daftar isi - sinta.unud.ac.id · pdf file2.4 proses terjadinya pasang surut ..... 16 2.5...
TRANSCRIPT
viii
viii
DAFTAR ISI
SAMPUL DALAM ................................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................... iii
PENETAPAN PANITIA PENGUJI ......................................................... iv
SURAT KETERANGAN BEBAS PLAGIAT ......................................... v
UCAPAN TERIMAKASIH ...................................................................... iv
ABSTRAK ................................................................................................ vi
ABSTRACT .............................................................................................. vii
DAFTAR ISI ............................................................................................ viii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................ xi
DAFTAR TABEL ..................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN ................................................................. 1
1.1 Latar Belakang ................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................ 7
1.3 Tujuan Penelitian ............................................................. 8
1.4 Manfaat Penelitian ........................................................... 8
1.5 Keaslian Penelitian ........................................................... 9
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................ 10
2.1 State of The Art Review .................................................... 10
2.2 Pengertian Arus Laut........................................................ 13
2.3 Prinsip Dasar Energi Pasang Surut .................................. 15
2.4 Proses Terjadinya Pasang Surut ....................................... 16
2.5 Tipe–tipe Energi Pasang Surut ......................................... 18
vi
ix
ix
2.5.1 Sistem Tides Kolam Tunggal Sederhana ............. 18
2.5.2 Sistem Tides Dengan Dua Kolam ........................ 19
2.6 Proses Energi Pasang Surut .............................................. 20
2.7 Current Meter .................................................................. 22
2.7.1 SEBA Hydrometrie Gewerbestr 61.a ................... 23
2.8 Metode ............................................................................ 24
2.8.1 Metode Lagrangian .............................................. 24
2.8.2 Metode Regresi Linier Sederhana Deret Waktu .. 25
2.9 Statistika ........................................................................... 26
2.9.1 Statistika Deskriptif ............................................. 27
2.10 Surfer 11.0 ...................................................................... 28
BAB III METODE PENELITIAN ....................................................... 30
3.1 Pemilihan Lokasi Energi Arus, Pasang dan Surut ........... 30
3.2 Jenis Waduk ..................................................................... 31
3.3 Data ............................................................................. 32
3.3.1 Sumber Data ........................................................ 32
3.3.2 Jenis Data ............................................................. 33
3.3.3 Teknik Pengumpulan Data .................................. 33
3.4 Langkah–langkah Penelitian ............................................ 34
3.5 Pengembangan Penelitian ................................................ 37
3.6 Diagram Alur Penelitian .................................................. 38
3.7 Jadwal Pelaksanaan Penelitian ......................................... 39
BAB IV PEMBAHASAN .................................................................... 40
4.1 Gambaran Umum Pulau Serangan ................................... 40
x
x
4.2 Data Pulau Serangan ........................................................ 41
4.2.1 Topografi Pulau Serangan ................................... 41
4.2.2 Data Pasang Surut Pulau Serangan ...................... 43
4.3 Penentuan Titik ................................................................ 48
4.3.1 Penentuan Titik Lokasi Penelitia ......................... 48
4.4 Pengukuran Arah Arus Laut dengan Metode Lagrangian 50
4.5 Perhitungan Volume dan Debit Air.................................. 50
4.6 Lokasi Waduk .................................................................. 55
4.7 Perencanaan Desain Waduk ............................................. 58
4.8 Daya yang Dihasilkan dari Energi Pasang Surut ............. 61
4.9 Perhitungan Energi Pasang Surut ..................................... 62
4.10 Perhitungan Rapat Daya ................................................. 66
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................... 70
5.1 Kesimpulan ...................................................................... 70
5.2 Saran ............................................................................. 71
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................... 72
LAMPIRAN 1 ........................................................................................... 75
xi
xi
ABSTRAK
ANALISA POTENSI ENERGI PASANG SURUT AIR LAUT
DI SELAT PULAU SERANGAN
Energi alternatif merupakan sumber energi terbarukan, contohnya seperti
matahari angin, air, biomasa dan panas bumi. Energi pasang surut diperoleh dari
pemanfaatan variasi permukaan laut terutama disebabkan oleh efek gravitasi
bulan, dikombinasikan dengan rotasi bumi dengan menangkap energi yang
terkandung dalam perpindahan massa air akibat pasang surut. Energi ini banyak
terdapat di selat karena pada selat terjadi penyempitan ruang gerak arus sehingga
kecepatan arus menjadi lebih cepat. Salah satunya adalah Selat Pulau
Serangan.Tujuan penelitian ini adalah mengetahui potensi energi listrik dan
kerapatan daya di Selat Pulau Serangan kemudian membuat desain waduk.
Pengukuranarus laut menggunakan metode Lagrange dan alat Current Meter di
delapan titik penelitian kemudian dengan metode Regresi Sederhana Deret Waktu
untuk meramalkan ketinggian air dan desain ketinggian waduk.
Hasil menunjukkan bahwa energi yang dihasilkan saat pasang mencapai
248,028046 kW, sedangkan saat surut mencapai 251,8062 kW. Rapat daya
terbesar berada di sekitar jembatan berkisar 25,3604 – 47,05809 W/m2, sedangkan
rapat daya terkecil berada di sebelah utara jembatan berkisar 0,012069 – 0,121019
W/m2. Posisi yang tepat untuk dijadikan waduk di sebelah selatan jembatan
dengan ukuran luas 10.000 m2, tinggi waduk 5,5 meter dan luas lubang air 0,366
m2.
Kata Kunci : Energi, Pasang Surut, Rapat daya, Lagrange
vi
xii
xii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kebutuhan energi listrik di Indonesia saat ini semakin meningkat dan masih
didominasi oleh energi konvensional yang berbasis bahan bakar fosil, seperti
minyak bumi dan batu bara. Penggunaan energi konvensional tidak hanya
berdampak pada krisis kekurangan energi, tetapi juga berdampak pada krisis
lingkungan hidup. Selain itu, dipandang tidak ekonomis lagi dikarenakan
persediaan bahan bakar fosil sudah menipis disertai dengan fluktuasi harga yang
cenderung meningkat serta transportasi yang jauh ke tempat pembangkitan,
sehingga dibutuhkan energi alternatif lain sebagai tenaga pembangkitan listrik.
Sehingga, diperlukan pemanfaatan energi alam yang bisa diperbaharui dan lebih
ramah lingkungan.
Energi alternatif merupakan sumber energi terbarukan, contohnya seperti
matahari, angin, air, biomasa, dan panas bumi akan selalu tersedia dan tidak
pernah habis seperti minyak bumi atau batubara. Selain itu, energi alternatif juga
tidak menghasilkan limbah yang akan membahayakan lingkungan dalam waktu
jangka panjang. Jika mengesampingkan biaya produksi, maka sumber energi
alternatif tidak perlu dibeli, karena sumber energi ini hanya membutuhkan biaya
awal untuk instalasi, untuk kemudian dapat beroperasi tanpa bahan bakar. Hal ini
tentu saja berbeda dengan minyak bumi atau batubara dalam pengoperasiannya
dan memerlukan biaya yang cukup besar.
1
13
Energi air merupakan sumber energi yang murah dan relatif mudah diperoleh,
karena pada air tersimpan energi potensial (pada air jatuh) dan energi kinetik
(pada air mengalir). Energi yang dimiliki air dapat dimanfaatkan dan digunakan
dalam wujud energi mekanis maupun energi listrik. Energi yang masuk dalam
kategori energi air adalah energi sungai, energi ombak, energi panas laut (OTEC),
energi pasang surut air laut, dan energi arus laut. Tenaga air sungai memanfaatkan
energi air yang bergerak dari tingkat tinggi ke tingkat rendah (contoh, air
mengalir ke bawah) semakin besar jatuhnya air, makin cepat aliran air maka
semakin besar listrik dapat dihasilkan, sistem hidro kecil menangkap energi
sungai tanpa mengambil banyak air dari aliran alaminya. Tenaga air berskala kecil
merupakan sumber energi yang ramah lingkungan dengan perkembangan yang
potensial. Ombak merupakan gerakan air laut yang turun-naik atau bergulung-
gulung. Energi ini dibangkitkan melalui efek gerakan tekanan udara akibat
fluktuasi pergerakan gelombang, yang mana pembangkitan energi ini akan terjadi
dilepas pantai yang memiliki laju ombak besar (stabil). Konversi energi thermal
lautan (OTEC) adalah metode untuk menghasilkan energi listrik menggunakan
perbedaan temperatur yang berada di antara laut dalam dan perairan dekat
permukaan untuk menjalankan mesin kalor. Seperti pada umumnya mesin kalor,
efisiensi dan energi terbesar dihasilkan oleh perbedaan temperatur yang paling
besar. Perbedaan temperatur antara laut dalam dan perairan permukaan umumnya
semakin besar jika semakin dekat ke ekuator. Energi pasang surut merupakan
energi yang terbarukan. Prinsip kerjanya sama dengan pembangkit listrik tenaga
air, dimana air dimanfaatkan untuk memutar turbin dan mengahasilkan energi
2
14
listrik. Energi diperoleh dari pemanfaatan variasi permukaan laut terutama
disebabkan oleh efek gravitasi bulan, dikombinasikan dengan rotasi bumi dengan
menangkap energi yang terkandung dalam perpindahan massa air akibat pasang
surut. Arus laut merupakan gerakan yang sangat luas yang terjadi di seluruh
lautan. Arus permukaan dibangkitkan terutama oleh angin yang berhembus di
permukaan laut. Selain itu topografi muka air laut juga turut mempengaruhi
gerakan arus permukaan.
Indonesia merupakan negara kepulauan yang berada di garis khatulistiwa
mempunyai potensi sumber-sumber energi baru terbarukan yang melimpah
sedangkan yang sudah dimanfaatkan masih sangat kecil, sehingga dimungkinkan
untuk peningkatan pemanfaatkan sumber energi yang murah, ramah lingkungan
dan terbarukan. Oleh karena itu, dibutuhkan suatu sistem pembangkit yang
efisien, mudah pendistribusiannya dan ramah lingkungan di masing-masing
daerah di Indonesia dan menggalakkan pemanfaatan sumber energi lain selain
bahan bakar fosil untuk proses pembangkitan seperti air, maupun arus laut.
Indonesia merupakan salah satu negara kepulauan yang memiliki garis pantai
yang panjang, sebagian besar wilayah Indonesia berupa perairan, memiliki luas
tiga kali lebih besar dari luas daratan. Indonesia mempunyai potensi yang besar
untuk tenaga arus laut dan pasang surut air laut, mengingat Indonesia merupakan
negara kepulauan yang dikelilingi oleh lautan, dua lautan besar yang mengelilingi
Indonesia yaitu samudra Hindia dan samudra Pasifik.
Seiring perkembangan jaman, pasang surut air laut juga berpotensi untuk
menjadi sumber energi terbarukan menggantikan sumber energi konvensional.
3
15
Dalam konversi energi, arus tersebut bisa dimanfaatkan sebagai sumber energi
alternatif dengan cara pemanfaatan energi potensial yang tersimpan pada setiap
arus air (Hermawan et al., 2012).
Dari penelitian tentang analisis karakteristik arus laut di perairan Tanjung
Mas Semarang dalam upaya pencarian potensi energi alternatif, lokasi titik
pengukuran atau penempatan ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) berada
di koordinat 60 52’ 19” LS dan 1100 21’ 18” BT dengan kedalaman 15 meter.
Metode yang digunakan dalam pengukuran data primer adalah metode Eulerian
dengan ADCP. Arus direkam secara simultan dan kontiniu pada setiap lapisan
kedalaman di satu titik lokasi. Pengolahan data primer menggunakan software
currentrose, sedangkan untuk penghitungan rapat daya menggunakan persamaan
Fraenkel. Kecepatan arus dominan tertinggi yaitu mencapai kisaran 0,028 – 0,828
m/detik, terdapat di permukaan perairan dengan kedalaman 1,5 meter dan
bergerak ke arah barat laut. Rapat daya terbesar yang dihasilkan dengan asumsi
kecepatan arus (v = 0,828 m/detik) yaitu 290,92757 W/m2. Untuk rapat daya
terkecil yaitu 0,01125 W/m2, dihasilkan dengan asumsi (v = 0,028 m/detik)
(Wijaksono et al., 2012).
Dalam penelitian lain tentang potensi energi arus laut untuk pembangkit
tenaga listrik di kawasan pesisir Flores Timur, NTT. Pada kondisi surut arah
aliran arus secara umum berarah ke selatan dengan distribusi kecepatan arus
berkisar antara 0,5 m/s – 2,1 m/s dan distribusi rapat daya berkisar antara 0,2 – 0,6
kW. Distribusi kecepatan arus terbesar terdapat di perairan sebelah utara Selat
Larantuka atau tepatnya di muara Selat Larantuka, yaitu dengan kecepatan antara
4
16
1 m/s – 2,1 m/s dan di sebelah selatan perairan Larantuka dengan distribusi
kecepatan arus berkisar antara 1 m/s – 2,1 m/s. Distribusi rapat daya di kedua
perairan tersebut berkisar antara 0,1 kW – 0,2 kW. Di wilayah tengah perairan
Selat Larantuka atau tepatnya mulai dari dermaga penyeberangan hingga
Pelabuhan Larantuka distribusi kecepatan arus rata-rata berkisar antara kecepatan
0,5 m/s – 1 m/s dengan distribusi rapat daya berkisar antara 0,2 kW – 0,4 kW.
Berdasarkan distribusi harga rapat daya di sekitar perairan Selat Larantuka lokasi
yang mempunyai distribusi rapat daya yang paling besar adalah di sekitar lokasi
selatan lereng Gunung Ile Mandiri dengan harga rapat daya berkisar antara 0,3
kW - 0,4 kW. Pada kondisi pasang arah aliran arus secara umum berarah ke utara
dengan distribusi kecepatan arus berkisar antara 0,5 m/s - 2,55 m/s dan distribusi
rapat daya berkisar antara 0,3 kW - 7,0 kW. Pada kondisi ini terjadi peningkatan
kecepatan arus dan besarnya rapat daya listrik yang sangat signifikan di sekitar
perairan Tanjung Gonsales, dimana kecepatan arus di lokasi ini mencapai
kecepatan antara 1,5 m/s - 2,55 m/s dan rapat daya listrik sebesar 3,0 kW - 7,0
kW. Sedangkan di sebelah utara dan selatan perairan Selat Larantuka distribusi
kecepatan arus berkisar antara 0,5 m/s - 1,5 m/s dengan harga distribusi rapat daya
berkisar antara 0,1 kW - 0,5 kW di sebelah utara dan 0,5 kW - 2,0 kW di sebelah
selatan. Berdasarkan distribusi rapat daya di sekitar perairan Selat Larantuka
lokasi yang mempunyai distribusi rapat daya yang paling besar adalah di sekitar
lokasi Tanjung Gonsales dengan rapat daya berkisar antara 3,0 kW - 7,0 kW
(Masduki dan Yuningsih, 2011).
5
17
Jumlah kebutuhan tenaga listrik di Provinsi Bali cenderung meningkat dari
tahun ke tahun untuk sektor rumah tangga, sektor komersial, sektor publik,
kecuali sektor industri mengalami penurunan untuk tahun 2000 dan tahun 2003.
Pertumbuhan penjualan energi listrik rata-rata untuk 10 tahun terakhir bagi sektor
rumah tangga adalah sebesar 12,37%, sektor komersial 11,40%, sektor publik
7,03% dan sektor industri sebesar 6,6% sedangkan untuk pertumbuhan jumlah
pelanggan rata-rata untuk 10 tahun terakhir bagi sektor rumah tangga adalah
7,2%, sektor komersial 11,46%, sektor publik 8% dan sektor industri 2,27%
(Nugroho, 2004).
Pulau Bali pada khususnya memiliki sumber-sumber tenaga air yang
pemanfaatannya masih sedikit untuk memenuhi kebutuhan energi listriknya.
Mengingat kondisi Pulau Bali dikelilingi oleh laut maka sangat perlu diketahui
seberapa besar potensi energi dari laut dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan
energi listrik khususnya pada arus pasang dan surut. Dengan mendapatkan luasan
pantai yang dijadikan sebagai waduk, dilanjutkan dengan menghitung energi
potensial dari proses pasang surut yang terjadi dan menghitung nilai kerapatan
energi listrik, sehingga diperoleh energi yang maksimal. Sumber energi pasang
surut terjadi 2 (dua) kali sehari dan dalam prosesnya terjadi proses perpindahan air
yang disebut arus laut yang juga bisa dimanfaatkan potensinya. Sumber energi ini
merupakan sumber energi yang bersih serta ramah lingkungan. Penelitian ini
mengambil tempat di pesisir selatan Pulau Bali yaitu di perairan Pulau Serangan.
Hal tersebut disebabkan karena wilayah perairan selat merupakan tempat
melintasnya dan berkumpulnya massa air laut. Pada lokasi selat memungkinkan
6
18
massa air laut mengumpul dan bergerak lebih cepat karena semakin
menyempitnya ruang gerak dari laut menuju selat. Pada tempat inilah yang
terdapat potensi energi terbesar dari perairan disekitarnya (Moreno et al., 2008).
Penelitian ini adalah pengembangan dari penelitian sebelumnya tentang
kajian potensi pengembangan energi pasang surut sebagai energi alternatif.
Penelitian ini lebih membahas tentang seberapa besar energi yang dapat
dihasilkan di Pulau Serangan dengan menentukan lokasi waduk yang dibantu
dengan alat current meter dan menggunakan metode Lagrangian. Metode ini
digunakan karena keadaan dari lokasi penelitian yang memang tidak terlalu luas
sehingga bisa menggunakan peralatan yang lebih sederhana, selain itu juga
peneliti tidak memiliki alat atau simulasi untuk mengukur arah arus pasang surut.
Alat current meter digunakan sebagai alat bantu untuk pengukuran langsung
kecepatan air dan penentuan titik lokasi pengukuran. Data diperoleh dengan alat
bantu current meter (Mandiharta, 2007).
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka diperoleh rumusan masalah yang
akan dibahas adalah :
1. Berapa kerapatan daya listrik di selat Pulau Serangan dengan
menggunakan data kecepatan arus laut dari pengukuran langsung
menggunakan current meter.
2. Dimana posisi yang cocok untuk dijadikan waduk dengan melihat arah
arus pasang surut menggunakan metode Lagrangian.
7
19
3. Berapa energi yang dapat dihasilkan pada proses pasang dan surut dalam
satu hari.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan yang diharapkan dari penelitian ini adalah mendapatkan luasan
waduk, untuk memperoleh nilai energi potensial dari proses pasang surut yang
terjadi dan kerapatan energi listrik yang dihasilkan.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat akademis dari penelitian ini adalah:
1. Mengetahui besar potensi energi listrik yang dihasilkan oleh proses pasang
dan surut air laut.
2. Penelitian ini bermanfaat menunjang teori-teori yang ada, khususnya yang
berhubungan dengan energi laut yang dikonversikan menjadi energi listrik.
Manfaat praktis dari penelitian ini :
1. Pemanfaatan pasang surut air laut untuk dijadikan energi listrik.
8
20
1.5 Keaslian Penelitian
Keaslian penelitian ini ditunjukkan dengan belum adanya penelitian yang
menggunakan alat currnet meter dan pendekatan menggunakan surfer 11.0.
Dalam tulisan ini, ditunjukkan penelitian-penelitian yang telah ada sebelumnya
dan simulasi pendekatan yang digunakan pada fishbone diagram 1.1
Potensi Energi Pasang Surut
Arah Arus Laut
Kecepatan Arus Laut
Peta Bathimetri
Ketinggian PasangSurut Laut
Lagranian
ADCP
LADCP
Perairan Laut
SungaiPerairan
Selat
Perairan Pantai
QGis
ArcGis
Surfer
Aquveo SMS
Gambar 1.1 Fishbone Diagram
9