Putu Samskerta Pantai Makalah Pompa Gelombang

Kolokium Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Air

Pusat Litbang Sumber Daya Air 1

PEMANFAATAN ENERGI GELOMBANG LAUT DENGAN POMPA GELOMBANG FLAP HORISONTAL I Putu Samskerta1, Juventus W.R. Ginting2, Sudarta3

Balai Pantai-Puslitbang Sumber Daya Air Jl. Sapaan No 37 Ciparay, Kab. Bandung

Email:[email protected]

ABSTRAK Pertumbuhan penduduk dan pertumbuhan ekonomi nasional telah membuat kebutuhan listrik terus meningkat. Kebutuhaan akan pembangkit listrik dengan sumber energi terbarukan yang ramah lingkungan, seperti pembangkit listrik tenaga gelombang pun terus meningkat. Guna menangkap energi gelombang di sekitar daerah pantai, Balai Pantai membuat model pompa gelombang dengan flap horisontal. Struktur pompa terdiri dari papan osilasi atau flap, silinder pompa, kerangka dasar dan pipa penyalur. Uji model fisik 2D pada saluran kaca telah dilakukan untuk mengukur kedalaman air (h), tinggi gelombang di depan flap (H0), tinggi di belakang flap (H1), periode gelombang (T), simpangan flap (D), panjang lintasan piston (s), tinggi pemompaan (Z) dan debit yang dihasilkan (Q). Dari beberapa seri percobaan diperoleh: kedalaman muka air (d) memberikan pengaruh paling signifikan pada ketinggian pemompaan, sedang debit pemompaan paling signifikan dipengaruhi panjang lintasan piston (s). Ketinggian pemompaan maksimum terjadi pada kondisi HWL mencapai 380 cm (H0 = 21 cm dan H0 = 30 cm). Debit pemompaan maksimum sebesar 314,2 ml/s terjadi pada kedalaman air 55 cm (H0 = 15 cm) pada panjang lintasan 18 cm. Tinggi pemompaan dan debit pemompaan optimum tercapai pada kondisi MSL pada tinggi gelombang 30 cm dimana tinggi pemompaan dan debit pemompaan akan menghasilkan daya yang optimimum. Tinggi pemompaan optimum 166 cm, dengan debit optimum sebesar 248,8 ml/s dan daya optimum yang dihasilkan mencapai 0,413 kgfm/s. Efisiensi rata-rata pompa gelombang sebesar 8,81 %, dengan efisiensi maksimal mencapai 30,77 % pada kedalaman air 55 cm dengan tinggi gelombang 15 cm dan simpangan flap 14,5 cm. Efisiensi peredaman gelombang pada papan osilasi sebesar 47 %. Guna meningkatkan efisiensi pompa, penelitian terkait berat papan osilasi, posisi pelampung, dan konstruksi pompa sangat diperlukan sebelum pompa gelombang diterapkan di lapangan. Kata kunci : energi gelombang, pompa gelombang, tinggi pemompan, debit, daya, efisiensi pompa.

ABSTRACT Population as well as national economic growth has caused demand for electricity grows rapidly. Demand for generating electricity by using renewable energy sources which environmentally friendly, such as wave energy increase continuously. In order to capture the wave energy in coastal areas, Experimental Station for Coastal Engineering developed wave pump model with a horizontal flap. The pump structure consists of an oscillation panel or flap, piston type cylinder pump, framework and conduit pipe. Two dimensional (2D) physical modeling on glass flume has been performed to measure: water depth (h), wave height front of flap (H0), water height rear of flap (H1), wave period (T), flap deviation (D), length of piston movement (s), pumping height (Z) and total discharge (Q). From various series of experiments are obtained: water depth (d) influences significantly on the pumping height while pumping discharge is significantly affected by the length of piston movement (s). The maximum pumping height (380cm) occurs at high water level (HWL) conditions (H0=21cm and 30cm). Maximum pumping discharge (314.2 ml/s) occurred in 55 cm of water depths (H0=15cm) with piston moving length=18 cm. An optimum pumping discharge and pumping height occurred in mean sea lever (MSL) conditions, with 30cm of wave height. The optimum pumping height is 166cm, the optimum flow is 248.8 ml/s and the optimum power generated by wave pump is 0.413 kgfm/s. The average of the wave pump efficiency is 8.81% with maximum efficiency is 30.77% which occurred at 55 cm of water depth, 15cm of wave height and 14.5cm of flap deviation. To increase the efficiency of oscillation plate (47%), research related to weight of oscillation board, position of float, and construction of wave pump is required in future. Keywords: wave energy, wave pump, pumping height, pumping discharge, wave power, wave pump efficiency. I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kebutuhan listrik dari tahun ketahun terus meningkat seiiring dengan pertumbuhan penduduk dan pertumbuhan ekonomi nasional. Berdasarkan Rencana Umum Penyediaan Tenaga Listrik (RUPTL) PT. Perusahaan Listrik Negara (Persero) tahun 2010-2019, kebutuhan tenaga listrik diperkirakan mencapai 55.000 Mega Watt (MW). Dengan demikian, rata-rata peningkatan kebutuhan listrik per tahun mencapai 5.500 MW. Dari total kebutuhan tersebut, sebanyak 32.000 MW (57 persen) akan dipenuhi sendiri oleh PT. PLN (Persero). Sedangkan sisanya yakni 23.500 MW akan dipenuhi oleh pengembang listrik swasta (Rachmawati & Adhi, 2011). Untuk memenuhi kebutuhan listrik nasional, PT. PLN (Persero) telah membangun proyek 10.000 MW Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) yang tersebar di 42 lokasi sejak tahun 2006. Sebanyak 10 PLTU dengan bahan bakar batubara dibangun untuk menghasilkan listrik sebesar 6.900 MW untuk memenuhi



kebutuhan listrik Jawa – Bali dan 32 PLTU akan dibangun di luar Jawa – Bali untuk menghasilkan listrik sebesar 2.252 MW (PLN, 2011). Di samping itu PT. PLN (Persero) juga mulai membangun pembangkit listrik tenaga panas bumi untuk mengatasi defisit listrik nasional. Di tengah ancaman krisis listrik nasional, pembangunan unit pembangkit baru menghadapi tantangan usaha pelestarian lingkungan. Pembangkit listrik berbahan bakar fosil seperti minyak bumi, gas alam, maupun batubara disinyalir sebagai salah satu pemicu pemanasan global dan perubahan iklim. Sementara pembangunan PLTA banyak ditentang aktivis lingkungan, karena banyaknya ekosistem yang harus dikorbankan dan terkendala pembebasan lahan. Untuk memenuhi kebutuhan listrik yang ramah lingkungan, sumber-sumber energi terbarukan seperti tenaga surya, angin dan laut, mulai mendapat perhatian dari berbagai pihak. Dari beberapa pembangkit listrik terbarukan yang ramah lingkungan, pembangkit listrik tenaga gelombang diduga lebih ramah lingkungan dibandingkan pembangkit listrik tenaga angin. Dimana pembangkit listrik ini tidak membawa pengaruh yang signifikan pada kehidupan biota laut, sedangkan pembangkit listrik tenaga angin ditemukan telah mengakibatkan perubahan jalur migrasi burung, kelelawar dan lain-lain, di beberapa negara di Eropa (Langhamer, Haikonen, & Sundberg, 2010). Kelemahan energi gelombang adalah energi yang dihasilkan selalu bervariasi sebagai akibat gelombang dibangkitkan oleh angin (sebagian besar acak) yang selalu bervariasi dari bulan ke bulan. Indonesia memiliki total luas wilayah 1.929.317 km2 dimana hampir 60% dari total luas wilayah Indonesia merupakan perairan berupa laut, selat, dan samudera. Indonesia mempunyai potensi di bidang kemaritiman yang sangat besar. Apalagi dengan bentangan Timur ke Barat sepanjang 5.150 km dan bentangan Utara ke Selatan 1.930 km telah membuat Indonesia sebagai negara dengan garis pantai terpanjang ke-empat di dunia. Laut Indonesia selain menjadi sumber pangan juga mengandung beraneka sumber daya energi. Kini para ahli menaruh perhatian terhadap laut sebagai upaya mencari jawaban terhadap tantangan kekurangan energi di waktu mendatang dan upaya menganeka-ragamkan penggunaan sumber daya energi terbarukan. Berdasarkan perhitungan bersama dari Asosiasi Energi Laut Indonesia (ASELI) dengan Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi Kelautan (PPPGL) potensi kelistrikan perairan indonesia mencapai 727.000 MW. Sekitar 49.000 MW potensi energi laut yang dapat dimanfaatkan dengan menggunakan teknologi sekarang. Di antara potensi demikian besar tersebut, industri energi laut yang paling siap adalah industri berbasis teknologi gelombang dan teknologi arus pasang surut, dengan potensi praktis sebesar 6.000 MW (EBTKE, 2011). Konversi energi gelombang menjadi bentuk energi lain tidak hanya bertujuan untuk menghasilkan energi listrik. Energi gelombang dapat diubah menjadi energi mekanik untuk menggerakkan pompa gelombang, dimana pompa tersebut digunakan untuk memindahkan air laut ke tempat yang lebih tinggi. Air laut tersebut kemudian dimanfaatkan untuk memutar turbin karena enegi potensial yang dimilikinya atau dimanfaatkan untuk kebutuhan lain, seperti industri garam, air tambak, atau pemanfaat air laut lainnya. Salah satu penelitian yang dikembangkan oleh Pusat Litbang Sumber Daya Air adalah pendayaagunaan sumber daya air. Sebagai balai yang mempunyai tugas pokok dan fungsi melakukan penelitian dan pengembangan di bidang pantai dan muara, Balai Pantai Pusat Litbang Sumber Daya Air telah membuat model pompa gelombang dengan flap horisontal untuk menangkap energi gelombang di sekitar daerah pantai. Pompa tersebut didesain dengan pertimbangan mudah dioperasikan memiliki biaya instalasi, pengoperasian dan pemeliharaan yang murah. Pompa gelombang ini nantinya akan digunakan untuk memindahkan air laut ke tempat yang lebih tinggi yang selanjutnya digunakan menggerakkan generator listrik. Untuk mengetahui tinggi pemompaan dan potensi daya yang dihasilkan dari pompa gelombang, Balai Pantai telah melakukan uji model fisik dua dimensi (2D) pompa flap tersebut di saluran kaca (flume) Pusat Litbang Sumber Daya Air. 1.2 Lokasi Penelitian Penelitian pompa gelombang ini dilakukan pada saluran kaca (flume) dua dimensi (2D) Pusat Litbang Sumber Daya Air Balitbang Pekerjaan Umum, Jl. Ir. H. Juanda No. 193 Bandung, Jawa Barat. Sedangkan untuk data gelombang dipilih lokasi pantai Rancabuaya, Kabupaten Garut, Provinsi Jawa Barat. Pemilihan lokasi data gelombang didasarkan lokasi yang memiliki gelombang tinggi dari hasil survei yang telah dilakukan pada penelitian sebelumnya. 1.3 Permasalahan Krisis energi dunia telah memicu kenaikan harga minyak, termasuk dialami juga Indonesia. Kelangkaan sumber energi selain minyak telah memicu penelitian di bidang energi, salah satunya adalah energi gelombang. Sumber energi gelombang merupakan energi terbarukan yang tidak menimbulkan dampak bagi lingkungan. Mesin mengubah energi gelombang menjadi energi lain telah banyak dilakukan oleh berbagai negara di berbagai belahan dunia. Mesin-mesin tersebut belum banyak dikembangkan secara komersial, karena biaya pembangunan, pengoperasian dan pemeliharaannya masih mahal. Oleh karena itu, penelitian mesin penangkap energi gelombang dengan biaya pembangunan, pengoperasian dan pemeliharaan yang murah terus dilakukan, termasuk oleh Balai Pantai Pusat Litbang Sumber Daya Air.



1.4 Ruang Lingkup Penelitian ini masih terbatas pembuatan model pompa flap gelombang untuk memindahkan air ke tempat yang lebih tinggi. Sedangkan konversi dari air yang telah terpompakan ke tempat yang lebih tinggi (energi potensial) menjadi energi listrik tidak belum dilakukan pada penelitian ini. Uji model fisik 2D dilakukan untuk mengetahui tinggi pemompaan dan daya yang dihasilkan pompa gelombang. Pengujian dilakukan pada kondisi muka air laut surut atau low water level (LWL), muka air normal atau sea water level (SWL) dan saat kondisi pasang atau high water level (HWL). Pemodelan kejadian gelombang yang terjadi secara acak (random wave) di lapangan tidak diterapkan pada model fisik, karena keterbatasan kemampuan mesin pembangkit gelombang yang dimiliki Pusat Litbang Sumber Daya Air. Kejadian dan sudut datang gelombang dibuat tetap sebagai gelombang regular (regular wave). 1.5 Maksud, Tujuan dan Sasaran Penelitian Maksud dari penelitian ini adalah untuk mengembangkan pompa gelombang dengan flap horisontal sebagai penangkap energi gelombang. Sedangkan penelitian ini bertujuan untuk mengetahui tinggi pemompaan dan daya pemompaan maksimum serta efesiensi yang dihasilkan oleh pompa flap. Sasaran penelitian ini adalah tersedianya model pompa gelombang yang memiliki nilai efesiensi tinggi dengan biaya instalasi, pengoperasian dan pemeliharaan murah. II. TINJAUAN PUSTAKA Pemanfaatan energi gelombang laut yang sudah dilakukan oleh McCormick sudah banyak dimanfaatkan dan dikembangkan oleh peneliti lain. Hampir mirip dengan ide dasar McCormick (1981), Siliman (2001) mendesain pompa air laut tenaga gelombang, dimana energi gelombang ditangkap melalui flap dan diteruskan oleh piston untuk mendorong air laut yang terdapat dalam tabung piston ke permukaan (Siliman, 2001). Dengan tujuan utamanya pada pemanfaatan energi gelombang untuk mensuplai air laut ke daratan untuk berbagai keperluan seperti untuk irigasi perikanan air asin atau payau dan pemanfatannya untuk tambak udang. Teknologi penangkap energi gelombang dengan sistem pompa tenaga gelombang pada prinsipnya merupakan transformasi energi gelombang menjadi energi pemompaan yang menghasilkan debit air dan tinggi pemompaan. Transformasi energi ini melalui proses osilasi (Department of the Interior, 2006). Energi gelombang yang ditangkap oleh papan osilasi yang diletakkan vertikal dengan dukungan engsel di dasarnya pada saat flap menerima gaya gelombang, mengakibatkan flap bergerak maju mundur secara harmonik. Pergerakan papan osilasi tersebut mengerakan lengan torak yang dipasang tegak lurus dengan papan osilasi pergerakan maju mundurnya lengan torak mengakibatkan klep akan terbuka dan tertutup. Pada saat klep terbuka mengakibatkan air laut masuk dan mengisi tabung piston dan pada saat flap mundur mengakibat gaya gelombang diteruskan ke lengan torak dan mendorong piston. Sebagai akibatnya di tabung piston akan terdapat tekanan, yang akan diteruskan ke pipa penyalur untuk memompa air ke head tertentu. Mekanisme ini terjadi berulang-ulang hingga air dalam tabung tabung akan terdorong dan mengalir dengan Q tertentu. Papan osilasi didesain agar bisa berosilasi mengikuti gerakan gelombang dengan bebas, maka papan harus dibuat dari bahan yang mengapung. Pada pemanfaatan Pompa tenaga gelombang laut ini sebagai pembangkit energi listrik, air laut hasil pemompaan ditampung dalam suatu reservoir pada ketinggian tertentu. Pompa dibangun serial yang terdiri dari banyak unit untuk mensuplai satu reservoir. Selanjutnya dari reservoir air dialirkan ke bawah melalui pipa pesat untuk memutar turbin yang dihubungkan dengan generator. Berdasarkan teori gelombang Airy diturunkan dari persamaan kontinuitas untuk aliran tak rotasi, yaitu persamaan Laplace. Persamaan panjang (L) dan kecepatan rambat (C) gelombang dinyatakan sebagai berikut (US Army Corps of Engineers, 2006).

Lg2πT tanh

2πhL ……………………………………………………..………………………………………………… (1)

pada perairan dalam, h lebih besar dan tanh L

1.0 ; karena itu, L L T

Cg2πT tanh

2πdL ……………………………………………………..………………………………………………… (2)

Dimana T : periode gelombang [s], g : percepatan grafitasi [m/s2] π : 3.142857143, h : kedalaman air (still water depth) [m]. Peralatan pompa gelombang menangkap energi gelombang air laut yang besarnya merupakan total dari energi kinetik dan energi potensial untuk memompa air ke atas. Efisiensi pompa yang merupakan tingkat efektifitas pompa untuk menangkap energi adalah merupakan perbandingan dari energi kinetik air hasil pemompaan terhadap energi gelombang air laut Karena energi gelombang yang ditangkap oleh alat tidak kontinyu, maka dalam evaluasi ditinjau parameter daya rata-rata untuk satu gelombang, yang besarnya adalah :



18 ……………..…………………….…………………………………………………..……………………….. (3)

Dimana: Dw=daya gelombang [kgf m/s], γ=berat jenis air =1000 kgf/m3, B=lebar papan osilasi [m], H=tinggi gelombang [m], v=kecepatan penjalaran gelombang = , g=gravitasi [m/s2], h=kedalaman air saluran [m]. Sedangkan daya air hasil pemompaan dirumuskan sebagai :

…..……………….…………….…………………………………………………..………………… (4)

Dimana Dp = daya air hasil pemompaan [kgf m/s], Z = tinggi pemompaan [m], Q =debit rata-rata hasil pemompaan [m3/s], V = volume air hasil pemompaan selama satu periode gelombang [m3] T=periode gelombang [s]. Efisiensi pompa gelombang yang merupakan efisiensi keseluruhan alat (ηT), yang merupakan perbandingan antara daya yang bekerja pada papan osilasi dengan daya yang dihasilkan air dari hasil pemompaan. Daya yang bekerja pada papan osilasi dihitung dengan persamaan (3) sedangkan daya hasil pemompaan dihitung dengan persamaan (4). Sehingga efisiensi pompa bisa dihitung dengan :

ηT =

1/8

8 /

……………………………….………………………………………………….. (5)

Dimana: γ=berat jenis air =1000 kgf/m3, Q =debit rata-rata hasil pemompaan [m3/s], Z = tinggi pemompaan [m], V adalah volume air hasil pemompaan oleh satu osilasi papan atau satu langkah gerakan pompa, yang dibangkitkan oleh satu periode gelombang [m3]. T=periode gelombang [s], B=lebar papan osilasi [m], H0=tinggi gelombang [m], v=kecepatan penjalaran gelombang = , g=gravitasi [m/s2], h=kedalaman air saluran [m]. Besarnya efisiensi penangkapan gelombang oleh papan osilasi dirumuskan :

ηH = 1/8 γ g B H 2 1/8 γ g B H 2

1/8 γ g B H 2 H 2 H 2

H 2 …………………..…………………………………….……… (6)

Dimana: γ=berat jenis air =1000 kgf/m3, g=gravitasi [m/s2], H0=tinggi gelombang di depan papan osilasi [m], H1=tinggi gelombang dibelakang papan osilasi [m]. III. METODOLOGI 3.1 Hipotesa Penelitian Salah satu penangkap energi gelombang adalah dengan menggunakan flap horisontal. Flap didesain sedemikian rupa sehingga mampu bergerak harmonik dengan simpangan sebesar D (o) mengikuti gerakan gelombang yang datang (Ho), seperti terlihat pada Gambar 1. Setelah menghantam flap energi dan tinggi (H1) gelombang akan berkurang. Dengan cara ini energi gelombang ditangkap melalui flap untuk menggerakkan pompa piston. Saat bergerak mundur, katup piston akan terbuka dan air laut akan mengisi tabung piston. Pada saat bergerak maju tekanan air akan diteruskan oleh tuas piston untuk mendorong piston. Gerakan maju mundur dalam pompa piston sebesar s (cm), akan mendorong air laut yang terdapat dalam tabung piston untuk selanjutnya disalurkan dengan pipa penyalur menuju tempat yg lebih tinggi. Debit (Q) yang disalurkan sampai dengan ketinggian Z akan memiliki energi potensial yang bisa digunakan untuk menggerakan turbin sehingga menghasilkan energi listrik.

Gambar 1. Sketsa mekanisme kerja pompa gelombang

S

MSLHWL

H1

Z

H0

Q

LWL

D

Flap

Pompa Piston

Pipa Penyalur



3.2 Asumsi dasar Gelombang yang bergerak harmonik memiliki energi kinetik dan potensil yang bisa dikonvensi menjadi energi lain. Tinggi dan cepat rambat gelombang merupakan salah satu komponen energi yang bisa digunakan untuk menggerakkan flap untuk bergerak maju dan mundur. Adanya gerakan maju dan mundur pada arah horizontal bisa digunakan untuk mendorong air laut pada suatu piston ke tempat yang lebih tinggi. Gaya dorong yang dihasilkan merupakan fungsi periode (T), tinggi (H1) dan sudut datang gelombang yang menghatam bidang flap. Dengan memvariasikan sudut datang gelombang yang menghatam bidang flap yang dilakukan dengan mengatur besarnya simpangan flap (D) maka jarak maju mundurnya piston (s) bisa diatur sehingga volume air yang masuk ke pompa piston bisa diatur. Variasi tinggi (H1) dan periode (T) gelombang akan mengakibatkan besar tekanan yang dihasilkan berbeda dari waktu ke waktu pada berbagai kondisi muka air (LWL, MWL dan HWL). 3.3 Proses Pengumpulan Data Pengujian dilakukan pada saluran kaca dua dimensi yang memiliki panjang total 40 m, lebar 0,7 m dan tinggi 1,2 m. Gelombang dibangkitkan oleh pembangkit gelombang regular (regural wave generator). Area kerja pada saluran kaca sepanjang 34 m karena 6 m dari panjang flume digunakan untuk meletakan mesin gelombang dan peredam gelombang (wave absorber). Susunan peralatan pada saluran kaca seperti terlihat pada Gambar 2 di bawah.

Gambar 2. Susunan pempatan peralatan uji model fisik 2D pada saluran kaca

Pengujian ditujukan untuk mendapatkan data yang berkaitan dengan perhitungan efisiensi pada berbagai kondisi/variasi: tinggi gelombang (H0) kedalaman air (h) atau kondisi pasang-surut dan tinggi pemompaan (Z). Pengumpulan data dilakukan dengan mengukur kedalaman air (h), tinggi dan panjang gelombang di depan pompa (H0& L), tinggi dan panjang gelombang di belakang pompa (H1 & L), periode gelombang (T), simpangan flaf (D) atau panjang langkah piston pompa (s), tinggi pemompaan (Z) dan debit hasil pemompaan (Q) yang dilakukan dengan mengukur volume air yang terpompa. Pengukuran masih dilakukan secara manual, dengan menggunakan alat-alat seperti: mistar, busur derajat, stop watch, gelas ukur dan kamera. 3.4 Metode Analisis Analisis pada penelitian ini dilakukan dengan membandingkan hasil pengukuran tinggi pemompaan (Z) dan debit pemompaan (Q) yang dihasilkan pada berbagai ketinggian gelombang (H0), pada empat kedalaman air (h) yang berbeda. Kedalaman air dalam saluran kaca menggambarkan kondisi muka air di lapangan pada kondisi muka air surut, rata-rata dan pasang. Dengan membandingkan tinggi pemompaan (Z) dan debit pemompaan (Q) pada berbagai kedalaman air (h) maka akan diperoleh hubungan antara daya yang dihasilkan dan efisiensi pompa gelombang. Dari hasil pengamatan dilakukan analisis untuk mengetahui hubungan antar faktor efisiensi dan kecenderungan bagi peningkatan efisiensi tersebut. IV. HASIL PENELITIAN 4.1 Model Pompa Gelombang Model pompa gelombang tipe flap yang dibuat oleh Balai Pantai merupakan pengembangan dari penelitian yang telah dilakukan di Univeristas Gajah Mada (Pongmanda, Triatmaja, & Nizam, 2003); (Haryanto, Triatmadja, & Nizam, 2003). Struktur pompa didesain terdiri empat bagian seperti terlihat pada Gambar 2. Bagian pertama adalah papan osilasi atau flap, bagaian kedua adalah silinder pompa, bagaian ketiga adalah kerangka dasar dan bagian terakhir adalah pipa penyalur. Dimensi flap disesuaikan dengan ukuran saluran kaca dan kedalaman muka air yang akan dimodelkan.

HWL

LWL

20

Model



Gambar 3. Stuktur Pompa Gelombang (Model)

Papan osilasi berfungsi sebagai penangkap energi gelombang memiliki ukuran 70 cm, tinggi dan 57 cm lebar, dengan 2 engsel pada sisi dasar yang bertumpu pada kerangka dasar, seperti terlihat pada Gambar 4 (a). Papan ditempeli pengapung yang diletakkan pada elevasi muka air terendah (LWL) untuk membuat posisi normal papan selalu cenderung mengarah vertikal. Bagian silinder pompa terbuat dari pipa PVC ukuran 3” sepeti ditunjukkan Gambar 4 (b), dilengkapi dengan: (1) piston/torak beserta tangkainya, (2) katup masuk, yang diletakkan pada lubang yang mengarah vertikal ke bawah, (3) katub keluar, yang diletakkan pada lubang keluar arah horisontal menuju ke pipa penyaluran dan (4) verlop mengecil peralihan dari silinder pompa ke pipa penyaluran debit keluar. Kerangka dasar merupakan landasan untuk meletakkan dan mengikat pompa dan papan osilasi, agar mekanisme gerakan piston pompa berfungsi. Kerangka dasar, Gambar 4 (c) dan Gambar 4 (d) terbuat dari besi siku (L.25.25.4.) dengn ukuran batang A panjang 61 cm, batang B panjang 70 cm, batang C panjang 50 cm, batang D panjang 20 cm dan batang E panjang 20 cm. Pipa penyalur terbuat dari pipa PVC dengan diameter 2,5 cm dan panjang 4,00 m yang berfungsi untuk menyalurkan air hasil pemompaan ke dalam kolam penampungan (kolam penampung tidak dimodelkan).

(a)

(b)

(c)

(d)

Gambar 4. Pompa Gelombang (a) Papan Osilasi, (b) Silinder Pompa, dan Kerangka Dasar (c) Tampak Atas, (d) Tampak Depan

50

43

10

HWL

LWL 7

20

Flap

Silinder Pompa

Kerangka Dasar

Pipa Penyalur

70

7

50

20

7

8 1

1

40 15 15

16

Engsel Engsel

Engsel

Pengapung

3 4

30

Verlop φ 3”/2” Pipa PVC abu‐abu φ 3”

Pipa PVC abu‐abu φ 1”

30

Tampak Samping

Tampak Atas

Lubang φ 3 cm Katup Keluar

Katup Masuk

B

B

C

2030 8

62

4

20

C

A D E

21,8

21,8

17,4 43

Pipa PVC φ3”

10

20

20



4.2 Hasil Pengamatan Pengujian tinggi tekan yang dihasilkan oleh pompa gelombang dilakukan pada empat (4) kondisi muka air, yaitu: 47cm untuk mewakili kondisi LWL, 55cm untuk yang menggambarkan kondisi LWL menuju MSL, 57cm untuk kondisi MSL dan 67cm untuk kondisi HWL. Tinggi dan periode gelombang yang disimulasikan sebanyak 4 varian, diantaranya: tinggi 15 cm, periode 2,6 detik (H0=15 cm, T=2,6s); tinggi 20 cm, periode 2,9 detik (H0=20 cm, T=2,9s); tinggi 25cm, periode 3,2 detik (H0=25 cm, T=3,2s); dan tinggi 30 cm, periode 3,6 detik (H0=30 cm, T=3,6 s). Tinggi lubang pengeluaran dibuat sebanyak 5 varian, mulai dari 1,0 m, 1,3 m, 1,6 m, 1,9 m dan 2,1 m. Diameter silinder pompa 2 variasi, yaitu 2” dan 3”. Posisi vertikal as silinder 3 varian, dengan perbandingan tinggi dari dasar terhadap kedalaman air 0,4, 0,5 dan 0,6. Pengujian pertama dilakukan pada kondisi muka air surut (LWL) pada kondisi model setinggi 47 cm. Tinggi gelombang bervariasi dari 15 cm dengan 29 cm, periode gelombang divariasikan 2,6 detik sampai 3,2 detik, dengan simpangan flap dibatasi pada sudut 51o sampai 101o. Pada percobaan ini dilakukan pengamatan tinggi gelombang di belakang pompa gelombang, pengukuran simpangan pompa, ketinggian pemompaan dan debit air yang keluar dari pompa piston. Hasil percobaan pada kondisi muka air surut seperti terlihat pada Tabel 1 di bawah.

Tabel 1. Hasil percobaan pada kondisi muka air surut (LWL) Tinggi

Gelombang Tinggi

Gelombang Periode

Gelombang Sudut

Simpangan Flap Pompa

Lintasan Ketinggian Debit Air

H0 ( cm ) H0 ( cm ) T ( detik ) D ( 0 ) S ( cm ) Z ( cm ) Q ( ml/s ) 15 11 2.6 51-95 17 79 272.3 15 11 2.6 51-91 15.5 120 233.1 15 10 2.6 51-86 14 176 179.2 15 10 2.6 51-81 12.5 232 146.2 20 16 2.9 51-94 16.5 79 235.5 20 14 2.9 51-90 15.3 120 196.6 20 14 2.9 51-87 14.7 176 163.1 20 14 2.9 51-85 13.5 232 144.1 25 16 3.1 51-96 17.5 79 209.0 25 15 3.1 51-90 15 120 162.6 25 15 3.1 51-82 12.5 176 114.5 25 12 3.1 51-75 10 232 78.7 29 17 3.2 51-101 19 79 235.9 28 14 3.2 51-92 16 120 168.8 28 13 3.2 51-86 14 176 129.4 27 13 3.2 51-80 12 232 85.9

Pengujian kedua dilaksanakan pada kondisi menuju muka air antara muka air rata-rata (MSL) pada kondisi model pilih tinggi muka air 55 cm. Tinggi gelombang dibuat bervariasi dari 15cm dengan 30cm, periode gelombang divariasikan 2,6 detik sampai 3,2 detik, dengan simpangan flap dibatasi pada sudut 49o sampai 107o. Pada percobaan ini dilakukan pengamatan dan pengukuran yang sama seperti pengujian pertama, dengan hasil seperti terlihat pada Tabel 2 di bawah.

Tabel 2. Hasil percobaan pada kondisi muka air setinggi 55 cm

Tinggi Gelombang

Tinggi Gelombang

Periode Gelombang

Sudut Simpangan Flap

Pompa Lintasan

Ketinggian Debit Air

H0 ( cm ) H0 ( cm ) T ( detik ) D ( 0 ) S ( cm ) Z ( cm ) Q ( ml/s ) 15 15 2.6 53-104 18 71 314.2 15 13 2.6 51-100 17 112 276.2 15 13 2.6 51-97 16 168 232.3 15 13 2.6 52-92 14.5 224 190.0 20 14 2.9 55-106 18 71 278.6 20 13 2.9 53-103 18 112 250.0 20 15 2.9 52-99 17 168 213.4 20 13 2.9 52-95 16 224 184.1 25 15 3.1 49-107 21 71 287.4 25 16 3.1 49-103 20 112 248.4 25 17 3.1 50-102 19 168 216.1 25 14 3.1 50-96 17 224 186.5 30 25 3.2 50-103 19.5 71 268.8 30 25 3.2 50-102 18.5 112 246.9 30 25 3.2 50-98 17.5 168 196.3 30 23 3.2 50-96 17 224 177.5



Percobaan ketiga dilakukan pada kondisi muka air rata-rata (MSL) pada kondisi model setinggi 57cm pada saluran kaca.Tinggi gelombang dibuat bervariasi dari 15cm dengan 30cm, periode gelombang divariasikan 2,6 detik sampai 3,2 detik, dengan simpangan flap dibatasi pada sudut 50o sampai 106o. Pada percobaan ini dilakukan pengamatan dan pengukuran yang sama seperti pengujian pertama, dengan hasil seperti terlihat pada Tabel 3 di bawah.

Tabel 3. Hasil percobaan pada kondisi muka air rata-rata (MSL)

Tinggi Gelombang

Tinggi Gelombang

Periode Gelombang


Pompa Lintasan


H0 ( cm ) H0 ( cm ) T ( detik ) D ( 0 ) S ( cm ) Z ( cm ) Q ( ml/s ) 15 12 2.6 60-97 12.6 69 210.0 15 12 2.6 61-93 11 110 167.3 15 12 2.6 57-87 10.5 166 137.7 15 11 2.6 57-85 10 222 115.8 20 15 2.9 55-104 18 69 274.5 20 15 2.9 55-100 16.5 110 224.1 20 15 2.9 59-96 14.5 166 181.4 20 15 2.9 56-91 13.5 222 160.0 25 18 3.1 51-106 22 69 313.9 25 18 3.1 52-106 21 110 268.7 25 19 3.1 52-104 19.5 166 242.9 25 19 3.1 52-100 18 222 219.4 30 19 3.2 50-115 25 69 298.8 30 22 3.2 50-113 23.5 110 264.4 30 21 3.2 50-110 22.5 166 248.8 30 18 3.2 50-105 21 222 218.8

Pengujian terakhir dilaksanakan pada kondisi muka air pasang (HWL) pada kondisi model setinggi 67cm pada saluran kaca. Tinggi gelombang dibuat bervariasi dari 15cm dengan 30cm, periode gelombang divariasikan 2,6 detik sampai 3,2 detik, dengan simpangan flap dibatasi pada sudut 50o sampai 102o. Pada percobaan ini dilakukan pengamatan dan pengukuran yang sama seperti seri percobaan sebelumnya, dengan hasil seperti terlihat pada Tabel 4 di bawah.

Tabel 4. Hasil percobaan pada kondisi muka air pasang (HWL)

Tinggi Gelombang

Tinggi Gelombang

Periode Gelombang


Pompa Lintasan


H0 ( cm ) H0 ( cm ) T ( detik ) D ( 0 ) S ( cm ) Z ( cm ) Q ( ml/s ) 15 10 2.6 77-89 6 80 38.5 15 10 2.6 70-82 4 180 27.7 15 9 2.6 68-77 3 280 3.8 20 19 2.9 57-95 13.5 80 272.4 20 18 2.9 57-90 12 180 169.0 21 18 2.9 55-75 8 280 103.4 21 18 2.9 55-74 7.5 380 58.6 30 26 3.2 50-102 19.5 80 296.9 30 21 3.2 50-97 17.5 180 187.5 30 19 3.2 50-88 15 280 137.5 30 19 3.2 50-80 12 380 84.4

Dari hasil pengamatan dilakukan analisis berbagai parameter yang divariasikan pada percobaan ini. Di samping itu juga dilakukan perhitungan daya pemompaan dan efisensi pompa dengan menggunakan persamaan-persamaan yang tertera pada tinjauan pustaka. Analisa dan pembahasan bisa dilihat pada bab pembahasan. V. PEMBAHASAN 5.1 Hubungan Tinggi Pemompaan dengan Tinggi Gelombang Untuk kondisi muka air surut (LWL), muka air 55 cm; penambahan tinggi gelombang (H0) tidak membuat ketinggian pemompaan (Z) bertambah. Hal tersebut seperti telihat pada Tabel 1, dimana pada kondisi LWL (47cm) ketinggian pemompaan pompa gelombang (Z) untuk tinggi gelombang (H0) 15 cm, 20 cm, 25 cm dan 28 cm pada periode gelombang (T) 2,6 detik, 2,9 detik, 3,1 detik dan 3,2 detik, dan simpangan flap (D) yang 51o – 91o adalah sama sebesar 120 cm. Kondisi tersebut juga terjadi pada kedalaman air 55 cm (Tabel 2) H0 15 cm, 20 cm, 25 cm dan 30 cm pada periode gelombang (T) 2,6 detik, 2,9 detik, 3,1 detik dan 3,2 detik, dan simpangan flap (D) yang 51o – 91o tinggi pemompaan memiliki nilai sama yaitu 222 cm. Untuk nilai simpangan flap yang sama kenaikan tinggi gelombang tidak membuat adanya penambahan tinggi pemompaan untuk kedua kondisi muka air tersebut. Namun pada kondisi muka air normal (MSL) Tabel 3 dan muka air



pasang (HWL) Tabel 4 simpangan flap (D) mulai tidak bisa dijaga pada kondisi seragam sehingga hubungan antara ketinggian gelombang dengan tinggi pemompaan tidak diketahui secara pasti. Pada simpangan flaf (D) yang sama, tinggi gelombang (H0) tidak memberikan pengaruh pada tinggi pemompaan (Z) disebabkan oleh semakin tinggi gelombang maka tekanan yang terjadi pada pompa piston semakin berkurang. Semakin tinggi gelombang maka semakin besar periode gelombang (T) sehingga energi yang menumbuk flap juga akan semakin besar. Flap akan berfungsi sebagai peredam energi dengan memantulkan gelombang yang datang sehingga gaya dorongan yang diberikan tangkai pompa pada piston berkurang. Tekanan yang terjadi pada pompa piston akan berkurang karena berkurangnya gaya tekan dari tangkai pompa. Fungsi flap sebagai peredam energi ini terlihat dari selisih tinggi gelombang didepan flap (H0) dengan dibelakang flap (H1) semakin besar seiring dengan pertambahan tinggi gelombang (H0). Tinggi pemompaan lebih dipengaruhi oleh kedalaman muka air pada saluran kaca (h). Dari Tabel 1 sampai Tabel 4 tinggi pemompaan cendrung naik seiring bertambahnya kedalam air. Tinggi pemompaan paling besar dicapai pada kondisi muka air pasang (HWL) yaitu mencapai 380 cm (H0 = 21 cm dan H0 = 30 cm). Pada kondisi pasang papan osilasi (flap) akan tenggelam sehingga fungsi flap sebagai perendam energi gelombang akan berkurang. Sebagian energi potensial air yang ditangkap oleh papan osilasi bisa dikonvesi untuk menekan katup pada pompa piston untuk mendorong air ke atas. Semakin besar tekanan yang diterima maka semakin tinggi air yang keluar dari pipa penyalur. 5.2 Hubungan Debit Pemompaan dengan Tinggi Gelombang Dari Tabel 1 sampai Tabel 4 terlihat untuk nilai simpangan flap yang sama, semakin tinggi gelombang yang mengenai papan osilasi semakin kecil debit pompaan yang dihasilkan oleh pompa gelombang. Sebagai contoh, pada Tabel 1 terlihat debit pemompaan (Q) pompa gelombang untuk tinggi gelombang (H0) 15 cm, 20 cm, 25 cm dan 28 cm pada periode gelombang (T) 2,6 detik, 2,9 detik, 3,1 detik dan 3,2 detik, dan simpangan flap (D) yang 51o – 91o semakin berkurang (222,1 ml/s, 196,6 ml/s, 162,6 ml/s, 168,8 ml/s) seiring dengan kenaikan tinggi gelombang. Kondisi ini diakibatkan oleh flap akan bersifat sebagai peredam energi dengan memantulkan gelombang yang datang padanya. Semakin tinggi gelombang semakin besar gelombang yang dipantulkan, sehingga gaya dorong yang dihasilkan pun berkurang. Pada percobaan ini debit pemompaan maksimum sebesar 314,2 ml/s terjadi pada kedalaman air 55 cm pada tinggi gelombang 15 cm dengan panjang lintasan piston (s) 18 cm. Untuk mengetahui hubungan antara tinggi pemompaan (Z) dengan debit (Q) yang dihasilkan pompa gelombang, maka dibuat grafik hubungan antara tinggi pemompaan dan debit pemompaan. Tinggi pemompaan dari Tabel 1 sampai Tabel 4 pada masing-masing tinggi gelombang dipilih sebagai ordinat dan debit pemompaan dipilih sebagai absis. Hubungan antara tinggi pemompaan (Z) dengan debit pemompaan (Q) pada masing-masing kondisi muka air seperti terlihat pada gambar di bawah.

(a)

(b)

(c)

(d)

Gambar 5. Hubungan Antara Tinggi dan Debit Pemompaan untuk: (a) h = 47 cm, (b) h = 55 cm, (c) h = 57 cm, (d) h = 67 cm

0

50

100

150

200

250

0 50 100 150 200 250 300

Tinggi Pem

ompaan

[cm]

Debit Pemompaan [ml/s]

H = 15 cm

H = 20 cm

H = 25 cm

H = 30 cm

0

50

100

150

200

250

0 100 200 300 400

Tinggi Pem

ompaan

[cm]


H = 15 cm

H = 20 cm

H = 25 cm

H = 30 cm

0

50

100

150

200

250

0 50 100 150 200 250 300 350

Tinggi Pem

ompaan

[cm]


H = 15 cm

H = 20 cm

H = 25 cm

H = 30 cm

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 50 100 150 200 250 300 350

Tinggi Pem

ompaan

[cm]


H = 15 cm

H = 20 cm

H = 30 cm



Pada Gambar 5 terlihat semakin besar tinggi pemompaan (Z) semakin berkurang debit (Q) yang dihasillkan pompa gelombang. Debit pemompaan juga akan berkurang dengan kenaikan tinggi gelombang (H0) dan periode gelombang (T). Debit pemompaan akan bertambah seiring dengan kenaikan muka air. Debit pemompaan pada kondisi muka air surut (h=47 cm) lebih kecil dibandingkan muka air surut menuju rata-rata (h=55 cm), dan muka air rata-rata (h=57 cm). Namun pada kondisi pasang (h=67 cm) debit pemompaan lebih kecil dibandingkan dengan muka air surut menuju rata-rata (h=55 cm), dan muka air rata-rata (h=57 cm). Dengan demikian pada percobaan ini pompa gelombang bekerja secara optimum pada kondisi muka air rata-rata (MSL). Pada kondisi MSL tekanan air yang mengenai flap ditangkap secara optimum oleh papan osilasi (flap) untuk diteruskan menjadi gaya dorong pada pompa piston. Pada kondisi muka air pasang (HWL) air akan melimpas pada papan osilasi sehingga flap akan tenggelam. Jika flap tenggelam gerakan osilasi (maju mundur) flap akan berkurang sehingga gaya dorong pada pompa piston pun akan berkurang. Debit pemompaan sangat berkaitan dengan besar lintasan piston piston (s). Dari Tabel 1 sampai Tabel 4 terlihat semakin panjang lintasan piston maka debit pemompaan akan semakin besar seperti terlihat pada Gambar 6. Semakin panjang lintasan (jarak katup masuk dengan katup keluar) maka semakin besar volume air yang masuk kedalam pompa piston. Dengan demikian semakin besar volume yang air yang didorong menuju pipa penyalur.

Gambar 6. Hubungan Antara Panjang Lintasan piston Piston (s) vs Debit Pemompaan (Q)

Tinggi pemompaan dan debit pemompaan merupakan fungsi dari kedalaman muka air dan gerakan harmonik gelombang. Gerakan harmonik gelombang akan berhubungan sudut simpangan flap (D) yang mempengaruhi juga jarak lintasan (s). Gerakan harmonik flap secara optmimum terjadi pada kondisi MSL dan berkurang pada kondisil HWL. Gerakan harmonik flap sesuai dengan gerakan harmonik gelombang sangat tergantung pada berat papan dan penempatan pelampung. 5.3 Hubungan Tinggi Pemompaan dengan Daya yang Dihasilkan Daya yang dihasilkan pada masing-masing tinggi pemompaan diperoleh dari hasil perhitungan dengan menggunakan Persamaan (3). Jika tinggi pemompaan dari Tabel 1 sampai Tabel 4 pada masing-masing tinggi gelombang dipilih sebagai ordinat dan daya dari hasil perhitungan dipilih sebagai absis, maka akan diperoleh hubungan antara tinggi pemompaan (Z) dengan daya yang dihasilkan pompa (Dp). Hubungan antara tinggi pemompaan (Z) dengan daya yang dihasilkan pompa (Dp) pada masing-masing kondisi muka air seperti terlihat pada Gambar 7 di bawah.

(a)

(b)

R² = 0.7658

0

50

100

150

200

250

300

350

0 5 10 15 20 25 30

Debit Pemompaan (ml/s)

Jarak Strek (cm)

0

50

100

150

200

250

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400

Tinggi Pemompaan [cm

]

Daya yang dihasilkan[kgfm/s]

H = 15 cm

H = 20 cm

H = 25 cm

H = 30 cm

0

50

100

150

200

250

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500

Tinggi Pem

ompaan

[cm

]


H = 15 cm

H = 20 cm

H = 25 cm

H = 30 cm



(c)

(d)

Gambar 7. Hubungan Antara Tinggi Pemompaan dan Daya Yang Dihasilkan untuk: (a) h = 47 cm, (b) h = 55 cm, (c) h = 57 cm, (d) h = 67 cm

Daya yang dihasilkan pompa gelombang berhubungan dengan kedalaman muka air (h) dan tinggi gelombang (H0). Dari Gambar 7 terlihat pada kondisi air surut (h = 47 cm), air surut menuju muka air rata-rata (h = 55 cm) dan kondisi air pasang (h = 67 cm) daya pemompaan belum optimum. Daya pemompaan optimum terjadi pada kondisi muka air rata-rata dimana h = 57 cm (MSL). Pada kondisi pemompaan optimu dimana muka air berada pada kondisi MSL (h = 57 cm); semakin tinggi gelombang (H0) maka semakin besar daya pemompaan yang dihasilkan. Pada kondisi MSL daya optimum terjadi pada tinggi gelombang 30 cm. Dimana pada tinggi gelombang 30 cm pada kondisi MSL (Tabel 3) dengan tinggi pemompaan 69 cm akan menghasilkan daya 0.206 kgfm/s, tinggi pemompaan 110 cm akan menghasilkan daya 0.291 kgfm/s, tinggi pemompaan 166 cm akan menghasilkan daya 0.413 kgfm/s, dan tinggi pemompaan 222 cm akan menghasilkan daya 0.486 kgfm/s. Untuk mengetahui posisi pemasangan pompa agar menghasilkan tinggi pemompaan, debit pemompaan dan daya yang optimimum, maka grafik pada Gambar 5 dan Gambar 7 di-overlay. Hasil overlay ini digunakan untuk menentukan lokasi pemasangan pompa flap di lapangan. Hasil overlay seperti terlihat pada Gambar 8 berikut.

(a)

(b)

(c)

(d)

Gambar 8. Hubungan Antara Tinggi Pemompaan, Debit Pemompaan dan Daya Yang Dihasilkan untuk: (a) h = 47 cm, (b) h = 55 cm, (c) h = 57 cm, (d) h = 67 cm

0

50

100

150

200

250

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600

Tinggi Pem

ompaan

[cm

]


H = 15 cm

H = 20 cm

H = 25 cm

H = 30 cm

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500

Tinggi Pem

ompaan

[cm

]


H = 15 cm

H = 20 cm

H = 30 cm

0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400

0

50

100

150

200

250

0

50

100

150

200

250

0 50 100 150 200 250 300

Daya yang Dihasilkan (kgfm/s)

Tinggi Pem

ompaan

(cm

)

Tinggi Pem

ompaan

(cm

)


H = 15 cm

H = 20 cm

H = 25 cm

H= 30 cm

0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450

0

50

100

150

200

250

0

50

100

150

200

250

0 50 100 150 200 250 300 350


Tinggi Pem

ompaan

(cm

)

Tinggi Pem

ompaan

(cm

)


H = 15 cm

H = 20 cm

H = 25 cm

H= 30 cm

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600

0

50

100

150

200

250

0

50

100

150

200

250

0 50 100 150 200 250 300 350


Tinggi Pem

ompaan

(cm

)

Tinggi Pem

ompaan

(cm

)


H = 15 cm

H = 20 cm

H = 25 cm

H= 30 cm

0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 50 100 150 200 250 300 350


Tinggi Pem

ompaan

(cm

)

Tinggi Pem

ompaan

(cm

)


H = 15 cm

H = 20 cm

H= 30 cm



Dari Gambar 8 terlihat bahwa tinggi pemompaan optimum akan tercapai pada kondisi MSL seperti terlihat juga pada Gambar 7. Tinggi pemompaan optimum 166 cm dihasilkan oleh gelombang dengan ketinggian 30 cm. Pada tinggi gelombang 30 cm akan dihasilkan debit pemompaan yang optimum dibanding seri percobaan yang lain yaitu sebesar 248,8 ml/s dengan daya optimum yang dihasilkan mencapai 0.413 kgfm/s. Maka pemasangan pompa flap di lapangan di tempatkan pada lokasi yang kedalaman muka air rata-rata (MSL) dengan tinggi gelombang 30 cm. Persamaan keserupaan geometris yang diberikan oleh Froude dinyatakan Lr = Lm/Lp, dimana Lr adalah rasio panjang, Lm adalah panjang model dan Lp adalah panjang prototipe. (Hughes, 1993). Karena skala yang ditetapkan pada model 1:10 (Lr = 0,1) maka kedalaman muka air rata-rata (MSL) di lapangan adalah 570 cm atau 5.7 m. Gelombang yang mengenai flap memiliki ketinggian 300 cm atau 3 m skala prototipe di lapangan. 5.4 Efisiensi Pompa dan Efisiensi Papan Osilasi Efisiensi pompa gelombang berhubungan erat dengan papan osilasi. Efisiensi pompa dihitung dengan persamaan (5). Dan efisiensi papan osilasi dihitung dengan persamaan (6). Dengan menggunakan data Tabel 1 sampai Tabel 4 dan perhitungan efisiensi pompa akan persamaan (5) akan diperoleh efiensi pompa paling optimum dari seri percobaan yang telah dilakukan, seperti terlihat pada Gambar 9 di bawah.

(a)

(b)

(c)

(d)

Gambar 9. Hubungan Antara Tinggi Pemompaan dengan Efisiensi Papan Osilasi dan Efisiensi Pompa pada (a) h = 47 cm, (b) h = 55 cm, (c) h = 57 cm, (d) h = 67 cm

Dari hasil uji model fisik diperoleh efisiensi rata-rata total pompa gelombang yang merupakan perbandingan antara daya hasil pemompaan dan daya gelombang yang tersedia masih terlalu kecil yaitu 8,81%. Dari Gambar 9 terlihat efisiensi maksimal pompa sebesar 30,77% pada kondisi kedalaman air sebesar 55 cm dengan tinggi gelombang 15 cm dan simpangan flap 14,5 cm. Sedangkan efisiensi peredaman gelombang yang merupakan perbandingan antara energi yang teredam dengan energi gelombang adalah sebesar 47 %. Dengan demikian inefisiensi lebih banyak terjadi pada peralatan silinder pompa, sistem katup dan penyaluran air. Dibandingkan dengan penelitian yang telah dilakukan oleh Haryanto (2003)

0.00%2.00%4.00%6.00%8.00%10.00%12.00%14.00%16.00%

0

50

100

150

200

250

0

50

100

150

200

250

0.00% 10.00% 20.00% 30.00% 40.00% 50.00% 60.00% 70.00% 80.00% 90.00% 100.00%

Efisiensi Pompa

Tinggi Pemompaan (cm

)


)

Efisiensi Flap

Flap H = 15 cm Flap H = 20 cm Flap H = 25 cmFlap H= 30 cm Pompa H = 15 cm Pompa H = 20 cmPompa H = 25 cm Pompa H = 30 cm

0.00%5.00%10.00%15.00%20.00%25.00%30.00%35.00%40.00%

0

50

100

150

200

250

0

50

100

150

200

250

0.00% 10.00% 20.00% 30.00% 40.00% 50.00% 60.00% 70.00% 80.00% 90.00% 100.00%

Efisiensi Pompa


)


)

Efisiensi Flap


0.00%2.00%4.00%6.00%8.00%10.00%12.00%14.00%16.00%

0

50

100

150

200

250

0

50

100

150

200

250

0.00% 10.00% 20.00% 30.00% 40.00% 50.00% 60.00% 70.00% 80.00% 90.00% 100.00%

Efisiensi Pompa


)


)

Efisiensi Flap


0.00%5.00%10.00%15.00%20.00%25.00%30.00%

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0.00% 10.00% 20.00% 30.00% 40.00% 50.00% 60.00% 70.00% 80.00% 90.00% 100.00%

Efisiensi Pompa


)


)

Efisiensi Flap




dimana efisiensi pompa gelombang tipe flap sebesar 34,7% (Haryanto, Triatmadja, & Nizam, 2003), pompa yang dikembangkan oleh Balai Pantai masih memiliki nilai efisiensinya yang lebih kecil sekitar 4%. VI. KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan Dari hasil uji model fisik 2D pompa gelombang tipe flap horisontal yang dilakukan pada saluran kaca Pusat Litbang Sumber Daya Air dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut: 1) Tinggi dan debit pemompaan yang dihasilkan oleh pompa dipengaruhi oleh fungsi tinggi gelombang (H0), kedalaman

(h), ketinggian pemompaan (z), perioda gelombang (T), panjang lintasan piston (s) dan simpangan pompa (D). Kedalaman muka air (d) memberikan pengaruh yang paling signifikan pada ketinggian pemompaan, sedang debit pemompaan paling signifikan dipengaruhi panjang lintasan piston (s). Ketinggian pemompaan maksimum dicapai pada kondisi muka air pasang (HWL) yaitu mencapai 380 cm (H0 = 21 cm dan H0 = 30 cm). Debit pemompaan maksimum sebesar 314,2 ml/s terjadi pada kedalaman air 55 cm (H0 = 15 cm) pada panjang lintasan 18 cm.

2) Tinggi pemompaan dan debit pemompaan optimum tercapai pada kondisi MSL, dimana tinggi pemompaan dan debit pemompaan akan menghasilkan daya yang optimimum. Tinggi pemompaan optimum 166 cm dihasilkan oleh gelombang dengan ketinggian 30 cm, debit pemompaan optimum sebesar 248,8 ml/s dengan daya optimum yang dihasilkan mencapai 0.413 kgfm/s.

3) Efisiensi rata-rata pompa gelombang masih terlalu kecil yaitu sebesar 8,81%. Efisiensi maksimal pompa diperoleh sebesar 30,77% pada kondisi kedalaman air sebesar 55 cm dengan tinggi gelombang 15 cm dan simpangan flap 14,5 cm. Sedangkan efisiensi peredaman gelombang pada papan osilasi sebesar 47 %. Inefisiensi lebih banyak terjadi pada peralatan silinder pompa, sistem katup dan penyaluran air.

6.2 Saran Dari penelitian yang telah dilakukan, disarankan hal-hal berikut: 1) Penelitian ini masih terbatas pada pengujian dengan gelombang regular. Sedangkan gelombang yang terjadi di

lapangan gelombang terjadi secara acak, dengan tinggi dan arah yang berubah. Pemasangan gelombang dilakukan diarahkan pada arah sudut datang gelombang dominan.Sebelum aplikasi dilapangan pompa gelombang sebaiknya diuji pada flume yang mampu membangkitkan gelombang non-regular (irregular wave) atau pengujian 3D pada kolam gelombang dengan gelombang non-regular.

2) Agar tercapai tinggi pemompaan, debit pemompaan serta daya yang dihasilkan pompa optimum maka pemasangan pompa flap di lapangan dipilih pada lokasi yang kedalaman muka air rata-rata (MSL) 5.7 m pada daerah dengan tinggi gelombang 3 m.

3) Konstruksi papan osilasi dan pompa piston masih perlu dikembangkan untuk meningkatkan efisiensi pompa gelombang. Penelitian tahap lanjutan mengenai berat papan, posisi pelampung, dan konstruksi pompa sangat diperlukan guna memperoleh konstruksi terbaik sebelum diterapkan di lapangan.

DAFTAR PUSTAKA 1. Department of the Interior. (2006, May). Wave Energi Potential on the U.S. Outer Continental Shelf, United States.

dikutip March 12, 2012, dari http://www.ocsenergi.anl.gov/documents/docs/OCS_EIS_WhitePaper_Wave.pdf 2. EBTKE. (2011). Direktorat Jenderal Energi Baru Terbarukan dan Konversi Energi. dikutip March 25, 2012, dari

Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral: http://www.ebtke.esdm.go.id/energi/energi-terbarukan/arus-laut/336-potensi-energi-laut-nasional-telah-diratifikasi.html

3. Haryanto, B., Triatmadja, R., & Nizam. (2003). Optimasi Pompa Air Laut Energi Gelombang. Teknosains; Volume XVI(2) .

4. Hughes, S. A. (1993). Physical Models and Laboratory Techniques in Coastal Engineering. Singapore: World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd.

5. Langhamer, O., Haikonen, K., & Sundberg, J. (2010). Wave power—Sustainable energi or environmentally costly? A review with special emphasis on linear wave energi converters. Renewable and Sustainable Energi Reviews , 1329–1335.

6. McCormick, M. E. (1981). Ocean Wave Energi Conversion. New York : John Wiley& Sons.



7. PLN. (2011). PT. PLN (Persero). dikutip March 20, 2012, dari Proyek 10.000 MW: http://www.pln.co.id/?p=63 8. Pongmanda, S., Triatmaja, R., & Nizam. (2003). Studi Efisiensi Pompa Air Laut Energi Gelombang Tipe Flaf. Jurnal

Teknosains 16B (1) , 167-178. 9. Rachmawati, E., & Adhi, R. K. (2011, September 19). Kebutuhan Listrik Tumbuh 5.500 MW Per Tahun. dikutip March

20, 2012, dari Kompas Online: http://bisniskeuangan.kompas.com/read/2011/09/19/16025971/Kebutuhan Listrik Tumbuh 5.500 MW Per Tahun

10. Siliman, P. (2001). Thesis: Studi Efisiensi Pompa Air Laut Energi Gelombang Tipe Flap . Yogyakarta: Universitas Gajah Mada.

11. US Army Corps of Engineers. (2006). Coastal Engineering Manual. USA: US Army Corps of Engineers.

Putu Samskerta Pantai Makalah Pompa Gelombang

Documents

Transcript of Putu Samskerta Pantai Makalah Pompa Gelombang