Laporan Tugas Besar II KL4200 Pengenalan Energi Laut Dosen: Ahmad Mukhlis Firdaus, S.T., M.T.

Anggota: Anggraeni Eka Putri 15510008 Nadhira Fakhrani Boelhasrin 15510010 Irwan Budiyarto 15510022 Rahmat Hidayat 15510035 Aldea Permatasari Firdhaus 15510041 Venny Sartika 15510055 Program Studi Teknik Kelautan Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan Institut Teknologi Bandung 2014

i

KATA PENGANTAR Puji dan syukur kami panjatkan kepada Allah SWT karena atas berkat dan rahmat-Nya kami dapat menyelesaikan Laporan Tugas Besar II KL 4200 Pengenalan Energi Laut dengan baik. Laporan ini menjelaskan bagaimana Penulis memodelkan arus laut untuk menghitung potensi yang ada pada daerah Nusa Penida, kemudian penulis menganalisis nilai jual listrik yang dapat dihasilkan pada daerah Nusa Penida. Pemodelan arus laut ini menggunakan software SMS 8.1 dan potensi energi serta harga jual dihitung secara manual dengan bantuan Microsoft Excel. Kami menyadari bahwa mungkin masih terdapat kekurangan pada laporan ini, baik dari segi penulisan maupun dalam proses pemodelan dan penghitungan. Penulis berharap Laporan Tugas Besar ini dapat memberi manfaat bagi seluruh pihak yang menggunakannya. Bandung, Mei 2014 Penulis

ii

DAFTAR ISI Kata Pengantar ................................................................................................................................................ i

Daftar Isi ........................................................................................................................................................... ii

Daftar Gambar ............................................................................................................................................... iv

Daftar Tabel .................................................................................................................................................... vi Bab 1 Pendahuluan ....................................................................................................................................... 1 1.1. Latar Belakang ....................................................................................................................... 1 1.2. Maksud dan Tujuan ............................................................................................................... 2 1.3. Lingkup Studi ......................................................................................................................... 3 1.4. Sistematika Penulisan Laporan ............................................................................................. 3 Bab 2 Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut ........................................................................................ 5 2.1. Teori Pasang Surut dan Arus ................................................................................................ 5 2.1.1. Teori Pasang Surut .............................................................................................................. 5 2.1.2. Teori Arus ............................................................................................................................ 7 2.2. Pembangkit Listrik Tenaga Laut ........................................................................................... 9 2.3. Pembangkit Listrik Tenaga Arus ........................................................................................ 11 2.3.1. Jenis Pembangkit Listrik Tenaga Arus ............................................................................ 11 2.4. Perhitungan Potensi Energi Listrik .................................................................................... 16 2.4.1. Perhitungan Daya Listrik ................................................................................................. 16 2.4.2. Areal Potensi pada Ladang Turbin .................................................................................. 17 2.5. Perhitungan Harga Listrik ................................................................................................... 18 Bab 3 Pemodelan Arus Laut .................................................................................................................... 19 3.1. Dasar Teori ........................................................................................................................... 19 3.1.1. NAOTide ............................................................................................................................ 19 3.1.2. Surface-water Modelling System (SMS) .......................................................................... 19 3.2. Langkah-Langkah Pengerjaan ............................................................................................. 20 3.1. Hasil Simulasi ....................................................................................................................... 31 Bab 4 Perhitungan Potensi Energi ........................................................................................................ 34 4.1. Perhitungan Potensi Teoritis .............................................................................................. 34 4.1.1. Tipe Alat ............................................................................................................................ 34 4.1.2. Penghitungan Potensi ....................................................................................................... 35 4.2. Data Proyeksi Kebutuhan Listrik di Nusa Penida .............................................................. 37

iii

Bab 5 Studi Kelayakan Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut ................................................... 39 5.1. Asumsi dan Biaya yang Dikeluarkan .................................................................................. 39 5.2. Harga Produksi Listrik Per-kWh ......................................................................................... 39 Bab 6 Penutup ............................................................................................................................................. 31 6.1. Kesimpulan ........................................................................................................................... 41 6.2. Saran ..................................................................................................................................... 41 Lampiran A 42

iv

DAFTAR GAMBAR GAMBAR 1. 1 LOKASI YANG DITINJAU ......................................................................................................................................... 3 GAMBAR 2. 1 PASANG SURUT DIURNAL ..................................................................................................................................... 5 GAMBAR 2. 2 PASANG SURUT SEMIDIURNAL .......................................................................................................................... 6 GAMBAR 2. 3 PASANG SURUT CAMPURAN ................................................................................................................................ 6 GAMBAR 2. 4 ARUS THERMOHALINE ........................................................................................................................................... 8 GAMBAR 2. 5 ARUS EKMAN ............................................................................................................................................................... 8 GAMBAR 2. 6 ARUS AKIBAT PASANG DAN SURUT ................................................................................................................. 8 GAMBAR 2. 7 TIDAL ENERGY ........................................................................................................................................................... 9 GAMBAR 2. 8 TIDAL STREAM ........................................................................................................................................................... 9 GAMBAR 2. 9 PERBANDINGAN PERKEMBANGAN ENERGI LAUT ................................................................................. 10 GAMBAR 2. 10 SISTEM KERJA TIDAL BARRAGE ................................................................................................................... 11 GAMBAR 2. 11 TURBIN TIPE BULB ............................................................................................................................................. 11 GAMBAR 2. 12 TURBIN TIPE RIM ................................................................................................................................................ 12 GAMBAR 2. 13 PASANG SURUT CAMPURAN .......................................................................................................................... 12 GAMBAR 2. 14 VERTICAL AXIS TURBINE ................................................................................................................................ 13 GAMBAR 2. 15 VERTICAL AXIS TURBINE TIPE DARRIEUS .............................................................................................. 14 GAMBAR 2. 16 TURBIN TIPE SAVONIUS ................................................................................................................................... 14 GAMBAR 2. 17 HORIZONTAL AXIS TURBINE ......................................................................................................................... 15 GAMBAR 2. 18 GRAFIK DAYA TERHADAP KECEPATAN ARUS GARIS MERAH MENUNJUKKAN CUT IN SPEED ALAT ................................................................................................................................................................................ 16 GAMBAR 2. 19 AREAL POTENSI PADA LADANG TURBIN ................................................................................................. 17 GAMBAR 3. 1 PETA PERAIRAN SELAT LOMBOK YANG SUDAH DIHILANGKAN GARIS - GARISNYA ............. 19 GAMBAR 3.2 POSISI TOMBOL MAP MODULE ......................................................................................................................... 20 GAMBAR 3.3 POSISI TOMBOL DXF .............................................................................................................................................. 20 GAMBAR 3.4 AREA YANG DIMODELKAN ................................................................................................................................. 20 GAMBAR 3.5 MENU REDISTRIBUTE VERTRICES .................................................................................................................. 21 GAMBAR 3.6 PILIH MESH TYPE SEBAGAI NONE UNTUK DAERAH YANG TIDAK TERMODELKAN ............... 21 GAMBAR 3.7 MESH PADA PETA SETELAH MENJALANKAN 2D MESH ........................................................................ 22 GAMBAR 3.8 LANGKAH MENGAKTIFKAN DISPLAY MESH QUALITY .......................................................................... 22 GAMBAR 3.9 MESH YANG MASIH BERMASALAH ................................................................................................................. 23 GAMBAR 3.10 RMA2 MODEL CHECKER .................................................................................................................................... 23 GAMBAR 3.11 PENGATURAN CURRENT COORDINATES .................................................................................................. 24 GAMBAR 3.12 PETA DENGAN SCATTER DATA KEDALAMAN ........................................................................................ 24 GAMBAR 3.13 LANGKAH LANGKAH MENAMPILKAN KONTUR KEDALAMAN .................................................... 24 GAMBAR 3.14 PETA DENGAN SCATTER DATA KEDALAMAN ........................................................................................ 25 GAMBAR 3.20 PEMBUATAN NODESTRING ............................................................................................................................. 25 GAMBAR 3.15 TAMPILAN INPUT.IN PADA NAOTIDE ......................................................................................................... 26 GAMBAR 3.21 MENU ASSIGN BC .................................................................................................................................................. 26 GAMBAR 3.22 MEMASUKAN DATA PASANG SURUT KE BOUNDARY CONDITION ................................................ 27 GAMBAR 3.16 RMA2 MODEL CONTROL TAB GENERAL .................................................................................................... 27 GAMBAR 3.17 RMA2 MODEL CONTROL TAB TIMING ........................................................................................................ 27 GAMBAR 3.18 RMA2 MODEL CONTROL, TABFILES ............................................................................................................ 28 GAMBAR 3.19 RMA2 MODEL CONTROL, TAB MATERIALS .............................................................................................. 28 GAMBAR 3.23 OPSI UNTUK MEMILIH PROGRAM UNTUK RUN RMA2 ....................................................................... 28 GAMBAR 3.24 HASIL RUN RMA2 ................................................................................................................................................. 29 GAMBAR 3.25 GRAFIK KECEPATAN ARUS .............................................................................................................................. 29 GAMBAR 3.26 GRAFIK ELEVASI KEDALAMAN ...................................................................................................................... 30 GAMBAR 3.27 GRAFIK ELEVASI MUKA AIR ............................................................................................................................ 30

v

GAMBAR 3.28 LOKASI TITIK ......................................................................................................................................................... 30 GAMBAR 3.29 GRAFIK ELEVASI MUKA AIR ............................................................................................................................ 30 GAMBAR 3.30 GRAFIK ELEVASI MUKA AIR ............................................................................................................................ 30

vi

DAFTAR TABEL TABEL 4.1 DATA WAVE ENERGY CONVERTION DEVICE .................................................................................................. 32 TABEL 4.2 ASUMSI KOEFISIEN YANG DIGUNAKAN DALAM PERHITUNGAN POTENSI ...................................... 33 TABEL 4.3 PRODUKSI ENERGI DIPERAIRAN SELAT LOMBOK (TITIK 18) ................................................................ 34 TABEL 4.4 DATA KEBUTUHAN LISTRIK PROVINSI BALI TAHUN 2009 - 2012 ....................................................... 35 TABEL 4.5 PROYEKSI KEBUTUHAN DAYA LISTRIK NUSA PENIDA (KW) ................................................................. 36 TABEL 5.1 DAFTAR HARGA ALAT DAN OPERASIONAL YANG DIGUNAKAN ............................................................ 37 DAFTAR GRAFIK GRAFIK 4.1 KECEPATAN ARUS DENGAN CUT IN SPEED .................................................................................................. 33 GRAFIK 4.2 POTENSI DAYA LISTRIK SELAMA 15 HARI .................................................................................................... 34 GRAFIK 4.3 PROYEKSI PERTAMBAHAN PENDUDUK DAN PELANGGAN DI NUSA PENIDA .............................. 35 GRAFIK 4.4 PROYEKSI KEBUTUHAN DAYA LISTRIK NUSA PENIDA (KW) ............................................................... 36

1

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Indonesia merupakan salah satu negara kepulauan terbesar di dunia. Sebagian besar wilayah Indonesia merupakan wilayah perairan, berupa lautan. Oleh karena itu, Indonesia memiliki cukup banyak potensi sumber daya laut. Seperti yang kita tahu, penduduk Indonesia terus bertambah dari tahun ke tahun, hingga saat ini berada pada angka di atas 200 juta jiwa. Semakin banyak penduduk suatu wilayah maka konsumsi energi di wilayah tersebut akan semakin meningkat. Kondisi ini diperparah dengan adanya kemajuan teknologi elektronik yang semakin pesat dan budaya masyarakat Indonesia akan konsumerisme energi yang tinggi terutama konsumerisme energi listrik. Dewasa ini, kebutuhan manusia akan energi listrik terus meningkat secara eksponensial. Tetapi sayangnya, sebagian besar kebutuhan listrik manusia dipenuhi oleh sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui seperti minyak bumi, batu bara, dan gas bumi. Suatu hari nanti, sumber-sumber energi tersebut akan habis sehingga perlu dikembangkan alternative baru agar kebutuhan manusia akan listrik dapat tetap terpenuhi. Saat ini pasokan energi listrik di Indonesia hampir seluruhnya disuplai oleh salah satu Badan Usaha Milik Negara (BUMN) yaitu PLN. Dalam produksinya PLN mengggunakan beberapa sumber energi untuk menghasilkan energi listrik misalnya air, batu bara, dan bahan bakar minyak. Dari beberapa sumber energi tersebut kita tahu bahwa air tergolong pada sumber energi terbarukan. Namun sistem Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) memiliki potensi dampak negatif cukup besar terhadap kehidupan masyarakat di sekitarnya. Dalam proses pembangunannya PLTA memerlukan area yang cukup luas untuk dibendung agar menghasilkan aliran air yang besar untuk memutar turbin. Biasanya untuk menampung air tersebut dibuatlah waduk. Seiring berjalannya waktu, biasanya waduk ini akan mengalami pendangkalan sehingga dibutuhkan maintenance (perawatan), berupa pengerukan secara berkala yang memakan biaya cukup besar. Apabila pendangkalan ini dibiarkan terus menerus maka akan mengurangi volume air yang dapat ditampung. Apabila hal ini terjadi turbin tidak akan berputar dengan maksimal, dan pasokan energi listrikpun berkurang. Selain itu dampak sosial masyarakat yang biasanya terjadi adalah ketika wilayah di sekitar waduk dijadikan tempat pemukiman warga akibat kebiasaan pembiaran yang dilakukan oleh pemerintah dan pengelola. Sebenarnya kondisi ini membahayakan bagi warga itu sendiri karena seharusnya daerah sekitar waduk dijadikan daerah resapan dan daerah hijau untuk mendukung kekuatan tanggul tanggul waduk. Kondisi ini dapat mengancam keselamatan warga apabila terjadi keruntuhan tanggul atau jebolnya tanggul waduk.

2

Kemudian untuk sumber energi batu bara, saat ini memang masih cukup melimpah ketersediaannya di Indonesia, tetapi batu bara menimbulkan permasalahan lingkungan yaitu polusi udara yang cukup tinggi. Selain itu energi listrik di Indonesia sendiri saat ini sebagian besar dihasilkan dengan memanfaatkan sumber energi bahan bakar minyak. Seperti yang kita tahu, kini ketersediaan bahan bakar minyak di dunia semakin menipis. Bahan bakar minyak sendiri merupakan sumber energi yang tergolong sumber energi tak terbarukan karena dibutuhkan waktu berjuata juta tahun untuk pembentukannya. Dengan melihat kondisi di atas, Indonesia membutuhkan terobosan baru penghasil energi terbarukan demi menjaga keberlangsungan hidup masyarakatnya di massa mendatang. Sudah saatnya Indonesia memikirkan besar potensi sumber energi terbarukan yang dapat digali dari wilayah lautnya yang begitu besar. Teknik Kelautan merupakan salah satu program studi di Institut Teknologi Bandung yang memelajari tentang teknologi infrastruktur di daerah pantai dan lepas pantai. Sebagai salah satu institusi terbaik di Indonesia, sudah selayaknya Teknik Kelautan ITB mulai bergerak untuk menjawab tantangan kebutuhan energi terbarukan. Laut menyimpan potensi energi terbarukan yang cukup besar. Karena itu, pada mata kuliah Pengenalan Energi Laut KL4200 diperkenalkan dasar-dasar penghitungan potensi energi dari laut. Beberapa potensi laut yang dapat dimanfaatkan sebagai penghasil energi terbarukan adalah panas laut, arus laut, pasang surut dan gelombang. Salah satu teknologi sumber energi terbarukan yang sudah beroperasi di beberapa negara di dunia adalah sumber energi pembangkit listrik tenaga arus laut. Pembangkit listrik tenaga arus laut ini memanfaatkan pergerakan partikel air akibat perbedaan kedalaman dan pasang surut. Dalam hal ini Indonesia memiliki potensi yang cukup besar, salah satunya di daerah Selat Lombok. Terlebih lagi, wilayah Selat Lombok memiliki cukup banyak penduduk yang kebutuhan energinya terus menerus harus dipenuhi. Oleh karena itu, dalam laporan ini akan dibahas mengenai pembangkit listrik tenaga arus laut di Selat Lombok. 1.2. Maksud dan Tujuan Maksud dan tujuan penulisan laopran ini adalah sebagai berikut: 1. Mampu memodelkan arus laut menggunakan peranti lunak pada suatu perairan tertentu. 2. Mampu menghitung nilai potensi energi yang dapat dimanfaatkan menjadi energi terbarukan. 3. Mampu menentukan alat yang ideal untuk digunakan sebagai alat konversi energy. 4. Mampu menghitung nilai produksi listrik yang dihasilkan oleh alat per tahun 5. Mampu menghitung harga jual listrik per-kilowatt hour.

3

1.3. Lingkup Studi Lingkup studi yang penulis lakukan pada laporan ini merupakan pengolahan dari data kedalaman dan pasang-surut di Selat Lombok, perbatasan Provinsi Bali dan Provinsi Nusa Tenggara Barat, Indonesia (Gambar 1.1.), yang telah diberikan. Data kedalaman yang telah diberikan kemudian diolah menjadi data arus dengan menggunakan peranti lunak Sea Surface Modelling System (SMS). Berdasarkan data arus yang telah didapatkan, akan dilakukan studi kelayakan meliputi kebutuhan energy penduduk di sekitar Selat Lombok serta dari segi ekonomi, teknologi alat, dan lokasi pembangunan pembangkit listrik tenaga arus laut.

Gambar 1.1. Lokasi yang Ditinjau Sumber : Google Maps

1.4. Sistematika Penulisan Laporan Laporan tugas besar ini terdiri dari 6 bab yang disusun dengan sistematika penulisan sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN Pada bab ini berisi latar belakang, tujuan, lingkup tugas besar, serta sistematika penulisan laporan. BAB II Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut Pada bab ini akan dijelaskan teori dasar mengenai teknologi pembangkit listrik tenaga arus laut yang ada di dunia. BAB III PEMODELAN ARUS LAUT Pada bab ini akan dilakukan simulasi arus laut berdasarkan data kedalaman dan pasang surut yang didapat. Pada bab ini juga dijabarkan lokasi yang dapat digunakan untuk pembangkit listrik tenaga arus laut.

4

BAB IV PERHITUNGAN POTENSI ENERGI Pada bab ini akan dilakukan penghitungan potensi energi berdasarkan data arus laut yang telah didapatkan pada bab sebelumnya. Pada bab ini juga dijabarkan mengenai jenis dan jumlah alat yang dapat digunakan. BAB V STUDI KELAYAKAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ARUS LAUT Pada bab ini akan dilakukan analisa kelayakan pembangunan pembangkit listrik tenaga arus berdasarkan potensi energy listrik yang dapat dihasilkan pertahun dari bab sebelumnya dengan data kebutuhan masyarakat akan energi listrik. Pada bab ini juga akan dilakukan studi kelayakan dari segi ekonomi. BAB VI PENUTUP Bab ini berisi kesimpulan dari tugas besar dan saran.

5

BAB II PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ARUS LAUT 2.1. Teori Pasang Surut dan Arus

2.1.1. Teori Pasang Surut

Pasang surut diartikan sebagai naik turunnya muka laut secara berkala akibat adanya gaya tarik benda angkasa (matahari dan bulan) terhadap massa air di bumi. Ada tiga tipe pasang surut: a. Pasang surut diurnal Pasang surut diurnal adalah jenis pasang surut yang hanya terjadi satu kali dalam satu hari. Contoh pasang surut diurnal dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Pasang Surut Diurnal Sumber: Presentasi Proses Pantai KL 3211 b. Pasang surut semidiurnal Pasang surut semidiurnal adalah jenis pasang surut yang terjadi dua kali dalam satu hari. Contoh pasang surut semidiurnal dapat dilihat pada Gambar 2.2.

6

Gambar 2.2. Pasang Surut Semidiurnal Sumber: Presentasi Proses Pantai KL 3211 c. Pasang surut campuran Pasang surut campuran adalah jenis pasang surut gabungan Diurnal dan Semidiurnal. Contoh pasang surut campuran dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Pasang Surut Campuran Sumber: Presentasi Proses Pantai KL 3211 Klasifikasi Pasang Surut dapat ditentukan menggunakan rumus berikut. F = 0 - 0.25 : Semi-diurnal, pasang dan surut memiliki tinggi yang sama setiap harinya. Rentang pasut spring rata-rata = 2(M2+S2).

F = (K 1+O

1)/(M

2+S

2)

7

F = 0.25 1.5 : Campuran, condong ke semi diurnal. Terdapat perbedaan rentang dan waktu yang besar antara pasang dan surut setiap harinya. Rentang pasut spring rata-rata = 2(M2+S2). F = 1.5 3.0 : Campuran, condong ke diurnal. Hanya mengalami satu kali pasang dalam satu hari. Rentang pasut spring rata-rata = 2(K1+O1). F > 3.0 : Diurnal. Hanya mengalami satu kali pasang dan surut dalam satu hari. Rentang pasut spring rata-rata = 2(K1+O1). Permukaan air laut senantiasa berubah tiap pergerakan pasang surut, dimana kejadian ini terjadi biasanya di daerah selat atau teluk sehingga menimbulkan arus pasut (Tidal Current). 2.1.2. Teori Arus

Arus air laut adalah pergerakan partikel air secara vertikal atau horisontal. Pergerakan arus dipengaruhi oleh beberapa hal, antara lain karena angin. Selain angin, arus dipengaruhi oleh paling tidak tiga faktor, yaitu : a. Bentuk topografi dasar lautan dan pulau-pulau yang ada di sekitarnya. Beberapa sistem lautan utama di dunia dibatasi oleh massa daratan dari tiga sisi dan pula oleh arus equatorial counter di sisi yang keempat. Batas-batas ini menghasilkan sistem aliran yang hampir tertutup dan cenderung membuat aliran mengarah dalam suatu bentuk bulatan. b. Gaya Coriollis Gaya Corriolis memengaruhi aliran massa air, di mana gaya ini akan membelokkan arah mereka dari arah yang lurus. Gaya corriolis juga yang menyebabkan timbulnya perubahan-perubahan arah arus yang kompleks susunannya yang terjadi sesuai dengan semakin dalamnya kedalaman suatu perairan. Persamaan coriolis adalah sebagai berikut. c. Perbedaan Densitas Perbedaan densitas menyebabkan timbulnya aliran massa air dari laut yang dalam di daerah kutub selatan dan kutub utara ke arah daerah tropik. Arus thermohaline, yaitu arus yang dipengaruhi oleh densitas dan gravitasi. Ilustrasi arus thermohaline dapat dilihat pada

Gambar 2.4.

8

Gambar 2.4. Arus Thermohaline Sumber: Presentasi Pengetahuan Fisik Laut KL 2106 d. Angin

Wind driven current arus yang dipengaruhi oleh pola pergerakan angin dan terjadi pada lapisan permukaan. Arus Ekman, yaitu arus yang dipengaruhi oleh angin. Ilustrasi arus Ekman dapat dilihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5. Arus Ekman Sumber: Presentasi Pengetahuan Fisik Laut KL 2106 e. Arus pasang surut, Yaitu arus yang dipengaruhi oleh fenomena pasang dan surut. Ilustrasi arus pasut dapat dilihat pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6. Arus Akibat Pasang dan Surut Sumber: Presentasi Pengetahuan Fisik Laut KL 2106

9

Berdasarkan Kedalaman, arus dibagi menjadi 2. Arus permukaan : Terjadi pada beberapa ratus meter dari permukaan, bergerak dengan arah horizontal dan dipengaruhi oleh pola sebaran angin. Arus dalam : Terjadi jauh di dasar kolom perairan, arah pergerakannya tidak dipengaruhi oleh pola sebaran angin dan mambawa massa air dari daerah kutub ke daerah ekuator.

2.2. Pembangkit Listrik Tenaga Laut

IEA-OES membagi sumber energi laut menjadi 5 kategori beberapa sumber energi laut, yaitu: Energi dari Gelombang Laut (Ocean Wave) Energi dari perbedaan Temperatur Laut (Ocean Thermal) Energi dari perbedaan Salinitas (Salinity Gradient) Energi dari Fenomena Pasang Surut (Tidal Energy) (Gambar 2.7) Energi dari Arus Pasang Surut (Tidal Stream) (Gambar 2.8)

Gambar 2.7. Tidal Energy Sumber: Presentasi Pengenalan Energi Laut KL 4200

Gambar 2.8. Tidal Stream Sumber: Presentasi Pengenalan Energi Laut KL 4200

10

Tipe pembangkit listrik tenaga laut yang paling berkembang dan banyak digunakan dapat dilihat pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9. Perbandingan Perkembangan Energi Laut Sumber: Presentasi Pengenalan Energi Laut KL 4200 Perhitungan potensi energi Laut dapat dibagi menjadi 5 tahapan sebagai berikut.

Theoretical Resources Total energi yang dapat dibangkitkan menurut perhitungan Teoritis Technical Resources Jumlah energi teoritis yang dibatasi oleh kemampuan teknologi yang ada pada saat ini Practical Resources Batasan-batasan penggunaan perairan untuk pembangkitan energi Listrik Accessible Resources Perhitungan potensi yang dibatasi pada daerah-daerah yang terjangkau untuk dimanfaatkan atau daerah-daerah yang terdapat populasi disekitarnya Viable Accessible Resources Perhitungan energi listrik berdasarkan nilai potensi yang dapat memberikan keuntungan secara komersial (Nilai jual listrik dapat melebehi biaya pembangunan dan operasi suatu pembangkit)

11

2.3. Pembangkit Listrik Tenaga Arus

2.3.1. Jenis Pembangkit Listrik Tenaga Arus

a. Generasi Pertama Generasi pertama pemanfaatan energi pasang surut adalah dengan menggunakan mekanisme Tidal Barrage, yaitu dengan membangun bendung sehingga air bergerak mengisi bagian dalam bendungan pada saat pasang dan keluar kembali kelaut pada saat surut. Pada sistem ini energi dibangkitkan dengan mekanisme yang sama dengan sistem pembangkit pada PLTA. Untuk keperluan praktisnya dibutuhkan beda elevasi pasut hingga 5 meter (lokasi yang memungkinkan hanya di Papua dan Bagan Siapiapi). Hanya 40 lokasi yang memilki potensi ini diseluruh dunia. Site Pertama pertama sistem pembangkit ini ada di France (La Rance), Canada (Annapolis), dan Russia. Ilustrasi dapat dilihat pada Gambar 2.10. Kelebihan Tidal Barrage: Tidak ada polusi Sumber energi terbarukan (Sustainable) Lebih dapat diperkiraan energinya dibandingkan energi angin dan matahari Kekurangan Tidal Barrage: Pada saat ini masih cenderung sangat mahal untuk pembangunan dan perawatan Pembangkit listrik tipe ini hanya dapat berfungsi sekitar 10 jam dalam sehari. Pembangkit listrik tipe ini mengakibatkan banyak permasalahan lingkungan, seperti sedimentasi serta mengganggu ekosistem ikan dan tamanan air. Efeknya pada perubahan pasang-surut lokal masih dalam penelitian.

Gambar 2.10. Sistem Kerja Tidal Barrage Sumber: Presentasi Pengenalan Energi Laut KL 4200 Tipe turbin untuk tidal barrage:

o Bulb turbine Air mengalir di sekitar turbin. Jika diperlukan perawatan, aliran air perlu dihentikan sehingga mengakibatkan tidak ada listrik yang dihasilkan saat proses perawatan berlangsung. Ilustrasi turbin ini dapat dilihat pada Gambar 2.12.

12

Gambar 2.11. Turbin Tipe Bulb Sumber: Presentasi Pengenalan Energi Laut KL 4200

o Rim turbines Saat turbin tipe ini digunakan, generator harus dipasang dengan sudut yang tepat terhadap baling-baling turbin agar menghasilkan akses yang lebih mudah. Tetapi turbin ini tidak cocok digunakan sebagai pompa dan sulit untuk mengatur performanya. Ilustrasi turbin ini dapat dilihat pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12. Turbin Tipe Rim Sumber: Presentasi Pengenalan Energi Laut KL 4200

Tubular turbines Baling-baling turbin terhubung dengan sebuah batang panjang dan diatur sehingga membentuk sudut tertentu sehingga generatornya dapat diletakkan di atas aliran air, sehingga saat perawatan tidak perlu menghentikan aliran air. Contoh pembangkit listrik yang menggunakan turbin aini adalah La Rance barrage, Perancis. Ilustrasi turbin ini dapat dilihat pada Gambar 2.13.

Gambar 2.13. Pasang Surut Campuran Sumber: Presentasi Pengenalan Energi Laut KL 4200

13

b. Generasi Kedua Sistem generasi kedua tidak membutuhkan bendung yang memerlukan biaya yang cukup besar. Sistem ini memanfaatkan secara langsung energi pasang surut dari aliran arus akibat perbedaan pasang surutnya. Pada dasarnya, sistem ini menggunakan mekanisme yang mirip dengan energi angin. Pembangkit listrik generasi kedua ini lebih efisien dari generasi pertama karena dapat memanfaatkan energi pada saat pasang dan surut. Sistem turbin arus pasang surut bekerja seperti kincir bawah air yang digerakan oleh arus laut. Turbin ini di pasang pada daerah-daerah yang memiliki kecepatan arus yang cukup tinggi. Sistem ini memiliki kelebihan yang sama dengan sistem generasi pertama dengan pengaruh terhadap lingkungan yang lebih kecil. Kelebihan Turbine Farm: Tidak ada Polusi Sumber energi terbarukan (Sustainable) Lebih efisien dibandingkan energi angin karena density air Lebih dapat diperkiraan bangkitan energinya dibandingkan energi angin dan matahari Tidak berdampak terhadap Makhluk hidup Tidak mempengaruhi penumpukan sedimen (pola sedimentasi pada suatu kawasan Jika dibandingkan terhadap generasi pertama relatif lebih murah dalam hal maintenance dan pembangunannya Kekurangan Turbine Farm: Pada saat ini masih cenderung lebih mahal Sangat mahal dalam pembangunan, instalasi dan pemeliharaan. Sebagai contoh, sebuah fasilitas dengan kapasitas 1085MW dapat menghabiskan 1.2 miliar USD untuk pembangunan dan operasinya Koneksi ke grid masih cukup sulit TeknologI masih belum benar-benar siap Tipe-tipe turbin berdasarkan tipe rotasi Vertical Axis Turbine Tipe sumbu tegal lurus terhadap arah aliran. Tipe turbine ini terbagi menjadi 2 Tipe. Gambar turbin vertikal dapat dilihat pada Gambar 2.14.

14

Gambar 2.14. Vertical Axis Turbine Sumber: Presentasi Pengenalan Energi Laut KL 4200

o Turbin Tipe Darius Turbin yang daya geraknya di dominasi oleh daya seret (drag force). Sistem Turbin tipe ini dinamakan berdasarkan turbin angin ditemukan oleh Georges Jean Marie Darrieus seorang insinyur aeronautika Prancis pada Tahun 1933. Sistem turbin darrieus bekerja dengan memanfaatkan ga angkat dari profil blade turbinnya. Turbin tipe Darrieus dapat dilihat pada Gambar 2.15.

Gambar 2.15. Vertical Axis Turbine Tipe Darrieus Sumber: Presentasi Pengenalan Energi Laut KL 4200

o Turbin Tipe Savonius Turbin yang daya geraknya di dominasi oleh daya sangkat akibat bentuk propeller (lift force). Sistem Savonius ini merupakan sistem turbin angin yang ditemukan oleh insinyur Finlandia Sigurd Johannes Savonius pada 1922. Turbin tipe savonius bekerja dengan mekanisme gaya seret (drag) yang bekerja pada rotor blade turbin-nya. Turbin tipe Savonius dapat dilihat pada Gambar 2.16.

15

Gambar 2.16. Turbin Tipe Savonius Sumber: Presentasi Pengenalan Energi Laut KL 4200

Horizontal Axis Turbine Turbin ini memiliki sumbu putar yang sejajar dengan arah aliran airnya. Ilustrasi turbin horizontal dapat dilihat pada Gambar 2.17. a) dan b).

Gambar 2.17. Horizontal Axis Turbine Sumber: Presentasi Pengenalan Energi Laut KL 4200

16

2.4. Perhitungan Potensi Energi Listrik

2.4.1. Perhitungan Daya Listrik

a. Generasi Pertama (Tidal Barrage) Daya yang dihasilkan oleh turbin pada pembangkit listrik tenaga arus generasi pertama (tidal barrage) adalah seperti persamaan berikut:

Dengan: Cd = Discharge Coefficient A = Cross sectional area (m2) G = gravitasi = 9.81 m/s2 r = density (kg/m3) b. Generasi Kedua (Turbine Farm) Daya yang dihasilkan oleh turbin pada pembangkit listrik tenaga arus generasi kedua (turbine farm) adalah seperti persamaan berikut:

Pt = daya turbin (kwatt) Cp = efisiensi turbin (Cp = 0.33) 1 = gearbox trans efficiency 2 = generator efficiency = densitas air A = total luas permukaan efektif turbin (m2), dalam model ini adalah luas sirip (blade). Terdapat konsep cut in speed, yaitu kecepatan minimal yang diperlukan untuk menggerakkan turbin pada sistem pembangkit listrik tenaga arus. Jika arus yang ada di lokasi tidak memenuhi cut in speed yang diperlukan, maka turbin akan berhenti berputar dan berhenti menghasilkan listrik. Ilustrasi cut in speed dapat dilihat pada Gambar 2.18.

17

Gambar 2.18. Grafik Daya Terhadap Kecepatan Arus. Garis Merah Menunjukkan Cut In Speed Alat. Sumber: Presentasi Pengenalan Energi Laut KL 4200 2.4.2. Areal Potensi pada Ladang Turbin

Jumlah alat yang dapat dipasang pada suatu lokasi tertentu bergantung pada luas area nett yang tersedia. Jarak seri antar turbin dapat dihitung dengan aturan berikut ini, dengan D sama dengan jumlah turbin. Panjang (L) = D Lebar (W = D. Ilustrasi dan dapat dilihat pada Gambar 2.19.

Gambar 2.19. Areal Potensi pada Ladang Turbin Sumber: Presentasi Pengenalan Energi Laut KL 4200

18

2.5. Perhitungan Harga Listrik

Harga listrik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut ini. !"# = !"# !"! + ! +! + (!" & !)!"# Dengan: TPI = Total Plant Investment (Biaya Investasi Awal) FCR = Fixed Charge Rate (%) O&M = Annual Operating and Maintenance Cost LO&R = Periodic Levelized Overhaul and Replacement Cost AEP = Annual Energy Production

19

BAB III PEMODELAN ARUS LAUT

3.1. Dasar Teori

3.1.1. NAOTide NAOTide merupakan software untuk prediksi pasang surut berbasis pada bahasa pemrograman Fortran. Software ini membaca inputan data yang terdiri dari antara lain koordinat lokasi dan durasi pemodelan. 3.1.2. Surface-water Modelling System (SMS) Surface-water Modelling System (SMS) merupakan sebuah software untuk pemodelan hidrodinamik satu, dua, maupun tiga dimensi. Program prosesor pra dan pasca pemodelan air permukaan ini mencakup pemodelan dengan alat 2D finite element, 2D finite difference, serta 3D finite element. Model yang didukung mencakup TABS-MD yang didukung USACE-WES (GFGEN, RMA2, RMA4, SED2D-WES), ADCIRC, CGWAVE, STWAVE, M2D, HIVEL2D dan HEC-RAS. Modul yang didukung oleh SMS antara lain:

Map Module Modul ini memungkinkan Anda untuk menggunakan data GIS atau CAD dan juga TIFF atau JPEG untuk membuat dan mengembangkan visualisasi model air permukaan. Mesh Module Modul ini digunakan untuk membuat elemen hingga dua dimensi dari suatu sungai, estuari, rawa, teluk, atau pesisir. SMS mencakup tool untuk membuat serta mengedit mesh tersebut. Cartesian Grid Module Cartesiaun Grid Module dua dimensi ini mencakup tool untuk membuat grid Cartesian dua dimensi. Boundary Fitted Grid Module Modul ini digunakan untuk pra dan pasca pemrosesan grid boundary fitted 2D dan 3D. Scatter Point Module

20

Modul ini digunakan untuk menginterpolasi data point dalam bentuk scatter menjadi bentuk lain, misalnya mesh dan grid. 1D Hydraulics Module Modul ini mencakup tool untuk membuat, mengedit, dan menganalisis potongan melintang hidrolik satu dimensi

3.2. Langkah-Langkah Pengerjaan

a. Set-up Peta Simulasi Pilih suatu peta yang akan menjadi daerah untuk simulasi, lalu buka peta tersebut dalam software AutoCAD. Pada kali ini peta yang dipilih adalah Perairan Selat Lombok. Hilangkan seluruh garis pada gambar tersebut selain garis pantai, maka akan tampak gambar seperti dibawah ini. Simpan peta tersebut dalam format .dxf untuk keperluan import peta ke software SMS nantinya. Peta Perairan Selat Lombok yang sudah dihilangkan garis-garisnya dapat dilihat pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1. Peta Perairan Selat Lombok yang Sudah Dihilangkan Garis-Garisnya (Hanya Garis Pantai) Setelah peta daerah studi terbentuk dengan format .dxf, Jalankan software SMS (dalam hal ini versi 8.1) lalu buka file .dxf yang telah disimpan sebelumnya. b. Pembuatan Mesh Klik tombol Map Module pada menu di sebelah kiri, maka menu di bagian menubar juga akan berubah. Untuk mulai membuat mesh pada peta, klik menu DXF di bagian menubar lalu klik Feature Objects. Posisi tombol map module dapat dilihat pada Gambar 3.2.

21

Gambar 3.2. Posisi tombol Map Module Untuk mulai membuat mesh pada peta, klik menu DXF di bagian atas lalu klik Feature Objects. Opsi ini akan membuat garis-garis pada file .dxf tersebut menjadi Feature Objects yang kemudian dapat diproses menjadi Mesh nantinya. Posisi tombol DXF dapat dilihat pada Gambar 3.4.

Gambar 3.3. Posisi Tombol DXF -> Feautre Objects Selanjutnya adalah mengatur Nodes dan Vertices garis pantai. Maksudnya adalah membuat garis pantai yang ada pada peta agar memiliki satu buah nodes untuk garis pantai yang membentuk pulau, dan untuk garis pantai yang berbentuk garis, Nodes hanya dibutuhkan 2 buah yaitu pada kedua ujung garis pantai. Hal ini dimaksudkan agar membentuk polygon secara baik. Selanjutnya adalah membuat batas daerah pemodelan. Untuk mempermudah pembuatan batas pemodelan, buatlah sebuah oval yang membatasi daerah simulasi dengan tool Create Map Oval. Digunakan bentuk oval karena hasil pemodelan dengan menggunakan bentuk oval diyakini lebih baik dibanding dengan pemodelan dengan bentuk segi empat atau bentuk lainnya. Kemudian hapus seluruh Feature Point yang berada di luar lingkaran. Hasilnya akan seperti Gambar 3.4.

Tombol Map Module

22

Gambar 3.4. Area yang Dimodelkan Untuk membuat mesh yang baik supaya tidak terjadi blow up nantinya, jarak antar titik vertices harus diatur sedemikian rupa sehingga merata dan tingkat kerapatan sebaiknya semakin mendekati pantai semakin rapat jarak antar titik vertices. Untuk mengatur jarak antar titik vertices, klik menu Feature Objects -> Redistribute Vertrices (Gambar 3.5.). Masukkan angka yang sesuai dengan tingkat kerapatan yang diinginkan. lalu klik OK.

Gambar 3.5. Menu Redistribute Vertrices Untuk menentukan mana saja lokasi yang akan terkena pengaruh model, klik Feature Objects -> Build Polygon. Setelah itu klik tool Select Feature Polygon dan dobel klik pada area-area yang dibatasi Feature Polygon (Gambar 3.6.) Daerah-daerah yang akan dimodelkan atau yang akan dibuat mesh dipilih menu Paving pada menu Mesh Type, sedangkan untuk pulau yang tidak diinginkan terkena pengaruh arus, pada menu Mesh Type pilih None.

23

Gambar 3.6. Pilih Mesh Type Sebagai None Untuk Daerah yang Tidak Termodelkan Setelah seluruh daerah ditentukan jenis Meshnya, klik Feature Objects lalu Map -> 2D Mesh. Hasilnya akan tampak seperti Gambar 3.7. berikut ini.

Gambar 3.7. Mesh pada Peta Setelah Menjalankan 2D Mesh Untuk pulau-pulau yang berukuran lebih kecil daripada spacing vertices, maka bisa dihapus agar tidak menganggu kualitas mesh yang nanti akan dibentuk.

c. Pengaturan Mesh Mesh yang sudah diciptakan belum tentu semuanya sudah memenuhi persyaratan mesh yang baik. Untuk melihat permasalahan pada Mesh, masuk ke menu Display Option lalu beri tanda centang pada Mesh Quality (Gambar 3.8.).

24

Gambar 3.8. Langkah Mengaktifkan Display Mesh Quality Setelah itu mungkin akan muncul garis-garis merah dan biru pada Mesh Anda. Garis-garis tersebut merupakan indikator bahwa ada masalah dengan Mesh tersebut. Untuk menghilangkan garis-garis tersebut, Klik Mesh Module pada toolbar dan klik Nodes lalu uncheck menu locked. Selanjutnya cobalah men-drag node-node yang terdapat garis-garis merah dan biru pada mesh atau menambah node baru hingga garis tersebut hilang. Ilustrasi dapat dilihat pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9. Mesh yang masih bermasalah

d. Check Model Setelah menghilangkan seluruh error yang terlihat dengan display Mesh Quality, klik pada RMA2 -> Model Check lalu klik Run Check dan akan terlihat error-error yang bisa menyebabkan ketidakstabilan model. Klik pada masing-masing error yang ditemui dan ikuti petunjuknya untuk menyelesaikan error tersebut. Ilustrasi dapat dilihat pada Gambar 3.10.

25

Gambar 3.10. RMA2 Model Checker

e. Pengaturan Koordinat Berikutnya adalah mengatur penggunaan koordinat pada SMS beserta satuan yang digunakan. Koordinat ini disesuaikan dengan koordinat dasar yang digunakan pada peta. Untuk lokasi studi pada tugas besar ini digunakan koordinat UTM dan WGS1984. Cara mengubahnya adalah klik pada menu Edit -> Current Coordinates. Atur Horizontal System -> UTM, Ellipsoid-> WGS1984, UTM Zone -> Menyesuaikan dengan lokasi peta, Hemisphere -> Southern dan semua satuan dalam meter. Ilustrasi dapat dilihat pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11. Pengaturan Current Coordinates

f. Input File Kedalaman. Untuk memasukkan data kedalaman perairan ke model SMS, dalam kondisi peta yang dimodelkan sedang terbuka klik Open lalu carilah file tipe .xyz yang cocok dengan peta yang sedang dimodelkan. Pastikan seluruh nilai X Y dan Z yang diinginkan sudah terbagi (pada Notepad) dengan pas sehingga bisa diimpor oleh SMS dengan cara Delimited. Jika sudah tepat, klik Next dan pastikan pada drop-down menu SMS Data Type -> Scatter Set. Setelah itu pada peta akan terlihat titik-titik merah pada peta. Selanjutnya, untuk menampilkan kontur klik Display Options. Klik pada tab Contour Options lalu pilih salah satu jenis tampilan (Contour Method). Klik pada tab Scatter lalu uncheck file .xyz yang diimpor untuk menghilangkan

26

titik-titik kedalaman. Lalu klik tab 2D Mesh dan pastikan Contour sudah ter check. Ilustrasi dapat dilihat pada Gambar 3.12.

Gambar 3.12. Peta Dengan Scatter Data Kedalaman

Gambar 3.13. Langkah-langkah menampilkan kontur kedalaman Setelah itu pada peta akan terlihat kontur seperti di samping. Dalam hal ini Contour Method yang digunakan adalah Color Fill and Linear (Gambar 3.14.)

Gambar 3.14. Peta dengan kontur

-1400

-1250

-1100

-950

-800 -650

27

g. Membuat Nodestring Nodestring adalah titik dimana Boundary Condition (BC) akan dimasukkan ke dalam model. Boundary Condition adalah sebuah syarat batas yang digunakan sebagai acuan dalam melakukan pemodelan. Dalam pemodelan pada tugas besar kali ini syarat batas yang digunakan adalah data pasang surut yang diambil dari NAOTIDE. Boundary Conditon (BC) dibuat pada bagian yang menghadap laut. Model pada Tugas besar ini merupakan selat sehingga memiliki 2 buah bagian yang menghadap ke laut. Semakin banyak BC yang digunakan, hasil model akan semakin baik. Pada model ini digunakan 8 buah BC yang terbagi ke dalam 2 bagian batas. Cara untuk membuat nodestring adalah dengan meng-klik Mesh Module - Create Nodestring. Nodestring dibuat dengan mengklik beberapa titik nodes lalu pada titik nodes terakhir klik dua kali. Kemudian jika panah pada ujung nodestring belum mengarah ke dalam, klik nodestring Reverse Direction.

Gambar 3.20. Pembuatan Nodestring

h. Data Pasang Surut Ubah file input.in pada folde NAOTide. Sesuaikan koordinat (menggunakan koordinat yang disesuaikan dengan masing-masing nodestring) serta waktu mulai dan selesai simulasi. Setelah itu jalankan program NAOTide.exe. Lakukan tahap ini sebanyak Boundary Condition yang dibutuhkan. Simpan file output hasil proses NAOTide (pgst_ori) setiap kali memproses.

28

Gambar 3.15. Tampilan input.in pada NAOTide Setelah memproses inputan koordinat dan waktu pada NAOTide, buka file output NAOTide tersebut dengan program spreadsheet seperti Microsoft Excel. Ubah data elevasi muka air (Tidal Height) dengan datum LLWL. Caranya adalah dengan mencari nilai terkecil dari elevasi muka air lalu mengurangi seluruh elevasi muka air dengan nilai tersebut sehingga nilai minimum adalah 0. Setelah mendapatkan data pasang surut, selanjutnya adalah memasukkan data pasang surut ke Boundary Condition (BC). Pilih Nodestring yang akan diatur BC-nya dengan tool Select Nodestring, lalu klik menu RMA2 -> Assign BC. Klik pada Water surface elevation lalu klik pada mode Transient. Untuk mulai memasukkan data pasang surut, klik pada boks Curve.

Gambar 3.21. Menu Assign BC Masukkan data (Copy+Paste) NAOTide yang sudah berdasarkan LLWL ke tabel di sebelah kiri, maka hasilnya akan tampak sebagai berikut. Lakukan hal yang sama untuk BC lainnya.

29

Gambar 3.22. Memasukkan data pasang surut ke Boundary Condition

i. Pengaturan RMA2 Klik menu RMA2 -> Model Control. Pada tab General, masukkan nilai elevasi muka air awal pada Specify initial water surface for coldstart.

Gambar 3.16. RMA2 Model Control, tab General Pada tab Timing, klik Dynamic untuk Simulation Type. Masukkan Time step size = 1 (ukuran waktu untuk tiap perhitungan) dan Number of time steps = 360 (24 jam x 15 hari = 360 jam). Pilih Maximum time sebesar 360 untuk perhitungan 15 hari dan First Time Step adalah 0 (atau 1 jika ingin memulai dari perhitungan kedua).

Gambar 3.17. RMA2 Model Control, tab Timing

30

Pada tab Files, beri tanda ceklis pada Specify geometry file lalu beri nama geometry file tersebut. Klik Save untuk menyimpan geometry file.

Gambar 3.18. RMA2 Model Control, tab Files Pada tab Materials, beri tanda ceklis pada Turn on wet/dry check, lalu pilih Global Eddy Viscosity Assignment. Dalam hal ini yang dipilih adalah Peclet Number, digunakan peclet number 22. Kemudian Ubah nilai minimum velocity menjadi lebih besar. Pada model ini, minimum velocity yang digunakan agar model dapat di-run adalah sebesar 150.

Gambar 3.19. RMA2 Model Control, tab Materials

j. Run RMA2 Kini seluruh persiapan untuk pemodelan sudah dilakukan. Klik menu RMA2 -> Run RMA2. Pilih file executable (.exe) yang digunakan untuk menjalankan simulasi, lalu klik OK.

Gambar 3.23. Opsi untuk memilih program untuk Run RMA2

31

Simulasi terdiri dari dua tahap yaitu persiapan geometri (model) dan simulasi itu sendiri. Tunggulah kedua proses tersebut hingga simulasi berakhir. Hasil dari simulasi akan tampak pada gambar 3.24. Titik-titik yang berwarna pada gambar tersebut adalah titik tambahan (nodes) yang digunakan untuk melihat hasil model.

Gambar 3.24. Hasil Run RMA2

3.1. Hasil Simulasi Dari simulasi tersebut, didapatkan hasil berupa grafik kecepatan arus (Gambar 3.25), grafik kedalaman (Gambar 3.26), dan grafik muka air (Gambar 2.27) pada beberapa titik yang tertera pada Gambar 3.24.

Gambar 3.25. Grafik Kecepatan Arus

32

Gambar 3.26. Grafik Kedalaman

Gambar 3.27. Grafik Elevasi Muka Air Dapat dilihat bahwa lokasi 16 dan 18 memiliki kecepatan arus yang paling tinggi dengan kedalaman masing-masing 100 m dan 275 m (Gambar 3.28). Tetapi titik 16 berada pada alur pelayaran sehingga dinilai tidak memungkinkan untuk memasang pembangkit listrik di area tersebut. Maka dipilihlah lokasi 18 untuk dipasang pembangkit listrik tenaga arus.

Gambar 3.28. Grafik Elevasi Muka Air

33

Berikut adalah grafik time series kecepatan arus (Gambar 3.29.) dan grafik time series elevasi muka air (Gambar 3.30.) pada titik 18 dengan kedalaman 275 m.

Gambar 3.29. Grafik Kecepatan Arus

Gambar 3.30. Grafik Elevasi Muka Air

34

BAB IV PERHITUNGAN POTENSI ENERGI 4.1. Perhitungan Potensi Teoritis

4.1.1. Tipe Alat

Karena lokasi 18 berada pada kedalaman 275 m dan jauh dari pantai, maka digunakan pembangkit listrik tenaga arus generasi kedua yaitu turbine farm. Alat yang digunakan adalah tipe Floating Cross Flow Turbine dengan spesifikasi alat sesuai Tabel 4.1. Tipe Floating Cross Flow Turbine dipilih karena pada lokasi yang digunakan (titik 18) berada pada kedalaman 275 meter sehingga cara konvensional dengan memasang tiang penyangga turbin dinilai kurang efektif. Jika turbin dipasang di dasar laut, energy yang dihasilkan tidak efisien karena semakin dalam arus laut semakin kecil. Floating Cross Flow Turbine adalah tipe turbin yang dipasang terapung dan disangga dengan sistem mooring.

Tabel 4.1. Data Wave Energy Conversion Device Nama Turbin GCK Gorlov Turbine Manufacturer Gorlov Helical Turbine Rotor Diameter

1m Rotor Height 2.5m Rated Power 1.5kW at 1.5m/s water speed and 180 kW at 7.72m/s Cut in Speed 0.5m/s Output 110volts, 60 Hz AC

35

Grafik 4.1. Kecepatan arus dengan Cut in Speed

4.1.2. Penghitungan Potensi

Data arus per jam yang didapatkan dari hasil output dari peranti lunak SMS kemudian diolah menjadi potensi daya listrik yang mungkin dihasilkan di area perairan Nusa Penida, Selat Lombok. Untuk mencari besar daya yang dihasilkan, digunakan perhitungan teoritis untuk mengubah data arus menjadi data potensi daya listrik dengan menggunakan persamaan di bawah ini, dengan menggunakan nilai efisiensi yang tertera pada Tabel 4.2. Dengan: Pt = daya turbin (kwatt) Cp = efisiensi turbin 1 = gearbox trans efficiency 2 = generator efficiency = densitas air A = total luas permukaan efektif turbin (m2), dalam model ini adalah luas sirip (blade).

Tabel 4.2. Asumsi Koefisien yang Digunakan dalam Perhitungan Potensi

Cp 0.48 1 0.45 2 0.45 1025 Kg/m3 A 2 m2

0

1

2

3

4

5

0 100 200 300 400

Kecepa

tan Ar

us

(m/s)

Time (hari)

Grak Kecepatan Arus

Kecepatan Arus

Cut in Speed

36

Dengan cara tersebut, didapatkan nilai potensi daya listrik per jam sesuai dengan kecepatan arus yang didapatkan. Karena hanya data pasang-surut selama 15 hari yang disimulasikan, maka hanya didapatkan potensi daya listrik selama 15 hari saja. Dengan menjumlahkan data potensi daya per jam tersebut, didapatkan potensi daya listrik selama 15 hari yang dapat dilihat pada Grafik 4.1. Berdasarkan data tersebut dapat dilihat bahwa dalam 24 jam, alat mati selama 8 jam. Jadi, dalam 15 hari hanya 66.7% waktu efektif yang dapat menghasilkan daya listrik.

Grafik 4.2. Potensi Daya Listrik Selama 15 Hari

Diasumsikan return period yang digunakan adalah 20 tahun, sehingga diperlukan dilakukan pendekatan khusus untuk mendapatkan potensi daya listrik selama 1 bulan, 1 tahun, dan 20 tahun, yaitu dengan cara mengalikan total potensi daya listrik 15 hari dengan faktor pengali tertentu (waktu). Hasil produksi daya listrik di lokasi tersebut (titik 18) dapat dilihat pada Tabel 4.3. sedangkan tabel perhitungan lengkap dapat dilihat pada Lampiran A.

Tabel 4.3. Produksi Energi di Perairan Selat Lombok (Titik 18) Total Produksi Daya Faktor Pengali Produksi Daya Listrik 15 hari 1 267,835.25 kWh 1 Bulan 2 535,670.50 kWh 1 tahun 24 6,428,046.01 kWh 20 tahun 480 128,560,920.2 kWh

37

4.2. Data Proyeksi Kebutuhan Listrik di Nusa Penida

Berdasarkan Rencana Usaha Penyediaan Tenaga Listrik P.T. PLN (Persero) yang didapatkan dari situs Perusahaan Listrik Negara (PLN), didapatkan data proyeksi kebutuhan listrik Provinsi Bali seperti yang tercantum dalam Tabel 4.4. Tabel 4.4. Data Kebutuhan Listrik Provinsi Bali Tahun 2009 - 2012

Berdasarkan data tersebut, digunakan asumsi bahwa kebutuhan listrik tiap rumah di Bali sama dengan di Nusa Penida. Definisi pelanggan merupakan jumlah rumah dengan anggota keluarga 2 orang. Dari data tersebut, dicari Dengan menggunakan persamaan tersebut, didapatkan rasio Pelanggan Nusa Penida dengan Penduduk Nusa Penida dianggap konstan pada nilai 0.44 dan rasio Pelanggan Nusa Penida dengan Pelanggan Bali dianggap konstan pada nilai 0.012. Berdasarkan data pada Tabel 4.4. digunakan asumsi bahwa kenaikan penduduk Nusa Penida dianggap konstan sebesar 1.375 % dan kenaikan kebutuhan listrik Bali sebesar 11.65 %. Proyeksi pertambahan penduduk dan pelanggan di Nusa Penida dapat dilihat pada Grafik 4.2. sedangkan proyeksi data kebutuhan listrik area Nusa Penida dapat dilihat pada Tabel 4.5. dan Grafik 4.3.

Grafik 4.3. Proyeksi Pertambahan Penduduk dan Pelanggan di Nusa Penida

0 10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

Penduduk Nusa Penida

Pelanggan Nusa Penida

38

Tabel 4.5. Proyeksi Kebutuhan Daya Listrik Nusa Penida (kW) Tahun Kebutuhan Listrik

(kWh) Tahun Kebutuhan Listrik (kWh)

2013 340,805.84 2025 1,278,726.23 2014 380,507.22 2026 1,427,688.47 2015 424,833.53 2027 1,594,003.72 2016 474,323.52 2028 1,779,693.48 2017 529,578.74 2029 1,987,014.74 2018 591,270.79 2030 2,218,487.40 2019 660,149.50 2031 2,476,924.94 2020 737,052.08 2032 2,765,468.55 2021 822,913.25 2033 3,087,625.39 2022 918,776.62 2034 3,447,311.13 2023 1,025,807.37 2035 3,848,897.63 2024 1,145,306.42 TOTAL 33,963,166.56

Grafik 4.4. Proyeksi Kebutuhan Daya Listrik Nusa Penida (kW)

0 0.05 0.1

0.15 0.2 0.25 0.3

0.35 0.4 0.45 0.5

Kebutuhan Listrik Nusa Penida (MW)

39

BAB V STUDI KELAYAKAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ARUS LAUT 5.1. Asumsi dan Biaya yang Dikeluarkan

Daftar harga alat dan operasional yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 5.1. berikut ini. Tabel 5.1. Daftar Harga Alat dan Operasional yang Digunakan

Kebutuhan Biaya Kabel bawah laut 2,500,000,000.00

Electrical grid circuit 1,000,000,000.00 Turbin dan Sistem Pemasangan 5,500,000,000.00 Operasional dan maintenance 50,000,000.00

Overhaul 100,000,000.00

5.2. Harga Produksi Listrik Per-kWh

!"# = !"# !"# + ! +! + (!" & !)!"# Dengan: TPI = Total Plant Investment (Biaya Investasi Awal) FCR = Fixed Charge Rate (%) O&M = Annual Operating and Maintenance Cost LO&R = Periodic Levelized Overhaul and Replacement Cost AEP = Annual Energy Production

40

Kebutuhan Biaya Jumlah Total Kabel bawah laut 2,500,000,000.00 4 10000000000

Electrical grid circuit 1,000,000,000.00 1 1000000000 Alat 5,500,000,000.00 1 5500000000

Operasional dan maintenance 50,000,000.00 20 1000000000 Overhaul 100,000,000.00 4 400000000

Total biaya alat 16,500,000,000 Total biaya operasional 1,400,000,000

Total Biaya 20 Tahun 17,900,000,000.00

Produksi Energi 20 Tahun 129,922,521.60

Harga Penjualan 527.04 Jumlah alat yang digunakan adalah 1 alat dan return period selama 20 tahun, sehingga didapatkan harga per-kWh sebesar Rp 527,04.

41

BAB VI PENUTUP

6.1. Kesimpulan Berdasarkan hasil pemodelan dengan SMS 8.1, didapat data bahwa di Selat Lombok khususnya pada titik 18 memiliki nilai kecepatan arus yang tinggi yaitu hingga 4.53 m/s, dengan rata-rata kecepatan arus adalah 1.297 m/s. Total Produksi Daya 1 tahun titik 18 adalah sebesar 6,428,046.01 kWh dengan menggunakan alat Gorlov Cross Flow Turbine, dengan cut in speed 0.5 m/s Harga jual listrik dari alat tersebut sekitar Rp 527.04 per kWh Masih banyaknya daya listrik hasil produksi yang tidak terjual atau digunakan Masih banyak penduduk nusa penida yang belum menjadi pelanggan PLN

6.2. Saran Daya listrik dapat dijual kepada penduduk nusa penida yang belum menjadi pelanggan PLN Dilakukan perhitungan biaya usulan untuk daya listrik per kWh

42

LAMPIRAN A

43

Titik 18 Waktu (Jam) Kecepatan (m/s) V eff (m/s) Daya (kWh) - 3.12 3.12 3,013.94 1.00 3.26 3.26 3,444.85 2.00 2.78 2.78 2,137.87 3.00 1.94 1.94 729.55 4.00 1.03 1.03 108.20 5.00 0.25 - - 6.00 0.26 - - 7.00 0.46 - - 8.00 0.32 - - 9.00 0.12 - - 10.00 0.81 0.81 53.60 11.00 1.62 1.62 422.57 12.00 2.31 2.31 1,224.66 13.00 2.60 2.60 1,759.98 14.00 2.36 2.36 1,317.63 15.00 1.70 1.70 489.35 16.00 0.87 0.87 66.12 17.00 0.12 - - 18.00 0.40 - - 19.00 0.60 0.60 21.71 20.00 0.45 - - 21.00 0.08 - - 22.00 0.94 0.94 82.65 23.00 2.04 2.04 844.15 24.00 3.14 3.14 3,082.21 25.00 3.83 3.83 5,601.43 26.00 3.74 3.74 5,207.45 27.00 2.93 2.93 2,506.29 28.00 1.80 1.80 582.32 29.00 0.71 0.71 36.01 30.00 0.13 - - 31.00 0.62 0.62 24.20 32.00 0.73 0.73 39.39 33.00 0.46 - - 34.00 0.17 - -

35.00 1.08 1.08 125.93 36.00 2.08 2.08 896.22 37.00 2.85 2.85 2,308.14 38.00 3.04 3.04 2,794.08 39.00 2.54 2.54 1,631.90 40.00 1.61 1.61 419.63 41.00 0.62 0.62 23.62 42.00 0.20 - - 43.00 0.70 0.70 34.39 44.00 0.82 0.82 54.81 45.00 0.52 0.52 14.40 46.00 0.18 - - 47.00 1.26 1.26 201.46 48.00 2.58 2.58 1,716.43 49.00 3.81 3.81 5,494.62 50.00 4.37 4.37 8,333.04 51.00 3.92 3.92 6,006.45 52.00 2.77 2.77 2,119.64 53.00 1.45 1.45 303.07 54.00 0.30 - - 55.00 0.50 - - 56.00 0.90 0.90 71.97 57.00 0.87 0.87 64.73 58.00 0.42 - - 59.00 0.41 - - 60.00 1.49 1.49 332.03 61.00 2.60 2.60 1,758.30 62.00 3.32 3.32 3,635.95 63.00 3.26 3.26 3,437.57 64.00 2.47 2.47 1,496.23 65.00 1.36 1.36 248.73 66.00 0.30 - - 67.00 0.49 - - 68.00 0.90 0.90 73.31 69.00 0.89 0.89 70.04 70.00 0.43 - -

44

71.00 0.45 - - 72.00 1.71 1.71 495.16 73.00 3.14 3.14 3,079.81 74.00 4.30 4.30 7,900.16 75.00 4.53 4.53 9,269.11 76.00 3.71 3.71 5,071.49 77.00 2.35 2.35 1,299.68 78.00 1.00 1.00 99.25 79.00 0.08 - - 80.00 0.77 0.77 44.67 81.00 1.02 1.02 104.51 82.00 0.83 0.83 56.09 83.00 0.21 - - 84.00 0.76 0.76 43.60 85.00 1.94 1.94 732.71 86.00 3.03 3.03 2,768.11 87.00 3.53 3.53 4,396.79 88.00 3.18 3.18 3,194.77 89.00 2.19 2.19 1,045.33 90.00 1.02 1.02 107.26 91.00 0.02 - - 92.00 0.67 0.67 29.73 93.00 0.95 0.95 85.12 94.00 0.79 0.79 49.35 95.00 0.19 - - 96.00 0.82 0.82 54.44 97.00 2.14 2.14 980.02 98.00 3.51 3.51 4,319.52 99.00 4.39 4.39 8,426.46 100.00 4.23 4.23 7,558.35 101.00 3.19 3.19 3,238.41 102.00 1.83 1.83 611.41 103.00 0.58 0.58 19.52 104.00 0.35 - - 105.00 0.87 0.87 66.51

106.00 0.97 0.97 90.11 107.00 0.63 0.63 25.17 108.00 0.10 - - 109.00 1.14 1.14 147.65 110.00 2.30 2.30 1,212.71 111.00 3.21 3.21 3,305.71 112.00 3.44 3.44 4,052.65 113.00 2.87 2.87 2,348.81 114.00 1.83 1.83 609.13 115.00 0.74 0.74 39.59 116.00 0.15 - - 117.00 0.69 0.69 32.90 118.00 0.83 0.83 57.39 119.00 0.55 0.55 16.92 120.00 0.13 - - 121.00 1.18 1.18 162.40 122.00 2.43 2.43 1,426.18 123.00 3.56 3.56 4,481.85 124.00 4.06 4.06 6,650.17 125.00 3.63 3.63 4,779.14 126.00 2.57 2.57 1,699.27 127.00 1.35 1.35 244.62 128.00 0.28 - - 129.00 0.46 - - 130.00 0.82 0.82 55.32 131.00 0.78 0.78 46.90 132.00 0.34 - - 133.00 0.43 - - 134.00 1.44 1.44 299.84 135.00 2.46 2.46 1,484.29 136.00 3.13 3.13 3,045.61 137.00 3.12 3.12 3,030.78 138.00 2.48 2.48 1,511.27 139.00 1.51 1.51 344.67 140.00 0.56 0.56 17.83

45

141.00 0.16 - - 142.00 0.56 0.56 17.86 143.00 0.59 0.59 20.68 144.00 0.24 - - 145.00 0.46 - - 146.00 1.42 1.42 286.52 147.00 2.47 2.47 1,503.24 148.00 3.28 3.28 3,506.54 149.00 3.47 3.47 4,163.11 150.00 2.96 2.96 2,586.75 151.00 2.02 2.02 821.65 152.00 1.00 1.00 99.61 153.00 0.14 - - 154.00 0.42 - - 155.00 0.65 0.65 26.85 156.00 0.51 0.51 13.18 157.00 0.04 - - 158.00 0.71 0.71 35.33 159.00 1.60 1.60 408.69 160.00 2.42 2.42 1,406.28 161.00 2.86 2.86 2,332.02 162.00 2.74 2.74 2,048.26 163.00 2.14 2.14 972.33 164.00 1.32 1.32 227.88 165.00 0.54 0.54 15.40 166.00 0.04 - - 167.00 0.33 - - 168.00 0.30 - - 169.00 0.06 - - 170.00 0.69 0.69 32.12 171.00 1.49 1.49 330.37 172.00 2.29 2.29 1,196.73 173.00 2.82 2.82 2,230.83 174.00 2.85 2.85 2,306.65 175.00 2.38 2.38 1,345.77 176.00 1.62 1.62 421.74 177.00 0.81 0.81 52.94

178.00 0.14 - - 179.00 0.28 - - 180.00 0.41 - - 181.00 0.24 - - 182.00 0.21 - - 183.00 0.87 0.87 65.32 184.00 1.61 1.61 416.34 185.00 2.24 2.24 1,125.91 186.00 2.55 2.55 1,658.60 187.00 2.42 2.42 1,413.37 188.00 1.93 1.93 711.19 189.00 1.26 1.26 201.28 190.00 0.63 0.63 25.18 191.00 0.17 - - 192.00 0.06 - - 193.00 0.02 - - 194.00 0.27 - - 195.00 0.78 0.78 47.25 196.00 1.40 1.40 274.82 197.00 1.99 1.99 781.36 198.00 2.34 2.34 1,283.93 199.00 2.34 2.34 1,268.67 200.00 1.97 1.97 760.31 201.00 1.38 1.38 263.81 202.00 0.76 0.76 43.35 203.00 0.24 - - 204.00 0.09 - - 205.00 0.18 - - 206.00 0.02 - - 207.00 0.37 - - 208.00 0.92 0.92 77.15 209.00 1.53 1.53 356.46 210.00 2.05 2.05 855.13 211.00 2.31 2.31 1,227.25 212.00 2.23 2.23 1,106.13 213.00 1.85 1.85 635.50 214.00 1.33 1.33 232.19 215.00 0.80 0.80 50.70 216.00 0.39 - - 217.00 0.17 - - 218.00 0.16 - -

46

219.00 0.37 - - 220.00 0.75 0.75 42.25 221.00 1.22 1.22 182.93 222.00 1.67 1.67 467.43 223.00 1.96 1.96 751.73 224.00 1.98 1.98 775.97 225.00 1.73 1.73 516.07 226.00 1.29 1.29 214.44 227.00 0.79 0.79 50.02 228.00 0.36 - - 229.00 0.08 - - 230.00 0.01 - - 231.00 0.11 - - 232.00 0.43 - - 233.00 0.90 0.90 71.76 234.00 1.43 1.43 290.65 235.00 1.90 1.90 685.28 236.00 2.18 2.18 1,030.21 237.00 2.17 2.17 1,021.24 238.00 1.90 1.90 679.48 239.00 1.45 1.45 303.96 240.00 0.97 0.97 91.02 241.00 0.57 0.57 18.08 242.00 0.31 - - 243.00 0.24 - - 244.00 0.37 - - 245.00 0.65 0.65 27.43 246.00 1.04 1.04 110.66 247.00 1.43 1.43 290.28 248.00 1.71 1.71 501.02 249.00 1.79 1.79 574.96 250.00 1.64 1.64 435.53 251.00 1.29 1.29 215.30 252.00 0.87 0.87 65.12 253.00 0.47 - - 254.00 0.19 - - 255.00 0.07 - - 256.00 0.15 - - 257.00 0.43 - - 258.00 0.85 0.85 61.76 259.00 1.36 1.36 251.83 260.00 1.84 1.84 623.73 261.00 2.16 2.16 1,008.23 262.00 2.22 2.22 1,090.33

263.00 2.00 2.00 797.34 264.00 1.58 1.58 394.75 265.00 1.10 1.10 131.48 266.00 0.66 0.66 28.64 267.00 0.36 - - 268.00 0.23 - - 269.00 0.29 - - 270.00 0.53 0.53 14.80 271.00 0.89 0.89 69.55 272.00 1.28 1.28 209.46 273.00 1.60 1.60 408.40 274.00 1.74 1.74 523.74 275.00 1.64 1.64 440.57 276.00 1.34 1.34 240.89 277.00 0.93 0.93 81.17 278.00 0.53 0.53 14.79 279.00 0.22 - - 280.00 0.08 - - 281.00 0.14 - - 282.00 0.40 - - 283.00 0.82 0.82 55.69 284.00 1.35 1.35 247.73 285.00 1.88 1.88 658.46 286.00 2.24 2.24 1,126.41 287.00 2.34 2.34 1,272.21 288.00 2.12 2.12 950.88 289.00 1.68 1.68 471.92 290.00 1.15 1.15 150.93 291.00 0.66 0.66 28.57 292.00 0.31 - - 293.00 0.14 - - 294.00 0.19 - - 295.00 0.43 - - 296.00 0.80 0.80 51.68 297.00 1.24 1.24 188.57 298.00 1.61 1.61 412.29 299.00 1.79 1.79 568.12 300.00 1.71 1.71 497.41 301.00 1.40 1.40 274.96 302.00 0.97 0.97 90.05 303.00 0.53 0.53 14.69 304.00 0.19 - - 305.00 0.03 - - 306.00 0.09 - - 307.00 0.37 - - 308.00 0.83 0.83 57.38

47

309.00 1.42 1.42 283.64 310.00 2.00 2.00 792.49 311.00 2.40 2.40 1,381.39 312.00 2.49 2.49 1,541.27 313.00 2.23 2.23 1,101.21 314.00 1.71 1.71 502.16 315.00 1.11 1.11 137.36 316.00 0.57 0.57 18.51 317.00 0.19 - - 318.00 0.02 - - 319.00 0.08 - - 320.00 0.36 - - 321.00 0.80 0.80 50.15 322.00 1.29 1.29 214.98 323.00 1.71 1.71 499.51 324.00 1.91 1.91 692.11 325.00 1.81 1.81 588.56 326.00 1.45 1.45 301.07 327.00 0.95 0.95 85.04 328.00 0.46 - - 329.00 0.10 - - 330.00 0.05 - - 331.00 0.03 - - 332.00 0.36 - - 333.00 0.90 0.90 71.46 334.00 1.56 1.56 377.46

335.00 2.20 2.20 1,060.48 336.00 2.62 2.62 1,789.66 337.00 2.65 2.65 1,858.48 338.00 2.29 2.29 1,192.88 339.00 1.67 1.67 461.87 340.00 0.99 0.99 95.47 341.00 0.40 - - 342.00 0.02 - - 343.00 0.12 - - 344.00 0.01 - - 345.00 0.35 - - 346.00 0.87 0.87 66.60 347.00 1.45 1.45 302.87 348.00 1.91 1.91 692.01 349.00 2.08 2.08 899.46 350.00 1.90 1.90 686.76 351.00 1.44 1.44 298.34 352.00 0.86 0.86 63.67 353.00 0.33 - - 354.00 0.04 - - 355.00 0.16 - - 356.00 0.02 - - 357.00 0.40 - - 358.00 1.04 1.04 110.59 359.00 1.79 1.79 575.88

48