MENGETAHUI TENTANG ENERGI?? . . .Energi adalah daya kerja atau tenaga, energi berasal dari bahasa Yunani yaitu energia yang merupakan kemampuan untuk melakukan usaha. Energi merupakan besaran yang kekal, artinya energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari bentuk satu ke bentuk yang lain. Ditinjau dari asalnya energi mempunyai bermacam-macam bentuk seperti : energi potensial, energi kinetik, energi mekanik, energi kimia, energi kalor, energi listrik, energi nuklir, energi radiasi, dll.Sumber daya energi primer pada dasarnya semua berasal dari proses alamiah. Sumber daya energi primer dapat diklasifikasikan menjadi 2 (dua) jenis energi, yaitu :(Wibawa, 2001)1. Energi Tak Terbatukan (unrenewable energy), yang dikenal pula dengan istilah energi fosil, adalah jenis sumber daya energi primer yang habis dipakai, dan tidak dapat diperbaharui lagi, baik secara alamiah maupun dengan bantuan teknologi. Termasuk disini antara lain : Minyak Bumi, Batubara, dan Gas Alam.2. Energi Terbarukan (renewable energy), yang dikenal pula dengan istilah regeneratif, adalah jenis sumber daya energi primer yang tidak habis dipakai, dalam artian dapat diperbaharui lagi, baik secara alamiah maupun dengan bantuan teknologi (regenerasi). Termasuk disini antara lain : Matahari, Air, Angin, Geothermal, Biomassa, dan Biogas.

MENGENAL TENTANG KONVERSI ENERGI?? . . .Konversi Energi dipahami sebagai proses perubahan energi dari bentuk yang satu ke bentuk yang lainnya, misalnya dari energi primer berubah menjadi energi sekunder. Bentuk energi primer seperti : Batubara, Minyak Bumi, Gas Alam, Matahari, Angin, Air, Biomassa sampai dengan Biogas akan diubah menjadi bentuk energi sekunder, agar lebih dapat dimanfaatkan atau lebih mudah diangkut atau dibawa, misalnya : bensin dari minyak bumi, atau elektrik/listrik dari batubara.Bentuk energi sekunder yang paling sering ditemui dan dimanfaatkan oleh manusia adalah : Energi Panas, Energi Mekanik, dan Energi Listrik. Energi primer juga dapat langsung dimanfaatkan, sebagai energi guna, untuk memenuhi kebutuhan manusia, misalnya : Energi Gerak, Panas dan Cahaya.

APA ITU GELOMBANG LAUT ?? . . .Gelombang dihasilkan oleh angin karena bertubrukan di permukaan laut. Energi ditransfer dari angin ke gelombang. Prinsip dasar terjadinya gelombang laut adalah sebagai berikut :

Jika ada dua massa benda yang berbeda kerapatannya(densitasnya) bergesekan satu sama lain, maka pada bidang geraknya akan terbentuk gelombang

waldopo, 2008

Gelombang merupakan gerakan naik turunnya air laut. Hal ini seperti ditunjukkan pada gambar/ilustrasi berikut :

Puncak lembahGELOMBANGGELOMBANG

Energi dalam gelombang adalah sebanding dengan kuadrat dari tinggi gelombang, sehingga gelombang tinggi sekitar dua meter memiliki empat kali kekuatan gelombang setinggi satu meter.

Pengaruh Angin terhadap Gelombang LautAngin adalah sumber utama terjadinya gelombang laut. Dengan demikian tinggi gelombang, periode, dan arah gelombang selalu berhubungan dengan kecepatan dan arah angin. Angin dengan kecepatan rendah akan menyebabkan kecilnya tinggi gelombang dan rendahnya periode gelombang yang terjadi, sedangkan angin yang kuat dan angin ribut akan menyebabkan variasi tinggi serta periode gelombang serta mengarah ke berbagai penjuru.

METODE KONVERSIENERGI GELOMBANG LAUT MENJADI LISTRIKAda 2 cara untuk mengkonversi energi gelombang laut menjadi listrik, yaitu dengan sistem off-shore (lepas pantai) atau on-shore (pantai) :

Sistem Off-Shore (Lepas Pantai/Laut)Salah satunya dengan menangkap energi gelombang laut dengan sistem off-shore adalah dengan membangun sistem tabung dan memanfaatkan gerak gelombang yang masuk ke dalam ruang bawah pelampung sehingga timbul perpindahan udara ke bagian atas pelampung. Gerakan perpindahan udara inilah yang menggerakkan turbin.

Sistem On-Shore (Pantai)Sedangkan pada sistem on-shore, ada 3 metode yang dapat digunakan, yaitu channel sistem, float sistem, dan oscillating water column sistem. Secara umum, pada prinsipnya, energi mekanik yang tercipta dari sistem-sistem ini mengaktifkan generator secara langsung dengan mentransfer gelombang fluida (air atau udara penggerak) yang kemudian mengaktifkan turbin generator.a. Float SistemAlat ini akan membangkitkan listrik dari hasil gerakan vertikal dan rotasional pelampung dan dapat ditambatkan pada untaian rakit yang mengambang atau alat yang tertambat di dasar laut dan dihubungkan dengan engsel cockerell. Gerakan pelampung ini menimbulkan tekanan hidrolik yang kemudian diubah menjadi listrik. b. Oscillating Water Column SistemAlat ini membangkitkan listrik dari naik turunnya air akibat gelombang dalam sebuah pipa silindris yang berlubang. Naik turunnya kolam air ini akan mengakibatkan keluar masuknya udara di lubang bagian atas pipa dan menggerakkan turbin. Sederhananya, OWC merupakan salah satu sistem dan peralatan yang dapat mengubah energi gelombang laut menjadi energi listrik dengan menggunakan kolam osilasi. Alat OWC ini akan menangkap energi gelombang yang mengenai lubang pintu OWC, sehingga terjadi fluktuasi atau osilasi gerakan air dalam ruang OWC, kemudian tekanan udara ini akan menggerakkan baling-baling turbin yang dihubungkan dengan generator listrik sehingga menghasilkan listrik.c. Channel Sistem (Wave Surge atau Focusing Device)Peralatan ini biasa juga disebut sebagai tapered channel atau kanal meruncing atau sistem tapchan, dipasang pada sebuah struktur kanal yang dibangun di pantai untuk mengkonsentrasikan gelombang dan menyalurkannya melalu saluran ke dalam bangunan penjebak seperti kolam buatan (lagoon) yang ditinggikan. Air yang mengalir keluar dari kolam penampung ini yang digunakan untuk membangkitkan listrik dengan menggunakan teknologi standar hydropower.

1243

Ombak yang mempunyai (Energi Kinetik) masuk kedalam mesin konversi dan dialirkan menuju turbin energi kinetik yang dihasilkan digunakan untuk memutar rotor. Dari perputaran rotor inilah (Energi Mekanik) disalurkan menuju generator, didalam generator energi mekanik dirubah menjadi (Energi Listrik) yang terjadi karena perpotongan garis magnet akan muncul fluks magnet dan fluks menghasilkan listrik. Dari generator lalu listrik yang dihasilkan ditransmisikan melalui kabel laut lalu akan distribusikan kepada konsumen.

KOMPONEN UTAMA SISTEM PEMBANGKIT :1. Mesin Konversi (Energi Gelombang Laut)Mesin Konversi adalah mesin yang berfungsi untuk menyalurkan energi kinetik yang dihasilkan oleh gelombang laut yang kemudian dialirkan ke turbin.2. TurbinTurbin adalah bagian converter yang merubah energi mekanik ombak menjadi energi mekanik (gerak) yang mana untuk menggerakkan generator adapun turbin tersebut adalah turbin impuls.3. GeneratorGenerator adalah mesin listrik yang prinsip kerjanya berdasarkan prinsip elektromagnetik yang merubah energi mekanik menjadi energi listrik, adapun generator yang digunakan adalah generator 3 fasa dengan frekuensi 50-60 Hz dengan kapasitas daya yang dihasilkan adalah 2,25 MW.4. Pipa Kabel Bawah TanahPipa kabel bawah tanah adalah suatu komponen yang berfungsi melindungi sambungan interkoneksi dari submarine towers menuju gardu induk atau kendali agar tidak terjadi gangguan mekanis dan lebih efisien dalam penyaluran energi ke gardu induk.5. Gardu Induk atau KendaliGardu induk adalah tempat kendali dimana energi yang didapatkan ditranformasikan ke grid conection atau saluran transmisi, didalam gardu induk terdapat :a. Kapasitor Arus : kapasitor yang digunakan adalah kapasitor non polar yang memiliki kapasitansi tinggi yang berfungsi menyimpan arus agar stabil juga sebagai penguat sebelum dihubungkan ke saluran grid conection.b. Auto Transformator : suatu mesin listrik yang berfungsi mentransformasikan arus agar stabil dan tidak terjadi rugi-rugi dalam penyaluran energi ke grid conection.c. Trafo Step Up : mesin listrik yang berfungsi mentransformasikan tegangan yang mana pada mesin ini tegangan dinaikkan.d. Trafo Step Down : mesin listrik yang berfungsi mentransformasikan tegangan yang mana pada mesin ini tegangan diturunkan. e. Trafo Pemakaian Sendiri : mesin listrik yang berfungsi menyalurkan energi pada daerah area pembangkitan.f. Grid Conection : suatu proses pentransmisian energi dari gardu induk ke saluran distribusi yang mana selanjutnya akan disalurkan kepada konsumen.

CARA KERJA SISTEM PEMBANGKIT :Secara umum, sistem kerja pembangkit listrik tenaga gelombang laut sangat sederhana. Sebuah tabung beton dipasang pada ketinggian tertentu di pantai dan ujungnya dipasang di bawah permukaan air laut. Ketika ada ombak yang datang ke pantai, air dalam tabung beton tersebut mendorong udara di bagian tabung yang terletak di darat. Gerakan yang sebaliknya terjadi saat ombak surut. Gerakan udara yang berbolak-balik inilah yang dimanfaatkan untuk memutar turbin yang dihubungkan dengan sebuah pembangkit listrik. Terdapat alat khusus yang dipasang pada turbin sehingga turbin berputar hanya pada satu arah.

LOKASISISTEM PEMBANGKIT GELOMBANG LAUTLokasi potensial untuk membangun sistem energi gelombang adalah di laut lepas, daerah lintang sedang dan di perairan pantai. Energi gelombang bisa dikembangkan di Indonesia di laut selatan Pulau Jawa dan Pulau Sumatra. Beberapa hal yang perlu dipertimbangkan, antara lain :a. Tinggi Gelombang LautTinggi gelombang yang dimanfaatkan untuk PLTGL sistem ini adalah gelombang yang selalu terbentuk sepanjang tahun dengan ketinggian minimal satu sampai dua meter. Gelombang yang sesuai dengan kriteria ini adalah gelombang Swell yang cenderung mengandung energi yang besar.b. Arah Datang GelombangMulut konektor harus sesuai dengan arah datang gelombang, jika tidak searah maka energi gelombang yang masuk akan berkurang. Hal ini disebabkan banyaknya energi yang hilang akibat sifat refraksi pada gelombang.c. Keadaan Topografi LautanOptimalisasi dari suatu desain PLGL sistem OWC (Oscillating Water System) tergantung pada topografi kelautan atau barimetri di sekitar lokasi. Apabila kondisi dasar lautan atau permukaannya kurang memenuhi persyaratan maka akan dilakukan pengerukan atau penambahan.

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GELOMBANG LAUT (PLTGL)

Pengertian Teknologi Oscillating Water ColumnSalah satu energi di laut tersebut adalah energi ombak dengan Oscillating Water Column. OWC adalah teknologi pembangkit listrik yang menggunakan tenaga gelombang laut sebagai penggerak turbinnya mengubah energi gelombang laut menjadi energi listrik dengan menggunakan kolom osilasi. Alat OWC ini akan menangkap energi gelombang yang mengenai lubang pintu OWC, sehingga terjadi fruktuasi atau osilasi gerakan air dalam ruang OWC, kemudian tekanan udara ini akan menggerakkan baling-baling turbin yang dihubungkan dengan generator listrik sehingga menghasilkan listrik.

Skema Teknologi Oscillating Water Column

Katub ARuang XKatub CRuang YTurbinKatub DKatub BSkema pemanfaatan pergerakan gelombang laut dengan oscillating water column (OWC) dapat dilihat melalui gambar dibawah ini.

Gambar. Skema Pergerakan Gelombang Laut Oscillating Water Column

Dari gambar diatas terlihat bahwa skema pergerakan gelombang laut dalam OWC terdiri dari 2 jenis aliran, yaitu :a. Aliran Udara KeluarPada aliran udara keluar ini, skema pergerkan gelombang laut dapat dijelaskan sebagai berikut : pertama diawali dari naiknya permukaan gelombang laut sehingga menyebabkan udara di dalam chamber bergerak naik karena ada tekanan dari gelombang laut. Kemudian udara tersebut masuk melewati katub A menuju ke ruangan X. Setelah itu udara ini menuju ruangan Y, dimana aliran udara ini menyebabkan turbin berputar. Pada proses ini, energi mekanik yang dihasilkan oleh perputaran turbin dikopel dengan generator sehingga menghasilkan energi listrik. Kemudian setelah melewati turbin, udara bertekanan ini mengalir melewati katub D dan selanjutnya mengalir keluar dari OWC.b. Aliran Udara MasukPada aliran udara masuk ini, skema pergerakan gelombang laut dapat dijelaskan sebagai berikut : pertama diawali dari turunnya permukaan gelombang laut sehingga menyebabkan udara dari luar masuk. Kemudian udara tersebut masuk melewati katub C menuju ke ruangan X Udara ini tidak menyebabkan turbin berputar dan udara selanjutnya mengalir ke ruangan Y. Kemudian melewati katub B dan selanjutnya kembali mengalir kedalam chamber.

Jenis-Jenis Teknologi Oscillating Water ColumnHal yang harus diperhatikan pada pembuatan ruang udara Oscillating Water Column adalah karakteristik pada periode gelombang, tinggi gelombang, dan panjang gelombang pada iklim daerah terkait. Oscillating Water Column terdiri dari 2 jenis, yaitu OWC tidak terapung dan OWC terapung.a. OWC Tidak TerapungInstalasi OWC tidak terapung terdiri dari 3 bangunan utama, yakni saluran masukan air, reservior (penampungan), dan pembangkit. Dari tiga bangunan tersebut, unsur yang terpenting adalah pada tahap pemodifikasian bangunan saluran masukan air yang tampak berbentuk U, sebab ia bertujuan untuk menaikkan air laut ke reservior. Berikut ini gambar OWC tidak terapung.

Gambar. Oscillating Water Column di pantai.

b. OWC Terapung Sama halnya dengan OWC tidak terapung. OWC terapung memiliki juga tiga bangunan utama, yaitu saluran masukan air, reservior (penampungan), dan pembangkit. OWC terapung juga memiliki prinsip yang sama pada OWC tidak terapung, hanya saja peletakkannya yang berbeda.

Gambar. Oscillating Water Column di lepas pantai.

Prinsip Kerja Teknologi Oscillating Water Column (OWC)Prinsip kerja alat OWC ini adalah mengubah energi gelombang laut menjadi energi listrik berdasarkan prinsip kerja kolom osilasi. Pada teknologi OWC ini digunakan tekanan udara dari ruangan kedap air untuk menggerakkan turbin. Kemudian pergerakan turbin ini digunakan untuk menghasilkan energi listrik. Ruangan kedap air ini dipasang tetap dengan struktur bawah terbuka ke laut. Gelombang yang datang dari arah laut akan menabrak bangunan OWC, karena tumbukan gelombang air laut ini kemudian air laut yang terdapat pada bagian dalam chamber OWC akan berisolasi naik dan turun sehingga menimbulkan peristiwa sedot dan hisap pada ruangan kedap air atau kolom udara di atasnya (prinsip kerja pompa).

Gambar.Sketsa Prinsip Kerja Pembangkit Oscillating Water Column.

Gerakan gelombang didalam ruangan ini merupakan gerakan compresses dan gerakan decompresses yang ada diatas tingkat air didalam ruangan. Gerakan ini mengakibatkan timbulnya sebuah alternating streaming kecepatan tinggi dari udara. Aliran udara ini didorong melalui pipa ke turbin lalu menuju generator yang digunakan untuk menghasilkan listrik.

POTENSI DAN PERKEMBANGANPLTGL-OWCDI DUNIA DAN INDONESIASedangkan potensial gelombang untuk membuat OWC ini harus merupakan daerah yang memiliki potensial gelombang cukup tinggi. Perhatikan gambar pemetaan gelombang untuk beberapa daerah pesisir berikut:

.

Gambar. Daerah Potensi Gelombang untuk OWCSumber : BPPT

Pemerintah Jerman merancang pilot project pembangkit listrik tenaga gelombang. Pembangkit listrik tenaga gelombang laut (PLTGL) yang telah berjalan adalah PLTGL Limpet dikelola oleh Wavegen, anak perusahaan Vorth Siemen yang berbasis di Inggris. PLTGL Limpet mampu memproduksi listrik 500 kWh. Pembangkit tersebut menggunakan teknologi Oscillating Water Column (OWC) yang mengubah energi gelombang menjadi udara pendorong untuk menggerakan turbin. Sementara itu, PLTGL yang di Jerman akan memiliki kapasitas 250 kWh. Dengan kapasitas tersebut, PLTGL tersebut dapat mengaliri listrik ke 120 rumah. Pembangkit listrik gelombang laut komersial juga dikembangkan di Negeri Kanguru. Pusat PLTGL itu terletak di lepas pantai Australia. Pembangkit dengan terobosan teknologi yang masih langka itu telah memasok kebutuhan listrik sekitar 500 rumah yang berada di daerah Selatan Sydney, Australia. Listrik baru bisa dihasilkan PLTGL jika gelombang laut datang menerpa corong yang menghadap ke lautan. Gerakan tersebut mengalirkan udara melalui dan masuk menggerakan turbin. Dari putaran turbin tersebut, sebanyak 500 kWh daya listrik dihasilkan setiap hari dan langsung disalurkan ke rumah-rumah . Pusat PLTGL yang di Australia merupakan proyek percontohan. Pemerintah Australia berencana membangun PLTGL yang lebih besar dan menghasilkan listrik lebih kuat di pantai selatan Australia. Dengan pembangunan PLTGL, para ahli teknologi PLTGL Australia pun mendapat kebanjiran order untuk membangunan PLTGL di beberapa negara. Hawai, Spanyol, Afrika Selatan, Cile, Meksiko, dan Amerika Serikat juga tertarik.

Gambar 2.12 Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang-OWC di Australia

Indonesia memiliki garis pantai terpanjang kedua setelah Norwegia. Sehingga Energi gelombang laut di pantai tersebut digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik, seperti saat ini telah didirikan sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut (PLTGL) di Yogyakarta, yaitu model Oscillating Water Column. Tujuan didirikannya PLTGL ini adalah untuk memberikan model sumber energi alternatif yang ketersediaan sumbernya cukup melimpah di wilayah perairan pantai Indonesia. Yogyakarta merupakan daerah di Indonesia yang memiliki potensi gelombang laut terbesar dibanding daerah lainnya. Pantai Selatan di daerah Yogyakarta memiliki potensi gelombang 19 kw/panjang gelombang. Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut di daerah Yogyakarta dikembangkan oleh BPPT khususnya BPDP (Balai Pengkajian Dinamika Pantai). Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut ini menggunakan metode OWC (Ocillating Water Column). BPDP BPPT pada tahun 2004 telah berhasil membangun prototype OWC pertama di Indonesia. Prototype itu dibangun di pantai Parang Racuk, Baron, Gunung Kidul. Prototype OWC yang dibangun adalah OWC dengan dinding tegak. Luas bersih chamber 3m x 3m. Tinggi sampai pangkal dinding miring 4 meter, tinggi dinding miring 2 meter sampai ke ducting, tinggi ducting 2 meter. Prototype OWC 2004 ini setelah di uji coba operasional memiliki efisiensi 11%. Pada tahun 2006 ini pihak BPDP BPPT kembali membangun OWC dengan sistem Limpet di pantai Parang Racuk, Baron, Gunung Kidul . OWC Limpet dibangun berdampingan dengan OWC 2004 tetapi dengan model yang berbeda.

Gambar. Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang-OWC di Pantai Parang Racuk, Gunung Kidul-YogyakartaGambar. Potensi Gelombang di IndonesiaSumber : Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi Kelautan

Jika kita perhatikan pada peta potensial gelombang tersebut, Indonesia memiliki potensial yang cukup besar terutama di daerah selatan pulau Jawa. Perkiraan rata-rata mingguan tinggi gelombang wilayah Indonesia lihat table , sebagai berikut :

Tabel. Perkiraan rata-rata mingguan tinggi gelombang wilayah IndonesiaSumber : BMKG 2010

ReferensiPudjanarsa, A. 2006. Mesin Konversi Energi. Yogyakarta : ANDI.Waldopo, dkk. 2008. Perairan Darat dan Laut. SemarangNavarro, D, dkk. 2007. California Ocean Wave Assessment. California : Electric Power Research Institute.Kadir, A.1997. Pembangkit Tenaga Listrik. Jakarta : Universitas Indonesia.Wijaya, I.W.2010. Teknologi Oscillating Water Column di Perairan Bali. Bali : Universitas Udayana.Nawawi,R.A.2011. Pembangkit Tenaga Listrik Tenaga Gelombang Laut (online). (http://rendyafriansyah 132.wordpress.com/divisi-elektro/09/11/pembangkit-listrik tenaga gelombang-laut/, diakses 01 Sseptember 2014)(http://rendyafriansyah132.wordpress.com/divisi-elektro/09/11/pembangkit-listrik tenaga gelombang-laut/, diakses 01 Sseptember 2014). Niken.2009. Pembangkit Listrik Tenaga Ombak (online). (http://niken11.wordpress.com/2009/09/11/pembangkit-listrik-tenaga-ombak/, diakses 01 Sseptember 2014).