Studi dan Analisa Potensi Energi Gelombang Laut di Kepulauan

Studi dan Analisa Potensi Energi Gelombang Laut
di Kepulauan Seribu
Reina Novazania[1] , Agus R Utomo[2]
Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Indonesia
ABSTRAK
Indonesia sebagai negara kepulauan yang dikelilingi oleh lautan, memiliki potensi
besar untuk menghasilkan energi alternatif dan terbarukan, salah satunya adalah
Energi Gelombang Laut. Potensi energi gelombang laut dapat dimanfaatkan untuk
pembangkit Listrik, salah satunya yang berada di Kepulauan Seribu. Potensi
gelombang laut di Kepulauan Seribu dapat dicari menggunakan pengukuran
meteran manual (distance meter), sebagai input regresi yang diduga eksponensial
karena sebanding dengan jarak pengukuran dan tinggi gelombang dengan
menggunakan batasan limit maksimum tinggi gelombang laut pada data statistik.
Pengukuran ini dilakukan tanpa melihat kedalaman laut pada jarak pengukuran
tertentu dari garis pantai. Hal ini disebabkan oleh struktur dasar laut Kepulauan
Seribu yang tidak stabil.
Kata kunci: pembangkit listrik tenaga Energi Gelombang Laut, potensi Energi
Gelombang Laut, karakteristik Energi Gelombang Laut
ABSTRACT
Indonesia as an archipelago country which surrounded by oceans has a great
potential to produce alternative and renewable energy, one of which is
oceanwaves energy. Oceanwaves energy potential can be used as a power plant,
i.e. one on the Thousand Islands (Kepulauan Seribu). Oceanwaves potential on
the Thousand Islands is possible found by manual distance meter measurements,
as regression input which expectedly exponential due to proportional
measurement distance and wave height using maximum limit of the ocean wave
height in statistical data. The measurements regardless of sea depth at a certain
distance from the shoreline. This is due to unstable seabed structure of Thousand
Islands
Keyword: Oceanwaves
characteristics
power,
Oceanwaves
potential,
Oceanwaves
BAB I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Kepulauan seribu merupakan salah satu kabupaten provinsi
DKI Jakarta yang memiliki struktur dengan banyak pulau, sebagai
tempat tinggal masyarakat asli daerah tersebut dan kini beberapa
pulau telah menjadi tempat wisata Indonesia.
1
Universitas Indonesia
Studi dan Analisa ..., Reina Novazania, FT UI, 2013
Saat
ini
Perusahaan
Listrik
Negara
(PLN)
telah
mendistribusikan listrik melalui jalur kabel bawah laut dan energi
pembangkit yang menggunakan BBM untuk Pembangkit Listrik
Tenaga Diesel yang masih terbatas dikarenakan struktur kepulauan
tersebut. Pengadaan ini menggunakan pembiayaan yang sangat tinggi
serta kurangnya umpan balik dari konsumsi daya listrik yang
disediakan PLN masih dikatakan tidak seimbang.
Energi terbarukan merupakan solusi yang dapat digunakan
untuk pembangkit listrik di kepulauan seribu. Dikarenakan struktur
kepulauan maka sumber energi yang dapat digunakan adalah berasal
dari matahari, angin dan laut.
1.2.
Batasan Masalah
Pembatasan masalah dalam Jurnal ini adalah sebagai berikut :
1. Pembahasan tentang Metode Pengukuran dan Perhitungan Jarak
Pengukuran dari tepi pantai terhadap Tinggi Gelombang Laut.
2. Pembahasan tentang potensi Energi Gelombang Laut di Kepulauan
Seribu
3. Pembahasan tentang potensi Daya yang dihasilkan dari potensi Energi
Gelombang Laut di Kepulauan Seribu
1.3.
Maksud dan Tujuan Penulisan
Adapun maksud dan tujuan dari penulis ini adalah untuk
menjelaskan, menjabarkan dan memperdalam pengetahuan tentang studi
dan analisa potensi Energi Gelombang Laut di Kepulauan Seribu.
BAB II ENERGI KELAUTAN
2.1.
Definisi Energi Kelautan
Energi kelautan merupakan energi yang berasal dari dinamika air
laut, dibagi menjadi:
1. Gelombang Laut
Gelombang Laut tersedia sepanjang hari. Gelombang Laut
sebagian besar terjadi karena pengaruh angin. Daerah dengan perbedaan
2
Universitas Indonesia
Studi dan Analisa ..., Reina Novazania, FT UI, 2013
suhu besar, seperti daerah utara dan selatan berpotensi lebih besar
karena memungkinkan angin bertiup lebih kencang.
Gelombang Laut sebagai energi dapat dikategorikan sebagai berikut:
Gambar 2.1 Dinamika Air Laut
a. Energi Gelombang Laut
Energi Gelombang Laut merupakan energi yang berasal
dari gelombang laut berupa gelombang harmonik. Gelombang laut
mempunyai amplitudo besar di permukaan air laut, dan mengecil ke
dasar laut, sehingga ekstrasi energi gelombang laut hanya dapat
dilakukan pada permukaan air laut.
Gambar 2.2 Gelombang Laut[6]
b. Energi Ombak (Gelombang Pecah)
Energi Ombak merupakan energi
yang berasal dari
tumbukkan gelombang laut yang saling berlawan arah (gelombang
pecah) biasa di sebut ombak. Gulungan ombak ini dimanfaatkan
sebagai energi ombak yang biasanya terjadi dekat tepi pantai.
3
Universitas Indonesia
Studi dan Analisa ..., Reina Novazania, FT UI, 2013
Gambar 2.4 Ombak[6]
c. Energi Arus Laut
Energi Arus Laut merupakan energi kinetik yang berasal
dari gerakan horizontal massa air laut digunakan sebagai tenaga
penggerak rotor atau turbin pembangkit listrik. Daya yang dihasilkan
oleh turbin arus laut jauh lebih besar dari pada daya yang dihasilkan
oleh turbin angin, karena rapat massa air laut hampir 800 kali rapat
massa udara (NOAA).
Salah satu contoh pemanfaatan energi arus laut untuk
pembangkit listrik, yaitu Free Flow Tidal Turbine.
Gambar 2.6 Free Flow Tidal Turbine[6]
2. Pasang Surut ( Tidal )
Menurut Newton, pasang surut adalah gerakan naik turunnya air
laut terutama akibat pengaruh adanya gaya tarik menarik antara massa
bumi dan massa benda-benda angkasa, khususnya bulan dan matahari
(gaya gravitasi dan efek sentrifugal).
4
Universitas Indonesia
Studi dan Analisa ..., Reina Novazania, FT UI, 2013
Gambar 2.7 Gaya Gravitasi dan Efek Sentrifugal
Energi Pasang Surut merupakan energi yang dihasilkan dari
pergerakan massa air secara besar karena terjadi pasang surut dilaut.
Energi Pasang Surut didapat berdasarkan pergerakan aliran bebas air
laut dan beda ketinggian selama terjadinya pasang surut air laut. Salah
satu contoh pemanfaatan energi ombak untuk pembangkit listrik, yaitu
Barrage Tidal System.
Gambar 2.8 Barrage Tidal System[6]
3. Thermal (OTEC)
Lautan selalu dipanasi oleh sinar matahari, 70% dari permukaan
bumi adalah lautan, perbedaan suhu ini mengandung sangat banyak
energi matahari yang berpotensi untuk digunakan sebagai energi
konversi panas laut.
Energi Thermal merupakan energi yang berasal dari Konversi
energi panas laut menjadi tenaga listrik dengan memanfaatkan
perbedaan temperatur air pada bagian permukaan dan bagian dalam
laut.
5
Universitas Indonesia
Studi dan Analisa ..., Reina Novazania, FT UI, 2013
Gambar 2.10 Puncak dan lembah
Gelombang Laut
Gelombang laut bersumber dari fenomena-fenomena berikut:

Benda (body) yang bergerak pada atau dekat permukaan yang menyebabkan
terjadinya gelombang dengan periode kecil.

Angin merupakan sumber penyebab utama gelombang lautan.

Gangguan seismik yang menyebabkan terjadinya gelombang pasang atau
tsunami. Contoh gangguan seismik adalah: gempa bumi, dll.

Medan gravitasi bumi dan bulan penyebab gelombang-gelombang besar,
terutama menyebabkan gelombang pasang yang tinggi.
Ada berbagai macam cara pengukuran tinggi gelombang yang sering
digunakan pada umumnya, dapat dilihat dari gambar berikut:
Gambar 2.11 Metode Pengukuran Gelombang Laut[8]
1.
Satellite altimeter
2.
Hydrostatic pressure
3.
Wave buoy
4.
Ship mounted hydrostatic pressure measuring
5.
Navigation radar
6.
Distance meter
7.
Sea bottom mounted current/distance meter
Menurut Blair Kinsman Gelombang laut sebagian besar terjadi
karena pengaruh angin. Seperti pada gambar berikut:
6
Universitas Indonesia
Studi dan Analisa ..., Reina Novazania, FT UI, 2013
Gambar 2.12 Skema propagasi Gelombang Laut [8]
Terlihat dari Gambar 2.12 bahwa gelombang laut dipengaruhi tiga
macam faktor yaitu angin yang memiliki faktor terbesar terjadinya
gelombang laut, bencana alam (gempa bumi), dan pergantian siang malam.
BAB III POTENSI ENERGI GELOMBANG LAUT
3.1. Energi dan Daya Gelombang Laut
Hal utama dalam pemanfaatan gelombang laut ini adalah ketersediaan
energi gelombang laut yang dapat digunakan sebagai energi pembangkit
listrik. Energi gelombang laut dapat diketahui dengan menjumlahkan
besarnya energi kinetik dan energi potensial yang dihasilkan gelombang laut
tersebut.
1.
Energi Potensial Gelombang Laut
Energi potensial gelombang laut adalah energi yang ditimbulkan
oleh posisi relatif atau konfigurasi gelombang laut pada suatu sistem
fisik.
Besarnya energi potensial dari gelombang laut dapat dihitung dengan
persamaan sebagai berikut (University of Michigan, 2008):
P.E. = mg
Dimana:
m = wρy : Massa Gelombang (kg)
ρ = 1030 kg/m3 : massa jenis air laut (kg/m3)
w : lebar gelombang (m) (luas batas pengukuran).
Y = y(x,t) = a sin(kx-ωt) (m) : persamaan gelombang (diasumsikan gelombang sinusoidal).
a = h/2 : amplitudo gelombang.
h : ketinggian gelombang (m)
: konstanta gelombang
λ : panjang gelombang (m)
(rad/sec) : frekuensi gelombang.
7
Universitas Indonesia
Studi dan Analisa ..., Reina Novazania, FT UI, 2013
8
Berdasarkan persamaan
serta diasumsikan bahwa gelombang hanya
merupakan fungsi dari x terhadap waktu, sehingga didapatkan persamaan y(x, t) =
y(x). Maka didapatkan persamaan:
P.E. =
2.
Energi Kinetik Gelombang Laut
Energi kinetik adalah bagian energi yang berhubungan dengan gerakan dari
gelombang laut. Besarnya energi kinetik lebih dari satu periode adalah sebanding
dengan besarnya energi potensial yang dihasilkan. Maka didapatkan persamaan:
K.E. =
Setelah besarnya energi potensial dan energi kinetik diketahui, maka dapat dihitung
energi gelombang laut yang dihasilkan selama lebih dari 1 periode dapat dicari dengan
menggunakan persamaan:
EW = P.E + K.E =
Melalui persamaan diatas, maka dapat dihitung besarnya energy density (EWD), daya
listrik (PW), dan power density (PWD) yang dihasilkan gelombang laut. Energy density
adalah besarnya kerapatan energi yang dihasilkan gelombang laut tiap 1 satuan luas
permukaan.
Untuk menetukan besarnya energy density (EWD) yang dihasilkan gelombang laut
digunakan persamaan berikut ini.
EWD =
(J/m2)
=
Dimana wave power adalah besarnya daya listrik yang mampu dihasilkan oleh
gelombang laut. Untuk menentukan besarnya daya listrik (PW) yang dihasilkan
gelombang laut digunakan persamaan berikut ini.
PW =
(W)
Untuk menetukan besarnya power density (PWD) yang dihasilkan gelombang laut
digunakan persamaan berikut ini.
PWD =
=
(W/m2)
3.2. Korelasi Kecepatan Angin dan tinggi Gelombang Laut
BMKG bekerjasama dengan Hydros TNI-AL menggunakan satellite radar altimeter
sebagai pemantauan global beberapa pengukuran seperti kecepatan angin, signifikan
tinggi gelombang (H1/3) dan geoid laut sepanjang jalur sub-satelit dan beberapa
parameter oseanografi lainnya. Pada radar altimeter signifikan tinggi gelombang di
hitung dari pengambilan data kecepatan angin (U10).
Studi dan Analisa ..., Reina Novazania, FT UI, 2013
9
Menurut Komar (1998, p. 143) pengukuran visual tinggi gelombang diperkirakan
sama dengan tinggi gelombang signifikan. Signifikan tinggi gelombang diambil dari
analisis bentuk pulsa ketika kecepatan angin diperoleh dari normalized back-scattering
coefficient; Signifikan tinggi gelombang (H1/3): Rata-rata tertinggi 1/3 dari gelombang
dari spektrum gelombang. Korelasi antara Kecepatan Angin dengan Gelombang Laut
yang digunakan oleh satellite altimeter menggunakan persamaan berikut (Mognard,
1984):
H1/3 = 0.025(U10)2
U10 = kecepatan angin (m/s)
H1/3 = signifikan tinggi gelombang laut (m)
3.3. Periode dan Panjang Gelombang Laut
Parameter gelombang yang diakibatkan oleh pembangkitan gelombang oleh angin
diantaranya adalah tinggi gelombang laut, panjang gelombang laut, dan periode
gelombang laut. Panjang Gelombang laut dipengaruhi oleh periode datangnya
gelombang. Periode datangnya gelombang dapat dihitung dengan menggunakan rumus
yang disarankan oleh Kim Nielsen, yaitu :
T = 3.55 √
T : Periode Gelombang Laut (s)
H : Tinggi Gelombang Laut (m)
Panjang Gelombang Laut dapat diprediksi dengan menggunakan metode perumusan
Wilson (Kubo, Massafumi dan Takezawa, 1987). Dengan klasifikasi sebagai gelombang
laut dangkal menurut Horikawa (1980) adalah 2 h/L
/10; h/L
1/20, menggunakan
rumus berikut:
λ = T (gH)1/2
λ : panjang gelombang (m)
T : periode gelombang (s)
H : Tinggi Gelombang Laut (m)
g = 9,8 m/s2 : percepatan gravitasi (m/s2 )
3.4. Tenik Pencocokan Kurva
Teknik Pencocokan Kurva membantu penulis untuk melakukan pengolahan data
pengukuran dan statistik yang terbatas karena kurang lengkapnya data untuk kedalaman
laut, metode yang akan digunakan adalah regresi linier sebagai pendekatan jarak
pengukuran dari tepi pantai dengan tinggi gelombang laut. Pencocokan kurva (curve
fitting) adalah suatu metode estimasi atau teknik untuk mendapatkan suatu fungsi atau
persamaan karakterisitk matematik dari suatu kelompok sebaran data numerik.
Regresi digunakan untuk sebaran data statistik berdasarkan data numerik lapangan
atau dengan kata lain berdasarkan data historis di lapangan. Dengan demikian hasil
Studi dan Analisa ..., Reina Novazania, FT UI, 2013
10
estimasi yang diperoleh masih kasar yang merupakan metode estimasi yang berbasis
pada error (kesalahan) terhadap kurva yang terbentuk.
Regresi Linier digunakan bila fungsi karakteristik diduga berbentuk linier atau
fungsi yang tidak linier namun dilinierkan, sehingga secara umum fungsi karakteristik
yang terbentuk adalah :
dengan a0 dan a1 adalah konstanta.
Dari persamaan umum di atas terlihat bahwa pada regeresi linier hanya terdapat satu
variabel bebas x di dalam persamaan karakteristiknya.
1. Persamaan Error
Secara umum persamaan karakteristik yang didapatkan dengan proses regresi
linier, adalah:
E = Error terhadap kurva yang terbentuk
Untuk banyak data persamaan dapat dituliskan sebagai:
Untuk meminimumkan ketidakcocokan (discrepancies):
Untuk meminimumkan Sr, maka:
dan
Sehingga:
Bila:
Maka persamaan‐persamaan regresi linier dapat dituliskan sebagai:
Studi dan Analisa ..., Reina Novazania, FT UI, 2013
11
Dalam bentuk matriks persamaan di atas berbentuk:
dan
dan
2. Perkiraan Error
Error (kesalahan) utama dari pengukuran sebaran data terhadap kurva
karakteristik dugaan disebut sebagai penyimpangan standar (standard deviation).
Standar error (Error standard) yang terjadi:
Tingkat kepercayaan estimasi:
Studi dan Analisa ..., Reina Novazania, FT UI, 2013
12
dengan : n = jumlah sampel data
BAB IV ANALISA ENERGI GELOMBANG LAUT DI KEPULAUAN SERIBU
4.1. Perhitungan korelasi antara kecepatan angin dengan tinggi gelombang laut di
Kepulauan Seribu
Pengukuran berdasarkan kecepatan angin yang di ukur melalui satelit altimeter
dilakukan perhitungan tinggi gelombang menggunakan kolerasi antara kecepatan angin
dan tinggi gelombang (Mognard, 1984). Di ketahui data dari BPS (BMKG) 2011 selama
satu tahun sebagai berikut:
Tabel 4.1 Kecepatan Angin sumber BPS (Kepulauan Seribu dalam Angka 2011)
Kecepatan Angin (knots)
Minimum Maksimum Rata-rata
Januari
5.5
16
6
Februari
5.2
13
6
Maret
6.3
17
6
April
4.9
16
6
Mei
4
13
6
Juni
4.7
13
6
Juli
5.1
14
7
Agustus
5.1
13
7
September
4.6
14
6
Oktober
4.5
15
7
November
4.1
12
6
Desember
5.3
15
6
Bulan
Penulis mengambil contoh perhitungan pada bulan Oktober 2012 yang diketahui
kecepatan angin rata-rata di kepulauan seribu adalah 7 knot.
Maka dapat dilakukan perhitungan sebagai berikut:
Diketahui 1 knot = 0.514 m/s dan H1/3 = 0.025xU10
U10 = 7 knot = 7 x 0.514 = 3.60 m/s
H1/3 = 0.025(U10)2
H1/3 = 0.025(3.60) 2
H1/3 = 0.32 m
Dengan menggunakan persamaan di atas maka didapatkan data seperti Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Korelasi kecepatan angin dan tinggi gelombang
Kecepatan Angin (knots)
Kecepatan Angin (m/s) U10
tinggi gelombang (m) = H1/3
Minimum Maksimum Rata-rata Minimum Maksimum Rata-rata Minimum Maksimum Rata-rata
Januari
5.5
16
6
2.83
8.22
3.08
0.20
1.69
0.24
Februari
5.2
13
6
2.67
6.68
3.08
0.18
1.12
0.24
Maret
6.3
17
6
3.24
8.74
3.08
0.26
1.91
0.24
April
4.9
16
6
2.52
8.22
3.08
0.16
1.69
0.24
Mei
4
13
6
2.06
6.68
3.08
0.11
1.12
0.24
Juni
4.7
13
6
2.42
6.68
3.08
0.15
1.12
0.24
Juli
5.1
14
7
2.62
7.20
3.60
0.17
1.29
0.32
Agustus
5.1
13
7
2.62
6.68
3.60
0.17
1.12
0.32
September
4.6
14
6
2.36
7.20
3.08
0.14
1.29
0.24
Oktober
4.5
15
7
2.31
7.71
3.60
0.13
1.49
0.32
November
4.1
12
6
2.11
6.17
3.08
0.11
0.95
0.24
Desember
5.3
15
6
2.72
7.71
3.08
0.19
1.49
0.24
Bulan
4.2. Pengukuran tinggi Gelombang Laut di Pulau Macan, Kepulauan Seribu
Penulis melakukan contoh pengukuran pada bulan oktober di kepulauan seribu
tepatnya berada di Pulau Macan, Kepulauan Seribu. Metode pengukuran manual tersebut
menggunakan metode Distance Meter yaitu mengukur tinggi gelombang laut dengan alat
ukur meteran (measuring tape), dengan mencatat puncak gelombang laut dan lembah
Studi dan Analisa ..., Reina Novazania, FT UI, 2013
13
gelombang laut. Pengukuran ini dilakukan karena faktor murahnya alat dan untuk
struktur kepuluan seribu dalam jarak pengukuran tersebut tidak bisa dideteksi melalui
satelit altimeter pada website pengukur tinggi gelombang laut NOAA.
Pengukuran dilakukan dari tepi pantai ke arah tengah laut dengan jarak 10 dan 15
meter, dari pengukuran tersebut didapat rata-rata tinggi gelombang laut pada jarak 10
meter adalah 6,375 cm dengan panjang gelombang laut rata-rata adalah 60 cm dan pada
jarak 15 meter adalah 8,75 cm dengan panjang gelombang laut rata-rata adalah 90 cm.
Pengukuran ini tanpa melihat kedalaman lautnya pada jarak pengukuran dari garis pantai
dikarenakan struktur dasar laut kepulauan seribu yang tidak stabil.
Gambar 4.1 Pengukuran tinggi Gelombang Laut
4.3. Perhitungan Regresi Jarak Pengukuran dengan tinggi Gelombang Laut di Pulau
Macan, Kepulauan Seribu
Telah diketahui data pengukuran pada bulan Oktober yaitu:
H1/3 Ukur 10 m = 6.375 cm = 0.06375 m
H1/3 Ukur 15 m = 8.75 cm = 0.0875 m
H1/3 Min = 0.13 m
H1/3 Rata-rata = 0.32 m
H1/3 Max = 1.49 m
Perhitungan untuk melengkapi data dilakukan dengan uji coba regresi (trial and
error) dengan batasan tingkat error yang minimum atau pada kurva regresi dibatasi pada
tingkat kepercaayaan (r2) > 0.95 atau 95 %.
Ditentukan angka-angka variasi jarak pengukuran pada saat H1/3 Min, H1/3 Ratarata dan H1/3 Max dengan bantuan perangkat lunak Excel. Perhitungan dan pengujian
sebagai berikut:
Tabel 4.3 Data Jarak Pengukuran dan Tinggi Gelombang Laut sebagai input regresi
Input
N
Y[m]
X[m]
Y[cm]
X[cm]
1
0.06375
10
6.375
1000
2
0.0875
15
8.75
1500
3
0.1334025
20
13.34025
2000
4
0.324
30
32.4
3000
Studi dan Analisa ..., Reina Novazania, FT UI, 2013
14
5
1.4861025
50
148.61025
5000
Keterangan :
Warna Hijau
: Data hasil pengukuran di P. Macan
Warna Biru
: Data dari BPS
Warna Merah : Sembarang angka yang logis untuk melengkapi kekurangan data.
X = Jarak Pengukuran
Y = Tinggi Gelombang Laut
Tabel 4.4 Pembentuk Uji Regresi
Matriks Regresi
Korelasi antara tinggi Gelombang Laut dan jarak pengukuran yang diduga
berbentuk eksponensial, didapatkan dengan regresi linier. Maka terbentuk kurva korelasi
secara eksponensial dengan karakteristik sebagai berikut:
Y = 1.018498258 ln(x) + 0.000799937
atau
ln(y) = 0.000799937 + 1.018498258 ln(x)
atau
Y = exp (1.018498258) X0.000799937
Dengan Tingkat Kepercayaan (r2) = 0.980613576 atau 98.06% > 95%. Maka
didapatkan Tabel 4.5 dan Grafik pada Gambar 4.2 sebagai hasil uji regresi di atas,
dengan maksimum tinggi gelombang pada jarak 50 m yang mendekati tinggi gelombang
maksimum di Kepulauan Seribu.
Studi dan Analisa ..., Reina Novazania, FT UI, 2013
15
Tabel 4.5 Hasil Uji Regresi
X = s = Jarak Pengukuran (m)
Y = H = Tinggi Gelombang Laut (m)
Y = 1.018498258 ln(x) + 0.000799937
Gambar 4.2 Hasil Uji Regresi Pulau Macan
4.4. Perhitungan Periode dan Panjang Gelombang Laut
Diambil dari salah satu data dari Tabel 4.5 hasil uji coba regresi pada jarak 5 m
dengan tinggi gelombang 0.041308 m.
T = 3.55 √
T = 3.55 √
T = 0.721513634 s
λ = T (gH)1/2
λ = 0.721513634 (9.8 x 0.041308)1/2
λ = 0.459064563 m
Maka didapatkan panjang gelombang laut dari hasil data ujicoba regresi seperti
Tabel 4.6:
Tabel 4.6 Periode dan Panjang Gelombang Laut
Studi dan Analisa ..., Reina Novazania, FT UI, 2013
16
Keterangan:
X = s = Jarak Pengukuran (m)
Y = H = Tinggi Gelombang (m)
T = Periode Gelombang (s)
λ = Panjang Gelombang (m)
Gambar 4.3 Bentuk Gelombang Hasil Uji Regresi
4.5.
Analisa Energi dan Daya Gelombang Laut
Setelah parameter Gelombang Laut telah terdata dalam studi ini, khususnya di
Pulau Macan, maka dapat dilakukan perhitungan dan analisa seberapa besar potensi
energi gelombang laut yang tersedia di pulau tersebut. Salah satu input perhitungan
adalah parameter pada Tabel 4.7. Penulis menggunakan contoh perhitungan pada jarak
pengukuran 5 m.
Diketahui:
Jarak Pengukuran (s) = 5 m
Massa Jenis Air Laut (ρ) = 1030 kg/m3
Besar Gravitasi Bumi (g) = 9,81 m/s
Tinggi Gelombang Laut (H) = 0.04130783 m
Amplitudo Gelombang Laut (a) = H/2 = 0.020653915 m
Panjang Gelombang Laut (λ) = 0.459064563 m
Periode Gelombang Laut (T) = 0.721513634 s
1. Potensi Energi Gelombang Laut di Pulau Macan, Kepulauan Seribu
a. Energi Potensial Gelombang Laut
Besarnya energi potensial yang dihasilkan gelombang laut pada jarak
pengukuran 5 m adalah sebagai berikut:
P.E. =
P.E. =
P.E. = 0.494680481 Joule
Maka dapat dihitung energi potensial pada jarak lainnya adalah sebagai
berikut:
Tabel 4.7 Energi Potensial Gelombang Laut
Studi dan Analisa ..., Reina Novazania, FT UI, 2013
17
b. Energi Kinetik Gelombang Laut
Dikarenakan energi kinetik gelombang laut sebanding dengan energi potensial
gelombang laut, maka hasil perhitungan akan sebanding pula. Besarnya energi
kinetik yang dihasilkan gelombang laut pada jarak pengukuran 5 m adalah sebagai
berikut:
K.E. =
K.E. =
K.E. = 0.494680481 Joule
Maka dapat dihitung energi potensial pada jarak lainnya adalah sebagai
berikut:
Tabel 4.8 Energi Kinetik Gelombang Laut
c. Energi Gelombang Laut
Berikut merupakan Total Energi Laut yang dihasilkan gelombang laut pada
jarak 5 m sebagai berikut:
EW = P.E + K.E =
EW =
EW = 0.989360961 Joule
Maka dapat dihitung Total Energi Laut pada jarak lainnya adalah sebagai
berikut:
Tabel 4.9 Energi Gelombang Laut
Studi dan Analisa ..., Reina Novazania, FT UI, 2013
18
Berikut Gambar 4.3 yang menggambarkan semakin jauh jarak pengukuran dari
pantai hingga titik maksimum, akan semakin tinggi pula energi gelombang laut
yang dihasilkan.
Gambar 4.4 Energi Gelombang Laut di Pulau Macan
d. Kerapatan Energi Gelombang Laut
Setelah Total Energi diketahui, didapat Energi maksimum di jarak 50 m,
maka dapat dihitung besarnya Kerapatan Energi (Energy Density) yang di hasilkan
gelombang laut. Besarnya kerapatan energi yang dihasilkan gelombang laut pada
jarak pengukuran 50 m adalah sebagai berikut:
Diketahui:
= 16.79622223 m
EWD =
=
(J/m2)
EWD =
EWD = 2885.07220913871 Joule/ m2
2. Potensi Daya Gelombang Laut di Pulau Macan, Kepulauan Seribu
a. Daya Listrik Gelombang Laut
Perhitungan Daya Listrik yang dihasilkan gelombang laut pada Pulau Macan
adalah sebagai berikut:
Diketahui dari perhitungan Energi Gelombang Laut (Ew) pada jarak 5 m
adalah 0.989360961 Joule dengan Periode Gelombang Laut (T) adalah
0.721513634 s
PW =
(W)
Studi dan Analisa ..., Reina Novazania, FT UI, 2013
19
PW =
PW = 1.371229752 Watt
Maka dapat dihitung Daya listrik pada jarak lainnya adalah sebagai berikut:
Tabel 4.10 Daya Gelombang Laut
Berikut Gambar 4.4 yang menggambarkan semakin jauh jarak pengukuran
dari pantai hingga titik maksimum, akan semakin tinggi pula Daya gelombang laut
yang dihasilkan.
Gambar 4.5 Daya Gelombang Laut di Pulau Macan
b. Kerapatan Daya Gelombang Laut
Setelah Daya Listrik diketahui, didapat Daya maksimum di jarak 50 m,
maka dapat dihitung besarnya Kerapatan Daya (Power Density) yang di hasilkan
gelombang laut.
Besarnya kerapatan Daya yang dihasilkan gelombang laut pada jarak
pengukuran 50 m adalah sebagai berikut:
Diketahui:
= 16.79622223 m
T = 4.364288619 s
PWD =
=
(W/m2)
PWD =
PWD = 661.0635686 W/m2
Studi dan Analisa ..., Reina Novazania, FT UI, 2013
20
BAB V KESIMPULAN
1. Terjadinya gelombang laut sebagian besar dipengaruhi oleh angin.
2. Potensi gelombang laut di Kepuluan Seribu dapat dicari menggunakan pengukuran
manual meteran (distance meter) sebagai input regresi yang diduga eksponensial karena
sebanding jarak pengukuran dan tinggi gelombang dengan menggunakan batasan limit
maksimum tinggi gelombang laut pada dari data statistik. Pengukuran ini tanpa melihat
kedalaman laut pada jarak pengukuran tertentu dari garis pantai dikarenakan struktur dasar
laut kepulauan seribu yang tidak stabil.
3. Korelasi jarak pengukuran dan tinggi gelombang laut di Pulau Macan, Kepulaun Seribu
didapatkan dengan regresi linier yang berbentuk eksponensial dengan karakteristik
sebagai berikut Y = 1.018498258 ln(x) + 0.000799937 atau ln(y) = 0.000799937 +
1.018498258 ln(x) atau Y = exp (1.018498258) X0.000799937
4. Metode pendekatan menggunakan karakteristik yang di dapat dari regresi liner dapat
diketahui jarak dan tinggi gelombang laut serta batasan maksimal yang mendekati tinggi
gelombang laut maksimal di Kepulauan Seribu, maka didapatkan tinggi gelombang laut
maksimum di Pulau Macan berada pada jarak 50 m dari bibir pantai sebesar 1.511367995
m.
5. Dari tinggi gelombang laut pada maksimum jarak 50 m, potensi Energi yang dihasilkan
48458.31396 Joule dengan kerapatan Energi 2885.07220913871 Joule/ m2 dan Daya
listrik 11103.3706 Watt dengan kerapatan Daya 661.0635686 W/m2.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Kinsman, Blair, “Wind Waves”, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, p.
23 1965.
[2] Waldopo, “Perairan Darat dan Laut”, 2008
[3] Mognard, N.M. and WJ. Campbell, “World Ocean Mean Monthly Waves, Swell and
Surface Winds from Radar Altimeter Data”, 1984
[4] Komar, P.D., “Beach Processes and Sedimentation”, Second Edition. Prentice Hall,
Englewood Cliffs, New Jersey. , 1976.
[5] Horikawa, K., “Nearshore Dynamics and Coastal Processes”. University of Tokyo
Press. Japan, 1980
[6] Ir Agus R Utomo,MT, “Teknik Pencocokan Kurva”.Metode Komputansi Untuk
Teknik, Universitas Indonesia, 2012
[7] Ahmad Hasnan, “Pengenalan Potensi Pemanfaatan Laut Sebagai Energi Terbarukan
dan Berkelanjutan di Indonesia”. Open Knowledge Indonesia, 2011
[8] NOAA - National Oceanic and Atmospheric Administration, “http://www.noaa.gov/”
[9] Badan Pusat Statistik, “Kepulauan Seribu dalam Angka 2011”, 2011
Studi dan Analisa ..., Reina Novazania, FT UI, 2013
21
Studi dan Analisa ..., Reina Novazania, FT UI, 2013