MAKALAH SISTEM PEMBANGKIT DAN TENAGA LISTRIK

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GELOMBANG LAUT (PLTGL)

Dosen Pembimbing :

Ahmad Fahriannur, ST, MT

Disusun Oleh :

1. Erma Damawiyah (B42120)

2. Yopi Prayoga (B42120186)

3. Linda Maharo (B42120210)

4. Silfia Juliana Ingi Kollyn (B42120211)

5. Ahmad Firdaus Andre Vahlefi (B42120)

6. Cholis Indra Masruri (B42120)

7. Ahmad Fauzi (B42120)

8. Bony Ardela Dionanda (B42120)

PROGRAM STUDI TEKNIK ENERGI TERBARUKAN

JURUSAN TEKNOLOGI PERTANIAN

POLITEKNIK NEGERI JEMBER

2014

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia sebagai negara kepulauan terdiri atas 17.870 pulau. 3000 diataranya

merupakan pulau yang berpenghuni. Khusus untuk Provinsi Sulawesi Selatan

memiliki 295 pulau [1]. Dari ribuan pulau tersebut didominasi oleh pulau-pulau

kecil yang dikelilingi oleh lautan. Masyarakat yang mendiami pulau-pulau kecil

menghadapi masalah akan sulitnya mendapatkan pasokan energi khususnya energi

listrik. Untuk pulaupulau besar, ketersediaan energi khususnya energi listrik dapat

diperoleh dengan mudah baik dari PLTA, PLTD, PLTU dan sumber energi listrik

lainnya. Sebaliknya untuk pulau-pulau kecil pasokan energi listrik sebagai

sumber energi vital dalam menjalankan aktivitas kehidupan sehari-hari merupakan

hal yang sangat langka.

Saat ini sumber energi utama yang menerangi pulaupulau terpencil adalah

bahan bakar minyak. Namunakhir-akhir ini harga minyak cenderung mengalami

kenaikan setiap tahun akibat semakin menipisnya sumber minyak. Oleh karena itu

perlu dicari sumber energi alternatif murah dan ramah lingkungan. Bebebrapa

ilmuan telah mengembangkan berbagai sumber energi alternatif untuk daerah

daerah terpencil seperti energi tenaga matahari, tenaga angin, dan mikrohidro.

Akan tetapi sumber energi alternatif tersebut memiliki kelebihan dan sekaligus

kekurangan masing-masing. Khusus untuk pulau-pulau kecil selama ini lebih

banyak yang menggunakan energi matahari yang tersedia hanya pada siang hari

dan memerlukan baterai yang harganya tidak murah untuk ukuran masyarakat

pesisir dan kepulauan.

Salah satu sumber energi yang belum banyak dimanfaatkan adalah

gelombang laut. Energi ini tersedia melimpah selama 24 jam sehingga dapat

dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik untuk memenuhi kebutuhan

energi masyarakat kepulauan, bahkan untuk menjadi salah satu sumber energi

alternatif di masa yang akan datang. Energi yang berasal dari gelombang laut

adalah salah satu sumber energi terbarukan yang sangat menjanjikan, sebab dapat

menghasilkan energi di hampir seluruh wilayah laut di permukaan bumi. Secara

teoritis [4] energi yang berasal dari gelombang laut sebesar 8 x 106 TWh/tahun,

atau sekitar 100 kali lebih besar dari seluruh pembangkit listrik tenaga air di

planet bumi. Untuk menghasilkan energi sebanyak itu jika menggunakan sumber

energi fosil, akan menghasilkan 2 gelombang laut di atas planet bumi diperkirakan

sebesar 2 Tera Watt. Dengan mengubah energi gelombang laut yang tersedia

sebesar 10 sampai 15% sudah cukup untuk memenuhi kebutuhan energi dunia

saat ini.

1.2 Tujuan

Agar mahasiswa/i mengetahui lebih dalam tentang Pembangkit Listrik Tenaga

Gelombang Laut.

1.3 Rumusan Masalah

2. Bagaimana ketersediaan energi di Indonesia ?

3. Bagaimana potensi energi dan Energi Gelombang Laut di Indonesia ?

4. Jelaskan pengertian tentang Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut !

5. Jelaskan prinsip kerja dari Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut !

BAB II

ISI

2.1 KETERSEDIAAN ENERGI DI INDONESIA

Indonesia sebagai negara kepulauan dengan luas perairan hampir 60% dari

luas wilayahnya, tentu memiliki garis pantai yang sangat panjang. Badan

Informasi Geospasial (BIG) menyebutkan, total panjang garis pantai Indonesia

adalah 99.093 kilometer, hampir 100 kali panjang Pulau Jawa. Dengan garis

pantai yang panjang tersebut, potensi energi ombak sangat besar. Energi yang

dihasilkan ombak ini, jika dimanfaatkan tentu bisa menjadi sumber energi yang

sangat besar. Asosiasi Energi Laut Indonesia (ASELI) pada tahun 2011 telah

mendata potensi energi listrik yang bisa dihasilkan ombak. Arus pasang surut

memiliki potensi teoretis sebesar 160 Gigawatt (GW), potensi teknis 22,5 GW,

dan potensi praktis 4,8 GW.

2.2 PENGERTIAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GELOMBANG

LAUT

Gelombang adalah pergerakan naik dan turunnya air dengan arah tegak

lurus permukaan air laut yang membentuk kurva/grafik sinusoidal.

Gelombang laut disebabkan oleh angin. Angin di atas lautan mentransfer

energinya ke perairan, menyebabkan riak-riak, alun/bukit, dan berubah

menjadi apa yang kita sebut sebagai gelombang. Di bawah permukaan, gerakan

berputar gelombang itu semakin mengecil. Ada gerak orbital yang mengecil

seiring dengan kedalaman air, sehingga kemudian di dasar hanya akan

meninggalkan suatu gerakan kecil mendatar dari sisi ke sisi yang disebut “surge” .

Energi gelombang laut adalah energi kinetik yang ada pada gelombang laut

digunakan untuk menggerakkan turbin. Ombak naik ke dalam ruang generator,

lalu air yang naik menekan udara keluar dari ruang generator dan menyebabkan

turbin berputar. Ketika air turun, udara bertiup dari luar ke dalam ruang generator

dan memutar turbin kembali.

Pembangkit listrik tenaga gelombang laut merupakan pembangkit listrik yang

menfaatkan energi gelombang laut untuk menggerakkan generator. Pembangkit

listrik tenaga gelombang laut ini merupakan energi yang terbarui. Ada tiga macam

model gambar PLT Gelombang Laut ini, yaitu : Dengan Pelampung Buoy, Kolom

Air (Oscillating Water Column), Wage Surge atau Focusing Devices.

2.3 KOMPONEN PADA SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA

GELOMBANG LAUT

Pada pembangkit listrik tenaga arus laut terdapat tiga komponen utama yang

terdapat di dalamnya. Ketiga komponen tersebut adalah generator, turbin sebagai

prime mover dan alat penangkap gelombang atau arus laut.

Generator yang digunakan dalam pembangkit ini adalah generator sinkron

biasa dengan jenis yang disesuaikan kebutuhan. Namun biasanya digunakan

generator sinkron kutub dalam dengan kutub non-salient pole karena daya yang

terbangkit dengan teknik arus laut sangat besar. Diperkirakan daya yang

dihasilkan darisatu sistem pembangkit pada satu tempat dapat mencapai ribuan

megawatt.

Untuk turbin digunakan turbin biasa sebagaimana pada PLTA, namun dengan

konstruksi bahan yang lebih bagus mengingat dalam hal ini turbin akan langsung

bersentuhan dengan air laut yang memiliki kadar garam cukup tinggi. Kadar

garam yang cukup tinggi dapat mengakibatkan logam mudah terkorosi. Sehingga

digunakan bahan yang lebih bagus dan perawatan yang lebih sulit untuk bagaian

turbin. Sedang cara untuk menangkap energi gelombang ada beberapa macam.

Tiga cara yang dapat dilakukan untuk menangkap gelombang laut adalah sebagai

berikut:

1. Dengan pelampung

Alat ini akan membangkitkan listrik dari hasil gerakanvertikal dan rotasional

pelampung dan dapatditambatkan pada sebuah rakit yang mengambang atau alat

yang tertambat di dasar laut.

2. Kolom air yang berosilasi (Oscillating Water Column)

Alat ini membangkitkan listrik dari naik turunnya air akibat gelombang dalam

sebuah pipa silindris yang berlubang. Naik turunnya kolom air ini

akanmengakibatkan keluar masuknya udara di lubang bagianatas pipa dan

menggerakkan turbin. Sederhananya OWCmerupakan salah satu sistem dan

peralatan yang dapatmengubah energi gelombang laut menjadi energi

listrik dengan menggunakan kolom osilasi. Alat OWC ini akanmenangkap energi

gelombang yang mengenai lubang pintu OWC, sehingga terjadi fluktuasi atau

osilasigerakan air dalam ruang OWC, kemudian tekanan udaraini akan

menggerakkan baling-baling turbin yangdihubungkan dengan generator listrik

sehinggamenghasilkan listrik.

3.    Wave Surge atau Focusing Devices

Peralatan ini biasa juga disebut sebagai tapered channel atau kanal meruncing

atau sistem tapchan dipasang pada sebuah struktur kanal yang dibangun di pantai

untuk mengkonsentrasikan gelombang,membawanya ke dalam kolam penampung

yangditinggikan. Air yang mengalir keluar dari kolam penampung ini yang

digunakan untuk membangkitkan listrik dengan menggunakan teknologi

standar hydropower.

2.4 Cara Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut

Secara singkat proses konversi energi arus atau gelombang laut adalah

dengan memanfaatkan energi kinetik yang ada pada gelombang laut untuk

menggerakkan turbin. Ombak naik ke dalam ruang generator, lalu air yang naik

menekan udara keluar dari ruang generator dan menyebabkan turbin berputar.

Ketika air turun, udara bertiup dari luar ke dalam ruang generator dan memutar

turbin kembali.

Untuk mengkonversi energi gelombang terdapat tiga sistem dasar yaitu sistem

kanal yang menyalurkan gelombang ke dalam reservoar atau kolam, sistem

pelampung yang menggerakan pompa hidrolik, dan sistem osilasi kolom air yang

memanfaatkan gelombang untuk menekan udara di dalam sebuah wadah. Tenaga

mekanik yang dihasilkan dari sistem-sistem tersebut ada yang akan mengaktifkan

generator secara langsung atau mentransfernya ke dalam fluida kerja, air atau

udara, yang selanjutnya akan menggerakan turbin atau generator.

Untuk teknologi energi saat ini ada empat teknologi energi gelombang yaitu

sistem rakit Cockerell, tabung tegak Kayser, pelampung Salter, dan tabung

Masuda. Sistem rakit Cockerell berbentuk untaian rakit-rakit yang saling

dihubungkan dengan engsel-engsel dan sistem ini bergerak naik turun mengikuti

gelombang laut. Gerakan relatif rakit-rakit menggerakkan pompa hidrolik yang

berada di antara dua rakit. Sistem tabung tegak Kayser menggunakan pelampung

yang bergerak naik turun dalam tabung karena adanya tekanan air. Gerakan relatif

antara pelampung dan tabung menimbulkan tekanan hidrolik yang dapat diubah

menjadi energi listrik. Sistem Pelampung Salter memanfaatkan gerakan relatif

antara bagian/pembungkus luar (external hull) dan bandul didalamnya (internal

pendulum) untuk diubah menjadi energi listrik. Pada sistem tabung Masuda

metodenya adalah memanfaatkan gerak gelombang laut masuk ke dalam ruang

bawah dalam pelampung dan menimbulkan gerakan perpindahan udara di bagian

ruangan atas dalam pelampung. Gerakan perpindahan udara ini dapat

menggerakkan turbin udara.

Negara-negara maju seperti Amerika Serikat, Inggris, Jepang, Finlandia, dan

Belanda, banyak menaruh perhatian pada pengembangan teknologi konversi

energi ini. Lokasi potensial untuk membangun sistem energi gelombang adalah di

laut lepas, daerah lintang sedang dan di perairan pantai.

Salah satu teknologi untuk memanfaatkan arus lautadalah Ocean Energy.

Ocean energy memfokuskan pengembangan pembangkit listrik gelombang laut

dengan membuat oscilating water column yang mengapung di atas sebuah ponton

dengan dipancangkan di dasar laut menggunakan kawat baja. Listrik yang

dihasilkan dialirkan melalui kabel transmisi menuju kedaratan.

Berlokasi di Irlandia, sebuah negara yang terletak disalah satu tempat dengan

iklim yang mendukung terjadinya gelombang laut dengan energi yang lebih dari

cukup untuk dipanen, perusahaan tersebut memiliki lokasi yang tepat untuk

melakukan riset dan pengembangan.

Sistem pembangkit listrik tersebut terdiri dari chamber berisi udara yang

berfungsi untuk menggerakkan turbin,kolom tempat air bergerak naik dan turun

melalui saluran yang berada di bawah ponton dan turbin yangterhubung dengan

generator. Gerakan air naik dan turunyang seiring dengan gelombang laut

menyebabkan udara mengalir melalui saluran menuju turbin. Turbin

tersebutdidesain untuk bisa bekerja dengan generator putaran dua arah.

Sistem yang berfungsi mengkonversi energi mekanik menjadi listrik terletak

di atas permukaan laut dan terisolasi dari air laut dengan meletakkannya di dalam

ruang khusus kedap air, sehingga bisa dipastikan tidak bersentuhan dengan air

laut.

Dengan sistem yang dimilikinya, pembangkit listrik tersebut bisa

memanfaatkan efisiensi optimal dari energigelombang dengan meminimalisir

gelombang - gelombang yang ekstrim. Efisiensi optimal bisa didapa tketika

gelombang dalam kondisi normal. Hal tersebut bisa dicapai dengan digunakannya

katup khusus yang menghindarkan turbin tersebut dari overspeed.

Energi kinetik yang ada pada gelombang laut digunakan untuk menggerakkan

turbin. Ombak naik kedalam ruang generator, lalu air yang naik menekan udara

keluar dari ruang generator dan menyebabkan turbin berputar. Ketika air turun,

udara bertiup dari luar kedalam ruang generator dan memutar turbin kembali.

Di Inggris tim peneliti dari Oxford University mencoba membuat suatu turbin

berbentuk horisontal sepanjang sumbunya. Turbin tersebut akan berputar jika ada

arus pasang surut air laut.

Turbin berdiameter 10 meter dan panjang 60 meter yang didesain oleh tim

tersebut diberi nama Transverse Horisontal Axis Water Turbine (THAWT).

Turbin THAWT tersebut juga tidak terlalu kompleks dari sisi teknologinya.

Artinya, biaya produksi dan pemeliharaannya rendah.

Sejauh ini, para peneliti telah berhasil menguji salah satu prototipe THAWT

dengan diameter 1 meter dan panjang 6 meter. Mereka juga merencanakan untuk

membuat prototipe berdiameter 5 meter yang sudah bisa membangkitkan listrik.

Di tahun 2009, prototipe tersebut akan dibawa kelaut untuk pengujian sebenarnya

guna mengetahui daya tahannya berada di kondisi sebenarnya.

Menurut para peneliti tersebut, turbin THAWT yang ditanam di lokasi

sepanjang 20km diperkirakan bisa membangkitkan listrik hingga satuan gigawatt.

Berdasarkan analisa ekonominya dinyatakan bahwa THAWT yang ditanam

dengan skala sebesar tersebut hanya membutuhkan £1.7 juta per MW. Lebih

rendah jika dibandingkan dengan teknologi turbin laut saat iniyang berkisar £3

juta per MW dan £2 juta per MW untuk turbin angin.

Berbagai teknologi lain juga digunakan untuk mengembangkan suatu alat

yang dapat mengkonversi energi gelombang laut. Anaconda, demikian nama

perangkat tersebut, adalah sebuah tabung karet berukuran besar yang pada kedua

ujungnya tertutup dan berisi air. Perangkat yang ditemukan oleh Francis

Farleydan Rod Rainey, didesain untuk dipasang mengapung di bawah permukaan

laut, dengan salah satu ujungnya menghadap ke arah gelombang.

Ketika sebuah gelombang mengenai ujung tertutup dari tabung, maka akan

terjadi gelombang yang bergerak maju mundur (bulge wave) di dalam tabung

akibattekanan pada salah satu ujungnya. Kecepatan gelombang yang berjalan di

dalam tabung tersebut ditentukan oleh geometri dan bahan tabung karet tersebut.

Energi yang terjadi akibat gerakan gelombangditangkap oleh sebuah katup

yang kemudian menyalurkan tekanannya ke sebuah turbin. Listrik yang

dihasilkannya disalurkan ke pantai melalui sebuah kabel. Dengan bahan yang

terbuat dari karet, maka Anaconda menjadi lebih ringan dibandingkan perangkat

pengubah energi laut lainnya, yang biasanya terbuat dari logam, dan memerlukan

banyak sistem mekanik. Dengan sistem yang lebih sederhana, Anaconda bisa

dibangun dengan biaya yang lebih sedikit, serta mengurangi biaya perawatan.

Produksi Anaconda saa tini dilakukan oleh Checkmate Sea Energy.

Konsep Anaconda saat ini masih diuji dalam skala kecil di laboratorium.

Mereka menggunakan dimensi 0,25 m dan 0,5 meter, untuk mendapatkan

berbagai data pada berbagai kondisi seperti gelombang biasa, tidak biasa bahkan

gelombang paling ekstrim. Data-data tersebut untuk mengetahui besar tekanan

yang terjadi didalam tabung, perubahan bentuk dan gaya yang berpengaruh pada

tali yang mengikat Anaconda dengan dasar laut. Data-data tersebut juga

digunakan untuk membuat model matematika yang bisa digunakan untuk

memperkirakan besarnya energi listrik yang dihasilkan dari Anaconda dalam skala

penuh.

Rencananya, jika dibuat dalam skala penuhnya, maka Anaconda akan

mempunyai panjang 200 m dan diameter 7 meter, dan dipasang di laut dengan

kedalaman antara 40 m hingga 100 m. Skala berukuran 1:3 rencananyaakan dibuat

tahun depan untuk pengujian di laut dan skala penuhnya akan dipasang di perairan

pantai Inggris sekitar 5 tahun mendatang.

2.5 KAPASITAS DAYA DARI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA

GELOMBANG LAUT

Kapasitas daya untuk pembangkit listrik tenaga arus lautsaat ini belum dapat

ditentukan denga pasti. Tetapi perhitungan untuk ke arah itu dapat didekati

dengan caravmenghitung periode gelombang yang kemudian dapavtdiperkirakan

energi yang timbul dari situ. Perhitunganvuntuk periode gelombang adalah

sebagai berikut;

Energi dari gelombang untuk sebuah arus linier dapat dihitung dengan rumus :

P = k H 2 T

Dimana :

k : konstanta (nilainya mendekati 0.5)

H : tinggi gelombang (meter)

T : periode gelombang (sekon)

2.6 KELEBIHAN DAN KEKURANGAN PEMBANGKIT LISTRIK

TENAGA GELOMBANG LAUT

Bagaikan dua sisi mata uang pemanfaatan energi arus laut sebagai sumber

daya pembangkit listrik ini juga memiliki kekurangan dan kelebihan. Hal ini tidak

dapatdihindari, namun mengingat potensinya yang sangat besar maka

pemanfaatan dari energi ini tidak boleh ditunda mengingat pula krisis energi yang

terjadi saat ini.

Kelebihan dari energi arus laut adalah:

a. Energi ombak adalah energi yang bisa didapat setiap hari, tidak akan

pernah habis

b. Tidak menimbulkan polusi karena tidak ada limbahnya

c. Mudah untuk mengkonversi energi listrik dari energi mekanik pada ombak

d. Mempunyai intensitas energi kinetik yang besar dibandingkan dengan

energi terbarukan yang lain. Hal ini disebabkan densitas air laut 830 kali

lipat densitas udara sehingga dengan kapasitas yang sama, turbin arus laut

akan jauh lebih kecil dibandingkan dengan turbin angin.

e. Tidak perlu perancangan struktur yang kekuatannya berlebihan seperti

turbin angin yang dirancang dengan memperhitungkan adanya angin topan

karena kondisi fisik pada kedalaman tertentu cenderung tenang dan dapat

diperkirakan.

Sedang kekurangan adalah sebagai berikut:

a) Diperlukan alat khusus yang memerlukan teknologi tinggi, sehingga

tenaga ahli sangat diperlukan.

b) Output dari pembangkit listrik tenaga pasang surut mengikuti grafik

sinusoidal sesuai dengan respons pasang surut akibat gerakan interaksi

Bumi-Bulan-Matahari.

c) Biaya instalasi dan pemeliharaannya yang cukup besar.

d) Tantangan teknis tersendiri untuk para insinyur dalam desain sistem

turbin, sistem roda gigi, dan sistem generator yang dapat bekerja secara

terus-menerus selama lebih kurang lima tahun.

BAB III

PENUTUP

3.1 KESIMPULAN