1 BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Jumlah penduduk Indonesia yang semakin meningkat dari tahun ke tahun
menyebabkan kebutuhan energi listrik semakin meningkat. Badan Pusat Statistik (BPS) memprediksi jumlah penduduk Indonesia pada tahun 2035 sebanyak 305.6 juta jiwa, atau meningkat sekitar 67 juta jiwa dari jumlah penduduk Indonesia pada tahun 2010 yang jumlahnya 238.5 juta jiwa [1]. Peningkatan jumlah penduduk Indonesia berimbas pada peningkatan kebutuhan energi listrik. Hal ini sesuai dengan pernyataan PT Perusahaan Listrik Negara (PLN) bahwa untuk tahun 2010 hingga 2019 kebutuhan listrik di Indonesia mengalami peningkatan rata-rata sebesar 6 giga watt setiap tahunnya [2]. Artinya, pembangunan pembangkit listrik akan dilakukan secara terus-menerus untuk dapat mencukupi kebutuhan listrik di Indonesia yang semakin meningkat setiap tahunnya. Pembangunan pembangkit listrik di Indonesia hingga saat ini masih berfokus pada penggunaan sumber energi tidak terbarukan (non-renewable energy resources) berupa energi fosil. Hal ini didukung data kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) yang menyatakan bahwa produksi listrik di Indonesia pada tahun 2005 hingga tahun 2011 sebagian besar dilakukan oleh pembangkit termal yang menggunakan energi fosil berupa batubara, gas ataupun minyak bumi. Penggunaan energi fosil secara terus menerus untuk pembangkit listrik akan berdampak pada melemahnya ketahanan energi nasional, hal ini dikarenakan energi fosil jumlahnya akan semakin menipis apabila digunakan secara terus- menerus. Selain itu penggunaan energi fosil juga akan meningkatkan emisi gas karbon yang menyebabkan terjadinya global warming. Kementerian ESDM telah mengeluarkan arah kebijakan energi nasional dan memiliki visi untuk mengembangkan penggunaan energi baru dan terbarukan sebesar 25% dari total penggunaan energi nasional di tahun 2025 [3]. Hal ini 1
menunjukkan bahwa ada peningkatan penggunaan energi baru dan terbarukan sebesar 8% dari kebijakan energi nasional sesuai peraturan presiden No. 5 tahun 2006 yang hanya menggunakan 17% energi baru dan terbarukan dari total penggunaan energi nasional. Untuk mendukung arah kebijakan energi nasional sesuai dengan visi kementerian ESDM, pemerintah gencar membangun pembangkit listrik dengan menggunakan sumber energi baru terbarukan. Dari seluruh sumber energi baru dan terbarukan yang terdapat di Indonesia, energi gelombang ombak memiliki potensi yang cukup besar untuk pembangkit listrik mengingat letak Indonesia yang dikelilingi oleh lautan. Salah satu lokasi yang cukup potensial untuk pengembangan pembangkit listrik adalah pantai selatan Pulau Jawa. Hal ini didukung oleh hasil mapping yang dilakukan oleh Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi Kelautan (PPPGL) Indonesia serta Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) yang menyatakan bahwa ombak di pantai selatan Pulau Jawa khususnya region selatan Jawa Tengah memiliki potensi gelombang ombak dengan ketinggian rata-rata 0.5 hingga 2 meter, hal ini tentunya sangat berpotensi untuk menggerakan generator yang dapat menghasilkan energi listrik [4]. Pembuatan pembangkit listrik yang efisien dan efektif sangat penting untuk mengoptimalkan pemanfaatan energi gelombang ombak untuk pembangkit listrik di pantai selatan Pulau Jawa. Salah satu cara yang dilakukan untuk mengoptimalkan pemanfaatan energi gelombang ombak untuk pembangkit listrik adalah penggunaan generator linier. Hal ini dikarenakan penggunaan generator linier untuk mengubah energi gelombang ombak menjadi energi listrik mampu memberikan efisiensi dan efektivitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan menggunakan rotational generator [5]. Beberapa topologi generator linier yang digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga ombak antara lain: topologi tubular, quasi flat, tri core, tri coil dan square core. Topologi generator linier tersebut dibedakan berdasarkan bentuk translator dan koilnya. Karakteristik generator linier dengan topologi tubular 2
adalah memiliki berat yang relatif ringan, akan tetapi biaya pembuatannya tergolong mahal. Kemudian, generator linier dengan topologi quasi flat merupakan
pengembangan
generator
linier
dengan
topologi
tubular,
perbedaannya adalah translator dan stator dari generator berbentuk persegi, hal ini bertujuan untuk meminimalkan biaya pembuatan dan mempermudah dalam pembuatan generator linier. Selanjutnya, berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh [6] terhadap tiga topologi generator linier, yaitu: triangular (tri) core, square core dan tri coil, diperoleh hasil bahwa eletctromotive force (emf) yang diinduksikan generator linier topologi square core dan tri core memiliki nilai yang paling tinggi dibanding generator linier topologi tri coil. Performa kedua jenis generator linier ini tergolong baik untuk ombak dengan kecepatan rendah, sehingga energi listrik yang dihasilkan dari konversi gelombang ombak dapat dilakukan secara kontinu. Akan tetapi, generator linier dengan topologi tri core memiliki bentuk lebih sederhana jika dibandingkan dengan generator linier dengan topologi square core, oleh karena itu dalam penelitian ini topologi generator yang digunakan untuk pembangkit listrik tenaga ombak adalah topologi tri core dengan desain yang disesuaikan dengan karakteristik pantai selatan Pulau Jawa. 1.2
Rumusan Masalah Permasalahan yang diangkat dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1.
Bagaimanakah desain generator linier dengan topologi tri core untuk pembangkit listrik tenaga ombak yang sesuai dengan karakteristik pantai selatan Pulau Jawa?
2.
Berapakah efisiensi total yang diperoleh dari pembangkit listrik tenaga ombak menggunakan generator linier dengan topologi tri core jika diaplikasikan di pantai selatan Pulau Jawa?
3.
Bagaimanakah pengaruh perubahan tinggi dan periode gelombang ombak terhadap daya yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga ombak menggunakan generator linier dengan topologi tri core? 3
1.3
Batasan Masalah Batasan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1.
Data gelombang ombak yang digunakan untuk mendesain generator linier dengan topologi tri core untuk pembangkit listrik tenaga ombak berasal dari prakiraan gelombang ombak harian di pantai selatan Pulau Jawa milik Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG),
2.
Gelombang ombak pantai selatan Pulau Jawa dimodelkan dengan gelombang sinusoidal dengan periode T dan amplitudo a,
3.
Pengaruh angin dan viskositas air laut tidak dimasukkan ke dalam model,
4.
Perambatan gelombang ombak menuju bibir pantai dianggap konstan, sehingga tidak terjadi perubahan ketinggian dan periode gelombang ombak.
1.4
Tujuan Penelitian Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah sebagai berikut: 1.
Memperoleh desain generator linier dengan topologi tri core untuk pembangkit listrik tenaga ombak yang sesuai dengan karakteristik pantai selatan Pulau Jawa.
2.
Mengetahui efisiensi total yang diperoleh dari pembangkit listrik tenaga ombak menggunakan generator linier dengan topologi tri core jika diaplikasikan di pantai selatan Pulau Jawa.
3.
Mengetahui pengaruh perubahan tinggi dan periode gelombang ombak terhadap daya yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga ombak menggunakan generator linier dengan topologi tri core.
1.5
Sistematika Penulisan Penulisan laporan penelitian ini terdiri dari lima bab, antara lain: 4
BAB I
PENDAHULUAN Bab ini berisi latar belakang penelitian, rumusan masalah, batasan masalah dalam penelitian, tujuan penelitian dan sistematika penulisan laporan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI Bab ini berisi teori-teori mengenai gelombang ombak dan proses pembentukannya, persamaan matematis gelombang ombak, dan generator linier magnet permanen.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN Bab ini berisi sumber data yang digunakan dalam penelitian, alat dan bahan penelitian serta alur dan proses yang dilakukan dalam penelitian.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN Bab ini berisi pembahasan hasil penelitian, yang meliputi desain generator linier topologi tri core dan simulasinya menggunakan software MATLAB, desain chamber untuk menyerap energi gelombang ombak, perhitungan efisiensi serta perhitungan daya output pembangkit listrik tenaga ombak pada variasi perubahan tinggi dan periode gelombang ombak.
BAB V
PENUTUP Bab ini berisi kesimpulan akhir dan saran pada penelitian ini.
5
