Energi Dari Laut

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

Desember 2015

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.

Dengan berkembangnya teknologi hasil pemikiran dan kreasi manusia, potensi laut yang ada di Indonesia seharusnya dapat dimanfaatkan seefisien mungkin. Penulisan makalah ini akan dibahas potensi laut Indonesia seperti ombak  dan pasang surut air laut agar dapat dimanfaatkan dengan baik sebagai energi alternative pengganti energi fosil. Metode yang akan digunakan untuk mengonversi potensi laut menjadi energi listrik. Kelebihan dan kekurangan dari pemanfaatan potensi laut tersebut agar dapat dianalisis untuk meminimalisasi kerugia dari pemanfaatan potensi tersebut. Pada bagian terakhir makalah ini juga akan dibahas implementasi dari pemanfaatan potensi laut yang berupa ombak  dan pasang surut air laut di Indonesia, karena pada kenyataannya meskipun potensi laut yang dimiliki oleh Indonesia sangat besar, namun pemanfaatannya sangat kurang. Oleh karena itu, dengan adanya makalah ini diharapkan pemanfaatan potensi yang ada di permukaan laut dapat lebih dieksplorasi lebih dalam, guna membantu pemerataan sumber energi listrik yang ada di Indonesia dengan lebih efektif juga ramah lingkungan.

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?

4.      Bagaimana Pengimplementasiannya di Indonesia?

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:

·         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.

Gambar 2.6 Contoh PLTs

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.

·         Tidak membutuhkan bahan bakar.

·         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.

 (http://mistertri.blogspot.co.id/2010_06_01_archive.html)

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

( http://ain09.blog.uns.ac.id/?p=166)

Diakses 10 Desember 2015 pukul 21.43 WIB

(http://mistertri.blogspot.co.id/2010_06_01_archive.html)

Diakses 10 Desember 2015 pukul 22.10 WIB