4.1.1.1. Pembangkit Listrik Tenaga Ombak Untuk Skala Rumah Tangga

PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA

Jenis Kegiatan:

PKM Penelitian

TIM :

SUPARNO L2E 006 083

FAJAR ARIANTO J2D 005 167

TAUFAN AJI L2E 003 460

ERI WINARDI L2E 003 408

IMAM YUGO SANTOSO L2E 004 405

UNIVERSITAS DIPONEGORO

2008

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA OMBAK

UNTUK SKALA RUMAH TANGGA

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 : Suparno

b. NRP/NIM : L2E 006 083

c. Jurusan/Fakultas : Teknik/Mesin

d. Universitas/Institut/Politeknik : 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 : Rp 6.000.000,00

Sumber lain : 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 Dosen Pembimbing

Universitas Diponegoro

(Sukinta, SH, MHum) (M. Tauviqirrahman,S.T,M.T)

NIP.131 763 894 NIP. 132 303 958

3

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.

4

Tabel 1. Sumber energi listrik di Indonesia


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

5

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.

6

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).

7

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

8

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.

9

4. BioPower Systems; perusahaan inovatif ini mengembangkan 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.

(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.

10

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

11

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

12

Gambar 6. Grafik proyeksi kebutuhan listrik per sektor

di Sumatera tahun 2003-2020


di Kalimantan tahun 2003-2020


di pulau lain tahun 2003-2020

(Sumber : BPS PLN, 2006, PT PLN (Persero)

13

6.3.2. Rasio Elektrifikasi per Wilayah Indonesia

Berdasarkan Indonesia Energy Outlook & Statistics 2004 dan RUKN 2004-

2013 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


14

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.


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

15

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.

16

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 (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)

T2

17

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)

18

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)

19

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.

Gambar 12. Gambaran umum pembangkit listrik tenaga ombak.

B

an

du

l

G

i

r

http://id.wikipedia/wiki/generator%20listrik.org



20

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:

[a]

[b]

Gambar 13. [a]. Papan apung

[b]. Bola besi

[c]. Generator listrik

220 V

50Hz

Keterangan gambar

P : Panjang papan apung [m]

L : Lebar papan apung [m]

d : Diameter bola besi [m]

P = 2-3 m

L = 1-2 m

d = 0,2-0,3 m

21

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

22

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

23

memutar gir yang dihubungkan dengan rantai sehingga generator listrik akan

berputar. Perputaran generator akan menghasilkan arus listrik

Gambar 14. Susunan sistem pembangkit listrik tenaga ombak

Keterangan :

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.

1. Papan apung (drum bekas)

2. Bola besi

3. Generator listrik

1

3

2 B

a

n

d

ul

G

i

r

24

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.

25

9.4.2. Skema Kerja

Pembangkti listrik tenaga ombak secara skematis dijelaskan dalam gambar

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

Perancangan papan apung

Pemasangan rantai penghubung gir dengan

generator listrik

Pemasangan bola besi

Perakitan kerangka pembangkit listrik tenaga

ombak

Memasang generator listrik

Pengukuran tegangan dan arus listrik yang dihasilkan

Analisis hasil

Pemasangan gir

Mulai

Selesai

26

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 2 3 4 5 6

1. Merancang 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

27

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




a. Nama Lengkap : Taufan Aji

b. NIM : L2E 004 443




a. Nama Lengkap : Eri Winardi

b. NIM : L2E 003 408

c. Fakultas/Program Studi : Teknik/Teknik Mesin



a. Nama Lengkap : Imam Yugo Santoso

b. NIM : L2E 004 405



28

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

29

12.2. Peralatan penunjang penelitian


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


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

30

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

http://energi.infogue.com/pemanfaatan_energi_ombak_sebagai_pembangkit_tenaga_listrik

http://energi.infogue.com/pemanfaatan_energi_ombak_sebagai_pembangkit_tenaga_listrik

http://labdasar.unlam.ac.id/modul_praktikum/fisika/Bandul%20matematis.doc

31

Lampiran

1. Gambar Pembangkit Listrik Tenaga Ombak

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.

Ba

nd

ul

G

i

r

4.1.1.1. Pembangkit Listrik Tenaga Ombak Untuk Skala Rumah Tangga

Documents

Transcript of 4.1.1.1. Pembangkit Listrik Tenaga Ombak Untuk Skala Rumah Tangga