ENERGI DI PERMUKAAN LAUT
Disusun untuk memenuhi UAS Mata
Kuliah Dasar Konversi Energi Listrik yang dibina oleh Bapak Arif Nur Afandi,
S.T, Ph.d
Oleh
:
Dwi
Adi Wijaya 140534603503
Gilang
Rafiqa Sari 140534603660
Maya
Maulida N J 140534602763
Miftachul
Jannah 140534603999
UNIVERSITAS
NEGERI MALANG
FAKULTAS
TEKNIK
JURUSAN
TEKNIK ELEKTRO
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Energi terbarukan mulai
dikembangkan seiring dengan terbatasnya cadangan energi fosil dan juga adanya
dampak negatif pada lingkungan yang terjadi akibat penggunaan energi fosil
tersebut. Sehingga dunia dituntut untuk menggunakan energi yang dapat berfungsi
kontinu, serta ramah lingkungan demi berlangsungnya pembangunan dan kehidupan
manusia.
Rasio elektrifikasi
Indonesia 60,28% (PLN Statistik, 2008), menunjukkan bahwa belum seluruh daerah
di Indonesia mendapatkan fasilitas listrik. 60% yang sudah menikmati listrik
tersebut di dominasi oleh Pulau Jawa. Ini berarti distribusi energi listrik di
Indonesia belum merata dikarenakan banyak hal. Mulai dari tidak meratanya
potensi listrik yang ada, sulitnya proses distribusi karena kondisi geografis
dan masih banyak factor lain yang menyebabkan listrik di Indonesia belum dapat
dinikmati oleh semua masyarakat Indonesia. Indonesia sebagai Negara maritim
yang memiliki luas lautan sebesar 70%
dari total wilayah Indonesia sangat memiliki potensi laut yang besar. Dengan luasan
yang sedemikian rupa, pastinya banyak komponen laut yang dapat dikonversikan
menjadi energi listrik untuk memenuhi kebutuhan masyarakat akan listrik.
Contohnya adalah ombak dan pasang surut air laut.
B. Rumusan Masalah
1.
Potensi
energi apa yang dimiliki permukaan air laut?
2.
Metode
apa yang dapat digunakan untuk memanfaatkan sumber energi tersebut?
3.
Apa
kelebihan dan kekurangan dari setiap energi yang memungkinkan untuk diolah?
C. Tujuan
1.
Mengetahui
beberapa potensi yang dimiliki permukaan laut.
2.
Mengetahui
metode yang digunakan untuk memanfaatkan sumber energi di permukaan laut.
3.
Mengetahui
Kelebihan dan Kekurangan dari tiap potensi sumber Energi di permukaan laut.
4.
Dapat
menjadi acuan untuk mengimplementasikan semua metode dari tiap potensi sumber energi
di permukaan laut.
BAB II
PEMBAHASAN
A. ENERGI DARI LAUTAN
Terdapat berbagai fenomena di laut
yang berpotensi sebagai sumber energi, antara lain gelombang, arus,
pasang-surut, dan perbedaan temperatur air laut antara air laut di permukaan
laut dan air laut di kedalaman ribuan meter.
1.
Gelombang/ombak
Gelombang laut adalah gerakan naik
turun permukaan air laut yang secara teratur memperlihatkan bagian-bagian yang
tinggi sebagai puncak dan yang rendah sebagai lembah yang bergerak pada arah
tertentu. Bila gelombang mencapai suatu pantai, maka massa air laut akan
menghempas atau memukul ke pantai atau daratan. Gelombang di permukaan laut
adalah hasil dari intraksi antara massa air laut dengan massa udara di atasnya.
Gelombang laut yang dominan adalah yang terjadi karena tiupan angin.
Gerakan naik turunnya air laut di
laut lepas dan gerakan air laut memukul ke pantai dapat dikonversikan menjadi
energi listrik. Secara gerakan air laut yang naik turun itu dipakai untuk
menggerakkan suatu tuas naik turun, atau untuk menggerakkan suatu pompa, atau
untuk menekan kolom udara untuk menggerakkan baling-baling. Prinsipnya adalah
mengkonversi gerak mekanik menjadi energi listrik.
Ombak dihasilkan oleh angin yang
bertiup di permukaan laut. Sesungguhnya ombak merupakan sumber energi yang
cukup besar, namun, untuk memanfaatkan energi yang terkandungnya tidaklah
mudah; terlebih lagi mengubahnya menjadi listrik dalam jumlah yang memadai.
Inilah sebabnya jumlah pembangkit listrik tenaga ombak yang ada di dunia sangat
sedikit.
Salah satu metode yang efektif untuk
memanfaatkan energi ombak adalah dengan membalik cara kerja alat pembuat ombak
yang biasa terdapat di kolam renang. Pada kolam renang dengan ombak buatan,
udara ditiupkan keluar masuk sebuah ruang di tepi kolam yang mendorong air sehingga
bergoyang naik turun menjadi ombak.
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 2.1). 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).
Gambar 2.1 Tekanan Air Permukaan
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
RhodeIsland.
Selain metode yang telah dijelaskan,
beberapa perusahaan & institusi lainnya mengembangkan metode yang berbeda
untuk memanfaatkan ombak sebagai penghasil energi listrik:
·
Ocean Power Delivery;
perusahaan ini mendesain tabung-tabung yang sekilas terlihat seperti ular
mengambang di permukaan laut (dengan sebutan Pelamis) sebagai penghasil
listrik. Setiap tabung memiliki panjang sekitar 122 meter dan terbagi menjadi
empat segmen. Setiap ombak yang melalui alat ini akan menyebabkan tabung
silinder tersebut bergerak secara vertikal maupun lateral. Gerakan yang
ditimbulkan akan mendorong piston diantara tiap sambungan segmen yang
selanjutnya memompa cairan hidraulik bertekanan melalui sebuah motor untuk
menggerakkan generator listrik. Supaya tidak ikut terbawa arus, setiap tabung
ditahan di dasar laut menggunakan jangkar khusus.
·
Renewable Energi Holdings;
ide mereka untuk menghasilkan listrik dari tenaga ombak menggunakan peralatan
yang dipasang di dasar laut dekat tepi pantai sedikit mirip dengan Pelamis.
Prinsipnya menggunakan gerakan naik turun dari ombak untuk menggerakkan piston
yang bergerak naik turun pula di dalam sebuah silinder. Gerakan dari piston
tersebut selanjutnya digunakan untuk mendorong air laut guna memutar turbin.
·
SRI International;
konsepnya menggunakan sejenis plastik khusus bernama elastomer dielektrik yang
bereaksi terhadap listrik. Ketika listrik dialirkan melalui elastomer tersebut,
elastomer akan meregang dan terkompresi bergantian. Sebaliknya jika elastomer
tersebut dikompresi atau diregangkan, maka energi listrik pun timbul. Berdasarkan
konsep tersebut idenya ialah menghubungkan sebuah pelampung dengan elastomer
yang terikat di dasar laut. Ketika pelampung diombang-ambingkan oleh ombak,
maka regangan maupun tahanan yang dialami elastomer akan menghasilkan listrik.
·
BioPower Systems;
perusahaan inovatif ini mengembangkan sirip-ekor-ikan-hiu buatan dan rumput
laut mekanik untuk menangkap energi dari ombak. Idenya bermula dari pemikiran
sederhana bahwa sistem yang berfungsi paling baik di laut tentunya adalah
sistem yang telah ada disana selama beribu-ribu tahun lamanya. Ketika arus
ombak menggoyang sirip ekor mekanik dari samping ke samping sebuah kotak gir
akan mengubah gerakan osilasi tersebut menjadi gerakan searah yang menggerakkan
sebuah generator magnetik. Rumput laut mekaniknya pun bekerja dengan cara yang
sama, yaitu dengan menangkap arus ombak di permukaan laut dan menggunakan
generator yang serupa untuk merubah pergerakan laut menjadi listrik.
Gambar 2.2 Metode Pemanfaatan Ombak
Secara
ringkas, kelebihan dan kekurangan pembangkit listrik berenergi ombak yaitu:
Kelebihan:
Kelebihan:
·
Energi bisa diperoleh secara gratis.
·
Tidak butuh bahan bakar.
·
Tidak menghasilkan limbah.
·
Mudah dioperasikan dan biaya
perawatan rendah.
·
Dapat menghasilkan energi dalam
jumlah yang memadai.
Kekurangan:
v Bergantung
pada ombak; kadang dapat energi, kadang pula tidak.
v Perlu
menemukan lokasi yang sesuai dimana ombaknya kuat dan muncul secara konsisten
v
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
memberi¬kan keuntungan di bidang lingkungan hidup. Energi ini lebih ramah
Iingkungan, tidak menim¬bulkan polusi suara, emisi C02, maupun polusi visual
dan sekaligus mampu memberikan ruang kepada kehidupan laut untuk membentuk
koloni terumbu ka¬rang di sepanjang jangkar yang ditanam di dasar laut. Pada
ka¬sus-kasus seperti ini biasanya le¬bih menguntungkan karena ikan dan binatang
laut selalu lebih banyak berkumpul.
(Sumber: Jurnal Teknik Konversi, Jurusan Teknik Fisika Fakultas
Teknik Industri ITS Surabaya 2008) http://ain09.blog.uns.ac.id/?p=166
2.
Pasang-surut
Pasang-surut adalah fenomena naik
turunnya permukaan laut karena pengaruh gravitasi bulan dan matahari. Gaya
gravitasi dri bulan dan matahari itu menyebabkan permukaan air laut di suatu
tempat tertentu naik mencapai ketinggian tertentu dan kemudian turun kembali
seiring dengan perubahan konfigurasi benda-benda langit tersebut.
Energi dari fenomena pasang-surut ini
diambil dengan memanfatkan perbedaan ketinggian permukaan air laut ketika
pasang dan ketika surut, dan arus yang terjadi ketika air laut bergerak naik
pada waktu pasang dan arus yang terjadi ketika air laut bergerak
turun pada waktu surut. Perbedaan ketinggian permukaan air laut dapat
dimanfaatkan dengan cara membuat bendungan di mulut terul atau estuari.
Sementara itu, arus yang terjadi dapat dimanfaatkan untuk menggerakkan
baling-baling seperti yang telah disebutkan di depan.
Pasang surut menggerakkan air dalam
jumlah besar setiap harinya; dan pemanfaatannya dapat menghasilkan energi dalam
jumlah yang cukup besar. Dalam sehari bisa terjadi hingga dua kali siklus
pasang surut. Oleh karena waktu siklus bisa diperkirakan (kurang lebih setiap
12,5 jam sekali), suplai listriknya pun relatif lebih dapat diandalkandaripada
pembangkit listrik bertenaga ombak. Namun demikian, menurut situs darvill.clara.net, hanya terdapat sekitar 20 tempat di
dunia yang telah diidentifikasi sebagai tempat yang cocok untuk pembangunan
pembangkit listrik bertenaga pasang surut ombak.
Gambar 2.4 Pemanfaatan
Pasang Surut ombak
Pada dasarnya ada dua metodologi
untuk memanfaatkan energi pasang surut:
·
Dam pasang
surut (tidal barrages)
Cara ini serupa seperti pembangkitan
listrik secara hidro-elektrik yang terdapat di dam/waduk penampungan air
sungai. Hanya saja, dam yang dibangun untuk memanfaatkan siklus pasang surut
jauh lebih besar daripada dam air sungai pada umumnya. Dam ini biasanya
dibangun di muara sungai dimana terjadi pertemuan antara air sungai dengan air
laut. Ketika ombak masuk atau keluar (terjadi pasang atau surut), air mengalir
melalui terowongan yang terdapat di dam. Aliran masuk atau keluarnya ombak
dapat dimanfaatkan untuk memutar turbin
Gambar 2.5 Metode Dam Pasang Surut
Pembangkit
listrik tenaga pasang surut (PLTPs) terbesar di dunia terdapat di muara sungai
Rance di sebelah utara Perancis. Pembangkit listrik ini dibangun pada tahun
1966 dan berkapasitas 240 MW. PLTPs La Rance didesain dengan teknologi canggih
dan beroperasi secara otomatis, sehingga hanya membutuhkan dua orang saja untuk
pengoperasian pada akhir pekan dan malam hari. PLTPs terbesar kedua di dunia
terletak di Annapolis, Nova Scotia, Kanada dengan kapasitas “hanya” 16 MW.
Kekurangan
terbesar dari pembangkit listrik tenaga pasang surut adalah mereka hanya dapat
menghasilkan listrik selama ombak mengalir masuk (pasang) ataupun mengalir
keluar (surut), yang terjadi hanya selama kurang lebih 10 jam per harinya.
Namun, karena waktu operasinya dapat diperkirakan, maka ketika PLTPstidak
aktif, dapat digunakan pembangkit listrik lainnya untuk sementara waktu hingga
terjadi pasang surut lagi.
·
Turbin
lepas pantai (offshore turbines)
Pilihan lainnya ialah menggunakan
turbin lepas pantai yang lebih menyerupai pembangkit listrik tenaga angin versi
bawah laut. Keunggulannya dibandingkan metode pertama yaitu: lebih murah biaya
instalasinya, dampak lingkungan yang relatif lebih kecil daripada pembangunan
dam, dan persyaratan lokasinya pun lebih mudah sehingga dapat dipasang di lebih
banyak tempat.
Beberapa perusahaan yang
mengembangkan teknologi turbin lepas pantai adalah: Blue Energi dari
Kanada, Swan Turbines (ST) dari Inggris, dan Marine Current Turbines
(MCT) dari Inggris.
Teknologi MCT bekerja seperti
pembangkit listrik tenaga angin yang dibenamkan di bawah laut. Dua buah baling
dengan diameter 15-20 meter memutar rotor yang menggerakkan generator yang
terhubung kepada sebuah kotak gir (gearbox). Kedua baling tersebut
dipasangkan pada sebuah sayap yang membentang horizontal dari sebuah batang
silinder yang diborkan ke dasar laut. Turbin tersebut akan mampu menghasilkan
750-1500 kW per unitnya, dan dapat disusun dalam barisan-barisan sehingga
menjadi ladang pembangkit listrik. Demi menjaga agar ikan dan makhluk lainnya
tidak terluka oleh alat ini, kecepatan rotor diatur antara 10-20 rpm (sebagai
perbandingan saja, kecepatan baling-baling kapal laut bisa berkisar hingga
sepuluh kalinya).
Dibandingkan dengan MCT dan jenis
turbin lainnya, desain Swan Turbines memiliki beberapa perbedaan, yaitu:
baling-balingnya langsung terhubung dengan generator listrik tanpa melalui
kotak gir. Ini lebih efisien dan mengurangi kemungkinan terjadinya kesalahan
teknis pada alat. Perbedaan kedua yaitu, daripada melakukan pemboran turbin ke
dasar laut ST menggunakan pemberat secara gravitasi (berupa balok beton) untuk
menahan turbin tetap di dasar laut.
Adapun satu-satunya perbedaan
mencolok dari Davis Hydro Turbines milik Blue Energi adalah poros
baling-balingnya yang vertikal (vertical-axis turbines). Turbin ini juga
dipasangkan di dasar laut menggunakan beton dan dapat disusun dalam satu baris
bertumpuk membentuk pagar pasang surut (tidal fence) untuk mencukupi
kebutuhan listrik dalam skala besar.
Gambar 2.6 Contoh Metode Turbin Lepas Pantai
Berikut
ini disajikan secara ringkas kelebihan dan kekurangan dari pembangkit listrik
tenaga pasang surut:
v
Kelebihan:
·
Setelah dibangun, energi pasang
surut dapat diperoleh secara gratis.
·
Tidak menghasilkan gas rumah kaca
ataupun limbah lainnya.
·
Biaya operasi rendah.
·
Produksi listrik stabil.
·
Pasang surut air laut dapat
diprediksi.
·
Turbin lepas pantai memiliki biaya
instalasi rendah dan tidak menimbulkan dampak lingkungan yang besar.
v
Kekurangan:
·
Sebuah dam yang menutupi muara
sungai memiliki biaya pembangunan yang sangat mahal, dan meliputi area yang
sangat luas sehingga merubah ekosistem lingkungan baik ke arah hulu maupun
hilir hingga berkilo-kilometer.
·
Hanya dapat mensuplai energi kurang
lebih 10 jam setiap harinya, ketika ombak bergerak masuk ataupun keluar.
B. Implementasi Sumber Energi Permukaan Laut di Indonesia
Apabila kita lihat pengolahan sumber energi
di permukaan laut belum mendapat perhatian lebih dari pemerintah Indonesia,
padahal pada kenyataannya Indonesia merupakan Negara kepulauan dimana sebagian besar
wilayahnya merupakan perairan atau lebih tepatnya laut. Jika pemerintah lebih
tanggap tentang potensi energi yang dihasilkan dari permukaan laut mungkin
Indonesia tidak akan kekurangan sumber energi listrik. Jelas sekali dapat kita
lihat bahwa dibeberapapulau terpencil yang kurang mendapat perhatian pemerintah
disana belum mendapat sumber energi listrik, meskipun pulau tersebut berada
dekat dengan laut yang sangat berpotensi untuk menghasilkan energi listrik.
Sayang sekali, pemerintah Indonesia
belum menaruh perhatian yang cukup untuk pengembangan teknologi untuk memanen
energi dari laut. Percobaan pengembangan instalasi untuk memanfaatkan enegi
gelombang pernah dilakukan di pantai Baron, Yogyakarta. Namun hingga saat ini
belum menunjukkan hasil yang memuaskan.
BAB
III
PENUTUP
KESIMPULAN
Terdapat berbagai fenomena di laut
yang berpotensi sebagai sumber energi, antara lain gelombang, arus,
pasang-surut, dan perbedaan temperatur air laut antara air laut di permukaan
laut dan air laut di kedalaman ribuan meter. Dalam setiap pemanfaatannya, letak
serta kondisi alam di daerah tersebut merupakan faktor terpenting dalam
pembangunan pembangkit energi. Terutama pada pembangkit energi di laut yaitu
kondisi air yang akan dimanfaatkan energinya. Seberapa besar tekanan yang ada,
gelombangnya dan suhu yang ada pada laut tersebut serta berbagai potensi yang
lain perlu dipertimbangkan.
Sehingga untuk pembangunan pembangkit
energi berdasarkan potensi yang dimiliki air laut, letak geografis sangat
menentukan adanya energi tersebut, sehingga dalam perancangannya perlu adanya
tim yang ahli dalam survey letak serta prediksi ketersediaan energi, pembuatan
alat yang tepat pada lokasi pembangkit dan pemanfaatannya dapat maksimal
sehingga energi yang dihasilkannya pun akan maksimal. Metode serta cara-cara
pembangkitan energinya pun beragam sesuai dengan potensi yang dimiliki dan
letak energi yang dimanfaatkan. Tentunya setiap metode akan memiliki kekurangan
dan kelebihan yang berimbas pada system maupun lingkungan sekitar pembangkit,
sehingga sangat penting dalam perencanaannya untuk memikirkan metode yang
paling tepat sesuai energi yang akan dimanfaatkan.
DAFTAR PUSTAKA
Sumber: Jurnal Teknik Konversi, Jurusan Teknik Fisika Fakultas
Teknik Industri ITS Surabaya 2008
Diakses 10 Desember 2015 pukul 21.43
WIB
Diakses 10 Desember 2015 pukul
22.10 WIB
