Tugas Individu Mata Kuliah Teknologi Kelautan Dosen Pengampu : Prof. Dr. Indra Jaya, M.Sc
PENGEMBANGAN TEKNIK ENERGI GELOMBANG MENJADI ENERGI LISTRIK
ULIL AMRI C552130021
JURUSAN TEKNOLOGI KELAUTAN SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Pengembangan Teknik Energi Gelombang Menjadi Energi Listrik
ULIL AMRI-C552130021 1
PENDAHULUAN Latar Belakang
Energi ombak adalah energi yang bisa didapat setiap hari, tidak akan pernah habis dan tidak menimbulkan polusi karena tidak ada limbahnya. Indonesia menyediakan sumber energi alternatif yang melimpah, sumber energi itu meliputi sumber energi yang terbarukan dan tak terbarukan. Selain minyak bumi di lepas pantai dan laut dalam, sumber energi yang tak terbarukan yang berasal dari laut dalam di wilayah Indonesia adalah methane hydrate. Methane hydrate adalah senyawa padat campuran antara gas methan dan air yang terbentuk di laut dalam akibat adanya tekanan hidrostatik yang besar dan suhu yang relatif rendah dan konstan di kedalaman lebih dari 1.000 meter.
Selain panas laut dan pasang surut, masih terdapat satu lagi energi samudera yaitu energi gelombang. Salah satu negara yang sudah banyak meneliti hal ini adalah Inggris. Berdasarkan hasil pengamatan yang ada, deretan ombak (gelombang) yang terdapat di sekitar pantai Selandia Baru dengan tinggi rata-rata 1 meter dan periode 9 detik mempunyai daya sebesar 4,3 kW per meter panjang ombak. Sedangkan deretan ombak serupa dengan tinggi 2 meter dan 3 meter dayanya sebesar 39 KW per-meter panjang ombak. Untuk ombak dengan ketinggian 100 meter dan perioda 12 detik menghasilkan daya 600 KW per meter. Di Indonesia, banyak terdapat ombak yang ketinggiannya di atas 5 meter sehingga potensi energi gelombangnya perlu diteliti lebih jauh. Negara-negara maju seperti Amerika Serikat, Inggris, Jepang, Finlandia, dan Belanda, banyak menaruh perhatian pada energi ini. Lokasi potensial untuk membangun sistem energi gelombang adalah di laut lepas, daerah lintang sedang dan di perairan pantai. Energi gelombang bisa dikembangkan di Indonesia di laut selatan Pulau Jawa dan Pulau Sumatera.
Permasalahan
Permasalahan yang akan dibahas dalam makalah ini adalah sabagai berikut: 1. Bagaimana potensi sumber energi gelombang laut di Indonesia.
2. Bagaimana teknik konversi energi gelombang laut menjadi listrik.
3. Bagaimana jika Indonesia memanfaatkan konversi energi gelombang menjadi listrik.
4. Bagaimana kekurangan dan kelebihan teknik konversi energi gelombang menjadi listrik.
BAHASAN
Teori Dasar Energi Gelombang Menjadi Energy Listrik
Sumber energi yang terbarukan dari laut adalah energi gelombang, energi yang timbul akibat perbedaan suhu antara permukaan air dan dasar laut (Ocean
Thermal Energy Conversion/OTEC), energi yang disebabkan oleh perbedaan tinggi
Pengembangan Teknik Energi Gelombang Menjadi Energi Listrik
ULIL AMRI-C552130021 2
OTEC, energi perbedaan tinggi pasang surut serta energi arus laut dapat diprediksi kapasitasnya dengan tepat di atas kertas. Untuk mendukung kebijaksanaan pemerintah, perlu dilakukan langkah-langkah pencarian sumber-sumber energi alternatif yang ramah lingkungan serta terbarukan.
Untuk wilayah Indonesia, energi yang mempunyai prospek bagus adalah energi arus laut. Hal ini dikarenakan Indonesia mempunyai banyak pulau dan selat sehingga arus laut akibat interaksi Bumi-Bulan-Matahari mengalami percepatan saat melewati selat-selat tersebut. Selain itu, Indonesia adalah tempat pertemuan arus laut yang diakibatkan oleh konstanta pasang surut M2 yang dominan di Samudra Hindia dengan periode sekitar 12 jam dan konstanta pasang surut K1 yang dominan di Samudra Pasifik dengan periode lebih kurang 24 jam. M2 adalah konstanta pasang surut akibat gerak Bulan mengelilingi Bumi, sedangkan K1 adalah konstanta pasang surut yang diakibatkan oleh kecondongan orbit Bulan saat mengelilingi Bumi.
Interaksi Bumi-Bulan diperkirakan menghasilkan daya energi arus pasang surut setiap harinya sebesar 3.17 TW, lebih besar sedikit dari kapasitas pembangkit listrik yang terpasang di seluruh dunia pada tahun 1995 sebesar 2.92 TW (Kantha & Clayson, 2000). Namun, untuk wilayah Indonesia potensi daya energi arus laut tersebut belum dapat diprediksi kapasitasnya.
Teknik Konversi Energi Gelombang Menjadi Listrik
Salah satu energi di laut tersebut adalah energi ombak. Sebenarnya ombak merupakan sumber energi yang cukup besar. Ombak merupakan gerakan air laut yang turun-naik atau bergulung-gulung. Energi ombak adalah energi alternatif yang dibangkitkan melalui efek gerakan tekanan udara akibat fluktuasi pergerakan gelombang. Ocean energi memfokuskan pengembangan pembangkit listrik gelombang laut dengan membuat oscilating water column yang mengapung di atas sebuah ponton dengan dipancangkan di dasar laut menggunakan kawat baja. Listrik yang dihasilkan dialirkan melalui kabel transmisi menuju ke daratan. Berlokasi di Irlandia, sebuah negara yang terletak di salah satu tempat dengan iklim yang mendukung terjadinya gelombang laut dengan energi yang lebih dari cukup untuk dipanen, perusahaan tersebut memiliki lokasi yang tepat untuk melakukan riset dan pengembangan.
Sistem pembangkit listrik tersebut terdiri dari chamber berisi udara yang berfungsi untuk menggerakkan turbin, kolom tempat air bergerak naik dan turun melalui saluran yang berada di bawah ponton dan turbin yang terhubung dengan generator. Gerakan air naik dan turun yang seiring dengan gelombang laut menyebabkan udara mengalir melalui saluran menuju turbin. Turbin tersebut didesain untuk bisa bekerja dengan generator putaran dua arah. Sistem yang berfungsi mengkonversi energi mekanik menjadi listrik terletak di atas permukaan laut dan terisolasi dari air laut dengan meletakkannya di dalam ruang khusus kedap air, sehingga bisa dipastikan tidak bersentuhan dengan air laut.
Pengembangan Teknik Energi Gelombang Menjadi Energi Listrik
ULIL AMRI-C552130021 3
katup khusus yang menghindarkan turbin tersebut dari overspeed. Energi ombak dapat digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik, seperti saat ini telah didirikan sebuah Pembangkit Listrik Bertenaga Ombak (PLTO) di Yogyakarta, yaitu model
Oscillating Water Column. Kolom air yang berosilasi (Oscillating Water Column).
Alat ini membangkitkan listrik dari naik turunnya air akibat gelombang dalam sebuah pipa silindris yang berlubang. Naik turunnya kolom air ini akan mengakibatkan keluar masuknya udara di lubang bagian atas pipa dan menggerakkan turbin.
OWC merupakan salah satu sistem dan peralatan yang dapat mengubah energi gelombang laut menjadi energi listrik dengan menggunakan kolom osilasi. Alat OWC ini akan menangkap energi gelombang yang mengenai lubang pintu OWC, sehingga terjadi fluktuasi atau osilasi gerakan air dalam ruang OWC, kemudian tekanan udara ini akan menggerakkan baling-baling turbin yang dihubungkan dengan generator listrik sehingga menghasilkan listrik. Sistem ini diakuinya belum pernah dibangun di Indonesia sehingga pelaksanaan disain dan pembangunan prototipe sistem OWC ini adalah yang pertama kali dilaksanakan. Rencananya pada 2007 akan dilaksanakan pengembangan rancang bangun Pembangkit Listrik Energi Gelombang untuk menghasilkan listrik 2,5 KVA hingga 500 kVA yang disesuaikan dengan pendanaan yang tersedia, pemerintah ataupun swasta. Prototipe yang telah diujicobakan adalah dengan struktur baja yang untuk output 1KVA dicapai efisiensi 30 persen dan dengan struktur beton yang untuk output 1KVA dicapai efisiensi 45 persen. Jika didayagunakan secara optimal maka energi konversi gelombang laut akan menjamin ketersediaan energi listrik sepanjang tahun sehingga suplai listrik tidak akan tergantung pada pergantian dan perubahan musim, ujarnya. Fenomena fisik laut seperti pergerakan pasang surut, gelombang, panas laut, angin laut dan perubahan salinitas seluruhnya bisa dikonversikan menjadi listrik.
Tujuan didirikannya PLTO ini adalah untuk memberikan model sumber energi alternatif yang ketersediaan sumbernya cukup melimpah di wilayah perairan pantai Indonesia. Model ini menunjukan tingkat efisiensi energi yang dihasilkan dan parameter-parameter minimal hiroosenografi yang layak, baik itu secara teknis maupun ekonomis untuk melakukan konversi energi.
Gambar : 1). Siklus udara menggerakan turbi, 2). Oscillating Water Column model
Dalam PLTO ini proses masuk dan keluarnya aliran ombak pada suatu ruangan tertentu (khusus) dapat menyebabkan terdorongnya udara keluar dan
Pengembangan Teknik Energi Gelombang Menjadi Energi Listrik
ULIL AMRI-C552130021 4
masuk melalui sebuah saluran di atas ruang khusus tersebut. Apabila diletakkan sebuah turbin di ujung saluran tersebut, maka aliran udara yang keluar masuk akan memutar turbin yang menggerakkan generator. Kelemahan dari model ini adalah aliran keluar masuk udara dapat menimbulkan kebisingan, akan tetapi karena aliran ombak sudah cukup bising umumnya ini tidak menjadi masalah besar.
Potensi Konversi Gelombang Menjadi Listrik Di Indonesia
Potensi laut sebagai sumber energi sangat besar. International Energy Agency (IEA) memperkirakan bahwa 10-50 % kebutuhan listrik tahunan dunia dapat disuplai dari konversi energi gelombang. Sementara itu, studi Department of Trade
and Industry (DTI) dan Carbon Trust di United Kingdom (UK) menyebutkan bahwa
sekitar 200.000 MW akan dipasang energi listrik yang diproduksi dari energi gelombang dan pasang surut pada tahun 2050.
Pemanfaatan energi gelombang laut untuk memenuhi kebutuhan listrik berperan meningkatkan keamanan suplai energi listrik dimasa yang akan datang. Energi listrik yang dihasilkan dari konversi energi gelombang diklasifikasikan sebagai sumber energi terbarukan sehingga dapat menahan laju penambahan konsentrasi gas rumah kaca seperti CO2, NOx, dan SO2 di atmosfer. Selain itu, konservasi bahan bakar fosil, minyak, dan gas dapat ditingkatkan. Penelitian dan pengembangan teknologi konversi energi gelombang sudah banyak dilakukan selama kurun waktu lebih dari tiga dasawarsa terakhir. Terdapat beberapa keuntungan yang diperoleh seperti tidak terdapatnya kebisingan, limbah cair, dan gas yang dihasilkan dalam pengopersian peralatan teknologi konversi energi gelombang laut tersebut.
Energi gelombang, sebagai energi kinetis dan potensial, dapat diubah menjadi energi listrik dengan 2 cara, yaitu cara langsung dan tidak langsung. Cara langsung yaitu pemanfaatan arus gelombang untuk menggerakkan propeller/baling-baling yang diletakkan dibawah permukaan laut. Cara tidak langsung memanfaatkan teknik konversi seperti Oscillating Water Column (OWC), Wave Dragon, dan Pelamis. Hanya saja semua teknik konversi diatas masih terhitung mahal (terutama untuk Indonesia) dan masih belum komersial. Dengan demikian, kajian dan inovasi masih sangat terbuka untuk teknologi masa depan ini.
Pengembangan Teknik Energi Gelombang Menjadi Energi Listrik
ULIL AMRI-C552130021 5
Kelebihan dan Kekurangan Teknik Konversi Energi Gelombang menjadi Listrik
Kelebihan :
1. Energi ombak adalah energi yang bisa didapat setiap hari, tidak akan pernah habis.
2. Tidak menimbulkan polusi karena tidak ada limbahnya .
3. Mudah untuk mengkonversi energi listrik dari energi mekanik pada ombak 4. Keuntungan penggunaan energi arus laut adalah selain ramah lingkungan,
energi ini juga mempunyai intensitas energi kinetik yang besar dibandingkan dengan energi terbarukan yang lain. Hal ini disebabkan densitas air laut 830 kali lipat densitas udara sehingga dengan kapasitas yang sama, turbin arus laut akan jauh lebih kecil dibandingkan dengan turbin angin.
5. Keuntungan lainnya adalah tidak perlu perancangan struktur yang kekuatannya berlebihan seperti turbin angin yang dirancang dengan memperhitungkan adanya angin topan karena kondisi fisik pada kedalaman tertentu cenderung tenang dan dapat diperkirakan.
Kekurangan :
1. Diperlukan alat khusus yang memerlukan teknologi tinggi, sehingga tenaga ahli sangat diperlukan.
2. Output dari pembangkit listrik tenaga pasang surut mengikuti grafik sinusoidal sesuai dengan respons pasang surut akibat gerakan interaksi Bumi-Bulan-Matahari.
3. Biaya instalasi dan pemeliharaannya yang cukup besar.
4. Tantangan teknis tersendiri untuk para insinyur dalam desain sistem turbin, sistem roda gigi, dan sistem generator yang dapat bekerja secara terus-menerus selama lebih kurang lima tahun.
5. Menggunakan pasang surut gelombang sebagai pembangkit energi listrik, bisa mengakibatkan rotasi bumi melambat 24 jam tiap 2000 tahun.
REFERENSI
http://www.beritanet.com/Technology/ombak-pembangkit-tenaga-listrik.html http://www.energi.lipi.go.id/utama.cgi?cetakartikel&1125749769
http://agusset.wordpress.com/2006/01/05/energi-dari-laut/
http://geton.nedw.org/pembangkit-listrik-tenaga-ombak/gerakan-tolak-nuklir/ http://portal.djlpe.esdm.go.id/modules/news/index.php?_act=detail&sub=news_m edia&news_id=839
http://www.energiterbarukan.net/index.php?option=com_content&task=view&id= 79&Itemid=80
http://www.energi.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1103304274&8
http://www.energiportal.com/mod.php?mod=publisher&op=viewarticle&cid=37& artid=731
