makalah energi air laut

I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pemenuhan kebutuhan energi di Indonesia saat ini sebagian besar masih mengandalkan dari sumber energi yang berasal dari bahan bakar fosil dan sedikit sekali penggunaan sumber energi terbarukan sehingga tidak dapat dipungkiri lagi permasalahan yang timbul akibat penggunaan sumber energi tersebut masih dirasakan masyarakat Indonesia. Komposisi konsumsi energi nasional saat ini adalah BBM: 52,50%; Gas: 19,04%; Batubara: 21,52%; Air: 3,73%; Panas Bumi: 3,01%; dan Energi Baru: 0,2%. Kondisi demikian terjadi sebagai akibat dari kebijakan subsidi masa lalu terhadap bahan bakar minyak dalam upaya memacu percepatan pertumbuhan ekonomi. Berdasarkan data dari PT Perusahaan Listrik Negara (PLN) permintaan akan energi listrik pada tahun 2001 adalah 6,4 %, kemudian pada tahun 2002 menjadi 12,8 %. Pada tahun 2005 dilaporkan telah terjadi krisis energi yakni defisit listrik di Sumatera dan Jawa lebih dari 75 MW, Sulawesi sekitar 24 MW, wilayah lainnya dibawah 10 MW. Sebagai contoh, energi listrik yang dihasilkan tidak cukup tersedia dan belum bisa tersebar merata ke seluruh daerah sampai pelosok negeri, terbukti dengan masih banyak masyarakat di daerah terpencil ataupun masyarakat yang tinggal di daerah pulau terkecil belum dapat menikmati energi listrik akibat sulitnya membangun jaringan listrik.

Permintaan energi di Indonesia cenderung meningkat pesat sejalan dengan pertumbuhan ekonomi dan pertambahan penduduk. Berdasarkan data dari PT Perusahaan Listrik Negara (PLN) permintaan akan energi listrik terus meningkat dari tahun ke tahun. Pada tahun 2001, terjadi kenaikan permintaan listrik sebesar 6,4%, disusul tahun 2002 menjadi 12,8%. Diprediksikan sepuluh tahun kedepan, kenaikan permintaan menjadi 9% setiap tahunnya. Ironisnya, sumber energi konvensional berupa energi fosil yang merupakan sumber energi utama di Indonesia semakin terbatas cadangannya.

Sampai tahun 2009, sebagian besar kebutuhan tenaga listrik di Indonesia masih dipasok dari pembangkit listrik berbahan bakar fosil. Minyak Bumi masih menduduki peringkat tertinggi, yaitu 51,66%. Gas alam menduduki tingkat kedua, yakni 28,57%. Sisanya dipasok dari energi minyak sebesar 15,34% dan energi terbarukan 4,43%. Ketergantungan terhadap konsumsi energi berbahan bakar fosil dan belum termanfaatkannya sumber energi baru terbarukan merupakan salah satu kelemahan dalam menerapkan pemerataan kebijakan energi.

Langkah yang dilakukan pemerintah untuk mengantisipasi kelangkaan/krisis energi di Indonesia antara lain melalui Kebijakan Energi Nasional, Cetak Biru Pengelolaan Energi Nasional 2005 - 2025, Kebijakan Strategis Nasional Pembangunan Iptek, serta Kebijakan Nasional Eksploitasi Laut yang menekankan sustainabilitas energi melalui penciptaan dan pemanfaatan sumber energi terbarukan. Pada Blue Print Energy Management, manajemen energi akan dioptimalkan, sehingga pada tahun 2025 komposisi energi diharapkan menjadi 33% batubara, 30% gas, 20% minyak bumi dan 17% energi baru terbarukan.

Salah satu langkah kebijakan Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral (KESDM) dalam menjawab isu nasional mengenai energi dengan diversifikasi energi adalah penganekaraga-man penyediaan dan pemanfaatan berbagai sumber energi baru, salah satunya adalah sumber energi kelautan.

Indonesia dengan total luas lautan hampir 8 juta km2 berusaha untuk mening-katkan inventarisasi sumberdaya non hayati dimana salah satunya berupa potensi energi arus laut. Karena lingkungan tektoniknya yang spesifik, Indonesia memerlukan perhatian khusus dalam mengkaji kapasitas data kelautannya. Oleh karena itu penelitian geosaintifik kelautan di Indonesia boleh dikatakan masih merupakan hal yang baru.

1.2. Tujuan

Karya tulis ini bertujuan memberikan alternatif energi yang ramah lingkungan, dengan memanfaatkan air laut sebagai energi terbarukan.

1.3. Manfaat

            Agar masyarakat mengetahui tentang pemanfaatan air dan laut untuk dijadikan energi terbarukan  dan bisa menerapkannya.

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Gelombang Laut

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 :

·         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, dll.

·         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.

2.2. 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.  Sesuai dari hasil dapat disimpulkan pemanfaatan energi tenaga angin dapat terus dimanfaatkan pada musim barat. Kemudian pada pola musiman lainnya dapat dimanfaatkan oleh pemanfaatan energi lainnya yaitu arus, gelombang dan pasang surut air laut sebagai pembangkit energi listrik skala kecil maupun besar. Gambar 2 menunjukkan suatu spektrum periode gelombang untuk berbagai variasi kecepatan angin.

Gambar 2. Spektrum periode gelombang untuk berbagai kecepatan angin

2.3. 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 :

a.        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

b.       Konsepsi yang lebih tinggi:

•         Salter’s nodding duck

•         Cockerell’s rafts

•         Russel rectifier

•         Wave focusing techniques

2.4. 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 jenisturbin udara dipakai pada pembangkit listrik tenaga gelombang laut yang menggunakan teknologi oscilatting water column.

Jenis turbin 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.

2.4.1 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 kinetic 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.

Pertama-tama aliran gelombang laut yang mempunyai energi kinetik masuk kedalam mesin konversi energi gelombang. Kemudian dari mesin konversi aliran gelombang yang mempunyai energy 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 yangkemudian disalurkan menuju generator. Di dalam generator, energi mekanik ini dirubah menjadi energy 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).

2.5.  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 gelombang 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

2.5.1 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 OWCini 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.

2.5.2 Kerapatan energi yang dihasilkan PLTGL OWC

Dalam menghitung besarnya energy 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.

III. PENUTUP

3.1. Kesimpulan

Kebutuhan energi semakin meningkat seiring pertambahan jumlah penduduk sehingga diperlukan sumber energy alternatif yang ramah lingkungan. Salah satu sumber energi yang ramah lingkungan dan murah adalah pemanfaatan air dan laut.

3.2. Saran

Tulisan ini masih memerlukan kajian lebih lanjut agar pemanfaatan energi air dan laut dapat digunakan secara luas dan menghasilkan energi yang lebih maksimal. Perlu perbandingan secara kualitatif dan kuantitatif antara setiap bahan yang dapat menghasilkan energi yang cukup.

 DAFTAR PUSTAKA

Clearesta, E., Julianto, A., Afifah, H., Nurguritno, M., Wahyuningsih, P., Kurniasih, S. Jemira, Y. R., Dian, T. J. 2010. Konversi Energi-Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Laut. Majalah Energi-Sustainable Energy Monthly Magazine.

Harahap, 2006. Analisis Pemanfaatan Sumberdaya Energi Alternatif Untuk Penyediaan Energi Masyarakat Di Sumatera Utara. Badan Penelitian dan Pengembangan. Sumatera Utara. 2006.

Partowidagdo dkk, 2000. Agenda 21 Sektor Energi Meningkatkan Kualitas Hidup Manusia Indonesia Melalui Pembangunan Sektor Energi Yang Berkelanjutan. Hal. 24-28. Jakarta, 2000.

Setiawan dkk, 2010. Studi Awal Kebutuhan Energi Listrik dan Potensi Pemanfaatan Sumber Energi Terbarukan di Kabupaten Sleman, Daerah Istimewa Yogyakarta.

Soebyakto dan Pranowo. 2010. Studi Potensi Energi Listrik Tenaga Ombak, Pasang Surut, dan Arus Laut (Studi Kasus di Pantai Tegal). Paper Program Studi Magister Teknik Mesin, Universitas Pancasila, Jakarta.

Yuningsih, A., Masduki, A., Rachmat, B. Penelitian Potensi Energi Arus Laut sebagai Sumber Energi Baru Terbarukan di Perairan ToyaPakeh, Nusa Penida, Bali. Jurnal Geologi Kelautan Vol 8, No. 3, Desember.