PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA OMBAK

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1            Latar Belakang

Krisis energi telah diprediksikan akan melanda lima tahun yang akan datang. Hal ini dikarenakan semakin langkanya minyak bumi dan semakin meningkatnya permintaan energi. Untuk itu diperlukan sebuah terobosan baru untuk memanfaatkan energi lain, selain energi yang tidak dapat diperbaharui ini. Karena jika kita tergantung pada energi yang tidak dapat diperbaharui saja, maka di masa depan kita akan kesulitan untuk memanfaatkan energi ini karena keterbatasan sumber dari energi tersebut. Lalu bagaimana dengan nasib anak cucu kita nanti? Oleh karena itu manusia harus berusaha memanfaatkan sumber daya hayati yang ada di bumi ini dengan sebaik-baiknya dan dalam pemanfaatannya harus dikembangkan dari sekarang. Akan tetapi penggunaannya haruslah mempunyai tujuan yang positif yang nantinya tidak akan membahayakan manusia itu sendiri.

Sumber daya hayati yang ada di bumi ini salah satunya adalah lautan. Wilayah bumi didominasi oleh laut, dan laut juga mempunyai banyak potensi pangan dan potensi sebagai sumber energi. Potensi pangan yang ada di laut adalah beranekaragamnya spesies ikan dan tanaman laut. Dan potensi sumber energi yang ada di laut ada 3 macam, yaitu: energi ombak, energi pasang surut dan energi panas laut. Salah satu energi di laut adalah energi ombak. Sebenarnya ombak merupakan sumber energi yang cukup besar. Ombak merupakan gerakan air laut yang turun-naik atau bergulung-gulung. Energi ombak adalah energi alternatif yang dibangkitkan melalui efek gerakan tekanan udara akibat fluktuasi pergerakan gelombang.

Untuk itu kita akan mencoba menggali informasi tentang tenaga ombak yang sudah dimanfaatkan oleh banyak negara, termasuk Indonesia. Berdasarkan survei yang dilakukan Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) dan Pemerintah Norwegia sejak tahun 1987, terlihat bahwa banyak daerah-daerah pantai yang berpotensi sebagai pembangkit listrik bertenaga ombak. Ombak di sepanjang Pantai Selatan Pulau Jawa, di atas Kepala Burung Irian Jaya, dan sebelah barat Pulau Sumatera sangat sesuai untuk menyuplai energi listrik. Kondisi ombak seperti itu tentu sangat menguntungkan, sebab tinggi ombak yang bisa dianggap potensial untuk membangkitkan energi listrik adalah sekitar 1,5 hingga 2 meter, dan gelombang ini tidak pecah sampai di pantai.

1.2.       Rumusan Masalah

a.    Apa yang dimaksud dengan Pembangkit Listrik Tenaga Ombak ?

b.    Apa saja komponen-kompenen pada Pembangkit Listrik Tenaga Ombak ?

c.    Bagaimana proses pembangkitan listrik dengan menggunakan tenaga ombak ?

d.   Apa saja tipe PLTO berdasarkan prinsip OWC ?

e.    Bagaimana perkembangan PLTO di Indonesia ?

f.     Apa hubungan antara PLTO dengan Fisika ?

1.3.       Batasan Masalah

Pembangkit listrik tenaga ombak dalam masalah ini adalah PLTO yang hanya ada di Indonesia.

1.4.       Tujuan

a.    Mengetahui pengertian Pembangkit Listrik Tenaga Ombak .

b.    Mengetahui komponen-kompenen pada Pembangkit Listrik Tenaga Ombak.

c.    Mengetahui pembangkitan listrik dengan menggunakan tenaga ombak.

d.   Mengetahui tipe PLTO berdasarkan prinsip OWC.

e.    Mengetahui perkembangan PLTO di Indonesia.

f.     Mengetahui hubungan antara PLTO dengan Fisika.

1.5.   Manfaat

a. Sebagai referensi dalam merancang sumber energi alternative dari pemanfaatan energi ombak.

b.   Memberikan informasi kepada pembaca tentang adanya sumber energi alternative yang bisa menjadi energi dimasa depan.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1.   Pengertian Pembangkit Listrik Tenaga Ombak

Ombak merupakan gerakan air laut yang turun-naik atau bergulung-gulung. Pembangkit listrik tenaga ombak adalah suatu pembangkitan energi listrik yang merubah energi mekanik gelombang ombak menjadi energi listrik. PLTO merupakan energi alternatif yang dibangkitkan melalui efek gerakan tekanan udara akibat fluktuasi pergerakan gelombang, yang mana pembangkitan energi ini akan terjadi di lepas pantai yang memiliki laju ombak besar (stabil). Energi ombak dapat digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik, seperti saat ini telah didirikan sebuah Pembangkit Listrik Bertenaga Ombak (PLTO) di Yogyakarta, yaitu model Oscillating Water Column.

            

2.1  Gambar contoh PLTO

2.2.  Komponen-Komponen pada Pembangkit Listrik Tenaga Ombak

Komponen utama pembangkit listrik tenaga ombak :

a.      Piston Hidrolik

Piston hidrolik adalah bagian yang berfungsi menjaga keseimbangan generator agar kedudukanya tidak terpengaruh oleh laju ombak yang bergerak. Piston hidrolik bekerja berdasarkan hukum archimides “Jika suatu benda dicelupkan ke dalam suatu zat cair, maka benda itu akan mendapat tekanan ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang terdesak oleh benda tersebut.”

b.      Turbin

Turbin adalah bagian konverter yang merubah energi mekanik ombak menjadi energi mekanik (gerak) dimana turbin impuls yang menggerakkan generator.

                                                 

     

2.2  Contoh gambar turbin

c.        Generator

Generator adalah mesin listrik yang prinsip kerjanya berdasarkan prinsip elektromagnetik yang merubah energi mekanik menjadi listrik, adapun generator yang digunakan adalah generator 3 fasa dengan frekuensi 50-60Hz dengan kapasitas daya yang di hasilkan adalah 2.25MW.

  

2.3  Gambar turbin dan generator

d.      Submarine Towers

Submarine Towers adalah menara pemantau yang mana di dalamnya terdapat jaringan interkoneksi dari generator menuju gardu induk atau kendali. Terdapat beberapa ruangan yaitu ruangan pemantau ombak dan ruangan pemeliharaan jaringan interkoneksi. Selain dari itu ruangan ini pun memiliki fungsi sebagai mercusuar pengawas pelayaran kapal penyebrangan atau nelayan.

e.       Pipa Kabel Bawah Tanah

Pipa kabel bawah tanah adalah suatu komponen yang berfungsi melindungi sambungan interkoneksi dari submarine towers menuju gardu induk atau kendali agar tidak terjadi gangguan mekanis dan lebih efesien dalam penyaluran energy ke gardu induk.

f.        Gardu Induk atau Kendali

Gardu induk adalah tempat kendali dimana energi yang didapatkan ditransformasikan ke grid conection atau saluran transmisi. Didalam gardu induk terdapat :

1.    Kapasitor arus, kapasitor yang digunakan adalah kapasitor non polar yang memiliki kapasitansi tinggi yang berfungsi menyimpan arus agar stabil jugga sebagai penguat sebelum dihungkan ke saluran grid conection.

2.    Auto transformator, suatu mesin listrik yang berfungsi mentransformasikan arus agar stabil dan tidak terjadi rugi-rugi dalam penyaluran energi ke grid conection.

3.    Trafo step up, mesin listrik yang berfungsi mentransformasikan tegangan yang mana pada mesin ini tegangan dinaikan.

4.      Trafo step down, mesin listrik yang berfungsi mentransformasikan tegangan yang mana pada mesin ini tegangan diturunkan. Trafo pemakaian sendiri mesin listrik yang berfungsi menyalurkan energi pada daerah area pembangkitan.

g.      Grid conection

Grid conection, sutu proses pentransmisian energi dari gardu induk ke saluran distribusi yang mana selanjutnya akan disalurkan kepada konsumen.

2.3.         Proses Pembangkitan Listrik Tenaga Ombak

Secara mekanis,  PLTO dikenal memakai teknologi OWC (Oscillating Wave Column). Untuk OWC ini ada dua macam, yaitu OWC tidak terapung dan OWC terapung. Untuk OWC tidak terapung prinsip kerjanya sebagai berikut : Instalasi OWC tidak terapung terdiri dari tiga bangunan utama, yakni saluran masukan air, reservoir (penampungan), dan pembangkit. Dari ketiga bangunan tersebut, unsur yang terpenting adalah pada tahap pemodifikasian bangunan saluran masukan air yang tampak berbentuk U, sebab ia bertujuan untuk menaikkan air laut ke reservoir.

Bangunan untuk memasukkan air laut ini terdiri dari dua unit, kolektor dan konverter. Kolektor berfungsi menangkap ombak, menahan energinya semaksimum mungkin, lalu memusatkan gelombang tersebut ke konverter. Konverter yang didesain berbentuk saluran yang runcing di salah satu ujungnya ini selanjutnya akan meneruskan air laut tersebut naik menuju reservoir. Karena bentuknya yang spesifik ini, saluran tersebut dinamakan tapchan (tappered channel).

Setelah air tertampung pada reservoir, proses pembangkitan listrik tidak berbeda dengan mekanisme kerja yang ada pada pembangkit listrik tenaga air. Yaitu, air yang sudah terkumpul itu diterjunkan ke sisi bangunan yang lain. Energi potensial inilah yang berfungsi menggerakkan atau memutar turbin sehingga menghasilkan energi listrik.  Energi potensial inilah yang berfungsi menggerakkan atau memutar turbin pembangkit listrik. Turbin tersebut didesain untuk bisa bekerja dengan generator putaran dua arah. Sistem yang berfungsi mengonversi energi mekanik menjadi listrik terletak di atas permukaan laut dan terisolasi dari air laut dengan meletakkannya di dalam ruang khusus kedap air sehingga bisa dipastikan tidak bersentuhan dengan air laut. OWC ini dapat diletakkan di sekitar 50 m dari garis pantai pada kedalaman sekitar 15 m.

Selain OWC tidak terapung, terdapat juga OWC tidak terapung. Lain seperti OWC tidak terapung saat air pasang. OWC ini bekerja pada saat air pasang saja, tapi OWC ini lebih kecil. Hasil survei hidrooseanografi di wilayah perairan Parang Racuk menunjukkan bahwa sistem akan dapat membangkitkan daya listrik optimal jika ditempatkan sebelum gelombang pecah atau pada kedalam 4-11 meter. Pada kondisi ini akan dapat dicapai putaran turbin antara 3000-700 rpm. Posisi prototip II OWC (Oscillating Wave Column) masih belum mencapai lokasi minimal yang disyaratkan, karena kesulitan pelaksanaan operasional alat mekanis. Posisi ideal akan dicapai melalui pembangunan prototip III yang berupa sistem OWC apung. Untuk OWC terapung, prinsip kerjanya sama seperti OWC tidak terapung, hanya saja peletakannya yang berbeda.

2.4.      Tipe Pembangkit Listrik Tenaga Ombak Berdasarkan Prinsip Oscillating Water Columns

a.      Oscilating Water Columns 

OWC merupakan pembangkit yang memanfaatkan ketinggian gelombang air laut. Pada Oscillating water columns, gelombang air laut yang datang akan masuk ke chamber melalui bagian yang berada di bawah permukaan laut. Pergerakan osilasi air laut menyebabkan perbedaan tekanan udara yang terletak di dalam chamber dan di luar chamber. Pada pembangkit ini terdapat sebuah saluran penghubung  yang pada sisi ujung luarnya terdapat turbin. Perbedaan tekanan udara yang dihasilkan akan menimbulkan pergerakan  udara sehingga memutar turbin pada ujung saluran. Turbin yang berputar akan membangkitkan listrik.

                     

2.4  Gambar diagram kerja Oscilating Water Columns

b.      Hinged Contour Devices

HCD Pembangkit jenis ini terdiri dari beberapa pelampung yang terhubung satu dengan lainnya oleh sebuah sistem sendi. Sistem sendi akan bergerak membuka dan menutup ketika gelombang air laut datang. Pergerakan sistem sendi akan mendorong lengan hidrolik untukmemompa oli bertekanan tinggi. Oli akan masuk kesmoothing accumulator kemudian menggerakkan motor.  Motor yang berputar mengendalikan perputaran generator sehingga dapat membangkitkan listrik.

2.5  Gambar contoh alat dengan prinsip Hinged Contour Devices

c.       Buoyant Moored Devices

BMD Merupakan jenis pembangkit listrik tenaga ombak yang menggunakan prinsip hukum Archimedes. Pembangkit ini memiliki dua buah bagian yaitu bagian statis dan bagian dinamis. Pada bagian dinamis terdapat pelampung yang akan bergerak ketika mendapat gaya angkat keatas oleh air. Pelampung ini berupa silinder yang terbuat dari baja dan diisi oleh udara. Perbedaan tekanan yang dihasilkan oleh gelombang laut akan digunakan untuk menggerakkan pelampung naik dan turun. Gerakan naik turunnya pelampung inilah yang digunakan untuk menghasilkan energi.

                                     

2.6  Diagram kerja Buoyant Moored Devices

d.      Overtopping Devices

Overtopping devices merupakan reservoir air yang akan terisi oleh adanya gelombang air laut. Sistem yang digunakan dalam yaitu sistem pengkonsentrasian gelombang air laut. Sistem ini mengandalkan reflektor dan bagian landainya untuk mengkonsentrasikan gelombang air laut. Setelah gelombang air laut terkonsentrasi maka energi potensial yang terdapat pada gelombang air laut meningkat. Air masuk ke reservoir kemudian keluar melalui saluran yang terdapat di bagian bawah. Air inilah yang digunakan untuk menggerakkan turbin sehingga dapat membangkitkan listrik.

2.7  Gambar Contoh alat dan diagram kerja Overtopping devices

2.5.       Perkembangan Pembangkit Listrik Tenaga Ombak di Indonesia

Indonesia memiliki garis pantai terpanjang kedua setelah Norwegia. Namun sayangnya potensi pantai yang ada belum banyak dimanfaatkan. Oleh karena itu, sekarang ini potensi energi ombak mulai dimanfaatkan, yaitu untuk Pembangkit Listrik Tenaga ombak. Di Indonesia sendiri sudah membangun Pembangkit Listrik Tenaga Ombak (PLTO) model Oscillating Water column (OWC), yaitu di Parang Rucuk, Gunung Kidul, Yogyakarta. Tujuan didirikannya PLTO ini adalah untuk memberikan model sumber energi alternatif yang ketersediaan sumbernya cukup melimpah di wilayah perairan pantai Indonesia.

2.8  Gambar PLTO di Parang Rucuk, Gunung Kidul, Yogyakarta

2.6.  Hubungan Antara PLTO dengan Fisika Dasar

a.         Hubungan antara PLTO dengan Hukum Archimedes

Pada salah satu komponen utama pembangkit listrik tenaga ombak ada yang menggunakan Hukum Archimedes, yaitu pada Piston Hidrolik. Piston hidrolik adalah bagian yang berfungsi menjaga keseimbangan generator agar kedudukanya tidak terpengaruh oleh laju ombak yang bergerak. Piston hidrolik bekerja berdasarkan hukum archimides “Jika suatu benda dicelupkan ke dalam suatu zat cair, maka benda itu akan mendapat tekanan ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang terdesak oleh benda tersebut.”

b.        Hubungan Antara PLTO dengan Hidrodinamika

         Hidrodinamika adalah ilmu yang mempelajari fluida yang mengalir. Fluida adalah zat yang dapat mengalir, yang terdiri dari zat cair dan gas. Hidrodinamika juga dapat didefinisikan sebagai penelitian mengenai zat cair yang mengalir meliputi tekanan, kecepatan aliran, lapisan-lapisan zat yang melakukan gesekan. 

         Hidrodinamika merupakan salah satu cabang ilmu yang berhubungan dengan gerak liquid atau lebih dikhususkan pada gerak air. Skala atau lingkup analisis ilmu ini adalah pada gerak partikelir air atau dapat disebut dalam skala makroskopik. Skala makroskopik disini memiliki maksud air tersusun dari partikel-partikel fluida. Mengapa makroskopik karena partikel fluida bukan skala terkecil air yakni atom. Lebih penting lagi bidang ini merupakan aplikasi matematik bukan fisika. Karena berhubungan dengan perlakuan matematik dari persamaan-persamaan dasar fluida kontinyu berbasis hukum- hukum newton. Jadi objek yang dijadikan bahan analisa merupakan fluida newton.

         Hidrodinamika laut adalah cabang ilmu kelautan yang mempelajari parameter hidrologi(fisika dan kimia air laut) yang berinteraksi terhadap lingkungan. Komponen-komponen hidrodinamika laut yang penting adalah:

2.9 Gambar Komponen hidrodinamika

         Sebenarnya hidrodinamika yang dipelajari dalam kelautan itu bermacam-macam. Salah satunya yaitu hidrodinamika grlombang. Hidrodinamika pada gelombang laut adalah pergerakan naik dan turunya air laut yang tegak lurus dengan permukaan air laut membentuk kurva /grafik sinusoidal.Gelombang di laut dapat dibedakan berdasarkan gaya pembangkitnya yaitu : Angin, tsunami dan penyebab lain seperti kapal. Bentuk gelombang di alam sulit digambarkan secara tepat ,oleh karena suatu gelombang selalu berubah. Para ahli hanya dapat menggambarkan grafik sinusoidal yang terdiri dari arah gerak, tinggi, puncak dan lembah suatu gelombang.

2.10 Gambar grafik sinusoidal gelombang

BAB III

PENUTUP

3.1.  Kesimpulan

Dari pembahsan di atas, dapat disimpulkan bahwa :

1.   Pembangkit listrik tenaga ombak adalah suatu pembangkitan energi listrik yang merubah energi mekanik gelombang ombak menjadi energi listrik.

2.  Komponen dari pembangkit listrik tenaga ombak antara lain : piston hidrolik, turbin, generator,  submarine towers, pipa kabel bawah tanah, gardu induk atau kendali, dan grid conection.

3.    Secara mekanis, PLTO dikenal memakai teknologi OWC (Oscillating Wave Column). Untuk OWC ini ada dua macam, yaitu OWC tidak terapung dan OWC terapung. Prinsip kerjanya sama, hanya peletakannya yang berbeda.

3.2.  Saran

Saran yang dapat diberikan pada pembahasan ini adalah agar Indonesia dapat lebih memanfaatkan ombak sehingga dapat menjadi sumber energi alternatif untuk pembangkit listrik.

    

DAFTAR PUSTAKA

Anonim¹. 2008. Pembangkit Listrik  Tenaga Ombak (online).      (http://www.indowebster.web.id/showthread.php?t=22009&page=1, diakses Maret 2016).

Anonim². 2008. PLTO (online). (http://pltb-nswg.blogspot.com/2008_05_01_archive.html, diakses Maret 2016).

Khazaku. 2010. Pembangkit Listrik Tenaga Ombak (online). (http://khanzaku.wordpress.com/2010/01/23/pembangkit-listrik-tenaga-ombak, diakses Maret 2016).

Michael. 2011. Pembangkit Listrik Tenaga Ombak Pertama (online). (http://michaelmewa.blogspot.com/2011/05/pembangkit-listrik-tenaga-ombak-pertama.html, diakses Maret 2016).

Niken. 2009. Pembangkit Listrik Tenaga Ombak (online). (http://niken11.wordpress.com/2009/09/11/pembangkit-listrik-tenaga-ombak/, dikses Maret 2016).