JURNAL PENELITIAN
SITROTIKA TEKNIK SIPIL β TEKNIK ELEKTRO β 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 Hiron1, 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:
[email protected]
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.
dikonversikan menjadi energi listrik
PENDAHULUAN
melalui turbin (Okuhara S. 2013).
Potensi daerah di Cipatujah Kabupaten Tasikmalaya berupa gelombang yang tinggi,
Penelitian ini adalah perancangan
yaitu rata-rata mingguan adalah 1-3,25 m
Oscillating Water Column (OWC) yang
dan tinggi gelombang signifikan adalah 0,5-
sesuai dengan karakter gelombang yang
2,25 m, sedangkan angin dengan kecepatan
ada di pantai Cipatujah Kabupaten
rata-rata mingguan adalah 10-18 Knot,
Tasikmalaya. Perancangan OWC dibuat
panas yang tinggi.
sedemikian rupa, sehingga memiliki fungsi ganda, selain dapat mengubah
Salah satu sumber energi alternatif untuk
energi gelombang menjadi energi listrik
pembangkit listrik yang banyak tersedia di
dengan
Indonesia adalah gelombang laut dengan
efisiensi
tang
tinggi
juga
memiliki keindahan, sebagai bangunan
memanfaatkan pembangkit listrik energi
pemecah
ombak dengan tipe Oscillating Water
gelombang
bibir
pantai,
kemudian menganalisis data gelombang
Column (OWC).
dari Pada keilmuan hidrologi, ilmu kelautan,
wilayah
Tasikmalaya,
Cipatujah
Kabupaten
sehingga
diketahui
ilmu fluida bahwa untuk menangani abrasi
besarnya
akibat dari besarnya gelombang laut adalah
gelombang laut dengan penggunaan
dengan cara memecahkan energi gelombang
teknologi Oscillating Water Column
menjadi kecil-kecil yang dikenal sebagai
(OWC).
peredaman
(attenuation),
energi
yang
dihasilkan
sehingga Tingginya gelombang daerah jawa
gelombang tidak menyebabkan abrasi (Liao,
barat bagian selatan memiliki tinggi
dkk. 2013). Penelitian tersebut dilanjutkan
gelombang yang tinggi dengan frekuensi
pada teknik pemecahan tenaga gelombang
0-10% (BMKG. 2014), sementara itu
salah satunya dengan implementasi break
potensi gelombang laut di wilayah
water (Rustell. Michael. 2014), sementara
Jimbaran Bali memiliki potensi antara
itu Oscillating Water Column (OWC)
176 kW β 4 MW (Wijaya Arta. 2010).
bekerja sebaliknya dari Break Water, yaitu
Beberapa peneliti percaya bahwa secara
dengan mengumpulkan energi gelombang
global
laut untuk konversikan menjadi energi
potensi
energi
listrik
dari
gelombang laut di pantai. diperkirakan
mekanik (Schoolderman. 2010), energi
adalah 1TW (Panicker NN. 1976). Hal ini
mekanik tersebut kemudian dapat
dikarenakan energi yang dihasilkan oleh gelombang laut adalah 5 kali dari apa
19
yang dihasilkan oleh energi angin dengan
Gambar 1.1. OWC: the Limpet
kecepatan yang sama (Johannes. Falnes
(Sumber: Tinyurl.com. 2014)
2007). Pada teknologi OWC ini, digunakan II. LANDASAN TEORI
tekanan udara dari ruangan kedap air
A. WaveEnergy Converter (WEC)
untuk menggerakkan whells turbine yang
Ada banyak konsep dari WEC dan
nantinya pergerakan turbin ini digunakan
lebih dari 1000 paten tentang teknik
untuk
WEC yang dibuat di Jepang, Amerika
struktur bawah terbuka ke laut. Tekanan
WEC dapat dikategorikan berdasarkan
udara pada ruangan kedap air ini
tempat dan tipe. Tipe WEC Attenuator
disebabkan oleh pergerakan naik-turun
(A) oleh Salter dalam Drew. B 2009,
dari permukaan gelombang air laut.
Point absorber dan tipe Terminator
Gerakan tersebut merupakan gerakan
(Tinyurl.com. 2014), Sedangkan menurut
compresses dan gerakan decompresses
Drew dkk. (2009). Model operasi WEC
yang ada di atas tingkat air di dalam
dapat dibedakan menjadi beberapa yaitu:
Oscillating
wave
surge
listrik,
kedap air ini dipasang tetap dengan
Meskipun memiliki desain bervariasi,
pressure
energi
sebagaimana pada Gambar 1.1. Ruangan
Utara dan Eropa (Ross. D. 1995).
Submerged
menghasilkan
ruangan. Gerakan ini mengakibatkan,
differential,
dihasilkannya
converter,
sebuah
alternating
streaming kecepatan tinggi dari udara.
Oscillating Water Column (OWC) dan
Aliran udara ini didorong melalui pipa ke
overtopping device. Menurut Wijaya
turbin generator yang digunakan untuk
A.I.W. (2010). OWC merupakan salah
menghasilkan listrik.
satu sistem dan peralatan yang dapat mengubah menjadi
energi energi
gelombang listrik
laut
dengan
menggunakan kolom osilasi (chamber). 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
20
merupakan
spektrum
periode
gelombang
untuk
berbagai
variasi
merupakan fungsi dari x terhadap waktu,
kecepatan angin.
sehingga didapatkan persamaan y(x,t) = y(x). Jadi didapatkan: ππ. πΈ. = 0,5 π€πππ2 π ππ2 (ππ₯ β ππ‘) ππ₯ (π½ππ’ππ). β¦ β¦ ..(1.3) Berdasarkan persamaan π = 2πβπ dan π = 2πβπ , maka dapat dirumuskan persamaan subsitusinya sebagai berikut :
Gambar 1.2. Spektrum periode gelombang untuk berbagai kecepatan
π. πΈ. =
angin
1 π€πππ2 π 4
(π½ππ’ππ)β¦β¦β¦β¦β¦β¦(1.4)
(Sumber: Pudjanarsa, 2006) Besarnya energi kinetik lebih dari 1 III.
METODE
periode
A. Analisis Energi OWC Perhitungan
adalah
besarnya
besarnya
energi
gelombang
laut
dengan
metode
oscillating
water
column
(OWC).
Besarnya
energi
potensial
sebanding
energi
potensial
dengan yang
dihasilkan. 1 4
πΎ. πΈ. = π€πππ2 π (π½ππ’ππ) β¦β¦β¦β¦β¦(1.5)
dari
gelombang laut dapat dihitung dengan
Energi kinetik adalah bagian energi
persamaan sebagai berikut (Wijaya.
yang berhubungan dengan gerakan dari
2010):
gelombang laut, setelah besarnya energi π. πΈ. = ππ
π¦(π₯,π‘) 2
potensial dan energi kinetik diketahui,
(π½)
maka dapat dihitung total energi yang
β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦. (1.1)
dihasilkan selama lebih dari 1 periode Maka persamaan energi potensial
dapat
(joule) ini dapat ditulis sebagai berikut: π. πΈ. = π€ππ
π¦2 2
= π€ππ
π2 2
dicari
dengan
menggunakan
persamaan:
π ππ2 (ππ₯ β
πΈπ€. = π. πΈ. +πΎ. πΈ. = 1
ππ‘) β¦β¦..(1.2)
2
π€πππ2 π (π½ππ’ππ) β¦(1.6)
Selanjutnya dihitung besarnya energi
Melalui persamaan di atas, maka dapat
potensial gelombang lebih dari 1 periode,
dihitung besarnya energy density (EWD),
diasumsikan bahwa gelombang hanya
daya listrik (PW), dan power density (PWD)
21
yang
dihasilkan
gelombang
laut.
w = lebar gelombang (m) (diasumsikan
Menentukan besarnya energy density
sama dengan luas chamber pada
(EWD)
OWC).
yang
dihasilkan
gelombang
laut
Y = y(x,t) = a sin(kx-Οt) (m) :
digunakan persamaan: πΈππ· =
πΈπ ππ
persamaan gelombang
1 2
(diasumsikan gelombang
= πππ2 (π½/π2 ) β¦β¦β¦
sinusoidal).
(1.7) Energy kerapatan
density
adalah
energi
yang
a = h/2 : amplitudo gelombang.
besarnya dihasilkan
h = ketinggian gelombang (m)
gelombang laut tiap 1 satuan luas π
permukaan. Untuk menentukan besarnya daya
listrik
(PW)
yang
Ξ» = panjang gelombang (m)
dihasilkan
gelombang laut digunakan persamaan
π = 2πβπ (rad/sec) : frekuensi gelombang.
berikut ini. ππ =
= 2πβπ : konstanta gelombang
πΈπ (πππ‘π‘)β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦ π
T = periode gelombang (sec)
(1.8) B. Data Gelombang Di mana wave power adalah besarnya
Dari
daya listrik yang mampu dihasilkan oleh
data
gelombang
daerah
Cipatujah tersebut, diperoleh bahwa
gelombang laut. Untuk menentukan
gelombang berikut:
besarnya power density (PWD) yang
Tabel 1.1 Data Kuantitatif gelombang Cipatujah
dihasilkan gelombang laut digunakan persamaan 2.11 berikut ini. πππ· =
ππ ππ
=
1 2π
πππ2 (πππ‘π‘/π2 ) β¦β¦..(1.9)
Panjang gelombang (Ξ»), Perioda gelombang (s) dan kecepatan (m/s) dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut:
Dimana: m = wΟy : Massa Gelombang (kg)
π = 2,55 π₯ βπ» (π ) π = 5,12 π₯ π 2 (π)
Ο = massa jenis air laut (kg/m3)
π£=
22
π (π/π ) π
Dari persamaan di atas, maka diperoleh tabel dengan data yang sudah diolah sebagai berikut:
Tabel 1.2 data dasar gelombang No 1 2 3 4 6 7
Tinggi Signifikan rataVariabel rata Min Mak Tinggi Gelombang (H) 0.5 1.5 Panjang gelombang (Ξ») 32.26 96.79 Periode gel laut (T) 2.51 4.35 Kecepatan Gel (v) 12.85 22.26 Massa jenis air laut (Ο) 1030 1030 Besarnya gravitasi bumi (g) 9.81 9.81
Satuan meter meter detik m/s kg/m3
Gambar 1.3 Rancangan OWC tampak atas
m/s2
C. Perancangan OWC OWC dirancang dalam bentuk silinder, dengan diameter 4 meter per unit, sedangkan panjang pantai yang
Gambar 1.4 tampak depan dan belakang
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
mengurangi sehingga
duduk
estetika
dapat
masyarakat dan
yang dan
tidak seni,
digunakan
oleh
untuk berjalan
kaki,
bersantai
Gambar 1.5 Layout OWC Tampak depan
sambil
menikmati suasana pantai.
23
Tabel 1.3 Hasil analisis potensi energi OWC
Tabel 1.3 menunjukkan bahwa dari 15
Gambar 1.6 Layout OWC Tampak samping
unit OWC yang terpasang, dengan efisiensi Genset sebesar 50%, akan
D. Analisis potensi Energi OWC
menghasilkan total energi listrik sebesar
Dari Tabel 1.2, energi kinetik OWC
68,874
(KE), energi gelombang (EW), Kerapatan
kWh
pada
kondisi
tinggi
gelombang laut minimum dan 1,073,646
energi gelombang (EWD), potensi energi
kWh pada tinggi gelombang maksimum.
listrik yang dapat dibangkitkan dari
Energi tersebut dapat menerangi rumah
OWC dalam Watt (PW) dapat diperoleh
nelayan sebanyak 15-238 unit rumah,
dari persamaan berikut ini:
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
Sehingga dari persamaan berikut di
yang diperlukan untuk beton fc=30 Mpa
atas, diperoleh data hasil analisis sebagai
dan mutu baja fy =390 Mpa, Dengan
berikut:
sengkang baja fy =240 Mpa untuk 1 buah OWC adalah sebagai berikut:
24
IV.
Norwegian University of Science and Technology NTNU, NO-7491 Trondheim.
KESIMPULAN Kesimpulan yang diperoleh dari
penelitian
ini
adalah
OWC
dapat 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)
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 m2, dengan tinggi gelombang
0,5-1,5
meter,
akan
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
menghasilkan energi sebesar 51-795 watt. Efisiensi sistem OWC diatur pada nilai 50%, akan menghasilkan energi 9.183-143.153 kWh.
Pudjanarsa, A. 2006. Mesin Konversi Energi. Yogyakarta : ANDI
Konstruksi PLTGL dengan OWC sebagai bangunan penahan gelombang
Ross, D. Power from the waves, 1995 (Oxford University Press, Oxford, UK).
laut dapat dirancang sebagai penambah keindahan alam pantai dengan fungi ganda.Bahan
bangunan
menggunakan
bahan
anti
Rustell. Michael. 2014. Optimising A Breakwater Layout Using An Iterative Algorithm. De Paepe Willems Award 2014
OWC korosi.
Estimasi biaya 77,5 jt (tidak termasuk estimasi biaya sistem pembangkit), untuk
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.
tiap satu unti OWC dengan diameter 4 meter akan menghasilkan listrik 51-795 kW listrik (tidak termasuk efisiensi genset dan OWC).
DAFTAR PUSTAKA
Tinyurl.com. 2014. OPT Powerbuoy. Available from http://tinyurl.com/ oceanpt/ (tanggal akses 01 September 2014).
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
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.
Johannes Falnes. 2007. A review of wave-energy extraction. Department of Physics and Centre of Ships and Ocean Structures,
25
26
