STUDI PENERAPAN MULTI SALTER DUCK DI LAUT JAWA SEBAGAI SALAH SATU ALTERNATIF PEMBANGKIT LISTRIK

Transkripsi

1 STUDI PENERAPAN MULTI SALTER DUCK DI LAUT JAWA SEBAGAI SALAH SATU ALTERNATIF PEMBANGKIT LISTRIK Eka Desiary Wicaksono 1) Ir. Sardono Sarwito M.Sc 2) Indra Ranu Kusuma ST. M.Sc 3) 1) Mahasiswa : Jurusan Teknik Sistem Perkapalan ITS, Surabaya 60111, arysiskal@ne.its.ac.id 2) Dosen Pembimbing 1, Jurusan Teknik Sistem Perkapalan ITS, Surabaya ) Dosen pembimbing 2, Jurusan Teknik Sistem Perkapalan ITS, Surabaya ABSTRAK Indonesia sebagai negara maritim yang mempunyai banyak pulau serta garis pantai yang panjang yang berarti Indonesia memiliki potensi sumber energi laut yang sangat melimpah khususnya gelombang laut. Dalam hal ini Indonesia seharusnya bisa memanfaatkan potensi tersebut untuk menanggulangi krisis energi yang sedang dihadapi sekarang ini khususnya energi listrik. Dalam studi ini memanfaatkan gelombang laut sebagai sumber penggerak utama dari Multi Salter Duck. Pada penelitian ini ketinggian gelombang yang dianalisa bervariasi antara 0 1 m. Dengan bantuan software CFD (computational fluid dynamic) ANSYS analisa ini bertujuan mencari force yang mengenai bagian dan yang dihasilkan dari multi salter duck. Hasil simulasi didapatkan daya pada posisi salter duck yang ditengah yang paling optimal mendapat daya yaitu sebesar 19201,82 pada tinggi gelombang 0,9 meter, kecepatan arus 4,5 m/s lebar gelombang 40,713 meter dan lebar salter duck 5,4 meter. Kata kunci : Energi, Multi Salter Duck, ANSYS 1. Pe ndahuluan Masalah Renewable Energi sekarang menjadi topik hangat di berbagai media. Karena semakin menipisnya cadangan energi fosil serta user yang semakin lama semakin banyak. Diantara maraknya Renewable Energi yang banyak dicari adalah masalah pembangkit listrik, sekarang ini banyak sekali jenis jenis pembangkit listrik yang telah digunakan seperti, solar cell, pembangkit listrik tenaga nuklir, dll. Untuk itu ada satu jenis pembangkit yang ramah lingkungan dan terbarukan, yaitu energi gelombang laut (wave energy). Gelombang laut merupakan salah satu bentuk energi yang bisa diperbarui yang terbentuk karena adanya angin yang bertiup di atas permukaan air laut. Banyak perangkat yang telah dikembangkan dengan memanfaatkan energi gelombang ini. salah satunya adalah PLTG-SB oleh Zamrisyaf SY dari Badan Penelitian dan Pengembangan Ketenagalistrikan PT. Perusahaan Listrik Negara (Persero). Pada penelitian sebelumnya menggunakan Salter Duck yang penempatannya berada di laut Jawa. maka pada studi ini akan menganalisa optimal atau tidaknya multi Salter Duck di tempatkan di laut Jawa. Prinsip kerja dari alat tersebut adalah daya gelombang laut akan membuat naik turun dari Salter Duck tersebut dan bandul yang berada di dalamnya akan menkonversi gerakan tersebut menjadi energi listrik. Karakteristik dari pantai itu sendiri juga mempengaruhi kinerja dari multi Salter Duck. Gelombang di pantai laut jawa cenderung rendah dan intensitasnya cepat. Pada penelitian sebelumnya hanya disimulasikan 1 buah Salter Duck yang dimana jika disimulasikan dengan kondisi pantai laut jawa hasilnya kurang optimal. Maka pada studi ini menggunakan simulasi beberapa gabungan Salter Duck agar bisa mendapatkan daya yang optimal. Namun dalam memanfaatkan energi gelombang laut tersebut memilliki beberapa kelemahan, diantaranya sangat tergantung dengan karakteristik gelombang yang kadang-kadang bisa menghasilkan energi yang besar terkadang tidak, sehingga pemilihan lokasi harus diperhitungkan dengan tepat. Lokasi yang ideal adalah yang memiliki gelombang konsisten besar dan selanjutnya dilengkapi dengan peralatan yang tahan terhadap cuaca yang buruk. Jika dibandingkaan dengan teknologi hijau lainnya seperti matahari dan angin, energi gelombang laut ini memberikan ketersediaan hingga mencapai 90% dengan kawasan tidak terbatas. Selama ada ombak, maka energi listrik bisa didapat. Selain itu, dengan memasang lebih dari satu buah salter duck maka akan didapat energi yang banyak juga. 2. Tinjauan Pustaka 2.1 Gelombang Ombak Gelombak ombak adalah pergerakan naik dan turunnya air dengan arah tegak lurus permukaan air laut yang membentuk kurva atau grafik sinusoidal. Gelombang laut biasanya disebabkan olaeh angin. Angin di atas lautan memindahkan tenaganya ke permukaan perairan, menyebabkan riak riak,

2 alunan atau bukit dan berubah menjadi apa yang kita sebut sebagai gelombang atau ombak. Gambar 1. Ilustrasi pergerakan partikel zat cair pada gelombang Amati gerakan pelampung di dalam gambar gelombang diatas. Perhatikan bahwa sebenarnya pelampung bergerak dalam suatu lingkaran (orbital) ketika gelombang bergerak naik dan turun. Partikel air berada dalam satu tempat bergerak di suatu lingkaran naik dan turun dengan suatu bentuk gelombang. Pelampung yang menampung di air pindah ke pola yang sama, naik turun di suatu lingkaran yang lambat ayang dibawa oleh pergerakan air. Di bawah permukaan, gerakan putaran gelombang itu semakin mengecil. Pergerakan orbital yang mengecil seiring dengan kedalaman air, sehingga kemudian di dasarnya hanya akan meninggalkan suatu gerakan kecil mendatar dari sisi ke sisi yang disebut Surge. 2.2 Proses Terjadinya Gelombang laut Proses terjadinya gelombang di laut oleh gerakan angin belum sepenuhnya dapat dimengerti, atau dapat dijelaskan secara terperinci. Tetapi menurut perkiraan, gelombang terjadi karena hembusan angin secara teratur, terus-menerus, di atas permukaan air laut. Hembusan angin yang demikian akan membentuk riak permukaan, yang bergerak kira-kira searah dengan hembusan angin. Gambar 2. Proses pembentukan gelombang akibat angin Jika angin masih terus berhembus dalam waktu yang cukup panjang dan meliputi jarak permukaan laut (fetch) yang cukup besar, maka riak air akan tumbuh menjadi gelombang. Pada saat yang bersamaan riak permukaan baru akan terbentuk di atas gelombang yang terbentuk, dan selanjutnya akan berkembang menjadi gelombang gelombang baru tersendiri. Proses yang demikian tentunya akan berjalan terus menerus (continue), dan bila gelombang diamati pada waktu dan tempat tertentu, akan terlihat sebagai kombinasi perubahanperubahan panjang gelombang dan tinggi gelombang yang saling bertautan. Komponen gelombang secara individu masih akan mempunyai sifat-sifat seperti gelombang pada kondisi ideal, yang tidak terpengaruh oleh gelombang-gelombang lain. Sedang dalam kenyataannya, sebagai contoh, gelombang-gelombang yang bergerak secara cepat akan melewati gelombang-gelombang lain yang lebih pendek (lamban), yang selanjutnya mengakibatkan terjadinya perubahan yang terusmenerus bersamaan dengan gerakan gelombanggelombang yang saling melampaui. Jelasnya gelombang-gelombang akan mengambil energi dan angin. Penyerapan energi ini akan dilawan dengan mekanisme peredam, yaitu pecahnya gelombang dan kekentalan air. Bila angin secara kontinyu berhembus dengan kecepatan yang tetap untuk waktu dan (fetch) yang cukup panjang, maka jumlah energi yang terserap oleh gelombang akan diimbangi dengan energi yang dikeluarkan sehingga suatu sistem gelombang sempurna (fully developed waves) akan tercapai. Sistem gelombang demikian sebenarnya jarang dijumpai karena kondisi steady tidak sering terjadi, dan juga fetch kadang-kadang dibatasi oleh kondisi geografi lingkungan. Bilamana angin berhenti berhembus, sistem gelombang yang telah terbentuk akan segera melemah. Karena gelombang pecah adalah merupakan mekanisme yang paling dominan, maka gelombang pendek dan lancip, akan menghilang terlebih dulu, sehingga tinggal gelombanggelombang panjang yang kemudian menghilang oleh gaya-gaya kekentalan, yang pada dasarnya lebih kecil dari gelombang pecah. Proses pelemahan atau menghilangnya gelombang mungkin mencapai beberapa hari, yang bersamaan dengan itu gelombang-gelombang panjang sudah bergerak dan menempuh jarak ribuan kilometer, yang pada jarak yang cukup jauh dan tempat mulainya gelombang akan dapat diamati sebagai alun (swell). Alun biasanya mempunyai periode yang sangat panjang, dan bentuknya cukup beraturan (reguler). Sistem gelombang yang terbentuk secara lokal mungkin akan dipengaruhi oleh alun yang terbentuk dan tempat yang jauh yang tentu saja tidak ada kaitannya dengan angin lokal. (Triatmojo, 2006) 3. Metode Penelitian Untuk membantu pelaksanaan studi ini, maka perlu dibuat suatu urutan metode yang menjadi kerangka acuan dalam pelaksanaan tugas ini.kerangka ini berisi tahapan tahapan yang dilakukan untuk menyelesaikan permasalahan dari

3 pengerjaan studi ini. Dimulai dari identifikasi masalah sampai nantinya mendapatkan kesimpulan atas pengerjaan studi ini. Dalam pengerjaannya lebih bersifat studi literatur untuk mengetahui daya yang dihasilkan oleh wave converter tipe multi salter duck yang desain bentuknya sudah ada dan disimulasikan dengan karakteristik laut di Indonesia khususnya laut Jawa. Metodologi tersebut dapat digambarkan secara lengkap melalui diagram alur pengerjaan studi berikut ini : maka terlebih dahulu ditentukan bentuk geometri serta dimensi dari tiap salter duck yang akan diuji. Dimana dalam penelitian ini, dimensi serta bentuk dari tiap salter duck sama seperti penelitian sebelumnya. Untuk symbol dan ketentuan bentuk dari objek adalah sebagai berikut : Gambar 9. Dimensi Salter duck Dimana pada penelitian ini dibutuhkan ukuran utama dari salter duck yaitu : - R2 = jari jari stern - R0 = jari jari Paunch - R0 = jari jari practical paunch profile - LD = panjang garis air - α = sudut dari sumbu poros untuk R0 - rd = letak titik berat objek dari sumbu poros 4. Analisa Data 4.1 Desain Multi Salter Duck Berdasarkan dari data dan desain salter duck pada penelitian sebelumnya maka dibentuklah sebuah desain dari multi salter duck seperti pada gambar di bawah ini : Gambar 8. Gambar 3D 4.2 Rencana Geometrid dan Dimensi Objek Dimensi dan bentuk multi salter duck berasal dari gabungan beberapa salter duck pada penelitian sebelumnya. Untuk membuat bentuk dan simulasi dari multi salter duck, rencana dimensi model yang akan disimulasikan ada 1 buah multi salter duck yang terdiri dari 5 buah salter duck dengan dimensi utama salter duck yang sama. Pada simulasi dan pemodelan multi salter duck, dibutuhkan skema model gelombang yang berkerja di sekitar multi salter duck yang menjadi objek gerakan dari gelombang dimana multi salter duck diam ditempat dan yang bergerak hanya aliran gelombang saja. Berikut ini data karakteristik gelombang yang akan digunakan dalam simulasi dan pemodelan. Waktu H (m) T (s) λ (m) September Oktober Nopember Desember Januari Februari Maret Tabel 1. Data rata-rata tinggi periode dan panjang gelombang Paunch dari objek adalah sebuah kurva melengkung yang mana merupakan sebuah kombinasi sederhana dari busur dan tangen yang

4 mungkin dapat digunakan untuk mencirikan dimana deviasi dari bentuk yang optimum dapat dipertimbangkan untuk diterima Menghitung jari jari R0 Untuk mempermudah menghitung nilai displacement-nya, maka bentuk ideal dari paunch akan di modifikasi sedikit dengan menggunakan persamaan. 4.4 Optimalisasi Meshing Setelah dari Autocad gambar multi salter duck di konversikan ke ANSYS ICEM untuk menjalani proses Meshing Menghitung nilai L D Besarnya nilai L D didapatkan menggunakan persamaan Dimana R2 adalah jari jari stern dan RD adalah nilai dari R0 pada saat z = 0. Sehingga nilai L D adalah Gambar 10. Proses pembuatan surface Menghitung nilai α Besarnya nilai α dapat dihitung menggunakan persamaan Menghitung nilai lebar dari objek (B) Dalam perhitungan untuk mencari besarnya energi yang di konversi, maka besarnya lebar dari objek yang akan dianalisis divariasikan menjadi 2 ukuran yaitu : Gambar 11. Proses pembuatan part yang gayanya akan dianalisa Setelah proses pembuatan part maka objek siap dilakukan proses meshing. Proses meshing dilakukan hingga mendapatkan hasil yang baik. Proses meshing yang dikatakan baik apabila sudah tidak terdapat benjolan atau part yang belum ikut proses mesh Perhitungan Daya Gelombang yang Mengenai Objek Dari data yang telah diperoleh, maka dapat dihitung besarnya daya gelombang yang dapat dikonversi Salter Duck tersebut. Variasi yang dilakukan tidak mengubah bentuk asli, tetapi hanya mengubah besarnya lebar dari Salter Duck tersebut. Dengan menggunakan persamaan, dapat diketahui besarnya energi yang dikonversi adalah sebagai berikut : Gambar 12. Proses Meshing 4.5 Hasil Running Setelah proses meshing selesai kemudian dilakukan running pada ANSYS PRE dengan memasukkan input parameter berupa kecepatan aliran, masa jenis, suhu, tinggi dan beberapa parameter lainnya maka didapatkan hasil sebagai berikut.

5 ST ST ST ST = Salter Duck ST 1 dibaca Salter Duck 1 yaitu Salter Duck yang berada paling kiri. Gambar 13. Bagian yang terkena gaya dari aliran Gambar 14. Bagian atas multi salter duck yang terkena gaya dari aliran Grafik 1. daya Salter Duck 5. Kesimpulan Tabel 3. Hasil perhitungan dengan B 5.4 m Tabel 4. Hasil konversi antar perhitungan dengan hasil running ST = Salter Duck ST 1 dibaca Salter Duck 1 yaitu Salter Duck yang berada paling kiri ST 1A dibaca Salter Duck 1 Atas yaitu Salter Duck paling kiri bagian Atas ST 1 B dibaca Salter Duck 1 Bawah yaitu Salter Duck paling kiri bagian Bawah Dari hasil konversi antara perhitungan dan running didapatkan hasil sebagai berikut : ST ST Untuk mendapatkan daya yang optimal, maka multi salter duck dengan lebar tiap salter duck 5,4 m dapat diletakkan pada gelombang dengan kisaran tinggi antara 0,7m 1m dengan periode 4s 5 s serta kecepatan 4,5 m/s. 2. Daya yang dihasilkan dari tiap salter duck berbeda beda tergantung dari letak salter duck itu. Dari hasil Iterasi didapatkan rata rata daya salter duck yang posisinya ditengah menghasilkan daya yang lebih besar daripada salter duck yang lainnya. 3. Daya yang dihasilkan dari STB (salter duck bawah) lebih besar dari STA (salter duck atas) dikarenakan luas permukaan yang lebih lebar dan membentuk lengkungan yang hampir menyerupai lingkaran sehingga momen yang dihasilkan besar. 6. Daftar Referensi Triatmodjo,Bambang Teknik Pantai. Yogyakarta : Beta Offset. McCormick, Michael Ocean Wave Energy Conversion. Sorensen, Robert Basic Coastal Engineering. Kanginan, Marthen Fisika untuk SMA kelas XI, 2B. Rawson, K.J & Tupper, E.C Basic Ship Theory.

6 Syafril Riza, Studi Penerapan Salter Duck di Laut Jawa Sebagai Alternatif Pembangkit Listrik,Jurusan Sistem Perkapalan FTK ITS, Surabaya, LOMBANG-LAUT energi-laut ombakgelombangarus/ energi-gelombang-laut-selama-ada-ombakenergi-akan-didapat-.html