JURNAL PENELITIAN SITROTIKA TEKNIK SIPIL TEKNIK ELEKTRO TEKNIK INFORMATIKA Volume 11, Nomor 2, Juli 2015 ISSN : 1693-9670 JUDUL PENELITIAN 1. Analisa Efektifitas Jalur Pejalan Kaki Pada Rencana Pengembangan Trotoar Dan Landscape Jalan Siliwangi Tasikmalaya, Wendi Hendrina, Herianto, Nina Herlina. 2. Analisis Check Dam Sebagai Bangunan Pengendali Sedimen Pada Sungai Ciliung Dengan Dua Alternatif Debit Banjir, Asep Kurnia Hidayat, Ivan Nurandi. 3. Analisis Potensi Oscilating Water Column (OWC) Sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut, Abdul Chobir, Nurul Hiron, Empung. 4. Studi Jaringan Tegangan Rendah 380/220 V, Edvin Priatna, Ifkar Usrah, Anang Sudarna. 5. Analisa Konservasi Energi Listrik Dengan Meningkatkan Kualitas Daya Listrik, Sutisna, Nurul Hiron. 6. Pengaruh Bentuk Geometri Terhadap Kuat Tekan Paving Block, Yusep Ramdani, Iman Handiman, Agus Widodo. 7. Redesign Bentuk Bangunan Di Kawasan Permukiman Kumuh Perkotaan, Indra Mahdi 8. Teknologi Sms Pada Monitoring Lingkungan Dengan Wireless Sensor Network (WSN) Asep Andang, Nurul Hiron, Nundang Busaeri. 9. Rancang Bangun Sistem Informasi Manajemen Penjadwalan Sidang Kerja Praktek/ Tugas Akhir, Yuki Rizki Adam Nugraha, Husni Mubarok, R. Reza El Akbar. 10. Mengukur Tingkat Kepuasan Penghuni Perumahan Menggunakan Cara Servqual, Murdini Mukhsin. 11. Implementasi Sms Gateway Untuk Aplikasi Polling Sms Survey Pemilihan Bupati Di Kabupaten Pangandaran, Acep Irham Gufroni, Cecep Muhamad Sidik R, Hendra Pratama. FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SILIWANGI TASIKMALAYA
DAFTAR ISI ANALISA EFEKTIFITAS JALUR PEJALAN KAKI PADA RENCANA PENGEMBANGAN TROTOAR DAN LANDSCAPE JALAN SILIWANGI TASIKMALAYA... 1 ANALISIS CHECK DAM SEBAGAI BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN PADA SUNGAI CILIUNG DENGAN DUA ALTERNATIF DEBIT BANJIR... 10 ANALISIS POTENSI OSCILATING WATER COLUMN (OWC) SEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GELOMBANG LAUT... 18 STUDI JARINGAN TEGANGAN RENDAH 380/220 V... 26 ANALISA KONSERVASI ENERGI LISTRIK DENGAN MENINGKATKAN KUALITAS DAYA LISTRIK... 35 PENGARUH BENTUK GEOMETRI TERHADAP KUAT TEKAN PAVING BLOCK... 43 REDESIGN BENTUK BANGUNAN DI KAWASAN PERMUKIMAN KUMUH PERKOTAAN... 48 TEKNOLOGI SMS PADA MONITORING LINGKUNGAN DENGAN WIRELESS SENSOR NETWORK (WSN)... 63 RANCANG BANGUN SISTEM INFORMASI MANAJEMEN PENJADWALAN SIDANG KERJA PRAKTEK/ TUGAS AKHIR... 69 MENGUKUR TINGKAT KEPUASAN PENGHUNI PERUMAHAN MENGGUNAKAN CARA SERVQUAL... 76 IMPLEMENTASI SMS GATEWAY UNTUK APLIKASI POLLING SMS SURVEY PEMILIHAN BUPATI DI KABUPATEN PANGANDARAN... 86
ANALISIS POTENSI OSCILATING WATER COLUMN (OWC) SEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GELOMBANG LAUT Studi Kasus : Cipatujah Kabupaten Tasikmalaya Abdul Chobir 1, Nurul Hiron 1, Empung 2. 1. Program Studi Elektro Fakultas Teknik Universitas Siliwangi 2. Program Studi Sipil Fakultas Teknik Universitas Siliwangi Jl. Siliwangi No 24 Kotak Pos 164 Tasikmalaya 46115, HP: 08159334627. E-mail: abdulchobir@yahoo.com ABSTRAK Perubahan iklim global mempengaruhi meningkatnya tinggi gelombang laut yang mengakibatkan abrasi dan berdampak pada berkurangnya luas pantai, meskipun perlahan tetapi pasti bahwa pantai berkurang. Saat ini untuk mengatasi abrasi penerapan break water atau bangunan penahan gelombang dan pemecah gelombang menjadi pilihan utama. Krisis energi di Indonesia mengakibatkan ancaman pada semua bidang khususnya bidang ekonomi yang menopang keberlangsungan masyarakat, khususnya masyarakat kecil di daerah pesisir pantai seperti daerah Cipatujah Kabupaten Tasikmalaya. Break water atau bangunan pemecah gelombang laut berfungsi menahan gelombang dengan cara memecahkan energi gelombang laut. Berbeda dengan sudut pandang keilmuan bidang energi, untuk membangkitkan energi listrik dari gelombang laut, yaitu dengan cara mengumpulkan energi gelombang laut tersebut, sehingga dapat menggerakan turbin generator. Kondisi di atas menjadi perhatian khusus pada penelitian ini, bagaimana caranya untuk membuat desain bangunan yang berfungi pengumpul energi gelombang laut, kemudian dirubah menjadi energi listrik yang dikenal sebagai Oscillating Water Column (OWC). Keywords: OWC, Gelombang, Energi, Cipatujah ABSTRACT Global climate change affects the rising sea wave height resulting in reduced abrasion and impact on the wide beach, although slowly but surely that the beach is reduced. This time to address the application of the break water abrasion or building retaining breakwater wave and become the primary choice. The energy crisis in Indonesia resulted in a threat to all fields, especially economics that underpin the sustainability of communities, especially small communities in coastal areas such as the area in Cipatujah Tasikmalaya regency. Break water or sea breakwater holds the waves by breaking ocean wave energy. In contrast to the scientific viewpoint of the energy sector, generating electricity from ocean waves, ocean wave energy collection is then able to drive the turbine generator by air pressure system. The above conditions are of particular concern in this study, how to create a functioning building design ocean wave energy collector, then converted into electrical energy which is known as the Oscillating Water Column (OWC). Keywords: OWC, Sea Wave, Energy, Cipatujah 18
I. PENDAHULUAN Potensi daerah di Cipatujah Kabupaten Tasikmalaya berupa gelombang yang tinggi, yaitu rata-rata mingguan adalah 1-3,25 m dan tinggi gelombang signifikan adalah 0,5-2,25 m, sedangkan angin dengan kecepatan rata-rata mingguan adalah 10-18 Knot, panas yang tinggi. Salah satu sumber energi alternatif untuk pembangkit listrik yang banyak tersedia di Indonesia adalah gelombang laut dengan memanfaatkan pembangkit listrik energi ombak dengan tipe Oscillating Water Column (OWC). Pada keilmuan hidrologi, ilmu kelautan, ilmu fluida bahwa untuk menangani abrasi akibat dari besarnya gelombang laut adalah dengan cara memecahkan energi gelombang menjadi kecil-kecil yang dikenal sebagai peredaman (attenuation), sehingga gelombang tidak menyebabkan abrasi (Liao, dkk. 2013). Penelitian tersebut dilanjutkan pada teknik pemecahan tenaga gelombang salah satunya dengan implementasi break water (Rustell. Michael. 2014), sementara itu Oscillating Water Column (OWC) bekerja sebaliknya dari Break Water, yaitu dengan mengumpulkan energi gelombang laut untuk konversikan menjadi energi mekanik (Schoolderman. 2010), energi mekanik tersebut kemudian dapat dikonversikan menjadi energi listrik melalui turbin (Okuhara S. 2013). Penelitian ini adalah perancangan Oscillating Water Column (OWC) yang sesuai dengan karakter gelombang yang ada di pantai Cipatujah Kabupaten Tasikmalaya. Perancangan OWC dibuat sedemikian rupa, sehingga memiliki fungsi ganda, selain dapat mengubah energi gelombang menjadi energi listrik dengan efisiensi tang tinggi juga memiliki keindahan, sebagai bangunan pemecah gelombang bibir pantai, kemudian menganalisis data gelombang dari wilayah Cipatujah Kabupaten Tasikmalaya, sehingga diketahui besarnya energi yang dihasilkan gelombang laut dengan penggunaan teknologi Oscillating Water Column (OWC). Tingginya gelombang daerah jawa barat bagian selatan memiliki tinggi gelombang yang tinggi dengan frekuensi 0-10% (BMKG. 2014), sementara itu potensi gelombang laut di wilayah Jimbaran Bali memiliki potensi antara 176 kw 4 MW (Wijaya Arta. 2010). Beberapa peneliti percaya bahwa secara global potensi energi listrik dari gelombang laut di pantai. diperkirakan adalah 1TW (Panicker NN. 1976). Hal ini dikarenakan energi yang dihasilkan oleh gelombang laut adalah 5 kali dari apa 19
yang dihasilkan oleh energi angin dengan kecepatan yang sama (Johannes. Falnes 2007). II. LANDASAN TEORI A. WaveEnergy Converter (WEC) Ada banyak konsep dari WEC dan lebih dari 1000 paten tentang teknik WEC yang dibuat di Jepang, Amerika Utara dan Eropa (Ross. D. 1995). Meskipun memiliki desain bervariasi, WEC dapat dikategorikan berdasarkan tempat dan tipe. Tipe WEC Attenuator (A) oleh Salter dalam Drew. B 2009, Point absorber dan tipe Terminator (Tinyurl.com. 2014), Sedangkan menurut Drew dkk. (2009). Model operasi WEC dapat dibedakan menjadi beberapa yaitu: Submerged pressure differential, Oscillating wave surge converter, Oscillating Water Column (OWC) dan overtopping device. Menurut Wijaya A.I.W. (2010). OWC merupakan salah satu sistem dan peralatan yang dapat mengubah energi gelombang laut menjadi energi listrik dengan menggunakan kolom osilasi (chamber). Gambar 1.1. OWC: the Limpet (Sumber: Tinyurl.com. 2014) 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, sebagaimana pada Gambar 1.1. 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 tersebut 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. B. Pengaruh Angin Hubungan angin dan gelombang laut diteliti oleh Pudjanarsa tahun 2006, di mana kecepatan rendah akan menyebabkan tinggi gelombang dan periode gelombang yang terjadi. Gambar 1.2 merupakan spektrum periode 20
gelombang untuk berbagai variasi kecepatan angin. merupakan fungsi dari x terhadap waktu, sehingga didapatkan persamaan y(x,t) = y(x). Jadi didapatkan: dp. E. = 0,5 wρga 2 sin 2 (kx ωt) dx (Joule)...(1.3) Berdasarkan persamaan k = 2π λ dan ω = 2π T, maka dapat dirumuskan III. Gambar 1.2. Spektrum periode gelombang untuk berbagai kecepatan angin (Sumber: Pudjanarsa, 2006) METODE A. Analisis Energi OWC Perhitungan besarnya energi gelombang laut dengan metode oscillating water column (OWC). Besarnya energi potensial dari gelombang laut dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut (Wijaya. 2010): P. E. = mg y(x,t) 2 (J). (1.1) Maka persamaan energi potensial (joule) ini dapat ditulis sebagai berikut: P. E. = wρg y2 2 ωt)..(1.2) = wρg a2 2 sin2 (kx Selanjutnya dihitung besarnya energi potensial gelombang lebih dari 1 periode, diasumsikan bahwa gelombang hanya persamaan subsitusinya sebagai berikut : P. E. = 1 4 wρga2 λ (Joule) (1.4) Besarnya energi kinetik lebih dari 1 periode adalah sebanding dengan besarnya energi potensial yang dihasilkan. K. E. = 1 4 wρga2 λ (1.5) (Joule) Energi kinetik adalah bagian energi yang berhubungan dengan gerakan dari gelombang laut, setelah besarnya energi potensial dan energi kinetik diketahui, maka dapat dihitung total energi yang dihasilkan selama lebih dari 1 periode dapat dicari dengan menggunakan persamaan: Ew. = P. E. +K. E. = 1 2 wρga2 λ (Joule) (1.6) Melalui persamaan di atas, maka dapat dihitung besarnya energy density (E WD ), daya listrik (P W ), dan power density (P WD ) 21
yang dihasilkan gelombang laut. Menentukan besarnya energy density (E WD ) yang dihasilkan gelombang laut digunakan persamaan: E WD = E W λ W = 1 2 ρga2 (J/m 2 ) (1.7) Energy density adalah besarnya kerapatan energi yang dihasilkan gelombang laut tiap 1 satuan luas permukaan. Untuk menentukan besarnya daya listrik (P W ) yang dihasilkan gelombang laut digunakan persamaan berikut ini. P W = E W (Watt) T (1.8) Di mana wave power adalah besarnya daya listrik yang mampu dihasilkan oleh gelombang laut. Untuk menentukan besarnya power density (P WD ) yang dihasilkan gelombang laut digunakan persamaan 2.11 berikut ini. w = lebar gelombang (m) (diasumsikan sama dengan luas chamber pada OWC). Y = y(x,t) = a sin(kx-ωt) (m) : persamaan gelombang (diasumsikan gelombang sinusoidal). a = h/2 : amplitudo gelombang. h = ketinggian gelombang (m) k = 2π λ : konstanta gelombang λ = panjang gelombang (m) ω = 2π T (rad/sec) : frekuensi gelombang. T = periode gelombang (sec) B. Data Gelombang Dari data gelombang daerah Cipatujah tersebut, diperoleh bahwa gelombang berikut: Tabel 1.1 Data Kuantitatif gelombang Cipatujah P WD = P W λ W = 1 2T ρga2 (Watt/m 2 )..(1.9) Dimana: m = wρy : Massa Gelombang (kg) ρ = massa jenis air laut (kg/m3) Panjang gelombang (λ), Perioda gelombang (s) dan kecepatan (m/s) dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut: T = 2,55 x H (s) λ = 5,12 x T 2 (m) v = λ T (m/s) 22
Dari persamaan di atas, maka diperoleh tabel dengan data yang sudah diolah sebagai berikut: Tabel 1.2 data dasar gelombang No Variabel Tinggi Signifikan ratarata Satuan Min Mak 1 Tinggi Gelombang (H) 0.5 1.5 meter 2 Panjang gelombang (λ) 32.26 96.79 meter 3 Periode gel laut (T) 2.51 4.35 detik 4 Kecepatan Gel (v) 12.85 22.26 m/s 6 Massa jenis air laut (ρ) 1030 1030 kg/m 3 7 Besarnya gravitasi bumi (g) 9.81 9.81 m/s 2 Gambar 1.3 Rancangan OWC tampak atas C. Perancangan OWC OWC dirancang dalam bentuk silinder, dengan diameter 4 meter per unit, sedangkan panjang pantai yang akan dipasang OWC direncanakan sepanjang 30 meter. Berikut adalah bentuk perancangan OWC dengan konstruksi terbuat dari beton dan pasangan bata. Selain menjadi pembangkit listrik tenaga gelombang laut, juga dapat menjadi tembok penahan pantai yang tidak mengurangi estetika dan seni, sehingga dapat digunakan oleh masyarakat untuk berjalan kaki, duduk dan bersantai sambil menikmati suasana pantai. Gambar 1.4 tampak depan dan belakang Gambar 1.5 Layout OWC Tampak depan 23
Tabel 1.3 Hasil analisis potensi energi OWC Gambar 1.6 Layout OWC Tampak samping D. Analisis potensi Energi OWC Dari Tabel 1.2, energi kinetik OWC (K E ), energi gelombang (E W ), Kerapatan energi gelombang (E WD ), potensi energi listrik yang dapat dibangkitkan dari OWC dalam Watt (P W ) dapat diperoleh dari persamaan berikut ini: Sehingga dari persamaan berikut di atas, diperoleh data hasil analisis sebagai berikut: Tabel 1.3 menunjukkan bahwa dari 15 unit OWC yang terpasang, dengan efisiensi Genset sebesar 50%, akan menghasilkan total energi listrik sebesar 68,874 kwh pada kondisi tinggi gelombang laut minimum dan 1,073,646 kwh pada tinggi gelombang maksimum. Energi tersebut dapat menerangi rumah nelayan sebanyak 15-238 unit rumah, dengan daya 900W tiap rumah, di samping itu energi gratis dari sistem OWC ini dapat digunakan nelayan untuk menghidupkan rumah pendingin bagi hasil laut, sehingga mengurangi risiko kerugian bagi nelayan. E. Analisis Sipil Sebagaimana data dimensi Struktur OWC seperti pada Gambar : maka dapat ditentukan kebutuhan material beton yang diperlukan untuk beton fc=30 Mpa dan mutu baja fy =390 Mpa, Dengan sengkang baja fy =240 Mpa untuk 1 buah OWC adalah sebagai berikut: 24
IV. KESIMPULAN Kesimpulan yang diperoleh dari penelitian ini adalah OWC dapat mengubah energi dari energi mekanik gelombang laut menjadi energi udara bertekanan tinggi, kemudian diubah menjadi energi listrik oleh putaran turbin. Tiap OWC dengan luas chamber OWC adalah 12,57 m 2, dengan tinggi gelombang 0,5-1,5 meter, akan menghasilkan energi sebesar 51-795 watt. Efisiensi sistem OWC diatur pada nilai 50%, akan menghasilkan energi 9.183-143.153 kwh. Konstruksi PLTGL dengan OWC sebagai bangunan penahan gelombang laut dapat dirancang sebagai penambah keindahan alam pantai dengan fungi ganda.bahan bangunan OWC menggunakan bahan anti korosi. Estimasi biaya 77,5 jt (tidak termasuk estimasi biaya sistem pembangkit), untuk tiap satu unti OWC dengan diameter 4 meter akan menghasilkan listrik 51-795 kw listrik (tidak termasuk efisiensi genset dan OWC). DAFTAR PUSTAKA Drew B, Plummer R.A, and Sahinkaya N.M. 2009. A review of wave energy converter technology. Proc. IMechE Vol. 223 Part A: J. Power and Energy Johannes Falnes. 2007. A review of wave-energy extraction. Department of Physics and Centre of Ships and Ocean Structures, Norwegian University of Science and Technology NTNU, NO-7491 Trondheim. Okuhara S., Takao M., Takami A., Setoguchi T. 2013. Wells Turbine for Wave Energy Conversion. Open Journal of Fluid Dynamics, 2013, 3, 36-41 http://dx.doi.org/10.4236/ojfd.2013. 32A006 Published Online July 2013 (http://www.scirp.org/journal/ojfd) Panicker NN. Power resource potential of ocean surface waves. In: Proceedings of the wave and salinity gradient workshop, Newark, Delaware, USA, 1976. p. J1-J48 Pudjanarsa, A. 2006. Mesin Konversi Energi. Yogyakarta : ANDI Ross, D. Power from the waves, 1995 (Oxford University Press, Oxford, UK). Rustell. Michael. 2014. Optimising A Breakwater Layout Using An Iterative Algorithm. De Paepe Willems Award 2014 Schoolderman, J.E. 2009. Generating electricity from waves at a breakwater in a moderate wave climate, Delft University of Technology, Delft PMid: 19452776. http://dx.doi.org/10.9753/icce.v32.struc tures.63. Tinyurl.com. 2014. OPT Powerbuoy. Available from http://tinyurl.com/ oceanpt/ (tanggal akses 01 September 2014). Wijaya A.I.W. 2010. Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut Menggunakan Eknologi Oscilating Water Column Di Perairan Bali. Vol. 9 No.2 Juli - Desember 2010. 25
26