viii

viii

DAFTAR ISI

SAMPUL DALAM ................................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................... iii

PENETAPAN PANITIA PENGUJI ......................................................... iv

SURAT KETERANGAN BEBAS PLAGIAT ......................................... v

UCAPAN TERIMAKASIH ...................................................................... iv

ABSTRAK ................................................................................................ vi

ABSTRACT .............................................................................................. vii

DAFTAR ISI ............................................................................................ viii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................ xi

DAFTAR TABEL ..................................................................................... xiii

BAB I PENDAHULUAN ................................................................. 1

1.1 Latar Belakang ................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................ 7

1.3 Tujuan Penelitian ............................................................. 8

1.4 Manfaat Penelitian ........................................................... 8

1.5 Keaslian Penelitian ........................................................... 9

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................ 10

2.1 State of The Art Review .................................................... 10

2.2 Pengertian Arus Laut........................................................ 13

2.3 Prinsip Dasar Energi Pasang Surut .................................. 15

2.4 Proses Terjadinya Pasang Surut ....................................... 16

2.5 Tipe–tipe Energi Pasang Surut ......................................... 18

vi

ix

ix

2.5.1 Sistem Tides Kolam Tunggal Sederhana ............. 18

2.5.2 Sistem Tides Dengan Dua Kolam ........................ 19

2.6 Proses Energi Pasang Surut .............................................. 20

2.7 Current Meter .................................................................. 22

2.7.1 SEBA Hydrometrie Gewerbestr 61.a ................... 23

2.8 Metode ............................................................................ 24

2.8.1 Metode Lagrangian .............................................. 24

2.8.2 Metode Regresi Linier Sederhana Deret Waktu .. 25

2.9 Statistika ........................................................................... 26

2.9.1 Statistika Deskriptif ............................................. 27

2.10 Surfer 11.0 ...................................................................... 28

BAB III METODE PENELITIAN ....................................................... 30

3.1 Pemilihan Lokasi Energi Arus, Pasang dan Surut ........... 30

3.2 Jenis Waduk ..................................................................... 31

3.3 Data ............................................................................. 32

3.3.1 Sumber Data ........................................................ 32

3.3.2 Jenis Data ............................................................. 33

3.3.3 Teknik Pengumpulan Data .................................. 33

3.4 Langkah–langkah Penelitian ............................................ 34

3.5 Pengembangan Penelitian ................................................ 37

3.6 Diagram Alur Penelitian .................................................. 38

3.7 Jadwal Pelaksanaan Penelitian ......................................... 39

BAB IV PEMBAHASAN .................................................................... 40

4.1 Gambaran Umum Pulau Serangan ................................... 40

x

x

4.2 Data Pulau Serangan ........................................................ 41

4.2.1 Topografi Pulau Serangan ................................... 41

4.2.2 Data Pasang Surut Pulau Serangan ...................... 43

4.3 Penentuan Titik ................................................................ 48

4.3.1 Penentuan Titik Lokasi Penelitia ......................... 48

4.4 Pengukuran Arah Arus Laut dengan Metode Lagrangian 50

4.5 Perhitungan Volume dan Debit Air.................................. 50

4.6 Lokasi Waduk .................................................................. 55

4.7 Perencanaan Desain Waduk ............................................. 58

4.8 Daya yang Dihasilkan dari Energi Pasang Surut ............. 61

4.9 Perhitungan Energi Pasang Surut ..................................... 62

4.10 Perhitungan Rapat Daya ................................................. 66

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................... 70

5.1 Kesimpulan ...................................................................... 70

5.2 Saran ............................................................................. 71

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................... 72

LAMPIRAN 1 ........................................................................................... 75

xi

xi

ABSTRAK

ANALISA POTENSI ENERGI PASANG SURUT AIR LAUT

DI SELAT PULAU SERANGAN

Energi alternatif merupakan sumber energi terbarukan, contohnya seperti

matahari angin, air, biomasa dan panas bumi. Energi pasang surut diperoleh dari

pemanfaatan variasi permukaan laut terutama disebabkan oleh efek gravitasi

bulan, dikombinasikan dengan rotasi bumi dengan menangkap energi yang

terkandung dalam perpindahan massa air akibat pasang surut. Energi ini banyak

terdapat di selat karena pada selat terjadi penyempitan ruang gerak arus sehingga

kecepatan arus menjadi lebih cepat. Salah satunya adalah Selat Pulau

Serangan.Tujuan penelitian ini adalah mengetahui potensi energi listrik dan

kerapatan daya di Selat Pulau Serangan kemudian membuat desain waduk.

Pengukuranarus laut menggunakan metode Lagrange dan alat Current Meter di

delapan titik penelitian kemudian dengan metode Regresi Sederhana Deret Waktu

untuk meramalkan ketinggian air dan desain ketinggian waduk.

Hasil menunjukkan bahwa energi yang dihasilkan saat pasang mencapai

248,028046 kW, sedangkan saat surut mencapai 251,8062 kW. Rapat daya

terbesar berada di sekitar jembatan berkisar 25,3604 – 47,05809 W/m2, sedangkan

rapat daya terkecil berada di sebelah utara jembatan berkisar 0,012069 – 0,121019

W/m2. Posisi yang tepat untuk dijadikan waduk di sebelah selatan jembatan

dengan ukuran luas 10.000 m2, tinggi waduk 5,5 meter dan luas lubang air 0,366

m2.

Kata Kunci : Energi, Pasang Surut, Rapat daya, Lagrange

vi

xii

xii

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kebutuhan energi listrik di Indonesia saat ini semakin meningkat dan masih

didominasi oleh energi konvensional yang berbasis bahan bakar fosil, seperti

minyak bumi dan batu bara. Penggunaan energi konvensional tidak hanya

berdampak pada krisis kekurangan energi, tetapi juga berdampak pada krisis

lingkungan hidup. Selain itu, dipandang tidak ekonomis lagi dikarenakan

persediaan bahan bakar fosil sudah menipis disertai dengan fluktuasi harga yang

cenderung meningkat serta transportasi yang jauh ke tempat pembangkitan,

sehingga dibutuhkan energi alternatif lain sebagai tenaga pembangkitan listrik.

Sehingga, diperlukan pemanfaatan energi alam yang bisa diperbaharui dan lebih

ramah lingkungan.

Energi alternatif merupakan sumber energi terbarukan, contohnya seperti

matahari, angin, air, biomasa, dan panas bumi akan selalu tersedia dan tidak

pernah habis seperti minyak bumi atau batubara. Selain itu, energi alternatif juga

tidak menghasilkan limbah yang akan membahayakan lingkungan dalam waktu

jangka panjang. Jika mengesampingkan biaya produksi, maka sumber energi

alternatif tidak perlu dibeli, karena sumber energi ini hanya membutuhkan biaya

awal untuk instalasi, untuk kemudian dapat beroperasi tanpa bahan bakar. Hal ini

tentu saja berbeda dengan minyak bumi atau batubara dalam pengoperasiannya

dan memerlukan biaya yang cukup besar.

1

13

Energi air merupakan sumber energi yang murah dan relatif mudah diperoleh,

karena pada air tersimpan energi potensial (pada air jatuh) dan energi kinetik

(pada air mengalir). Energi yang dimiliki air dapat dimanfaatkan dan digunakan

dalam wujud energi mekanis maupun energi listrik. Energi yang masuk dalam

kategori energi air adalah energi sungai, energi ombak, energi panas laut (OTEC),

energi pasang surut air laut, dan energi arus laut. Tenaga air sungai memanfaatkan

energi air yang bergerak dari tingkat tinggi ke tingkat rendah (contoh, air

mengalir ke bawah) semakin besar jatuhnya air, makin cepat aliran air maka

semakin besar listrik dapat dihasilkan, sistem hidro kecil menangkap energi

sungai tanpa mengambil banyak air dari aliran alaminya. Tenaga air berskala kecil

merupakan sumber energi yang ramah lingkungan dengan perkembangan yang

potensial. Ombak merupakan gerakan air laut yang turun-naik atau bergulung-

gulung. Energi ini dibangkitkan melalui efek gerakan tekanan udara akibat

fluktuasi pergerakan gelombang, yang mana pembangkitan energi ini akan terjadi

dilepas pantai yang memiliki laju ombak besar (stabil). Konversi energi thermal

lautan (OTEC) adalah metode untuk menghasilkan energi listrik menggunakan

perbedaan temperatur yang berada di antara laut dalam dan perairan dekat

permukaan untuk menjalankan mesin kalor. Seperti pada umumnya mesin kalor,

efisiensi dan energi terbesar dihasilkan oleh perbedaan temperatur yang paling

besar. Perbedaan temperatur antara laut dalam dan perairan permukaan umumnya

semakin besar jika semakin dekat ke ekuator. Energi pasang surut merupakan

energi yang terbarukan. Prinsip kerjanya sama dengan pembangkit listrik tenaga

air, dimana air dimanfaatkan untuk memutar turbin dan mengahasilkan energi

2

14

listrik. Energi diperoleh dari pemanfaatan variasi permukaan laut terutama

disebabkan oleh efek gravitasi bulan, dikombinasikan dengan rotasi bumi dengan

menangkap energi yang terkandung dalam perpindahan massa air akibat pasang

surut. Arus laut merupakan gerakan yang sangat luas yang terjadi di seluruh

lautan. Arus permukaan dibangkitkan terutama oleh angin yang berhembus di

permukaan laut. Selain itu topografi muka air laut juga turut mempengaruhi

gerakan arus permukaan.

Indonesia merupakan negara kepulauan yang berada di garis khatulistiwa

mempunyai potensi sumber-sumber energi baru terbarukan yang melimpah

sedangkan yang sudah dimanfaatkan masih sangat kecil, sehingga dimungkinkan

untuk peningkatan pemanfaatkan sumber energi yang murah, ramah lingkungan

dan terbarukan. Oleh karena itu, dibutuhkan suatu sistem pembangkit yang

efisien, mudah pendistribusiannya dan ramah lingkungan di masing-masing

daerah di Indonesia dan menggalakkan pemanfaatan sumber energi lain selain

bahan bakar fosil untuk proses pembangkitan seperti air, maupun arus laut.

Indonesia merupakan salah satu negara kepulauan yang memiliki garis pantai

yang panjang, sebagian besar wilayah Indonesia berupa perairan, memiliki luas

tiga kali lebih besar dari luas daratan. Indonesia mempunyai potensi yang besar

untuk tenaga arus laut dan pasang surut air laut, mengingat Indonesia merupakan

negara kepulauan yang dikelilingi oleh lautan, dua lautan besar yang mengelilingi

Indonesia yaitu samudra Hindia dan samudra Pasifik.

Seiring perkembangan jaman, pasang surut air laut juga berpotensi untuk

menjadi sumber energi terbarukan menggantikan sumber energi konvensional.

3

15

Dalam konversi energi, arus tersebut bisa dimanfaatkan sebagai sumber energi

alternatif dengan cara pemanfaatan energi potensial yang tersimpan pada setiap

arus air (Hermawan et al., 2012).

Dari penelitian tentang analisis karakteristik arus laut di perairan Tanjung

Mas Semarang dalam upaya pencarian potensi energi alternatif, lokasi titik

pengukuran atau penempatan ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) berada

di koordinat 60 52’ 19” LS dan 1100 21’ 18” BT dengan kedalaman 15 meter.

Metode yang digunakan dalam pengukuran data primer adalah metode Eulerian

dengan ADCP. Arus direkam secara simultan dan kontiniu pada setiap lapisan

kedalaman di satu titik lokasi. Pengolahan data primer menggunakan software

currentrose, sedangkan untuk penghitungan rapat daya menggunakan persamaan

Fraenkel. Kecepatan arus dominan tertinggi yaitu mencapai kisaran 0,028 – 0,828

m/detik, terdapat di permukaan perairan dengan kedalaman 1,5 meter dan

bergerak ke arah barat laut. Rapat daya terbesar yang dihasilkan dengan asumsi

kecepatan arus (v = 0,828 m/detik) yaitu 290,92757 W/m2. Untuk rapat daya

terkecil yaitu 0,01125 W/m2, dihasilkan dengan asumsi (v = 0,028 m/detik)

(Wijaksono et al., 2012).

Dalam penelitian lain tentang potensi energi arus laut untuk pembangkit

tenaga listrik di kawasan pesisir Flores Timur, NTT. Pada kondisi surut arah

aliran arus secara umum berarah ke selatan dengan distribusi kecepatan arus

berkisar antara 0,5 m/s – 2,1 m/s dan distribusi rapat daya berkisar antara 0,2 – 0,6

kW. Distribusi kecepatan arus terbesar terdapat di perairan sebelah utara Selat

Larantuka atau tepatnya di muara Selat Larantuka, yaitu dengan kecepatan antara

4

16

1 m/s – 2,1 m/s dan di sebelah selatan perairan Larantuka dengan distribusi

kecepatan arus berkisar antara 1 m/s – 2,1 m/s. Distribusi rapat daya di kedua

perairan tersebut berkisar antara 0,1 kW – 0,2 kW. Di wilayah tengah perairan

Selat Larantuka atau tepatnya mulai dari dermaga penyeberangan hingga

Pelabuhan Larantuka distribusi kecepatan arus rata-rata berkisar antara kecepatan

0,5 m/s – 1 m/s dengan distribusi rapat daya berkisar antara 0,2 kW – 0,4 kW.

Berdasarkan distribusi harga rapat daya di sekitar perairan Selat Larantuka lokasi

yang mempunyai distribusi rapat daya yang paling besar adalah di sekitar lokasi

selatan lereng Gunung Ile Mandiri dengan harga rapat daya berkisar antara 0,3

kW - 0,4 kW. Pada kondisi pasang arah aliran arus secara umum berarah ke utara

dengan distribusi kecepatan arus berkisar antara 0,5 m/s - 2,55 m/s dan distribusi

rapat daya berkisar antara 0,3 kW - 7,0 kW. Pada kondisi ini terjadi peningkatan

kecepatan arus dan besarnya rapat daya listrik yang sangat signifikan di sekitar

perairan Tanjung Gonsales, dimana kecepatan arus di lokasi ini mencapai

kecepatan antara 1,5 m/s - 2,55 m/s dan rapat daya listrik sebesar 3,0 kW - 7,0

kW. Sedangkan di sebelah utara dan selatan perairan Selat Larantuka distribusi

kecepatan arus berkisar antara 0,5 m/s - 1,5 m/s dengan harga distribusi rapat daya

berkisar antara 0,1 kW - 0,5 kW di sebelah utara dan 0,5 kW - 2,0 kW di sebelah

selatan. Berdasarkan distribusi rapat daya di sekitar perairan Selat Larantuka

lokasi yang mempunyai distribusi rapat daya yang paling besar adalah di sekitar

lokasi Tanjung Gonsales dengan rapat daya berkisar antara 3,0 kW - 7,0 kW

(Masduki dan Yuningsih, 2011).

5

17

Jumlah kebutuhan tenaga listrik di Provinsi Bali cenderung meningkat dari

tahun ke tahun untuk sektor rumah tangga, sektor komersial, sektor publik,

kecuali sektor industri mengalami penurunan untuk tahun 2000 dan tahun 2003.

Pertumbuhan penjualan energi listrik rata-rata untuk 10 tahun terakhir bagi sektor

rumah tangga adalah sebesar 12,37%, sektor komersial 11,40%, sektor publik

7,03% dan sektor industri sebesar 6,6% sedangkan untuk pertumbuhan jumlah

pelanggan rata-rata untuk 10 tahun terakhir bagi sektor rumah tangga adalah

7,2%, sektor komersial 11,46%, sektor publik 8% dan sektor industri 2,27%

(Nugroho, 2004).

Pulau Bali pada khususnya memiliki sumber-sumber tenaga air yang

pemanfaatannya masih sedikit untuk memenuhi kebutuhan energi listriknya.

Mengingat kondisi Pulau Bali dikelilingi oleh laut maka sangat perlu diketahui

seberapa besar potensi energi dari laut dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan

energi listrik khususnya pada arus pasang dan surut. Dengan mendapatkan luasan

pantai yang dijadikan sebagai waduk, dilanjutkan dengan menghitung energi

potensial dari proses pasang surut yang terjadi dan menghitung nilai kerapatan

energi listrik, sehingga diperoleh energi yang maksimal. Sumber energi pasang

surut terjadi 2 (dua) kali sehari dan dalam prosesnya terjadi proses perpindahan air

yang disebut arus laut yang juga bisa dimanfaatkan potensinya. Sumber energi ini

merupakan sumber energi yang bersih serta ramah lingkungan. Penelitian ini

mengambil tempat di pesisir selatan Pulau Bali yaitu di perairan Pulau Serangan.

Hal tersebut disebabkan karena wilayah perairan selat merupakan tempat

melintasnya dan berkumpulnya massa air laut. Pada lokasi selat memungkinkan

6

18

massa air laut mengumpul dan bergerak lebih cepat karena semakin

menyempitnya ruang gerak dari laut menuju selat. Pada tempat inilah yang

terdapat potensi energi terbesar dari perairan disekitarnya (Moreno et al., 2008).

Penelitian ini adalah pengembangan dari penelitian sebelumnya tentang

kajian potensi pengembangan energi pasang surut sebagai energi alternatif.

Penelitian ini lebih membahas tentang seberapa besar energi yang dapat

dihasilkan di Pulau Serangan dengan menentukan lokasi waduk yang dibantu

dengan alat current meter dan menggunakan metode Lagrangian. Metode ini

digunakan karena keadaan dari lokasi penelitian yang memang tidak terlalu luas

sehingga bisa menggunakan peralatan yang lebih sederhana, selain itu juga

peneliti tidak memiliki alat atau simulasi untuk mengukur arah arus pasang surut.

Alat current meter digunakan sebagai alat bantu untuk pengukuran langsung

kecepatan air dan penentuan titik lokasi pengukuran. Data diperoleh dengan alat

bantu current meter (Mandiharta, 2007).

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka diperoleh rumusan masalah yang

akan dibahas adalah :

1. Berapa kerapatan daya listrik di selat Pulau Serangan dengan

menggunakan data kecepatan arus laut dari pengukuran langsung

menggunakan current meter.

2. Dimana posisi yang cocok untuk dijadikan waduk dengan melihat arah

arus pasang surut menggunakan metode Lagrangian.

7

19

3. Berapa energi yang dapat dihasilkan pada proses pasang dan surut dalam

satu hari.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan yang diharapkan dari penelitian ini adalah mendapatkan luasan

waduk, untuk memperoleh nilai energi potensial dari proses pasang surut yang

terjadi dan kerapatan energi listrik yang dihasilkan.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat akademis dari penelitian ini adalah:

1. Mengetahui besar potensi energi listrik yang dihasilkan oleh proses pasang

dan surut air laut.

2. Penelitian ini bermanfaat menunjang teori-teori yang ada, khususnya yang

berhubungan dengan energi laut yang dikonversikan menjadi energi listrik.

Manfaat praktis dari penelitian ini :

1. Pemanfaatan pasang surut air laut untuk dijadikan energi listrik.

8

20

1.5 Keaslian Penelitian

Keaslian penelitian ini ditunjukkan dengan belum adanya penelitian yang

menggunakan alat currnet meter dan pendekatan menggunakan surfer 11.0.

Dalam tulisan ini, ditunjukkan penelitian-penelitian yang telah ada sebelumnya

dan simulasi pendekatan yang digunakan pada fishbone diagram 1.1

Potensi Energi Pasang Surut

Arah Arus Laut

Kecepatan Arus Laut

Peta Bathimetri

Ketinggian PasangSurut Laut

Lagranian

ADCP

LADCP

Perairan Laut

SungaiPerairan

Selat

Perairan Pantai

QGis

ArcGis

Surfer

Aquveo SMS

Gambar 1.1 Fishbone Diagram

9