Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut

Gelombang laut merupakan salah satu bentuk energi yang bisa dimanfaatkan dengan mengetahui tinggi gelombang, panjang gelombang, dan periode waktunya.

Ada 3 cara untuk menangkap energi gelombang, yaitu :
1. Pelampung: listrik dibangkitkan dari gerakan vertikal dan rotasional pelambung
2. Kolom air yang berosilasi (Oscillating Water Column): listrik dibangkitkan dari naik turunnya air akibat gelombang dalam sebuah pipa silindris yang berlubang. Naik turunnya kolom air ini akan mengakibatkan keluar masuknya udara di lubang bagian atas pipa dan menggerakkan turbin.
3. Wave Surge. Peralatan ini biasa juga disebut sebagai tapered channel atau kanal meruncing atau sistem tapchan, dipasang pada sebuah struktur kanal yang dibangun di pantai untuk mengkonsentrasikan gelombang, membawanya ke dalam kolam penampung yang ditinggikan. Air yang mengalir keluar dari kolam penampung ini yang digunakan untuk membangkitkan listrik dengan menggunakan teknologi standar hydropower.

Energi ini dapat dikonversi ke listrik lewat 2 kategori yaitu off-shore (lepas pantai) and on-shore (pantai). Kategori lepas pantai (off-shore) dirancang pada kedalaman sekitar 40 meter dengan menggunakan mekanisme kumparan seperti Salter Duck yang diciptakan Stephen Salter (Scotish) yang memanfaatkan pergerakan gelombang untuk memompa energi. Sistem ini memanfaatkan gerakan relatif antara bagian/pembungkus luar (external hull) dan bandul didalamnya (internal pendulum) untuk diubah menjadi listrik. Peralatan yang digunakan yaitu pipa penyambung ke pengapung di permukaan yang mengikuti gerakan gelombang. Naik turunnya pengapung berpengaruh pada pipa penghubung selanjutnya menggerakan rotasi turbin bawah laut.

Di Amerika Serikat, telah ada perusahan yang mengembangkan untaian buoy pelampung plastik yang mendukung penghasil listrik ini. Setiap Buoy pelampung bisa menghasilkan 20 kW listrik dan saat ini telah dikembangkan untuk mengisi ulang energi (recharge) bagi robot selam angkatan laut AS dan digunakan bagi komunitas kecil. Cara lain untuk menangkap energi gelombang lepas pantai adalah dengan membangun tempat khusus seperti sistem tabung Matsuda, metodenya adalah memanfaatkan gerak gelombang yang masuk di dalam ruang bawah dalam pelampung dan sehingga timbul gerakan perpindahan udara ke bagian atas pelampung. Gerakan perpindahan udara ini menggerakkan turbin. Pusat Teknologi Kelautan Jepang telah mengembangkan prototype jenis ini yang disebut ‘Mighty Whale’ berupa peralatan penangkap gelombang yang di tempatkan di dasar laut (anchored) dan di** SENSOR ** dari pantai untuk kebutuhan listrik di pulau-pulau kecil.

Sistem on-shore mengkonversi gelombang pantai untuk menghasilkan energi listrik lewat 3 sistem: channel systems, float systems dan oscillating water column systems. Prinsipnya energi mekanik yang tercipta dari sistem-sistem ini secara langsung mengaktifkan generator dengan mentransfer gelombang pada fluida, air atau udara penggerak yang kemudian mengaktifkan turbin generator. Pada channel systems gelombang disalurkan lewat suatu saluran kedalam bangunan penjebak seperti kolam buatan (lagoon).

Ketika gelombang muncul, gravitasi akan memaksa air melalui turbin guna membangkitkan energi listrik. Pada float systems yang mengatur pompa hydrolic berbentuk untaian rakit-rakit dihubungkan dengan engsel-engsel (Cockerell) bergerak naik turun mengikuti gelombang. Gerakan relatif menggerakkan pompa hidrolik yang berada di antara dua rakit. Tabung tegak Kayser juga dapat digunakan dengan pelampung yang bergerak naik turun didalamnya karena adanya tekanan air. Gerakan antara pelampung dan tabung menimbulkan tekanan hidrolik yang diubah menjadi energi listrik. Oscillating water column systems menggunakan gelombang untuk menekan udara diantara kontainer. Ketika gelombang masuk ke dalam kolom kontainer berakibat kolom air terangkat dan jatuh lagi sehingga terjadi perubahan tekanan udara. Sirkulasi yang terjadi mengaktifkan turbin sebagai hasil perbedaan tekanan yang ada. Beberapa sistem ini berfungsi juga sebagai tempat pemecah gelombang ‘breakwater’ seperti di pantai Limpit, Scotlandia dengan energi listrik yang dihasilkan sebesar 500 kW. Ada empat teknologi energi gelombang yaitu sistem rakit Cockerell, tabung tegak Kayser, pelampung Salter, dan tabung Masuda.

Sistem rakit Cockerell berbentuk untaian rakit-rakit yang saling dihubungkan dengan engsel-engsel dan sistem ini bergerak naik turun mengikuti gelombang laut. Gerakan relatif rakit-rakit menggerakkan pompa hidrolik yang berada di antara dua rakit. Sistem tabung tegak Kayser menggunakan pelampung yang bergerak naik turun dalam tabung karena adanya tekanan air. Gerakan relatif antara pelampung dan tabung menimbulkan tekanan hidrolik yang dapat diubah menjadi energi listrik. Sistem Pelampung Salter memanfaatkan gerakan relatif antara bagian /pembungkus luar (external hull) dan bandul didalamnya (internal pendulum) untuk diubah menjadi energi listrik. Pada sistem tabung Masuda metodenya adalah memanfaatkan gerak gelombang laut masuk ke dalam ruang bawah dalam pelampung dan menimbulkan gerakan perpindahan udara di bagian ruangan atas dalam pelampung. Gerakan perpindahan udara ini dapat menggerakkan turbin udara.Lokasi potensial untuk membangun sistem energi gelombang adalah di laut lepas, daerah lintang sedang dan di perairan pantai. Energi gelombang bisa dikembangkan di Indonesia di laut selatan Pulau Jawa dan Pulau Sumatera.

Cara kerja pembangkit listrik baru ini sangat sederhana. Sebuah tabung beton dipasang pada suatu ketinggian tertentu di pantai dan ujungnya dipasang dibawah permukaan air laut. Tiap kali ada ombak yang datang ke pantai, air di dalam tabung beton itu akan mendorong udara yang terdapat di bagian tabung yang terletak di darat. Pada saat ombak surut, terjadi gerakan udara yang sebaliknya dalam tabung tadi. Gerakan udara yang bolak-balik inilah yang dimanfaatkan untuk memutar turbin yang dihubungkan dengan sebuah pembangkit listrik. Sebuah alat khusus dipasang pada turbin itu supaya turbin hanya berputar satu arah, walaupun arah arus udara dalam tabung beton itu silih berganti.
Kolom Air Bergerak kesana kemari ( Owc): Kolom Air yang bergerak kesana kemari dan diteliti yang dikembangkan dari semua alat garis pantai. Kolom Air bergerak kesana kemari menggunakan suatu struktur yang secara parsial menyelam untuk memanfaatkan tenaga potensial dan kinetik meliputi suatu gelombang samudra. Untuk membangun OWC yang diperlukan adalah suatu perhatian utama sebab keseluruhan lokasi harus ” kering”. Suatu dinding penghalang pada umumnya dibangun pada atas/sisi samudra area konstruksi. Walaupun alat ini adalah lebih mudah untuk mengakses dibanding generator lepas pantai ongkos bangunan suatu dinding penghalang adalah penting. Bagian yang atas struktur adalah berongga dengan suatu pelabuhan pada bagian belakang turbine/generator baik ( gambar 1). Dinding Medan meluas ke dalam air dan perlu untuk secara penuh menyelam terus menerus. Dalam kaitan dengan keperluan ini fluktuasi yang pasang surut harus dibandingkan secara relatif kecil kepada ukuran struktur [itu].
Asumsikan garis yang merah membujuk untuk terus gambar 1 adalah permukaan air diwakili. Jika ini adalah kasus, ketika gelombang yang datang/berikutnya menyalurkan ke dalam struktur, sebagian dari airflow akan lepas kebalikan arah gelombang sebab akan tidak ada ” segel” memaksa angkasa sampai pelabuhan pada atas dinding belakang struktur . Seperti itu, fluktuasi yang pasang surut harus tidak menetes jatuh di bawah tepi alas dinding medan dalam rangka memelihara parameter operasional. Ketika gelombang mendekati, itu menyebabkan udara untuk memaksa supaya ruang/daerah dan ke luar dari pelabuhan, dekat dinding belakang. Ketika gelombang mundur arah kebalikan, udara ditarik dari pelabuhan pada dinding belakang sampai turbin dan ke luar dekat pintu masuk dinding medan. Turbin baik dengan sendirinya adalah terobosan yang utama di dalam implementasi OWC , pemanfaatan dua cara perputaran generator searah. Walaupun OWC mempunyai potensi maha besar ketika diterapkan dengan energi samudra mempunyai beberapa kelemahan. Awal ongkos dinding penghalang dan lampiran adalah sangat tinggi sebab kebanyakan penempatan adalah jalan masuk ke alat berat. Pada umumnya pantai lokasi sukar untuk diperoleh, tergantung pada penetapan wilayah. Lagipula lokasi karang ini adalah pantas untuk penempatan berbagai jenis hidup samudra dan kadang-kadang yang dilindungi di depan hukum. Seperti tersebut sebelumnya, masalah utama dengan OWC sedang memanfaatkan bi-directional arus udara itu menyajikan. Penggunaan suatu Mekanik Turbin menggabungkan dengan suatu generator induksi adalah bentuk wujud khas dari suatu OWC.

Keuntungan pemanfaatan energi gelombang ini adalah:
1. Energi ini bebas, tidak perlu bahan bakar, tidak ada limbah/polusi
2. Sumber energi yang dapat diperbaharui
3. Dapat menghasilkan banyak energi
4. Biaya tidak mahal

Sedangkan kelemahannya adalah:
1. Sangat tergantung dengan karakteristik gelombang, kadang-kadang bisa menghasilkan energi yang besar, kadang-kadang tidak ada.
2. Perlu satu lokasi yang tepat dimana gelombangnya konsisten besar.
3. Alatnya harus kokoh sehingga tahan terhadap kondisi cuaca yang jelek

Turbin baik :
Salah satu permasalahan yang paling besar yang menyertakan generasi tenaga gelombang adalah fakta keadaan laut yang sederhana adalah suatu unsur yang sangat bersifat menghancurkan, terutama ketika dalam hubungan dengan bagian mekanis untuk menentukan jangka waktu. Ini telah dipecahkan di dalam disain OWC dengan penggunaan udara dipaksa sebagai ganti seawater untuk memutar generator. Masalah yang berikutnya ditemui yaitu usaha untuk menggunakan kedua arus udara yang disajikan oleh OWC. Turbin baik telah dirancang oleh Alan Well pada tahun 1980. Pumpun primernya adalah untuk kembangkan suatu turbin yang bisa menerima dua jalan/cara searah yang mengalir hanya memutar satu arah, dengan mengabaikan arah air atau airflow. Seperti ditunjukkan gambar 2-b, perancangan mata pisau diri mereka adalah inovasi turbin baik.

Mata pisau adalah serupa untuk suatu kerjang udara kalau tidak mereka adalah simetris tentang poros yang horisontal, yang secara khas kerjang udara adalah berbentuk lonjong dalam keadaan dan tidak simetris. Suatu kerjang udara hanya menggunakan dan mengangkat kekuatan menyajikan, sedang turbin baik menggunakan itu untuk mengangkat dan kakas seret untuk memperoleh suatu yang self-rectifing yang searah perputaran generator. Ketika angkasa pindah ke hal positif atau hal negatif yang arah mata pisau berputar ke arah yang sama ( gambar 2-a).
Kelemahan pada jenis ini adalah kerugian aerodinamika yang terjadi. Kebanyakan turbin beroperasi pada 85% dan di atas untuk efisiensi tetapi turbin baik hanya beroperasi pada 80% efisiensi . Lagipula ketika ukuran ombak adalah yang terlalu kecil turbin benar-benar melepaskan tenaga generator untuk tinggal pada beroperasi kecepatan. Selama kondisi-kondisi badai ketika angkasa percepatan menjadi ekstrim dan pergolakan kembangkan di sekitar mata pisau dan efisiensi secara dramatis berkurang. Pada intinya beroperasi toleransi untuk kondisi-kondisi gelombang adalah sangat sempit.

TAPCHAN:
TAPCHAN adalah suatu singkatan untuk saluran yang diruncingkan dan telah dirancang dan diterapkan oleh peneliti orang Norwegia pada tahun 1985 . Lokasi yang menghadap samudra dan dikelilingi oleh dinding beton tinggi adalah suatu bentuk setengah bola pada sisi masing-masing ( gambar 3 ). Air masuk kepada struktur adalah suatu nilai/kelas sedikit [sebagai/ketika] didekati dari pantai dengan suatu reservoir pada sisi yang jauh. Saluran yang sangat lebar/luas terdekat ke laut dan meruncingkan bagi suatu lebar lebih kecil ketika mendekati reservoir.
Ketika reservoir mengisi air yang mendesak ke arah saluran reservoir, yaitu suatu turbin yang memondokkan. Turbin Pemintalan menghasilkan listrik, yang mana adalah sangat serupa dengan suatu pembangkit tenaga listrik listrik tenaga air. Susunan ini memerlukan yang sempurna rata-rata tenaga getaran dalam rangka mempunyai cukup kekuatan untuk mendorong kebanyakan dari air ke dalam reservoir. Lagipula perubahan yang pasang surut dapat tidak ada lagi 1m dari tinggi ke air surut untuk memastikan bahwa korset reservoir itu penuh.

Potensi Daya
Untuk memprediksi daya yang dapat dibangkitkan di pantai dilakukan dengan memanfaatkan data angin. Angin yang bertiup dipermukaan laut merupakan faktor utama penyebab timbulnya gelombang laut. Angin yang berhembus di atas permukaan air akan memindahkan energinya ke air. Semakin lama dan semakin kuat angin berhembus, semakin besar gelombang yang terbentuk. Menurut teori Sverdrup, Munk dan Bretchneider (SMB) kecepatan angin minimum yang dapat membangkitkan gelombang adalah sekitar 10 knot atau setara dengan 5 m/det. Untuk mengkonversi tinggi dan perioda gelombang digunakan persamaan gelombang untuk perairan dangkal (CERC,1984). Persamaan yang digunakan adalah:
rumus:
Dimana:
F = panjang fetch
UA = faktor stress angin
G = percepatan gravitasi
Sedangkan Daya yang dapat dibangkitkan dari energi gelombang dihitung dengan menggunakan persamaan daya gelombang, yaitu:

P = 0.55 H2S Tz kW/m (3)

dimana P adalah daya (kW/m panjang gelombang), H adalah tinggi gelombang (m), S adalah perioda (detik), dan Tz adalah zero crossing period.

Kesimpulan:
Di dalam alat keduanya kita harus mengevaluasi masing-masing pada jasa sendiri dan pada penempatan dari implementasi yang diinginkan. Kedua-duanya alat ini mempunyai suatu potensi besar, hanyalah sebab ketiadaan minat di dalam energi dapat diperbaharui aplikasi dari teknologi baru belum terjadi. Dengan lebih riset dan membiayai kedua-duanya dari alat ini bisa mempunyai suatu banyak area aplikasi lebih luas.

Sumber : http://www.google.co.id
http://niganku.wordpress.com/2011/04/09/pembangkit-listrik-tenaga-gelombang-laut/