Laporan Tugas Besar 2 - Selat Alas_0.pdf

Laporan Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Alamsyah Kurniawan, S.T. Ph.D

Disusun oleh: Andi Achmad Ryan Ferry

15511022

Satria Adi Nugraha

15513009

Ignatius Aditya S.

15513025

Fakhreza Samudra Budi

15513041

Irfan Muhammad Yusuf

15514026

Meiya Narulita Suyasman

15514080

Program Studi Teknik Kelautan Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan Institut Teknologi Bandung 2017

KATA PENGANTAR Puji syukur kami haturkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa karena hanya oleh berkat rahmat-Nya kami dapat menyelesaikan laporan tugas besar Pengenalan Energi Laut ini. Kami juga mengucapkan terima kasih kepada Bapak Alamsyah Kurniawan S.T., Ph.D., selaku dosen mata kuliah Pengenalan Energi Laut beserta Munawir Bintang Pratama, S.T, selaku asisten mata kuliah yang telah membantu dan sabar membimbing kami dalam penyusunan laporan tugas besar ini. Laporan ini kami buat sebagai salah satu faktor kelulusan dan penilaian mata kuliah Pengenalan Energi Laut pada Program Studi Teknik Kelautan, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung. Laporan ini berisi mengenai hasil pengolahan data, pemodelan arus pasang surut dan perencanaan pemasangan instrumen pembangkit listrik tenaga arus laut berdasarkan ketentuan yang telah diberikan. Selain itu, kami juga mengucapkan terima kasih kepada teman-teman peserta mata kuliah Pengenalan Energi Laut yang telah bersama-sama dan saling membantu dalam pembuatan tugas besar ini, juga kepada semua pihak yang terlibat dalam pembuatan laporan tugas besar yang tidak bisa kami ucapkan satu per satu. Kami sadari bahwa laporan yang telah kami buat ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, kami sangat terbuka dan berharap akan kritik dan masukan serta saran untuk dapat menjadi pembelajaran bagi kami di masa yang akan datang. Demikian kata pengantar dari kami, atas perhatian yang telah diberikan kami mengucapkan terima kasih.

Bandung, Mei 2017 Penyusun,

Kelompok 1

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page i

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ............................................................................................................... i DAFTAR ISI..............................................................................................................................ii BAB 1 1.1

PENDAHULUAN ................................................................................................... 1 Latar Belakang ............................................................................................................ 1

1.2. Tujuan ............................................................................................................................. 2 1.3. Ruang Lingkup................................................................................................................ 2 1.4

Metodologi Penelitian ................................................................................................. 3

1.5

Sistematika Pembahasan ............................................................................................. 3

BAB 2

DASAR TEORI ....................................................................................................... 4

2.1.

Pasang Surut ................................................................................................................ 4

2.1.1.

Pendahuluan ......................................................................................................... 4

2.1.2.

Teori Pembangkit Pasang Surut ........................................................................... 5

2.1.3.

Variasi Pasang Surut ............................................................................................ 6

2.1.4.

Konstituen Pasang Surut ...................................................................................... 8

2.2.

Pembangkit Energi Arus Laut ................................................................................... 10

2.3.

Metode Perhitungan Daya ......................................................................................... 11

2.4.

Pemodelan Hidrodinamika – Delft3D ....................................................................... 12

2.4.1.

Deskripsi Umum ................................................................................................ 13

2.4.2.

Persamaan Pengatur ........................................................................................... 14

2.4.3.

Kondisi Awal dan Kondisi Batas ....................................................................... 16

2.4.4.

Courant Number................................................................................................. 18

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page ii

BAB 3

GAMBARAN LOKASI ........................................................................................ 20

3.1.

Lokasi Studi............................................................................................................... 20

3.2.

Kondisi Demografi .................................................................................................... 22

3.3.

Kondisi Kelistrikan ................................................................................................... 23

BAB 4

MODEL HIDRODINAMIKA ............................................................................... 27

4.1.

Metodologi Pemodelan ............................................................................................. 28

4.1.1.

Alur Pemodelan ................................................................................................. 28

4.1.2.

Parameter Pemodelan......................................................................................... 32

4.1.3.

Metode Validasi ................................................................................................. 34

4.2.

Pemodelan ................................................................................................................. 34

4.2.1.

Domain Komputasi ............................................................................................ 35

4.2.2.

Kondisi Batas ..................................................................................................... 41

4.3.

Analisa Lokasi Potensial ........................................................................................... 46

4.3.1.

Area Potensial .................................................................................................... 47

4.3.2.

Lokasi Potensial ................................................................................................. 49

BAB 5

PEMILIHAN INSTRUMEN DAN PERHITUNGAN DAYA ............................. 53

5.1.

Kriteria Instrumen ..................................................................................................... 53

5.1.1.

Kriteria Lokasi ................................................................................................... 53

5.1.2.

Pemilihan Instrumen .......................................................................................... 54

5.2.

Spesifikasi Instrumen ................................................................................................ 56

5.3.

Perhitungan Daya ...................................................................................................... 60

5.3.1.

Theoritical Resources ........................................................................................ 61

5.3.2.

Technical Resources .......................................................................................... 62

5.3.3.

Practical Resources ........................................................................................... 64

5.3.4.

Accessible Resources ......................................................................................... 65

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page iii

5.3.5.

Viable Resources ................................................................................................ 66

BAB 6

ANALISA FINANSIAL........................................................................................ 67

6.1.

Konsep Transmisi Listrik .......................................................................................... 67

6.2.

RENCANA PENGELUARAN ................................................................................. 67

6.2.1.

Fabrikasi ............................................................................................................. 71

6.2.2.

Instalasi .............................................................................................................. 73

6.2.3.

Operasi ............................................................................................................... 75

6.2.4.

Pemeliharaan ...................................................................................................... 76

6.3.

Penentuan Harga Listrik Satuan ................................................................................ 76

BAB 7

PENUTUP ............................................................................................................. 81

7.1.

Kesimpulan................................................................................................................ 81

7.2.

Saran .......................................................................................................................... 81

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Metodologi penelitian ............................................................................................ 3 Gambar 2.1 Klasifikasi Gelombang Berdasarkan Panjang Gelombang,Frekuensi,Perioda,dan Sumber Pembangkitnya ............................................................................................................. 4 Gambar 2.2 Ilustrasi gaya tarik antara Matahari dan Bulan Terhadap Bumi dalam pembentukan pasang surut (Sumber : The Open University, 1999. Waves, Tides and Shallow Water Processes, edisi kedua. Butterworth-Heinemann, Oxford.) ............................................ 6 Gambar 2.3 Variasi Pasang-Surut berdasarkan sudut deklinasi dan derajat garis lintang bumi. .................................................................................................................................................... 7 Gambar 2.4 Ilustrasi variasi dalam sistem Bumi-Bulan, deklinasi orbit Bulan ......................... 7 Gambar 2.5 Ilustrasi variasi dalam sistem Bumi-Matahari, deklinasi orbit Bumi..................... 8 Gambar 2.6 Jenis-jenis turbin .................................................................................................. 10 Gambar 2.7 Fitur-fitur dasar pada Delft3D.............................................................................. 12 Gambar 2.8 Sistem koordinat bidang dan kedalaman pada Delft3D ....................................... 14 Gambar 3.1 Letak lokasi studi pada peta NKRI ..................................................................... 20 Gambar 3.2 Peta provinsi Nusa Tenggara Barat ..................................................................... 21 Gambar 3.3 Lokasi Selat Alas ................................................................................................ 21 Gambar 3.4 Kondisi demografi di Pulau Lombok .................................................................. 22 Gambar 3.5 Proyeksi pertumbuhan penduduk Pulau Lombok ............................................... 23 Gambar 3.6 Proyeksi pelanggan PLN di Pulau Lombok ........................................................ 25 Gambar 3.7 Proyeksi konsumsi listrik per kapita untuk Indonesia ........................................ 25 Gambar 3.8 Proyeksi konsumsi listrik per kapita untuk Pulau Lombok ................................ 26 Gambar 4.1 Pemodelan Kawasan Besar .................................................................................. 28 Gambar 4.2 Domain pemodelan kawasan besar, Selat Alas .................................................... 29 Gambar 4.3 Batimetri domain pemodelan kawasan besar dari Gebco 8 setelah diinterpolasi menggunakan fitur QUICKIN Delft3D ................................................................................... 30 Gambar 4.4 Peta Lokasi Selat Alas.......................................................................................... 35 Gambar 4.5 Peta Lokasi Selat Alas pada file DWG ................................................................ 36 Gambar 4.6 Format land boundary file.................................................................................... 37 Gambar 4.7 Tampilan land boundary dalam modul RGFGRID ............................................. 38 Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page v

Gambar 4.8 Grid pemodelan Selat Alas .................................................................................. 39 Gambar 4.9 Dimensi Grid yang digunakan ............................................................................. 39 Gambar 4.10 Kotak Dialog Masukan GEBCO ........................................................................ 40 Gambar 4.11 Kondisi ; 1. neap low tide; 2. neap high tide ; 3. spring low tide ; dan 4. spring high tide. Lokasi di Selat Alas. ................................................................................................ 48 Gambar 4.12 Area Potensial .................................................................................................... 48 Gambar 4.13 Kondisi Lokasi Potensial ................................................................................... 49 Gambar 4.14 Lokasi Potensial (2) ........................................................................................... 50 Gambar 4.15 6 Lokasi Potensial pad area potensial ................................................................ 51 Gambar 4.16 Data arus dan Kedalaman untuk setiap lokasi ................................................... 52 Gambar 5.1 Bentuk Gorlov Helical Turbine ........................................................................... 56 Gambar 5.2 Ilustrasi komponen GHT ...................................................................................... 57 Gambar 5.3 Konfigurasi Jarak Aman Antar Alat .................................................................... 58 Gambar 5.4 Ilustrasi Sabella Turbine ...................................................................................... 59 Gambar 5.5 Ilustrasi dari konfigurasi pada Sabella Turbine ................................................... 60 Gambar 5.6 Ilustrasi Daya Teoritis .......................................................................................... 61 Gambar 5.7 Kondisi Perairan dari Navionics .......................................................................... 65 Gambar 6.1 Skema Transmisi Listrik ...................................................................................... 67 Gambar 6.2 Ilustrasi Jarak Power House ................................................................................ 69 Gambar 6.3 Ilustrasi Panjang Kabel ........................................................................................ 70 Gambar 6.4 Ilustrasi Panjang Kabel (1) ................................................................................... 71 Gambar 6.5 Jalur Pengiriman Sabella D10............................................................................. 72 Gambar 6.6 Jalur Pengiriman kabel, rectifier, inverter, dan transformer ................................ 74 Gambar 6.7 Grafik Pengeluaran Tahun 2017-2041 ................................................................. 77 Gambar 6.8 Grafik Harga Jual Listrik 2017-2041 ................................................................... 78 Gambar 6.9 Grafik Aliran Pemasukan Tahun 2017-2041 ....................................................... 79 Gambar 6.10 Grafik Keuntungan/Kerugian Tahun 2017-2041 ............................................... 80

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page vi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Beberapa contoh konstituen pasang surut .................................................................. 8 Tabel 2.2 Keterangan untuk persamaan kontinuitas dan momentum ...................................... 16 Tabel 2.3 Keterangan untuk persamaan pada kondisi awal dan kondisi batas ........................ 18 Tabel 3.1 Jumlah pelanggan PLN pada sebagian kabupaten di provinsi Nusa Tenggara Barat .................................................................................................................................................. 23 Tabel 3.2 Rasio elektrifikasi penduduk Pulau Lombok .......................................................... 24 Tabel 3.3 Jumlah penduduk, rasio elektrifikasi dan konsumsi listrik di Pulau Lombok pada tahun 2015, 2020 dan 2045 ...................................................................................................... 26 Tabel 4.1 Kondisi Batas Konstituen Pasang Surut #1 ............................................................. 42 Tabel 4.2 Kondisi Batas Konstituen Pasang Surut #2 ............................................................. 43 Tabel 4.3 Kondisi Batas Konstituen Pasang Surut #3 ............................................................. 44 Tabel 4.4 Kondisi Batas Konstituen Pasang Surut #4 ............................................................. 45 Tabel 4.5 Kondisi Batas Konstituen Pasang Surut #5 ............................................................. 46 Tabel 4.6 Koordinat dari 6 Lokasi Potensial ........................................................................... 51 Tabel 5.1 Lokasi Potensial dari Hasil Pemodelan ................................................................... 53 Tabel 5.2 Daftar alat-alat yang akan dibandingkan dalam pemilihan instrumen .................... 54 Tabel 5.3 Rangkuman mengenai Seleksi Instrumen ................................................................ 55 Tabel 5.4 Hasil Perhitungan Potensi Daya Teoritis ................................................................. 62 Tabel 5.5 Contoh Perhitungan Potensi Teknis di Lokasi ALAS-1 ......................................... 63 Tabel 5.6 Hasil Perhitungan Potensi Teknis setiap Alat .......................................................... 63 Tabel 5.7 Rangkuman Perhitungan Potensi Teknis ................................................................. 64 Tabel 6.1 Biaya Fabrikasi dan Transportasi Sabella D10....................................................... 72 Tabel 6.2 Biaya Instalasi .......................................................................................................... 74 Tabel 6.3 Biaya Total yang Dibutuhkan .................................................................................. 76

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page vii

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Energi memiliki peran penting dan tidak dapat dilepaskan

dalam

kehidupan manusia. Terlebih, saat ini hampir semua aktivitas manusia sangat tergantung pada energi. Berbagai alat pendukung, seperti alat penerangan, motor penggerak, peralatan rumah tangga, dan mesin-mesin industri dapat difungsikan jika ada energi. Namun, seperti yang telah diketahui, terdapat dua kelompok besar energi yang didasarkan pada pembaharuan. Dua kelompok tersebut adalah energi terbarukan dan energi yang tersedia terbatas di alam. Pemanfaatan energi yang tidak dapat diperbaharui secara berlebihan dapat menimbulkan krisis energi. Energi

menjadi

komponen

penting

bagi

kelangsungan hidup manusia karena hampir semua aktivitas kehidupan manusia sangat tergantung pada ketersediaan energi yang cukup. Dewasa ini dan beberapa tahun ke depan, manusia masih akan tergantung pada sumber energi fosil karena sumber energi fosil inilah yang mampu memenuhi kebutuhan energi manusia dalam skala besar. Kelangkaan energi tidak hanya terjadi di Indonesia, melainkan juga di negara lain. Pasalnya, populasi manusia yang terus bertambah setiap tahun mengakibatkan permintaan terhadap energi juga meningkat. Di indonesia terdapat potensi sumber energi terbarukan yang masih belum di manfaatkan secara optimal. Apalagi di negara kita ini masih bergantung kepada sumber energi fosil yang ketersediaannya terbatas di alam. Sumber energi terbarukan yang ada di indonesia contohnya yaitu energi angin, energi air, energi matahari, energi gelombang pasang surut, energi panas bumi dan lain-lain. Pada laporan ini, sumber energi yang akan dibahas secara mendetail adalah energi yang berasal dari gelombang laut mengingat Indonesia merupakan negara Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 1

kepulauan yang memiliki laut yang luas. Pada laporan Tugas akhir ini, akan dilakukan perhitungan potensi energi arus laut di Selat Alas. Oleh karena itu, dilakukan permodelan arus laut yang dilakukan dengan perangkat lunak Delft3D dengan asumsi arus yang terjadi hanya diakibatkan oleh fenomena pasang surut.

1.2. Tujuan Tujuan dari pembuatan laporan Tugas Besar ini adalah sebagai berikut: a. menentukan potensi arus pasang surut pada Selat Alas yang dapat dikonversikan menjadi daya listrik; b. Menentukan instrumen pembangkit listrik tenaga arus laut yang paling sesuai dengan kondisi arus pasang surut dan lingkungan Selat Alas; c. Menentukan besar daya listrik optimum yang dihasilkan oleh instrumen pembangkit listrik dengan arus pasang surut yang terjadi pada Selat Alas; d. Menentukan kelayakan finansial dari pembangkit listrik tenaga arus pasang surut di Selat Alas. 1.3. Ruang Lingkup Ruang Lingkup yang digunakan pada pembuatan laporan Tugas Besar ini adalah sebagai berikut: a.

Pengumpulan dan pengolahan data sekunder seperti data pasang surut, data batimetri, dan data tinggi muka air;

b.

Pemodelan hidrodinamika dengan Delft3D;

c.

Penentuan lokasi instrumen pembangkit listrik;

d.

Analisa daya mengacu pada manual Sustainable Energy of Ireland;

e.

Analisa kelayakan finansial dari PLTAL di Nusa Tenggara Barat.

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 2

1.4

Metodologi Penelitian Metodologi penelitian terdiri dari 4 tahapan besar seperti pada diagram

dibawah :

Gambar 1.1 Metodologi penelitian

1.5

Sistematika Pembahasan Penelitian dijabarkan dengan sistematika pembahasan sebagai berikut :

1. BAB I Pendahuluan. Dalam pendahuluan dibahas hal dasar mengenai penelitian yang dilakukan. Hal dasar ini meliputi latar belakang, tujuan, ruang lingkup, metodologi, dan sistematika pembahasan penelitian. 2. BAB II Dasar Teori. Dasar teori memberikan teori dasar yang berkaitan dan penting dengan penelitian. 3. BAB III Gambaran Lokasi. Gambaran lokasi memberikan gambaran mengenai lokasi yang ditinjau secara geografis, demografis, dan kelistrikan. Dari gambaran didapatkan potensi kebermanfaataan penelitian ini. 4. BAB IV Model Hidrodinamika. Dalam model hidradinamika dipaparkan metode pengolahan data dan permodelan hidrodinamika hingga dihasilkan model yang telah divalidasi dengan pengukuran serta lokasi dengan arus potensial. Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 3

BAB 2 DASAR TEORI

2.1. Pasang Surut 2.1.1. Pendahuluan Gelombang yang terdapat di lautan dapat disebabkan oleh beberapa faktor. Pada Gambar 2-1 ditunjukan klasifikasi gelombang berdasarkan panjang, frekuensi, perioda, dan sumber pembangkitnya. Dari Gambar 2.1 dapat dilihat juga bahwa gelombang dengan periode dan energi terbesar adalah gelombang yang terjadi akibat fenomena pasang-surut.

Gambar 2.1 Klasifikasi Gelombang Berdasarkan Panjang Gelombang,Frekuensi,Perioda,dan Sumber Pembangkitnya (Sumber : The Open University, 1999. Waves, Tides and Shallow Water Processes, edisi kedua. Butterworth-Heinemann, Oxford.)

Fenomena pasang surut berperan penting dalam perubahan elevasi muka air. Perubahan muka air akibat fenomena pasang surut diukur dalam meter per jam. Hal ini menyebabkan fenomena lain yang terbentuk akibat peristiwa pasang surut ini, di antaranya pembentukan arus dan juga gelombang.

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 4

2.1.2. Teori Pembangkit Pasang Surut Peristiwa pasang surut merupakan peristiwa naik turunnya elevasi muka air yang disebabkan oleh gaya tarik gravitasi bulan dan matahari terhadap partikel air di permukaan bumi. Terdapat beberapa teori yang menjelaskan mengenai terjadinya fenomena pasang surut, salah satunya adalah equilibrium theory of tides yang di usung oleh George H. Darwin (1898). Asumsi yang digunakan dalam teori ini adalah bumi merupakan benda bulat sempurna yang ditutupi oleh perairan sepenuhnya. Terdapat dua mekanisme untuk menjelaskan teori ini,yaitu gaya sentrifugal bumi akibat rotasi bumi terhadap porosnya dan gaya tarik bulan- matahari terhadap bumi,. Pada mekanisme yang pertama, gaya sentrifugal bekerja pada partikel air yang menutupi bumi. Hal ini menyebabkan air akan terkumpul pada equator dan membentuk water bulge. Mekanisme yang kedua akibat gaya tarik bulan-matahari terhadap bumi. Untuk dapat menjelaskan efek ini, dapat digunakan persamaan gaya gravitasi Newton:

𝐹=𝐺

𝑚1 𝑚2 𝑟2

dengan: m1 = massa benda pertama m2 = massa benda kedua R = Jarak anatara pusat massa m1 dan m2 G = Gaya Gravitasi = 6.6 × 10−11 𝑚2 𝑁/𝑘𝑔2

Untuk

memenuhi

teori

keseimbangan,

gaya

gravitasi

ini

perlu

diseimbangkan oleh gaya yang lain agar tidak timbul net attraction antara kedua benda dan gaya yang menyeimbangi gaya gravitasi tersebut adalah gaya

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 5

sentrifugal akibat rotasi bumi. Ilustrasi mengenai teori keseimbangan tersebut dapat dlihat pada Gambar 2.2 berikut.

Gambar 2.2 Ilustrasi gaya tarik antara Matahari dan Bulan Terhadap Bumi dalam pembentukan pasang surut (Sumber : The Open University, 1999. Waves, Tides and Shallow Water Processes, edisi kedua. Butterworth-Heinemann, Oxford.)

2.1.3. Variasi Pasang Surut Untuk menentukan pasang-surut di lokasi tertentu, gunakan asumsi bahwa bumi berotasi pada tidal bulges yang terbentuk akibat gaya gravitasi dan gaya sentrifugal yang telah dibahas sebelumnya. Penentuan tipe pasang surut yang terjadi akan bergantung pada sudut deklinasi bumi terhadap bidang rotasi bumibulan. Sudut deklinasi ini berada di sekitar 0° − 28.5°. Jika sudut deklinasi yang terbentuk 0°, maka lokasi dip permukaan bumi yang berada di dua tide bulges akan mengalami dua elevasi muka air tinggi dan dua elevasi muka air rendah. Kondisi ini selanjutnya disebut semidiurnal. Di lain sisi, apabila bumi membentuk sudut deklinasi, maka di lokasi tersebut akan mengalami dua elebasi muka air tinggi dan dua elevasi muka air rendah dengan tinggi yang berbeda. Kondisi ini selanjutnya disebut dengan diurnal inequality. Pada kondisi lainnya, bergantung terhadap koordinat garis lintang, suatu lokasi di permukaan bumi dapat mengalami satu elevasi muka air tinggi dan 1 elevasi muka air rendah. Kondisi ini selanjutnya disebut dengan diurnal tides. Ilustrasi dari ketiga kondisi pasang-surut berdasarkan sudut deklinasi yang terbentuk dapat dilihat pada Gambar 2.3 . Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 6

Gambar 2.3 Variasi Pasang-Surut berdasarkan sudut deklinasi dan derajat garis lintang bumi. (Sumber : 2002. Coastal Processes with Engineering Applications. Dean-Dalrymple. Cambridge.)

Adapun variasi tersebut juga dipengaruhi oleh sudut deklinasi yang terbentuk antara bumi dan matahari. Tetapi pada praktiknya, pengaruh gaya gravitasi yang terbentuk antara bumi-matahari lebih kecil dibandingkan dengan gaya gravitasi bumi-bulan. Pada Gambar 2.4 dan Gambar 2.5 dapat dilihat variasi deklinasi pada system Bumi-Bulan dan sistem Bumi-Matahari.

Gambar 2.4 Ilustrasi variasi dalam sistem Bumi-Bulan, deklinasi orbit Bulan

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 7

(Sumber : The Open University, 1999. Waves, Tides and Shallow Water Processes, edisi kedua. Butterworth-Heinemann, Oxford.)

Gambar 2.5 Ilustrasi variasi dalam sistem Bumi-Matahari, deklinasi orbit Bumi (Sumber : The Open University, 1999. Waves, Tides and Shallow Water Processes, edisi kedua. Butterworth-Heinemann, Oxford.)

2.1.4. Konstituen Pasang Surut Pada tabel 2.1 berikut diberikan beberapa contoh konstituen pasang surut.

Tabel 2.1 Beberapa contoh konstituen pasang surut

Perioda

Kecepatan

(Jam)

(o/Jam)

lunar M2

12.4206012

28.9841042

solar S2

12

30

12.65834751

28.4397295

Konstituen Principal

Simbol

semidiurnal Principal semidiurnal Larger

lunar

elliptic N2

semidiurnal Lunisolar semidiurnal

K2

11.96723606

30.0821373

Lunar diurnal

K1

23.93447213

15.0410686

Lunar diurnal

O1

25.81933871

13.9430356

Solar diurnal

P1

24.06588766

14.9589314

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 8

Shallow water overtides of M4

6.210300601

57.9682084

6.103339275

58.9841042

principal lunar Shallow

water

quarter MS4

diurnal (Sumber : The Open University, 1999. Waves, Tides and Shallow Water Processes, edisi kedua. Butterworth-Heinemann, Oxford.)

Konstituen tersebut bersifat unik berdasarkan letak dan topografi lokasi. Nilai konstituen tersebut dapat digunakan untuk menentukan karakteristik pasang surut yang terjadi, yaitu menggunakan bilangan formzahl. Bilangan formzhal ditentukan menggunakan amplitudo 4 konstituen. Berikut merupakan formula bilangan formzhal:

𝐹=

𝐾1 + 𝑂1 𝑀2 + 𝑆2

Penjelasan mengenai definisi dari besar bilangan formzhal adalah sebagai berikut: F < 0.25

Semi diurnal

0.25 < F < 1.5

Mixed semi diurnal

1.5 < F < 3

Mixed diurnal

F>3

Diurnal

Dengan bilangan Formzhal tersebut, dapat ditentukan jenis pasang surut yang terjadi. Pasang surut terbagi atas dua jenis, yaitu diurnal dan semi diurnal. Diurnal terjadi ketika dalam satu hari terjadi satu pasang dan satu surut. Sedangkan semi diurnal terjadi ketika dalam satu hari terjadi dua pasang dan dua surut.

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 9

2.2.

Pembangkit Energi Arus Laut

Laut mengandung energi dengan beberapa bentuk. Energi yang dikandung oleh laut dapat berbentuk: a. Gelombang yang potensial energinya dilihat dari besar tinggi gelombang. b. Pasang surut yang potensial energinya dilihat dari besar arus pasang surut. Ada dua generasi untuk pemanfaatan energi yang dikandung oleh laut. Generasi pertama memanfaatkan tunggang pasang surut dan generasi kedua langsung memanfaatkan arus pasang surut yang terjadi. c. Termal laut; energinya dibangkitkan dengan memanfaatkan perbedaan temperatur air pada lapisan air laut. d. Osmotik, dimana energinya dibangkitkan dengan memanfaatkan perbedaan salinitas air laut. Dalam penelitian ini, yang dimanfaatkan adalah energi dari pasang surut dengan metode konversi energi langsung dari arus pasang surut (pembangkit listrik tenaga pasang surut generasi kedua). Dalam instrumen pembangkit listrik tenaga pasang surut generasi kedua, atau juga dapat disebut pembangkit listrik tenaga arus laut, salah satu komponen utamanya adalah turbin. Ada dua tipe turbin yang digunakan yaitu turbin sumbu horizontal dan turbin sumbu vertikal. Turbin sumbu vertikal atau cross flow turbines terbagi atas turbin tipe darriues dan savonius. Pada gambar 2.6 di bawah akah diberikan ilustrasi dari tipe turbin tersebut.

Gambar 2.6 Jenis-jenis turbin (Sumber: Anonim, 2017. www.tidalpower.co.uk)

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 10

2.3.

Metode Perhitungan Daya

Daya pada sumber energi, terutama pada energi arus laut, didapatkan dengan empat langkah berikut 1. Theoretical Resource (Daya Teoretis) Theoretical resource atau daya teoretis merupakan energi gross yang terkandung pada arus laut di daerah dengan kedalaman 10-50 meter dan sejauh 12 nautical mile. Pada tahap perhitungan ini, batas teknologi, kendala fisik, lingkungan, dan komersialitas belum diperhitungkan. 2. Technical Resource (Daya Teknis) Technical resource atau daya teknis memperhitungkan batas teknologi instrumen pembangkit listrik. Daya teknis juga mendeskripsikan besar daya dari arus laut yang dapat dikonversi oleh instrumen. Pada tahap ini, kendala fisik, lingkungan, dan komersialitas belum diperhitungkan. 3. Practical Resource (Daya Praktis) Practical resource atau daya praktis mempertimbangkan regulasi eksisting pada wilayah terkait. Regulasi yang diperhitungkan seperti alur pelayaran, zona militer, pipa dan kabel bawah laut, dan lainnya. Daya praktis belum memperhitungkan dampak lingkungan dan komersialitas. 4. Accessible Resource (Daya Terakses) Accessible resource atau daya terakses mempertimbangkan dampak yang akan diberikan ke lingkungan. Contohnya hal yang dipertimbangkan adalah dampak pada estetika wilayah, sedimentasi, fishing ground, dan lainnya. Daya terakses belum memperhitungkan kelayakan ekonomi. 5. Viable Resource (Daya Layak Ekonomis) Viable resource atau daya layak mempertimbangkan nilai komersil dari pengembangan PLTAL. Daya layak meliputi perhitungan pengeluaran, distribusi daya, nilai pasar, dan variabel lainnya. Pada tahap ini pembangkit listrik tenaga arus laut sudah dapat dinilai komersialitas dan dapat dilanjutkan menuju tahap pembangunan.

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 11

Pemodelan Hidrodinamika – Delft3D

2.4.

Delft3D adalah alat pemodelan untuk menginvestigasi fenomena hidrodinamika, transpor sedimen, morfologi laut, dan kualitas air pada kawanan sungai, estuari dan pantai. Kelebihan Delft3D adalah terdapatnya seri bersifat open source yang dapat digunakan dengan tujuan educational. Seri tersebut adalah Delft3D ohmw (Open source Hydro, Morpodynamics and Water quality).

Gambar 2.7 Fitur-fitur dasar pada Delft3D

Terdapat fitur-fitur dasar yang dimiliki Delft3D ohmw seperti yang ditunjukkan gambar 2.7 diatas, yaitu sebagai berikut: 

Information Menu ini berisi informasi manual menggunakan program serta menampilkan versi Delft3D lain yang tersedia.



Grid Menu ini digunakan untuk membuat mesh/grid/kisi, merapikan land boundary, dan menginterpolasi data batimetri kedalaman computational grid.



Flow Menu ini digunakan untuk mensimulasikan fenomena hidrodinamika multidimensi akibat pasang surut dan gaya meteorologi. Pada menu ini, kita juga dapat melakukan simulasi untuk transport sedimen. Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 12



Wave Menu ini digunakan untuk mensimulasikan pembentukan dan propagasi gelombang di daerah pantai akibat angin dengan SWAN wave model.



Water Quality Digunakan untuk menyelesaikan persamaan adveksi, difusi, dan reaksi pada model hidrodinamika sebelumnya. Selain itu, pada menu ini, kita juga dapat memodelkan kualitas air dengan parameter bahan anorganik terlarut, bakteri, dissolved oxygen, nutrisi, fitoplankton, dan logam berat.



Utilities Menu ini digunakan untuk menampilkan dan mengkonversi data hasil pemodelan.

2.4.1. Deskripsi Umum Pada Delft3D Flow 2D atau 3D, digunakan persamaan nonlinear pada perairan dangkal. Persamaan tersebut diturunkan dari persamaan NavierStokes 3D untuk incompressible free surface flow. Selain itu, digunakan juga aproksimasi Boussinesq. Persamaan pengatur terdiri dari persamaan kontinuitas dan persamaan momentum. Persamaan diferensial parsial beserta kondisi awal dan kondisi batas diselesaikan dengan metode beda elemen hingga. Pada Delft3D Flow, terdapat dua jenis koordinat bidang, yaitu koordinat longitude-latitude serta koordinat x-y. Pada koordinat kedalaman terdapat sistem koordinat sumbu z dan koordinat sigma. Persamaan yang digunakan untuk mengkonversi nilai z ke σ adalah sebagai berikut: 𝜎=

𝑧−𝜁 𝑧−𝜁 = 𝑑+𝜁 𝐻

dengan: σ = posisi pada koordinat sigma z = posisi pada sumbu z (meter) H = kedalaman total (meter) 𝜁 = elevasi muka air (meter) Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 13

𝑑 = kedalaman perairan dari MSL (meter)

Sistem koordinat bidang dan kedalaman pada Delft3D Flow dijelaskan pada Gambar 2-8 berikut.

Gambar 2.8 Sistem koordinat bidang dan kedalaman pada Delft3D (Sumber : Anonim. 2014. Delft 3D Flow – User Manual. Deltares)

2.4.2. Persamaan Pengatur Pada Delft3D Flow digunakan persamaan nonlinear pada perairan dangkal. Persamaan tersebut diturunkan dari persamaan Navier-Stokes 3D untuk incompressible free surface flow. Persamaan pengatur terdiri dari persamaan kontinuitas dan persamaan momentum. Terdapat empat suku yang menyusun persamaan kontinuitas pada Delft3D Flow. Suku ke-1 menandakan perubahan massa pada sumbu z. Suku ke-2 menandakan perubahan massa pada sumbu x. Suku ke-3 menandakan perubahan massa pada sumbu y. Suku ke-4 menandakan perubahan massa dalam sistem. Berikut adalah persaman kontinuitas pada Delft3D Flow. Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 14

Kemudian, berikutnya adalah persamaan momentum pada Delft3D Flow.

Terdapat 9 komponen pada persamaan tersebut dalam dimensi percepatan (LT-2). Komponen A merupakan percepatan internal sistem. Komponen B adalah percepatan akibat transpor searah sumbu tinjauan. Komponen C merupakan percepatan akibat transpor lateral terhadap sumbu tinjauan. Komponen D adalah percepatan akibat adveksi vertikal. Komponen E merupakan percepatan akibat gaya koriolis. Komponen F adalah percepatan akibat gradien tekanan barotropik dan tekanan baroklinik. Komponen G menandakan percepatan akibat viskositas. Komponen H adalah percepatan akibat momentum dan difusi vertikal. Komponen I menandakan percepatan akibat momentum gaya eksternal tambahan

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 15

seperti struktur pengaman pantai, struktur terapung, debit sungai, dan lainnya. Tabel 2.2 di bawah ini memaparkan definisi dari variabel-variabel pada persamaan kontinuitas dan momentum dalam Delft3D Flow.

Tabel 2.2 Keterangan untuk persamaan kontinuitas dan momentum

ε, ɳ, σ = Posisi pada sumbu x, y, dan z (meter) √𝐺𝜀𝜀 & √𝐺ɳɳ = Lebar grid pada sumbu x dan y (meter) u, v, w = Kecepatan partikel pada sumbu x, y, dan z (m/s) 𝑓𝑢 & 𝑓𝑣 = Faktor akibat gaya koriolis pada sumbu x dan ya (m/s2) 𝑃𝜀 & 𝑃ɳ = Gradien tekanan pada sumbu x dan y (pascal) 𝐹𝜀 & 𝐹ɳ = Variabel percepatan dari momentum pada sumbu x dan y (m/s2 𝑀𝜀 & 𝑀ɳ = Variabel percepatan gaya eksternal pada sumbu x dan ya (m/s2) νv = Vertical eddy viscosity (kg.m/s) ζ = Muka air (meter)

d = Kedalaman perairan (meter)

t = Waktu (detik)

Q = Debit per satuan luas (m/s)

𝛒o = Massa jenis air (kg/m3) (Sumber : Anonim. 2014. Delft 3D Flow – User Manual. Deltares)

2.4.3. Kondisi Awal dan Kondisi Batas Persamaan pengatur memberikan persamaan perubahan variabel pada setiap lokasi. Namun, alat untuk menjadi acuan nilai variabel yang ada pada persamaan pengatur masih dibutuhkan. Acuan tersebut disebut kondisi awal dan kondisi batas. Pada pemodelan kondisi awal, umumnya digunakan muka air pada setiap lokasi berada pada MSL. Sedangkan, pada kondisi batas terdapat 5 jenis kondisi. Berikut akan diberikan jabaran masing-masing jenis kondisi batas: 

Syarat batas kinematik

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 16

Syarat batas kinematik mencakup dua kondisi batas, yaitu dasar laut dan permukaan air yang diasumsikan bersifat impermeabel. Hal ini menandakan tidak ada pergerakan partikel pada arah z atau σ pada dasar laut dan permukaan air laut. Secara matematis, syarat batas kinematik dirumuskan dengan persamaan di bawah ini:



Pada dasar laut,

⍵|𝜎=−1 = 0 dan ⍵|𝑧=𝑑 = 0

Pada permukaan air laut,

⍵|𝜎=0 = 0 dan 𝜔|𝑧=𝜁 = 0

Syarat batas dasar Pada dasar laut, persamaan momentum dituliskan sebagai berikut:



Syarat batas permukaan Pada permukaan air laut, persamaan momentum dituliskan sebagai berikut:



Syarat batas terbuka Open boundaries atau batas terbuka adalah batas antara daerah-daerah laut. Batas laut-laut tersebut memisahkan antara wilayah laut domain pemodelan dan wilayah laut yang bukan domain pemodelan. Pada batas terbuka, variabel yang dimasukkan bergantung oleh user. Variabel yang dapat dijadikan masukan oleh user meliputi kondisi muka air, kecepatan arus, atau keduanya. Kondisi batas terbuka ini bisa didapatkan dari hasil pengukuran, tabel pasang surut, atau model dari kawasan lebih besar.



Syarat batas tertutup

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 17

Closed boundaries atau batas tertutup adalah batas antara daerah daratlaut. Pada batas tertutup, tidak ada aliran yang melewati batas tersebut. Selain itu, untuk tegangan geser sepanjang batas tertutup digunakan kondisi free slip atau tegangan geser tangensial bernilai nol.

Pada tabel 2.3 dipaparkan mengenai definisi dari variabel-variabel pada persamaan untuk kondisi batas dalam Delft3D Flow.

Tabel 2.3 Keterangan untuk persamaan pada kondisi awal dan kondisi batas (Sumber : Anonim. 2014. Delft 3D Flow – User Manual. Deltares)

ε, ɳ, σ = Posisi pada sumbu x, y, dan z (meter) u, v, w = Kecepatan partikel pada sumbu x, y, dan z (m/s) Ūb

= Kecepatan horizontal pada layer tepat di atas dasar perairan

(m/s) Ս10

= Kecepatan angin pada ketinggian 10 meter (m/s)

𝜏𝑏𝜀 & 𝜏𝑏ɳ = Tegangan dasar laut pada sumbu x dan y (Pascal) = Tegangan akibat angin (Pascal) 𝜃

= Sudut antara vektor tegangan angin dan sumbu ε dan ɳ

νv

= Vertical eddy viscosity (kg.m/s)

𝐶𝐷

= Koefisien kekasaran dasar laut

𝐶𝑑

= Koefisien geser angin

ζ = Muka air (meter)

d = Kedalaman perairan (meter)

t = Waktu (detik)

Q = Debit per satuan luas (m/s)

𝛒o = Massa jenis air (kg/m3)

𝜌𝑎 = Massa jenis angin (kg/m3)

2.4.4. Courant Number Dalam proses iterasi, salah satu parameter yang penting adalah time step. Time step adalah beda waktu antar peninjauan pada simulasi. Dengan kata lain, persamaan pengatur dengan kondisi batasnya diselesaikan dalam setiap satu time step. Time step pada arah horizontal Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 18

diatur berdasarkan angka Courant-Friedrichs-Lewy. Pada Delft3D Flow, persamaan CFL adalah sebagai berikut:

𝐶𝐹𝐿 → 2∆𝑡√𝑔𝐻(

1 1 + 2 ) < 4√2 2 ∆𝑥 ∆𝑦

Berikut dipaparkan definisi dari masing-masing parameter pada persamaan tersebut: ∆𝑡

= Time step (detik)

∆𝑥

= Lebar grid pada sumbu x (meter)

𝑔

= percepatan gravitasi (m/s2)

𝐻

= Kedalaman total (m)

∆𝑦

= Lebar grid pada sumbu y (meter)

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 19

BAB 3 GAMBARAN LOKASI 3.1. Lokasi Studi

Lokasi studi yang diambil adalah pada Selat Alas. Selat Alas memisahkan antara Pulau Lombok dengan Pulau Sumbawa. Pada gambar 3.1 hingga gambar 3.3 dipaparkan mengenai lokasi dari Selat Alas pada peta NKRI.

Gambar 3.1 Letak lokasi studi pada peta NKRI (Sumber: Google. 2017. maps.google.co.id. Indonesia)

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 20

0

40 km

Gambar 3.2 Peta provinsi Nusa Tenggara Barat (Sumber: Google. 2017. maps.google.co.id. Indonesia)

Selat Alas

0

40 km

Gambar 3.3 Lokasi Selat Alas (Sumber: Google. 2017. maps.google.co.id. Indonesia)

Selat Alas berhubungan langsung dengan Kabupaten Lombok Timur pada Pulau Lombok dan Kabupaten Sumbawa pada Pulau Sumbawa. Dalam Tugas Besar ini, energi listrik yang terbentuk dari arus yang disebabkan oleh pasang surut direncanakan untuk dikonsumsi oleh penduduk Pulau Lombok. Hal ini dikarenakan provinsi Nusa Tenggara Barat merupakan daerah yang masih kurang Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 21

pasokan daya listriknya. Sistem kelistrikan Provinsi Nusa Tenggara Barat terdiri atas 3 sistem, dimana sistem Lombok merupakan sistem utama. Sehingga, sistem Lombok membutuhkan pembangkit listrik tambahan untuk menopang kebutuhan energi penduduk provinsi Nusa Tenggara Barat.

3.2. Kondisi Demografi Pulau Lombok termasuk dalam wilayah provinsi Nusa Tenggara Barat. Pulau Lombok terdiri atas 5 kabupaten dari total 10 kabupaten yang terletak di provinsi Nusa Tenggara Barat. Pada gambar 3.4 dipaparkan ilustrasi jumlah penduduk 5 kabupaten pada Pulau Lombok pada tahun 2017.

214.393 6%

1.173.781 34%

459.314 14%

922.088 665.132

27%

19%

0

20 km

Gambar 3.4 Kondisi demografi di Pulau Lombok (Sumber: Anonim. 2017. 3.bp.blogspot.com)

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 22

Dalam menentukan potensi pembangkis listrik tenaga arus laut, dibutuhkan pula proyeksi jumlah penduduk sampai 25 tahun ke depan. Pada gambar 3.5 diberikan grafik mengenai gambaran kondisi kependudukan Pulau Lombok hingga tahun 2045.

Gambar 3.5 Proyeksi pertumbuhan penduduk Pulau Lombok (Sumber: BPS. 2017. ntb.bps.go.id. BPS Prov. Nusa Tenggara Barat)

3.3. Kondisi Kelistrikan Kondisi kelistrikan Pulau Lombok dapat dilihat dari jumlah pelanggan PLN (Perusahaan Listrik negara) provinsi Nusa Tenggara Barat. Pada tabel 3.1 berikut dipaparkan mengenai jumlah pelanggan PLN pada sebagian kabupaten pada provinsi Nusa Tenggara Barat.

Tabel 3.1 Jumlah pelanggan PLN pada sebagian kabupaten di provinsi Nusa Tenggara Barat

No

Kabupaten/Kota

Tahun

Jumlah Pelanggan (Rumah Tangga)

1

Kota Bima

2015

34.550

2

Kabupaten Bima

2014

75.898

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 23

3

Kabupaten Sumbawa Barat

2015

29.121

4

Kabupaten Sumbawa

2016

124.923

5

Provinsi Nusa Tenggara Barat 2015

965.046

(Sumber: BPS. 2017. Babel.bps.go.id. BPS Prov. Nusa Tenggara Barat)

Dengan demikian, dapat diasumsikan jumlah pelanggan PLN di Pulau Lombok adalah jumlah pelanggan provinsi NTB dikurangi jumlah pelanggan wilayahwilayah yang tercantum pada tabel 3.1, sehingga didapatkan bahwa jumlahnya adalah 700.554 rumah tangga. Dengan mengolah data pada tabel tersebut lalu membandingkannya dengan data kependudukan Pulau Lombok, maka didapatkan rasio elektrifikasi untuk Pulau Lombok. Rasio elektrifikasi adalah perbandingan antara rumah tangga yang berlistrik dengan jumlah rumah tangga total. Rasio elektrifikasi menggambarkan persentase rumah tangga yang dapat menjangkau dan mengkonsumsi listrik yang tersedia. Rasio elektrifikasi bernilai ideal (1) apabila semua rumah tangga telah mendapatkan akses dan jatah konsumsi listrik. Pada tabel 3.2 dipaparkan rasio elektrifikasi dari Pulau Lombok.

Tabel 3.2 Rasio elektrifikasi penduduk Pulau Lombok

Tahun

Pelanggan

PLN Jumlah Penduduk (jiwa)

(jiwa) 2015

2.802.216

Rasio Elektrifikasi

3.394.280

0,82

(Sumber: BPS. 2017. babel.bps.go.id. BPS Prov. Nusa Tenggara Barat)

Dengan mengolah data-data pada tabel sebelumnya, maka didapatkan pula gambaran proyeksi pelanggan PLN. Pada gambar 3.6 dipaparkan grafik mengenai proyeksi pelanggan PLN pada Pulau Lombok.

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 24

Gambar 3.6 Proyeksi pelanggan PLN di Pulau Lombok (Sumber: BPS. 2017. Babel.bps.go.id. BPS Prov. Nusa Tenggara Barat)

Selanjutnya, dengan menggunakan data proyeksi konsumsi listrik per kapita Indonesia, maka dapat diketahui konsumsi listrik Pulau Lombok. Pada gambar 3.7 dipaparkan grafik mengenai konsumsi listrik listrik per kapita untuk Indonesia, sedangkan pada gambar 3.8 dipaparkan grafik mengenai konsumsi listrik Pulau Lombok.

Gambar 3.7 Proyeksi konsumsi listrik per kapita untuk Indonesia (Sumber: IEA Statistic. 2017. data.worldbank.org. Electric Power Consumption)

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 25

Gambar 3.8 Proyeksi konsumsi listrik per kapita untuk Pulau Lombok

Dengan data-data yang telah dituliskan, maka dapat dibuat rangkuman dari kondisi kependudukan dan kelistrikan Pulau Lombok pada tahun 2015, 2020, dan 2045 yang dapat dilihat pada tabel 3.3 berikut. Tabel 3.3 Jumlah penduduk, rasio elektrifikasi dan konsumsi listrik di Pulau Lombok pada tahun 2015, 2020 dan 2045

Tahun

Jumlah

Rasio

Konsumsi Listrik

Penduduk (Jiwa)

Elektrifikasi (%)

(TWh)

2015

3.394.280

83

2.349,98

2020

3.635.298

100

3.726,17

2045

5.128.065

100

10.029,70

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 26

BAB 4 MODEL HIDRODINAMIKA Hasil akhir yang diharapkan dari Bab Pemodelan Hidrodinamika adalah model valid arus pasang surut yang terjadi di Selat Alas. Sehingga selanjutnya dapat ditentukan lokasi yang paling berpotensi untuk menjadi ladang pembangkit listrik tenaga arus pasang surut. Dua tahap pertama pemodelan adalah pemodelan kawasan besar dan kawasan kecil. Dua tahap ini adalah tahap validasi model yang akan dijadikan acuan untuk pemodelan selanjutnya. Pemodelan kawasan besar dilakukan untuk dijadikan kondisi batas bagi kawasan kecil. Lalu pemodelan kawasan kecil dilakukan untuk mendapatkan model arus di Tanjung Kelian. Apabila validitas pemodelan kawasan besar dan kawasan kecil bernilai baik maka disimpulkan dua tahap pemodelan tersebut dapat mewakili kejadian nyata (handal). Selanjutnya juga dilakukan pemodelan kawasan kecil pada suatu area khusus yang diduga mempunyai kecepatan arus yang potensial. Area khusus ini disebut area potensial. Pada area potensial, titik yang mempunyai arus tercepat disebut lokasi potensial. Lokasi potensial serta arus yang terjadi akan menjadi input pada bab selanjutnya, Pemilihan Instrumen dan Perhitungan Daya.

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 27

4.1.

Metodologi Pemodelan

Metodologi pemodelan menjelaskan tahapan pemodelan yang dilalui. Tahapan ini meliputi penjelasan domain kawasan besar dan kawasan kecil, penentuan parameter pemodelan, pemodelan kawasan besar dan kawasan kecil, penentuan dan pemodelan area potensial, serta penentuan lokasi potensial. Mulai dari input data batimetri Selat Alas, kondisi batas dari TPXO, run pemodelan, perhitungan galat tinggi muka air, dan model tinggi muka air adalah bagian dari pemodelan kawasan besar. Pemodelan area potensial meliputi analisa kondisi kawasan besar, run pemodelan, analisa kondisi area potensial, analisa median data dugaan lokasi potensial, hingga ditentukannya lokasi potensial. 4.1.1. Alur Pemodelan Alur pemodelan dibagi atas 2 tahap, pemodelan kawasan besardan pemodelan area potensial. Lokasi pemodelan kawasan besar dan kawasan kecil diberikan oleh gambar 4.1.

Gambar 4.1 Pemodelan Kawasan Besar

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 28

4.1.1.1.

Pemodelan Kawasan Besar

Pada pemodelan hidrodinamika penelitian ini ingin dihasilkan validitas yang baik pada model tinggi muka air dan model arus pasang surut. Namun pada pemodelan kawasan besar, validasi dilakukan hanya pada variabel tinggi muka air. Validasi arus pasang surut akan dilakukan pada pemodelan kawasan kecil. Domain pemodelan kawasan besar diambil pada Selat Alas seperti gambar 4.2.

Gambar 4.2 Domain pemodelan kawasan besar, Selat Alas

Dengan ukuran domain pemodelan kira-kira 623 x 613 km, hal ini dapat mengefektifkan waktu pemodelan tanpa mengabaikan keakuratan variabel yang akan divalidasi. Maka dari itu dipilih ukuran grid optimal sebesar 4 x 5 km pada pemodelan kawasan besar dengan pertimbangan tinggi muka air pasang surut dapat diasumsikan sama pada area seluas tersebut. Dengan tujuan hanya sampai validasi tinggi muka air, maka pemodelan kawasan besar juga cukup dilakukan 2D (2 dimensi) atau kecepatan pada suatu titik diwakili oleh kecepatan pada kedalaman rata-ratanya. Selain validasi tinggi muka air, pemodelan kawasan besar juga digunakan untuk menentukan nilai koefisien kekasaran dasar laut yang paling menggambarkan kondisi nyata. Langkah detail validasi dan penentuan koefisien kekasaran dasar laut dijabarkan pada sub bab kawasan besar. Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 29

1.

Data Batimetri Pemodelan Kawasan Besar Data batimetri yang digunakan pada pemodelan kawasan besar berasal dari Gebco 8. Gebco merupakan operasi gabungan antara IHO dan IOC yang bertujuan menyediakan data batimetri lautan di Bumi kepada masyarakat umum. Contoh datanya dapat dilihat pada gambar 4.3.

Gambar 4.3 Batimetri domain pemodelan kawasan besar dari Gebco 8 setelah diinterpolasi menggunakan fitur QUICKIN Delft3D

2.

Kondisi Batas Pemodelan Kawasan Besar Pada pemodelan kawasan besar kondisi batas didapatkan dengan tide generator TPXO dan NaoTide. Berikut deskripsi singkat kedua tide generator model :

a.

TPXO adalah program keluaran Oregon State University yang menyediakan model global dari pasang surut arus laut. Model pasang surut TPXO menyediakan konstituen dari delapan konstituen primer (M2, S2, N2, K2, K1, O1, P1, Q1), konstituen dengan periode panjang (Mf, Mm), dan 3 non linear konstituen harmonik (M4, MS4, MN4). Konstituen pasang surut dari TPXO

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 30

dihasilkan dengan menggunakan toolbox Tidal Model Driver yang dioperasikan dengan software Matlab. b.

NaoTide adalah alat untuk memprediksi pasang surut pada suatu lokasi. NaoTide dikembangkan oleh National Astronomical Observatory, Jepang, tahun 1999. Model NaoTide mencakup 16 konstituen, termasuk delapan konstituen primer (M2, S2, N2, K2, K1, O1, P1, Q1). Cakupan model NaoTide adalah dari lintang 0o BT – 360o BT dan 90o LS – 90o LU dengan resolusi 0.5o. Dari TPXO dan NaoTide akan dipilih salah satunya sebagai alat untuk

menghasilkan konstituen pasang surut kondisi batas. Metode pemilihannya adalah kawasan besar dimodelkan masing-masing dengan tide generator tersebut dan dipilih model dengan error terkecil terhadap data pembanding.

3.

Validasi Elevasi Muka Air

Validasi elevasi muka air pada pemodelan kawasan besar dilakukan dengan data pembanding dari database dishidros.

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 31

4.1.1.2.

Pemodelan Area Potensial

Pemodelan area potensial tidak lagi bertujuan untuk melakukan validasi terhadap kejadian nyata. Melainkan bertujuan untuk menentukan area potensial dengan kecepatan arus yang besar menggunakan hasil pemodelan kawasan besar. Sehingga selanjutnya dapat dipilih beberapa lokasi pada area potensial yang layak dijadikan ladang pembangkit listrik tenaga arus pasang surut. Pemodelan area potensial menggunakan grid dengan ukuran (300 x 300 m) agar dapat memberikan model kecepatan arus dengan baik. Pemodelan area potensial dilakukan dengan 5 layer atau kedalaman perairan dibagi ke 5 lima lapisan.

a.

Data Batimetri dan Kondisi Batas Pemodelan Area Potensial Tidak jauh berbeda dengan pemodelan kawasan kecil, pemodelan area potensial menggunakan model elevasi muka air kawasan besar sebagai kondisi batas serta data batimetri Gebco 8 sebagai data kedalaman perairan.

4.1.2. Parameter Pemodelan Parameter pemodelan adalah variabel-variabel yang berpengaruh pada pemodelan. Pada sub bab ini akan dijelaskan mengenai proses menentukan atau mengolah parameter pemodelan.

a.

Kondisi Awal Kondisi awal pada setiap pemodelan adalah muka air setiap titik berada di MSL.

b.

Koefisien Kekasaran Dasar Laut Koefisien kekasaran dasar laut adalah variabel yang memperhitungkan kekasaran atau gaya gesek pada aliran fluida akibat kekasaran dasar laut. Karena tidak didapatkan data mengenai kekasaran dasar laut di wilayah pemodelan maka digunakan variabel default kekasaran dasar laut pada

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 32

Delft3D – Flow. Penentuan koefisien kekasaran dasar laut akan dijelaskan lebih detail pada sub bab kawasan besar.

c.

Waktu Simulasi Waktu simulasi adalah waktu kejadian nyata yang ingin disimulasikan. Untuk pemodelan kawasan besar dan pemodelan kawasan kecil yang bertujuan memvalidasi model, waktu simulasi ditentukan berdasarkan data pembanding yang tersedia. Sedangkan waktu simulasi pemodelan area potensial diambil pada tahun 2015.

d.

Waktu komputasi Waktu komputasi adalah waktu yang dibutuhkan mesin penghitung (komputer)

untuk

menyelesaikan

simulasi.

Waktu

komputasi

tidak

mempengaruhi hasil pemodelan. Waktu komputasi dipengaruhi oleh jumlah grid dan layer, bayaknya konstituen, dan waktu simulasi. Waktu komputasi tiap pemodelan diberikan pada sub bab masing-masing.

e.

Time step Time step adalah rentang waktu pada kejadian nyata untuk menyelesaikan persamaan pengatur dan kondisi batas. Konsep time step adalah volume yang masuk pada suatu grid tidak boleh melebih batas maksimal volume grid tersebut. Sehingga yang mempengaruhi time step adalah kedalaman, luas grid, dan konstanta gravitasi. Time step tiap pemodelan dijelaskan pada sub bab masing-masing.

f.

Parameter Lainnya Konstanta gravitasi sebesar 9.81 m/s2. Massa jenis air sebesar 1025 kg/m3. Eddy time step untuk arah vertikal dan horizontal sebesar 0 m2/s dan 1 m2/s. Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 33

4.1.3. Metode Validasi Pada penelitian, validasi diartikan sebagai proses mengecek kehandalan suatu model terhadap kejadian nyata yang disimulasikan. Pada penelitian terdapat dua tahap validasi. Validasi pemodelan kawasan besar untuk parameter tinggi muka air dan validasi kawasan kecil untuk kecepatan arus pasang surut. Pada validasi pemodelan kawasan besar digunakan persamaan 4.1.

𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

|𝜂𝑀𝑜𝑑𝑒𝑙 −𝜂𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 | 𝑇𝑢𝑛𝑔𝑔𝑎𝑛𝑔 𝑃𝑎𝑠𝑢𝑡

Persamaan 4.1

Secara fisis, error adalah besar selisih muka air antara model dan pengukuran pada suatu waktu terhadap tunggang pasut pada pengukuran. Pada penelitian, validasi dianggap memiliki hasil yang baik apabila error yang dihasilkan kurang dari 10%. Untuk validasi pada beberapa lokasi, error adalah error rata-rata dari semua lokasi validasi. Kesimpulan yang diinginkan adalah selisih antara besar kecepatan model dan pengukuran terhadap kecepatan maksimum pada pengukuran. Tidak ditentukan besar error minimum sehingga validasi dinilai baik. Jadi sifat validasi juga kualitatif dan kesimpulan dapat dilihat dari kesesuaian fase dan amplitudo antara model dan pengukuran.

4.2. Pemodelan Untuk melakukan pemodelan, terdapat beberapa tahap yang dilakukan. Adapun dalam pengerjaan tugas besar ini, tahapan pemodelan dilakukan dalam 3 tahap, yaitu: 1. Pendefinisian domain komputasi 2. Pemasukan kondisi batas pemodelan 3. Validasi muka air pemodelan

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 34

4.2.1. Domain Komputasi Domain komputasi adalah tempat dimana pemodelan numerik dilakukan. Pada software DELFT3D, data domain komputasi yang dibutuhkan adalah koordinat area dari lokasi studi dan batimetri pada daerah tersebut. Data-data tersebut akan diolah didalam modul GRID dalam DELFT3D. Awalnya, data koordinat akan diolah dalam modul RFGRID dimana akan menghasilkan sebuag file grid (.grd) dan selanjutnya akan diolah pada modul QUICKIN hingga menghasilkan data batimetri (.dep). Untuk domain komputasi, terdapat beberapa langkah yang dilakukan untuk dilakukan pendefinisan. Adapun langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut.

1. Pembuatan Land Boundary (.ldb) Land boundary merupakan data yang berisikan garis-garis batas antara darat dengan laut pada area yag ditinjau. Pada tugas besar ini, area yang ditinjau adalah Selat Alas. Pada gambar 4.4 menunjukkan peta lokasi Selat Alas.

U

0

100 km Gambar 4.4 Peta Lokasi Selat Alas

(Sumber: Google Earth) Data Land boundary didapatkan dari hasil ekstrak Peta Indonesia dalam format DWG (.dwg). Peta Indonesia digital tersebut menggunakan sistem koordinat Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 35

WGS 84 atau koordinat bujur dan lintang dalam satuan derajat. Oleh karena itu, sistem koordinat yang dipakai selama pemodelan adalah sistem koordinat spherical. Untuk mengekstrak data koordinat garis batas darat-laut atau garis pantai dari Peta Indonesia digital tersebut, digunakan perangkat lunak AutoCAD. Lokasi Selat Alas pada file DWG ditunjukkan pada gambar 4.5. Koordinat garis pantai terebut kemudian di salin ke dalam sebuah file notepad kosong yang akan dijadikan data untuk land boundary. Penulisan koordinat garis pantai ke dalam file mengikuti format yang sesuai dengan Delft3D yang ditunjukkan pada gambar 4.6. Data land boundary setelah di-input ke dalam modul RGFGRID akan terlihat seperti gambar 4.7.

U

0

100 km

Gambar 4.5 Peta Lokasi Selat Alas pada file DWG

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 36

Gambar 4.6 Format land boundary file

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 37

Gambar 4.7 Tampilan land boundary dalam modul RGFGRID

2. Pembuatan Grid (.grd) Grid adalah jaringan kisi yang menjadi tempat (domain) komputasi numerik dilakukan. Grid mencakup lokasi tinjauan dan area di sekitarnya. Oleh karena itu, grid dibuat meliputi area perairan yang mengelilingi selat Alas. Dalam modul RGFGRID, untuk membuat sebuah grid, terlebih dahulu dilakukan pembuatan spline. Spline adalah kerangka pembentukan grid. Grid akan dibentuk dari perpotongan splines yang mana bentuk grid akan ditentukan oleh bentuk ruang di antara perpotongan splines. Agar diperoleh hasil pemodelan yang berkualitas baik, bentuk grid dibuat semirip mungkin dengan bentuk pantai dengan ujung terbuka. Oleh karena itu splines dibentuk mengikuti profil pantai. Setelah splines dibentuk, grid dibuat dengan perintah “Change Splines into Grid” pada menu “Operation”. Grid yang dihasilkan sering kali belum memiliki bentuk yang diinginkan (mengikuti profil pantai) sehingga perlu dilakukan modifikasi bentuk secara manual dengan cara menambah atau menghapus kotak grid. Grid yang digunakan pada tugas besar, yang sudah disesuaikan bentuknya, ditunjukkan pada gambar 4.8. adapun grid yang Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 38

dibuat memiliki ukuran 5.5 x 4.5 m. Ukuran grid yang digunakan dapat dilihat pada gambar 4.9.

Gambar 4.8 Grid pemodelan Selat Alas

4,5 km 5,5 km Gambar 4.9 Dimensi Grid yang digunakan

3. Pembuatan Data Batimetri Sebelum dapat digunakan, informasi elevasi atau kedalaman tiap titik pada grid harus disediakan. Hal ini dilakukan dengan modul QUICKIN. Untuk Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 39

menghasilkan file yang berisi data batimetri pada grid, dibutuhkan data awal batimetri di area sekitar grid. Data awal ini, dalam perangkat lunak Delft3D, disebut data samples (ekstensi .xyz). Data samples didapatkan dengan perangkat lunak GEBCO. Dalam GEBCO, untuk mendapatkan data elevasi suatu area, dibutuhkan koordinat empat titik penjuru yang melingkupi area tersebut, yaitu ujung utara, ujung selatan, ujung timur, dan ujung barat. Kotak dialog masukan GEBCO ditunjukkan pada gambar 4.10. Data elevasi titik-titik pada area tersebut kemudian dapat di-export ke dalam sebuah file ASCII (.asc). Data elevasi kemudian disesuaikan formatnya dengan file samples Delft3D. Elevasi yang bernilai positif pada output file GEBCO dinolkan pada file samples, sedangkan elevasi yang bernilai negatif dipositifkan.

Gambar 4.10 Kotak Dialog Masukan GEBCO

File samples kemudian di-input ke dalam modul QUICKIN pada perangkat lunak Delft3D beserta dengan land boundary dan grid. Lalu, untuk memberikan nilai elevasi pada tiap titik dalam grid, QUICKIN memiliki beberapa pilihan operasi, yaitu “Grid Cell Averaging”, “Triangular Interpolation”, dan “Internal Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 40

Diffusion”. Operasi “Grid Cell Averaging” memiliki tingkat akurasi yang paling baik, sedangkan “Internal Diffusion” memiliki tingkat akurasi yang paling rendah.

4.2.2. Kondisi Batas Kondisi batas adalah suatu kondisi pada ujung-ujung terbuka (open boundary) domain yang membatasi komputasi yang dilakukan model sehingga diperoleh solusi khusus dari permasalahan yang diperhitungkan oleh model. Dalam pemodelan arus pada tugas besar ini, kondisi batas yang digunakan adalah konstituen pasang surut karena arus yang ingin diramalkan adalah arus akibat pasang surut atau tide-induced current. Sebelum mendefinisikan kondisi batas, harus didefinisikan dahulu batas-batas atau ujung-ujung terbuka (open boundaries) tempat syarat batas berlaku pada domain. Open boundary pada grid adalah ujung-ujung grid yang berbatasan dengan laut lepas, yaitu ujung utara dan selatan pada grid yang digunakan. Open boundary didefinisikan menggunakan fitur “Visualization Area” pada menu “Flow Input” dalam modul FLOW. Satu section Open boundary ditentukan memiliki panjang maksimal 30 km dengan mempertimbangkan perubahan konstituen pasang surut berdasarkan lokasi. Kondisi batas dimasukkan pada pangkal dan ujung open boundary. Untuk mendapatkan nilai kondisi batas, digunakan perangkat lunak TPXO yang dapat meramalkan kondisi pasang surut berdasarkan lokasi. Oleh karena itu diperlukan koordinat titik pangkal dan ujung open boundary untuk menentukan nilai konstituen pasang surut di titik tersebut. Nilai elevasi muka air akibat pasang surut kemudian di-input ke dalam perangkat lunak TPXO untuk menentukan konstituen pasang surut. Data konstituen pasang surut yang digunakan dalam pengerjaan tugas besar ditunjukkan pada Tabel 4.1 – Tabel 4.5 (penomoran titik kondisi batas diurutkan sesuai dengan nomor open boundary, dan tidak semua kondisi batas ditampilkan akibat data yang terlalu banyak).

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 41

Tabel 4.1 Kondisi Batas Konstituen Pasang Surut #1

P1 M2 S2 K1 O1 N2 P1 K2 P2 M2 S2 K1 O1 N2 P1 K2 P3 M2 S2 K1 O1 N2 P1 K2

Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P4 0.7697 50.59 M2 0.4236 107.43 S2 0.2318 168.11 K1 0.1432 158.43 O1 0.1407 23.41 N2 0.0707 164.3 P1 0.1206 104.22 K2 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P5 0.7698 50.55 M2 0.4238 107.29 S2 0.2325 168.23 K1 0.1435 158.5 O1 0.1407 23.36 N2 0.0708 164.41 P1 0.1207 104.1 K2 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P6 0.7697 50.52 M2 0.4239 107.16 S2 0.2332 168.35 K1 0.1437 158.57 O1 0.1408 23.32 N2 0.071 164.51 P1 0.1208 103.97 K2

Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P7 0.7698 50.5 M2 0.424 107.04 S2 0.2338 168.47 K1 0.1438 158.64 O1 0.1408 23.27 N2 0.0711 164.62 P1 0.1208 103.86 K2 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P8 0.7697 50.53 M2 0.4241 106.93 S2 0.2347 168.6 K1 0.144 158.7 O1 0.1409 23.25 N2 0.0712 164.71 P1 0.1209 103.75 K2 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P9 0.7695 50.6 M2 0.4242 106.85 S2 0.2355 168.72 K1 0.1442 158.73 O1 0.1409 23.26 N2 0.0714 164.77 P1 0.121 103.67 K2

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Amplitudo Fasa (m) (Derajat) 0.7691 50.63 0.4241 106.74 0.2362 168.85 0.1442 158.77 0.1409 23.23 0.0715 164.83 0.121 103.56 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) 0.7689 50.63 0.4241 106.63 0.2368 168.97 0.1442 158.8 0.1409 23.17 0.0715 164.88 0.121 103.45 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) 0.7693 50.59 0.4242 106.5 0.2373 169.05 0.144 158.81 0.1411 23.07 0.0715 164.87 0.1212 103.32

Page 42

Tabel 4.2 Kondisi Batas Konstituen Pasang Surut #2

P10 M2 S2 K1 O1 N2 P1 K2 P11 M2 S2 K1 O1 N2 P1 K2 P12 M2 S2 K1 O1 N2 P1 K2

Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P13 0.7715 50.51 M2 0.4252 106.36 S2 0.2374 169.05 K1 0.1433 158.77 O1 0.1416 22.9 N2 0.0713 164.73 P1 0.1216 103.19 K2 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P14 0.7782 50.25 M2 0.4281 106.15 S2 0.2365 168.85 K1 0.1414 158.66 O1 0.1428 22.51 N2 0.0707 164.29 P1 0.1229 103 K2 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P15 0.8031 48.74 M2 0.4407 105.27 S2 0.2276 168.13 K1 0.1321 159.64 O1 0.1471 20.67 N2 0.0663 163.15 P1 0.1276 102.01 K2

Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P16 1.0891 53.48 M2 0.5542 111.42 S2 0.2713 152.15 K1 0.1432 127.26 O1 0.2023 23.63 N2 0.0877 139.03 P1 0.168 109.96 K2 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P17 0.2621 107.6 M2 0.0951 110.25 S2 0.3225 186.2 K1 0.2175 167.5 O1 0.0648 94.5 N2 0.1057 186.76 P1 0.017 105.01 K2 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P18 0.2685 110.69 M2 0.0888 113.59 S2 0.3255 186.03 K1 0.219 166.96 O1 0.067 96.44 N2 0.1068 186.42 P1 0.0151 111.12 K2

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Amplitudo Fasa (m) (Derajat) 0.2734 111.59 0.0864 115.53 0.327 185.84 0.2193 166.45 0.0682 96.79 0.1072 186.07 0.0145 115.15 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) 0.2739 112.81 0.0809 116.52 0.3273 185.57 0.2188 165.88 0.0687 97.47 0.1073 185.68 0.0129 118.01 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) 0.2677 115.81 0.0671 116.3 0.3261 185.03 0.2175 164.97 0.0682 99.45 0.107 185.05 0.0086 121.08

Page 43

Tabel 4.3 Kondisi Batas Konstituen Pasang Surut #3

P30 M2 S2 K1 O1 N2 P1 K2 P31 M2 S2 K1 O1 N2 P1 K2 P32 M2 S2 K1 O1 N2 P1 K2

Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P33 0.3068 135.76 M2 0.0303 197.63 S2 0.3049 180.44 K1 0.2022 161.44 O1 0.0732 104.13 N2 0.0977 178.72 P1 0.0107 224.81 K2 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P34 0.3409 133.25 M2 0.05 183.8 S2 0.3057 180.76 K1 0.2018 162.18 O1 0.0795 103.06 N2 0.0976 178.79 P1 0.0143 198.78 K2 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P35 0.379 130.7 M2 0.0731 176.9 S2 0.3068 181.2 K1 0.2018 163.12 O1 0.0865 102.19 N2 0.0976 179.07 P1 0.0202 183.79 K2

Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P36 0.412 129.33 M2 0.0927 174.96 S2 0.3073 181.56 K1 0.2014 163.9 O1 0.0924 101.85 N2 0.0975 179.29 P1 0.0257 177.91 K2 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P37 0.4361 129.22 M2 0.1056 175.54 S2 0.3073 181.78 K1 0.2009 164.4 O1 0.0965 101.94 N2 0.0972 179.36 P1 0.0295 176.26 K2 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P38 0.4785 130.35 M2 0.1273 179.06 S2 0.3065 181.92 K1 0.1991 165.01 O1 0.103 102.71 N2 0.0965 179.22 P1 0.036 176.57 K2

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Amplitudo Fasa (m) (Derajat) 0.5012 130.95 0.1392 180.86 0.3057 181.99 0.1978 165.35 0.1066 103.19 0.0959 179.11 0.0394 176.99 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) 0.5151 131.47 0.1467 182.23 0.3046 182.01 0.1967 165.57 0.1086 103.56 0.0953 179 0.0416 177.46 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) 0.522 131.57 0.1515 182.83 0.3033 182.04 0.1957 165.76 0.1097 103.73 0.0948 178.94 0.0429 177.65

Page 44

Tabel 4.4 Kondisi Batas Konstituen Pasang Surut #4

P40 M2 S2 K1 O1 N2 P1 K2 P41 M2 S2 K1 O1 N2 P1 K2 P42 M2 S2 K1 O1 N2 P1 K2

Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P43 0.53 131.9 M2 0.1585 184.06 S2 0.3002 182.06 K1 0.1935 166.07 O1 0.1107 104.15 N2 0.0936 178.8 P1 0.0446 178.3 K2 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P44 0.5338 132.17 M2 0.1627 184.83 S2 0.2981 182.03 K1 0.1921 166.23 O1 0.1109 104.49 N2 0.0928 178.67 P1 0.0456 178.91 K2 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P45 0.5379 132.52 M2 0.1685 185.78 S2 0.2949 181.91 K1 0.1899 166.39 O1 0.1109 105.04 N2 0.0917 178.44 P1 0.047 179.99 K2

Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P46 0.5405 132.82 M2 0.1726 186.52 S2 0.2921 181.76 K1 0.1881 166.47 O1 0.1108 105.56 N2 0.0907 178.2 P1 0.0479 181.07 K2 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P47 0.5418 132.77 M2 0.1744 186.57 S2 0.2907 181.68 K1 0.1872 166.54 O1 0.1108 105.76 N2 0.0903 178.09 P1 0.0483 181.52 K2 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P48 0.5431 132.66 M2 0.1757 186.48 S2 0.2896 181.64 K1 0.1866 166.64 O1 0.111 105.92 N2 0.0899 178.02 P1 0.0487 181.88 K2

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Amplitudo Fasa (m) (Derajat) 0.5447 132.61 0.1771 186.45 0.2882 181.61 0.1858 166.79 0.1111 106.22 0.0896 177.98 0.0492 182.49 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) 0.5459 132.75 0.1784 186.79 0.2861 181.56 0.1846 166.93 0.1111 106.83 0.089 177.9 0.0497 183.72 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) 0.5464 132.93 0.1789 187.24 0.2843 181.51 0.1837 167.04 0.111 107.41 0.0886 177.84 0.0501 184.94

Page 45

Tabel 4.5 Kondisi Batas Konstituen Pasang Surut #5

P122 M2 S2 K1 O1 N2 P1 K2 P123 M2 S2 K1 O1 N2 P1 K2 P124 M2 S2 K1 O1 N2 P1 K2

Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P125 0.857 54.45 M2 0.4714 110 S2 0.2411 169.44 K1 0.1484 159.53 O1 0.1538 28.8 N2 0.0733 165.88 P1 0.1327 107.8 K2 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P126 0.8492 54.03 M2 0.4672 109.69 S2 0.2401 169.27 K1 0.1478 159.37 O1 0.1528 28.17 N2 0.073 165.67 P1 0.1317 107.39 K2 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P127 0.841 53.64 M2 0.4628 109.41 S2 0.2392 169.12 K1 0.1473 159.24 O1 0.1516 27.58 N2 0.0727 165.48 P1 0.1306 107 K2

Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P128 0.8324 53.26 M2 0.4581 109.15 S2 0.2383 168.98 K1 0.1468 159.12 O1 0.1504 27.01 N2 0.0725 165.29 P1 0.1295 106.62 K2 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P129 0.8235 52.89 M2 0.4533 108.89 S2 0.2374 168.84 K1 0.1462 159 O1 0.1491 26.46 N2 0.0722 165.13 P1 0.1283 106.26 K2 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) P130 0.8144 52.51 M2 0.4483 108.64 S2 0.2365 168.71 K1 0.1457 158.88 O1 0.1477 25.91 N2 0.072 164.96 P1 0.127 105.89 K2

Amplitudo Fasa (m) (Derajat) 0.803 52.05 0.4421 108.33 0.2354 168.55 0.1451 158.76 0.146 25.26 0.0717 164.79 0.1255 105.46 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) 0.794 51.67 0.4372 108.08 0.2345 168.43 0.1446 158.67 0.1446 24.75 0.0714 164.65 0.1242 105.12 Amplitudo Fasa (m) (Derajat) 0.7837 51.22 0.4315 107.79 0.2334 168.31 0.144 158.57 0.143 24.17 0.0711 164.51 0.1227 104.72

4.3. Analisa Lokasi Potensial Area potensial adalah kawasan besar yang mengandung beberapa lokasi yang terprediksi potensial melalui hasil model kawasan besar. Area potensial akan dimodelkan sebagai kawasan kecil untuk menghasilkan model yang lebih akurat. Lokasi potensial adalah wilayah dengan ukuran sekitar 500 x 500 meter yang memiliki arus pasang surut yang besar. Berikut metode yang digunakan dalam menentukan lokasi potensial 1. Menentukan area potensial dari arus pasang surut model kawasan besar pada saat pasang pasang tertinggi serta surut tertinggi di kondisi spring dan neap. Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 46

2. Melakukan pemodelan kawasan kecil pada area potensial. 3. Melakukan prediksi lokasi potensial pada kondisi pasang tertinggi dan surut tertinggi di kondisi spring dan neap dari model kawasan kecil area potensial. 4. Menentukan masing-masing enam lokasi potensial per area potensial. Lalu akan dipilih dua lokasi dengan persebaran arus terbaik, dengan mengambil median arus terbesar. Median adalah nilai tengah suatu data, jadi median menandakan nilai dimana setengah data lebih besar dari nilai tersebut juga lebih kecil dari nilai tersebut. Penjelasan di atas menjadi alasan menjadikan median arus sebagai parameter penentu lokasi potensial.

4.3.1. Area Potensial Area potensial ditentukan dengan mengamati persebaran kecepatan arus (di kedalaman rata-rata) pada saat high dan low spring tide serta high dan low neap tide di kawasan besar pemodelan seperti pada titik yang ditunjukkan pada gambar 4.11. Area potensial berada pada daerah antara sumbawa dan lombok seperti gambar 4.12.

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 47

Gambar 4.11 Kondisi ; 1. neap low tide; 2. neap high tide ; 3. spring low tide ; dan 4. spring high tide. Lokasi di Selat Alas.

Gambar 4.12 Area Potensial

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 48

4.3.2. Lokasi Potensial Area potensial berada di utara Selat Alas pada koordinat 116.709 BT dan -8.586 LS seperti pada gambar 4.13. Letak area potensial berada di perairan (sekitar) Selat Alas yang berada diantara Pulau Lombok dan Pulau Sumbawa.. Untuk menentukan lokasi potensial dilakukan pemodelan kawasan kecil 3D dengan 5 layer khusus disekitar koordinat tersebut. Domain pemodelan area potensial 1 diperlihatkan pada gambar 4.14 yang terdiri dari 41 x 47 kisi. Domain pemodelan area potensial 1 dan pemodelan kawasan kecil adalah identik.

Gambar 4.13 Kondisi Lokasi Potensial

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 49

Gambar 4.14 Lokasi Potensial (2)

Time step ditentukan dengan mengacu pada persamaan, CFL Delft3D Flow. Dengan nilai konstanta gravitasi 9.81 m/s2, lebar dan panjang grid (kondisi ekstrim) sebesar 4 kilometer dan 5 kilometer, serta kedalaman kondisi ekstrim 1 meter, didapatkan nilai maksimum time step adalah 3 menit. Sebagai faktor keamanan dipilih time step 30 detik.

Dari pemodelan tersebut, didapatkan 6 lokasi potensial seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.15. koordinat dari masing-masing lokasi potensial ditunjukkan pada tabel 4.6

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 50

13,9

14,9

3

3

13,9

14,9

2

2

13,9

14,9

1

1

Gambar 4.15 6 Lokasi Potensial pad area potensial

Tabel 4.6 Koordinat dari 6 Lokasi Potensial

Lokasi

Koordinat Long (BT)

Lat (LS)

(13.91)

116.709

-8.666

(13.92)

116.709

-8.626

(13.93)

116.709

-8.586

(14.91)

116.758

-8.666

(14.92)

116.758

-8.626

(14.93)

116.758

-8.586

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 51

Dari 6 lokasi tersebut, untuk mendapatkan lokasi yang potensial untuk dijadikan pembangkit listrik digunakan data arus. Pada pelaksanaan tugas besar ini, data arus didapatkan dari asisten dikarenakan pemodelan yang tidak memenuhi ketentuan. Adapun data arus yang digunakan beserta kedalaman untuk tiap lokasi dijelaskan pada gambar 4.16 berikut.

Gambar 4.16 Data arus dan Kedalaman untuk setiap lokasi

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 52

BAB 5 PEMILIHAN INSTRUMEN DAN PERHITUNGAN DAYA

5.1.

Kriteria Instrumen

5.1.1. Kriteria Lokasi Setelah mendapatkan lokasi-lokasi potensial dari hasil pemodelan, selanjutnya akan dilakukan penentuan instrumen sesuai dengan kondisi lokasi potensial. Pada tabel 5.1 berikut adalah 6 lokasi potensial dari hasil pemodelan.

Tabel 5.1 Lokasi Potensial dari Hasil Pemodelan

No Grid

Lokasi

Kedalaman (m)

Kec. Arus RataRata (m/s)

Luas (m2)

13.92

Alas-1

62

1.1126

246785

13.93

Alas-2

80

0.9675

246785

13.94

Alas-3

50

0.6718

246785

14.92

Alas-4

75

0.9887

246785

14.93

Alas-5

61

0.7979

246785

14.94

Alas-6

65

0.6787

246785

Berdasarkan data enam lokasi potensial tersebut selanjutnya dapat ditentukan kedalaman perairan minimal untuk menentukan tinggi maksimal dari instrumen pembangkit listrik tenaga arus. Kedalaman perairan terkecil dari keenam lokasi diatas adalah 50 m. Dengan menambahkan jarak aman ke permukaan 5 m, maka tinggi maksimum instrumen pembangkit listrik adalah 45 m Selanjutnya, berdasarkan kecepatan arus rata-rata yang didapatkan dari hasil perhitungan, dapat ditentukan kriteria cut in speed instrumen. Dengan kecepatan arus paling rendah adalah 0.6718 m/s maka dapat ditentukan cut in speed instrumen tidak boleh melebihi 0.6718 m/s . Maka dari itu, diambil angka aman kriteria cut in speed instrumen sebesar 0.5 m/s sampai 0.6 m/s. Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 53

5.1.2. Pemilihan Instrumen Pemilihan instrument didasarkan atas kriteria kedalaman dan juga kriteria cut in speed di lokasi potensial. Beberapa alat yang akan dibandingkan dalam pemilihan instrumen antara lain dijelaskan pada tabel 5.2 berikut.

Tabel 5.2 Daftar alat-alat yang akan dibandingkan dalam pemilihan instrumen No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Instrumen GHT Lunar Energy MCT Open Hydro Sea Power SMD Hydrovision UEK Verdant Sabella Turbine

Ketinggian Instrumen (m) 2.5 25 18 18 6 21 5.5 5.5 19

Cut in Speed (m/s) 0.5 1 0.7 0.7 0.7 0.7 1.54 0.7 0.5

(Sumber: Bedard, Robert. Survey and Characterization Tidal In Stream Energy Devices. EPRI, USA. 2005.)

Berdasarkan tabel 5.2 didapatkan bahwa instrumen yang memenuhi kriteria lokasi adalah Gorlov Helical Turbine dan Sabella Turbine dengan masing masing cut in speed 0.5 m/s dan ketinggian instrumen 2.5 m dan 19 m. Untuk instrumen lainnya tidak memenuhi dari kriteria cut in speed. Cut in speed sangat menentukan penggunaan sebuah turbin, apabila kecepatan arus di lokasi tidak memenuhi cut in speed instrument, maka turbin tidak akan berputar dan tidak akan menghasilkan energi listrik. Pada tabel 5.3 berikut dipaparkan rangkuman dari seleksi instrumen.

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 54

Tabel 5.3 Rangkuman mengenai Seleksi Instrumen

No. 1

Instrumen GHT

Spesifikasi Instrumen Kedalaman Cut in Speed (m) (m/s) 3.5 0.5

Kriteria Desain Cut in Kedalaman(m) (m/s) 50 0.5-0.6

Speed Memenuhi/Tidak Memenuhi MEMENUHI

2

Lunar Energy

25

1

50

0.5-0.6

tidak memenuhi

3

MCT

18

0.7

50

0.5-0.6

tidak memenuhi

4

Open Hydro

18

0.7

50

0.5-0.6

tidak memenuhi

5

Sea Power

6

0.7

50

0.5-0.6

tidak memenuhi

6

SMD Hydrovision

21

0.7

50

0.5-0.6

tidak memenuhi

7

UEK

5.5

1.54

50

0.5-0.6

tidak memenuhi

8

Verdant Sabella Turbine

5.5

0.7

50

0.5-0.6

tidak memenuhi

19

0.5

50

0.5-0.6

MEMENUHI

9

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Keterangan Cut in Speed tidak mencukupi Water Depth<30 m Cut in Speed tidak mencukupi Cut in Speed tidak mencukupi Cut in Speed tidak mencukupi Cut in Speed tidak mencukupi Cut in Speed tidak mencukupi

Page 55

5.2.

Spesifikasi Instrumen

Dari hasil seleksi berdasarkan kriteria lokasi maka instrumen yang akan dipertimbangkan selanjutnya adalah Gorlov Helical Turbine dan juga Sabella Turbine. Berikut adalah spesifikasi dari dua instrumen tersebut.

1.

Gorlov Helical Turbine 

Spesifikasi Umum Nama

: Gorlov Helical Turbine

Manufaktur

: GCK

Jenis Sumbu Putar

: Sumbu Vertikal

Tinggi Instrumen

: 3.5 m

Dimensi Turbin

: 1 m x 2.5 m (Diameter x Tinggi)

Rated Power

: 1.5 kW (1.5 m/s) dan 180 kW (7.72 m/s)

Cut In Speed

: 0.5 m/s

Struktur Pendukung

: Struktur terapung atau struktur kaku di dasar

Luas Efektif

: 5 m2

Gambar 5.1 Bentuk Gorlov Helical Turbine



Struktur Pendukung Struktur pendukung dari instrumen ini berupa struktur kaku yang tertanam di dasar perairan. Pada bagian tersebut juga dipasang

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 56

generator untuk mengubah energi kinetik mejadi energi listrik. Pada gambar 5.2 berikut diberikan ilustrasi dari komponen GHT.

Gambar 5.2 Ilustrasi komponen GHT

Berdasarkan komponen dari GHT yang direncanakan, didapatkan tinggi total dari instrument adalah 8 m. Selanjutnya dapat ditentukan spacing antar alat sebagai jarak aman. Konfigurasi untuk jarak aman antar alat digunakan 20 m. Pada gambar 5.3 diberikan konfigurasi jarak aman antar alat.

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 57

20 m

20 m

Gambar 5.3 Konfigurasi Jarak Aman Antar Alat

Dengan konfigurasi tersebut selanjutnya dapat ditentukan jumlah alat di lokasi tersebut . 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝐴𝑙𝑎𝑡 =

2.

𝐿𝑢𝑎𝑠 𝐿𝑜𝑘𝑎𝑠𝑖 246785 𝑚2 = = 617 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑚𝑒𝑛 𝐿𝑢𝑎𝑠 1 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑚𝑒𝑛 20 𝑚 × 20 𝑚

Sabella D10 Turbine 

Spesifikasi Umum Nama

: Sabella D10 Turbine

Manufaktur

: HydroHelix

Jenis Sumbu Putar

: Sumbu Horizontal

Tinggi Instrumen

: 19 m

Dimensi Turbin

: 10 m (Diameter)

Rated Speed

: 4 m/s

Cut In Speed

: 0.5 m/s

Struktur Pendukung

: struktur kaku di dasar

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 58

Luas Efektif 

: 78.54 m2

Struktur Pendukung Untuk Sabella D10 Turbine digunakan struktur pendukung kaku di dasar perairan. Struktur pendukung ini berupa rangka berbentuk segitiga dengan ukuran 22 m x 23 m x 23 m. Pada gambar 5.4 berikut adalah ilustrasi tampak atas dari struktur pendukung Sabella Turbine.

23 m

23 m

22 m Gambar 5.4 Ilustrasi Sabella Turbine

Dengan konfigurasi yang direncanakan tersebut, selanjutnya ditentukan jarak aman antar instrumen. Jarak aman instrumen menjadi hal yang penting sebagai langkah preventif apabila terjadi kerusakan alat seperti rubuhnya struktur pendukung dan lain-lain. Berdasarkan hal tersebut, ditentukan spacing untuk satu instrumen adalah 70 m. Ilustrasi dari konfigurasi ini dapat dilihat pada gambar 5.5

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 59

70m

Gambar 5.5 Ilustrasi dari konfigurasi pada Sabella Turbine

Dengan konfigurasi tersebut selanjutnya dapat ditentukan jumlah instrumen yang dapat dipasang di lokasi adalah :

𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑚𝑒𝑛 =

5.3.

𝐿𝑢𝑎𝑠 𝐿𝑜𝑘𝑎𝑠𝑖 246785 𝑚2 = = 50 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑚𝑒𝑛 𝐿𝑢𝑎𝑠 1 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑚𝑒𝑛 70 𝑚 × 70 𝑚

Perhitungan Daya

Dalam pengerjaan tugas besar ini, perhitungan daya yang dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Theoritical Resources 2. Technical Resources 3. Practical Resources 4. Accessible Resources 5. Viable Resources

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 60

5.3.1. Theoritical Resources Perhitungan daya teoritis dilakukan dengan hanya mempertimbangkan daya yang dimiliki oleh air itu sendiri. Pada gambar 5.6 diberikan ilustrasi daya teoritis.

Gambar 5.6 Ilustrasi Daya Teoritis

Daya teoritis arus laut melalui sebuah penampang dihitung dengan menggunakan rumus: 𝑃 = 0.5 × 𝜌 × 𝐴 × 𝑉 3 Dimana: P

= Daya Teoritis (W)

ρ

= Massa Jenis Air ( Kg/m3)

A

= Luas Penampang Melintang Laut

V

= Kecepatan Arus Laut

Perhitungan daya teoritis harus mempertimbangkan kondisi layer di perairan yang ditinjau, dalam hal ini terdapat lima layer maka rumus diatas dapat diubah menjadi : 𝑃 = 0.5 × 𝜌 × 𝐴 ×

(𝑣1 3 + 𝑣2 3 + 𝑣3 3 + 𝑣4 3 + 𝑣5 3 ) 5

Dimana: Vi = arus di layer ke-I (m/s)

Adapun besarnya arus yang digunakan dalam perhitungan adalah v rata-rata dari v-rms setiap layer. Pada tabel 5.4 berikut diberikan hasil perhitungan potensi daya teoritis di lokasi-lokasi potensial.

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 61

Tabel 5.4 Hasil Perhitungan Potensi Daya Teoritis

1.1127

21887180.91

Potensi Teoritis (MWh) 21.88718091

500

0.9675

18565505.65

18.56550565

50

500

0.6718

3884667.721

3.884667721

ALAS-4

75

500

0.9887

18574568.77

18.57456877

5

ALAS-5

61

500

0.7979

7940340.096

7.940340096

6

ALAS-6

65

500

0.6787

5207278.172

5.207278172

No.

Lokasi ALAS-1

Kedalaman(m) 62

Panjang(m) 500

1 2

ALAS-2

80

3

ALAS-3

4

Kec. (m/s)

Arus

Potensi (W)

Teoritis

5.3.2. Technical Resources Perhitungan potensi teknis memperhitungkan efisiensi alat yang digunakan. Daya teoritis dapat dihitung dengan menggunakan rumus : 𝑃 = 0.5 𝑥 𝜂 𝑥 𝜌 𝑥 𝐴𝑖 𝑥 ∑𝑉𝑖 3 Keterangan: P

= Daya teoritis yang dikandung (Watthour)

𝛒

= massa jenis air laut (1025 kg/m3)

Vi

= kecepatan di layer yang ditempati (m/s)

η

= efisiensi instrumen

Ai

= luas efektif turbin di layer yang dicakupi turbin (m2)

Dalam proses perhitungan, ketinggian alat terhadap layer harus diperhatikan. Luas area efektif turbin yang digunakan di setiap layer memiliki nilai berbeda. Begitu juga dengan kecepatan arus. Pada tabel 5.5 diberikan contoh perhitungan dari potensi teknis di lokasi ALAS-1 (grid 13,92)

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 62

Tabel 5.5 Contoh Perhitungan Potensi Teknis di Lokasi ALAS-1 Date and Time 5/1/2017 0:00 5/1/2017 1:00 5/1/2017 2:00 5/1/2017 3:00 5/1/2017 4:00 5/1/2017 5:00 5/1/2017 6:00 5/1/2017 7:00 5/1/2017 8:00 5/1/2017 9:00 5/1/2017 10:00 5/1/2017 11:00 5/1/2017 12:00 5/1/2017 13:00 5/1/2017 14:00 5/1/2017 15:00 5/1/2017 16:00 5/1/2017 17:00 5/1/2017 18:00 5/1/2017 19:00 5/1/2017 20:00 5/1/2017 21:00 5/1/2017 22:00 5/1/2017 23:00 . . . .

Vx -0.56424 -0.60941 -0.43488 -0.20196 0.089939 0.391904 0.639356 0.694071 0.591716 0.309389 -0.06943 -0.42985 -0.62877 -0.64107 -0.46945 -0.19511 0.12977 0.508453 0.827898 0.970303 0.919015 0.694515 0.344037 0.013114 . . . .

Layer 4 Vy -1.60187 -2.00558 -1.70307 -1.09097 -0.25602 0.663123 1.33822 1.572 1.38923 0.687518 -0.24703 -1.23367 -1.99134 -2.29765 -1.9559 -1.19486 -0.24891 0.899441 1.78747 2.30644 2.27803 1.72015 0.877591 0.038116 . . . .

V 1.698339 2.096123 1.757716 1.109506 0.271354 0.770273 1.483108 1.718406 1.509996 0.753925 0.256603 1.30641 2.088248 2.385408 2.011448 1.210686 0.280707 1.033208 1.969889 2.50223 2.456422 1.855065 0.942617 0.040309 . . . .

Vx -0.53744 -0.57538 -0.41088 -0.19001 0.091045 0.37756 0.609932 0.651885 0.555763 0.297315 -0.06892 -0.40613 -0.59718 -0.60533 -0.44362 -0.18358 0.129748 0.487122 0.785629 0.90968 0.862952 0.665162 0.329312 0.011417 . . . .

Layer 5 Vy -1.48163 -1.87479 -1.59802 -1.02568 -0.23905 0.631943 1.22834 1.36917 1.17039 0.632535 -0.25447 -1.07693 -1.86577 -2.14847 -1.83311 -1.12379 -0.2313 0.841278 1.63369 1.97266 1.90721 1.59046 0.822284 0.027116 . . . .

V 1.576093 1.961095 1.649998 1.043131 0.255801 0.736141 1.371436 1.516437 1.295641 0.698925 0.263637 1.150963 1.959009 2.232117 1.886025 1.138686 0.265206 0.97213 1.812776 2.172304 2.093355 1.72395 0.885775 0.029422 . . . .

GHT

. . . .

Luas Efektif Sabella Turbine Layer 4 Layer 5 5 67.357 11.1828 5 67.357 11.1828 5 67.357 11.1828 5 67.357 11.1828 5 67.357 11.1828 5 67.357 11.1828 5 67.357 11.1828 5 67.357 11.1828 5 67.357 11.1828 5 67.357 11.1828 5 67.357 11.1828 5 67.357 11.1828 5 67.357 11.1828 5 67.357 11.1828 5 67.357 11.1828 5 67.357 11.1828 5 67.357 11.1828 5 67.357 11.1828 5 67.357 11.1828 5 67.357 11.1828 5 67.357 11.1828 5 67.357 11.1828 5 67.357 11.1828 5 67.357 11.1828 . . . . . . . . P Total (Wh) P Total (MWh) P Total dalam 1 tahun(MWh)

Efisiensi Sabella TurbineGHT 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 . . . . . . . .

GHT 3310.726856 6377.842175 3798.63977 959.8288927 0 337.3344991 2181.244134 2948.836896 1839.211743 288.7156413 0 1289.324569 6357.51232 9404.34498 5673.099958 1248.504214 0 776.8742002 5037.442094 8668.4149 7757.228997 4332.631853 587.6897091 0 . . . . 3248502.185 3.248502185 77.96405244

Potensi teknis Sabella Layer 5 Total 10287.71 66091.53 18596.01 123511.8 10951.25 72815.11 2772.578 18331.51 0 0 847.6863 6053.936 6328.909 43491.74 9505.256 67310.57 6361.001 45581.93 889.0807 5770.82 0 0 4011.198 29410.95 18593.25 122331 27379.51 182004.1 16382.23 109090.2 3595.49 23811 0 0 2040.702 14605.45 14821.39 101900.9 28984.71 207457.5 27274.42 196123.8 12834 85556.38 1717.18 11258.24 0 0 . . . . . . . . 67689803.42 67.68980342 135.3796068

Layer 4 55803.82 104915.8 61863.86 15558.93 0 5206.249 37162.83 57805.31 39220.93 4881.739 0 25399.76 103737.8 154624.6 92707.96 20215.51 0 12564.75 87079.52 178472.8 168849.4 72722.39 9541.064 0 . . . .

Akhir 66091.53 123511.8 72815.11 18331.51 0 6053.936 43491.74 67310.57 45581.93 5770.82 0 29410.95 122331 182004.1 109090.2 23811 0 14605.45 101900.9 207457.5 196123.8 85556.38 11258.24 0 . . . .

Berikut adalah hasil perhitungan potensi teknis setiap alat untuk setiap lokasi, dapat dilihat pada tabel 5.6.

Tabel 5.6 Hasil Perhitungan Potensi Teknis setiap Alat Lokasi ALAS-1 ALAS-2 ALAS-3 ALAS-4 ALAS-5 ALAS-6

Kapasitas Instrumen GHT Sabella 617 51 617 51 617 51 617 51 617 51 617 51

Daya Teknis(MWh) per-Alat Daya Teknis (MWh) Total Instrumen GHT Sabella GHT Sabella 3.253983429 67.78912236 165.9531549 3457.24524 9.838083859 191.3842625 501.7422768 9760.597387 5.02764716 91.6573866 256.4100052 4674.526717 14.75459673 245.3807879 752.4844333 12514.42018 14.94909585 270.8582728 762.4038882 13813.77191 8.804775052 164.0655253 449.0435277 8367.341789

Berdasarkan hasil perhitungan selanjutnya ditentukan bahwa instrument yang akan digunakan adalah Sabella Turbine menimbang output daya yang dihasilkan lebih besar dibandingkan dengan GHT dan jumlah alat yang akan dipasang pun lebih masuk akal dibandingkan dengan GHTyang berjumlah 617 alat. Selain itu, lokasi yang akan digunakan berdasarkan hasil perhitungan adalah ALAS-5 (Grid 14,93) yang terletak di longitude 116,758 dan latitude -

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 63

8.626. Dengan begitu, rangkuman dari perhitungan daya teknis dapat dilihat pada tabel 5.7.

Tabel 5.7 Rangkuman Perhitungan Potensi Teknis

Lokasi ALAS5

Nama Instrumen Sabella

Jumlah Instrumen 51

Daya Teknis per-Alat (MWh)

Daya Teknis Total Instrumen (MWh)

270.8582728

13813.77191

5.3.3. Practical Resources Daya praktis adalah daya teknis yang memenuhi batasan kondisi perairan berupa alur pelayaran, kondisi dasar laut, dan zona militer. Dalam pengerjaan tugas ini, diasumsikan bahwa dasar laut memiliki kekuatan tanah yang cukup untuk menahan beban dari instrument sehingga tidak dilakukan analaisis geoteknik. Selanjutnya , untuk penggunaan perairan digunakan data dari navionics. Kondisi perairan dari navionics dapat dilihat pada gambar 5.7

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 64

Gambar 5.7 Kondisi Perairan dari Navionics

Berdasarkan data yang didapatkan dari navionics , Selat Alas aman untuk dilakukan instalasi pembangkit listrik energy arus laut. Maka dari itu, nilai dari potensi praktis bernilai sama dengan potensi teknis. 𝑃 𝑝𝑟𝑎𝑘𝑡𝑖𝑠 = 𝑃 𝑡𝑒𝑘𝑛𝑖𝑠 = 13813.77191 MWh

5.3.4. Accessible Resources Accessible

Resources

merupakan

perhitungan

sumber

daya

dengan

mempertimbangkan aspek regulasi dan juga lingkungan. Berdasarkan Allo, Jean Christophe et all. Feedback from Sabella D10 1 MW Sea Trials. Sabella, France. 2015 didapatkan bahwa instrumen Sabella turbine

sudah memenuhi aspek

AMDAL dan tidak memberikan efek signifikan terhadap kehidupan biota laut. Sabella D10 Turbine pun sudah dilengkapi dengan sensor untuk memonitor kondisi lingkungan laut. Selain itu, perletakkan Sabella Turbine di dasar laut tidak memberikan polusi visual ataupun suara pada lingkungan darat. Sehingga Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 65

𝑃 𝑡𝑒𝑟𝑎𝑘𝑠𝑒𝑠 = 𝑃 𝑡𝑒𝑘𝑛𝑖𝑠 = 13813.77191 MWh 5.3.5. Viable Resources Sumber daya dibatasi oleh kelayakan ekonomi. Tinjauan viable resources atau daya layak akan dilakukan dengan bentuk analisis selanjutnya.

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 66

BAB 6 ANALISA FINANSIAL

6.1.

Konsep Transmisi Listrik

Pembangkit listrik yang digunakan adalah Sabella D10 Turbine dengan rated power sebesar 300 kW. Sebelum listrik yang dihasilkan oleh Sabella D10 didistribusikan ke pengguna listrik, perlu dilakukan perubahan alur arus dari AC ke DC. Kemudian diubah lagi menjadi arus AC yang disesuaikan oleh frekwensi PLN (50 Hz) sebelum akhirnya ditransmisikan ke jaringan listrik terdekat. Skema transmisi listrik dapat dilihat pada gambar 6.1 di bawah.

Generator menghasilkan

Listrik AC

Listrik AC diubah

listrik AC

ditransmisikan

menjadi DC pada

menggunakan kabel

rectifier

Listrik memasuki power

Listrik AC dinaikkan

Listrik DC diubah

house sebelum

teganggannya dengan

kembali menjadi AC

menggunakan

dengan

didistribusikan ke

Gambar 6.1 Skema Transmisi Listrik

6.2.

RENCANA PENGELUARAN

Proses transmisi listrik melibatkan beberapa komponen kelistrikan, di antaranya: kabel, rectifier, inverter, dan transformater. Untuk mengetahui investasi proyek Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 67

PLTAL secara keseluruhan, perlu diketahui biaya dari komponen-komponen kelistrikan yang digunakan. Oleh karena itu perlu diketahui kebutuhan dari setiap komponen.

Pertama, perlu diketahui jumlah rectifier dan inverter yang digunakan. Rectifier dan inverter berfungsi untuk mengubah arus AC menjadi DC agar bisa menyesuaikan dengan sistem. Rectifier yang digunakan adaah rectifier dari Kexiong Power Equipment Co., Ltd dengan input voltage 380 Volt dan output power 240 kW. Sedangkan inverter yang digunakan adalah inverter dari Xipuda Electronics Technology Co., Ltd. dengan output voltage 380 Volt dan output power 200 kW. Berikut ini merupakan langkah untuk menentukan jumlah rectifier dan inverter. 𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 1 𝑟𝑒𝑐𝑡𝑖𝑓𝑖𝑒𝑟 𝑑𝑎𝑛 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑡𝑒𝑟 = =

𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑑𝑎𝑦𝑎 𝑡𝑒𝑟𝑘𝑒𝑐𝑖𝑙 𝑅𝑎𝑡𝑒𝑑 𝑝𝑜𝑤𝑒𝑟 𝑝𝑒𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖𝑡 𝑥 𝑆𝐹

200 = 0.56 ~ 1 300 𝑥 1.2

𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑟𝑒𝑐𝑡𝑖𝑓𝑖𝑒𝑟 𝑑𝑎𝑛 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑡𝑒𝑟 =

𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑝𝑒𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖𝑡 50 = 𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 1 𝑟𝑒𝑐𝑡𝑖𝑓𝑖𝑒𝑟 𝑑𝑎𝑛 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑡𝑒𝑟 1

= 50

Berdasarkan perhitungan di atas, diketahui jumlah rectifier dan inverter yang dibutuhkan sejumlah 50 unit untuk masing-masing rectifier dan inverter.

Kedua, perlu diketahui

jumlah transformer yang digunakan. Transformer

berfungsi untuk mengubah tegangan listrik. Berikut ini merupakan langkah untuk menentukan jumlah transformer.

𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 1 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑜𝑟𝑚𝑒𝑟 =

𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑑𝑎𝑦𝑎 𝑡𝑒𝑟𝑘𝑒𝑐𝑖𝑙 800 = 𝑅𝑎𝑡𝑒𝑑 𝑝𝑜𝑤𝑒𝑟 𝑝𝑒𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖𝑡 𝑥 𝑆𝐹 300 𝑥 1.2

= 2,22 ~ 3 Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 68

𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑜𝑟𝑚𝑒𝑟 =

𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑝𝑒𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖𝑡 50 = = 16,67 ~ 17 𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 1 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑜𝑟𝑚𝑒𝑟 3

Berdasarkan perhitungan di atas, diketahui jumlah rectifier dan inverter yang dibutuhkan sejumlah 17 unit.

Setelah itu, perlu diketahui panjang kabel yang digunakan. Di sekitar lokasi potensial, terdapat 2 power house, yakni: PT Lombok Energy Dynamics di Pulau Lombok dan PT Bima Golden Powerindo di Pulau Sumbawa. Berdasarkan jarak yang lebih dekat dari lokasi potensial, listrik akan dialirkan ke power house PT Bima Golden Powerindo di Pulau Sumbawa. Pada gambar 6.2 diberikan ilustrasi jarak power house.

Gambar 6.2 Ilustrasi Jarak Power House

Kabel yang digunakan untuk mentransmisikan listrik dari pembangkit listrik ke power house memiliki panjang total 21 km yang terdiri dari 7 km kabel laut dan Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 69

14 km kabel darat. Ilustrasi panjang kabel dapat dilihat pada gambar 6.3 dan gambar 6.4 di bawah.

Gambar 6.3 Ilustrasi Panjang Kabel

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 70

Gambar 6.4 Ilustrasi Panjang Kabel (1)

6.2.1. Fabrikasi

Proses fabrikasi Sabella D10 dilakukan di lokasi perusahaannya di Perancis. Biaya fabrikasi per turbin mengacu pada harga pembangkit listrik Verdant KHPS dengan diameter turbin 5 m. Harga satu unit Verdant KHPS pada tahun 2017 adalah $ 92.000. Sabella D10 memiliki diameter 10 meter sehingga diasumsikan memiliki harga 2 kali lipat lebih mahal dibanding Verdant KHPS, yakni $$ 184.000/turbin.

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 71

Sabella D10 akan dikirim dari Perancis ke Bima melalui moda transportasi laut. Diasumsikan akan menggunakan kontainer dengan ukuran 40 feet dan stiap kontainer berisi 1 alat Sabella D10. Sehingga diperlukan 50 unit kontainer untuk pengirimannya. Biaya transport per kontainer dari Perancis ke Bima berdasarkan searates.com adalah $ 3.131 sehingga total biaya yang diperlukan untuk transportasi Sabella D10 adalah $ 156.550. pada gambar 6.5 berikut diberikan jalur pengiriman Sabella D10 dari Perancis ke Bima.

Gambar 6.5 Jalur Pengiriman Sabella D10

Biaya fabrikasi dan transportasi dari Sabella D10 dapat dilihat pada tabel 6.1. Biaya tersebut dikalikan dengan faktor over head sebesar 1.5 untuk menanggulangi biaya-biaya tak terduga.

Tabel 6.1 Biaya Fabrikasi dan Transportasi Sabella D10

No Keperluan Fabrikasi 1

Sabella D10 (50 turbin)

2

Transportasi

Biaya

$ 184.000/turbin $

3.131/peti

Sabella D10 kemas

Jenis Pengeluaran

Overhead

Capital Cost

1.5

Capital Cost

1.5

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Biaya

$ 13.800.000

$ 234.825

Page 72

(50

peti

kemas) Total

$ 14.034.825

Maka, total biaya fabrikasi yang diperlukan adalah $ 14.034.825.

6.2.2. Instalasi

Intalasi merupakan fase pemasangan alat Sabella D10 dan pengadaan alat yang mendukung PLTAL seperti kabel, rectifier, inverter, dan transformer. Biaya instalasi Sabella D10 mengacu pada proyek Verdant KHPS dengan perbandingan berat. Berat 1 unit turbin Verdant KHPS adalah 3,7 ton dengan biaya instalasi sebesar $ 12,334, sedangkan berat 1 unit Sabella D10 adalah 14 ton atau sekitar 4 kali berat 1 unit Verdant KHPS. Sehingga biaya instalasi Sadella D10 yang dibutuhkan menjadi 4 kali lipat, yakni $ 44.402/turbin.

Pengadaan kabel listrik baik kabel laut maupun darat memakan biaya $10/m berdasarkan Taizhou SF Import and Export Co., Ltd dengan rated voltage 600 volt. Total panjang kabelyang dibutuhkan telah diketahui pada bagian sebelumnya yakni 21 km (7 km kabel laut dan 14 km kabel darat). Kabel, rectifier, inverter, dan transformer akan dipesan dari China melalui moda transportasi laut. Dibutuhkan total 40 kontainer untuk mengirim seluruh peralatan elektronik tersebut (3 kontainer untuk kabel, 14 kontainer untuk rectifier, 14 kontainer untuk inverter, dan 9 kontainer untuk transformer) dengan biaya $ 2410 per kontainer. Pada gambar 6.6 berikut ini merupakan jalur pengiriman kabel, rectifier, inverter, dan transformer dari China ke Bima. Selain itu diperlukan Sarana Bantu Navigasi Pelayaran sebesar Rp 1.500.000.000 mengacu pada studi kelayakan proyek sejenis dengan menggunakan alat Verdant KHPS.

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 73

Gambar 6.6 Jalur Pengiriman kabel, rectifier, inverter, dan transformer

Biaya instalasi dapat dilihat pada tabel 6.2. Biaya tersebut dikalikan dengan faktor over head sebesar 1.5 untuk menanggulangi biaya-biaya tak terduga.

Tabel 6.2 Biaya Instalasi

No

Keperluan

Biaya

1

Instalasi 50 alat

$ 44.402/alat $ 10/m

2

Pengadaan Kabel laut 7 km

Jenis

Overhead

Biaya

Capital Cost

1.5

$ 3.330.150

Capital Cost

1.5

$ 105.000

Pengeluaran

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 74

3

4

5

6

Pengadaan kabel darat 14 km Pengadaan

50

rectifier Pengadaan

50

inverter Pengadaan

17

transformer

$ 10/m

Capital Cost

1.5

$ 210.000

$ 18.000/unit

Capital Cost

1.5

$ 1.350.000

$ 13.000/unit

Capital Cost

1.5

$ 975.000

$ 24.000/unit

Capital Cost

1.5

$ 612.000

Capital Cost

1.5

$ 144.600

Capital Cost

1

Rp 1.500.000.000

Transportasi 7

rectifier, inverter, $

2.410/peti

dan trafo (40 peti kemas kemas) Sarana

8

Navigasi Pelayaran

Bantu

Rp 1.500.000.000

$ 6.726.750 + Rp

Total

1.500.000

6.2.3. Operasi

Biaya operasi berasal dari upah pekerja untuk PLTAL. Diketahui UMR Bima sebesar Rp 1.500.000. Untuk perhitungan biaya operasi, diasumsikan memiliki rentang 25% dari nilai UMR sehingga upah pekerja yang dibutuhkan adalah Rp 1.875.000/orang. Diperkirakan kantor PLTAL memiliki 30 orang pekerja. Sehingga biaya operasi yang dibutuhkan untuk seluruh pekerja, ditambah biaya overhead 1.2 adalah Rp 84.375.000/bulan. Biaya tersebut dikonversikan ke nilai tahunan sehingga didapat biaya operasi tahunan sebesar Rp 1.012.500.000.

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 75

6.2.4. Pemeliharaan

Biaya pemeliharaan engacu pada biaya perawatan SeaGen dari Marine Current Turbine, yakni sebesar 4% dari total capital cost. Total capital cost dari instalasi dan fabrikasi adalah Rp 278.293.317.900. Maka, biaya pemeliharaan yang dibutuhkan adalah Rp 7.484.491.400.

6.3.

Penentuan Harga Listrik Satuan

Untuk mengetahui harga listrik satuan, perlu terlebih dahulu mengetahui biaya total yang dibutuhkan untuk investasi PLTAL. Seluruh biaya yang telah didapat dikonversikan ke nilai rupiah. Nilai tukar dollar yang digunakan mengacu pada nilai tukar dollar pada bulan Mei 2017, yakni Rp 13.332/USD. Sehingga didapatlah biaya total yang dibutuhkan seperti yang tertera pada tabel 6.3 di bawah.

Tabel 6.3 Biaya Total yang Dibutuhkan

No. Keterangan

Jenis Pengeluaran

Biaya

1

Fabrikasi

Capital Cost

Rp 187.112.286.900

2

Instalasi

Capital Cost

Rp 91.181.031.000

3

Operasi

Annual Cost

Rp 1.012.500.000

4

Pemeliharaan

Annual Cost

Rp 7.484.491.400

Apabila seluruh biaya tersebut dikonversikan ke nilai saat ini (present value) dengan mengasumsikan nilai inflasi yang terjadi di Indonesia sebesar 5.91 % per tahun. Maka PLTAL Selat Alas membutuhkan biaya sebesar Rp 765.313.124.700.

Harga Listrik Satuan dipengaruhi oleh pemasukan dari penjualan daya listrik. Diasumsikan inflasi yang terjadi di Indonesia sebesar 5.91 % per tahun. Payback Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 76

period yang digunakan mengacu pada proyek pemerintah secara umum yakni selama 25 tahun. Oleh karena itu, perhitungan harga listrik satuan dipengaruhi oleh cash flow selama 25 tahun sejak proyek PLTAL Selat Alas di laksanakan pada tahun 2017. Grafik pengeluaran dari tahun 2017 – 2041 dapat dilihat pada gambar 6.7. di bawah.

Pengeluaran tahun 2017 - 2041 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041

0

Pengeluaran ( Miliar Rupiah)

-50

-100

-150

-200

-250

-300

-350

Tahun Gambar 6.7 Grafik Pengeluaran Tahun 2017-2041

Telah diketahui daya yang dihasilkan oleh 50 unit Sabella D10 adalah 13.813.772 kWh. Diasumsikan daya yang dihasilkan konstan hingga 25 tahun. Penentuan harga listrik dipehitungkan untuk mencapai break even point dalam Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 77

25 tahun. Sehingga, untuk mengetahuinya dapat digunakan formula biaya total berikut:

Produksi daya tahunan x harga jual listrik tahun pertama x 25 > biaya total investasi

13.813.772 x harga jual listrik tahun pertama x 25 > 765.313.124.700

harga jual listrik tahun pertama >

765.313.124.700 25 𝑥 13.813.77

=2.216.08 ~ 2.300

Maka, harga jual listrik tahun pertama yang digunakan adalah Rp 2.300. Apabila dibandingkan dengan harga jual listrik PLN yakni Rp 791 per kWh, harga jual listrik dari PLTAL Selat Alas lebih mahal sekitar 3 kali.

Pada gambar 6.8 diberikan harga jual listrik pada tahun 2017-2041

Harga Jual Listrik 2017 - 2041 Harga Jual Listrik (Rupiah)

12000 10000 8000 6000 4000 2000 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041

0

Tahun Gambar 6.8 Grafik Harga Jual Listrik 2017-2041

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 78

Aliran pemasukan yang didapat dari penjualan listrik dari tahun 2017 – 2041 dapat dilihat pada gambar 6.9 di bawah.

180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041

Pemasukan (Miliar Rupiah)

Aliran Pemasukan 2017 - 2041

Tahun Gambar 6.9 Grafik Aliran Pemasukan Tahun 2017-2041

Keuntungan/kerugian dari tahun 2017 – 2041 dapat dilihat pada gambar 6.10 di bawah.

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 79

180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041

Pemasukan (Miliar Rupiah)

Aliran Pemasukan 2017 - 2041

Tahun Gambar 6.10 Grafik Keuntungan/Kerugian Tahun 2017-2041

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 80

BAB 7 PENUTUP

7.1.

Kesimpulan

Potensi terbesar arus pasang surut pada Selat Alas yang dapat dikonversikan menjadi daya listrik adalah 21.88718091 MWh. Instrumen pembangkit listrik tenaga arus laut yang paling sesuai dengan kondisi arus pasang surut dan lingkungan Selat Alas adalah Sabella D10. Daya listrik optimum yang dihasilkan oleh instrumen pembangkit listrik dengan arus pasang surut yang terjadi pada Selat Alas adalah 𝟏𝟑𝟖𝟏𝟑. 𝟕𝟕𝟏𝟗𝟏 MWh. Untuk payback period 25 tahun, harga listrik yang dijual harus sebesar Rp.2300,- dan layak/tidak layak.

7.2.

Saran

Saran yang dapat kami usulkan untuk pemodelan ke depannya adalah perlu judgement yang efektif untuk menentukan daerah pemodelan, karena belum tentu daerah kecil mampu merepresentasikan daerah kita pada model. Data untuk pemodelan (data angin untuk hindcasting dan data batimetri) perlu dicari yang lebih akurat dan terbaru. Input pemodelan sebaiknya diperlengkap dengan data salinitas dan temperatur. Selain itu, walaupun pemodelan arus telah dilakukan, verifikasi data primer (pengukuran langsung di tempat potensial) tetap perlu dilaksanakan. Perlu dicari instrumen-instrumen pembangkit energi laut terbaru.

Tugas Besar KL4200 Pengenalan Energi Laut Studi Potensi Daya Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut di Selat Alas, Provinsi Nusa Tenggara Barat

Page 81