuhan listrik di Indonesia diperhitungkan per sektor pada 22 wilayah
pemasaran listrik PLN, yaitu sektor industri, rumah tangga, usaha, umum, dan
lainnya. Berdasarkan hasil proyeksi kebutuhan listrik dari tahun 2003 s.d. 2020
yang dilakukan Dinas Perencanaan Sistem PT PLN (Persero) dan Tim Energi
BPPT, terlihat bahwa selama kurun waktu tersebut rata-rata kebutuhan listrik di
Indonesia tumbuh sebesar 6,5% per tahun dengan pertumbuhan listrik di sektor
komersial yang tertinggi, yaitu sekitar 7,3% per tahun dan disusul sektor rumah
tangga dengan pertumbuhan kebutuhan listrik sebesar 6,9% per tahun. Hal
tersebut sangat beralasan, mengingat untuk meningkatkan perekonomian di
Indonesia, pemerintah meningkatkan pertumbuhan sektor parawisata yang
selanjutnya akan mempengaruhi pertumbuhan sektor komersial.
Untuk sektor rumah tangga laju pertumbuhan kebutuhan listrik yang tinggi
dipicu oleh ratio elektrifikasi dari berbagai daerah yang masih relatif rendah,
karena sampai tahun 2003 masih ada beberapa wilayah di Indonesia yang belum
terlistriki terutama di daerah yang tidak dilewati listrik PLN. Berdasarkan gambar
10
1 terlihat bahwa kebutuhan listrik nasional didominasi oleh sektor industri, disusul
sektor rumah tangga, usaha, dan umum. Pola kebutuhan listrik per sektor tersebut
akan berbeda apabila ditinjau menurut wilayah pemasaran listrik PLN, dimana
semakin ke Kawasan Indonesia Timur, semakin besar kebutuhan listrik sektor
rumah tangga dibanding sektor industri. Hal ini disebabkan karena masih
rendahnya rasio elektrifikasi dan terbatasnya jumlah industri.
Gambar 4. Grafik proyeksi kebutuhan listrik
per sektor di Indonesia tahun 2003-2025
Gambar 5. Grafik proyeksi kebutuhan listrik per sektor di Jawa,
Madura, dan Bali tahun 2003-2020
11
Gambar 6. Grafik proyeksi kebutuhan listrik per sektor
di Sumatera tahun 2003-2020
Gambar 7. Grafik proyeksi kebutuhan listrik per sektor
di Kalimantan tahun 2003-2020
Gambar 8. Grafik proyeksi kebutuhan listrik per sektor
di pulau lain tahun 2003-2020
(Sumber : BPS PLN, 2006, PT PLN (Persero)
12
6.3.2. Rasio Elektrifikasi per Wilayah Indonesia
Berdasarkan Indonesia Energy Outlook & Statistics 2004 dan RUKN 20042013 dapat ditunjukkan besarnya rasio elektrifikasi di Indonesia per wilayah pada
tahun 1999-2002 dan tahun 2003 s.d. 2013. Dari data tersebut, besarnya ratarata
rasio elektrifikasi di Indonesia pada tahun 2003 mencapai 54,8% dan diperkirakan
pada tahun 2008 menjadi 63,5%, kemudian pada tahun 2013 diharapkan
meningkat menjadi 75%.
Pada dasarnya untuk masing-masing provinsi di Indonesia mempunyai rasio
elektrifikasi yang berbeda tergantung ada tidaknya fasilitas aliran listrik PLN di
masing-masing provinsi. Besarnya rasio elektrifikasi di Indonesia untuk
masingmasing provinsi pada tahun 2003, 2008, dan 2013 ditunjukkan pada Tabel
2. Pada tahun 2013, rasio elektrifikasi terbesar diperkirakan terjadi di wilayah
Batam yang mencapai 100%, sedangkan rasio elektrifikasi terkecil sebesar 40%
terjadi di NTT. Dengan demikian, meskipun target rasio elektrifikasi tahun 2013
sebesar 75%, namun rasio elektrifikasi per wilayah akan bervariasi.
Tabel 3. Rasio elektrifikasi nasional per wilayah tahun 2003,
tahun 2008, dan tahun 2013
(Sumber : BPS PLN, 2004, PT PLN (Persero))
13
6.3.3. Sumber Energi Listrik di Indonesia
Sumber energi listrik di Indonesia meliputi air, uap, gas, gas uap, panas
bumi, diesel. Perbandingan energi tersebut bisa dilihat di tabel 4 berikut:
Tabel 4. Rasio pasokan energi listrik beberapa pembangkit
dari tahun 1992-2005.
(Sumber : BPS PLN, 2004, PT PLN (Persero))
6.4. Energi Alternatif Pembangkit Listrik Terdahulu
6.4.1. Bioethanol
Bioethanol adalah ethanol yang diproduksi dari tumbuhan. Brazil, dengan
320 pabrik bioethanol, adalah negara terkemuka dalam penggunaan serta ekspor
bioethanol saat ini [5]. Di tahun 1990-an, bioethanol di Brazil telah menggantikan
50% kebutuhan bensin untuk keperluan transportasi [8]; ini jelas sebuah angka
yang sangat signifikan untuk mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar
fosil. Bioethanol tidak saja menjadi alternatif yang sangat menarik untuk
substitusi bensin, namun dia mampu menurunkan emisi CO2 hingga 18% di
Brazil.
6.4.2. Biodiesel
Serupa dengan bioethanol, biodiesel telah digunakan di beberapa negara,
seperti Brazil dan Amerika, sebagai pengganti solar. Biodiesel didapatkan dari
14
minyak tumbuhan seperti sawit, kelapa, jarak pagar, kapok, dsb [4]. Beberapa
lembaga riset di Indonesia telah mampu menghasilkan dan menggunakan
biodiesel sebagai pengganti solar, misalnya BPPT serta Pusat Penelitian
Pendayagunaan Sumber Daya Alam dan Pelestarian Lingkungan ITB. Kandungan
sulfur yang relatif rendah serta angka cetane yang lebih tinggi menambah daya
tarik penggunaan biodiesel dibandingkan solar.
6.4.3. Tenaga Panas Bumi
Pemanfaatan tenaga panas bumi di Indonesia masih sangat rendah, yakni
sekitar 3% [16]. Tenaga panas bumi berasal dari magma (yang temperaturnya bisa
mencapai ribuan derajad celcius). Panas tersebut akan mengalir menembus
berbagai lapisan batuan di bawah tanah. Bila panas tersebut mencapai reservoir air
bawah tanah, maka akan terbentuk air/uap panas bertekanan tinggi. Ada dua cara
pemanfaatan air/uap panas tersebut, yakni langsung (tanpa perubahan bentuk
energi) dan tidak langsung (dengan mengubah bentuk energi). Untuk uap
bertemperatur tinggi, tenaga panas bumi tersebut bisa dimanfaatkan untuk
memutar turbin dan generator yang selanjutnya menghasilkan listrik.
6.4.4. Mikrohidro
Mikrohidro adalah pembangkit listrik tenaga air skala kecil (bisa mencapai
beberapa ratus kW). Relatif kecilnya energi yang dihasilkan mikrohidro
(dibandingkan dengan PLTA skala besar) berimplikasi pada relatif sederhananya
peralatan serta kecilnya areal tanah yang diperlukan guna instalasi dan
pengoperasian mikrohidro. Hal tersebut merupakan salah satu keunggulan
mikrohidro, yakni tidak menimbulkan kerusakan lingkungan.
6.4.5. Tenaga Surya
Energi yang berasal dari radiasi matahari merupakan potensi energi terbesar
dan terjamin keberadaannya di muka bumi. Berbeda dengan sumber energi
lainnya, energi matahari bisa dijumpai di seluruh permukaan bumi. Pemanfaatan
radiasi matahari sama sekali tidak menimbulkan polusi ke atmosfer. Perlu
diketahui bahwa berbagai sumber energi seperti tenaga angin, bio-fuel, tenaga air,
dsb, sesungguhnya juga berasal dari energi matahari.
15
6.4.6. Tenaga Angin
Pembangkit listrik tenaga angin disinyalir sebagai jenis pembangkitan
energi dengan laju pertumbuhan tercepat di dunia dewasa ini. Saat ini kapasitas
total pembangkit listrik yang berasal dari tenaga angin di seluruh dunia berkisar
17.5 GW [17]. Jerman merupakan negara dengan kapasitas pembangkit listrik
tenaga angin terbesar, yakni 6 GW, kemudian disusul oleh Denmark dengan
kapasitas 2 GW [17] (Indartono,2005).
6.5. Bandul Matematis
Bandul matematis adalah suatu titik benda digantungkan pada suatu titk
tetap dengan tali. Jika ayunan menyimpang sebesar sudut q terhadap garis vertical
maka gaya yang mengembalikan :
Gambar 9. Prinsip kerja generator listrik
(Resnick, 2004)
F = - m . g . sin q
(1)
Untuk q dalam radial yaitu q kecil maka sin q = q = s/l, dimana s = busur lintasan
bola dan l = panjang tali. Dengan bandul matematis maka percepatan gravitasi g
dapat ditentukan yaitu dengan hubungan
g = 4π2L
T2
(2)
Harga l dan T dapat diukur pada pelaksanaan percobaan dengan bola logam yang
cukup berat digantungkan dengan kwat yang sangat ringan. Menentukan g dengan
cara ini cukup teliti jika terpenuhi syarat-syarat sebagai berikut :
1. Tali lebih ringan dibandingkan bolanya
2. Simpangan harus lebih kecil (sudut q lebih kecil dari 15o)
16
3. Gesekan dengan udara harus sangat kecil sehingga dapat diabaikan
4. Gaya puntiran (torsi) tidak ada (boleh terpuntir)
(http://labdasar.unlam.ac.id/modul_praktikkum/fisika)
6.6. Gelombang
Gelombang adalah gangguan yang merambat. Bentuk ideal dari suatu
gelombang akan mengikuti gerak sinusoide. Selain radiasi elektromagnetik dan
mungkin radiasi gravitasional, yang bisa berjalan lewat ruang vakum, gelombang
juga terdapat pada medium (yang karena perubahan bentuk dapat menghasilkan
gaya memulihkan yang lentur) di mana mereka dapat berjalan dan dapat
memindahkan energi dari satu tempat kepada yang lain tanpa mengakibatkan
partikel medium berpindah secara permanen, yaitu tidak ada perpindahan secara
masal. Malahan setiap titik khusus berosilasi di sekitar satu posisi tertentu.
Suatu medium disebut:
1. linear jika gelombang yang berbeda di semua titik tertentu di medium bisa
dijumlahkan,
2. terbatas jika terbatas, selain itu disebut tak terbatas
3. seragam jika ciri fisiknya tidak berubah pada titik yang berbeda
4. isotropik jika ciri fisiknya "sama" pada arah yang berbeda
(Wikipedia, 2008)
Gambar 10. Bentuk gelombang sinusoide
(Resnick, 2004)
17
y=A sin (aωt-kx)
y=A sin 2p/T (t- x/v )
y=A sin 2p (t/T-x/l)
Tanda (-) menyatakan gelombang merambat dari kiri ke kanan
A = amplitudo gelombang (m)
l = v.T = panjang gelombang (m)
v = cepat rambat gelombang (m/s)
k = 2p/l = bilangan gelombang (m')
x = jarak suatu titik terhadap titik asal (m)
(Resnick, 2004)
6.7. Generator Listrik
Generator listrik merupakan sebuah alat yang memproduksi energi listrik
dari sumber energi mekanikal. Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik.
Sebelum hubungan antara magnet dan listrik ditemukan, generator menggunakan
prinsip elektrostatik. Mesin Wimshurst menggunakan induksi elekrostatik atau
influence. Generator Van de Graaff menggunakan satu dari dua mekanisme,
sebagai berikut :
1. Penyaluran muatan dari elektroda voltase-tinggi.
2. Muatan yang dibuat oleh efek triboelektrik menggunakan pemisahan dua
insulator
Gambar 11 a dan 11 b. Prinsip kerja generator listrik
(Resnick, 2004)
18
Alat ini menggunakan magnet permanen yang diputar oleh sebuah "crank".
Magnet yang berputar diletakaan sedemikian rupa sehingga kutub utara dan
selatannya melewati sebongkah besi yang dibungkus dengan kawat. Pixii
menemukan bahwa magnet yang berputar memproduksi sebuah pulsa arus di
kawat setiap kali sebuah kutub melewati "coil". Lebih jauh lagi, kutub utara dan
selatan magnet menginduksi arus di arah yang berlawanan. Dengan menambah
sebuah komutator, Pixii dapat mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah.
Namun, kedua desain di atas menderita masalah yang sama: mereka menginduksi
"spike" arus diikuti tanpa arus sama sekali (http://id.Wikipedia/wiki/generator
listrik.org)
VII. Gambaran Umum Karya
Pembangkit listrik tenaga ombak terdiri atas tiga komponen penting, yaitu
papan apung, bola besi sebagai bandul matematis dan generator pembangkit
listrik. Secara umum, adanya energi ombak laut mengakibatkan papan apung
bergerak naik turun. Sehingga menyebabkan bola besi pada papan apung bergerak
menyerupai ayunan bandul matematis. Besar simpangan bola besi sangat
dipengaruhi masa bola dan ketinggian ombak laut. Simpangan bola besi memutar
gir
yang
dihubungkan
dengan
generator
listrik.
Perputaran
generator
menghasilkan energi listrik.
G
B
Gambar 12. Gambaran umum pembangkit listrik tenaga ombak.
19
VIII. Gambaran Lengkap Karya
Pembangkit listrik tenaga ombak terdiri atas tiga komponen penting, yaitu
papan apung, bola besi sebagai bandul matematis dan generator pembangkit
listrik. Secara umum, adanya energi ombak laut mengakibatkan papan apung
bergerak naik turun. Sehingga menyebabkan bola besi pada papan apung bergerak
menyerupai ayunan bandul matematis. Besar simpangan bola besi sangat
dipengaruhi masa bola dan ketinggian ombak laut. Simpangan bola besi memutar
gir
yang
dihubungkan
dengan
generator
listrik.
Perputaran
generator
menghasilkan energi listrik.
Desain alat ini berdimensi lebih kurang seperti gambar berikut:
L = 1-2 m
P = 2-3 m
[a]
d = 0,2-0,3 m
Keterangan gambar
P
: Panjang papan apung [m]
L
: Lebar papan apung [m]
d
: Diameter bola besi
[m]
[b]
220 V
50Hz
Gambar 13. [a]. Papan apung
[b]. Bola besi
[c]. Generator listrik
20
Pada desain alat ini tinggi minimal ombak yang dibutuhkan diperkirakan 1 meter
Dibandingkan dengan pembangkit listrik tenaga ombak terdahulu, sistem
pembangkit ini memiliki beberapa kelebihan:
1.
Ekonomis
Teknologi pembangkit listrik tenaga ombak ini relatif lebih ekonomis
karena membutuhkan dana yang lebih kecil dibanding sistem terdahulu.
2.
Tepat Guna
Pemanfaatan ombak untuk membangkitan listrik pada sistem ini lebih tepat
guna karena lebih praktis dapat dipindahkan tempatnya. Disamping itu, teknologi
ini sangat cocok dengan kondisi geografis Indonesia yang memiliki laut luas dan
ombak yang relatif tinggi sehingga dapat diterapkan hampir di seluruh laut
Indonesia.
3.
Berdaya Guna
Menggunakan sistem ini dapat memanfaatkan barang-barang bekas di
sekitar kita dan dapat meningkatkan kemandirian berwirausaha masyarakat
Indonesia. Di samping itu, teknologi ini lebih mudah dipelajari dan relatif lebih
mudah untuk diterapkan pada kehidupan sehari-hari.
4.
Ramah Lingkungan
Teknologi ini ramah lingkungan karena tidak menghasilkan zat yang dapat
mencemarkan lingkungan sekitar.
5.
Tidak membutuhkan ombak yang terlalu tinggi
Dari segi pemanfaatan ombak, teknologi ini lebih menguntungkan karena
dapat di letakkan di laut yang ombaknya tidak terlalu tinggi berbeda dengan
pembangkit listrik tenaga ombak pada umumnya.
Desain alat ini sebagai solusi atas alat PLTO yang sudah ada sebelumnya.
Permasalahan harga yang mahal serta persyaratan tinggi gelombang minimal 7
meter setidaknya dapat dipecahkan dengan alat yang terbaru ini. Di samping itu,
alat ini sangat praktis karena relatif mudah dibuat dan dapat ditempatkan di
hampir seluruh laut Indonesia. Daya keluaran pembangkit listrik tenaga ombak
21
sangat tergantung pada generator yang digunakan. Pada penelitian ini
direncanakan digunakan generator listrik dengan daya yang dihasilkan lebih dari
500 Watt. Sehingga dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik untuk
skala rumah tangga, misalnya : lampu pijar, radio, kipas angin, televisi, almari
pendingin, dan komputer.
IX.
Metode Pelaksanaan Penelitian
9.1. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian akan dilakukan di perairan Tambak Lorok, Semarang
9.2. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Generator listrik
6. Gir
2. Drum bekas
7. Papan apung
3. Bola besi
7. Kawat besi
4. Pipa besi
8. Multimeter
5. Rantai
9.3. Deskripsi Pembangkit Listrik Tenaga Ombak
Deskripsi lengkap tentang pembangkit listrik tenaga ombak dijelaskan
secara umum dalam sketsa sistem pembangkit listrik yang terdiri atas susunan
komponen-komponen utama pembangkit listrik tenaga ombak.
9.3.1. Sketsa Pembangkit Listrik Tenaga Ombak
Sistem pembangkit listrik tenaga ombak seperti tampak pada gambar I.1,
merupakan rangkaian peralatan yang dibuat berdasarkan konsep teknologi ayunan
bandul matematis. Teknologi ini berupa bandul matematis yang yang diletakkan
di atas papan yang mengapung di laut. Papan apung yang bergerak akibat
pengaruh ombak menghasilkan ayunan bandul matematis. Kemudian akan
22
memutar gir yang dihubungkan dengan rantai sehingga generator listrik akan
berputar. Perputaran generator akan menghasilkan arus listrik
G
3
B
2
1
Gambar 14. Susunan sistem pembangkit listrik tenaga ombak
Keterangan :
1. Papan apung (drum bekas)
2. Bola besi
3. Generator listrik
9.3.2. Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Ombak
Komponen-komponen utama dalam penelitian ini terdiri atas generator
listrik, bandul besi, papan apung, rantai.
1.
Generator Listrik
Generator listrik berfungsi sebagai pembangkit listrik.
2.
Bola Besi
Bola besi berfungsi sebagai bandul matematis.
3.
Papan Apung
Papan apung berfungsi sebagai tempat diletakkannya bandul matematis
yang akan bergerak ketika terkena ombak air laut.
23
4.
Pipa Besi
Berfungsi sebagai kerangka pembangkit listrik tenaga ombak.
5.
Rantai
Rantai berfungsi menggerakkan gir.
6.
Gir
Gir digunakan sebagai pasangan rantai.
7.
Multimeter
Multimeter digunakan untuk mengukur arus listrik.
9.4. Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian dimulai dengan melakukan perancangan papan apung
sebagai tempat reaktor pembangkit listrik untuk selanjutnya diujikan pada proses
pembangkit listrik yang susunan skematisnya tampak dalam skema pembangkit
listrik tenaga ombak.
9.4.1. Perancangan dan Uji Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Ombak
Perancangan sistem pembangkit listrik tenaga ombak diawali dengan
pembuatan papan apung untuk kemudian dirangkai dengan pipa besi sebagai
kerangka. Ujung pipa besi dihubungkan ke gir. Rantai digunakan untuk
menghungkan gir dengan generator listrik. Uji sistem pembangkit listrik tenaga
ombak dilakukan melalui pergerakkan bola besi menghasilkan ayunan matematis
akibat ombak laut. Kemudian menggerakkan gir yang dihubungkan ke generator
listrik menggunakan rantai. Sehingga generator menghasilkan listrik.
24
9.4.2. Skema Kerja
Pembangkti listrik tenaga ombak secara skematis dijelaskan dalam gambar
Mulai
Perancangan papan apung
Perakitan kerangka pembangkit listrik tenaga
ombak
Pemasangan bola besi
Pemasangan gir
Memasang generator listrik
Pemasangan rantai penghubung gir dengan
generator listrik
Pengukuran tegangan dan arus listrik yang dihasilkan
Analisis hasil
Selesai
Gambar 15. Skema Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Ombak
9. 5. Variabel dan Data
Variabel pada penelitian ini dibagi atas variabel tetap dan tidak tetap.
Variabel tetap yang digunakan yakni :
1. Ukuran papan apung
2. Ukuran kerangka
3. Kapasitas daya generator listrik
25
4. Ukuran gir
Sedangkan variabel tidak tetap yang digunakan pada penelitian ini adalah :
1. Tinggi ombak laut
2. Massa bola besi
Data yang diperoleh dalam penelitian ini adalah
1. Tinggi ombak sebagai amplitudo gelombang
2. Periode gelombang ombak
3. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan
9.6. Jadwal Penelitian
No
Uraian Kegiatan
Bulan
1
1.
Merancang
2
3
4
5
6
papan
apung
2.
Merancang
kerangka
3.
Memasang
bola
besi
4.
Memasang
generator listrik
5.
Memasang gir dan
rantai
6.
Menguji alat dan
menyusun laporan
7.
Presentasi hasil
26
X. Nama dan Biodata Ketua serta Anggota Kelompok
1. Ketua Pelaksana Kegiatan
a. Nama Lengkap
: Suparno
b. NIM
: L2E 006 083
c. Fakultas/Program Studi
: Teknik/Mesin
d. Perguruan Tinggi
: Universitas Diponegoro
2. Anggota Pelaksana
a. Nama Lengkap
: Fajar Arianto
b. NIM
: J2D 005 167
c. Fakultas/Program Studi
: Teknik/Mesin
d. Perguruan Tinggi
: Universitas Diponegoro
3. Anggota Pelaksana
a. Nama Lengkap
: Taufan Aji
b. NIM
: L2E 004 443
c. Fakultas/Program Studi
: Teknik/Mesin
d. Perguruan Tinggi
: Universitas Diponegoro
4. Anggota Pelaksana
a. Nama Lengkap
: Eri Winardi
b. NIM
: L2E 003 408
c. Fakultas/Program Studi
: Teknik/Teknik Mesin
d. Perguruan Tinggi
: Universitas Diponegoro
5. Anggota Pelaksana
a. Nama Lengkap
: Imam Yugo Santoso
b. NIM
: L2E 004 405
c. Fakultas/Program Studi
: Teknik/Mesin
d. Perguruan Tinggi
: Universitas Diponegoro
27
XI. Nama dan Biodata Dosen Pembimbing
a. Nama Lengkap
: Muhammad Tauviqirrahman, S.T, M.T
b. NIP
: 132 303 958
c. Golongan Pangkat
: IIIA / Penata Muda
d. Jabatan Fungsional
: Assisten Ahli
e. Jabatan Struktural
:-
f. Fakultas/Program Studi
: Teknik/Teknik Mesin
g. Perguruan Tinggi
: Universitas Diponegoro
h. Bidang Keahlian
: Metode Komputasi dan Numerik
XII. Biaya Penelitian
12.1. Bahan habis pakai
No.
Keterangan
Jumlah
1
Bola besi
Rp 1.000.000,00
2
Pipa besi
Rp
500.000,00
3
Papan
Rp
100.000,00
4
Drum
Rp
200.000,00
5
Rantai
Rp
200.000,00
6
Gir
Rp
200.000,00
7
Kawat
Rp
50.000,00
8
Mur dan baut
Rp
50.000,00
9
Batang besi
Rp
300.000,00
10
Generator
Rp 1.500.000,00
11
Kabel
Rp
300.000,00
12
Lampu
Rp
30.000,00
13
Pelat besi
Rp
300.000,00
Biaya habis pakai sejumlah Rp 4.730.000,00
28
12.2. Peralatan penunjang penelitian
No.
Keterangan
Jumlah
1
Peralatan montir (lengkap)
Rp 1.000.000,00
2
Multimeter
Rp
200.000,00
Biaya peralatan penunjang sejumlah Rp 1.200.000,00
12.3. Operasional
No.
Keterangan
Jumlah
1
Transportasi
Rp 500.000,00
2
Dokumentasi
Rp 100.000,00
3
Akomodasi
Rp 200.000,00
Biaya operasional sejumlah Rp 800.000,00
Perhitungan total :
Biaya habis pakai sejumlah
Rp 4.730.000,00
Biaya peralatan penunjang sejumlah Rp 1.200.000,00
Biaya operasional sejumlah
Rp
800.000,00
Total biaya keseluruhan:
Rp 6.730.000,00
+
29
Daftar Pustaka
Badan Pusat Statistik, 2006
Dahuri, H.Rokhmin,dkk.1996.Pengelolaan Sumber Daya Wilayah Pesisir dan
Lautan, cetakan 1.Pradnya Paramita.Jakarta.
http://energi.infogue.com/pemanfaatan_energi_ombak_sebagai_pembangkit_tena
ga_listrik Iftitah Nafika Penulis adalah mahasiswa jurusan biologi FMIPA
Universitas Negeri Malang (UM)March 20, 2008 at 10:37 am
http://id.Wikipedia/wiki/generator listrik.org
http://labdasar.unlam.ac.id/modul_praktikum/fisika/Bandul%20matematis.doc
(Indartono,2005).Edisi Vol.5/XVII/November 2005) Yuli Setyo Indartono,
Graduate School of Science and Technology, Kobe University, Japan
PLN Statistik 2004, PT PLN (Persero)
PLN Statistik 2006, PT PLN (Persero)
Resnick, Halliday.2004.Fundamentals.of.Physics.Willey
United Nations Convention on The Law of The Sea [“Convention”].10 Desember
1982. New York
30
Lampiran
1.
Gambar Pembangkit Listrik Tenaga Ombak
G
Ba
Gambar Pembangkit Listrik Tenaga Ombak
2.
Gambaran teknologi yang akan diterapkembangkan
a. Biaya pembuatan dan perawatan alat ini relatif murah
b. Peralatan yang dibutuhkan juga sederhana dan terjangkau
c. Ramah lingkungan sehingga sangat sesuai dengan gerakan hijau yang
dicanangkan pemerintah
d. Produksi dalam negeri
e.Pembangkit listrik altenatif yang sangat cocok dengan kondisi geogafis
Indonesia.
31
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA OMBAK
UNTUK SKALA RUMAH TANGGA
Jenis Kegiatan:
PKM Penelitian
TIM :
SUPARNO
FAJAR ARIANTO
TAUFAN AJI
ERI WINARDI
IMAM YUGO SANTOSO
L2E 006 083
J2D 005 167
L2E 003 460
L2E 003 408
L2E 004 405
UNIVERSITAS DIPONEGORO
2008
HALAMAN PENGESAHAN
PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
1. Judul Kegiatan
: Pembangkit Listrik Tenaga Ombak
Untuk Skala Rumah Tangga
2. Bidang Kegiatan
: PKM Penelitian
3. Ketua Pelaksana Kegiatan
a. Nama Lengkap
b. NRP/NIM
c. Jurusan/Fakultas
d. Universitas/Institut/Politeknik
: Suparno
: L2E 006 083
: Teknik/Mesin
: Universitas Diponegoro
4. Anggota Pelaksana
: 5 orang
5. Dosen Pembimbing
a. Nama Lengkap dan Gelar
: M. Tauviqirrahman,S.T,M.T
b. NIP
: 132 303 958
Semarang, 31 Agustus 2008
6. Biaya Kegiatan Total
DIKTI
Sumber lain
: Rp 6.000.000,00
: Rp 730.000,00
7. Jangka Waktu Pelaksanaan
: Bulan April s/d September 2009
Semarang, 24 September 2008
Menyetujui:
Ketua Jurusan Teknik Mesin
Ketua Pelaksana Kegiatan
(Dr.Ir. Dipl. Ing Berkah Fadjar T.K.)
(Suparno)
NIP. 131 668 482
NIM. L2E 006 083
Mengetahui PR III
Universitas Diponegoro
Dosen Pembimbing
(Sukinta, SH, MHum)
NIP.131 763 894
(M. Tauviqirrahman,S.T,M.T)
NIP. 132 303 958
I.
Judul Proposal Penelitian
Pembangkit Listrik Tenaga Ombak Untuk Skala Rumah Tangga
II.
Latar Belakang Masalah
Ketersediaan energi listrik di Indonesia semakin berkurang, bertolak
belakang dengan kebutuhan masyarakat yang justru semakin bertambah.. Menurut
Badan Pusat Statistik PLN tahun 2006, kebutuhan energi listrik di Indonesia untuk
beberapa sektor dapat dilihat seperti pada gambar 1 di bawah ini:
Gambar 1. Grafik kebutuhan listrik untuk beberapa sektor
(Sumber : BPS PLN, 2006, PT PLN (Persero))
Berdasar grafik di atas, diramalkan kebutuhan energi listrik di Indonesia
akan semakin meningkat. Untuk memenuhi kebutuhan energi listrik yang selalu
meningkat dibutuhkan beberapa sumber energi listrik sesuai tabel di bawah ini.
3
Tabel 1. Sumber energi listrik di Indonesia
(Sumber : BPS PLN, 2004, PT PLN (Persero))
Menurut data di atas sebagian besar pembangkit listrik di Indonesia masih
menggunakan minyak bumi sebagai bahan bakar. Padahal cadangan minyak bumi
di dunia khususnya di Indonesia semakin berkurang sesuai data Badan Pusat
Statistik tahun 2006. (Lihat Tabel 2)
Tabel 2. Cadangan minyak bumi beberapa negara di dunia
(Sumber : Badan Pusat Statistik, 2006)
Cadangan minyak bumi yang semakin berkurang disebabkan penggunaan
yang semakin meningkat dan berkurangnya cadangan dalam perut bumi. Oleh
4
karena itu, diperlukan energi alternatif sebagai pengganti minyak bumi.
Keberadaan energi alternatif di Indonesia masih pada tahap pengembangan,
sehingga masih kurang berperan dalam suplai energi khusunya energi listrik.
Adanya kebutuhan energi listrik masyarakat yang semakin meningkat,
memunculkan gagasan untuk menggunakan ombak laut sebagai sumber energi
alternatif pembangkit listrik. Dengan adanya pemanfaatan ombak laut sebagai
energi alternatif pembangkit listrik, diharapkan dapat membantu pemerintah dan
meningkatkan kesejahteraan masyarakat. Dengan pembangkit listrik tenaga
ombak, masyarakat dapat memproduksi energi listrik secara mandiri dalam skala
terbatas untuk memenuhi kebutuhan rumah tangga.
III. Perumusan Masalah
Ketersediaan energi menyokong pertumbuhan ekonomi bangsa. Kebijakan
energi yang tidak tepat memunculkan ancaman krisis energi. Diversifikasi energi
dianggap perlu untuk mengamankan pasokan energi nasional. Misalnya energi
alternatif dikembangkan agar mampu menggeser energi konvensional/minyak
bumi. Kondisi geografis Indonesia yang merupakan negara kepulauan
(archipelagic state) terbesar di dunia. Jumlah pulau mencapai 17.508 buah, serta
garis pantai sepanjang 81.000 km merupakan garis pantai terpanjang kedua di
dunia setelah Kanada (Dahuri, et all. 1996). Dengan kondisi laut Indonesia yang
luas memunculkan gagasan pemanfaatan ombak sebagai sumber energi alternatif
pembangkit listrik. Pemanfaatan ombak sebagai sumber energi pembangkit listrik
dapat dikerucutkan menjadi dua permasalahan, yaitu :
1. Pemanfaatan energi ombak yang dipakai sebagai sumber energi alternatif
pembangkit listrik harus didesain sederhana baik bahan baku dan perangkat
pembangkitnya agar mudah diaplikasikan di masyarakat.
2. Perangkat pembangkit listrik tenaga ombak harus mengadaptasi kondisi
geografis wilayah Indonesia agar masyarakat dapat menggunakannya
sepanjang waktu.
5
IV. Tujuan Penelitian
Kegiatan penelitian ini bertujuan merancang peralatan pembangkit listrik
tenaga ombak dengan bahan sederhana, dan relatif mudah dibuat oleh masyarakat
sehingga dapat memenuhi kebutuhan listrik untuk skala rumah tangga.
V.
Kegunaan Penelitian
Kegunaan dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat bagi
perkembangan masyarakat Indonesia, sebagai berikut :
1. Memenuhi kebutuhan listrik untuk skala rumah tangga.
2. Memberikan inspirasi penelitian pengembangan energi alternatif untuk
pemenuhan kebutuhan energi nasional
3. Meningkatkan kesadaran masyarakat Indonesia untuk menggunakan energi
listrik secara hemat dan mandiri
VI. Tinjauan Pustaka
6.1. Wilayah Pesisir Indonesia
Indonesia merupakan negara kepulauan (archipelagic state) terbesar di
dunia. Jumlah pulau mencapai 17.508 buah, serta garis pantai sepanjang 81.000
km, merupakan garis pantai terpanjang kedua di dunia setelah Kanada (Dahuri, et
al. 1996). Secara geografis negara Kepulauan Nusantara ini terletak di sekitar
khatulistiwa antara 94°45' BT-141° 01' BT dan dari 06° 08' LU-11° 05' LS. Secara
spasial, wilayah teritorial Indonesia membentang dari barat ke timur sepanjang
5.110 km dan dari utara ke selatan 1.888 km.
Wilayah Indonesia terdiri atas lima pulau besar yaitu Sumatera, Kalimantan,
Jawa, Sulawesi dan Irian Jaya. Enam puluh lima persen dari seluruh wilayah
Indonesia ditutupi oleh laut. Luas total perairan laut Indonesia mencapai 5,8 juta
km2, terdiri dari 0,3 juta km2 perairan teritorial, dan 2,8 juta km2 perairan
nusantara, ditambah dengan luas ZEEI (Zona Ekonomi Eksklusif Indonesia)
sebesar 2,7 juta km2 (UNCLOS, 1982).
6
6.2. Pemanfaatan Ombak Sebagai Pembangkit Listrik Terdahulu
Sumber daya hayati yang ada di planet bumi ini salah satunya adalah lautan.
Selain mendominasi wilayah di bumi ini, laut juga mempunyai banyak potensi
pangan (beranekaragam spesies ikan dan tanaman laut) dan potensi sebagai
sumber energi. Energi yang ada di laut ada 3 macam, yaitu: energi ombak, energi
pasang surut dan energi panas laut.
Salah satu energi di laut tersebut adalah energi ombak. Sebenarnya ombak
merupakan sumber energi yang cukup besar. Ombak merupakan gerakan air laut
yang turun-naik atau bergulung-gulung. Energi ombak adalah energi alternatif
yang dibangkitkan melalui efek gerakan tekanan udara akibat fluktuasi pergerakan
gelombang. Energi ombak dapat digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik,
seperti saat ini telah didirikan sebuah Pembangkit Listrik Bertenaga Ombak
(PLTO) di Yogyakarta, yaitu model Oscillating Water Column. Tujuan
didirikannya PLTO ini adalah untuk memberikan model sumber energi alternatif
yang ketersediaan sumbernya cukup melimpah di wilayah perairan pantai
Indonesia. Model ini menunjukan tingkat efisiensi energi yang dihasilkan dan
parameter-parameter minimal hiroosenografi yang layak, baik itu secara teknis
maupun ekonomis untuk melakukan konversi energi.
Gambar 2. Pembangkit listrik tenaga ombak terdahulu
Dalam PLTO ini proses masuk dan keluarnya aliran ombak pada suatu
ruangan tertentu (khusus) dapat menyebabkan terdorongnya udara keluar dan
masuk melalui sebuah saluran di atas ruang khusus tersebut. Apabila diletakkan
7
sebuah turbin di ujung saluran tersebut, maka aliran udara yang keluar masuk
akan memutar turbin yang menggerakkan generator. Kelemahan dari model ini
adalah aliran keluar masuk udara dapat menimbulkan kebisingan, akan tetapi
karena aliran ombak sudah cukup bising umumnya ini tidak menjadi masalah
besar. Selain model Oscillating Water Column, ada beberapa perusahaan &
lembaga lainnya yang mengembangkan model yang berbeda untuk memanfaatkan
ombak sebagai penghasil energi listrik, antara lain:
1. 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 di antara 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.
2. Renewable Energy Holdings; ide mereka 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.
3. SRI International; konsepnya menggunakan 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.
8
4. BioPower Systems; perusahaan inovatif ini mengembangkan sirip-ekorikan-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.
(3.1)
(3.2)
(3.3)
Gambar kiri (3.1): Pelamis Wave Energy Converters dari Ocean Power Delivery.
Gambar tengah (3.2): Rumput laut mekanik yang disebut juga Biowave.
Gambar kanan (3.3): Sirip ekor ikan hiu buatan yang disebut Biostream.
Namun dalam pemanfaatan energi ombak sebagai pembangkit listrik ini
ternyata masih terdapat kekurangannya. Kekurangan tersebut yaitu:
1. Bergantung pada ombak; kadang dapat energi, kadang pula tidak,
2. Perlu menemukan lokasi yang ombaknya kuat dan kemunculannya secara
konsisten.
Akan tetapi jika kita memanfaatkan energi ini maka kelebihan yang kita
dapatkan adalah energi bisa diperoleh secara gratis, tidak butuh bahan bakar, tidak
menghasilkan limbah, mudah dioperasikan dan biaya perawatan rendah, serta
dapat menghasilkan energi dalam jumlah yang memadai.
9
Oleh karena itu mengingat potensi yang telah dimiliki oleh ombak begitu
besar, maka sebaiknya mulai sekarang kita perlu memanfaatkan energi ombak ini
sebagai pembangkit tenaga listrik guna memenuhi kebutuhan akan energi listrik di
hari mendatang, dengan mengembangkan model tersebut di seluruh pesisir pantai
Indonesia (Nafika, 2008).
6.3. Perkembangan Energi Listrik di Indonesia
6.3.1. Kebutuhan Energi Listrik di Indonesia
Konsumsi listrik Indonesia setiap tahunnya terus meningkat sejalan dengan
peningkatan pertumbuhan ekonomi nasional. Oleh karena itu, prakiraan
kebutuhan listrik jangka panjang di Indonesia sangat diperlukan agar dapat
menggambarkan kondisi kelistrikan saat ini dan masa datang. Dengan
diketahuinya perkiraan kebutuhan listrik jangka panjang antara tahun 2003 hingga
tahun 2020 akan dapat ditentukan jenis dan perkiraan kapasitas pembangkit listrik
yang dibutuhkan di Indonesia selama kurun waktu tersebut.
Kebutuhan listrik di Indonesia diperhitungkan per sektor pada 22 wilayah
pemasaran listrik PLN, yaitu sektor industri, rumah tangga, usaha, umum, dan
lainnya. Berdasarkan hasil proyeksi kebutuhan listrik dari tahun 2003 s.d. 2020
yang dilakukan Dinas Perencanaan Sistem PT PLN (Persero) dan Tim Energi
BPPT, terlihat bahwa selama kurun waktu tersebut rata-rata kebutuhan listrik di
Indonesia tumbuh sebesar 6,5% per tahun dengan pertumbuhan listrik di sektor
komersial yang tertinggi, yaitu sekitar 7,3% per tahun dan disusul sektor rumah
tangga dengan pertumbuhan kebutuhan listrik sebesar 6,9% per tahun. Hal
tersebut sangat beralasan, mengingat untuk meningkatkan perekonomian di
Indonesia, pemerintah meningkatkan pertumbuhan sektor parawisata yang
selanjutnya akan mempengaruhi pertumbuhan sektor komersial.
Untuk sektor rumah tangga laju pertumbuhan kebutuhan listrik yang tinggi
dipicu oleh ratio elektrifikasi dari berbagai daerah yang masih relatif rendah,
karena sampai tahun 2003 masih ada beberapa wilayah di Indonesia yang belum
terlistriki terutama di daerah yang tidak dilewati listrik PLN. Berdasarkan gambar
10
1 terlihat bahwa kebutuhan listrik nasional didominasi oleh sektor industri, disusul
sektor rumah tangga, usaha, dan umum. Pola kebutuhan listrik per sektor tersebut
akan berbeda apabila ditinjau menurut wilayah pemasaran listrik PLN, dimana
semakin ke Kawasan Indonesia Timur, semakin besar kebutuhan listrik sektor
rumah tangga dibanding sektor industri. Hal ini disebabkan karena masih
rendahnya rasio elektrifikasi dan terbatasnya jumlah industri.
Gambar 4. Grafik proyeksi kebutuhan listrik
per sektor di Indonesia tahun 2003-2025
Gambar 5. Grafik proyeksi kebutuhan listrik per sektor di Jawa,
Madura, dan Bali tahun 2003-2020
11
Gambar 6. Grafik proyeksi kebutuhan listrik per sektor
di Sumatera tahun 2003-2020
Gambar 7. Grafik proyeksi kebutuhan listrik per sektor
di Kalimantan tahun 2003-2020
Gambar 8. Grafik proyeksi kebutuhan listrik per sektor
di pulau lain tahun 2003-2020
(Sumber : BPS PLN, 2006, PT PLN (Persero)
12
6.3.2. Rasio Elektrifikasi per Wilayah Indonesia
Berdasarkan Indonesia Energy Outlook & Statistics 2004 dan RUKN 20042013 dapat ditunjukkan besarnya rasio elektrifikasi di Indonesia per wilayah pada
tahun 1999-2002 dan tahun 2003 s.d. 2013. Dari data tersebut, besarnya ratarata
rasio elektrifikasi di Indonesia pada tahun 2003 mencapai 54,8% dan diperkirakan
pada tahun 2008 menjadi 63,5%, kemudian pada tahun 2013 diharapkan
meningkat menjadi 75%.
Pada dasarnya untuk masing-masing provinsi di Indonesia mempunyai rasio
elektrifikasi yang berbeda tergantung ada tidaknya fasilitas aliran listrik PLN di
masing-masing provinsi. Besarnya rasio elektrifikasi di Indonesia untuk
masingmasing provinsi pada tahun 2003, 2008, dan 2013 ditunjukkan pada Tabel
2. Pada tahun 2013, rasio elektrifikasi terbesar diperkirakan terjadi di wilayah
Batam yang mencapai 100%, sedangkan rasio elektrifikasi terkecil sebesar 40%
terjadi di NTT. Dengan demikian, meskipun target rasio elektrifikasi tahun 2013
sebesar 75%, namun rasio elektrifikasi per wilayah akan bervariasi.
Tabel 3. Rasio elektrifikasi nasional per wilayah tahun 2003,
tahun 2008, dan tahun 2013
(Sumber : BPS PLN, 2004, PT PLN (Persero))
13
6.3.3. Sumber Energi Listrik di Indonesia
Sumber energi listrik di Indonesia meliputi air, uap, gas, gas uap, panas
bumi, diesel. Perbandingan energi tersebut bisa dilihat di tabel 4 berikut:
Tabel 4. Rasio pasokan energi listrik beberapa pembangkit
dari tahun 1992-2005.
(Sumber : BPS PLN, 2004, PT PLN (Persero))
6.4. Energi Alternatif Pembangkit Listrik Terdahulu
6.4.1. Bioethanol
Bioethanol adalah ethanol yang diproduksi dari tumbuhan. Brazil, dengan
320 pabrik bioethanol, adalah negara terkemuka dalam penggunaan serta ekspor
bioethanol saat ini [5]. Di tahun 1990-an, bioethanol di Brazil telah menggantikan
50% kebutuhan bensin untuk keperluan transportasi [8]; ini jelas sebuah angka
yang sangat signifikan untuk mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar
fosil. Bioethanol tidak saja menjadi alternatif yang sangat menarik untuk
substitusi bensin, namun dia mampu menurunkan emisi CO2 hingga 18% di
Brazil.
6.4.2. Biodiesel
Serupa dengan bioethanol, biodiesel telah digunakan di beberapa negara,
seperti Brazil dan Amerika, sebagai pengganti solar. Biodiesel didapatkan dari
14
minyak tumbuhan seperti sawit, kelapa, jarak pagar, kapok, dsb [4]. Beberapa
lembaga riset di Indonesia telah mampu menghasilkan dan menggunakan
biodiesel sebagai pengganti solar, misalnya BPPT serta Pusat Penelitian
Pendayagunaan Sumber Daya Alam dan Pelestarian Lingkungan ITB. Kandungan
sulfur yang relatif rendah serta angka cetane yang lebih tinggi menambah daya
tarik penggunaan biodiesel dibandingkan solar.
6.4.3. Tenaga Panas Bumi
Pemanfaatan tenaga panas bumi di Indonesia masih sangat rendah, yakni
sekitar 3% [16]. Tenaga panas bumi berasal dari magma (yang temperaturnya bisa
mencapai ribuan derajad celcius). Panas tersebut akan mengalir menembus
berbagai lapisan batuan di bawah tanah. Bila panas tersebut mencapai reservoir air
bawah tanah, maka akan terbentuk air/uap panas bertekanan tinggi. Ada dua cara
pemanfaatan air/uap panas tersebut, yakni langsung (tanpa perubahan bentuk
energi) dan tidak langsung (dengan mengubah bentuk energi). Untuk uap
bertemperatur tinggi, tenaga panas bumi tersebut bisa dimanfaatkan untuk
memutar turbin dan generator yang selanjutnya menghasilkan listrik.
6.4.4. Mikrohidro
Mikrohidro adalah pembangkit listrik tenaga air skala kecil (bisa mencapai
beberapa ratus kW). Relatif kecilnya energi yang dihasilkan mikrohidro
(dibandingkan dengan PLTA skala besar) berimplikasi pada relatif sederhananya
peralatan serta kecilnya areal tanah yang diperlukan guna instalasi dan
pengoperasian mikrohidro. Hal tersebut merupakan salah satu keunggulan
mikrohidro, yakni tidak menimbulkan kerusakan lingkungan.
6.4.5. Tenaga Surya
Energi yang berasal dari radiasi matahari merupakan potensi energi terbesar
dan terjamin keberadaannya di muka bumi. Berbeda dengan sumber energi
lainnya, energi matahari bisa dijumpai di seluruh permukaan bumi. Pemanfaatan
radiasi matahari sama sekali tidak menimbulkan polusi ke atmosfer. Perlu
diketahui bahwa berbagai sumber energi seperti tenaga angin, bio-fuel, tenaga air,
dsb, sesungguhnya juga berasal dari energi matahari.
15
6.4.6. Tenaga Angin
Pembangkit listrik tenaga angin disinyalir sebagai jenis pembangkitan
energi dengan laju pertumbuhan tercepat di dunia dewasa ini. Saat ini kapasitas
total pembangkit listrik yang berasal dari tenaga angin di seluruh dunia berkisar
17.5 GW [17]. Jerman merupakan negara dengan kapasitas pembangkit listrik
tenaga angin terbesar, yakni 6 GW, kemudian disusul oleh Denmark dengan
kapasitas 2 GW [17] (Indartono,2005).
6.5. Bandul Matematis
Bandul matematis adalah suatu titik benda digantungkan pada suatu titk
tetap dengan tali. Jika ayunan menyimpang sebesar sudut q terhadap garis vertical
maka gaya yang mengembalikan :
Gambar 9. Prinsip kerja generator listrik
(Resnick, 2004)
F = - m . g . sin q
(1)
Untuk q dalam radial yaitu q kecil maka sin q = q = s/l, dimana s = busur lintasan
bola dan l = panjang tali. Dengan bandul matematis maka percepatan gravitasi g
dapat ditentukan yaitu dengan hubungan
g = 4π2L
T2
(2)
Harga l dan T dapat diukur pada pelaksanaan percobaan dengan bola logam yang
cukup berat digantungkan dengan kwat yang sangat ringan. Menentukan g dengan
cara ini cukup teliti jika terpenuhi syarat-syarat sebagai berikut :
1. Tali lebih ringan dibandingkan bolanya
2. Simpangan harus lebih kecil (sudut q lebih kecil dari 15o)
16
3. Gesekan dengan udara harus sangat kecil sehingga dapat diabaikan
4. Gaya puntiran (torsi) tidak ada (boleh terpuntir)
(http://labdasar.unlam.ac.id/modul_praktikkum/fisika)
6.6. Gelombang
Gelombang adalah gangguan yang merambat. Bentuk ideal dari suatu
gelombang akan mengikuti gerak sinusoide. Selain radiasi elektromagnetik dan
mungkin radiasi gravitasional, yang bisa berjalan lewat ruang vakum, gelombang
juga terdapat pada medium (yang karena perubahan bentuk dapat menghasilkan
gaya memulihkan yang lentur) di mana mereka dapat berjalan dan dapat
memindahkan energi dari satu tempat kepada yang lain tanpa mengakibatkan
partikel medium berpindah secara permanen, yaitu tidak ada perpindahan secara
masal. Malahan setiap titik khusus berosilasi di sekitar satu posisi tertentu.
Suatu medium disebut:
1. linear jika gelombang yang berbeda di semua titik tertentu di medium bisa
dijumlahkan,
2. terbatas jika terbatas, selain itu disebut tak terbatas
3. seragam jika ciri fisiknya tidak berubah pada titik yang berbeda
4. isotropik jika ciri fisiknya "sama" pada arah yang berbeda
(Wikipedia, 2008)
Gambar 10. Bentuk gelombang sinusoide
(Resnick, 2004)
17
y=A sin (aωt-kx)
y=A sin 2p/T (t- x/v )
y=A sin 2p (t/T-x/l)
Tanda (-) menyatakan gelombang merambat dari kiri ke kanan
A = amplitudo gelombang (m)
l = v.T = panjang gelombang (m)
v = cepat rambat gelombang (m/s)
k = 2p/l = bilangan gelombang (m')
x = jarak suatu titik terhadap titik asal (m)
(Resnick, 2004)
6.7. Generator Listrik
Generator listrik merupakan sebuah alat yang memproduksi energi listrik
dari sumber energi mekanikal. Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik.
Sebelum hubungan antara magnet dan listrik ditemukan, generator menggunakan
prinsip elektrostatik. Mesin Wimshurst menggunakan induksi elekrostatik atau
influence. Generator Van de Graaff menggunakan satu dari dua mekanisme,
sebagai berikut :
1. Penyaluran muatan dari elektroda voltase-tinggi.
2. Muatan yang dibuat oleh efek triboelektrik menggunakan pemisahan dua
insulator
Gambar 11 a dan 11 b. Prinsip kerja generator listrik
(Resnick, 2004)
18
Alat ini menggunakan magnet permanen yang diputar oleh sebuah "crank".
Magnet yang berputar diletakaan sedemikian rupa sehingga kutub utara dan
selatannya melewati sebongkah besi yang dibungkus dengan kawat. Pixii
menemukan bahwa magnet yang berputar memproduksi sebuah pulsa arus di
kawat setiap kali sebuah kutub melewati "coil". Lebih jauh lagi, kutub utara dan
selatan magnet menginduksi arus di arah yang berlawanan. Dengan menambah
sebuah komutator, Pixii dapat mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah.
Namun, kedua desain di atas menderita masalah yang sama: mereka menginduksi
"spike" arus diikuti tanpa arus sama sekali (http://id.Wikipedia/wiki/generator
listrik.org)
VII. Gambaran Umum Karya
Pembangkit listrik tenaga ombak terdiri atas tiga komponen penting, yaitu
papan apung, bola besi sebagai bandul matematis dan generator pembangkit
listrik. Secara umum, adanya energi ombak laut mengakibatkan papan apung
bergerak naik turun. Sehingga menyebabkan bola besi pada papan apung bergerak
menyerupai ayunan bandul matematis. Besar simpangan bola besi sangat
dipengaruhi masa bola dan ketinggian ombak laut. Simpangan bola besi memutar
gir
yang
dihubungkan
dengan
generator
listrik.
Perputaran
generator
menghasilkan energi listrik.
G
B
Gambar 12. Gambaran umum pembangkit listrik tenaga ombak.
19
VIII. Gambaran Lengkap Karya
Pembangkit listrik tenaga ombak terdiri atas tiga komponen penting, yaitu
papan apung, bola besi sebagai bandul matematis dan generator pembangkit
listrik. Secara umum, adanya energi ombak laut mengakibatkan papan apung
bergerak naik turun. Sehingga menyebabkan bola besi pada papan apung bergerak
menyerupai ayunan bandul matematis. Besar simpangan bola besi sangat
dipengaruhi masa bola dan ketinggian ombak laut. Simpangan bola besi memutar
gir
yang
dihubungkan
dengan
generator
listrik.
Perputaran
generator
menghasilkan energi listrik.
Desain alat ini berdimensi lebih kurang seperti gambar berikut:
L = 1-2 m
P = 2-3 m
[a]
d = 0,2-0,3 m
Keterangan gambar
P
: Panjang papan apung [m]
L
: Lebar papan apung [m]
d
: Diameter bola besi
[m]
[b]
220 V
50Hz
Gambar 13. [a]. Papan apung
[b]. Bola besi
[c]. Generator listrik
20
Pada desain alat ini tinggi minimal ombak yang dibutuhkan diperkirakan 1 meter
Dibandingkan dengan pembangkit listrik tenaga ombak terdahulu, sistem
pembangkit ini memiliki beberapa kelebihan:
1.
Ekonomis
Teknologi pembangkit listrik tenaga ombak ini relatif lebih ekonomis
karena membutuhkan dana yang lebih kecil dibanding sistem terdahulu.
2.
Tepat Guna
Pemanfaatan ombak untuk membangkitan listrik pada sistem ini lebih tepat
guna karena lebih praktis dapat dipindahkan tempatnya. Disamping itu, teknologi
ini sangat cocok dengan kondisi geografis Indonesia yang memiliki laut luas dan
ombak yang relatif tinggi sehingga dapat diterapkan hampir di seluruh laut
Indonesia.
3.
Berdaya Guna
Menggunakan sistem ini dapat memanfaatkan barang-barang bekas di
sekitar kita dan dapat meningkatkan kemandirian berwirausaha masyarakat
Indonesia. Di samping itu, teknologi ini lebih mudah dipelajari dan relatif lebih
mudah untuk diterapkan pada kehidupan sehari-hari.
4.
Ramah Lingkungan
Teknologi ini ramah lingkungan karena tidak menghasilkan zat yang dapat
mencemarkan lingkungan sekitar.
5.
Tidak membutuhkan ombak yang terlalu tinggi
Dari segi pemanfaatan ombak, teknologi ini lebih menguntungkan karena
dapat di letakkan di laut yang ombaknya tidak terlalu tinggi berbeda dengan
pembangkit listrik tenaga ombak pada umumnya.
Desain alat ini sebagai solusi atas alat PLTO yang sudah ada sebelumnya.
Permasalahan harga yang mahal serta persyaratan tinggi gelombang minimal 7
meter setidaknya dapat dipecahkan dengan alat yang terbaru ini. Di samping itu,
alat ini sangat praktis karena relatif mudah dibuat dan dapat ditempatkan di
hampir seluruh laut Indonesia. Daya keluaran pembangkit listrik tenaga ombak
21
sangat tergantung pada generator yang digunakan. Pada penelitian ini
direncanakan digunakan generator listrik dengan daya yang dihasilkan lebih dari
500 Watt. Sehingga dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik untuk
skala rumah tangga, misalnya : lampu pijar, radio, kipas angin, televisi, almari
pendingin, dan komputer.
IX.
Metode Pelaksanaan Penelitian
9.1. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian akan dilakukan di perairan Tambak Lorok, Semarang
9.2. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Generator listrik
6. Gir
2. Drum bekas
7. Papan apung
3. Bola besi
7. Kawat besi
4. Pipa besi
8. Multimeter
5. Rantai
9.3. Deskripsi Pembangkit Listrik Tenaga Ombak
Deskripsi lengkap tentang pembangkit listrik tenaga ombak dijelaskan
secara umum dalam sketsa sistem pembangkit listrik yang terdiri atas susunan
komponen-komponen utama pembangkit listrik tenaga ombak.
9.3.1. Sketsa Pembangkit Listrik Tenaga Ombak
Sistem pembangkit listrik tenaga ombak seperti tampak pada gambar I.1,
merupakan rangkaian peralatan yang dibuat berdasarkan konsep teknologi ayunan
bandul matematis. Teknologi ini berupa bandul matematis yang yang diletakkan
di atas papan yang mengapung di laut. Papan apung yang bergerak akibat
pengaruh ombak menghasilkan ayunan bandul matematis. Kemudian akan
22
memutar gir yang dihubungkan dengan rantai sehingga generator listrik akan
berputar. Perputaran generator akan menghasilkan arus listrik
G
3
B
2
1
Gambar 14. Susunan sistem pembangkit listrik tenaga ombak
Keterangan :
1. Papan apung (drum bekas)
2. Bola besi
3. Generator listrik
9.3.2. Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Ombak
Komponen-komponen utama dalam penelitian ini terdiri atas generator
listrik, bandul besi, papan apung, rantai.
1.
Generator Listrik
Generator listrik berfungsi sebagai pembangkit listrik.
2.
Bola Besi
Bola besi berfungsi sebagai bandul matematis.
3.
Papan Apung
Papan apung berfungsi sebagai tempat diletakkannya bandul matematis
yang akan bergerak ketika terkena ombak air laut.
23
4.
Pipa Besi
Berfungsi sebagai kerangka pembangkit listrik tenaga ombak.
5.
Rantai
Rantai berfungsi menggerakkan gir.
6.
Gir
Gir digunakan sebagai pasangan rantai.
7.
Multimeter
Multimeter digunakan untuk mengukur arus listrik.
9.4. Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian dimulai dengan melakukan perancangan papan apung
sebagai tempat reaktor pembangkit listrik untuk selanjutnya diujikan pada proses
pembangkit listrik yang susunan skematisnya tampak dalam skema pembangkit
listrik tenaga ombak.
9.4.1. Perancangan dan Uji Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Ombak
Perancangan sistem pembangkit listrik tenaga ombak diawali dengan
pembuatan papan apung untuk kemudian dirangkai dengan pipa besi sebagai
kerangka. Ujung pipa besi dihubungkan ke gir. Rantai digunakan untuk
menghungkan gir dengan generator listrik. Uji sistem pembangkit listrik tenaga
ombak dilakukan melalui pergerakkan bola besi menghasilkan ayunan matematis
akibat ombak laut. Kemudian menggerakkan gir yang dihubungkan ke generator
listrik menggunakan rantai. Sehingga generator menghasilkan listrik.
24
9.4.2. Skema Kerja
Pembangkti listrik tenaga ombak secara skematis dijelaskan dalam gambar
Mulai
Perancangan papan apung
Perakitan kerangka pembangkit listrik tenaga
ombak
Pemasangan bola besi
Pemasangan gir
Memasang generator listrik
Pemasangan rantai penghubung gir dengan
generator listrik
Pengukuran tegangan dan arus listrik yang dihasilkan
Analisis hasil
Selesai
Gambar 15. Skema Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Ombak
9. 5. Variabel dan Data
Variabel pada penelitian ini dibagi atas variabel tetap dan tidak tetap.
Variabel tetap yang digunakan yakni :
1. Ukuran papan apung
2. Ukuran kerangka
3. Kapasitas daya generator listrik
25
4. Ukuran gir
Sedangkan variabel tidak tetap yang digunakan pada penelitian ini adalah :
1. Tinggi ombak laut
2. Massa bola besi
Data yang diperoleh dalam penelitian ini adalah
1. Tinggi ombak sebagai amplitudo gelombang
2. Periode gelombang ombak
3. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan
9.6. Jadwal Penelitian
No
Uraian Kegiatan
Bulan
1
1.
Merancang
2
3
4
5
6
papan
apung
2.
Merancang
kerangka
3.
Memasang
bola
besi
4.
Memasang
generator listrik
5.
Memasang gir dan
rantai
6.
Menguji alat dan
menyusun laporan
7.
Presentasi hasil
26
X. Nama dan Biodata Ketua serta Anggota Kelompok
1. Ketua Pelaksana Kegiatan
a. Nama Lengkap
: Suparno
b. NIM
: L2E 006 083
c. Fakultas/Program Studi
: Teknik/Mesin
d. Perguruan Tinggi
: Universitas Diponegoro
2. Anggota Pelaksana
a. Nama Lengkap
: Fajar Arianto
b. NIM
: J2D 005 167
c. Fakultas/Program Studi
: Teknik/Mesin
d. Perguruan Tinggi
: Universitas Diponegoro
3. Anggota Pelaksana
a. Nama Lengkap
: Taufan Aji
b. NIM
: L2E 004 443
c. Fakultas/Program Studi
: Teknik/Mesin
d. Perguruan Tinggi
: Universitas Diponegoro
4. Anggota Pelaksana
a. Nama Lengkap
: Eri Winardi
b. NIM
: L2E 003 408
c. Fakultas/Program Studi
: Teknik/Teknik Mesin
d. Perguruan Tinggi
: Universitas Diponegoro
5. Anggota Pelaksana
a. Nama Lengkap
: Imam Yugo Santoso
b. NIM
: L2E 004 405
c. Fakultas/Program Studi
: Teknik/Mesin
d. Perguruan Tinggi
: Universitas Diponegoro
27
XI. Nama dan Biodata Dosen Pembimbing
a. Nama Lengkap
: Muhammad Tauviqirrahman, S.T, M.T
b. NIP
: 132 303 958
c. Golongan Pangkat
: IIIA / Penata Muda
d. Jabatan Fungsional
: Assisten Ahli
e. Jabatan Struktural
:-
f. Fakultas/Program Studi
: Teknik/Teknik Mesin
g. Perguruan Tinggi
: Universitas Diponegoro
h. Bidang Keahlian
: Metode Komputasi dan Numerik
XII. Biaya Penelitian
12.1. Bahan habis pakai
No.
Keterangan
Jumlah
1
Bola besi
Rp 1.000.000,00
2
Pipa besi
Rp
500.000,00
3
Papan
Rp
100.000,00
4
Drum
Rp
200.000,00
5
Rantai
Rp
200.000,00
6
Gir
Rp
200.000,00
7
Kawat
Rp
50.000,00
8
Mur dan baut
Rp
50.000,00
9
Batang besi
Rp
300.000,00
10
Generator
Rp 1.500.000,00
11
Kabel
Rp
300.000,00
12
Lampu
Rp
30.000,00
13
Pelat besi
Rp
300.000,00
Biaya habis pakai sejumlah Rp 4.730.000,00
28
12.2. Peralatan penunjang penelitian
No.
Keterangan
Jumlah
1
Peralatan montir (lengkap)
Rp 1.000.000,00
2
Multimeter
Rp
200.000,00
Biaya peralatan penunjang sejumlah Rp 1.200.000,00
12.3. Operasional
No.
Keterangan
Jumlah
1
Transportasi
Rp 500.000,00
2
Dokumentasi
Rp 100.000,00
3
Akomodasi
Rp 200.000,00
Biaya operasional sejumlah Rp 800.000,00
Perhitungan total :
Biaya habis pakai sejumlah
Rp 4.730.000,00
Biaya peralatan penunjang sejumlah Rp 1.200.000,00
Biaya operasional sejumlah
Rp
800.000,00
Total biaya keseluruhan:
Rp 6.730.000,00
+
29
Daftar Pustaka
Badan Pusat Statistik, 2006
Dahuri, H.Rokhmin,dkk.1996.Pengelolaan Sumber Daya Wilayah Pesisir dan
Lautan, cetakan 1.Pradnya Paramita.Jakarta.
http://energi.infogue.com/pemanfaatan_energi_ombak_sebagai_pembangkit_tena
ga_listrik Iftitah Nafika Penulis adalah mahasiswa jurusan biologi FMIPA
Universitas Negeri Malang (UM)March 20, 2008 at 10:37 am
http://id.Wikipedia/wiki/generator listrik.org
http://labdasar.unlam.ac.id/modul_praktikum/fisika/Bandul%20matematis.doc
(Indartono,2005).Edisi Vol.5/XVII/November 2005) Yuli Setyo Indartono,
Graduate School of Science and Technology, Kobe University, Japan
PLN Statistik 2004, PT PLN (Persero)
PLN Statistik 2006, PT PLN (Persero)
Resnick, Halliday.2004.Fundamentals.of.Physics.Willey
United Nations Convention on The Law of The Sea [“Convention”].10 Desember
1982. New York
30
Lampiran
1.
Gambar Pembangkit Listrik Tenaga Ombak
G
Ba
Gambar Pembangkit Listrik Tenaga Ombak
2.
Gambaran teknologi yang akan diterapkembangkan
a. Biaya pembuatan dan perawatan alat ini relatif murah
b. Peralatan yang dibutuhkan juga sederhana dan terjangkau
c. Ramah lingkungan sehingga sangat sesuai dengan gerakan hijau yang
dicanangkan pemerintah
d. Produksi dalam negeri
e.Pembangkit listrik altenatif yang sangat cocok dengan kondisi geogafis
Indonesia.
31