PROPOSAL
PENELITIAN PASCASARJANA DANA ITS TAHUN 2020
Studi Eksperimen Konverter Energi Gelombang Laut Tipe Pelampung dengan Sistem Gear Mekanik untuk Aplikasi di Kawasan Pesisir dan Kepulauan
Tim Peneliti:
Yoyok Setyo Hadiwidodo, S.T., M.T., Ph.D. (Teknik Kelautan/FTK/ITS) Dr. Eng. Shade Rahmawati, S.T., M.T. (Teknik Kelautan/FTK/ITS)
Sholihin, S.T., M.T. (Teknik Kelautan/FTK/ITS) Rizki Mendung Ariefianto, S.T. (Teknik Kelautan/FTK/ITS)
DIREKTORAT PENELITIAN DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA 2020
ii DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL ... i
DAFTAR ISI ... ii
DAFTAR GAMBAR ... iii
DAFTAR TABEL ... iv
DAFTAR LAMPIRAN ... v
BAB I ... 1
BAB II ... 3
2.1. Latar Belakang Penelitian ... 3
2.2. Rumusan Masalah ... 5
2.3. Tujuan Khusus ... 6
2.4. Urgensi Penelitian ... 7
2.5. Target Luaran ... 8
BAB III ... 10
BAB IV ... 20
4.1 Diagram Alir Penelitian ... 20
4.2. Tahapan Penelitian ... 21
BAB V ... 24
DAFTAR PUSTAKA ... 28
LAMPIRAN 1 ... 32
iii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Rasio Elektrifikasi Indonesia Tahun 2018 ... 3
Gambar 2.Konsep OWSC Berbasis Sistem Paddle dan Rotary Generator ... 11
Gambar 3.Konsep dan Eksperimen WEC Tipe Pelampung Bola–Tuas dengan Rotary Generator ... 12
Gambar 4.Konsep dan Eksperimen WEC Tipe Pelampung Bola–Tuas dengan Linear Generator ... 13
Gambar 5.Konsep dan Eksperimen WEC Tipe Pelampung Silinder–Tuas dengan Rotary Generator ... 14
Gambar 6.Konsep dan Eksperimen WEC Tipe Pelampung Silinder–Tuas Menggunakan Konfigurasi Gear Kompleks dengan Rotary Generator ... 14
Gambar 7.Konsep WEC tipe Multi Pelampung–Tuas Satu Poros Menggunakan One-Way Gear ... 15
Gambar 8.Konsep WEC ALETTONE Berbasis Sistem Empat Bar Terintegrasi ... 16
Gambar 9. Transmisi Gear Mekanik pada WEC ALETTONE: One-Way Clutch ... 16
Gambar 10. Konsep dan Eksperimen WEC Tipe Pelampung Menggunakan Transmisi Sproket dengan Rotary Generator ... 17
Gambar 11. Konsep dan Implementasi Floating Array-Point-Raft WEC di Selat Taiwan, China ... 18
Gambar 12. Bentuk Lengan A pada Floating Array-Point-Raft WEC ... 18
Gambar 13. Transmisi Gear Mekanik pada Floating Array-Point-Raft WEC ... 18
Gambar 14. Diagram Alir Penelitian ... 20
iv
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Target Luaran Penelitian ... 9
Tabel 2. Jadwal Kegiatan Penelitian... 245
Tabel 3. Susunan Tim dan Tugas Peneliti ... 25
Tabel 4. Rencana Anggaran Biaya Penelitian 27
v
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Biodata Tim Peneliti ... 38
1 BAB I RINGKASAN
Desain konverter energi gelombang laut komersil yang dikembangkan di luar negeri tidak serta merta dapat diterapkan untuk kondisi laut Indonesia. Hal ini dikarenakan desain tersebut untuk kondisi gelombang yang tinggi dan penerapannya berupa struktur yang terpancang atau dibangun di dasar laut. Sedangkan kondisi perairan Indonesia khususnya di perairan intern dengan pulau yang banyak, hanya memiliki ketinggian gelombang yang rendah. Di sisi lain kawasan kepulauan Indonesia merupakan daerah yang sulit terjangkau listrik. Beberapa provinsi yang termasuk kepulauan seperti Nusa Tenggara Timur, Kepulauan Riau, Maluku dan Papua memiliki rasio elektrifikasi yang rendah dibandingkan provinsi yang lain. Beberapa penelitian terdahulu tentang pengembangan konverter energi gelombang untuk kondisi gelombang laut yang rendah masih memiliki putaran output yang rendah, hanya mengonversi satu fase gelombang saja yaitu saat gelombang naik atau turun, dan sistem transmisi yang rumit serta menghasilkan efisiensi yang rendah.
Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan inovasi sistem konverter energi gelombang yang lebih feasibel diterapkan di kawasan kepulauan Indonesia. Sistem konverter energi gelombang didesain untuk ketinggian gelombang yang rendah namun dapat menghasilkan putaran yang tinggi, mampu bekerja baik pada fase gelombang naik maupun gelombang turun, memiliki sistem yang tidak rumit, efisiensi tinggi dan mudah dalam proses produksi serta aplikasinya di lapangan.
Penelitian dimulai dengan studi literatur yang dilanjutkan dengan kajian kekurangan dan kelebihan konverter energi gelombang yang telah diteliti sebelumnya dari aspek konfigurasi sistem, mekanisme kerja, dan daya yang dihasilkan. Berdasarkan hasil analisa tersebut maka diusulkan kajian kinerja model di kolam uji untuk desain konverter energi gelombang tipe pelampung dengan transmisi gear mekanik yang mampu mengonversi gerakan input sekitar seperdelapan putaran menjadi gerakan putaran tinggi di output.
Luaran yang diperoleh dalam penelitian ini utamanya adalah Tesis Magister Mahasiswa Pasca Sarjana Teknik Kelautan ITS, yang di dalamnya memuat hasil kajian kinerja konverter energi gelombang tipe pelampung dengan transmisi gear mekanik
2
berdasarkan uji model fisik di kolam uji. Selain Thesis, target luaran tambahan adalah berupa publikasi ilmiah dalam seminar internasional terindeks, dan jurnal nasional terakreditasi Q2.
Dalam proposal ini Tingkat Kesiapterapan Teknologi (TKT) yang diusulkan dari penelitian ini masih berada dalam tingkat 1. Namun di akhir tahun penelitian ditargetkan Tingkat Kesiapterapan Teknologi penelitian ini dapat meningkat pada Tingkat 3 sehingga dapat dilanjutkan ke Penelitian Pengembangan hingga tahap produksi dan aplikasi purwarupa secara lebih luas. Hasil penelitian ini diharapkan dapat langsung diaplikasikan untuk meningkatkan pemenuhan kebutuhan listrik di kawasan kepulauan terpencil di Indonesia.
Dampak lebih jauh adalah dengan adanya kemandirian listrik tersebut diharapkan dapat mendongkrak perekonomian masyarakat yang berujung pada peningkatan kesejahteraan masyarakat di kepulauan terpencil untuk menuju Indonesia makmur.
Kata Kunci: konverter energi gelombang, transmisi gear mekanik, elektrifikasi kepulauan
3 BAB II
LATAR BELAKANG
2.1. Latar Belakang Penelitian
Elektrifikasi merupakan hal yang cukup sulit untuk dilakukan pemerataan di Indonesia. Hal ini tidak lepas dari kondisi geografis Indonesia yang berupa kepulauan. Oleh karena itu, tidak mengherankan jika kawasan kepulauan Indonesia memiliki elektrifikasi yang rendah. Berdasarkan data dari PLN tahun 2019 [1], rasio elektrifikasi di provinsi kepulauan Indonesia yaitu di NTT sebesar 62%, Kalimantan Barat sebesar 87%, Kepulauan Riau sebesar 88%, Maluku sebesar 90%, Papua sebesar 90%, NTB sebesar 90%, dan Jawa Timur sebesar 94%. Di provinsi lain rata-rata rasio elektrifikasi sudah mencapai diatas 95%
(Gambar 1).
Gambar 1. Rasio Elektrifikasi Indonesia Tahun 2018
Selain masalah elektrifikasi, sesuai program pemerintah untuk menaikkan bauran energi terbarukan menjadi 23% di tahun 2025 juga menjadi tantangan pemenuhan kebutuhan listrik yang berkelanjutan. Berkaitan dengan hal tersebut, alternatif untuk meningkatkan rasio elektrifikasi dan listrik yang berkelanjutan di daerah kepulauan adalah dengan menggunakan energi baru dan terbarukan (EBT). Pemanfaatan potensi energi terbarukan juga didorong pemerintah melalui Permen ESDM No. 12 Tahun 2017 dan PP No. 79 tahun 2014 tentang
4
Ketahanan Energi [2]. Selama ini pengembangan sektor energi terbarukan masih fokus pada energi matahari, hidro, angin, biomass dan biofuel sedangkan potensi energi laut masih belum menjadi prioritas untuk dikembangkan. Padahal jika melihat besarnya potensi kelautan Indonesia dan pentingnya elektrifikasi di kepulauan, maka pengembangan energi laut menjadi supplier energi listrik di masa depan perlu dipertimbangkan.
Salah satu energi terbarukan berbasis kelautan yang dapat dikembangkan adalah energi gelombang laut. Energi ini sangat menjanjikan karena dapat menghasilkan energi hampir di semua wilayah laut [3]. Secara teori, potensi daya yang dapat dimanfaatkan dari energi gelombang laut adalah sekitar 32 TW/tahun [4]. Fakta di Indonesia, potensi teoritis energi gelombang laut yang tercatat mencapai 141,472 GW sedangkan potensi praktisnya mencapai 1.99 GW [5]. Pengembangan energi gelombang laut untuk diekstraksi menjadi energi listrik di Indonesia cukup prospektif dan relevan dalam rangka peningkatan rasio elektrifikasi di daerah kepulauan. Hal ini dikarenakan sebagian besar pengembangan energi gelombang laut memang ditujukan untuk elektrifikasi daerah kepulauan dan kawasan pesisir [6].
Karena potensi energi gelombang laut yang besar tersebut, pengembangan konverter energi gelombang (Wave Energy Converter/WEC) banyak didesain dengan berbagai macam tipe dan model, salah satunya adalah WEC tipe pelampung (oscillating buoy) dengan persentase implementasi mencapai 45% [7]. Alasan mengapa oscillating buoy terus dikembangkan adalah karena kemampuannya dalam menyerap energi gelombang dalam range yang lebar dan mempunyai efisiensi konversi yang lebih tinggi [8] [9] [10] [11] [12].
Selain itu, oscillating buoy juga memiliki ukuran divais yang lebih kecil, berbiaya lebih rendah, dan kontruksinya lebih sederhana dibandingkan tipe WEC yang lainnya [13] serta lebih cocok diterapkan pada area di sepanjang pantai [14]. Berdasarkan fakta-fakta tersebut, maka pada penelitian ini akan difokuskan untuk membahas oscillating buoy WEC. Meskipun demikian, oscillating buoy yang dikembangkan di luar negeri tidak serta merta dapat diterapkan untuk kondisi laut Indonesia. Hal ini dikarenakan desain tersebut untuk kondisi gelombang yang tinggi dan penerapannya berupa struktur yang terpancang atau dibangun di dasar laut. Sedangkan kondisi perairan Indonesia khususnya di perairan intern dengan pulau yang banyak, hanya memiliki ketinggian gelombang yang rendah.
5
Selain itu, sebagian besar oscillating buoy yang dikembangkan di luar negeri menggunakan metode pengonversian (Power Take-Off) berupa sistem hidrolis. Pada sistem ini kebocoran pelumas (oil leakage) menjadi masalah yang umum terjadi sehingga mekanisme perlindungan sistem harus sangat diperhatikan. Selain itu biaya pembuatan WEC dengan sistem kerja ini juga berbiaya mahal. Sedangkan jika untuk aplikasi di daerah kepulauan Indonesia, penggunaan sistem konversi transmisi gear mekanik dapat menjadi pilihan karena menghabiskan biaya yang lebih murah dan dapat mengonversi energi secara efisien [15].
Berdasarkan pertimbangan yang ada, maka dalam penelitian ini dipilih oscillating buoy WEC berbasis sistem lever atau tuas yang disesuaikan dengan kondisi daerah kepulauan. Gambaran singkat prinsip kerja WEC yang dibuat yaitu memanfaatkan gaya apung pelampung yang terhubung dengan tuas kemudian menggerakkan konfigurasi gear yang disetting menghasilkan putaran tinggi. Sistem WEC ini juga menggunakan konsep putaran searah (unidirectional rotation) yang dihasilkan baik saat gerakan gelombang naik maupun saat gerakan gelombang turun. Pada penelitian ini menggunakan metode eksperimen yang dititik beratkan pada desain model dan daya output oscillating buoy WEC berbasis sistem tuas menggunakan transmisi gear mekanik. Kemudian agar diperoleh kecepatan yang tinggi maka digunakan gear box dan dipilih generator tipe rotary. Dalam mendapatkan daya yang optimal, digunakan variasi panjang tuas dan ketinggian model terhadap permukaan air yang diuji di laboratorium dengan kondisi gelombang regular dan ireguler. Ketika mendapatkan konfigurasi yang optimal, selanjutnya adalah merekomendasikan perkiraan lokasi yang sesuai untuk implementasi alat pada skala prototipe.
2.2. Rumusan Masalah
Untuk itu, penelitian ini akan berfokus pada masalah-masalah berikut:
1. Bagaimana memodelkan dan menyimulasikan oscillating buoy WEC berbasis sistem tuas menggunakan transmisi gear mekanik?
2. Bagaimana merancang dan membuat mekanisme oscillating buoy WEC berbasis sistem tuas menggunakan transmisi gear mekanik untuk skala laboratorium?
6
3. Bagaimana menganalisis hubungan antara energi gelombang laut terhadap energi listrik yang dihasilkan dengan memvariasi panjang tuas dan ketinggian model terhadap permukaan air?
Guna memfokuskan dan menghindari melebarnya pembahasan di luar yang dikehendaki, maka batasan masalah teknis yang diacu, lebih detilnya meliputi:
1. Hanya memodelkan mekanisme oscillating buoy WEC berbasis sistem tuas menggunakan transmisi gear mekanik.
2. Model rancang bangun yang dibuat hanya digunakan untuk skala laboratorium.
3. Gerakan pelampung diasumsikan dominan pada satu derajat kebebasan saja yaitu gerakan heave (vertikal).
4. Nilai damping yang diakibatkan baik oleh fluida maupun oleh gaya gesek pada bearing dan gear dianggap sangat kecil atau diabaikan.
2.3. Tujuan Khusus
Sesuai dengan perumusan masalah di atas, maka tujuan penelitian ini adalah:
1. Untuk menghasilkan inovasi sistem konverter energi gelombang yang lebih feasibel diterapkan di kawasan kepulauan Indonesia. Sistem konverter energi gelombang didesain untuk ketinggian gelombang yang rendah namun dapat menghasilkan putaran yang tinggi, mampu bekerja baik pada fase gelombang naik maupun gelombang turun, memiliki sistem yang tidak rumit, dan mudah dalam proses produksi serta aplikasinya di lapangan.
2. Mahasiswa Pascasarjana yang memiliki latar belakang ilmu di bidang energi laut akan dilibatkan dalam upaya menghasilkan rancangan desain ini. Dengan latar belakang tersebut, mereka akan lebih mudah menterjemahkan ide dan spesifikasi dalam rancangan yang akan dihasilkan.
3. Selain secara eksplisit akan menjalankan tujuan di atas, penelitian ini juga bertujuan untuk menggalakkan inisiasi dan pengembangan energi laut terbarukan, terutama energi dari gelombang laut. Hal ini juga sejalan dan selaras dengan peta jalan penelitian Departemen Teknik Kelautan dan Pusat Penelitian Sains dan Teknologi Kelautan-Kebumian.
7 2.4. Urgensi Penelitian
Topik Penelitian Pascasarjana ini sejalan dengan tujuan dari ITS untuk mempercepat penyelesaian studi pascasarjana sehingga dapat meningkatkan jumlah dan kompetensi lulusan program pascasarjana, melalui peningkatan jumlah dan mutu publikasi ilmiah di jurnal internasional bereputasi. Penelitian ini tentunya menjadi sangat urgen mengingat kebutuhan akan sumber daya manusia berkualitas yang tidak hanya memahami filosofi, konsep dan pengetahuan umum, namun juga mampu menuangkannya dalam bentuk penelitian yang kemudian diaplikasikan dalam kehidupan nyata. Penekanannya adalah pada kemampuan berpikir, aplikasi yang mengikuti perkembangan teknologi, dan penemuan serta inovasi akademik. Hal ini selaras dan sejalan dengan Tujuan Pendidikan Tinggi, yang tercantum dalam UU No. 12 Tahun 2012 tentang Pendidikan Tinggi, yaitu:
a. Berkembangnya potensi Mahasiswa agar menjadi manusia yang beriman dan bertakwa kepada Tuhan Yang Maha Esa dan berakhlak mulia, sehat, berilmu, cakap, kreatif, mandiri, terampil, kompeten, dan berbudaya untuk kepentingan bangsa;
b. Dihasilkannya lulusan yang menguasai Ilmu Pengetahuan dan/atau Teknologi untuk memenuhi kepentingan nasional dan peningkatan daya saing bangsa;
c. Dihasilkannya Ilmu Pengetahuan dan Teknologi melalui Penelitian yang memperhatikan dan menerapkan nilai Humaniora agar bermanfaat bagi kemajuan bangsa, serta kemajuan peradaban dan kesejahteraan umat manusia; dan
d. Terwujudnya Pengabdian kepada Masyarakat berbasis penalaran dan karya Penelitian yang bermanfaat dalam memajukan kesejahteraan umum dan mencerdaskan kehidupan bangsa.
Terkait dengan topik penelitian yang secara spesifik mendukung Peta Jalan Pusat Penelitian Sains dan Teknik Kelautan-Kebumian 2020-2024, dimana salah satu topik unggulannya adalah Pengembangan Energi dari Laut, maka manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah:
1. Memberikan rekomendasi konfigurasi sistem konverter energi gelombang yang cocok diterapkan di wilayah kepulauan di Indonesia.
2. Hasil kajian ini dapat dijadikan referensi penelitian bersama dan berkontribusi terhadap pengembangan konverter energi gelombang di Indonesia
8
Dalam konteks mendorong pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, hasil penelitian ini akan didesiminasikan dalam bentuk makalah ilmiah melalui jurnal dan/atau seminar internasional. Diharapkan publikasi tersebut dapat digunakan sebagai bagian untuk memperkaya bahan rujukan perkuliahan bagi mahasiswa sarjana dan pascasarjana serta dosen pengajar, maupun referensi bagi pihak-pihak lain yang berkecimpung dalam pengembangan rekayasa sistem struktur laut untuk aplikasi energi terbarukan.
Selain itu, dalam konteks institusional, penelitian ini mempunyai arti yang sangat penting dan diharapkan akan memberikan manfaat yang besar bagi institusi terkait. Dengan demikian cukup mendesak untuk dilakukan. Secara institusional Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) sebagai sebuah lembaga pendidikan tinggi teknologi yang terkemuka di Indonesia telah menetapkan visinya untuk periode 2016-2020 yaitu: “Menjadi Perguruan Tinggi berkelas dunia yang berkontribusi pada kemandirian bangsa serta menjadi rujukan dalam pendidikan, penelitian dan pengabdian masyarakat serta pengembangan inovasi terutama yang menunjang industri dan kelautan”. Dalam mewujudkan visi tersebut, misi ITS di bidang penelitian adalah “Berperan aktif dalam pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi terutama di bidang kelautan, lingkungan dan permukiman, energi, serta teknologi informasi dan komunikasi yang berwawasan lingkungan melalui kegiatan penelitian internasional”.
2.5. Target Luaran
Salah satu ukuran keberhasilan penelitian ini diindikasikan dengan capaian-capaian hasil luarannya. Jenis luaran yang ditargetkan dalam penelitian ini meliputi dua hal, yaitu luaran substansi teknis dari hasil penelitiannya dan luaran yang berupa publikasi ilmiah.
Selain itu ada luaran lainnya yang terkait/relevan yang mendukung faktor akademis.
2.5.1. Luaran Substansi Teknis
Secara substansi teknisnya, Penelitian Pascasarjana (2020) ini akan menghasilkan inovasi sistem konverter energi gelombang berbentuk oscillating buoy WEC berbasis sistem lever atau tuas yang lebih feasibel diterapkan di kawasan kepulauan Indonesia. Hasil penelitian ini juga diharapkan menjadi role model penelitian mengenai pengembangan teknologi konversi energi gelombang laut yang
9
sesuai dengan kondisi perairan Indonesia sehingga tidak semata mengikuti apa-apa yang telah berkembang di benua lain yang belum tentu sesuai.
2.5.2. Luaran Publikasi Ilmiah
Adapun target luaran dalam bentuk tesis maupun publikasi makalah ilmiah (jurnal internasional, dan makalah seminar internasional) yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah seperti dalam Tabel 1.
Tabel 1. Target Luaran Penelitian
Kategori Publikasi Judul Publikasi Buku Tesis Magister
Teknik Kelautan
Studi Eksperimen Konverter Energi Gelombang Laut Tipe Pelampung dengan Sistem Gear Mekanik untuk
Aplikasi di Kawasan Pesisir dan Kepulauan Jurnal Internasional
(terindeks Scopus atau Thomson Reuters)
Experimental Analysis of Oscillating-pontoon Type Wave Energy Converter with Enhanced Mechanical
Gear for Archipelago Application Seminar Internasional
(terindeks Scopus atau Thomson Reuters)
Enhancing Power Extraction in Oscillating-pontoon Type Wave Energy Converter through Advanced
Mechanical Gear Configuration 2.5.3. Luaran Lainnya yang Terkait
Sementara itu target luaran lainnya yang terkait/relevan dan secara implisit akan sangat berguna dan berdampak positif terhadap penciptaan suasana akademis yang kondusif dan penanaman pola pikir ilmiah bagi mahasiswa yang terlibat dalam penelitian ini, antara lain berupa:
a. Bentuk pembimbingan pada proses pengujian laboratorium struktur oscillating buoy WEC berbasis sistem tuas menggunakan transmisi gear mekanik yang dilaksanakan di Laboratorium Lingkungan dan Energi Laut (flume tank), Departemen Teknik Kelautan, FTK ITS.
b. Bentuk pembimbingan penulisan makalah ilmiah baik untuk jurnal maupun seminar internasional.
c. Bentuk pembimbingan penulisan Tesis tingkat Magister dan teknik presentasi makalah secara baik dan benar.
10 BAB III
TINJAUAN PUSTAKA
Penelitian mengenai sumber energi terbarukan dari laut bukanlah hal baru lagi di Indonesia, baik yang bersumber dari pasang surut, arus [16], angin [17], gelombang [18] dan panas laut [19]. Pemetaan potensi energi laut di Indonesia pun telah dilakukan [20] [21] yang kemudian diikuti dengan penelitian-penelitian yang mengurai potensi-potensi dalam skala lokal dengan lebih detail [22]. Memasuki tahap berikutnya, penelitian mengenai teknologi pembangkit yang sesuai dengan masing-masing karakter sumber energi laut terbarukan tersebut mulai berkembang, baik yang dikembangkan untuk dioperasikan di laut dalam dan transisi [23] [24] maupun di laut dangkal [25], dimana proporsi terbanyak berasal dari penelitian untuk konversi energi dari arus pasang surut mengingat banyaknya selat di antara kepulauan-kepulauan di Indonesia. Padahal, potensi energi teoritis dari gelombang laut diestimasikan lebih besar (510 GW) ketimbang arus pasang surut air laut (160 GW) [26].
Penelitian tentang konverter energi gelombang laut (WEC) telah dilakukan meskipun hanya beberapa saja yang diterapkan secara nyata. Hambatan dalam tahap implementasi ini sebagian besar disebabkan karena faktor biaya implementasi WEC yang besar. Tantangan para peneliti saat ini adalah bagaimana membuat desain WEC yang optimal dengan biaya implementasi yang murah. Hingga saat ini, konsep WEC yang dianggap paling ekonomis adalah tipe pelampung (oscillating buoy) sehingga persentase implementasinya mencapai 45% [7]. Desain oscillating buoy WEC juga bermacam-macam tergantung pada lokasi implementasinya. WEC yang berlokasi di laut lepas dan membutuhkan mekanisme mooring tentu membutuhkan biaya investasi yang lebih mahal dibandingkan WEC yang ditempatkan di pesisir pantai. Jika dikaitkan dengan kondisi kekinian Indonesia yang memiliki banyak pulau dan kawasan pesisir, maka penerapan WEC tipe apung untuk lokasi onshore lebih feasible diterapkan. Beberapa penelitian WEC tipe apung telah banyak dilakukan dengan berbagai variasi. Sesuai dengan fokusan penelitian ini, maka referensi yang digunakan adalah oscillating buoy WEC berbasis sistem lever atau tuas yang menggunakan transmisi gear mekanik.
11
Beberapa WEC telah dilakukan eksperimen salah satunya adalah sistem OWSC (Oscillating Wave Surge Converter) [27]. Skema kerja yang pada Gambar 2 menunjukkan bahwa sistem OWSC yang dibuat menggunakan paddle atau semacam dayung dengan memanfaatkan gerakan surge dari gelombang laut. OWSC akan bergerak maju mundur sehingga memutar gearbox yang terkopel dengan rotary generator AC tipe PMSG (Permanent Magnet Synchronous Generator). Putaran awal yang dihasilkan sekitar 5–25 rpm dan ditingkatkan menjadi 1500 rpm menggunakan gear box. Penelitian ini fokus pada peningkatan kecepatan rotasi melalui desain generator yang lebih efektif hingga pada tahap implementasi sistem elektronika daya dengan keluaran smooth dan penggunaan storage berupa superkapasitor. Kelemahan WEC ini adalah lebih pada sistem yang menghasilkan kecepatan input sangat rendah sehingga desain generator hingga sistem elektrisnya membutuhkan desain yang kompleks dan biaya yang mahal.
Gambar 2. Konsep OWSC Berbasis Sistem Paddle dan Rotary Generator
Selanjutnya adalah penelitian skala laboratorium pada model WEC tipe pelampung bola–tuas dengan variasi pembebanan dan panjang tuas serta menggunakan rotary generator (Gambar 3) [28]. Model tersebut diuji pada flume tank berukuran 4.5 m x 1 m x 0.7 m. Konsep kerja WEC yang dibuat adalah memanfaatkan kondisi turunnya gelombang laut. Ketika gelombang bergerak turun, bearing satu arah akan mengunci yang menyebabkan poros berputar, sedangkan ketika air bergerak naik maka pelampung ikut naik dan menggerakkan tuas namun bearing satu arah dalam keadaan bebas atau tidak terkunci sehingga poros tidak ikut bergerak. Hasil yang diperoleh adalah bahwa pada panjang tuas dan tinggi gelombang yang besar, energi yang dihasilkan juga besar. Kelemahan pada penelitian ini yaitu hanya memanfaatkan gerakan turun gelombang yang ditunjang oleh massa pelampung dan tuas yang digunakan sehingga listrik yang dihasilkan generator hanya pada salah satu fase saja.
12
Gambar 3. Konsep dan Eksperimen WEC Tipe Pelampung Bola–Tuas dengan Rotary Generator
Kemudian terdapat eksperimen sistem WEC tipe pelampung – tuas dengan variasi bentuk pelampung bola, silinder tegak dan oval [29]. Prinsip kerja WEC yang digunakan menggunakan konsep tuas yang dihubungkan serangkaian gear dan generator. Parameter yang digunakan yaitu panjang penampang yang terkena air untuk pelampung bola sebesar 9.8 cm, pelampung silinder tegak 9.5 cm, pelampung oval 8.8 cm; frekuensi wave maker disetting pada 9 Hz, 12 Hz, 15 Hz; dan tinggi strok 5 cm, 6.25 cm, 7.5 cm. Hasil yang diperoleh yaitu bentuk pelampung bola memiliki daya serap energi yang terbesar. Efisiensi yang dihasilkan WEC yang digunakan mencapai 12.09% yang terjadi pada tinggi strok 7.5 cm dan frekuensi wave maker 15 Hz. Kelemahan penelitian ini adalah terlalu kecilnya fisik model sehingga power input akibat peningkatan daya gelombang menjadi semakin besar.
Implikasinya adalah terjadinya penurunan efisiensi daya saat input terus bertambah.
Selanjutnya adalah penelitian eksperimen WEC tipe pelampung bola–tuas dengan variasi titik tumpu tuas pengungkit dan massa pelampung serta menggunakan linear generator (Gambar 5) [30]. Prinsip kerja WEC yang ditawarkan adalah mengonversi gerakan naik turun gelombang dengan memanfaatkan jarak tumpuan tertentu di tuas dan kemudian gerakan naik turun yang dihasilkan akan menggerakkan linear generator. Parameter yang digunakan yaitu menggunakan tinggi gelombang 7 cm; variasi massa pelampung 0.363 kg, 0.388 kg, 0.413 kg; dan 4 titik tumpu tuas dengan titik tumpu keempat (T4) memiliki jarak terjauh dari pelampung. Hasil yang diperoleh yaitu kombinasi T4 dan massa pelampung terkecil (0,363 kg) memberikan hasil output daya yang lebih besar dibandingkan kombinasi
13
yang lain. Kelemahan pada sistem ini adalah output daya yang dihasilkan hanya mampu menghasilkan GGL Induksi pada satu arah saja (naik atau turun) tergantung polaritas yang disetting. Selain itu, hasil eksperimen dan simulasi menunjukkan error yang besar dan efisiensi maksimal sistem hanya mencapai 0.988%.
Gambar 4. Konsep dan Eksperimen WEC Tipe Pelampung Bola–Tuas dengan Linear Generator
Kemudian penelitian eksperimen WEC tipe pelampung silinder–tuas dengan variasi inersia tuas dan ketinggian model terhadap permukaan air serta menggunakan rotary generator (Gambar 5) [31]. Prinsip kerja WEC ini adalah pelampung silinder akan bergerak naik turun akibat gelombang laut. Dikarenakan pelampung ditopang oleh tuas dan terhubung dengan poros yang terdapat one way bearing, maka pada poros terjadi putaran searah. Putaran pada poros itu ditransmisikan menggunakan roda gigi lurus untuk menggerakkan gearbox sehingga dapat memutar generator dan dapat menghasilkan listrik. Parameter yang digunakan yaitu model disetting pada ketinggian 5 cm, 10 cm, 15 cm dari permukaan air;
variasi inersia 0.032 kgm2, 0.029 kgm2, 0.026 kgm2; dan tinggi gelombang 8 cm. Hasil yang diperoleh yaitu daya output terbesar dihasilkan pada ketinggian 5 cm dari permukaan air dan inersia 0.026 kgm2 yang dapat diartikan bahwa semakin besar inersia tuas dan ketinggian model WEC terhadap permukaan air, maka daya output yang dihasilkan semakin menurun.
Kelemahan pada penelitian ini yaitu hanya memanfaatkan gerakan naik gelombang saja sedangkan ketika turun, sistem menggunakan one-way bearing sehingga listrik yang dihasilkan generator hanya pada salah satu fase saja. Efisiensi yang dihasilkan sistem juga sangat kecil yaitu sebesar 0.106%.
14
Gambar 5. Konsep dan Eksperimen WEC Tipe Pelampung Silinder–Tuas dengan Rotary Generator
Selanjutnya adalah eksperimen sistem WEC tipe pelampung silinder–tuas dengan variasi dimensi pelampung dan panjang tuas serta menggunakan rotary generator (Gambar 6) [32]. Sistem WEC yang diusulkan hampir sama dengan sebelumnya, namun sistem WEC ini menggunakan jumlah gear lebih banyak untuk mengakomodir gerakan baik saat gelombang naik maupun gelombang turun sehingga kinerja generator lebih kontinyu.
Kombinasi yang digunakan yaitu wave maker disetting pada frekuensi 1 Hz, 2 Hz, 3 Hz;
tinggi gelombang 11 cm; panjang tuas disetting 50 cm, 45 cm, 30 cm; panjang pelampung disetting 30 cm, 28 cm, 25 cm; dan rasio gearbox 1:12. Hasil yang diperoleh yaitu daya terbesar dihasilkan pada setting wave maker 3 Hz, panjang tuas 30 cm, dan panjang pelampung 30 cm. Efisiensi rata-rata yang dihasilkan sistem sekitar 9,079% dan mampu mencapai efisiensi maksimum sebesar 15,029%.
Gambar 6. Konsep dan Eksperimen WEC Tipe Pelampung Silinder–Tuas Menggunakan Konfigurasi Gear Kompleks dengan Rotary Generator
15
Kemudian terdapat penelitian tentang WEC tipe apung dengan sistem one-way gear untuk pengoperasian pada gelombang ireguler menggunakan metode analitis dan software [33]. Konsep WEC yang ditawarkan yaitu memanfaatkan pelampung (gravity weight) yang terpancang dengan rantai dan terhubung one-way gear. Proses konversi dimulai dari interaksi antara gelombang dan gravity weight yang menghasilkan gerakan vertikal (heave).
Pergerakan ini terhubung dengan one-way gear untuk mengonversi gerak vertikal menjadi gerakan rotasi satu arah dan counter weight untuk mengondisikan rantai tetap lurus. Deretan pasangan gear yang dihubungkan di poros akan membentuk putaran yang kontinyu untuk memutar generator listrik. Untuk mengoperasikan konverter ini harus dipasang searah dengan gelombang laut sehingga pelampung yang pertama bekerja adalah M1 dan m1, lalu diikuti oleh pelampung berikutnya. Gambar 7 menunjukkan sistem WEC pada penelitian ini.
Hasil simulasi dari penelitian ini menunjukkan bahwa perubahan tinggi gelombang berpengaruh sangat signifikan terhadap energi yang dihasilkan. Namun pada penelitian ini, pemanfaatan gelombang hanya dilakukan pada saat pelampung naik, sedangkan pada saat pelampung bergerak turun sistem tidak bekerja karena adanya one-way gear.
Terdapat pula eksperimen pada sistem WEC yang dinamakan ALETTONE [34].
Konsep WEC ini adalah menggunakan empat tuas yang saling terhubung (four bar linkage) dengan pergerakan pada bidang vertikal dan horisontal (Gambar 8).
Gambar 7. Konsep WEC tipe Multi Pelampung–Tuas Satu Poros Menggunakan One-Way Gear
16
Terdapat pula eksperimen pada sistem WEC yang dinamakan ALETTONE [34].
Konsep WEC ini adalah menggunakan empat tuas yang saling terhubung (four bar linkage) dengan pergerakan pada bidang vertikal dan horisontal (Gambar 9).
Gambar 8. Konsep WEC ALETTONE Berbasis Sistem Empat Bar Terintegrasi Prinsip kerja sistem WEC ini adalah gelombang laut akan memberikan gaya ke bar c sehingga bergerak naik turun. Bar ini terhubung dengan engsel O yang membantu dalam pergerakan. Ketika gerakan ke atas maka bar b akan turut bergerak ke atas sehingga akan menggerakkan bar a untuk memutar gear yang terkopel dengan rotary generator. Sedangkan ketika gerakan ke bawah, sistem kembali pada posisi normal karena pengaruh one-way clutch. Pada penelitian ini dilakukan perbandingan antara mekanisme single one-way clutch dan couple one-way clutch (Gambar 9). Hasilnya adalah penggunaan sistem couple one-way clutch menghasilkan efisiensi daya yang lebih besar yaitu 12,7% dibandingkan sistem one- way clutch yang menghasilkan efisiensi daya sebesar 11,8%.
Gambar 9. Transmisi Gear Mekanik pada WEC ALETTONE: One-Way Clutch
17
Kemudian terdapat eksperimen WEC tipe pelampung menggunakan sistem transmisi sproket dan variasi panjang tuas serta menggunakan rotary generator (Gambar 10) [35].
Prinsip kerja sistem WEC ini adalah memanfaatkan mekanisme pendulum yang ditempatkan di atas ponton. Besarnya naik turun pelampung ditentukan oleh panjang tuas, yang kemudian menggerakkan poros searahkan dengan dipasang one-way bearing. Untuk menghubungkan generator dan poros maka digunakan transmisi dengan sproket. Parameter yang digunakan dalam eksperimen yaitu wave maker disetting 0.8 Hz, 1 Hz, 1.4 Hz; variasi panjang tuas 37 cm, 42 cm, 47.5 cm; panjang pelampung 12.5 cm; dan rasio sproket 1:2. Hasil yang diperoleh yaitu nilai daya output terbesar diperoleh pada variasi wave maker 1.4 Hz dan panjang tuas 47.5 cm yang dapat diartikan bahwa semakin panjang tuas yang digunakan, output daya yang dihasilkan semakin besar. Efisiensi yang dihasilkan sistem WEC ini mencapai 4%.
Gambar 10. Konsep dan Eksperimen WEC Tipe Pelampung Menggunakan Transmisi Sproket dengan Rotary Generator
Selain itu terdapat eksperimen performa dari floating array-point -raft WEC berkapasitas 10 kW yang dipasang di Selat Taiwan, China [15]. Konsep WEC ini adalah menggunakan multi buoy yang ditempatkan di struktur apung berupa kapal (Gambar 11).
Kemudian sistem WEC yang diterapkan yaitu menggunakan oscillating buoy dan transmisi gear mekanik. Untuk oscillating buoy yang digunakan menggunakan bentuk lengan V atau A karena dapat menurunkan gaya mooring secara signifikan [36] seperti yang ditunjukkan pada Gambar 12. Sedangkan bentuk transmisi gear mekanik yang digunakan adalah two-way transmission gearset (Gambar 13) untuk membuat putaran searah pada rotary generator tipe PMG (Permanent Magnet Generator).
18
Gambar 11. Konsep dan Implementasi Floating Array-Point-Raft WEC di Selat Taiwan, China
Gambar 12. Bentuk Lengan A pada Floating Array-Point-Raft WEC
Gambar 13. Transmisi Gear Mekanik pada Floating Array-Point-Raft WEC
19
Parameter ini berfokus adalah pengaruh jumlah oscillating buoy yang digunakan dengan jumlah 10 (Case I), 6 (Case II), dan 2 (Case III). Hasilnya adalah efisiensi daya yang dihasilkan PMG yaitu 9.53% untuk Case I, 14.57% untuk Case II, dan 26.65% untuk Case III. Hal ini menunjukkan sistem WEC lebih efisien jika menggunakan jumlah buoy yang lebih sedikit karena pengaruh redaman WEC. Selain itu, efisiensi konversi energi meningkat terhadap resistansi ketika jumlah oscillating buoy tetap. Hal ini dikarenakan seiring meningkatnya resistansi menyebabkan koefisien redaman elektris mendekati nilai koefisien redaman optimum. Frekuensi natural dari WEC juga mendekati frekuensi gelombang laut.
Sedangkan efisiensi konversi energi menurun pada periode gelombang panjang ketika lebih banyak buoy yang digunakan. Output PMG mengindikasikan bahwa daya output meningkat dan variasi range daya output menurun pada penggunaan lebih banyak buoy. Artinya lebih banyak buoy menguntungkan untuk meningkatkan produksi energi listrik dan meningkatkan kualitas daya.
20 BAB IV METODE
4.1 Diagram Alir Penelitian
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.
Tabel 2. Jadwal Kegiatan Penelitian
No Nama Kegiatan Bulan
1 2 3 4 5 6 7 8 1 Penyusunan Program Kerja
& Koordinasi Penelitian X X X X X X X X 2 Studi Literatur, Rancangan
Geometri dan Desain X X X X X X X X 3
Penyusunan Rencana Pengujian dan Pembuatan Model
X X X
4 Persiapan Peralatan
Pengujian, Kalibrasi, dll X X X X 5 Pengujian Model Pemecah
Gelombang X X
6 Analisa Hasil Pengujian X X X
7 Scale Up Model X X
9 Uji Coba di Lokasi tertentu X X
10 Analisa Hasil di Lapangan X X
8 Persiapan Publikasi dan
Pembuatan Laporan X X X
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
Asal
Alokasi
Waktu Uraian Tugas
1.
Yoyok Setyo Hadiwidodo, ST., MT., PhD / 0005117103
Teknik Kelautan /
FTK ITS
30 jam/
minggu
• Penanggung Jawab Penelitian,
• Perencana Program Penelitian,
• Perencana Pengujian Model dan Purwarupa
• Membuat Konsep Pemodelan Fisik, dan Numerik,
• Menganalisa hasil-hasil penelitian
2.
Dr. Eng. Shade Rahmawati, ST., MT
Teknik Kelautan /
FTK ITS
30 jam/
minggu
• Menyiapkan Desain Penelitian Pengujian Model Fisik,
• Menganalisa Struktur dan Respon Gerak Konverter Energi Gelombang
• Menganalisa Hasil Pengujian Model Fisik Aspek Stabilitas Hidrodinamika
3. Sholihin, ST., MT
Teknik Kelautan /
FTK ITS
30 jam/
minggu
• Membuat Konsep dan
Pemodelan Lokasi Pesisir dan Kepulauan
• Menganalisa tentang Kondisi Perairan Pesisir atau Kepulauan yang Tepat untuk Implementasi Konverter Energi Gelombang
4.
Rizki Mendung Ariefianto, ST / 04311850010002
Mahasiswa Pasca Sarjana
Teknik Kelautan /
FTK ITS
30 jam/
minggu
• Menyiapkan Desain Penelitian Pengujian Model Fisik,
• Menyiapkan Model Fisik
• Menguji Model Fisik
• Menganalisa Hasil Pengujian Model Fisik
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 2014;47:204–10.
[18] Sugianto, D. N., Kunarso, Helmi, M., Alifdini, I., Maslukah, L., Saputro, S., … Endrawati, H. (2017). Wave energy reviews in Indonesia. International Journal of Mechanical Engineering and Technology.
[19] Koto, J. (2016). Potential of Ocean Thermal Energy Conversion in Indonesia.
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
