Mechanical - Electrical Engineering

Minggu, 13 Oktober 2013

Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut Air

Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut La Rance, Perancis

Manusia tidak akan kehabisan energi, selama matahari tetap bersinar dan lautan tidak mengering. Bumi ini kira-kira 70 % terdiri dari lautan. Laut menjadi pendukung kehidupan manusia, segala kekayaan yang terkandung didalamnya tersedia bagi kesejahteraan manusia : ikan, mineral , rumput laut dan energi dalam segala bentuk. Lautan merupakan kolektor surya terbesar di dunia, kolektor gravitasi dalam bentuk pasang surut, kolektor elemen-elemen kimia, kolektor energi dan lain-lain.


Banyak gaya dan kekuatan yang mempengauhi lautan dipermukaan bumi. Salah satu kekuatan yang bekerja terhadap air bumi adalah pengaruh massa bulan yang mengakibatkan adanya gaya tarik, sehingga menjelma suatu gejala yang dikenal sebagai pasang surut.Dalam waktu 24 jam, terdapat dua kali pasang dan dua kali surut. Beda tinggi antara permukaan laut pasang dan surut dapat mencapai 5 sampai 6 meter atau lebih, bahkan ada beberapa tempat yang melampaui 10 meter.

Gaya tarik gravitasi akan terbesar, bilamana baik matahari maupun bulan ada pada sisi yang sama terhadap bumi. Dilain pihak bilamana bulan dan matahari berada pada sisi yang berlainan, pengaruh gaya tarik gravitasi kurang lebih akan saling menghapuskan.


Pemanfatan energi potensial yang terkandung dalam perbedaan pasang dan surut lautan antara lain dapat dilakukan misalnya jika terdapat suatu teluk yang agak cekung dan dalam, teluk ini dibendung sehingga terbentuk suatu waduk.

Bulb Turbine
Rim Turbine
Tubular Turbine

Pada waktu laut pasang, maka permukaan air laut tinggi, mendekati ujung atas bendungan. Waduk diisi dengan air laut, dengan mengalirkannya melalui sebuah turbin air. Dengan sendirinya turbin ini di kopel dengan sebuah generator, sehingga pada proses “pengisian” waduk dari laut generator akan menghasilkan energi listrik. Hal ini dapat dilakukan hingga tinggi permukaan air dalam waduk akan sama tingginya dengan tinggi permukaan laut. Pada saat laut surut terjadi sebaliknya , waduk dikosongkan. Dengan sendirinya air mengalir lagi melalui turbin yang dikopel generator listrik. Ada kekhususan bahwa turbin harus berputar dua arah, dan hal ini akan dilakukan berganti-ganti.

Sering juga waduk ini dibentuk dari muara sungai, untuk sekaligus dapat memanfaatkan air sungai dalam membangkitkan tenaga listrik.

Siklus Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut adalah sebagai berikut :


Keterangan Gambar :
KB : Katup Buka
M   : Menunggu
G    : Generator Bekerja
E    : Jumlah energi yang dibangkitkan
Waktu 1 s.d 7 adalah 12,5 jam

Pada dasarnya, antara tenaga pasang surut dan tenaga air konvensional terdapat persamaan, yaitu kedua-duanya adalah tenaga air, yang memamfaatkan gravitasi tinggi jatuh air untuk pembangkitan tenaga listrik.

Perbedaan-perbedaan utama secara garis besar adalah :

  1. Pasang surut menyangkut arus air periodik dua-arah dengan dua kali pasang dan dua kali surut tiap hari.
  2. Operasi di lingkungan air laut memerlukan bahan-bahan konstruksi yang lebih tahan korosi daripada dimiliki material untuk air tawar
  3. Tinggi jatuh relative sangat kecil bila dibandingkan dengan instalasi hidro konvensional.
Berdasarkan berbagai studi dan pengalaman, energi yang dapat dimamfaatkan adalah sekitar 8 sampai 25 % dari seluruh energi teoritis yang ada. Proyek Pusat Listrik Tenaga Pasang Surut La Rance Perancis, yang merupakan sentral pertama yang dibangun tahun 1967 dengan daya instalasi sebesar 240 MW dan terdiri dari 24 mesin masing-masing 10 MW.

Bilamana tinggi jatuh air, yaitu selisih antara tinggi air laut dan tinggi air waduk pasang surut adalah H, debit air Q, maka besar daya yang dihasilkan adalah Q kali H, atau QH. Bilamana selanjutnya luas waduk pada ketinggian h adalah S(h), yaitu S sebagai fungsi h, maka jumlah energi yang dibangkitkan dengan mengosonkan sebahagian dh dari ketinggian h adalah berbanding lurus dengan isi S(h) h. dh.

Dengan demikian energi yang dihasilkan :

Waktu mengosongkan waduk 


Waktu mengisi waduk


Maka energi yang dibangkitkan per siklus adalah


dimana :

E = energi yang dibangkitkan persiklus
H = Selisih tinggi permukaan air laut antarav pasang surut
V = Volume waduk pasang surut

Untuk mendapatkan besaran energi, pada rumus tersebut besaran V masih perlu diganti dengan besaran massa air laut, sehingga dapat ditulis :

Emaks = b.g.H^2.S

dan

P = f.Q.H

dimana :

Emaks  : jumlah energi yang maksimal dapat diperoleh per siklus
b           : berat jenis air laut
g           : gravitasi
H          : tinggi pasang surut terbersar
S           : luas waduk rata-rata antara pasang dan surut
Q          : debit air
f            : factor efisiensi
P           : daya

Perkiraan potensi teoritis daya pasang surut seluruh dunia agak berbeda-beda. Pekeris dan Accad memperkirakan potensi teoritis ini sebesar 6,3.10^6 MW, sedangkan Hendershott memberikan angka 2,7.10^6 MW. Suatu iktisar yang dirumuskan oleh Jeffreys menganggap potensi teoritis daya pasang surut sebesar 3.10^6 MW.

1 komentar: