BAB I

Pendahuluan

1.1 Latar belakang

Kebutuhan akan energi kian meningkat sedangkan ketersediaan sumber energi mulai

menipis, untuk itu diperlukannya energi energi baru yang dapat menggantikannya yang ramah

lingkungan. Salah satu energi yang sedang banyak di kembangkan adalah energi alternatif, salah

satu energi alternaf yang sedang mulai ramai di maksimalkan adalah energi alternatif dari arus

laut.

Negara indonesia yang merupakan negara kepulauan yang memiliki banyak perairan

mempunyai potensi bagus untuk membuat pembangkit tenaga arus laut. Tenaga arus laut ini

lebih kuat dibandingkan dengan angin sehingga tenaga yang di hasilkan pun bisa lebih besar

dibandingkan dengan tenaga angin, ini membuktikan betapa besar manfaat yang dapat kita

hasilkan dengan menggunakan energi arus laut.

Permintaan energi di indoneisa cenderung meningkat pesat sejalan dengan pertumbuhan

ekonomi dan pertambahan penduduk. Berdasarkan data dari PLN permintaan energi terus

meningkat dari tahun ke tahun dari hasil perhitungan kebutuhan istrik, kebutuhan masyarakat

akan listrik semakin meningkat setiap tahunnya dan di prediksikan sepuluh tahun kedepan

kebutuhan akan listrik dapat meningkat pesat dan sayangnya sumber energi fosil yang bisa di

bilang sumber energi utama saat ini mulai menipis terurama di indonesia

Sampai tahun 2009, sebagian besar kebutuhan tenaga listrik di Indonesia masih dipasok

dari pembangkit listrik berbahan bakar fosil. Minyak Bumi masih menduduki peringkat tertinggi,

yaitu 51,66%. Gas alam menduduki tingkat kedua, yakni 28,57%. Sisanya dipasok dari energi

minyak sebesar 15,34% dan energi terbarukan 4,43%. Ketergantungan terhadap konsumsi energi

berbahan bakar fosil dan belum termanfaatkannya sumber energi baru terbarukan merupakan

salah satu kelemahan dalam menerapkan pemerataan kebijakan energi.

1.2 Tujuan

Tujuan dari pembuatan makalah ini:

Untun memahami mengenai energi alternatif yang dapat mengantikan energi energi yang

mulai akan hilang.

Mempelajari bagaimana memahami sistem dan dapat merancang sistem pembangkitnya.

Mengetahui bagaimana kinerja pembangkit listrik tenaga arus laut.

Mengetahui komponen komponen pembangkit tenaga arus laut.

1.3 Rumusan masalah

Masalah yang kita ambil adalah mengenai bagaimana memanfaatkan energi arus laut

yang ada di indonesia sehingga dapat digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik.

Batasan masalah

Sampel daerah yang kita ambil datanya untuk digunakan dalam penelitian ini adalah

tanjung gonsales daerah Selat Larantuka yaitu selat antara Pulau Flores dengan Pulau Adonara

yang merupakan wilayah Kabupaten Flores Timur – Propinsi Nusatenggara Timur.

1.4 Metode penelitian

Metode yang kita ambil dalam membentuk makalah ini adalah:

Studi literatur dengan memcari referensi dari buku-buku dan browsing internet untuk

mendapatkan materi yang akan kita gunakan nanti.

Mengolah data yang kita ambil dari data orang yang kita dapatkan dari internet.

1.5 Sistematika penulisan

BABI : pendahuluan

Berisi latar belakang dalam pembentukan makalah ini, tujuan, rumusan masalah,

metodelogi dan sistematika penulisan

BABII: isi

berisi tentang bahasan yang akan kita pakai mengenai pembangkit tenaga arus listrik

BAB II

ISI

2.1 Energi arus laut

Arus laut terbentuk dari angin dan pamansan yang perjadi di sekitar equator, pemanasan

ini mengakibatkan terjadinya perbedaan suhu antara satu daerah dengan daerah yang lainnya

yang akhirnya terjadi pergerakan aliran air yang bergerak dari tempat panas ke daerah yang

dingin. Arus air pun dipengaruhi oleh massa jenis dan salinitasnya, dan arus laut ini realtif

konstan dan pergerakannya hanya satu arah, contoh bisa terlihat di gambar 1

Gambar 1 arah pergerakan arus

Kecepatan arus laut memang lebih rendah dibandingkan dengan kecepatan angin, namun dalam

hal ini masa jenis dari material sangay berpengaruh dan kita tahu bahwa massa jenis air laut lebih

padat dibandingkan dengan air. Energi yang dihasilkan pun lebih tinggi dibandingkan dengan

angin dimana kecepatan 12mph dapat menghasilkan energi yang sebanding bahkan kebih dengan

energi yang di hasilkan oleh angin dengan kecepatan 112mph, ini membuktikan betapa

berpotensinya energi laut yang belum termaksimalkan.

Teknologi pembangkit tenaga arus laut ini adalah teknologi yang mengubah energi

kinetik dari arus laut menjadi energi listrik yang bisa digunakan sebagai kebutuhan listrik sehari

hari. Air laut yang bergerak menggerakan rotor kemudian menggerakan generator dan

menghasilkan listrik pada akhirnya. Untuk prinsipnya sistem konversi energi arus laut tidak lah

berbeda dengan sistem konversi tenaga angin hanya berbeda fluida yang di pakai.

Prinsip bentz dapat digunakan untuk menghitung berapa daya yang dihasilkan oleh

turbin:

P=Cp [ 12ρA v3]

Nilai dari koefisien Cp terjantung dari konstruksi kipas, aerodynamic dan kecepatan laju arus

laut yang melewati peralatan.

Perancangan pembangkit tenaga arus ini harus memenuhi tujuan-tujuan yang penting yaitu:

1. Memaksimalkan efisiensi

Setiap pembangkit dirancang seefisien mungkin agar energi listrik yang

dihasilkan besar sehingga dapat digunakan dengan penuh

2. Bagus untuk dasar laut (kuat konstruksinya).

Arus laut meskipun kecil tetapi tenaga yang dihasilkan cukup kuat sehingga

dalam konstruksinya perlu diperhatikan secara seksama kekuatannya karen bila

terjadi pergeseran akibat arus pun dapat mempengaruhi produksi

3. Mudah dalam perawatan dan pengoperasian.

Untuk merawatan yang mudah agar tidak memakan biaya lebih dalam

menjalankannya.

4. Ramah lingkungan

5. Harga semurah murahnya

Dalam bekerjanya pembangkit ini diperlukan peralatan dasar yang dapat membantu

pembangkitan listrik yaitu:

1. Rotor blade

2. Generator

3. Alat transmisi

2.1.1 Rotor blade

Banyak peneliti, insinyur, dan perusahaan telah melakukan penelitian dan pengembangan

didapatlah 3 prototipe blade yang sesuai dengan tujuan yang diinginkan

1. Axial flow turbin

Turbin aksial ini konsepnya mirip dengan kincir angin tradisional, bekerja di

bawah laut dan saat ini paling banyak digunakan seperti di:

Di kvalsund norwegia meski berupa prototipe tapi turbin berkapasitas 300kW

pada tahun 2003

Prototipe di inggris yang berhasil menghasilkan 300kW dengan menggunakan

seaflow turbin

2. Cross flow turbin

Turbin yang bisa digunakan secara vertikal maupun horizontal ini telah digunakan

seperti:

Turbin gorlov yang berhasil didesogn di korea selatan

Ocean renewable company telah berhasil menguji prototipe proprietary turbin

generator di cobscook bay.

Gambar 2 vertikal axis turbin

3. Reciprocating wind turbin

Gambar 3 Prototype seaflow

Pembangkit ini mampu menghasilkan daya maksimum sebesar 300kW dan berhasil di

laksanakan di inggris. Dan ada pula prototipe yang menggunakan 3 blade yang berhasil di

aplikasikan di norwegia yang mampu menghasilkan listrik maksimal 300kW

Gambar 4 prototype dengan 3 blade

2.1.2 Generator sinkron

Gambar 5 generator sinkron

Prinsip Kerja Generator Sinkron

Jika sebuah kumparan diputar pada kecepatan konstan pada medan magnethomogen,

maka akan terinduksi tegangan sinusoidal pada kumparan tersebut. Medan magnet bisa

dihasilkan oleh kumparan yang dialiri arus DC atau oleh magnet tetap. Pada mesin tipe ini

medan magnet diletakkan pada stator (disebut generator kutub eksternal / external pole

generator) yang mana energi listrik dibangkitkan pada 2 kumparan rotor. Hal ini dapat

menimbulkan kerusakan pada slip ring dan karbon sikat, sehingga menimbulkan permasalahan

pada pembangkitan daya tinggi. Untuk mengatasi permasalahan ini, digunakan tipe generator

dengan kutub internal (internal pole generator), yang mana medan magnet dibangkitkan oleh

kutub rotor dan tegangan AC dibangkitkan pada rangkaian stator. Tegangan yang dihasilkan

akan sinusoidal jika rapat fluks magnet pada celah udara terdistribusi sinusoidal dan rotor diputar

pada kecepatan konstan. Tegangan AC tiga fasa dibangkitan pada mesin sinkron kutub internal

pada tiga kumparan stator yang diset sedemikian rupa sehingga membentuk beda fasa dengan

sudut 120°. Bentuk gambaran sederhana hubungan kumparan 3-fasa dengan tegangan yang

dibangkitkan diperlilhatkan pada gambar di bawah ini.

Gambar 6 Gambaran sederhana kumparan 3-fasa dan tegangan yang dibangkitkan

. Pada rotor kutub sepatu, fluks terdistribusi sinusoidal didapatkan dengan mendesain

bentuk sepatu kutub. Sedangkan pada rotor silinder, kumparan rotor disusun secara khusus untuk

mendapatkan fluks terdistribusi secara sinusoidal. Untuk tipe generator dengan kutub internal

(internal pole generator), suplai DC yang dihubungkan ke kumparan rotor melalui slip ring dan

sikat untuk menghasilkan medan magnet merupakan eksitasi daya rendah. Jika rotor

menggunakan magnet permanen, maka tidak slip ring dan sikat karbon tidak begitu diperlukan.

Kerja Paralel Alternator

Untuk melayani beban yang berkembang, maka diperlukan tambahan sumber daya listrik.

Agar sumber daya listrik yang yang baru (alternator baru) bisa digunakan bersama, maka

dilakukan penggabungan alternator dengan cara mempararelkan dua atau lebih alternator pada

sistem tenaga dengan maksud memperbesar kapasitas daya yang dibangkitkan pada sistem.

Selain untuk tujuan di atas, kerja pararel juga sering dibutuhkan untuk menjaga kontinuitas

pelayanan apabila ada mesin (alternator) yang harus dihentikan, misalnya untuk istirahat atau

reparasi, maka alternator lain masih bisa bekerja untuk mensuplai beban yang lain. Untuk

maksud mempararelkan ini, ada beberapa pesyaratan yang harus dipenuhi, yaitu:

1. Harga sesaat ggl kedua alternator harus sama dalam kebesarannya, dan bertentangan

dalam arah, atau harga sesaat ggl alternator harus sama dalam kebesarannya dan bertentangan

dalam arah dengan harga efektif tegangan jalajala.

2. Frekuensi kedua alternator atau frekuensi alternator dengan jala harus sama

3. Fasa kedua alternator harus sama

4. Urutan fasa kedua alternator harus sama

Bila sebuah generator ’G’ akan diparaelkan dengan jala-jala, maka mula-mula G diputar

oleh penggerak mula mendekati putaran sinkronnya, lalu penguatan IF diatur hingga tegangan

terminal generator tersebut sama denga jala-jala. Untuk mendekati frekuensi dan urutan fasa

kedua tegangan (generator dan jala-jala) digunakan alat pendeteksi yang dapat berupa lampu

sinkronoskop hubungan terang. Benar tidaknya hubungan pararel tadi, dapat dilihat dari lampu

tersebut. Bentuk hubungan operasi paralel generator sinkron dengan lampu sinkronoskop

diperlihatkan pada gambar di bawah ini.

Gambar 7 Operasi paralel generator sinkron

Jika rangakaian untuk pararel itu benar (urutan fasa sama) maka lampu L1, L2 dan L3

akan hidup-mati dengan frekuensi fL - fG cycle. Sehingga apabila ke tiga lampu sedang tidak

bekedip berarti fL = fG atau frekuensi tegangan generator dan jala-jala sudah sama. Untuk

mengetahui bahwa fasa kedua tegangan (generator dan jala-jala) sama dapat dilihat dari lampu

L1, L2, dan L3. Frekuensi tegangan generator diatur oleh penggerak mula, sedang besar

tegangan diatur oleh penguatan medan. Jika rangkaian untuk mempararelkan itu salah (urutan

fasa tidak sama) maka lampu L1, L2 dan L3 akan hidup-mati bergantian dengan frekuensi (fL +

fG ) cycle. Dalam hal ini dua buah fasa (sebarang) pada terminal generator harus kita

pertukarkan.

Jika urutan fasa kedua sistem tegangan sama, maka lampu L1, L2, dan L3 akan hidup-

mati bergantian dengan frekuensi fL - fG cycle. Saat mempararelkan adalah pada keadaan L1

mati sedangkan L2 dan L3 menyala sama terang, dan keadaan ini berlangsung agak lama (yang

berarti fL dan fG sudah sangat dekat atau benar-benar sama). Dalam keadaan ini, posisi semua

fasa sistem tegangan jala-jala berimpit dengan semua fasa sistem tegangan generator.

2.1.3 sistem transmisi

Sistem transmisi, dalam otomotif, adalah sistem yang menjadi penghantar energi dari

mesin ke diferensial dan as. Dengan memutar as, roda dapat berputar dan menggerakkan

generator.

Transmisi Otomatis

Transmisi otomatis terdiri dari 3 bagian utama, yaitu : Torque converter, Planetary

gear unit, dan Hydraulic control unit. Torque converter berfungsi sebagai kopling otomatis

dan dapat memperbesar momen mesin. Sedangkan Torque converter terdiri dari Pump impeller,

Turbine runner, dan Stator. Stator terletak diantara impeller dan turbine. Torque converter diisi

dengan ATF (Automatic Transmition Fluid). Momen mesin dipindahkan dengan adanya aliran

fluida.

2.2 Pembangkit tenaga arus laut dengan desain hydrodynamic

Parameter dari desain hidromatik pada dasarnya memerlukan pilihan diameter, pitch dan

resolusi untuk aplikasi tertentu. Kriteria lebih lanjut mengenai pitch atau distribusi twist

sepanjang blade, karakteristik stall, pemilihan blade dibutuhkan untuk mencegah terjadinya

kavitasi. Desain hidrodinamik dirumitkan dengan perubahan kecepatan dan arah arus, profil

geser dalam aliran pasang surut, dan pengaruh kedalaman air dan permukaan bebas.

2.2.1 kinerja

Kinerja dari turbin arus laut ini hampir sama dengan kinerja turbin angin dan dimodelkan

menggunakan momentum blade. Ini merupakan hasil dari penggunaaan rasio blade yang tinggi

yang dihasilkan oleh aliran dekat bagian atas blade.