Alat Peraga Tenaga Pasang Surut - Universitas Kristen Satya Wacana

BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Permasalahan
Proses terjadinya pasang surut secara umum
Pasang surut dikatakan sebagai naik turunya permukaan laut
secara berkala akibatnya adanya gaya tarik benda-benda angkasa
terutama matahari dan bulan terhadap massa air di bumi. Pasang surut
air laut juga merupakan suatu fenomena pergerakan naik turunnya
permukaan air laut secara berkala yang di akibatkan oleh kombinasi
gaya gravitasi dan gaya tarik menarik dari benda-benda astronomi
terutama oleh matahari, bumi,dan bulan. Pengaruh benda-benda lainya
dapat diabaikan karena jaraknya terlalu jauh atau ukurannya lebih kecil.
Pasang surut air laut adalah hasil dari gaya tarik gravitasi dan efek
sentrifugal. Efek sentrifugal adalah dorongan ke arah luar pusat rotasi.
Gravitasi bervariasi secara langsung dengan massa tetapi berbanding
terbalik terhadap jarak. Meskipun ukuran bulan lebih kecil dari
matahari, gaya tarik gravitasi bulan dua kali lebih besar daripada gaya
tarik matahari dalam membangkitkan pasang surut air laut karena jarak
bulan lebih dekat daripada jarak matahari ke bumi. Gaya tarik gravitasi
menarik air laut ke arah bulan dan matahari menghasilkan dua tonjolan
(bulge) pasang surut gravitasional di laut. Lintang dari tonjolan pasang
surut air laut ditentukan oleh deklinasi, sudut antara sumbu rotasi bumi
dan bidang orbital bulan dan matahari.
1
Gambar 1.1 Pasang surut air laut yang dipengaruhi oleh gravitasi bulan
dan matahari
Tenaga pasang surut (Tidal Power) merupakan energi yang
terbarukan. Prinsip kerjanya sama dengan pembangkit listrik tenaga air,
dimana air dimanfaatkan untuk memutar turbin dan menghasilkan
energi listrik. Energi diperoleh dari pemanfaatan variasi permukaan air
laut terutama disebabkan oleh efek gravitasi bulan, dikombinasikan
dengan rotasi bumi dengan menangkap energi yang terkandung dalam
perpindahan massa air akibat pasang surut air laut.
Gambar 1.2 Proses pasang
Pada gambar 1.2, terlihat bahwa arah ombak masuk ke dalam muara
sungai ketika terjadi pasang naik air laut. Dalam proses ini air pasang akan
2
ditampung ke dam sehingga pada saat surut air pada dam dapat dialirkan ke
laut lagi untuk memutar turbin.
Gambar 1.3 Proses surut
Pada gambar 1.3, ketika surut, air akan mengalir dari muara
sungai menuju laut sehingga aliran air dapat memutar turbin kembali.
Pasang surut menggerakan air dalam jumalah besar setiap
harinya, dan pemanfaatannya dapat menghasilkan energi dalam jumlah
yang sangat besar. Dalam sehari bisa terjadi hingga dua kali siklus
pasang surut. Oleh karena waktu siklus bisa diperkirakan (kurang lebih
setiap 12 jam 5 menit sekali), sehingga suplai listriknya pun relatif lebih
dapat diandalkan.
Pada dasarnya ada dua metodologi untuk memanfaatkan energi
pasang surut :
1. Dam pasang surut (Tidal barrages)
Cara ini serupa seperti pembangkit listrik secara hidro-elektrik
yang terdapat di dam/waduk penampung air sungai. Hanya saja, dam
yang dibangun untuk memanfaatkan siklus pasang surut jauh lebih
besar daripada dam air sungai pada umumnya. Dam ini biasanya
dibangun di muara sungai dimana terjadi pertemuan antara air sungai
dengan air laut. Ketika ombak masuk atau keluar (terjadi pasang atau
surut), air mengalir melalui trowongan yang terdapat di dam.
3
Kekurangan terbesar dari pemabangkit listrik tenaga pasang
surut adalah hanyadapat menghasilkan listrik selama ombak mengalir
masuk (pasang) ataupun mengalir keluar (surut).
2. Turbin lepas pantai (offshore turbines)
Pilihan lainnya ialah menggunakan turbin lepas pantai yang
lebih menyerupai pembangkit listrik tenaga angin versi bawah laut.
Keunggulan dibandingkan metode pertama yaitu : lebih murah biaya
instalasinya, dampak lingkungan yang relatif lebih kecil daripada
pembangunan dam, dan persyaratan lokasinuya pun lebih mudah
sehingga dapat dipasang di lebih banyak tempat.
Pada saat sekarang ini penggunaan pembangkit listrik dengan
tenaga minyak bumi, batu bara, dan gas alam sangatlah tidak effisien
karena akan mengalami kehabisan akibat persediaan yang semakin
berkurang. Hal ini tentu saja kita harus mencari alternatif yang dapat
memecahkan masalah ini. Salah satu alternatif adalah dengan
pembuatan pembangkit listrik tenaga pasang surut air laut atau sering di
sebut dengan Tidal Power. Selain dengan persediaan yang tiada
habisnya dan teknologi ini juga ramah terhadap lingkungan dan dapat
didapat secara cuma – cuma.
Indonesia dengan luas perairan hampir 60% dari total luas
wilayah sebesar 1.929.317 km2, Indonesia seharusnya bisa menerapkan
teknologi alternatif ini. Apalagi dengan bentangan timur ke barat
sepanjang 5.150 km dan bentangan utara ke selatan sepanjanag 1.930
km telah mendudukan Indonesia sebagai negara dengan garis pantai
terpanjang di dunia. Pada musim hujan, angin umumnya bergerak dari
Utara Barat Laut dengan kandungan uap air dari Laut Cina Selatan dan
Teluk Benggala. Di musim Barat, gelombang air laut naik dari biasanya
di sekitar Pulau Jawa. Fenomena alamiah ini mempermudah pembuatan
teknik pasang surut tersebut.
4
Pada perancangan alat ini dibuat sebagai alat peraga mata kuliah
Energi Baru dan Terbarukan (New and Renewable Energy) merupakan
salah satu matakuliah elektif yang dapat diambil oleh mahasiswa
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya
Wacana. Dari perkuliahan pada matakuliah Energi Baru dan
Terbarukan (New and Renewable Energy) selama ini, dosen pengampu
berpandangan bahwa belum ada alat peraga / media yang dapat
memberikan gambaran secara sederhana dan nyata akan penerapan dari
teori yang telah diajarkan dalam matakuliah ini. Oleh karena itu, dosen
pengampu matakuliah Energi Baru dan Terbarukan (New and
Renewable Energy) mempunyai keinginan untuk menambahkan alat
peraga / media dalam perkuliahan untuk memberikan pengetahuan dan
pemahaman mengenai aplikasi dari teori system energi pasang surut
(Tidal Power) sehingga mahasiswa dapat memahami dengan baik dari
segi teori dan aplikasi yang diharapkan menumbuh kembangkan minat
dan kreasi mahasiswa.
1.2. Tujuan
Merancang dan merealisasikan sebuah alat peraga tenaga pasang
surut (Tidal Power) dan memanfaatkannya menjadi energi alternatif
tenaga listrik sebagai alat peraga materi kuliah Energi Baru dan
Terbarukan (New and Renewable Energy) FTEK UKSW.
1.3. Spesifikasi Sistem
Sesuai dengan surat tugas skripsi yang telah dikeluarkan oleh
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Program Studi Teknik
Elektronika Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga nomor
19/I.3/FTEK/III/2013 dan mengacu pada Surat Keputusan Fakultas
Teknik dengan nomor 01/Kep./B/FT/IV/2008 tentang Kolokium Lanjut
Skripsi Fakultas Teknik Universitas Kristen Satya Wacana, spesifikasi
tugas akhir dalam bentuk perancangan sebagai berikut :
1. Menggunakan pompa air sebagai sumber tenaga pasang
5
2. Dimensi alat 100 cm x 50 cm x 60 cm (Panjang x Lebar x
Tinggi )
3. Menggunakan jala jala listrik PLN untuk mencatu pompa air
dan sistem kendali
4. Menggunakan valve sebagai pengatur keluarnya air saat
terjadi surut
5. Menggunakan seven segment sebagai tampilan
6. Keluaran generator akan di stabilkan di tegangan 5 volt
7. Menghasilkan daya maksimal 2 Watt
8. Efisiensi sistem keseluruhan 25%
1.4. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan tugas akhir ini secara garis besar terdiri dari
lima bab, yaitu :
1. BAB I PENDAHULUAN
Berisi latar belakang permasalahan, tujuan, spesifikasi sistem, dan
sistematika penulisan.
2. BAB II LANDASAN TEORI
Berisi pembahasan teori – teori penunjang perancangan sistem.
3. BAB III PERANCANGAN SISTEM
Berisi perancangan sistem yang meliputi perangkat keras maupun
perangkat lunak.
4. BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS
Berisi pengujian sistem beserta analisis sebagai pengukur tingkat
keberhasilan sistem terhadap spesifikasi sistem.
5. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi kesimpulan dan saran pengembangan sistem.
6