BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Permasalahan Proses terjadinya pasang surut secara umum Pasang surut dikatakan sebagai naik turunya permukaan laut secara berkala akibatnya adanya gaya tarik benda-benda angkasa terutama matahari dan bulan terhadap massa air di bumi. Pasang surut air laut juga merupakan suatu fenomena pergerakan naik turunnya permukaan air laut secara berkala yang di akibatkan oleh kombinasi gaya gravitasi dan gaya tarik menarik dari benda-benda astronomi terutama oleh matahari, bumi,dan bulan. Pengaruh benda-benda lainya dapat diabaikan karena jaraknya terlalu jauh atau ukurannya lebih kecil. Pasang surut air laut adalah hasil dari gaya tarik gravitasi dan efek sentrifugal. Efek sentrifugal adalah dorongan ke arah luar pusat rotasi. Gravitasi bervariasi secara langsung dengan massa tetapi berbanding terbalik terhadap jarak. Meskipun ukuran bulan lebih kecil dari matahari, gaya tarik gravitasi bulan dua kali lebih besar daripada gaya tarik matahari dalam membangkitkan pasang surut air laut karena jarak bulan lebih dekat daripada jarak matahari ke bumi. Gaya tarik gravitasi menarik air laut ke arah bulan dan matahari menghasilkan dua tonjolan (bulge) pasang surut gravitasional di laut. Lintang dari tonjolan pasang surut air laut ditentukan oleh deklinasi, sudut antara sumbu rotasi bumi dan bidang orbital bulan dan matahari. 1
Gambar 1.1 Pasang surut air laut yang dipengaruhi oleh gravitasi bulan dan matahari Tenaga pasang surut (Tidal Power) merupakan energi yang terbarukan. Prinsip kerjanya sama dengan pembangkit listrik tenaga air, dimana air dimanfaatkan untuk memutar turbin dan menghasilkan energi listrik. Energi diperoleh dari pemanfaatan variasi permukaan air laut terutama disebabkan oleh efek gravitasi bulan, dikombinasikan dengan rotasi bumi dengan menangkap energi yang terkandung dalam perpindahan massa air akibat pasang surut air laut. Gambar 1.2 Proses pasang Pada gambar 1.2, terlihat bahwa arah ombak masuk ke dalam muara sungai ketika terjadi pasang naik air laut. Dalam proses ini air pasang akan 2
ditampung ke dam sehingga pada saat surut air pada dam dapat dialirkan ke laut lagi untuk memutar turbin. Gambar 1.3 Proses surut Pada gambar 1.3, ketika surut, air akan mengalir dari muara sungai menuju laut sehingga aliran air dapat memutar turbin kembali. Pasang surut menggerakan air dalam jumalah besar setiap harinya, dan pemanfaatannya dapat menghasilkan energi dalam jumlah yang sangat besar. Dalam sehari bisa terjadi hingga dua kali siklus pasang surut. Oleh karena waktu siklus bisa diperkirakan (kurang lebih setiap 12 jam 5 menit sekali), sehingga suplai listriknya pun relatif lebih dapat diandalkan. Pada dasarnya ada dua metodologi untuk memanfaatkan energi pasang surut : 1. Dam pasang surut (Tidal barrages) Cara ini serupa seperti pembangkit listrik secara hidro-elektrik yang terdapat di dam/waduk penampung air sungai. Hanya saja, dam yang dibangun untuk memanfaatkan siklus pasang surut jauh lebih besar daripada dam air sungai pada umumnya. Dam ini biasanya dibangun di muara sungai dimana terjadi pertemuan antara air sungai dengan air laut. Ketika ombak masuk atau keluar (terjadi pasang atau surut), air mengalir melalui trowongan yang terdapat di dam. 3
Kekurangan terbesar dari pemabangkit listrik tenaga pasang surut adalah hanyadapat menghasilkan listrik selama ombak mengalir masuk (pasang) ataupun mengalir keluar (surut). 2. Turbin lepas pantai (offshore turbines) Pilihan lainnya ialah menggunakan turbin lepas pantai yang lebih menyerupai pembangkit listrik tenaga angin versi bawah laut. Keunggulan dibandingkan metode pertama yaitu : lebih murah biaya instalasinya, dampak lingkungan yang relatif lebih kecil daripada pembangunan dam, dan persyaratan lokasinuya pun lebih mudah sehingga dapat dipasang di lebih banyak tempat. Pada saat sekarang ini penggunaan pembangkit listrik dengan tenaga minyak bumi, batu bara, dan gas alam sangatlah tidak effisien karena akan mengalami kehabisan akibat persediaan yang semakin berkurang. Hal ini tentu saja kita harus mencari alternatif yang dapat memecahkan masalah ini. Salah satu alternatif adalah dengan pembuatan pembangkit listrik tenaga pasang surut air laut atau sering di sebut dengan Tidal Power. Selain dengan persediaan yang tiada habisnya dan teknologi ini juga ramah terhadap lingkungan dan dapat didapat secara cuma cuma. Indonesia dengan luas perairan hampir 60% dari total luas wilayah sebesar 1.929.317 km 2, Indonesia seharusnya bisa menerapkan teknologi alternatif ini. Apalagi dengan bentangan timur ke barat sepanjang 5.150 km dan bentangan utara ke selatan sepanjanag 1.930 km telah mendudukan Indonesia sebagai negara dengan garis pantai terpanjang di dunia. Pada musim hujan, angin umumnya bergerak dari Utara Barat Laut dengan kandungan uap air dari Laut Cina Selatan dan Teluk Benggala. Di musim Barat, gelombang air laut naik dari biasanya di sekitar Pulau Jawa. Fenomena alamiah ini mempermudah pembuatan teknik pasang surut tersebut. 4
Pada perancangan alat ini dibuat sebagai alat peraga mata kuliah Energi Baru dan Terbarukan (New and Renewable Energy) merupakan salah satu matakuliah elektif yang dapat diambil oleh mahasiswa Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana. Dari perkuliahan pada matakuliah Energi Baru dan Terbarukan (New and Renewable Energy) selama ini, dosen pengampu berpandangan bahwa belum ada alat peraga / media yang dapat memberikan gambaran secara sederhana dan nyata akan penerapan dari teori yang telah diajarkan dalam matakuliah ini. Oleh karena itu, dosen pengampu matakuliah Energi Baru dan Terbarukan (New and Renewable Energy) mempunyai keinginan untuk menambahkan alat peraga / media dalam perkuliahan untuk memberikan pengetahuan dan pemahaman mengenai aplikasi dari teori system energi pasang surut (Tidal Power) sehingga mahasiswa dapat memahami dengan baik dari segi teori dan aplikasi yang diharapkan menumbuh kembangkan minat dan kreasi mahasiswa. 1.2. Tujuan Merancang dan merealisasikan sebuah alat peraga tenaga pasang surut (Tidal Power) dan memanfaatkannya menjadi energi alternatif tenaga listrik sebagai alat peraga materi kuliah Energi Baru dan Terbarukan (New and Renewable Energy) FTEK UKSW. 1.3. Spesifikasi Sistem Sesuai dengan surat tugas skripsi yang telah dikeluarkan oleh Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Program Studi Teknik Elektronika Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga nomor 19/I.3/FTEK/III/2013 dan mengacu pada Surat Keputusan Fakultas Teknik dengan nomor 01/Kep./B/FT/IV/2008 tentang Kolokium Lanjut Skripsi Fakultas Teknik Universitas Kristen Satya Wacana, spesifikasi tugas akhir dalam bentuk perancangan sebagai berikut : 1. Menggunakan pompa air sebagai sumber tenaga pasang 5
2. Dimensi alat 100 cm x 50 cm x 60 cm (Panjang x Lebar x Tinggi ) 3. Menggunakan jala jala listrik PLN untuk mencatu pompa air dan sistem kendali 4. Menggunakan valve sebagai pengatur keluarnya air saat terjadi surut 5. Menggunakan seven segment sebagai tampilan 6. Keluaran generator akan di stabilkan di tegangan 5 volt 7. Menghasilkan daya maksimal 2 Watt 8. Efisiensi sistem keseluruhan 25% 1.4. Sistematika Penulisan Sistematika penulisan tugas akhir ini secara garis besar terdiri dari lima bab, yaitu : 1. BAB I PENDAHULUAN Berisi latar belakang permasalahan, tujuan, spesifikasi sistem, dan sistematika penulisan. 2. BAB II LANDASAN TEORI Berisi pembahasan teori teori penunjang perancangan sistem. 3. BAB III PERANCANGAN SISTEM Berisi perancangan sistem yang meliputi perangkat keras maupun perangkat lunak. 4. BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS Berisi pengujian sistem beserta analisis sebagai pengukur tingkat keberhasilan sistem terhadap spesifikasi sistem. 5. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Berisi kesimpulan dan saran pengembangan sistem. 6