Dalam rangka merealisasikan Penelitian Pascasarjana (2020) ini, metode yang akan dilaksanakan, luaran dan indikatornya dapat dideskripsikan dalam bentuk bagan pada Gambar 14. Penjelasan mengenai tahapan-tahapan penelitian disampaikan pada bab 4.2.
Gambar 14. Diagram Alir Penelitian
21 4.2. Tahapan Penelitian
Penelitian hingga skala laboratorium ini akan dilakukan selama 8 bulan. Kegiatan utama yang dilakukan dalam setiap tahap adalah sebagai berikut:
1. Studi Literatur
Pada studi literatur ini dilakukan proses pencarian materi atau literatur yang mendukung langkah-langkah pada setiap bagian dalam penelitian. Literatur pertama yang dijadikan acuan adalah studi atau penelitian terdahulu terkait sistem oscillating buoy WEC berbasis sistem tuas menggunakan transmisi gear mekanik. Penelitian terdahulu tentang sistem terkait antara lain penelitian dari Hazra dkk, 2012;
Yusnitasari, 2014; Cahyadi, 2014; Maris, 2015; Santoso, 2015; Susanto, 2015;
Masjono, 2016; Albert dkk, 2017; Pamungkas dkk, 2019; dan Yang dkk, 2019. Dari penelitian terdahulu, selanjutnya dianalisa terkait sistem, metode, dan hasil sehingga dapat dirumuskan konsep yang lebih baik sesuai dengan permasalahan yang diangkat.
Kemudian, pada tahap ini juga dilakukan pencarian dasar-dasar teori pendukung yang berkaitan dengan topik konsep gelombang laut, mekanisme energy harvesting dari gelombang laut, mekanika teknik, mekanika fluida, analisa dimensi, desain eksperimen, mesin listrik, rangkaian listrik dasar, elektronika daya, dan perkembangan model pembangkit listrik tenaga gelombang laut. Semua referensi tersebut bersumber dari jurnal, hasil penelitian, artikel ilmiah, e-book, dan handbook yang diperoleh baik berupa hardfile maupun softfile.
2. Identifikasi Masalah Penelitian
Masalah yang dapat diidentifikasi adalah pada sebuah konverter energi gelombang laut dibutuhkan sebuah konfigurasi yang optimal untuk mendapatkan konversi energi secara maksimal. Pada penelitian ini difokuskan desain oscillating buoy WEC berbasis sistem tuas menggunakan transmisi gear mekanik. Untuk mendapatkan konversi energi optimal dari desain tersebut, maka dilakukan eksperimen skala laboratorium pada sistem oscillating buoy WEC dengan variasi komponen panjang tuas dan ketinggian model terhadap permukaan air. Konsep oscillating buoy WEC dapat diinstalasi baik di laut dangkal maupun laut dalam. Oleh karena itu,
22
eksperimen dilakukan pada kondisi gelombang ireguler sebagai representasi laut dangkal dan gelombang regular sebagai representasi laut dalam.
3. Penentuan Desain
Rencana desain konverter yang dibuat berupa sistem pelampung yang terhubung tuas untuk memutar konfigurasi gear yang disetting dapat bekerja baik pada kondisi gelombang naik maupun gelombang turun. Setelah desain umum telah ditentukan, selanjutnya dilakukan pendesainan secara detail dalam bentuk desain 3D menggunakan software SOLIDWORK.
4. Fabrikasi Model Fisik
Pada tahap ini dilakukan fabrikasi model di bengkel sesuai desain yang telah ditentukan. Dalam membuatnya dilakukan proses pengelasan, pembubutan, grinding, milling, dan pengecatan. Setelah sistem disetting menjadi model fisik yang diinginkan, selanjutnya adalah menguji secara umum terkait kepastian kinerja sistem apakah sistem dapat bekerja atau tidak. Jika sistem yang dibuat belum bekerja secara maksimal maka perlu ditinjau ulang pada tahap desain dan fabrikasinya.
5. Eksperimen di Laboratorium
Setelah model fisik telah difabrikasi dan menghasilkan kinerja yang baik secara umum, selanjutnya dilakukan eksperimen di laboratorium untuk mendapatkan data pengujian secara ilmiah. Dalam eksperimen ini terlebih dahulu dilakukan kalibrasi terhadap peralatan yang digunakan. Adapun peralatan yang dikalibrasi adalah setting ketinggian gelombang dan periode dari wave maker yang dapat terbaca di wave probe, alat ukur tegangan–arus listrik (multimeter), dan data logger.
Selanjutnya pada eksperimen ini, dilakukan eksplorasi dimensi dengan memasukkan parameter variasi uji seperti input gelombang, panjang tuas, bentuk pelampung dan ketinggian model terhadap permukaan air.
6. Analisa Data Pengujian
Pada tahap ini dilakukan analisa data yang diperoleh dari pengujian. Data tersebut kemudian diolah dalam bentuk grafik 2D. Grafik yang ditampilkan berupa grafik daya, tegangan, dan arus yang dihasilkan oleh mekanisme oscillating buoy WEC pada setiap skenario variasi yang dilakukan. Outputnya adalah penarikan
23
kesimpulan berdasarkan permasalahan dan tujuan dari penelitian ini serta kesimpulan berupa justifikasi variasi yang tepat dari model yang diujikan. Selanjutnya adalah dilakukan scale up terhadap model yang dibuat.
7. Uji Coba di Lapangan
Model oscillating buoy WEC yang telah diuji secara laboratorium dan diperoleh variasi yang paling optimal selanjutnya diuji secara real di laut. Pengujian ini ditempatkan pada lokasi yang terjangkau dan memiliki karakteristik gelombang yang rendah. Pengujian ini dititikberatkan pada analisa faktor kapasitas dari scale up model yang dibuat.
8. Kesimpulan dan Rekomendasi
Dari kegiatan pembahasan hasil penelitian maka dapat ditarik kesimpulan.
Selain itu, hasil penelitian dapat direkomendasikan sebagai inovasi converter energi gelombang untuk aplikasi di kawasan kepulauan dalam rangka pemenuhan elektrifikasi di daerah terpencil.
9. Penyusunan Laporan Akhir
Tahap ini merupakan tahap akhir dari penelitian yang dilakukan. Pada tahap ini dilakukan penyusunan laporan akhir tesis magister sebagai dokumen tertulis baik berupa softfile maupun hardfile untuk menjelaskan hasil eksperimen kinerja oscillating buoy WEC yang telah didesain. Tahap pengembangan selanjutnya adalah berupa publikasi hasil penelitian untuk kebermanfaatan penelitian terkait di masa depan.
24 BAB V
JADWAL DAN RENCANA ANGGARAN BELANJA (RAB)
5.1 Jadwal dan Pembagian Tugas
Untuk memastikan kegiatan penelitian dapat berjalan sesuai dengan target yang diharapkan, maka perlu dibuatkan timeline untuk setiap progres kegiatan. Kegiatan penelitian yang direncanakan mulai berjalan pada Maret 2020 hingga Nopember 2020. Jadwal kegiatan penelitian ditampilkan pada Tabel 2.
25
Susunan Tim Peneliti dan tugas masing-masing dalam kegiatan Penelitian ini diberikan dalam Tabel 3 berikut ini.
Tabel 3. Susunan Tim dan Tugas Peneliti No Nama/NIDN Instansi
• Perencana Pengujian Model dan Purwarupa
26
5.2 Rencana Anggaran Belanja (RAB)
Anggaran belanja yang direncanakan pada penelitian ini ditunjukkan pada Tabel 4.
Tabel 4. Rencana Anggaran Belanja Penelitian
27
28
DAFTAR PUSTAKA
[1] Kementrian ESDM. Keputusan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) Nomor 143K/20/MEM/2019 tentang Rencana Umum Ketenagalistrikan Nasional Tahun 2019–2038.
[2] Kementrian ESDM. Permen ESDM No. 12 Tahun 2017 dan Peraturan Pemerintah No.
79 tahun 2014 tentang Ketahanan Energi.
[3] Masjono. Desain dan simulasi konverter energi gelombang laut sebagai pembangkit tenaga listrik. Jurnal Ilmiah Elite Elektro Vol 3 No 2 September 2012: 113–118.
[4] Lisboa, R.C., Teixeira, P.R., Fortes, C.J. Numerical evaluation of wave energy potential in the south of Brazil. Energy 2017; 121: 176–84.
[5] Mukhtasor, Susilohadi, Erwandi, Pandoe, W., Iswadi, A., Firdaus, A. M., Prabowo, H., Sudjono, E., Prasetyo, E. dan Iluhade, D. 2014. Potensi Energi Laut Indonesia. Badan Litbang Kementrian Energi dan Sumberdaya Mineral (ESDM) dan Asosiasi Energi Laut Indonesia (ASELI).
[6] Mukhtasor. 2012. Pengembangan Energi Laut di Indonesia. Jakarta: Asosiasi Energi Laut Indonesia.
[7] Mustapa, M.A., Yaakob, O.B., Ahmed, Y.M., Rheem, C.K., Koh, K.K., Adnan, F.A.
Wave energy device and breakwater integration: A review. Elsevier. Renew Sustain Energy Rev 2017; 77: 43–58.
[8] Falnes, J., 2002. Ocean Waves and Oscillating Systems: Linear Interactions Including Wave-energy Extraction. Cambridge university press.
[9] Choi, K.S., Yang, D.S., Park, S.Y., Cho, B.H., 2012. Design and performance test of hydraulic PTO for wave energy converter. International Journal Precis. Engineering and Manufacture. 13 (5), 795–801.
[10] Zhang, D.H., Li, W., Zhao, H.T., Bao, J.W., Lin, Y.G., 2014. Design of a hydraulic power take-off system for the wave energy device with an inverse pendulum. China Ocean. Eng. 28, 283–292.
[11] Larsson, T.B., and Falnes, J., 2006. Laboratory experiment on heaving body with hydraulic power take-off and latching control. Ocean. Eng. 33 (7), 847–877.
29
[12] Falcão, A.F.O., 2008. Phase control through load control of oscillating body wave energy converters with hydraulic PTO system. Ocean. Eng. 35 (3), 358–366.
[13] Yang, Cen., and Zhang, Yong-liang. Numerical study of hydrodynamic behavior and conversion efficiency of a two-buoy wave energy converter. Springer. 2018, 30(2) : 235–248.
[14] Shi, H., Liu, Z., and Gao, R. Numerical investigation on combined oscillating body wave energy converter. Proc. Of 2012 Oceans, Yeosu, Korea, pp. 1–5, May 2012.
[15] Yang, S., He, H., Chen, H., Wang, Y., Li, H., and Zheng, S. Experimental study on the performance of a floating array-point-raft wave energy converter under random wave conditions. Elsevier. Renewable Energy 139 (2019) 538–550.
[16] Rahmawati, S., Matsuda, H., & Doi, Y. (2016). Numerical Estimation for Tidal-Current Energy Resources in Indonesia. Proceedings of the Twenty-Sixth (2016) International Ocean and Polar Engineering Conference, 1, 519–527.
[17] Purba N, Kelvin J, Annisaa M, Teliandi D. Preliminary research of using ocean currents and wind energy to support lighthouse in small island, Indonesia. Energy Procedia
International Journal of Environmental Research & Clean Energy.
[20] IRENA. Renewable energy prospects: Indonesia, A renewable energy roadmap;2017, pp. 1–108
[21] Purba NP, Kelvin J, Sandro R, Gibran S, Permata RA, Maulida F, Martasuganda MK.
Suitable locations of ocean renewable energy (ORE) in Indonesia region GIS approached. Energy Procedia 2015;65:230–8.
[22] Alifdini, I., Iskandar, N. A. P., Nugraha, A. W., Sugianto, D. N., Wirasatriya, A., &
Widodo, A. B. (2018). Analysis of ocean waves in 3 sites potential areas for renewable energy development in Indonesia. Ocean Engineering.
https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2018.07.013.
30
[23] Rahmawati, S., Mutsuda, H., Doi, Y., & Moriyama, Y. (2018). Characteristics of a fish aggregating device with ocean energy harvester. Journal of Marine Science and Technology (Japan), 23(3), 435–452. https://doi.org/10.1007/s00773-017-0482-6.
[24] Mutsuda, H., Rahmawati, S., Taniguchi, N., Nakashima, T., & Doi, Y. (2019).
Harvesting ocean energy with a small-scale tidal-current turbine and fish aggregating device in the Indonesian Archipelagos. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 35, 160–171. https://doi.org/10.1016/j.seta.2019.07.001.
[25] Adiputra, R., Utsunomiya, T., Koto, J., Yasunaga, T., & Ikegami, Y. (2019).
Preliminary design of a 100 MW-net ocean thermal energy conversion (OTEC) power plant study case: Mentawai island, Indonesia. Journal of Marine Science and Technology. https://doi.org/10.1007/s00773-019-00630-7.
[26] Quirapas, MAJR, Lin, H, Abundo, MLS, Brahim, S, and Santos, D (2015). “Ocean renewable energy in Southeast Asia: A review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 41, 799–817.
[27] Hazra, S., Bhattacharya, S., Uppalapati, K.K., Bird, J. Ocean Energy Power Take-Off using Oscillating Paddle. IEEE. (2012). 978–1–4673–0803–8/12.
[28] Yusnitasari, Y., dan Hendrowati, W. Studi eksperimen dan analisa energi listrik yang dihasilkan mekanisme PLTGL metode pelampung apung dengan variasi pembebanan dan panjang lengan. Jurnal Teknik POMITS Vol. 1, No. 2, (2014) ISSN: 2301–9271.
[29] Cahyadi, J.A. dan Hendrowati, W. Studi Ekperimental Pengaruh Bentuk Pelampung pada Mekanisme PLTGL Metode Pelampung Terhadap Energi Listrik yang Dihasilkan. JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 2, (2014) ISSN: 2301–9271.
[30] Maris, A P. 2015. Studi Eksperimen dan Analisa Energi Listrik yang Dihasilkan oleh Mekanisme Prototipe Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut Tipe Pengungkit dengan Variasi Titik Tumpu Lengan Pengungkit dan Massa Pelampung. Skripsi.
Jurusan Teknik Mesin FTI–ITS.
[31] Santoso, Muhammad. 2015. Studi Eksperimen dan Analisa Energi Listrik yang Dihasilkan oleh Mekanisme PLTGL Tipe Pelampung Silinder dengan Variasi Inersia Lengan dan Ketinggian Prototipe terhadap Permukaan Air. Skripsi. Jurusan Teknik Mesin FTI–ITS.
31
[32] Susanto, I.M., 2015. Studi Karakteristik Energi Listrik yang Dihasilkan Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut (PLTGL) Metode Pelampung dengan Variasi Dimensi Pelampung dan Panjang Lengan. Thesis. Jurusan Teknik Mesin FTI–ITS.
[33] Masjono, Manjang, S., Suriamiharja, D.A., and Thahaa, M.A. Modelling of One Way Gears Wave Energy Converter for Irregular Ocean Waves to Generate Electricity.
Jurnal Teknologi. 78: 5–7 (2016) 37–41. ISSN 2180–3722.
[34] Albert, A., Berselli, G., Bruzzone, L., and Fanghella, P. Mechanical Design and Simulation of an Onshore Four-Bar Wave Energy Converter. International Journal of Renewable Energy (2017). S0960–1481(17)30716–4.
[35] Pamungkas, Y., Ulum, M., Noerpamoengkas, A. Study Eksperimental Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut Metode Mekanis Apung Menggunakan Sistem Transmisi Sproket dan Variasi Panjang Lengan. Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan VII Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 2019 ISSN (print): 2686–0023.
[36]
A. Pecher, J.P. Kofoed, T. Larsen, et al., Experimental study of the WEPTOS wave energy converter, in: the 31st International Conference on Ocean, Offshore, and Arctic Engineering (OMAE2012), Rio de Janeiro, Brazil, 2012.32 LAMPIRAN 1 Biodata Tim Peneliti 1. Ketua
a. Nama Lengkap : Yoyok Setyo Hadiwidodo, ST., MT., PhD b. NIP/NIDN : 197111051995121001 / 0005117103 c. Fungsional/Pangkat/Gol. : Lektor/ Kepala/ IVa
d. Bidang Keahlian : Energi Laut dan Struktur Bangunan Laut e. Departemen/Fakultas : Departemen Teknik Kelautan/ FTK
f. Alamat Rumah dan No. Telp : Perumahan ITS Blok U, Jl. Teknik Kelautan II/65, Surabaya – 031-5991009/081234158274
g. Riwayat penelitian/pengabdian (2) yang paling relevan dengan penelitian yang diusulkan/dilaporkan :
• Model Analitik dan Numerik Perhitungan Struktur Bangunan Apung Tipe-SPAR sebagai Struktur Penyokong Floating Offshore Wind Turbine yang tervalidasi dengan Pengujian di Laboratorium (LANJUTAN TAHUN II) – Penelitian Unggulan ITS 2016 – Sebagai Anggota
• Model Analitik dan Numerik Perhitungan Struktur Bangunan Apung Tipe-SPAR sebagai Struktur Penyokong Floating Offshore Wind Turbine yang tervalidasi dengan Pengujian di Laboratorium – Penelitian Unggulan ITS 2016 – Sebagai Anggota
h. Publikasi (2) yang paling relevan :
• Development of Scilab-Based Structural Reliability Analysis Software Using Monte Carlo Simulated Finite Element Method – International Conference on Technology, Informatics, Management, Engineering &
Environment (TIME-E 2013)
• Workability Modeling of Self Compacting Concrete using Support Vector Regression – The 4th IMT-GT Conference on Mathematics, Statistics and Applications (ICMSA)
i. Paten
33
j. Tugas Akhir (2 terakhir yang paling relevan), Tesis (2 terakhir yang paling relevan), dan Disertasi (2 terakhir yang paling relevan) yang sudah selesai dibimbing
2. Anggota 1
a. Nama Lengkap : Dr. Eng. Shade Rahmawati, ST., MT.
b. NIP/NIDN : 1990201812030 / 0015049003 c. Fungsional/Pangkat/Gol. : III/b
d. Bidang Keahlian : Rekayasa Energi Laut Terbarukan e. Departemen/Fakultas : Departemen Teknik Kelautan/ FTK f. Alamat Rumah dan No. Telp :
g. Riwayat penelitian/pengabdian (2) yang paling relevan dengan penelitian yang diusulkan/dilaporkan :
• Perhitungan dan Sosialisasi Potensi Energi Gelombang Laut di Provinsi Nusa Tenggara Timur – Dana Lokal LPPM ITS 2018 – Sebagai Anggota
• Analisis Numerik Respon Gerak Dan Kekuatan Struktur Offshore Aquculture “OCEAN FARM-ITS” – Dana Lokal LPPM ITS 2019 – Sebagai Anggota
h. Publikasi (2) yang paling relevan
• Rahmawati, S., Mutsuda, H., Doi, Y., & Moriyama, Y. (2018).
Characteristics of a fish aggregating device with ocean energy harvester.
Journal of Marine Science and Technology (Japan), 23(3), 435–452.
•
Mutsuda, H., Rahmawati, S., Taniguchi, N., Nakashima, T., & Doi, Y.(2019). Harvesting ocean energy with a small-scale tidal-current turbine and fish aggregating device in the Indonesian Archipelagos. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 35, 160–171.
i. Paten
j. Tugas Akhir / Tesis/ Disertasi yang sudah selesai dibimbing
34 Tugas Akhir:
• “Rencana Peletakan Oscillating Wave Surge (OWS) sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut (PLTGL) di Nusa Penida”, Yohanes Bayu Suryo Nugroho (NRP. 04311440000143), 2018.
• “Studi Konsep Desain dan Kelayakan Ekonomi Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut di Provinsi Nusa Tenggara Timur”.
Muhammad Luthfi Priambodo (NRP. 04311440000098), 2018.
Tesis:
• "Studi Eksperimen Peningkatan Kinerja Turbin Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut untuk Wilayah Perairan Indonesia". Madi (NRP.04311750012002), 2020
• “Evaluasi Sumber Data Gelombang (Merged Altimetry, ERA5 dan Windwave-05), Studi Kasus: Estimasi Potensi Energi Gelombang Laut di Pantai Barat Kota Jayapura”. Muchammad Iqbal Havis (NRP.
04311750010006), 2019.
3. Anggota 2
a. Nama Lengkap : Sholihin, ST., MT.
b. NIP/NIDN : 1969 08282000121001
c. Fungsional/Pangkat/Gol. : Asisten Ahli/ III/b d. Bidang Keahlian : Teknik Pantai
e. Departemen/Fakultas : Departemen Teknik Kelautan/ FTK
f. Alamat Rumah dan No. Telp : Semolowaru Elok E no 2 Sukolilo Surabaya g. Riwayat penelitian/pengabdian (2) yang paling relevan dengan penelitian
yang diusulkan/dilaporkan :
• Study kelayakan pengembangan energi ketenagalistrikan di Kepulauan Riau – Pemprov Riau – Sebagai Anggota
• Rancang Bangun Floating breakwater high density polyethylene untuk pulau pulau kecil di Indonesia – Penelitian RAPID
h. Publikasi
35
• Pengaruh spektrum gelombang terhadap stabilitas batu pecah pada permukaan cellular coverdam akibat gelombang overtoping – Jurnal Teknologi Kelautan
i. Paten
j. Tugas Akhir/Tesis/Disertasi yang telah selesai dibimbing -
4. Anggota Mahasiswa
a. Nama Lengkap : Rizki Mendung Ariefianto, ST.
b. NRP : 04311850012002
c. Bidang Studi : Energi Laut
d. Departemen/Fakultas : Departemen Teknik Kelautan/ FTK e. Alamat Rumah dan No. Telp : Jl. Gebang Kidul No 64-66, Surabaya
f. Riwayat penelitian/pengabdian (2) yang paling relevan dengan penelitian yang diusulkan/dilaporkan :
• Studi Kelayakan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro di Desa Ngentep, Kabupaten Magetan – Sebagai Anggota
•
g. Publikasi (2) yang paling relevan
• A Theoretical Study of Electrical Power Potential Estimation of Rack System Oscillating Buoy – 4th International Conference on Marine Technology SENTA 2019
• OLBINTOR (Oscillating Buoy Piston Pump Generator): Innovation of Ocean Power Generation using Oscillate Buoy Piston Pump Based One Direction Air Flow Concept with Valve Controlling – Olimpiade Sains Project (OSN) Pertamina 2016
h. Tugas Akhir saat Sarjana
Desain dan Simulasi Z-Source Inverter dengan Metode Simple Boost Control sebagai Pengatur Tegangan dan Frekuensi pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro Sistem Standalone