Andri’s File

created by : Andri Haryono, Gunawa Siregar, ad Hansen Manuturi S.

BAB I
PENDAHULUAN

1.1        Latar Belakang

Krisis energi adalah masalah yang sangat fundamental di Indonesia, khususnya masalah energi listrik. Energi listrik merupakan energi yang sangat diperlukan bagi manusia modern. Tidak bisa dibayangkan apa yang akan terjadi kalau listrik tiba-tiba padam. Semua kegiatan yang ada bisa terhenti seketika.

Di provinsi Bengkulu, krisis energi ini lebih terasa lagi. Sampai terkadang PLN melaksanakan kegiatan “giliran” pemadaman listrik untuk berbagai daerah, karena kurangnya suplai energi di provinsi ini. Ironisnya, dalam  satu minggu, bisa terjadi sampai dua kali pemadaman listrik. Padahal sudah ada beberapa pembangkit listrik di beberapa daerah yang menyuplai listrik untuk provinsi ini.

Memang benar bahwa di Provinsi Bengkulu, industri belum begitu berkembang, sehingga meskipun listrik padam, kerugian yang diderita tidak terlalu besar. Namun, kejadian listrik padam, dapat pula mengganggu. Misalnya saja, bisa meningkatkan angka kriminalitas, terganggunya berbagai usaha masyarakat, seperti pertokoan, siaran radio swasta, dan sebagainya.

Selama ini Bengkulu hanya memanfaatkan tenaga air sebagai pembangkit listrik utama. Pembangkit listriknya dibangun dari tenaga air. Beberapa pembangkit listrik yang ada di antaranya, PLTA Musi dan PLTA Tes. Kedua pembangkit ini adalah pembangkit yang paling penting di Bengkulu. Keduanya memanfaatkan tenaga air sebagai pemutar turbin dan generator. Namun, dari pembangkit yang ada, ternyata kebutuhan masyarakat akan listrik, belum sepenuhnya terpenuhi. Oleh karena itu, penulis mencoba mencari alternatif solusi dari masalah ini.

Dilihat dari kondisi geografisnya, ada potensi alam yang bisa dimanfaatkan untuk mengatasi masalah kekurangan energi di Bengkulu, yaitu ombak. Provinsi Bengkulu, yang berada di barat dari Sumatera memiliki pantai yang sangat panjang, sampai ada objek wisata di Bengkulu yang diberi nama “Pantai Panjang”. Selain panjangnya, potensi lain dari pantai Bengkulu  adalah  pantai yang ada di Bengkulu menghadap ke Samudera Hindia, yang merupakan samudera terluas kedua setelah Samudera Pasifik. Pantai yang menghadap ke samudera, umumnya memiliki ombak yang besar. Ombak yang besar, tentunya akan membawa energi yang besar pula. Dengan demikian ombak provinsi Bengkulu sangat potensial dijadikan sebagai sumber energi alternatif, untuk menyuplai energi listrik di daerah ini.

Suplai energi yang terbatas tentunya akan menghambat laju pertumbuhan dari perindustrian di suatu daerah. Dengan teratasinya masalah energi listrik di Bengkulu, diharapkan provinsi ini bisa lebih berkembang, terutama dalam aspek industri. Lebih jauh, setelah industri maju, diharapkan taraf hidup masyarakat yang tinggal di Provinsi Bengkulu bisa meningkat.

Dengan penulisan karya ilmiah ini juga diharapkan bisa menjadi solusi untuk mengatasi masalah energi listrik di Indonesia. Mengingat Indonesia adalah negara kepulauan yang banyak memiliki pantai. Sangat disayangkan jika kita tidak memanfaatkan potensi yang ada di alam kita. Lebih jauh dengan tercukupinya suplai energi di Indonesia, diharapkan dapat membantu Indonesia dalam mewujudkan visi Indonesia 2030, yaitu untuk menjadi negara terbesar ke-5 di dunia.

1.2        Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah dibuat, dapat diidentifikasi beberapa masalah, antara lain :

(1)         Apa masalah yang terjadi di Bengkulu dengan kurangnya pasokan energi listrik?

(2)         Apakah tenaga ombak di Bengkulu potensial untuk dikembangkan sebagai sumber energi listrik?

(3)         Bagaimana mengonversi energi ombak menjadi energi listrik?

(4)         Apakah kelebihan dan kekurangan menggunakan sistem pembangkit listrik tenaga ombak?

(5)         Apakah di Bengkulu bisa diterapkan sistem pembangkit listrik tenaga ombak?

(6)         Apakah hambatan dalam menerapkan sistem pembangkit listrik tenaga ombak di Bengkulu?

1.3        Maksud dan Tujuan

Adapun maksud dan tujuan penulisan karya tulis ilmiah ini adalah :

(1)         Menganalisis masalah yang timbul akibat kurangnya pasokan energi listrik di Bengkulu.

(2)         Menawarkan solusi potensial yang dapat mengatasi krisis energi listrik di Provinsi Bengkulu.

(3)         Memberikan sebuah pemikiran tentang sumber energi listrik yang berasal dari tenaga yang masih jarang dilirik orang, yakni ombak.

(4)         Menganalisis kekurangan dan kelebihan dari sistem pembangkit listrik tenaga ombak.

(5)         Menganalisis hambatan penerapan sistem pembangkit listrik tenaga ombak di Bengkulu.

1.4        Ruang Lingkup Kajian

Dalam pembahasan karya tulis ilmiah ini, penulis akan memfokuskan untuk membahas masalah yang terjadi di wilayah Bengkulu, solusi potensial yang mungkin bisa di terapkan di Bengkulu untuk mengatasi masalah tersebut, dan hambatan penerapan sistem pembangkit listrik tenaga ombak di provinsi Bengkulu.

Keterbatasan ilmu yang dimiliki penulis, membuat penulis hanya akan membahas masalah yang terjadi akibat kekurangan energi listrik dan bagaimana cara potensial untuk mengatasi masalah kekurangan energi tersebut, serta bagaimana kekurangan dan kelebihan dalam penerapan sistem yang ditawarkan. Penulis tidak membahas secara rinci mengenai device, konstruksi bangunan, istalasi-instalasi,  maupun perhitungan-perhitungan yang ada dalam sistem. Namun, bahasan mengenai ini akan disesuaikan dengan kemampuan dan ilmu yang dimiliki penulis.

1.5        Sumber Data dan Teknik Pengumpulan Data

Dalam menyusun karya tulis ilmiah ini, digunakan data dari literatur–literatur yang dibaca dari buku, majalah, surat kabar, dan internet.

BAB II
LANDASAN TEORI

2.1       Kebijakan Pemerintah

Saat ini sebagian besar energi yang digunakan rakyat Indonesia berasal dari bahan bakar fosil, yaitu bahan bakar minyak, gas, dan batu bara. Kerugian penggunaan bahan bakar fosil ini selain merusak lingkungan, juga tidak terbarukan (nonrenewable) dan tidak berkelanjutan (unsustainable). Bahan bakar fosil semakin habis dan sebentar lagi Indonesia akan menjadi pengimpor BBM.

Beban kerugian yang ditanggung bangsa Indonesia semakin berkali lipat dengan naiknya harga BBM di pasaran dunia sampai lebih dari 60 dollar AS per barrel. Untuk mengatasi kerugian akibat kenaikan harga BBM tersebut, pemerintah telah melakukan langkah-langkah penghematan dengan cara mengeluarkan Instruksi Presiden Nomor 10 Tahun 2005.

Untuk mendukung kebijaksanaan pemerintah, perlu dilakukan langkah-langkah pencarian sumber-sumber energi alternatif yang ramah lingkungan serta terbarukan. Berdasarkan tempatnya, ada dua sumber energi alternatif, yakni sumber energi alternatif yang berasal dari daratan dan sumber energi yang berasal dari laut. Untuk Jawa yang padat penduduknya, pembangunan fasilitas pembangkit listrik dengan energi alternatif yang berasal dari daratan kemungkinan akan mengalami kendala peruntukan lahan.

Sebagai negara kepulauan yang besar, laut 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 metana 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.

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 permukaan air akibat pasang surut dan energi arus laut.

2.2       Hukum dan Teori yang Berkaitan

2.2.1    Hukum Kekekalan Energi

Energi adalah kekal, energi hanya bisa diubah menjadi bentuk energi lainnya. Besarnya energi awal (sebelum berubah bentuk) sama dengan energi akhir (setelah berubah bentuk).

Berbagai macam bentuk energi di antaranya, energi listrik, energi panas (kalor), energi kinetik, dan energi potensial.

Energi panas (kalor) dapat dituliskan sebagai berikut ;

Q = m c ∆T

Keterangan :

Q = energi panas / kalor (joule)

m = massa (kg)

∆T = perubahan suhu (K)

Energi kinetik dapat dirumuskan :

E_k = ½ mv²

Keterangan :

E_k = energi kinetik (joule)

m = massa (kg)

v = kecepatan (m/s)

Berdasarkan hukum kekekalan energi, energi bisa diubah bentuk menjadi bentuk lain. Sebagai contoh energi kinetik bisa diubah menjadi energi listrik, bisa dirumuskan sebagai berikut (dengan asumsi efisiensi 100%) :

Atau

½ mv² = P.t

Jika salah satu bentuk energi menjadi 2 bentuk energi maka kita menuliskan energi awal sama dengan jumlah energi yang dihasilkan. Sebagai contoh, energi kinetik berubah menjadi energi panas dan energi listrik, maka bisa dirumuskan sebagai berikut :

Ek = Q + W

½ mv² = mc∆T + V.I.t

2.2.2    Jenis Gelombang Berdasarkan Arah Getarannya

Jenis gelombang berdasarkan arah rambatannya dibedakan menjadi 2  macam, yaitu :

1.      Gelombang  Longitudinal

Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah gangguan (getarannya) sejajar terhadap arah rambat gelombang.

2.      Gelombang transversal

Gelombang transversal adalah gelombang yang arah gangguan (getarannya) tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.

2.2.3    Simulasi Numerik

Simulasi numerik potensi daya listrik di beberapa daerah di Indonesia telah dilakukan oleh Laboratorium Hidrodinamika Indonesia BPP Teknologi. Dengan asumsi efisiensi turbin sebesar 0,593 dan menggunakan kecepatan arus rata-rata selama satu periode pasang surut (residual current) untuk tidal constant M₂, potensi daya listrik di beberapa tempat di Selat Bali pada kedalaman 12 meter, kondisi pasang perbani, dapat mencapai 300 kW bila menggunakan daun turbin berdiameter 10 meter. Untuk Selat Badung dan Selat Lombok bagian selatan potensi energinya berkisar 80-90 kW.

Hasil numerik tersebut dapat digunakan sebagai dasar pemilihan lokasi untuk instalasi turbin arus. Hasil ini masih bersifat global dan kasar. Untuk mengetahui karakteristik kecepatan arus secara lebih detail di tempat-tempat terpilih, perlu diadakan survei lapangan atau simulasi numerik detail dengan menggunakan program khusus Full-3D yang juga disediakan oleh MEC-Model program.

Ada dua jenis rotor (daun turbin) untuk konversi energi kinetik, yang pertama adalah jenis rotor yang mirip dengan kincir angin. Tipe ini sering disebut juga dengan turbin dengan poros horizontal. Yang kedua adalah cross-flow rotor atau rotor Darrieus. Ini adalah tipe turbin dengan poros vertikal karena porosnya tegak lurus dengan arah arus. Menurut PL Fraenkel, rotor Darrieus mempunyai beberapa kekurangan, rotor tidak dapat langsung berputar, kalau sudah berputar sulit dihentikan bila ada keadaan darurat, dan butuh ongkos tambah untuk konstruksinya. Untuk mempertinggi efisiensi, kedua tipe rotor ini biasanya ditambahi dengan nozzle, duct, atau venturi untuk mempercepat aliran arus yang masuk ke piringan daun rotor.

Dewasa ini penelitian tentang teknologi konversi arus laut menjadi energi listrik sedang berlangsung sangat gencar. Inggris sudah memasang prototipe skala penuh dengan kapasitas 300 MW di Foreland Point, North Devon, pada Mei 2003. Norwegia juga telah melakukan instalasi di Kvalsundet Hammerfest dengan kapasitas 700 MW. Jepang, dengan menggunakan program MEC-Model, melakukan studi kelayakan pemasangan turbin di Selat Kanmon antara Pulau Honshu dan Kyushu. Indonesia sebagai negara kepulauan terbesar di dunia seharusnya mulai meneliti secara intensif potensi energi arus laut ini dan memanfaatkannya untuk menghadapi bencana krisis energi karena masalah kenaikan harga dan langkanya BBM.

2.2.4    Persamaan Bernoulli

Untuk fluida (zat alir) bergerak, yang tak dapat dimampatkan dan tidak mempunyai gesekan dakhil atau kekentalan (viskositas), berlaku persamaan Bernoulli sebagai berikut :

Atau bisa direpresentasikan sebagai :

P₁ + ρgh₁ + ½ ρv₁² = P₂ + ρgh₂ + ½ ρv₂²

Keterangan

P = tekanan (N/m²)

ρ  =

massa

jenis (kg/m³)

g = percepatan gravitasi (m/s²)

h = ketinggian (m)

v = kecepatan (m/s)

2.3       Konversi Tenaga Ombak menjadi Tenaga Listrik

Ada tiga cara mendasar agar kita bisa memanfaatkan energi gelombang. Energi dari naik turunnya ketinggian laut atau disebut juga energi gelombang, dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan tenaga listrik. 

Tenaga gelombang biasanya dipacu dengan membuka sebuah dam menuju ke waduk. Waduk tersebut dilengkapi dengan pintu air  yang dibuka untuk mengalirkan air ke penampungan, lalu pintu air ditutup sehingga menyebabkan ketinggian air turun. Perbedaan ketinggian itu menyebabkan turbin berputar.

Potensi energi gelombang ada di stasiun Rance di Perancis, yang menghasilkan energi listrik  240 MW . sepertinya Prancis adalah satu-satunya negara  yang sukses menggunakan sumber energi ini.

Insinyur Prancis memprediksikan, penggunaan tenaga ombak dalam skala besar, bisa membuat rotasi bumi melambat 24 jam tiap 2000 tahun. System pembangkit listrik tenaga ombak, bisa memberi dampak  pada lingkungan karena berkurangnya laju alir air, dan bisa menimbulkan endapan pada basin.

Tiga cara membangkitkan listrik dengan tenaga ombak :

(1)         Energi gelombang

Energi kinetik yang ada pada gelombang laut digunakan untuk menggerakkan turbin. Ombak naik ke dalam ruang generator, lalu air yang naik menekan udara keluar dari ruang generator dan menyebabkan turbin berputar.ketika air turun, udara bertiup dari luar ke dalam ruang generator dan memutar turbin kembali.(lihat gambar di samping).

(1)         Pasang surut air laut

Bentuk lain dari pemanfaatan energi laut dinamakan energi pasang surut. Ketika pasang datang ke pantai, air pasang ditampung di dalam reservoir. Kemudian ketika air surut, air di belakang reservoir dapat dialirkan seperti pada PLTA biasa.

Agar bekerja optimal, kita membutuhkan gelombang pasang yang besar. dibutuhkan perbedaan kira-kira 16 kaki antara gelombang pasang dan gelombang surut. Hanya ada beberapa  tempat yang memiliki kriteria ini. Beberapa pembangkit listrik telah beroperasi menggunakan sistem ini. Sebuah pembangkit listrik di Prancis sudah beroperasi dan mencukupi kebutuhan listrik untuk 240.000 rumah.

Penulisan karya tulis ilmiah ini akan memfokuskan pada cara ini, yaitu membangkitkan energi listrik menggunakan tenaga pasang surut.

(1)         Memanfaatkan perbedaan temperatur air laut (Ocean Thermal Energy)

Cara lain untuk membangkitkan listrik dengan ombak adalah dengan memanfaatkan perbedaan suhu di laut. Jika kita berenang dan menyelam di laut kita akan merasakan bahwa semakin kita menyelam suhu laut akan semakin rendah (dingin).

Suhu yang lebih tinggi pada permukaan laut disebabkan sinar matahari memanasi permukaan laut. Tetapi, di bawah permukaan laut, suhu sangat dingin. Itulah sebabnya penyelam menggunakan baju khusus ketika mereka menyelam. Baju tersebut akan menjaga agar suhu tubuh mereka tetap hangat.

Pembangkit listrik bisa dibangun dengan memanfaatkan perbedaan suhu untuk menghasilkan energi. Perbedaan suhu yang diperlukan sekurang-kurangnya 38⁰ fahrenheit antara suhu permukaan dan suhu bawah laut untuk keperluan ini.Cara ini dinamakan Ocean Thermal Energy Conversion atau  OTEC. Cara ini telah digunakan di Jepang dan Hawaii dalam beberapa proyek percobaan.

2.4        Problema di Provinsi Bengkulu

Propinsi Bengkulu terletak di Pantai Barat Pulau Sumatera. Wilayahnya memanjang dari perbatasan dengan Provinsi Sumatra Barat sampai ke Provinsi Lampung berjarak sekitar 567 kilometer persegi dan berbatasan langsung dengan Samudra Hindia dengan garis pantai sepanjang 525 km. Ibukota provinsi ini baru terbentuk tahun 1968.

Di Provinsi Bengkulu, krisis energi listrik sangat terasa di kalangan masyarakat pengguna tenaga listrik di Bengkulu sebagian besar untuk kebutuhan rumah tangga yakni 94,1 %, 3,6 % bisnis, 0,1 % industri, dan 2,1 % umum. Terkadang PLN melaksanakan kegiatan “giliran” pemadaman listrik untuk berbagai satuan daerah operasi karena kurangnya suplai energi di provinsi ini. Ironisnya, dalam  satu minggu, bisa terjadi sampai dua kali pemadaman listrik. Padahal sudah ada beberapa pembangkit listrik di beberapa daerah yang menyuplai listrik untuk provinsi ini.

Soal listrik yang mati-hidup, di wilayah Provinsi Bengkulu sudah menjadi "menu" sehari-hari masyarakat. Bahkan sistem penggiliran tidak mendapatkan aliran listrik pada waktu tertentu, sudah diberlakukan secara rutin dua tahun belakangan ini. setiap hari saat memasuki musim kemarau dan keadaan berada pada beban puncak biasanya berita rencana pemadaman listrik selalu ada di surat kabar daerah, bahkan rasio rotasi pemadamannya dapat berkisar tiga banding satu Lain sekali dengan kondisi di Pulau Jawa dan Bali yang bisa dibilang sangat jarang merasakan listrik mati, apalagi pemadaman bergilir secara rutin. Inilah potret nyata salah satu dampak dari pola pembangunan pada masa lalu yang sangat sentralistis

Yang lebih parah lagi, di Provinsi Bengkulu sebanyak 90 ribu Kepala Keluarga (KK) di Bengkulu belum memperoleh penerangan listrik. Kondisi ini diduga sebagai salah satu penyebab tingginya angka kemiskinan di Bengkulu. Sebagian besar masyarakat yang belum menikmati energi listrik tersebut tinggal di daerah-daerah terpencil dan terisolasi . Tak ayal lagi, kesenjangan antara kebutuhan dan persediaan energi merupakan masalah yang sangat mendesak yang perlu segera dicari pemecahannya

Senada dengan pengamatan kami, Gubernur Bengkulu, Agusrin M. Najamudin, menyatakan saat ini di Bengkulu terdapat 9 kabupaten/kota yang ada dikategorikan sebagai daerah tertinggal. Di daerah-daerah tersebut, kata dia, banyak desa yang belum tersentuh aliran listrik. ”Bahkan, untuk mencapai desa-desa tersebut diperlukan waktu berhari-hari dari pusat kota karena akses jalan yang tidak bisa dilalui kendaraan, baik sepeda motor maupun mobil,” ungkapnya. Jelas hal ini merupakan sebuah potret keadaan yang sangat mengenaskan, dan harus segera dicari solusinya.

BAB III
PERTIMBANGAN KEADAAN GEOGRAFIS LAUT DI BENGKULU

3.1        Komponen-Komponen Keadaan Umum Bengkulu

Provinsi Bengkulu terletak di Pantai Barat Pulau Sumatera dan berbatasan langsung dengan Samudera Hindia di sebelah barat, Provinsi Sumatera Barat  dan Jambi di sebelah utara, Sumatera Selatan di sebelah timur, dan Provinsi Lampung di sebelah selatan.

gambar 4. Peta Bengkulu

Secara geografis wilayah Provinsi Bengkulu memanjang dari utara ke selatan dari perbatasan dengan Provinsi Sumatera Barat sampai perbatasan dengan Provinsi Lampung, yang berjarak sekitar 567 km dengan total garis pantai sepanjang 525 km. Terdiri dari 1 kota yaitu Kota Bengkulu dan 8 kabupaten  yaitu Bengkulu Selatan, Bengkulu Utara, Rejang Lebong, Muko-Muko, Seluma, Kaur, Kepahiyang, dan Lebong.

Sebagai provinsi pesisir, sebagian penduduknya bermata pencaharian nelayan. Namun mata pencaharian utama penduduk Bengkulu yang paling dominan adalah sebagai petani.

Pelabuhan terbesar di Bengkulu terletak di Pulau Baai, sekitar 20 km dari pusat kota. Hanya kapal-kapal yang mengangkut bahan-bahan strategis seperti kelapa sawit dan semen yang bersandar di sini.

3.2        Potensi Tenaga Ombak di Bengkulu 

Dari tampilan geografis Provinsi Bengkulu seperti di atas, gelombang ombak di Bengkulu adalah sumber energi yang potensial untuk dikembangkan pengkonversiannya menjadi energi listrik. Apalagi pantai di Bengkulu umumnya mempunyai gelombang ombak yang besar karena langsung berhadapan dengan lautan yang sangat luas yaitu Samudera Hindia sehingga membawa energi yang sangat besar.

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. 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.

   Dengan ombak yang besar maka akan diperoleh amplitudo (perbedaan ketinggian saat pasang dan surut) dari ombak yang besar pula. Dalam kasus pengkonversian energi gelombang ombak ini amplitudo gelombang sebanding dengan besar energi yang dapat dibangkitkan. Karena itu generator listrik tenaga ombak harus diletakkan di lokasi dengan amplitudo gelombang lautnya sangat tinggi, Pantai Bengkulu merupakan salah satu daerah yang cocok untuk dijadikan lokasi pembangkitan listrik dari tenaga ombak. Pantai di bengkulu secara rata-rata memiliki amplitudo gelombang yang sangat tinggi yaitu 17 meter (56 kaki).

BAB IV
SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK   TENAGA PASANG SURUT

4.1        Pasang Surut Laut

Pasang surut laut adalah gerak relatif dari materi suatu planet, bintang dan benda angkasa lainnya yang disebabkan gaya gravitasi benda angkasa dan luar materi itu berada sehingga terjadi peristiwa naik turun permukaan air laut disertai gerakan horizontal massa air. Faktor-faktor non-Astronomis yang mempengaruhi tinggi gelombang pasang surut adalah kedalaman perairan dan keadaan meteorologi serta faktor hidografis lainnya.  pasang surut tidak hanya fenomena naik turunnya air laut secara vertikal tetapi juga merupakan fenomena gerakan air laut secara horizontal.

Pengetahuan tentang waktu, ketinggian dan arus pasang surut sangat penting dalam aplikasi praktis yang begitu luas, misalnya dalam navigasi, dalam pekerjaan ocean engineering, pemasangan pipa bawah laut, penangkapan ikan dan pembangunan sarana dan prasarana laut.

Pasang surut di suatu perairan yang kita amati merupakan penjumlahan dari komponen-komponen pasang akibat gaya gravitasi bulan, matahari dan benda langit lainnya serta komponen yang timbul akibat penjalaran sendiri di laut. Karena revolusi bulan, matahari, dan benda langit lainnya mempunyai periodenya sendiri, komponen yang dibentuknya dapat diuraikan dari hasil pencatatan.

Secara umum, komponen pasang surut utama dapat dibagi menjadi 3 kelompok, yaitu :

1.            Komponen dengan periode panjang (long period species).

2.            Komponen-komponen diurnal (satu kali pasang dan satu kali surut dalam sehari).

3.            Komponen-komponen semidiurnal (dua kali pasang dan dua kali surut dalam sehari).

4.            Komponen-komponen perairan dangkal[1] yang ditimbulkan oleh gesekan dasar perairan yang menyebabkan aksi antar komponen pasang surut utama.

Gambar menunjukkan bagaimana gaya tarik gravitasi bulan dan matahari mempengaruhi pasang surut di bumi. Besarnya pengaruh gaya tarik ini dipengaruhi oleh massa matahari dan bulan, serta jaraknya dari bumi. Bulan memiliki pengaruh yang lebih besar pada pasang surut gelombang di bumi, karena  meskipun massanya jauh lebih kecil dari matahari, tetapi jaraknya sangat dekat ke bumi sehingga pengaruhya lebih besar. Gaya gravitasi dari bulan menyebabkan lautan sedikit tertarik ke arah bulan. Lalu, karena bumi berotasi, akibatnya terjadi pasang naik dan pasang surut. Ketika  matahari dan bulan berada dalam satu garis, gravitasi keduanya saling mempengaruhi bumi, akibatnya terjadi pasang naik (spring tide). Ketika keduanya berada saling tegak lurus (90⁰)dengan bumi, gravitasi keduanya saling menarik air laut ke arah yang berbeda, akibatnya terjadi pasang turun (neap tide).

Rotasi bulan adalah sekitar 4 minggu, sedangkan rotasi bumi adalah sekitar 24 jam. Hal ini menyebabkan terjadinya pasang naik dan pasang turun secara periodik yaitu dengan periode 12, 5 jam. Sifat pasang surut ini  dapat dengan mudah diprediksi dan ini berarti energi pasang surut dapat membangkitkan energi dalam waktu yang terdefinisi (dapat dihitung). Periode dari pembangkitan energi dengan tenaga pasang surut ini dapat digunakan sebagai pengganti kerugian energi yang hilang pada pembangkit listrik tenaga lain, seperti tenaga fosil (minyak bumi), atau  tenaga nuklir yang bahkan bisa memberikan dampak pada lingkungan. Oleh karena itu, energi pasang surut bisa dijadikan titik awal untuk penggunaan energi terbarukan.

4.2.1       Strategi Pembangunan Alat  dengan Bendungan Pasang Surut

Untuk menggunakan cara ini dibutuhkan waduk (bendungan) yang dibangun di teluk atau muara yang memilki rentang pasang naik dan pasang surut yang cukup. Rentang pasang surut ini sekurang-kurangnya 5 meter agar bisa digunakan energinya. Tujuan dari pembangunan bendungan ini adalah agar air mengalir melintasi bendungan lalu masuk  ke dalam suatu kolam sebagai gelombang datang.

Bendungan memiliki pintu sebagai tempat mengalirnya air. Air yang masuk ke dalam kolam akan memutar turbin dan membangkitkan energi. Pintu akan tertutup jika gelombang datang telah berhenti. Setelah  pasang datang selesai, dan air di kolam telah terisi, pintu akan kembali terbuka sehingga air kembali mengalir dan memutar turbin. Dengan demikian, energi dapat dihasilkan dalam arah bolak balik, yaitu pada saat pasang datang dan pada saat air di dalam kolam surut. Hal ini membuat cara ini memiliki efisiensi yang tinggi dan ekonomis.

Teknologi ini mirip dengan hydropower yang telah diterapkan di Skotlandia. Satu tempat khusus untuk membangkitkan energi ini di Skotlandia ada di Solway Firth di barat daya Skotlandia. Tempat ini memiliki rentang pasang naik dan pasang surut 5, 5 meter.

Konstruksi dari bendungan memerlukan ilmu teknik sipil yang cukup tinggi, serta dalam pembangunannya membutuhkan waktu yang cukup lama. Oleh karena itu, pembuatan bendungan bisa berdampak kepada lingkungan dan ekologi, tidak hanya pada saat pembangunan, tetapi juga bisa mengubah kondisi lingkungan untuk selamanya.

Gambar berikut ini adalah salah satu versi dari bendungan (barrage) untuk membangkitkan energi listrik dari tenaga pasang surut gelombang.

Ada berbagai macam tipe turbin yang tersedia untuk bendungan pembangkit energi pasang surut gelombang. Turbin tabung (bulb turbine) adalah sebagai tempat mengalirnya air di sekitar turbin. Jika perawatan diperlukan, maka air harus dihentikan, sehingga dapat menimbulkan masalah yaitu  waktu konsumsi energi hilang. Saat turbin digunakan, generator akan berada pada sudut yang tepat, ini membuat akses lebih mudah. Tetapi tipe turbin ini tidak sesuai untuk memompa dan sulit untuk dikendalikan.  Turbin pipa (Tubular Turbine), helai (bilah) dari  turbin ini dihubungkan ke batang yang panjang dan diorientasikan pada suatu sudut, sehingga generator diletakkan di atas bendungan. Efek lingkungan dan ekologi dari bendungan ini membuat teknologi ini dihentikan, hanya sedikit pembangkit yang beroperasi, salah satunya adalah di Bendungan La Rance di Prancis.

Gambar-gambar yang berkaitan :

Daya yang dihasilkan turbin secara sederhana dapat dituliskan sebagai berikut :

Keterangan :

g = percepatan gravitasi (9,81 m/s²)

g_c = faktor konversi  (1 kg/N.s²)

ρ =

massa

jenis air laut (rata-rata 1,025 kg/m³)

A            = luas permukaan kolam (m²)

R            = rentang antara pasang naik dan pasang turun (m)

E            = energi pasang surut (joule)

koefisien pelepasan (discharge coefficient) adalah kemampuan bendungan untuk melewatkan air dari bendungan. Persamaan di atas menggambarkan betapa pentingnya rentang antara pasang naik dan pasang turun. Nilai h diukur saat daya dihasilkan.

4.1        Teori Dinamika Pasang Surut 

Dalam teori pasang surut seimbang, dianggap bahwa pemukaan laut memberikan tanggapan spontan terhadap potensial pasang surut. Tetapi kenyataannya tidak demikian. Hal ini dikarenakan beberapa hal seperti adanya daratan, efek dari inersia massa air, pengaruh gesekan baik di dalam massa air sendiri maupun gesekan dengan dasar, serta perlunya kedalaman air yang berhingga untuk menunjang penjalaran gelombang panjang atau gelombang air dangkal.

Berbeda dengan teori pasang surut seimbang yang hanya meninjau gaya pembangkit pasang surut dan gravitasi, di dalam teori dinamika pasang surut kita beusaha memasukkan semua gaya yang berperan dalam pasang surut. Kita mulai dengan Hukum II Newton :

Karena kita meninjau beberapa gaya, kita dapat menuliskan Hukum Newton tersebut menjadi :

Atau bila kita tinjau gaya per satuan volume kita dapat menulis

               adalah gaya per satuan volume

Tujuan kita adalah membangun suatu persamaan diferensial untuk kecepatan partikel . Solusinya tergantung pada syarat batas (konfigurasi dasar laut dan garis pantai) sehingga hasilnya akan berbeda untuk tiap perairan. Jadi respon pasang surut badan air (water body) yang satu berbeda dengan badan air yang lain.

Gaya-gaya yang kita tinjau adalah gaya gravitasi, gaya pembangkit pasang surut, gradien tekanan dan gaya gesekan. Kita juga meninjau efek rotasi bumi pada yang lazim disebut efek gaya coriolis.

1.      Gaya pembangkit pasang surut, dapat dipandang sebagai gradien negatif dari potensial pembangkit pasang surut.

2.      Gaya gravitasi, dengan cara yang sama dapat dipandang sebagai gradien negatif dari potensial gravitasi.

3.      Gaya yang ditimbulkan oleh gradien tekanan yang negatif dapat pula dipandang sebagai gradien suatu potensial, dalam hal ini merupakan tekanan itu sendiri.

4.      Gaya gesekan yang secara sederhana dapat dinyatakan berbanding lurus dengan kecepatan.

4.2        Perkiraan Tingkat Efisiensi Alat

Energi adalah kekal dan bisa diubah bentuk. Kita bisa memanfaatkan ombak sebagai pemangkit listrik dengan mengubah energi kinetik yang ada pada ombak untuk diubah menjadi energi listrik. Akan tetapi, tidak sepenuhnya energi pada ombak bisa diubah 100% menjadi energi listrik. Ada energi yang akan berubah menjadi energi lain, seperti menjadi energi panas, energi bunyi, dan energi lainnya yang tidak diinginkan.

gambar 16. Contoh Pemasangan Turbin

Kejadian transfomasi energi keberbagai bentuk energi ini tidak mungkin dihindari, hal ini lah yang menyebabkan efisiensi alat untuk mengubah energi ombak menjadi energi listrik tidak 100%, efisiensi alat yang saat ini ada hanyalah sekitar 50%, artinya dari total energi ombak yang diolah mesin, hanya setengahnya saja yang bisa dimanfaatkan untuk membangkitkan energi listrik.

Untuk mempertinggi efisiensi alat, dilakukan dengan cara memperluas bidang yang dikenai oleh gelombang laut. Selain itu, memperbesar ukuran dinamo (alat pengubah energi mekanik menjadi energi listrik), dan memperbesar putaran roda pemutar dinamo.

4.1        Prospek Penggunaan Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut di Bengkulu

Berdasarkan pembahasan yang telah dipaparkan di atas, beberapa hal penting mengenai pantai Bengkulu : (1) memiliki pasang surut bertipe campuran berganda yang berarti bahwa di laut Bengkulu, dalam 1 harinya terjadi 2 kali pasang surut, (2)Nilai F untuk pantai di perairain Bengkulu adalah 0,435, yang mengindikasikan tipe pasang surutnya adalah semidiurnal.

Dengan potensi yang ada di Bengkulu, yaitu rentang pasang surut bisa mencapai 10 m, maka kita bisa menghitung daya yang dihasilkan pembangkit listrik tenaga ombak untuk pembuatan  waduk (bendungan) seluas 1 km².

Berikut ini adalah perhitungannya :

E = 50,276 Mjoule

Berdasarkan perhitungan di atas, dapat diketahui bahwa, cukup dengan membangun bendungan seluas 1 km² saja, pasang surut laut Bengkulu bisa menghasilkan energi sebesar 50,276 megajoule tiap kali terjadi pasang surut. Karena Bengkulu memiliki tipe pasang surut campuran berganda, maka dalam satu hari bisa dihasilkan energi 2 kali dari 50,276 megajoule, yaitu sebesar 100,552 megajoule. Dengan pembangunan waduk (bendungan) yang lebih luas, tentunya bisa dihasilkan energi yang lebih besar juga.

4.2        Hambatan Penerapan Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut di Bengkulu

Adapun hambatan penerapan system pembangkit listrik tenaga ombak di Bengkulu adalah :

1.            Tenaga ahli yang meng-handle sistem ini sangat kurang di Bengkulu.

2.            Kesulitan birokrasi.

3.            Kesulitan untuk mendapatkan alat- alat yang dibutuhkan.

4.            Dana yang diperlukan untuk menerapkan sistem ini sangat mahal  sehingga Bengkulu sebagai provinsi yang masih berkembang akan mengalami kesulitan dana untuk menerapkan sistem ini.

Waktu yang dibutuhkan untuk membangun instalasinya lama. Bengkulu sebagai daerah yang memiliki sistem birokrasi yang belum begitu mapan, akan membangun istalasi ini lebih lama lagi.

BAB V
SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK   TENAGA PASANG SURUT DALAM BERBAGAI ASPEK KEHIDUPAN

5.1        Ekonomi

Dibutuhkan modal yang cukup besar saat pembangunan infrastruktur bendungan adalah masalah utama dalam pengembangan proyek pembangkit listrik ini. Para investor cenderung kurang berminat dengan tawaran proyek ini karena periode payback yang lama. Masalah ini dapat diselesaikan Pemerintah dengan membentuk suatu organisasi besar yang mengembangkan teknologi pasang surut. Walaupun harga pembangunannya mahal, jika pembangunan pembangkit ini sudah selesai, hanya dibutuhkan biaya perawatan yang sedikit dan turbin hanya perlu diganti setiap 30 tahun sekali.

5.2        Sosial

Pembangunan pembangkit listrik ini dapat menimbulkan belbagai implikasi  sosial terhadap lingkungan sekitarnya. Selama pembangunan bendungan, jumlah penduduk dan lalu lintas akan meningkat dengan cepat. Misalnya pada pembangkit La Rance  di Perancis, proses pembangunannya memakan waktu 5 tahun. Adanya bendungan itu menjadikan daerah tersebut objek wisata yang dapat meningkatkan pendapatan penduduk di area sekitar.   

Bendungan tersebut dapat dijadikan jalur transportasi yang menawarkan penghematan waktu dengan menelusuri teluk atau muara laut. Selain itu, terdapat kemungkinan untuk membangun pembangkit tenaga angin di daerah sekitar bendungan sebagai penghasil tenaga ekstra.

5.3        Lingkungan

Mungkin masalah terbesar yang disebabkan pembangkit ini adalah masalah lingkungan dan ekologi pada area sekitarnya. Hal ini sulit untuk diprediksi karena dampaknya beragam dan hanya sedikit data yang ada untuk dijadikan perbandingan. Perubahan tinggi air dan kemungkinan meluapnya air dapat berakibat pada vegetasi yang ada di sekitar pantai, vegetasi akuatik dan mengganggu ekosistem pantai. Hal ini juga berdampak pada perubahan kualitas air laut, tinggi sedimentasi dapat berubah, menyebabkan meningkatnya tingkat kekeruhan air dan terganggunya populasi hewan yang hidup di sana. Tidak diragukan lagi kalau ikan akan takut menyeberangi bendungan walaupun mereka tidak akan mati oleh turbin. Semua perubahan ini akan menyebabkan berubahnya tipe burung yang ada di daerah tersebut, mereka akan bermigrasi mencari daerah yang lebih baik bagi mereka. 

Dampak-dampak ini tidak semuanya jelek karena bendungan untuk membangkitkan energi listrik tenaga pasang surut, bisa menyebabkan beberapa  spesies tumbuhan dan makhluk hidup lain tumbuh dan berkembang. Spesies tumbuhan dan makhluk hidup ini, semula tidak ada di daerah tersebut, dengan adanya kawasan bendungan ini bisa menarik perhatian spesies tersebut untuk hidup di daerah bendungan.

5.4        Kelebihan dan Kekurangan

Dari penjelasan yang telah dipaparkan di atas, bisa kita amati bahwa pembangkit listrik tenaga pasang surut memiliki berbagai kelebihan dan kekurangan, yaitu Antara lain :

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.

BAB VI

KESIMPULAN

6.1        Kesimpulan

Dari hasil kajian pemanfaatan energi pasang surut menggunakan model waduk penampung air dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut:

1.            Indonesia merupakan negara kepulauan di daerah khatulistiwa yang dikelilingi oleh sejumlah lautan dengan potensi sumberdaya energi kelautan cukup besar termasuk di antaranya energi pasang surut.

2.            Energi pasang surut dapat dimanfaatkan dengan membangun bangunan waduk dengan kanal outlet/inlet yang dilengkapi dengan turbin dan generator pembangkit listrik. Waduk dikosongkan atau diisi dalam waktu satu atau kurang dari satu jam untuk mengantisipasi usainya saat puncak pasang atau puncak surut.

3.            Pembangunan waduk (bendungan) pembangkit listrik tenaga pasang surut seluas 1 km² di Bengkulu, bisa menghasilkan energi sebesar 50,276 megajoule tiap terjadi pasang surut. Jumlah ini sangat potensial untuk dikembangkan lebih lanjut sehingga nantinya bisa memenuhi kebutuhan Bengkulu akan energi listrik.

4.            Keuntungan menggunakan pembangkit listrik tenaga pasang surut antara lain Energi ombak adalah energi yang bisa tidak pernah habis, Tidak menimbulkan polusi, mudah untuk mengkonversi energi listrik dari energi mekanik pada ombak,  memiliki intensitas energi kinetik yang besar dibandingkan dengan energi terbarukan yang lain, dan tidak perlu perancangan struktur yang kekuatannya berlebihan.

5.            Kesulitan penerapan pembangkit energi listrik tenaga pasang surut antara lain diperlukan alat khusus yang memerlukan teknologi tinggi, output  dari pembangkit listrik tenaga pasang surut mengikuti grafik sinusoidal sesuai dengan respons pasang surut akibat gerakan interaksi Bumi-Bulan-Matahari, Biaya instalasi dan pemeliharaannya yang cukup besar, tantangan teknis tersendiri untuk para insinyur, dan pasang surut gelombang sebagai pembangkit energi listrik, bisa mengakibatkan rotasi bumi melambat 24 jam tiap 2000 tahun.

6.            Hambatan penerapan sistem pembangkit listrik tenaga ombak antara lain tenaga ahli yang meng-handle sistem ini sangat kurang, kesulitan birokrasi, kesulitan untuk mendapatkan alat- alat yang dibutuhkan, kesulitan dana untuk menerapkan sistem pembangkit ini, serta kesulitan birokrasi untuk menyelesaikan proyek ini dengan cepat.

DAFTAR PUSTAKA

Mira, Sjamsir.1989. Diktat Kuliah Pendidikan Survei Hidrografi ITB-Pertamina 1989: Angkatan ke-2. Bandung : Penerbit ITB

Zemansky, Sears.1962. Fisika untuk Universitas 1 : Mekanika. Panas . Bunyi. Bandung : Penerbit Binacipta

Jurnal Sains dan Teknologi Indonesia, V5. N5, Agustus 2003, hal. 85-93 /Humas-BPPT/ANY

http://www.indeni.org/content/blogcategory/29/81/

http://www.kompas.com/kompas-cetak/0510/24/ilpeng/2148107.htm

http://www.iptek.net.id/ind/?ch=jsti&id=315

http://www.tidal-lowlands.org/ind/General.htm

http://oseanografi.blogspot.com/2005/07/pasang-surut-laut.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Pasang_surut

http://noputindelft.blogspot.com/

This entry was posted on Wednesday, June 27th, 2007 at 9:17 am and is filed under Books. You can follow any responses to this entry through the RSS 2.0 feed. You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.