analisis prosedur instalasi struktur turbin pembangkit energi tenaga

ABSTRAK
ANALISIS PROSEDUR INSTALASI STRUKTUR TURBIN
PEMBANGKIT ENERGI TENAGA PASANG SURUT SUMBU
VERTIKAL
Oleh
Darmastyo Wicaktomo Sudarto
NIM : 25507008
(Program Studi Teknik Kelautan)
Kata kunci: Arus, Pembangkit Energi, Instalasi, Mooring line, Struktur terapung.
Pembangkit listrik tenaga arus pasang surut sumbu vertikal merupakan salah satu
sumber energi terbarukan yang saat ini sedang diteliti oleh Program Studi Teknik Kelautan
ITB. Namun penelitian yang sudah dilakukan belum mempertimbangkan metode instalasi
bagi struktur pembangkit tersebut secara mendalam. Hal inilah yang menjadi titik berat pada
penelitian ini; Analisis prosedur Instalasi struktur pembangkit energi tenaga arus pasang surut
sumbu vertikal.
Hasil-hasil penelitian yang sudah dilakukan sebelumnya oleh Idris (2009), Firdaus
(2009), Ilham (2011) akan dimodelkan pada sebuah kondisi lingkungan tertentu untuk
mencari tahu metode instalasi yang sesuai. Sesuai dengan namanya, pembangkit energi dari
arus ini akan diletakkan pada daerah-daerah yang mempunyai kecepatan arus yang besar.
Kecepatan arus yang besar akan menguntungkan pada saat turbin tersebut beroperasi, namun
keadaan ini akan menyulitkan pada saat instalasi. Salah satu cara untuk menyiasati hal ini
adalah dengan melakukan proses instalasi pada saat perairan tersebut memiliki kecepatan
arus yang rendah, yaitu pada saat pasang perbani.
Lokasi yang dijadikan lokasi studi untuk proses instalasi ini terletak di selat Malaka
dengan koordinat koordinat 1029’25’’ Lintang Utara dan 102036’14’’ Bujur Timur. Data
lingkungan di lokasi ini didapatkan melalui program pemodelan hidrodinamik. Program
hidrodinamik ini membutuhkan masukan berupa data batimetri yang didapat dari peta
dishidros TNI-AL
NAOTIDE.
dan data pasang surut yang didapatkan dari program pasang surut
Data lingkungan yang digunakan adalah data kecepatan arus di lokasi teresebut, data
arah arus di lokasi tersebut dan data rentang jarak muka air terhadap dasar laut. Dari data-data
ini dapat dilihat sebuah rentang waktu yang memiliki nilai cepat arus terendah. Rentang
waktu inilah yang dipilih untuk rentang waktu instalasi. Data-data ini kemudian digunakan
pada pemodelan struktur terapung.
Struktur yang digunakan pada penelitian ini merupakan struktur yang dikembangkan
oleh Ilham (2011) dengan beberapa perubahan, terutama pada mooring line yang mengikat
struktur tersebut. Konfigurasi mooring line yang digunakan adalah konfigurasi 8 arah tipe
catenary. Mooring line pada penelitian ini terdiri dari 20 meter rantai Studlink chain dengan
diameter batang 94 mm dan 18 meter kawat baja 6X19 Wire with fibre core berdiameter 66
mm. Balok beton dengan agregat terak nikel akan digunakan sebagai jangkar. Balok beton
ini berbentuk limas segi empat dengan dimensi panjang dan lebar 2.75 meter, tinggi 1 meter,
berat 24.71 ton (241.3 KN). Jangkar ini akan mampu menahan gaya vertikal sebesar 220.87
KN dan gaya horizontal sebesar 154. 61 KN.
Proses instalasi mooring line ini dibagi menjadi dua tahap yaitu bagian 1-tahap
penurunan jangkar dan mooring line, serta bagian 2-pengikatan mooring line pada struktur.
Tahap 1 akan menggunakan sebuah kapal Anchor Handling Tugs Supply (AHTS) 4800 BHP,
sementara tahap 2 akan menggunakan sebuah kapal AHTS 4800 BHP dan sebuah kapal
tugboat.
Tahap penurunan jangkar dan mooring line ini pada dasarnya adalah proses
menurunkan jangkar beton sampai ke dasar laut kemudian meletakkan mooring line yang
akan digunakan pada posisi yang aman dan tidak mengganggu proses instalasi selanjutnya.
Kapal AHTS 4800 BHP ini akan meletakkan jangkar di posisi yang ditentukan lalu
meletakkan mooring line menjauhi titik lokasi struktur.
Tahap pengikatan mooring line pada struktur pada dasarnya adalah mengambil
kembali mooring line yang sudah diletakkan untuk diikat pada struktur di lokasi yang sudah
ditentukan. Pada tahap ini struktur masih akan terikat pada kapal AHTS 4800 BHP, struktur
ini tidak akan dimasukkan kedalam air sebelum 4 mooring lines utama terpasang. Hal ini
diperlukan untuk mencegah terbaliknya struktur saat kondisi instalasi belum stabil. Kondisi
instalasi ini dinilai stabil saat 4 mooring lines utama sudah terpasang. Sedangkan kapal
Tugboat pada saat ini berfungsi untuk mengambil mooring line dan membawanya pada
struktur terapung.
Durasi proses instalasi ini adalah 4 hari kerja, 3 hari proses penurunan dan 1 hari
proses pengikatan. Proses instalasi ini harus dilakukan pada rentang waktu degan cepat arus
terendah. Harga sewa kapal tugboat umumnya berkisar pada 4,000 US$ per harinya,
sementara harga sewa kapal AHTS dapat mencapai 20,000 US$ perharinya. Biaya bahan
bakar perhari operasi dapat mencapai 10,000 US$. Total biaya sewa kapal dan bahan bakar
selama proses instalasi ini dapat mencapai 124,000 US$. Jumlah biaya ini haruslah
dipertimbangkan dalam perancangan struktur terapung dari turbin pembangkit energi tenaga
pasang surut sumbu vertikal ini.
Metode ini kemudian akan dianalisis menggunakan program dinamika struktur
terapung untuk melihat apakah proses instalasi ini aman dan dapat dilakukan. 3 hal yang
dimodelkan pada tahap ini adalah, bagian 1-tahap penurunan jangkar dan mooring line; posisi
mooring lines setelah diletakkan pada posisinya masing-masing namun belum terpasang pada
struktur; dan bagian 2-pengikatan mooring line pada struktur.
Penelitian ini menemukan bahwa Posisi konfigurasi mooring line yang bertumpu di
tengah bukanlah konfigurasi yang umum ditemukan pada mooring system suatu struktur
terapung. Konfigurasi mooring line ini tidak berguna untuk menahan rotasi pitch pada sumbu
Y dan translasi pada arah X. Hal ini mengakibatkan proses pengikatan mooring line pada
struktur terapung tersebut tidak dapat dilakukan dengan metode yang umum dipakai.
Walaupun begitu, metode pengikatan mooring line yang diusulkan mampu mencegah
munculnya kondisi yang dapat merusak dan membahayakan proses instalasi. Namun untuk
pengembangan lebih lanjut sebaiknya untuk penelitian lebih lanjut bentuk struktur terapung
dari turbin pembangkit energi tenaga pasang surut sumbu vertikal ini dikaji kembali.
Berdasarkan pemodelan dapat diketahui juga bahwa spesifikasi kapal yang
direncanakan pada penelitian ini dapat memenuhi kebutuhan proses instalasi yang diusulkan.
Nilai tegangan hasil penelitian menunjukkan bahwa mooring line yang digunakan memiliki
kemampuan berlebihan untuk struktur terapung yang dirancang ini. Sehingga dapat
disimpulkan bahwa struktur turbin yang diteliti dapat dibangun di lokasi yang telah
ditentukan, namun sebaikmya pada penelitian selanjutnya dilakukan perhitungan mooring
line dengan kemampuan yang lebih sesuai untuk struktur tersebut.
Nilai kecepatan arus pada penelitian ini berada pada rentang 0 sampai 0.528 m/s.
Berdasarkan pemodelan yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa proses instalasi yang
diusulkan dapat berlangsung aman pada rentang kecepatan arus ini.