PENDAHULUAN

Sumber energi yang terbarukan dari laut adalah energi gelombang, energi yang

timbul akibat perbedaan suhu antara permukaan air dan dasar laut (ocean thermal energy

conversion/OTEC), energi yang disebabkan oleh perbedaan tinggi permukaan air akibat

pasang surut dan energi arus laut. Dari keempat energi ini hanya energi gelombang yang

tidak dapat diprediksi kapasitasnya dengan tepat karena keberadaan energi gelombang

sangat bergantung pada cuaca. Sedangkan OTEC, energi perbedaan tinggi pasang surut

serta energi arus laut dapat diprediksi kapasitasnya dengan tepat di atas kertas. Untuk

mendukung kebijaksanaan pemerintah, perlu dilakukan langkah-langkah pencarian

sumber-sumber energi alternatif yang ramah lingkungan serta terbarukan. Berdasarkan

tempatnya, ada dua sumber energi alternatif, yakni sumber energi alternatif yang berasal

dari daratan dan sumber energi yang berasal dari laut. Untuk Jawa yang padat

penduduknya, pembangunan fasilitas pembangkit listrik dengan energi alternatif yang

berasal dari daratan kemungkinan Dari penelitian PL Fraenkel (J Power and Energy Vol

216 A, 2002) lokasi yang ideal untuk instalasi pembangkit listrik tenaga arus mempunyai

kecepatan arus dua arah (bidirectional) minimum 2 meter per detik. Yang ideal adalah 2.5

m/s atau lebih. Kalau satu arah (sungai/arus geostropik) minimum 1.2-1.5 m/s.

Kedalaman tidak kurang dari 15 meter dan tidak lebih dari 40 atau 50 meter. Relatif dekat

dengan pantai agar energi dapat disalurkan dengan biaya rendah. Cukup luas sehingga

dapat dipasang lebih dari satu turbin dan bukan daerah pelayaran atau penangkapan ikan.

Gelombang laut sangat potensial dikonversikan menjadi energi listrik, khususnya karena

Indonesia memiliki pantai yang sangat panjang yang bisa diberdayakan sebagai sumber

energi alternatif pengganti bahan bakar fosil. Balai Pengkajian Dinamika Pantai BPPT

saat ini sedang melakukan kajian Hybrid Power Energy dengan mendisain dan

membangun sistem energi gelombang laut dengan peralatan Oscilating Water Column

(OWC), kata Kepala Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) Said

Djauharsyah Jenie seperti dilansir Antara, di Jakarta, Rabu (11/4).

OWC merupakan salah satu sistem dan peralatan yang dapat 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

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. Sistem ini diakuinya belum pernah dibangun di Indonesia sehingga

pelaksanaan disain dan pembangunan prototipe sistem OWC ini adalah yang pertama kali

dilaksanakan. Rencananya pada 2007 akan dilaksanakan pengembangan rancang bangun

Pembangkit Listrik Energi Gelombang untuk menghasilkan listrik 2,5 KVA hingga 500

kVA yang disesuaikan dengan pendanaan yang tersedia, pemerintah ataupun swasta.

Prototipe yang telah diujicobakan adalah dengan struktur baja yang untuk output 1KVA

dicapai efisiensi 30 persen dan dengan struktur beton yang untuk output 1KVA dicapai

efisiensi 45 persen. Jika didayagunakan secara optimal maka energi konversi gelombang

laut akan menjamin ketersediaan energi listrik sepanjang tahun sehingga suplai listrik

tidak akan tergantung pada pergantian dan perubahan musim, ujarnya.

PEMBAHASAN

1. Teknik konversi Energi Gelombang Menjadi Listrik

Ada tiga cara membangkitkan listrik dengan tenaga ombak :

Energi gelombang

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.(lihat gambar di sampin

Pasang surut air laut

Bentuk lain dari pemanfaatan energi laut dinamakan energi pasang surut. Ketika

pasang datang ke pantai, air pasang ditampung di dalam reservoir. Kemudian ketika air

surut, air di belakang reservoir dapat dialirkan seperti pada PLTA biasa. Agar bekerja

optimal, kita membutuhkan gelombang pasang yang besar. dibutuhkan perbedaan kira-

kira 16 kaki antara gelombang pasang dan gelombang surut. Hanya ada beberapa tempat

yang memiliki kriteria ini. Beberapa pembangkit listrik telah beroperasi menggunakan

sistem ini. Sebuah pembangkit listrik di Prancis sudah beroperasi dan mencukupi

kebutuhan listrik untuk 240.000 rumah.

Memanfaatkan perbedaan temperatur air laut (Ocean Thermal Energy)

Cara lain untuk membangkitkan listrik dengan ombak adalah dengan memanfaatkan

perbedaan suhu di laut. Jika kita berenang dan menyelam di laut kita akan merasakan

bahwa semakin kita menyelam suhu laut akan semakin rendah (dingin).

Suhu yang lebih tinggi pada permukaan laut disebabkan sinar matahari memanasi

permukaan laut. Tetapi, di bawah permukaan laut, suhu sangat dingin. Itulah sebabnya

penyelam menggunakan baju khusus ketika mereka menyelam. Baju tersebut akan

menjaga agar suhu tubuh mereka tetap hangat.

Pembangkit listrik bisa dibangun dengan memanfaatkan perbedaan suhu untuk

menghasilkan energi. Perbedaan suhu yang diperlukan sekurang-kurangnya 380 fahrenheit

antara suhu permukaan dan suhu bawah laut untuk keperluan ini.Cara ini dinamakan

Ocean Thermal Energy Conversion atau OTEC. Cara ini telah digunakan di Jepang dan

Hawaii dalam beberapa proyek percobaan.

Untuk mengkonversi energi gelombang terdapat 3 (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.

Daya total dari gelombang pecah di garis pantai dunia diperkirakan mencapai 2

hingga 3 juta megawatt. Pada tempat-tempat tertentu yang kondisinya sangat bagus,

kerapatan energi gelombang dapat mencapai harga rata-rata 65 megawatt per mil garis

pantai. Ada 3 cara untuk menangkap energi gelombang, yaitu:

Dengan pelampung. Dimana alat ini akan membangkitkan listrik dari hasil gerkana

vertikal dan rotasional pelampung. Alat ini dapat ditambatkan pada sebuah rakit yang

mengambang atau alat yang tertambat di dasar laut.

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 akan mengakibatkan keluar masuknya udara di

lubang bagian atas pipa dan menggerakkan turbin.

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 yang ditinggikan. Air yang mengalir keluar dari kolam penampung ini

yang digunakan untuk membangkitkan listrik dengan menggunakan teknologi standar

hydropower.

Seperti di negara Australia, Pusat

stasiun pembangkit listrik gelombang

laut komersial yang pertama di

Australia mengapung persis di lepas

pantai Australia. Stasiun pembangkit

tersebut siap untuk menyalurkan

tenaga listrik dan air minum ke sekitar

500 rumah di selatan Sydney,

Australia. Listrik dihasilkan ketika muncul gelombang yang menerpa corong yang

menghadap ke lautan; gerakan ini mengalirkan udara melalui pipa dan masuk ke putaran

roda air (turbin) yang mampu memompa 500 kw daya listrik setiap harinya ke jaringan

kota. Stasiun ini merupakan proyek pencontohan untuk pemasangan dalam skala yang

lebih besar yang akan dibangun di pantai selatan Australia. Minat untuk membangun

tempat yang sama telah berdatangan dari Hawai, Spanyol, Afrika Selatan, Meksiko, Cili,

dan Amerika Serikat. John Bell, Direktur Keuangan Energetech yang mengembangkan

stasiun tersebut, mengatakan bahwa ”Energi gelombang merupakan sumber energi yang

tiada habisnya dibandingkan sumber energi alam lainnya. Gelombang selalu ada dan tidak

hilang seperti matahari dan angin.”

PENELITI Universitas

Oregon memuplikasikan temuan

teknologi terbarunya yang diberi

nama Permanent Magnet Linear

Buoy. Diberi nama buoy karena

memang pada prinsip dasarnya,

teknologi terbaru tersebut dipasang

untuk memanfaatkan gelombang

laut di permukaan. Berbeda dengan buoy yang digunakan untuk mendeteksi gelombang

laut yang menyimpan potensi tsunami. Peneliti Oregon menjelaskan prinsip dasar buoy

penghasil listrik tersebut yaitu dengan mengapungkannya di permukaan. Gelombang laut

yang terus mengalun dan berirama bolak-balik dalam buoy ini akan diubah menjadi

gerakan harmonis listrik. Sekilas bila dilihat dari bentuknya, buoy ini mirip dengan

dlinamo sepeda.

Bentuknya silindris dengan perangkat penghasil listrik pada bagian dalamnya. Buoy

diapungkan di permukaan laut dengan posisi sebagian tenggelam dan sebagian lagi

mengapung. Kuncinya, terdapat pada perangkat elektrik yang berupa koil (kumparan

yang mengelilingi batang magnet di dalam buoy). Saat ombak mencapai pelampung,

maka pelampung akan bergerak naik dan turun secara relatif terhadap batang magnet

sehingga bisa menimbukan beda potensial dan listrik dibangkitkan.Tentu saja agar dapat

bergerak koil tersebut ditempelkan pada pelampung yang dikaitkan ke dasar laut, kata

Annette von Jouanne, teknisi dari Oregon State University (OSU). Jouanne menuturkan

dalam percobaan sistem ini diletakkan kurang lebih satu atau dua mil laut dari pantai.

Kondisi ombak yang cukup kuat dan mengayun dengan gelombang yang lebih besar akan

menghasilkan listrik dengan tegangan yang lebih tinggi. Berdasarkan hasil penelitian

Universitas Oregon, setiap pelampung mampu menghasilkan daya sebesar 250 kilowatt.

Ada beberapa pilihan untuk menghasilkan daya tersebut, ujar Jouanne. Penjelasan di atas

menggunakan teknik koil yang bergerak naik turun, tetapi bisa juga dengan teknik batang

magnet yang bergerak naik turun. Pilihan kedua dengan menggunakan pelampung,

penempatan koil dan batang magnet bisa juga ditempatkan di dasar atau di permukaan

laut. Jouanne menuturkan, teknologi yang ditawarkannya tersebut memiliki banyak

keuntungan dibandingkan dengan teknologi laut.

Ketersediaan teknologi ini mencapai 90 persen dan kerapatan energi yang

dihasilkannya lebih tinggi,katanya. Mesin sendiri juga dapat dirakit dan digunakan dalam

skala kecil maupun besar tergantung pada energi yang dibutuhkan. Potensi penggunaan

energi pun bisa diterapkan di banyak negara terutama yang memiliki kawasan pantai.

Dibandingkan dengan energi angin atau matahari, energi gelombang laut kerapatannya

jauh lebih tinggi. Peneliti yang sama dari OSU, Alan Wallace menyebutkan penyediaan

energi gelombang ini dengan hanya 200 buoy yang diapungkan, satu buah pelabuhan atau

kota besar seperti Portland sudah dapat memanfaatkan energinya dengan sangat

melimpah tanpa harus menarik bayaran. Peneliti percaya jika hasil penelitian tersebut

benar-benar dioptimalkan di sepanjang pantai, seluruh energi listrik di dunia sudah bisa

terpenuhi. Jumlah ini ditaksir hanya mengambil 0,2 persen energi pantai, kata Alan.

Keyakinanya semakin lebih diperkuat dengan efisiensi penghasilan energi yang tinggi dan

besar, energi gelombang laut ini bisa menjadi energi utama pengganti energi sekarang.

Di samping nilai ekonomis yang cukup menjanjikan ada hal-hal lain yang dapat

memberikan keuntungan di bidang lingkungan hidup. Energi ini lebih ramah Iingkungan,

tidak menimbulkan polusi suara, emisi C02, maupun polusi visual dan sekaligus mampu

memberikan ruang kepada kehidupan laut untuk membentuk koloni terumbu karang di

sepanjang jangkar yang ditanam di dasar laut. Pada kasus-kasus seperti ini biasanya lebih

menguntungkan karena ikan dan binatang laut selalu lebih banyak berkumpul.

Penempatan buoy dengan ukuran yang tidak terlalu besar juga tidak mengganggu

pelayaran. Rata-rata dengan besar buoy kurang dari dua meter, kapal besar atau kecil bisa

melihat obyek tersebut dan dapat menghindarinya. Energi listrik namun yang secara

efisien bisa dialihkan menjadi energi listrik adalah gelombang laut.

2. Kelebihan dan Kekurangan Teknik Konversi Energi Gelombang Menjadi

Listrik

Kelebihan :

1.Energi ombak adalah energi yang bisa didapat setiap hari, tidak akan pernah habis.

2.Tidak menimbulkan polusi karena tidak ada limbahnya

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

4.Keuntungan penggunaan energi arus laut adalah selain ramah lingkungan, energi ini

juga 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.

5.Keuntungan lainnya adalah 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.

Kekurangan :

1.Diperlukan alat khusus yang memerlukan teknologi tinggi, sehingga tenaga ahli

sangat diperlukan.

2.Output dari pembangkit listrik tenaga pasang surut mengikuti grafik sinusoidal

sesuai dengan respons pasang surut akibat gerakan interaksi Bumi-Bulan-Matahari.

3.Biaya instalasi dan pemeliharaannya yang cukup besar.

4.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.

5. Menggunakan pasang surut gelombang sebagai pembangkit energi listrik, bisa

mengakibatkan rotasi bumi melambat 24 jam tiap 2000 tahun.

3. Potensi Konversi Energi Gelombang Menjadi Listrik di Dunia

Ada tiga cara mendasar agar kita bisa memanfaatkan energi gelombang. Energi

dari naik turunnya ketinggian laut atau disebut juga energi gelombang, dapat

dimanfaatkan untuk membangkitkan tenaga listrik. Tenaga gelombang biasanya dipacu

dengan membuka sebuah dam menuju ke waduk. Waduk tersebut dilengkapi dengan

pintu air yang dibuka untuk mengalirkan air ke penampungan, lalu pintu air ditutup

sehingga menyebabkan ketinggian air turun. Perbedaan ketinggian itu menyebabkan

turbin berputar.

Potensi energi gelombang ada di stasiun Rance di Perancis, yang menghasilkan

energi listrik 240 MW . sepertinya Prancis adalah satu-satunya negara yang sukses

menggunakan sumber energi ini. Insinyur Prancis memprediksikan, penggunaan tenaga

ombak dalam skala besar, bisa membuat rotasi bumi melambat 24 jam tiap 2000 tahun.

System pembangkit listrik tenaga ombak, bisa memberi dampak pada lingkungan karena

berkurangnya laju alir air, dan bisa menimbulkan endapan pada basin.

4. Teknik Konversi Energi Gelombang Laut Menjadi Energi Listrik

Salah satu energi di laut tersebut adalah energi ombak. Sebenarnya ombak

merupakan sumber energi yang cukup besar. Ombak merupakan gerakan air laut yang

turun-naik atau bergulung-gulung. Energi ombak adalah energi alternatif yang

dibangkitkan melalui efek gerakan tekanan udara akibat fluktuasi pergerakan gelombang.

Energi ombak dapat digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik, seperti saat ini telah

didirikan sebuah Pembangkit Listrik Bertenaga Ombak (PLTO) di Yogyakarta, yaitu

model Oscillating Water Column. 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 akan mengakibatkan keluar

masuknya udara di lubang bagian atas pipa dan menggerakkan turbin.

Tujuan didirikannya PLTO ini adalah untuk memberikan model sumber energi

alternatif yang ketersediaan sumbernya cukup melimpah di wilayah perairan pantai

Indonesia. Model ini menunjukan tingkat efisiensi energi yang dihasilkan dan parameter-

parameter minimal hiroosenografi yang layak, baik itu secara teknis maupun ekonomis

untuk melakukan konversi energi.

Pada sebuah pembangkit listrik bertenaga ombak (PLTO), aliran masuk dan

keluarnya ombak ke dalam ruangan khusus menyebabkan terdorongnya udara keluar dan

masuk melalui sebuah saluran di atas ruang tersebut (Lihat gambar 1). Jika di ujung

saluran diletakkan sebuah turbin, maka aliran udara yang keluar masuk tersebut akan

memutar turbin yang menggerakkan generator. Masalah dengan desain ini ialah aliran

keluar masuk udara dapat menimbulkan kebisingan, akan tetapi, karena aliran ombak pun

sudah cukup bising umumnya ini tidak menjadi masalah besar.

Setelah selesai dibangun, energi ombak dapat diperoleh secara gratis, tidak

butuh bahan bakar, dan tidak pula menghasilkan limbah ataupun polusi. Namun

tantangannya adalah bagaimana membangun alat yang mampu bertahan dalam

kondisi cuaca buruk di laut yang terkadang sangat ganas, tetapi pada saat bersamaan

mampu menghasilkan listrik dalam jumlah yang memadai dari ombak-ombak kecil

(jika hanya dapat menghasilkan listrik ketika terjadi badai besar maka suplai

listriknya kurang dapat diandalkan). Beberapa perusahaan yang mengembangkan

PLTO versi komersial sesuai dengan metode yang dijelaskan di atas antara lain:

Wavegen dari Inggris, dengan prototipnya yang bernama LIMPET dengan kapasitas

500 kW di pantai barat Skotlandia, dan Energetech dari Australia yang sedang

mengusahakan proposal proyek PLTO berkapasitas 2 MW di Rhode Island.

5. Kelebihan dan Kekurangan Sistem Konversi Energi Gelombang Menjadi Listrik

Kekurangan dari energi arus laut adalah output-nya mengikuti grafik sinusoidal

sesuai dengan respons pasang surut akibat gerakan interaksi Bumi-Bulan-Matahari. Pada

saat pasang purnama, kecepatan arus akan deras sekali, saat pasang perbani, kecepatan

arus akan berkurang kira-kira setengah dari pasang purnama. Kekurangan lainnya adalah

biaya instalasi dan pemeliharaannya yang cukup besar. Kendati begitu bila turbin arus

laut dirancang dengan kondisi pasang perbani, yakni saat di mana kecepatan arus paling

kecil, dan dirancang untuk bekerja secara terus-menerus tanpa reparasi selama lima tahun,

maka kekurangan ini dapat diminimalkan dan keuntungan ekonomisnya sangat besar. Hal

yang terakhir ini merupakan 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.

Keuntungan penggunaan energi arus laut adalah selain ramah lingkungan, energi ini

juga 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. Keuntungan lainnya adalah 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. Energi ombak adalah energi yang bisa didapat setiap hari, tidak akan

pernah habis dan tidak menimbulkan polusi karena tidak ada limbahnya. Di samping nilai

ekonomis yang cukup menjanjikan ada hal-hal lain yang dapat memberikan keuntungan

di bidang lingkungan hidup. Energi ini lebih ramah Iingkungan, tidak menimbulkan

polusi suara, emisi C02, maupun polusi visual dan sekaligus mampu memberikan ruang

kepada kehidupan laut untuk membentuk koloni terumbu karang di sepanjang jangkar

yang ditanam di dasar laut. Pada kasus-kasus seperti ini biasanya lebih menguntungkan

karena ikan dan binatang laut selalu lebih banyak berkumpul.

 

KESIMPULAN

Adapun kesimpulan dari makalah ini adalah :

Indonesia merupakan negara kepulauan di daerah khatulistiwa yang dikelilingi oleh

sejumlah lautan dengan potensi sumberdaya energi kelautan cukup besar termasuk di

antaranya energi gelombang.

Ada tiga cara membangkitkan listrik dengan tenaga ombak, diantaranya:

1. Energi gelombang

2. Pasang surut air laut

3. Memanfaatkan perbedaan temperatur air laut (Ocean Thermal Energy)

Keuntungan menggunakan pembangkit listrik tenaga ombak antara lain memiliki

intensitas energi kinetik yang besar dibandingkan dengan energi terbarukan yang lain,

dan tidak perlu perancangan struktur yang kekuatannya berlebihan.

Hambatan penerapan sistem pembangkit listrik tenaga ombak antara lain tenaga ahli

yang menghandle sistem ini sangat kurang, kesulitan birokrasi, kesulitan untuk

mendapatkan alat-alat yang dibutuhkan, kesulitan dana untuk menerapkan sistem

pembangkit ini, serta kesulitan birokrasi untuk menyelesaikan proyek ini dengan

cepat.

MAKALAH

ENERGI TERBARUKAN

PEMANFAATAN ENERGI GELOMBANG LAUT MENJADI ENERGI LISTRIK

Esti Lusi Purwati

113112700550015

Program Studi Teknik Fisika

Fakultas Teknik dan Sains

Universitas Nasional

2014