MAKALAH FISIKA DASAR 1

PEMBANGKIT LISTRIK GELOMBANG LAUT

Disusun Oleh :

Nafisa Ananda Zahra (221077001)

Can’old Jhonson Hutapea (221077006)

Jurusan Rekayasa Sistem Komputer

INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI AKPRIND YOGYAKARTA

 Kata Pengantar

Puji syukur kami haturkan  kehadirat Allah Swt. yang telah melimpahkan rahmat dan
hidayah-Nya sehingga kami bisa menyelesaikan makalah tentang “Pembangkit Listrik
Gelombang Laut”.

Tidak lupa juga kami mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah turut
memberikan kontribusi dalam penyusunan karya ilmiah ini. Tentunya, tidak akan bisa
maksimal jika tidak mendapat dukungan dari berbagai pihak.

Sebagai penyusun, kami menyadari bahwa masih terdapat kekurangan, baik dari penyusunan
maupun tata bahasa penyampaian dalam makalah ini. Oleh karena itu, kami dengan rendah
hati menerima saran dan kritik dari pembaca agar kami dapat memperbaiki makalah ini.

Kami berharap semoga makalah yang kami susun ini memberikan manfaat dan juga dapat
menambah wawasan untuk pembaca.

Yogyakarta, 7 Desember 2022

i
 DAFTAR ISI

Kata Pengantar............................................................................................................................i
DAFTAR ISI..............................................................................................................................ii
BAB I.........................................................................................................................................1
PENDAHULUAN......................................................................................................................1
A. Latar Belakang................................................................................................................1
B. Tinjauan Pustaka.............................................................................................................2
C. Rumusan Masalah...........................................................................................................2
D. Tujuan Penulisan.............................................................................................................3
BAB II........................................................................................................................................4
PEMBAHASAN........................................................................................................................4
A. Bagian – bagian Pembangkit Tenaga Listrik..................................................................4
B. Skema Pembangkit Tenaga Angin Laut atau Ombak Laut dengan Pengendali Gravitasi
Bumi.......................................................................................................................................4
C. Alur Proses Pembangkit Listrik Tenaga Ombak Laut atau Angin Laut dengan Sistem
Pengendali Gravitasi Bumi.....................................................................................................5
BAB III.....................................................................................................................................11
PENUTUP................................................................................................................................11
A. Kesimpulan...................................................................................................................11
REFERENSI............................................................................................................................12

ii
 BAB I

PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Kebutuhan energi bagi kehidupan manusia di dunia adalah termasuk kebutuhan
terpenting dan pokok, dimana energi selalu dibutuhkan dalam kehidupan. Dalam
perkembangan kehidupan manusia sumber energi yang dimanfaatkan bermacam-macam
antara lain: energi matahari, minyak bumi, batubara, angin, gelombang laut, kayu bakar atau
material yang bisa di bakar, energi nuklir, energi hasil proses reaksi kimia, dll.

Dalam perkembangannya penggunaan energi alam diatas mengalami berbagai kendala

dan dampak atau efek pencemaran lingkungan. Begitu juga keterbatasan energi alam tersebut.
Pertumbuhan penduduk dunia yang semakin pesat membutuhkan ketersediaan energi dan
yang sangat besar. Peradaban manusia di zaman modern membuat exploitasi energi yang
sangat besar yang mengakibatkan kerusakan lingkungan. Dari fenomena alam tersebut
disimpulkan agar kita mengatur energi dan memanfaatkan energi yang ada di alam yang
ramah lingkungan sehingga dibutuhkan penelitian dan penemuan yang dapat mengkonversi
energi yang dilakukan secara komperhensif.

Dalam Hal ini penulis mengambil Energi altenatif yaitu pemanfaatan energi ombak
laut atau angin laut adalah salah satu solusi alternatif untuk memenuhi kebutuhan energi yang
dibutuhkan manusia. Hal yang mendasari Pemilihan sumber energi terbarukan dari tenaga
ombak laut atau angin laut adalah letak geografis Indonesia. Dengan kondisi Geografis
Indonesia yang terletak di antara 2 Benua dan 2 Samudra menyebabkan Indonesia dikelilingi
oleh lautan yang luas dengan Ombak yang besar di perairan laut sebelah selatan, sehingga
sangat relevan untuk mengembangkan Pembangkit Listrik Tenaga Ombak Laut
atau Angin Laut.

1
B. Tinjauan Pustaka
Gelombang laut adalah pergerakan naik dan turunnya air laut dengan arah tegak lurus
permukaan air laut yang membentuk kurva atau grafik sinusoida [6]. Pemanfaatan gelombang
laut sebagai pembangkit listrik terbarukan yang hemat energi dan ramah lingkungan telah
dilakukan beberapa peneliti sebelumnya. Sistem konverter yang pernah dikembangkan di
Eropa sangat beragam [4]. Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut secara umum bekerja
dengan mengkonversi energi gelombang laut menjadi energi mekanik, kemudian energi
mekanik tersebut selanjutnya dikonversi menjadi energi listrik. Permasalahan utama dalam
pengembangan Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut adalah fluktuatifnya gelombang
laut yang dapat menyebabkan tidak optimalnya sistem ini pada saat gelombang memberi gaya
dorong yang kecil. Pada saat gaya dorong yang bersumber dari gelombang besar maka sistem
dapat bekerja secara optimal tetapi proses ini tidak terjadi secara kontinu [1]. Gelombang laut
memiliki energi potensial dan kinetik yang dapat dihitung dengan persamaan dari Kim
Neilsen. Dengan menggunakan persamaan persamaan tersebut maka dapat diperoleh berapa
energi yang terdapat di dalam gelombang tersebut [3]. Diperkirakan potensi laut mampu
memenuhi empat kali kebutuhan listrik dunia, sehingga tidak mengherankan apabila
berbagai negara maju telah berlomba memanfaatkan energi ini.

C. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian dalam latar belakang, maka penulis merumuskan masalah-
masalah yang akan di bahas diantaranya:

1. Bagaimana prinsip kerja dari gelombang menjadi tegangan listrik?

2. Bagaimana gambaran konstruksi dan bagian-bagiannya?

3. Apa saja rumus-rumus yang digunakan?

2
D. Tujuan Penulisan
Penulisan Dalam penyusunan Makalah ini, penulis mempunyai beberapa tujuan,
yaitu:

1. Untuk mengetahui prinsip kerja Pembangkit listrik gelombang laut

2. Untuk mengetahui konstruksi dan bagian-bagian Pembangkit Listrik Gelombang Laut

3. Untuk mengetahui rumus-rumus yang digunakan dalam Pembangkit Listrik

Gelombang Laut

3
 BAB II

PEMBAHASAN

A. Bagian – bagian Pembangkit Tenaga Listrik

1) Penggerak utama (prime mover)

- Mesin diesel
- Turbin (air, gas, uap,angin)
- Beserta komponen dan perlengkapan lainnya (kondenser, boiler, dll)
2) Komponen listrik
- Generator dan perlengkapannya
- Transformator
- Peralatan proteksi
- Saluran kabel, busbar, dll
3) Komponen sipil
- Prasarana dan sarana sipil (pondasi peralatan, jalan, cable dutch, dll)
- Gedung kontrol
4) Komponen mekanis
-Peralatan bantu
-Peralatan pendingin
-Peralatan proteksi, dll.

B. Skema Pembangkit Tenaga Angin Laut atau Ombak Laut dengan

Pengendali Gravitasi Bumi

Gambar 3.1 : Skema Pembangkit Listrik Tenaga Angin Laut atau Ombak Laut
dengan Pengendali Gravitasi Bumi

4
 Sistem Pengendali Gravitasi Bumi adalah Sebuah Model Mesin yang merubah
(mengkonversi) Energi gerak Kinetik dari Turbine di simpan menjadi Energi Potensial.
Dengan menggunakan sistem hidrolik yang memindahkan/ memompa Fluida cair untuk
menggerakkan beban sehingga didapatkan beda ketinggian yang menyimpan energi
potensial. Setelah Energi potensial maksimum di rubah kembali menjadi Energi Mekanik
dari Generator.

C. Alur Proses Pembangkit Listrik Tenaga Ombak Laut atau Angin Laut
dengan Sistem Pengendali Gravitasi Bumi

1. Turbine : Merubah gerak kinetik dari gerak angin atau ombak yang arahnya dan
kecepatannya berubah-ubah menjadi gerak lurus berubah beraturan.

Gambar 3.2 konsep turbin

Turbin yang paling sederhana terdiri dari sebuah bagian yang berputar disebut rotor,
yang terdiri atas sebuah poros/shaft dengan sudu-sudu atau blade yang terpasang
disekelilingnya. Rotor tersebut berputar akibat dari tumbukan aliran fluida atau
berputar sebagai reaksi dari aliran fluida tersebut. Putaran rotor akan diarahkan untuk
menggerakkan hidrolik. Menurut [2] model perambatan gelombang mengikuti pola
grafik sinus.

Gambar 3.3 : grafik perambatan gelombang

5
Menurut [5] aliran fluida akan berlaku :

1) Debit fluida
Debit adalah jumlah aliran per-satuan waktu.
Dalam persamaan dinyatakan dengan :
V
Q= (1)
t
dimana
Q = Kapasitas/Debit (m3/dt).
V = Volume Fluida (m3).
t = Waktu (dt).
Atau
Q=AxV (2)
dimana
A = Luas (m2).
V = Kecepatan Fluida (m/dt)
2) Persamaan Boyle

Gambar 3.4 : Aliran fluida pada pipa yang berbeda diameter

P1 x V1 = P2 x V2 (3)
dimana
P = Tekanan (Pa)
V = Volume fluida (m3)

3) Persamaan Kontinuitas

Gambar 3.5 : Aliran fluida pada luas penampang yang berbeda dan
kecepatan berbeda
Q1 = Q2 (4)
A1 x V1 = A2 x V2

6
 Dimana
A1 = Luas penampang pertama (m2)
V1 = Kecepatan fluida pada titik pertama (m/s2)
A2 = Luas penampang kedua (m2)
V2 = Kecepatan fluida pada titik kedua (m/s2)

2. Sistem Pengendali Gravitasi Bumi : Sebuah Model Mesin yang merubah

(mengkonversi) Energi gerak Kinetik dari Turbine di simpan menjadi Energi
Potensial. Dengan menggunakan sistem hidrolik yang memindahkan/ memompa
Fluida cair untuk menggerakkan beban sehingga didapatkan beda ketinggian yang
menyimpan energi potensial. Setelah Energi potensial maksimum di rubah kembali
menjadi Energi Mekanik dari Generator.
Persamaan / rumus dasar fluida hidrolis :

Gambar 3.6 : konsep hidrolis mengangkat beban

a
𝑓=𝑊 (5)
A
atau

Gambar 3.7 : konsep gaya hidrolis

F1 A1
= (6)
F2 A2
Tekanan adalah gaya per-satuan luas penampang.
Dalam persamaan dinyatakan F2 dengan :
F
𝑃= (7)
A
dimana
P = Pressure/ Tekanan (Pascal)

7
F = Force/gaya (Newton)
A = Area/luas (M2)
Tekanan pada F1 bersumber dari putaran turbin, digunakan untuk mengangkat beban
W sesuai gambar 3.7.
Konversi satuan :
1 Pascal = 1 Newton/ Meter2 (Pa = N/M2)
1 Bar = 105 Pa
=100 kPa = 14.7 Psi (Lbf/ in2)
= 1 Kgf/ Cm2

1 M3/dt= 60 M3/menit

=1 M3/menit

= 1000 LPM (liter/menit)

Hukum Pascal menyatakan bahwa tekanan yang diberikan kepada fluida di dalam
ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah [7]. Hukum Pascal diterapkan dalam
dongkrak hidrolik, pompa hidrolik, mesin pengepres hidrolik, kursi pasien dokter gigi,
dan rem piringan hidrolik pada mobil. Hukum Pascal berdasarkan gambar dapat
dirumuskan sebagai berikut :

P1 = P2 (8)

F1 F 2
= (9)
A1 A2

Keterangan :

F1, F2 = gaya yang bekerja pada penampang 1 dan 2 (N)

A1, A2 = luas penampang 1 dan 2 (m2)

r1, r2 = jari-jari penampang 1 dan 2 (m)

d1, d2 = diameter penampang 1 dan 2 (m)

8
 Potaran rotor turbin akan menggerakkan hidrolik mengangkat beban W, setelah
mencapaiketinggian maksimal yang dibutuhkan berlaku hukum Energi potensial :

EM = EP + EK (10)

EM1 = EM 2 (11)

dimana

EM : energi mekanik

EK : energi kinetic

EP : energi potensial Pada saat Ep Maksimum

Ek=0 sehingga didapat persamaan

Em= Ep (12)

Setelah melewati hidrolik, maka grafik energinya akan menjadi linier, dalam bentuk
grafik fungsi y = ax :

Gambar 3.8 : grafik energi setelah melewati pengendali grafitasi bumi

3. Generator : Generator akan digerakkan dengan pully Transmisi ketika Ep dalam

keadaan Maksimum, dimana Em = Ep akan dikonversikan dari Ep = EL

Gambar 3.9 : Generator

9
4. Simulasi perhitungan :
Untuk menghitung berapa beban Sistem Pengendali Gravitasi Bumi yang dibutuhkan
untuk turun dalam ketinggian 10 meter dalam 10 menit untuk menggerakkan
generator 1 M Watt selama 10 menit.
EM = EP + EK EM1 = EM2
Ketika EP max
Maka EP = EL EL = 1000.000 x 10 menit
EL = 10.000.000 Watt Menit
Ep =mxgxh
EP = EL
m
m x 10 2
x
dt
10 m = 10.000.000 watt menit
100m = 10.000.000
m = 100.000
m = 100 Ton
P = 1 Mega watt
= 1.000.000 Joule/detik
Membutuhkan putaran 1500Rpm = 1500/60 Rad/detik
1500 Rpm = 25 Rad/detik
Daya (P) = 1.000.000 Joule/detik
= Torsi x 25 Rad /detik
Torsi = 1.000.000 Joule/detik/ 25 Rad/detik
Torsi = 40.000 Joule/ Rad
Dengan 1 Joule = 1 N dan 1 N= 0,1 Kg
Torsi = 4.000 kg/Rad = 4 Ton/ Rad
Dari 4 Ton : 100 Ton = 1 : 25

10
 BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan
Energi yang dihasilkan dari energi alam mengikuti pola grafik fungsi Y= Sin a X, setelah
melewati system pengendali grafitasi bumi, maka energi yang dihasilkan mengikuti grafik
gerak lurus berubah beraturan dan akan disimpan dalam sistem pengendali gravitasi bumi.
Energi tersebut dapat diatur sesuai dengan kebutuhan dan dengan biaya yang sangat murah
karena mengurangi kehilangan energi.

11
 REFERENSI

[1] Abdullatif R.F, J. Aminuddin, dan A.N. Aziz.2013. Pengembangan Sistem Komputasi
dan Instrumentasi Fisis dalam Perancangan Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang
Laut Sistem Pendulum. Seminar Nasional Pengembangan Pedesaan, LPPMUNSOED
September 2013.
[2] Aminuddin J, Sehah, and Sunardi.2011. Pemodelan Gelombang Laut untuk
Menunjang Pelestarian Pulau Nusakambangan. Proc. Seminar Nasional
Pengembangan Sumber Daya Pedesaan dan Kearifan Lokal Berkelanjutan, Nopember
17-18. UNSOED, Purwokerto: 70-82.
[3] Budi Murdani, 2008, “Analisa Rancang Bangun Pembangkit Listrik Tenaga
Gelombang Laut dengan Sustem Oscillating Water Column di Pantai Baron
Yogyakarta.” Jakarta, 2008.
[4] Drew B, A.R. Plummer, and M.N. Sahinkaya.2009. A Review of Wave Energy
Converter Technology, Journal of Power and Energy, Vol 223, No 782. 887-902.
[5] Halpern, Alvin. 1995. Theory and Problems of Beginning Phisycs I : Mecanics and
Heat. Schaum’s Outline Series. Mc Graw Hill
[6] Kurniawan. R., Habibie.M. N., dan Suratno., 2011. Variasi Bulanan Gelombang Laut
di Indonesia. Jurnal Meteorologi dan Geofisika, 12 (3), pp. 221232. [7] Walker,
Jearl.Fundamentals of Phisycs. 8th edition. . pp. 46

12