makalah Kelompok 3

ENERGI LAUT

DIBUAT UNTUK MEMENUHI MATA KULIAH

ENERGI BARU TERBARUKAN (2 SKS)

DOSEN PENGAMPU :

Dr. MUHAMMAD TAUFIK, M.Si

DISUSUN OLEH

DATIK NACITRA 140310100004

BRAIN AULIA 140310100016

CHANDRA LEONANDO SILITONGA 140310100020

FADLY RIZKI PRATAMA 140310100088

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS PADJADJARAN

2014

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Dunia menghadapi krisis energi yang dampaknya sudah dirasakan beberapa tahun ke

belakang. Ketergantungan kita atas satu jenis sumberdaya saja dan keterbatasan sumberdaya tersebut

menjadikan krisis tersebut semakin nyata. Energi fosil yang berupa minyak bumi, gas dan batubara

adalah energi yang tidak bisa diperbaharui. Ini menunjukkan sumberdaya tersebut tersedia terbatas

dan tidak terbarukan, penghematan hanyalah mengulur waktu saja untuk sampai pada kondisi “habis”,

apalagi pemborosan atau penggunaan yang tidak bijaksana.

Energi alternatif adalah energi yang berasal dari sumberdaya pengganti energy fosil (minyak

bumi, gas alam dan batubara) yang bersifat lestari atau terbarukan. Sumberdaya energi alternatif ini

biasanya berada di alam dan tersedia secara melimpah. Sumberdaya teresebut bisa dikembangkan

dengan aman untuk konversi energi atau dijamin tidak beresiko mengancam kehidupan manusia. Ada

beberapa sumberdaya energy alternatif yang sudah dikembangkan dan ada yang masih dalam tahap

penelitian. Beberapa sumberdaya tersebut seperti: air, angin, uap, panas bumi, nuklir, kelautan,

bioenergi dan lain-lain. Air adalah satu-satunya jenis sumberdaya terbarukan yang paling maksimal

dikembangkan (terutama di Indonesia) sedangkan yang lainnya belum maksimal karena masih dalam

tahap penelitian, uji coba dan pengkajian efisiensi (faktor ekonomi). Sumberdaya energi kelautan

adalah energi yang berasal dari laut dan perairan.

Bumi kita memiliki lebih besar wilayah lautan dibandingkan daratan. Indonesia adalah negara

kepulauan yang memiliki banyak laut, selat dan teluk. Potensi energi kelautan sangat besar di negara

yang memiliki lautan yang luas. Beberapa bentuk sumberdaya energi laut, seperti: energi pasang surut

air laut, gelombang laut (ombak), arus laut (arus bawah laut) dan energi panas laut. Di Indonesia,

semua energi kelautan tersebut masih dalam tahap penelitian, sedangkan di beberapa negara (Eropa,

Amerika Serikat, Kanada, Jepang, Korea, India dan Afrika) energi-energi ini sudah dikembangkan.

Dengan mengaju pada judul besar makah ini, akan dijelaskan secara spesifik 3 hal penting

yaitu energi laut yang didapat dari bentuk ombaknya, pasang surut dan temperatur laut itu

sendiri.

1.2 TUJUAN

Dengan melihat kondisi laut Indonesia, maka makalah ini mempuyai tujuan seperti

berikut ini:

1. Menjelaskan klasifikasi energi laut berdasarkan ombak, pasang surut, dan

temperturnya.

2. Memaparkan persamaan daya dan efisiensi dari setiap klasifikasi energi laut.

1.3 BATASAN MASALAH

Adapaun yang menjadi batasan masalah dalam pembahasan makalah ini adalah

pemanfaatan enegi yang hanya berasal dari laut.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Jika dihitung secara kartografis, Indonesia mempunyai lautan seluas 5,8 juta km. Hal

ini dinilai mempunyai potensi energi gelombang laut yaitu sepanjang pesisir barat Sumatera,

selatan Jawa, Nusa Tenggara Timur, dan Nusa Tenggara Barat. Untuk dapat mengelola

sumber energi gelombang laut, maka perlu diketahui parameter-parameter seperti tinggi

gelombang laut, panjang dan periode waktu. Secara mendasar, energi laut dapat

diklasifikasikan sebagai berikut :

a. Energi Gelombang Laut (Wave Energy)

b. Energi Pasang Surut (Tidal Power)

c. Energi Panas Laut (Ocean Thermal Energy)

2.1 Energi Gelombang Laut (Wave Energy)

Gelombang laut merupakan energi dalam transisi, merupakan energi yang terbawa

oleh sifat aslinya. Prinsip dasar terjadinya gelombang laut adalah sebagai berikut

(waldopo,2008):

” Jika ada dua massa benda yang berbeda kerapatannya ( densitasnya) bergesekan satu

sama lain, maka pada bidang geraknya akan terbentuk gelombang. ”

Gelombang merupakan gerakan naik turunnya air laut. Hal ini seperti ditunjukkan pada

gambar 1.

Gambar 1. Gambar pergerakan air laut (Sumber: Waldopo ,2008)

Gelombang permukaan merupakan gambaran yang sederhana untuk menunjukkan

bentuk dari suatu energi lautan. Gejala energi gelombang bersumber pada fenomena-

fenomena sebagai berikut (Pudjanarsa, 2006):

• Benda (body) yang bergerak pada atau dekat permukaan yang menyebabkan terjadinya

gelombang dengan periode kecil, energi kecil pula.

• Angin merupakan sumber penyebab utama gelombang lautan.

• Gangguan seismik yang menyebabkan terjadinya gelombang pasang atau tsunami. Contoh

gangguan seismik adalah: gempa bumi, dan lain-lain.

• Medan gravitasi bumi dan bulan penyebab gelombang-gelombang besar, terutama

menyebabkan gelombang pasang yang tinggi.

Selanjutnya gelombang laut ditinjau dari sifat pengukurannya dibedakan menurut

ketinggian serta periode alunannya. Dari kebanyakan data yang ada, tinggi gelombang lautan

dapat diukur melalui alat ukur gelombang ataupun dengan cara visual dengan melakukan

pengamatan langsung di lapangan. Gelombang laut sukar dijabarkan dengan pasti, tetapi

dapat diformulasikan dengan pendekatan. Berbagai macam teori pendekatan digunakan untuk

memberikan informasi ilmiah tentang sifat gelombang lautan pada suatu tingkat fenomena

yang aktual. Suatu teori sederhana tentang gelombang lautan dikenal sebagai teori dari Airy

atau teori gelombang linier. Selanjutnya para ahli membedakan sifat gelombang laut sebagai

gelombang linier dan gelombang non-linier.

2.1.1 Pengaruh angin

Angin adalah sumber utama terjadinya gelombang lautan. Dengan demikian tinggi

gelombang, periode, dan arah gelombang selalu berhubungan dengan kecepatan dan arah

angin. Angin dengan kecepatan rendah akan menyebabkan kecilnya tinggi gelombang dan

rendahnya periode gelombang yang terjadi, sedangkan angin yang kuat dan angin ribut akan

menyebabkan variasi tinggi serta periode gelombang serta mengarah ke berbagai penjuru.

Pada kondisi angin yang baik, gelombang laut dapat diobservasi secara random, baik untuk

tinggi, periode, maupun arahnya. Angin memberikan pengaruh yang besar terhadap

terjadinya gelombang laut sehingga efisiensi hampir semua pesawat konversi energi

gelombang laut dipengaruhi oleh frekuensi angin yang terjadi sepanjang tahun pada suatu

zone lautan tertentu. Pada gambar 2 menunjukkan suatu spektrum periode gelombang untuk

berbagai variasi kecepatan angin.

Gambar 2. Spektrum periode gelombang untuk berbagai kecepatan angin ( Pudjanarsa,2006)

2.1.2 Disain Pembangkit Listrik Tenaga (PLT) Gelombang Laut

2.1.2.a Komponen dasar PLT gelombang laut

Konstruksi pembangkit listrik tenaga (PLT) gelombang terdiri dari mesin konversi energi

gelombang, turbin, generator.

a. Mesin konversi energi gelombang laut

Energi gelombang laut dapat dimanfaatkan untuk menggerakkan pesawat-pesawat yang

nantinya bermanfaat demi kesejahteraan manusia. Upaya untuk memanfaatkan energi

gelombang laut telah banyak dilaksanakan baik dengan konsep yang sederhana maupun yang

canggih. Sejumlah percobaan telah dilaksanakan oleh para ahli di bidang gelombang laut dan

telah ditemukan beberapa konsep pemanfaatannya, diantaranya (Pudjanarsa, 2006):

Konsepsi yang sederhana:

• Heaving and pitching bodies

• Cavity resonators

• Pressure device

• Surging wave energy conventors

• Particel motion convertors

• Float wave-power machine

• The dolphin type wave power generators

Konsepsi yang lebih tinggi:

• Salter’s nodding duck

• Cockerell’s rafts

• Russel rectifier

• Wave focusing techniques

b. Turbin

Turbin merupakan bagian penting dalam suatu pembangkit tenaga listrik. Pada

pembangkit listrik tenaga gelombang laut ini jenis turbin yang digunakan ada dua jenis turbin

yang banyak digunakan yaitu turbin air dan turbin udara. Dimana turbin air menggunakan

media air sebagai fluida kerjanya. Sedangkat turbin udara mengunakan udara sebagai fluida

kerjanya. Jenis turbin air biasanya digunakan pada pembangkit listrik tenaga gelombang laut

yang menggunakan teknologi buoy tipe dan teknologi overtopping devices. Sedangkan jenis

turbin udara dipakai pada pembangkit listrik tenaga gelombang laut yang menggunakan

teknologi oscilatting water column. Jenis turbi n udara (wells turbine) yang digunakan pada

PLTGL-OWC ini adalah unidirectional wells turbine. Dimana turbin ini terdiri dari 2 jenis

ukuran turbin, hal ini disesuaikan dengan prinsip kerja 2 arah pada PLTGL-OWC. Dua buah

turbin ini diatur dengan kemiringan posisi bidang turbin yang berlawanan, sehingga nantinya

pada pergerakan udara keluar masuk chamber dihasilkan arah putaran yang sama. Kemudian

dari perputaran turbin inilah nantinya akan dikopel dengan generator sehingga dapat

menghasilkan daya listrik.

2.1.3 Cara kerja PLT gelombang laut

Dalam sistem pembangkitan tenaga gelombang laut, ada beberapa peralatan penting

yang sangat berperan mulai dari awal proses pembangkitan hingga tenaga listrik dihasilkan

yang nantinya tenaga listrik tersebut akan disalurkan kepada para konsumen. Peralatan-

peralatan tersebut adalah:

a. Mesin konversi energi gelombang laut Berfungsi untuk menyalurkan energi kinetik yang

dihasilkan oleh gelombang laut yang kemudian dialirkan ke turbin.

b. Turbin

Berfungsi untuk mengubah energi kinetik gelombang menjadi energi mekanik yang

dihasilkan oleh perputaran rotor pada turbin.

c. Generator

Di dalam generator ini energi mekanik dari turbin dirubah kembali menjadi energi

listrik atau boleh dikatakan generator ini sebagai pembangkit tenaga listrik. Sistem

pembangkitan pada pembangkit listrik tenaga gelombang ini dapat dijelaskan melalui skema

dibawah ini.

Gambar 3. Skema sistem pembangkitan Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang

Pertama-tama aliran gelombang laut yang mempunyai energi kinetik masuk kedalam

mesin konversi energi gelombang. Kemudian dari mesin konversi aliran gelombang yang

mempunyai energi kinetik ini dialirkan menuju turbin. Di dalam turbin ini, energi kinetik

yang dihasilkan gelombang digunakan untuk memutar rotor. Kemudian dari perputaran rotor

inilah energi mekanik yang kemudian disalurkan menuju generator. Di dalam generator,

energi mekanik ini dirubah menjadi energi listrik (daya listrik). Dari generator ini, daya listrik

yang dihasilkan dialirkan lagi menuju sistem tranmisi (beban) melalui kabel laut. Daya listrik

yang disalurkan melalui kabel laut ini adalah daya listrik arus searah (DC).

2.1.4 PLTGL-OWC

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 gelombangyang 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

2.1.4.a Teknologi oscilatting water column (OWC)

Pada teknologi OWC ini, digunakan tekanan udara dari ruangan kedap air untuk

menggerakkan whells turbine yang nantinya pergerakan turbin ini digunakan untuk

menghasilkan energi listrik. Ruangan kedap air ini dipasang tetap dengan struktur bawah

terbuka ke laut. Tekanan udara pada ruangan kedap air ini disebabkan oleh pergerakan naik-

turun dari permukaan gelombang air laut. Gerakan gelombang di dalam ruangan ini

merupakan gerakan compresses dan gerakan decompresses yang ada di atas tingkat air di

dalam ruangan. Gerakan ini mengakibatkan, dihasilkannya sebuah alternating streaming

kecepatan tinggi dari udara. Aliran udara ini didorong melalui pipa ke turbin generator yang

digunakan untuk menghasilkan listrik. Sistem OWC ini dapat ditempatkan permanen di

pinggir pantai atau bisa juga ditempatkan di tengah laut. Pada sistem yang ditempatkan di

tengah laut, tenaga listrik yang dihasilkan dialirkan menuju transmisi yang ada di daratan

menggunakan kabel laut.

2.1.4.b Kerapatan energi yang dihasilkan PLTGL OWC

Dalam menghitung besarnya energi gelombang laut dengan metode oscilatting water

column (OWC), hal yang pertama yang harus diketahui adalah ketersediaan akan energi

gelombang laut. Total energi gelombang laut dapat diketahui dengan menjumlahkan besarnya

energi kinetik dan energi potensial yang dihasilkan oleh gelombang laut tersebut. Energi

potensial adalah energi yang ditimbulkan oleh posisi relatif atau konfigurasi gelombang laut

pada suatu sistem fisik. Bentuk energi ini memiliki potensi untuk mengubah keadaan objek-

objek lain di sekitarnya, contohnya, konfigurasi atau gerakannya. Besarnya energi potensial

dari gelombang laut dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut (University of

Michigan,2008):

P . E=mgy (x , t)

2(J )

Dimana:

m = wρy : Massa Gelombang (kg)

ρ : massa jenis air laut (kg/m3)

w : lebar gelombang (m) (diasumsikan sama dengan

luas chamber pada OWC).

Y = y(x,t) = a sin(kx-ωt) (m) : persamaan gelombang

(diasumsikan gelombang sinusoidal).

a = h/2 : amplitudo gelombang.

h = ketinggian gelombang (m)

k=2 πλ

: konstantagelombang

λ : panjang gelombang (m)

ω=2 πT

(rad / sec) : frekuensigelombang

T : Periode gelombang (sec)

Maka persamaan energi potensial dapat ditulis sebagai berikut :

P . E=ωρgy2

2=ωρg

a2

2sin2(kx−ωt )

Selanjutnya dihitung besarnya energi potensial gelombang lebih dari 1 periode,

diasumsikan bahwa gelombang hanya merupakan fungsi dari x terhadap waktu, sehingga

didapatkan persamaan y(x,t) = y(x). Jadi didapatkan:

dP . E=0.5 w ρga2 sin2 ( kx−ωt ) dx

Berdasarkan persamaan k=2 πλ

dan ω=2 πT

, maka didapatkan persamaan :

P . E=14

w ρga2 λ

Besarnya energi kinetik lebih dari 1 periode adalah sebanding dengan besarnya energi

potensial yang dihasilkan :

K . E .=14

w ρga2 λ

Dimana energi kinetik adalah bagian energi yang berhubungan dengan gerakan dari

gelombang laut. Setelah besarnya energi potensial dan energi kinetik diketahui, maka dapat

dihitung total energi yang dihasilkan selama lebih dari 1 periode dapat dicari dengan

menggunakan persamaan:

EW=P .E .+K . E .=12

w ρga2 λ

Total energi yang dimaksud disini adalah jumlah besarnya energi yang dihasilkan

gelombang laut yang didapatkan melalui penjumlahan energi potensial dan energi kinetik

yang dimilikinya. Melalui persamaan diatas, maka dapat dihitung besarnya energy density

(EWD), daya listrik (PW), dan power density (PWD) yang dihasilkan gelombang laut. Untuk

menetukan besarnya energy density (EWD) yang dihasilkan gelombang laut digunakan

persamaan berikut ini :

EWD=EW

λW

=12

ρga2(J /m2)

Energi densitas adalah besarnya kerapatan energi yang dihasilkan gelombang laut tiap

1 satuan luas permukaan. Untuk menentukan besarnya daya listrik (PW) yang dihasilkan

gelombang laut digunakan persamaan berikut ini.

PW=EW

T(W )

Dimana wave power adalah besarnya daya listrik yang mampu dihasilkan oleh

gelombang laut. Untuk menentukan besarnya power density (PWD) yang dihasilkan

gelombang laut digunakan persamaan berikut ini :

PWD=PW

λW

= 12T

ρga2(W /m2)

2.1.5. Skema PLTGL-OWC

Pembangkit listrik tenaga gelombang laut dengan teknologi oscilatting water column

ini ditempatkan di tengah laut dan dibuat di atas sebuah ponton yang dipancangkan di dasar

laut menggunakan kawat baja. Listrik yang dihasilkan dialirkan melalui kabel transmisi

menuju ke daratan.

Gambar 5. Skema oscilatting water column( Sumber: Graw, 1996)

Sistem pembangkit listrik ini 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. Sistem yang berfungsi mengkonversi energi mekanik menjadi listrik ( turbin,

generator) diletakkan 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. Dengan sistem yang dimilikinya, pembangkit listrik ini bisa memanfaatkan

efisiensi optimal dari energi gelombang dengan meminimalisir gelombang-gelombang yang

ekstrim. Efisiensi optimal bisa didapat ketika gelombang dalam kondisi normal. Skema

pergerakan gelombang laut dengan oscilating water column (OWC) terdiri dari 2 jenis aliran,

yaitu aliran udara masuk dan aliran udara keluar.

Gambar 6. Skema pergerakan gelombang laut pada oscilatting water column

Dari gambar 6 terlihat bahwa skema pergerakan gelombang laut dalam OWC terdiri

dari 2 jenis aliran udara, yaitu:

Aliran udara keluar

Pada aliran udara keluar ini, skema pergerakan gelombang laut dapat dijelaskan sebagai

berikut:

pertama diawali dari naiknya permukaan gelombang laut sehingga menyebabkan udara di

dalam chamber bergerak naik karena ada tekanan dari gelombang laut (proses 1). Kemudian

udara tersebut masuk melewati katub A menuju ke ruangan X (proses 2). Setelah itu udara ini

mengalir menuju ruangan Y, dimana aliran udara ini menyebabkan turbin berputar (proses 3).

Pada proses ini, energi kinetik yang dihasilkan oleh perputaran turbin dikopel dengan

generator sehingga menghasilkan energi listrik. Kemudian setelah melewati turbin, udara

bertekanan ini mengalir melewati katub D dan selanjutnya mengalir keluar dari OWC

(proses 4).

Aliran udara masuk

Pada aliran udara masuk ini, skema pergerakan gelombang laut dapat dijelaskan sebagai

berikut: pertama diawali dari turunnya permukaan gelombang laut sehingga menyebabkan

udara dari luar masuk melewati katub C (proses 1). Kemudian udara tersebut masuk melewati

katub C menuju ke ruangan X (proses 2). Setelah itu udara bertekanan ini mengalir menuju

ruangan Y, dimana aliran udara bertekanan ini menyebabkan turbin berputar (proses 3). Pada

proses ini, energi kinetik yang dihasilkan oleh perputaran turbin dikopel dengan generator

sehingga menghasilkan energi listrik. Kemudian setelah melewati turbin, udara bertekanan ini

mengalir melewati katub B dan selanjutnya mengalir menuju kedalam chamber diikuti

dengan turunnya permukaan air laut.

2.2 Energi Pasang Surut (Tidal Power)

Pasang-surut (pasut) merupakan salah satu gejala alam yang tampak nyata di laut,

yakni suatu gerakan vertikal (naik turunnya air laut secara teratur dan berulang-ulang) dari

seluruh partikel massa air laut dari permukaan sampai bagian terdalam dari dasar laut.

Gerakan tersebut disebabkan oleh pengaruh gravitasi (gaya tarik menarik) antara bumi dan

bulan, bumi dan matahari, atau bumi dengan bulan dan matahari. Pasang-surut laut

merupakan hasil dari gaya tarik gravitasi dan efek sentrifugal, yakni dorongan ke arah luar

pusat rotasi. Hukum gravitasi Newton menyatakan, bahwa semua massa benda tarik menarik

satu sama lain dan gaya ini tergantung pada besar massanya, serta jarak di antara massa

tersebut. Gravitasi bervariasi secara langsung dengan massa, tetapi berbanding terbalik

terhadap jarak. Sejalan dengan hukum di atas, dapat dipahami bahwa meskipun massa bulan

lebih kecil dari massa matahari tetapi jarak bulan ke bumi jauh lebih kecil, sehingga gaya

tarik bulan terhadap bumi pengaruhnya lebih besar dibanding matahari terhadap bumi.

Kejadian yang sebenarnya dari gerakan pasang air laut sangat berbelit-belit,sebab gerakan

tersebut tergantung pula pada rotasi bumi, angin, arus laut dan keadaan-keadaan lain yang

bersifat setempat. Gaya tarik gravitasi menarik air laut ke arah bulan dan matahari dan

menghasilkan dua tonjolan (bulge) pasang surut gravitasional di laut. Lintang dari tonjolan

pasang surut ditentukan oleh deklinasi, yaitu sudut antara sumbu rotasi bumi dan bidang

orbital bulan dan matahari (WARDIYATMOKO & BINTARTO,1994).

Pasang-surut purnama  (spring tides) terjadi ketika bumi, bulan dan matahari berada

dalam suatu garis lurus (matahari dan bulan dalam keadaan oposisi). Pada saat itu, akan

dihasilkan pasang tinggi yang sangat tinggi dan pasang rendah yang sangat rendah, karena

kombinasi gaya tarik dari matahari dan bulan bekerja saling menguatkan. Pasang-surut

purnama ini terjadi dua kali setiap bulan, yakni pada saat bulan baru dan bulan purnama (full

moon).  Sedangkan pasang-surut perbani  (neap tides)  terjadi ketika bumi, bulan dan

matahari membentuk sudut tegak lurus, yakni saat bulan membentuk sudut 90° dengan bumi.

Pada saat itu akan dihasilkan pasang tinggi yang rendah dan pasang rendah yang tinggi.

Pasang-surut perbani ini terjadi dua kali, yaitu pada saat bulan 1/4 dan 3/4

(WARDIYATMOKO & BINTARTO, 1994).

Pasang-sumt laut dapat didefinisikan pula sebagai gelombang yang dibangkitkan

oleh adanya interaksi antara bumi, matahari dan bulan. Puncak gelombang disebut pasang

tinggi (High Water/RW) dan lembah gelombang disebut surut/pasang rendah (Low

Water/LW). Perbedaan vertikal antara pasang tinggi dan pasang rendah disebut rentang

pasang-surut atau tunggang pasut (tidal range) yang bisa mencapai beberapa meter hingga

puluhan meter. Periode pasang-surut adalah waktu antara puncak atau lembah gelombang ke

puncak atau lembah gelombang berikutnya. Harga periode pasang-surut bervariasi antara 12

jam 25 menit hingga 24 jam 50 menit (SETIAWAN, 2006).

Menurut WIBISONO (2005), sebenarnya hanya ada tiga tipe dasar pasang-surut yang

didasarkan pada periode dan keteraturannya, yaitu sebagai berikut:

1.  Pasang-surut tipe harian tunggal (diurnal type): yakni bila dalam waktu 24 jam terdapat 1

kali pasang dan 1 kali surut.

2.  Pasang-surut tipe tengah harian/ harian ganda (semi diurnal type): yakni bila dalam waktu

24 jam terdapat 2 kali pasang dan 2 kali surut.

3.  Pasang-surut tipe  campuran (mixed tides): yakni bila dalam waktu 24 jam terdapat bentuk

campuran yang condong ke tipe harian tunggal atau condong ke tipe harian ganda.

Tipe pasang-surut ini penting diketahui untuk studi lingkungan, mengingat bila di

suatu lokasi dengan tipe pasang-surut harian tunggal atau campuran condong harian tunggal

terjadi pencemaran, maka dalam waktu kurang dari 24 jam, pencemar diharapkan akan

tersapu bersih dari lokasi. Namun pencemar akan pindah ke lokasi lain, bila tidak segera

dilakukan clean up. Berbeda dengan lokasi dengan tipe harian ganda, atau tipe campuran

condong harian ganda, maka pencemar tidak akan segera tergelontor keluar. Dalam sebulan,

variasi harian dari rentang pasang-surut berubah secara sistematis terhadap siklus bulan.

Rentang pasang-surut juga bergantung pada bentuk perairan dan konfigurasi lantai samudera.

Pasang-surut (pasut) di berbagai lokasi mempunyai ciri yang berbeda karena dipengaruhi

oleh topografi dasar laut, lebar selat, bentuk teluk dan sebagainya.

Di beberapa tempat, terdapat beda antara pasang tertinggi dan surut terendah

(rentang pasut), bahkan di Teluk Fundy (Kanada) bisa mencapai 20 meter. Proses terjadinya

pasut memang merupakan proses yang sangat kompleks, namun masih bisa diperhitungkan

dan diramalkan. Pasut dapat diramalkan karena sifatnya periodik, dan untuk meramalkan

pasut, diperlukan data amplitudo dan beda fasa dari masing-masing komponen pembangkit

pasut. Ramalan pasut untuk suatu lokasi tertentu kini dapat dibuat dengan ketepatan yang

cukup cermat (NONTJI, 2005).

Pasut tidak hanya mempengaruhi lapisan di bagian teratas saja, melainkan seluruh

massa air yang bisa menimbulkan energi yang besar. Di perairan pantai, terutama di teluk

atau selat sempit, gerakan naik turunnya muka air akan menimbulkan terjadinya arus pasut.

Jika muka air bergerak naik, maka arus mengalir masuk, sedangkan pada saat muka air

bergerak turun, arus mengalir ke luar. NONTJI (2005) mengatakan bahwa pengetahuan

mengenai pasut sangat diperlukan dalam pembangunan pelabuhan, bangunan di pantai dan

lepas pantai, serta dalam hal lain seperti pengelolaan dan budidaya di wilayah pesisir,

pelayaran, peringatan dini terhadap bencana banjir air pasang, pola umum gerakan massa air

dan sebagainya. Namun yang paling penting dari pasut adalah energinya dapat dimanfaatkan

untuk menghasilkan tenaga listrik.

Pembanglit listrik tenagan pasang surut pada dasarnya ada dua metode untuk

memanfaatkan energi pasang surut, yaitu Dam Pasang Surut (Tindal Barrages) dan Turbin

Lepas Pantai ( Offshore Turbines).

1.      Dam Pasang Surut (Tindal Barrages)

Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut ini merupakan pembangkit yang menggunakan

metode pembuatan dam pada hulu sungai yang berbuara ke laut yang memanfaatkan pasang

surut air laut sehingga dapat menggerakan turbin dan generator. Pada metode ini merupakan

penemuan pembangkit listrik terbarukan yang akan di jelaskan oleh penulis dibawah ini.

2.      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 Energy dari Kanada, Swan Turbines (ST) dari Inggris, dan Marine Current Turbines

(MCT) dari Inggris. Gambar hasil rekaan tiga dimensi dari ketiga jenis turbin tersebut

ditampilkan dalam gambar 7.

gambar 7. Turbin Lepas Pantai ( Offshore Turbines)

gambar: (1) marineturbines.com, (2) swanturbines.co.uk, (3) & (4) bluenergy.com

Gambar sebelah kiri (1): Seagen Tidal Turbines buatan MCT. Gambar tengah (2):

Tidal Stream Turbines buatan Swan Turbines. Gambar kanan atas (3): Davis Hydro Turbines

dari Blue Energy. Gambar kanan bawah (4): skema komponen Davis Hydro Turbines milik

Blue Energy.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

Energy 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.

metode Dam Pasang Surut (Tindal Barrages) ini sangat umum digunakan oleh negara

yang berpotensi untuk pembangkit listrik terbarukan ini.

2.2.1. Prinsip kerja PLTPs Tindal Barrage

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 8. Proses masuknya Air Laut Pada Metode Tindal Barrages

Gambar 9. Keluarnya Air Laut dan Memutar Turbin Pada Metode Tindal Barrages

Apabila muka air laut (surut) sama tingginya dengan muka air dalam waduk maka

saluran air ke turbin ditutup. Sementara itu muka air laut (pasang) naik terus. Ketika tinggi

muka air laut mencapai kira-kira setengah tinggi air pasang maksimum, maka katup saluran

air ke turbin dibuka dan air laut masuk ke dalam waduk melalui saluran air ke turbin, dan

menjalankan turbin dan generator dalam hal tersebut tinggi muka air di dalam waduk akan

naik. Apabila muka air laut telah mencapai ketinggian maksimumnya tetapi masih lebih dari

muka air dalam waduk, turbin generator dan air dalam waduk menjadi sangat kecil.

Sehingga turbin generator tidak bekerja pada keadaan tersebut katup simpang (by pass

valve) yang menghubungkan laut dengan waduk dibuka, sehingga air laut  lebih cepat masuk

mengisi waduk, ketika muka air laut dan air di dalam waduk sama tingginya, baik katup

simpang maupun katup saluran turbin ditutup. Pada keadaan tersebut tinggi muka air dalam

waduk tetap konstan sedangkan inggi muk air laut terus surut. Apabila pebedaan tinggi antara

permukaan air laut dan permukaan air dalam waduk sudah cukup besar maka turbin

dijalankan dengan membuka katup air ke turbin pada keadaan tersebut air mengalir dari

waduk ke  laut melalui turbin sehingga turbin berputar dan permukaan air dalam waduk

turun. Proses ini terus berlangsung sampai tinggi air dalam waduk tidak cukup untuk

menjalankan turbin, dan katup simpang dibuka supaya air yang masih ada di dalam waduk

cepat keluar mengalir ke laut. Dalam keadaan tersebut  air laut masih surut atau telah naik

tetapi masih belum mencapai tinggi turbin setelah waduk kosong atau ketika permukaan air

laut dalam waduk sama tingginya dengan muka air laut, katup simpang dan katup masuk

turbin ditutup kembali.

Demikianlah proses tersebut terjadi berulang-ulang mengisi dan mengosongkan air

dalam waduk untuk menjalankan turbin generator dengan memanfaatkan proses air pasang

dan air surut. Pusat listrik tenaga pasang surut biasanya dibuat dengan waduk berukuran besar

supaya dapat dibuat secara ekonomis dengan menghasilkan listrik yang banyak.

Dari gambar di atas turbin yang digunakan adalah turbin air dua arah yang nantinya

untuk membangkitkan daya pada waktu pasang dan pada waktu surut. Hal ini dapat dilakukan

selama 12,5 jam dalam /hari dengan periode 2 x sehari. Periode pengosongan waduk

dilakukan pada saat permukaan air laut mulai turun sehingga turbin dapat berputar 24 jam.

Turbin yang di sini ialah turbin dua arah seperti gambar di bawah ini.

Gambar 10. Turbin Dua Arah

Namun jenis turbin paling cocok digunakan adalah jenis turbin dua arah yaitu turbin

air jenis “bulb” yang gambarnya seperti di bawah ini.

Gambar 11. Turbin Dua Arah jenis Bulb

( Sumber: Pengkajian sumber listrik alternatif dan mesin listrik alternatif )

Turbin-turbin ini putarannya lebih lambat dari kebutuhan putaran generator sehingga

dibutuhkan sistem percepatan putaran dalam bentuk “gear box” yang nantinya perputaran

yang dibutuhkan generator yang sesuai.

            Untuk lebih jelasnya grafik dibawah ini yaitu grafik 1 akan menunjukkan urutan

operasi pembangkitan daya pada waktu pasang dan pada waktu surut.

Grafik 1. operasi pembangkitan daya pada waktu pasang dan pada waktu surut

( Sumber : W. Arismunadar,Penggerak Mula )

Dalam grafik 1 untuk mengetahui debit air jatuh yang diperoleh dari operasi pompa

yang biasanya dilaksanakan pada saat terjadi beban puncak maka dapat diibuat grafik yang

mana dalam grafik itu menjelaskan urutan operasi turbin-pompa di La-Rance dalam grafik

tersebut terlukis garis tinggi permukaan air laut, berupa suatu sinusoida, yang titik tertinggi

berupa situasi pasang. Dengan garis-garis terputus dilukis tinggi permukaan ari dalam waduk.

Pada asasnya, antara tenaga pasang surut dan tenaga air konvensional terdapat persamaan,

yaitu kedua-duanya adalah tenaga air yang memanfaatkan gravitasi tinggi jatuh air untuk

pembangkit tenaga listrik.

            Perbedaan-perbedaan utama secara garis besar adalah:

a)  Pasang surut menyangkut arus air periodik dwi-arah dengan dua kali pasang dan dua kali

surut tiap hari.

b)  Operasi di lingkungan air laut memerlukan bahan-bahan konstruksi yang lebih tahan

korosi daripada dimiliki material untuk air tawar.

c)  Tinggi jatuh relatif sangat kecil (maksimal 11 meter) bila dibandingkan dengan terbanyak

instalasi-instalasi hidro lainnya.

Berdasarkan berbagai studi dan pengalaman, energi yang dapat dimanfaatkan adalah

sekitar 8 sampai 25 % dari seluruh energi teoretis yang ada. Proyek Pusat Listrik Tenaga

Pasang Surut La Rance di Prancis, yang merupakan sentral pertama yang besar, mempunyai

efisiensi sebesar 18 %, yang akan meningkat menjadi 24 % bila proyek itu telah

dikembangkan sepenuhnya.

  Untuk mendapatkan efisiensi yang tinggi, sebuah instalasi pasang surut harus

memasang kapasitas pembangkitan listrik yang relatif lebih besar, dibanding dengan Pusat

Listrik Tenaga Air biasa. Di lain pihak Pusat Listrik Tenaga Pasang Surut tidak tergantung

pada perubahan-perubahan musim sebagaimana halnya dengan sungai-sungai biasa.

Gambar 12. PLTPs La Rance, Brittany, Perancis

Daya terpasang instalasi pasang surut La Rance adalah 240 MW dan terdiri atas 24

mesin masing-masing berdaya 10 MW dan menurut keterangan, akan ditingkatkan menjadi

350 MW. Juga direncanakan sebuah Pusat Listrik Tenaga Pasang Surut sebesar 2176 MW di

Bay of Fundy, Kanada, antara tahun 1980 dan 1990. Sebuah studi Argentina mempelajari

kemungkinan pembangunan sebuah instalasi pasang surut dengan daya terpasang 600 MW di

Golfo San Matias dan Golfo Neuvo dekat Semenanjung Valdes di pantai Atlantik.

  Pasang surut di pantai Barat Laut Australia mencapai tinggi 11 meter, dan menurut

keterangan, mempunyai potensi teoretis sebesar 300.000 MW. Berikut ini adalah penjelasan

bangunan-bangunan utama proyek Kuala Rance yang diuraikan secara singkat.

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 hanya16 MW.

Kekurangan terbesar dari pembangkit listrik tenaga pasang surut adalah pembangkit

ini 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 PLTPs tidak aktif, dapat digunakan

pembangkit listrik lainnya untuk sementara waktu hingga terjadi pasang surut lagi.

2.2.2. Bagian-Bagian PLTPs Tindal Barrages

a. Bagian Pintu Air

Pintu air ini mempunyai fungsi yang sangat penting dalam mempercepat pengosongan

dan pengisian waduk dalam waktu daur pengoperasian. Bagian bukaan pintu air itu lebarnya

15 meter dengan pintu putar berukuran 15 meter x 10 meter.

Keenam terusan jalan air dengan jumlah areal 900 m2 dapat melayani aliran air 5000

m3/detik. Bila perbedaan tingkatan (tinggi) antara laut dan kolam adalah 1 meter, bagian

bendungan dalam hal ini berbeda dan memperoleh tekanan air pada kedua belah arah yaitu air

melakukan tekanan dalam satu arah dan sebaliknya pula dari arah lain, dengan dua daur

pengoperasian.

Katup-katup dijalankan beberapa kali dalam sehari untuk mengisi dan mengosongkan

kolam dalam setiap siklus. Tidak seperti yang hanya terjadi beberapa kali saja dalam setahun

dengan katup-katup pintu air bendungan sungai.

b. Bagian Pengisian Batu

Pintu-pintu disambung dengan bagian yang diisi dengan batu-batuan, panjangnya

163,6 meter, hingga bendungan pembangkit tenaga. Kedua permukaan tanggul miring dengan

dinding dari beton dengan kemiringan 1 : 55. Penapisnya dilindungi dari gerak gelombang

oleh petak-petak batu karang yang besar.

c. Bangunan Pembangkitan Tenaga

Bangunan pembangkit tenaga yang mirip terowongan itu panjangnya 386 meter.

Punya tiga tegangan pantai, 24 pembangkit tenaga dan sebuah ruang pengendali, yang

semuanya berada di ruang mesin pembangkit tenaga listrik. Dua dinding yang menghadapi

air pasang diperkuat dengan tiang-tiang penyangga di setiap 13,3 meter. Unit-unit

pembangkit tenaga listrik, memiliki 24 pasang turbin generator yang kapasitas masing-

masingnya 10 mega-watt, tiga transformator dari 380 mega-volt-amper. Dengan voltase

penaik tegangan dari 3500 volt ke 225.000 volt. Tiga panel pengendali yang mengatur

masing-masing 8 buah turbin dan kabel-kabel minyak bertegangan tinggi 225.000 volt, yang

menghubungkan transformator-transformator itu dengan sub-stasiun yang berada di luar

daerah pembangkitan.

Perangkat-perangkat turbin berkecepatan normal 94 putaran/menit, dengan kecepatan

tertinggi 380 putaran dalam satu menit. Turbinnya berdiameter 5,43 meter, generatornya

berdiameter 4,36 meter dan panjang perangkat itu secara keseluruhan 13,4 meter.

Turbin generator tersebut terdiri dari empat susun bilah daun yang dapat disetel

sampai siku 420051”. Dengan dorongan motor servo (motor putaran lambat). Penyaluran

pada turbin dapat diatur oleh 24 bilah baling-baling dalam bentuk bola diperkuat

kedudukannya oleh 12 baling-baling serta diperkokoh oleh empat balok ganjaran.

Unit-unit itu akan menghasilkan tenaga sebanyak 537 mw/h dalam pergerakan air

pasang ke arah laut dan sebanyak 71,5 MW/H ketika air pasang bergerak ke arah kuala. Dari

jumlah tenaga sebanyak 608,5 MW/H tersebut, sebanyak 64,5 MW/H akan digunakan lagi

untuk menopang air laut waduk pada saat permukaan laut dan waduk hampir sejajar.

d. Coffer Dam

Dalam tahap awal dibuat dua bangunan pemagar (penutup) dalam rangka

pembangunan pintu air dan bendungan bergerak atau bagian pintu air. Pemagaran (penutup)

kedua, yang sebenarnya dari dua coffer dam; mulai dari dinding yang dibangun dari tepi

kanan ke tepi pulau. Pemagaran digunakan untuk menangani pelepasan air, air pasang pada

tahap-tahap terakhir dalam pembuatan coffer dam utama.

Penutupan di tepi kiri (pemagaran pintu air) terdiri dari dinding beton, yang membuat

areal yang tertutup kering hanya pada puncak air surut. Penutupan sebelah kanan terdiri dari

dua coffer dam kecil dengan bagian atasnya sedikit di atas tingkat permukaan air pasang

tertinggi dan berbentuk kotak yang diperkuat tiang-tiang dan lapisan yang diisi pasir.

Kotakan-kotakan itu terdiri dari lima belas silinder yang besar-besar berdiameter 19

meter dan tingginya antara 15 meter dan 20 meter, dihubungkan dengan lengkungan-

lengkungan tiang. Tetap ini bukanlah coffer dam yang utama. Dua coffer dam dibangun di

sebelah utara dan sebelah selatan. Coffer dan di sebelah utara panjangnya 600 meter, tinggi

atau yang bagian atasnya sedikit di atas tingkat permukaan air pasang tertinggi (14 meter),

memisahkan laut dengan kuala (Rance).

Coffer dam  ini juga dibuat dengan cara yang sama dengan dua pemagaran yang lebih

dulu. Daerah tengah, yang panjangnya 360 meter yang terdiri dari 19 caisson. Caisson adalah

alat yang digunakan untuk turun ke dalam air, bentuknya seperti peti kotak terbalik.

2.2.3. Komponen Pembangkit Tenaga Lsitrik Energi Air Pasang Surut

Tujuh komponen utama sebuah Pusat Pembangkit Tenaga Listrik Energi Air Pasang

Surut adalah:

1.  Bangunan ruangan mesin

2.  Tanggul (bendungan) untuk membentuk kolam

3.  Pintu-pintu air untuk jalan air dari kolam ke laut atau sebaliknya

4.  Turbin yang berputar oleh dorongan air pasang dan air surut.

5.  Generator yang menghasilkan listrik 3.500 volt.

6.  Panel penghubung.

7.  Transformator step up dari 3.500 volt ke 150.000 volt.

2.2.4. Kerjasama Sistem Kolam Ganda

Bagan ini ditandai oleh dua kolam dengan tinggi yang berbeda dan dihubungkan

melalui turbin. Pintu air pada kolam yang tinggi tingkat airnya dan pada kolam yang rendah

tingkat airnya, menghubungkan kolam-kolam itu dengan laut. Yang pertama disebut pintu air

jalan masuk dan yang kedua pintu air jalan keluar.

Pengoperasian ini dilakukan dengan pintu air jalan masuk yang ditutup. Kolam atas

yang sudah penuh sebelumnya segera memindahkan airnya melalui turbin-turbin ke kolam

bawah. Tingkat permukaan air kolam atas turun, sedangkan tingkat permukaan kolam bawah

meningkat.

Pada saat permukaan air kolam atas mendekati ketinggian permukaan kolam bawah,

pintu air keluar pada kolam bawah segera dibuka, sehingga tingkat permukaan kolam bawah

mencapai tingkat paling rendah. Kemudian pintu jalan keluar ditutup dan waktunya diatur

bersamaan dengan datangnya masa naik air pasang dan bila tinggi air pasang dari laut sudah

menyamai tinggi permukaan air kolam atas. Maka pintu jalan air masuk pada kolam atas

dibuka sehingga tinggi permukan kolam atas mencapai titik tertinggi dan saat itu pintu air

jalan masuk ditutup. Setelah itu daur kedua yang sama pun dimulai. Dengan sistem ini masa

putar (operasi) pembangkitan dapat diatur lebih lama.

Syarat-syarat untuk memilih lokasi pembuatan pembangkit energi listrik pasang surut

ini adalah:

1.      Tinggi air pasang pada lokasi harus memadai sepanjang tahun.

2.       Kuala atau estu arium harus mempunyai geomorfologi yang dengan tanggul yang

relatif pendek dapat dikembangkan sebagai kolam penampung air.

3.      Lokasi yang diusulkan tersebut tidak mempunyai endapan yang luar biasa jika

membawa endapan lumpur ke dalam laut diperlukan usaha untuk mengangkat endapan ke

atas suatu kolam penampungan.

4.      Lokasi yang dipilih harus bebas dari serangan ombak besar.

5.       Lokasi yang dipilih harus sedemikian rupa sehingga tidak timbul masalah akibat

pembendungan kuala, seperti perubahan pola air pasang surut.

2.2.5. Konversi Energi Gelombang Pasang Surut

Air yang bergerak memiliki energi kinetik yang mirip dengan angin. Energi per detik

yang diterima oleh perangkat daerah frontal (m²) dengan densitas ρ, dan saat

kecepatan V (m / s) Oleh karena itu dapat dinyatakan sebagai berikut:

daya yang dapat dikonversi ke bentuk mekanik adalah terbatas untuk perangkat dalam

aliran terbuka yaitu :

Dimana Cp adalah koefisien daya. Nilai Cp untuk turbin terkena aliran dari suatu

fluida terbatas pada nilai maksimum teoritis sekitar 0.593 menurut hukum Betz.

Untuk koefisien daya umumnya fungsi dari rasio kecepatan ujung (rasio antara

kecepatan pisau turbin tip dan kecepatan aliran fluida), yang tergantung pada bentuk

blade dan jumlah blade.

Dengan asumsi efisiensi transmisi gearbox dari η1 dan generator efisiensi η2

kemudian

output daya listrik diberikan sebagai:

2.2.6. Kesulitan Pada Pembangkitan Tenaga Air Pasang

Dari sejarah perkembangannya di atas terlihat bahwa manusia sudah agak terlambat

dalam mempergunakan tenaga air pasang surut.  Ada sejumlah alasan yang meyebabkan

pembangkit tenaga listrik dengan penggerak tenaga air pasang surut. Pembangkit jenis ini

tertinggal pengembangannya dibandingkan dengan jenis pembangkitan tenaga listrik energi

lain. Beberapa alasannya itu adalah sebagai berikut:

a.  Karena pembangkit listrik energi air pasang surut bergantung pada ketinggian yang

berbeda dari permukaan laut dan kolam penampung. Pola pengaturan ketinggian air

dilakukan dengan perluasan kolam atau jumlah kolam dan sistem putaran ganda (putaran dua

arah) yang dapat berfungsi pada saat pasang naik dan pasang surut.

b.  Perbedaan tinggi air pasang terbatas hanya beberapa meter, bila baling-baling turbin atau

pipa turbin secara teknologi perkembangannya kurang baik terpaksa menggunakan cara

konvensional yaitu turbin tipe Koplan sebagai alternatifnya. Hal ini tidak cocok lagi

mengingat perkembangan teknologi yang dapat membolak-balikkan putaran turbin dan

generator.

c.  Jarak air pasang ialah perubahan  ketinggian permukaan ari sehingga turbin harus bekerja

pada variasi jarak yang cukup besar dari ketinggian tekanan air. Hal ini akan mempengaruhi

efisiensi stasiun pembangkit.

d.  Lamanya perputaran tenaga listrik dalam sebuah pusat pembangkit listrik dengan energi

air pasang surut. Setiap hari merupakan alasan yang tepat untuk menentukan dasar tipe

pembangkitan, tetapi waktu terjadinya peristiwa tidak boleh berubah. Setiap hari terjadi

keterlambatan hampir mendekati satu jam. Jadi jika tenaga listrik generator pada suatu hari

bekerja dari pukul 10.00 siang sampai jam 3.00 sore hari berikutnya ia akan beroperasi dari

jam 11 siang sampai jam 4 sore dan begitu seterusnya. Adanya perubahan ini mengakibatkan

kesukaran dalam rencana persiapan operasi setiap harinya dalam sentral pembangkitan listrik.

Dengan bantuan program komputer halangan ini baru dapat diatasi.

e.  Air laut merupakan cairan yang mudah mengakibatkan pembangkit tenaga listrik akan

berkarat.

f.  Diperlukan teknologi khusus untuk membangun konstruksi di dalam laut.

g.  Pembangunan pembangkit tenaga listrik energi pasang surut ini dikhawatirkan

mengganggu manfaat alami teluk yang berfungsi juga sebagai daerah perikanan dan

pelayaran.

2.2.7. Kelebihan Dan Kekurangan PLTPs

-          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.

-          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.

2.3 Energi Panas Laut (Ocean Thermal Energy)

Pada teknologi konversi energi panas laut atau KEPL (Ocean Thermal Energy

Conversion, OTEC), siklus Rankine digunakan untuk menarik arus-arus energy termal yang

memiliki sekurang-kurangnya selisih suhu sebesar 200C. Pada saat ini terdapat dua siklus

daya alternatif yang dikembangkan, yaitu siklus Claude terbuka dan siklus tertutup.

Siklus terbuka dengan mendidihkan air laut yang beroperasi pada

tekanan rendah, menghasilkan uap air panas yang melewati turbin

penggerak/generator. Siklus tertutup menggunakan panas permukaan

laut untuk menguapkan fluida pengerak dengan Amonia atau Freon. Uap

panas menggerakan turbin, kemudian turbin berkerja menghidupkan

generator untuk menghasilkan listrik. Prosesnya, air laut yang hangat

dipompa melewati tempat pengubah dimana fluida pemanas tekanan

rendah diuapkan hingga menjalankan turbo-generator. Air dingin dari

dalam laut dipompa melewati pengubah kedua mengubah uap menjadi

cair kemudian dialiri kembali dalam sistem.

Dalam siklus Claude terbuka, air laut digunakan sebagai medium kerja maupun

sebagai sumber energi. Air hangat yang berasal dari permukaan laut diuapkan dalam suatu

alat penguap (flash evaporator) dan menghasilkan uap air dengan tekanan yang sangat

rendah, lk 0,02 hingga 0,03 bar dan suhu kira-kira 200C. Uap itu memutar sebuah turbin uap

yang merupakan penggerak mula bagi generator yang menghasilkan energi listrik (Gambar

1). Karena tekanan uap itu rendah sekali maka ukuran-ukuran turbin menjadi sangat besar.

Setelah melewati turbin, uap yang sudah dimanfaatkan dialirkan ke sebuah kondensor yang

menghasilkan air tawar. Kondensor didinginkan oleh air laut yang berasal dari lapisan bawah

permukaan laut. Dengan demikian, metode dengan siklus Claude ini menghasilkan energi

listrik maupun air tawar. Masalah dengan metode ini adalah bahwa ukuran-ukuran turbin

menjadi sangat besar oleh karena tekanan uap yang begitu rendah. Sebagai contoh, sebuah

modul sebesar 10 MW yang terdiri atas penguap, turbin dan kondensor, akan memerlukan

ukuran garis tengah dan panjang 100 meter.

Gambar 12. Alur proses energi panas laut

Dalam kaitan ini maka metode kedua, yaitu dengan siklus tertutup, merupakan pilihan

yang pada saat ini lebih disukai dan digunakan banyak proyek percobaan. Seperti yang

terlihat pada gambar 2, air permukaan yang hangat dipompa ke sebuah penukar panas atau

evaporator, dimana energi panas dilepaskan kepada suatu medium kerja, misalnya amonia.

Amonia cair itu akan berubah menjadi gas dengan tekanan kira-kira 8,7 bar dan suhu lk 210C.

Turbin berputar menggerakkan generator listrik yang menghasilkan energi listrik. Gas

amonia akan meninggalkan turbin pada tekanan kira-kira 5,1 bar dan suku lk 110C dan

kemudian di bawa ke kondensor. Pendinginan pada kondensor mengakibatkan gas amonia itu

kembali menjadi bentuk benda cair. Perbedaan suhu dalam rangkaian perputaran ammonia

adalah 100C sehingga rendemen Carnot akan menjadi :

Rendemen ini merupakan efisiensi termodinamika yang baik sekali, namun didalam

praktek rendemen yang sebenarnya akan terjadi lebih rendah, yaitu sekitar 2-2,5%.Pada

rancangan-rancangan terkini suatu arus air sebesar 3-5 m3/s baik pada sisi air hangat maupun

pada sisi air dingin, diperlukan untuk menghasilkan daya sebesar 1 MW pada generator.

Selain amonia (NH3), juga Fron-R-22 (CHClF2) dan Propan (C3H6) memiliki titik didih

yang sangat rendah, yaitu antara -300C sampai -500C. pada tekanan atmosfer dan +-300C

pada tekanan antara 10 dan 12,5 Kg/cm2. Gas-gas inilah yang prosfektif untuk dimanfaatkan

sebagai medium kerja pada konversi energi panas laut.

Gambar 13. Skema prinsip Konversi Energi Panas Laut (siklus tertutup)

Gambar 14 PLT-PL di panat dan di laut

BAB III

PENUTUP

3.1 KESIMPULAN

Dari penjelasan yang telah dipaparkan, maka ada beberapa yang dapat disimpulkan,

diantaranya :

1. Energi dari laut merupakan energi yang abadi selama bumi masih ada.

2. Energi laut merupakan pembangkit listrik yang ramah lingkungan.

3. Jika potensi laut Indonesia dikembangkan menjadi pembangkit, maka akan

mengurangi pemekaian pembangkit lain yang berasal dari bahan fosil.

DAFTAR PUSTAKA

I Wayan Arta Wijaya, “PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GELOMBANG LAUT

MENGGUNAKAN TEKNOLOGI OSCILATING WATER COLUMN DI

PERAIRAN BALI” Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Udayana,

Bali, 2010.

Putu Nopa Gunawan, “Pembangkit Listrik Energi Pasang Surut” Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin, Makasar, 2013.