## ANALISIS KECEPATAN ARUS UNTUK PENENTUAN LOKASI PEMBANGUNAN MARINE CURRENT TURBINE DI PANTAI SELATAN JAWA
Danar Guruh Pratomo* 1 , Lilik Widiastuti 2
1,2 Departemen Teknik Geomatika, FTSLK-ITS, Kampus ITS Sukolilo, Surabaya, 60111, Indonesia e-mail: * 1 guruh@geodesy.its.ac.id

## Abstrak
Energi  pembangkit  fosil  merupakan  faktor  terbesar  terjadinya  kerusakan  lingkungan  yang  menyebabkan  terjadinya pemanasan  global,  hujan  asam,  dan  perubahan  iklim.  Selain  itu,  energi  fosil  yang  semakin  menipis  dan  tidak  dapat diperbarui kembali mendorong penggunaan energi terbarukan yang dirasa lebih efisien dan tidak merusak lingkungan. Salah  satu  energi  terbarukan  yang  sedang  dikembangkan  oleh  beberapa  negara  maju  yakni  energi  kelautan  yang berasal dari pengaruh fenomena pasang surut air laut. Keuntungannya adalah dapat diprediksikan berdasarkan waktu dan karakter pasang surut yang terjadi di suatu tempat. Lokasi penelitian berada di Pantai Selatan Jawa yang memiliki kecepatan arus yang cukup tinggi karena berbatasan langsung dengan Samudera Hindia. Pada penelitian ini dilakukan dengan melakukan pemodelan numerik terhadap aliran fluida 3D yang menghasilkan kecepatan arus dan digunakan untuk penentuan lokasi pembangunan MCT. Pemodelan dilakukan dengan menggunakan beberapa parameter seperti data  batimetri,  data  garis  pantai,  data  pasang,  serta  data  kecepatan  arus  geostropik  dari  satelit  altimetri.  Waktu pemodelan  didasarkan  pada  data  curah  hujan  tahun  2016.  Untuk  perhitungan  estimasi  energi  yang  dihasilkan menggunakan parameter MCT yang memiliki diameter 16 m, 18 m dan 20 m, kedalaman 30 sampai dengan 40 m serta kecepatan arus minimum 1,5 m/s. Dari hasil pemodelan didapatkan, terdapat 124 titik lokasi pembangunan MCT yang memiliki estimasi energi per bulan sebesar 166,900 MWh pada bulan Maret yang mewakili curah hujan teredah dan 159,416 MWh pada bulan Oktober yang mewakili curah hujan tertinggi.
Kata kunci : Kecepatan Arus, MCT, Model Hidrodrodinamika, Pesisir Selatan Jawa

## Abstract
Fossil-generating energy is the biggest factor of environmental damage which causes global warming, acid rain, and climate change. In addition, the decreasing of  non-renewable fossil energy encourages the use of renewable energy that is perceived to be more efficient and environmentally friendly. One renewable energy which is being developed is marine energy. This source of energy is mainly derived from the tide. The advantage is that it can be predicted based on  the  time  and  tidal  characters.  The  research  is  located  on  the  Southern  Coast  of  Java  which  has  a  high  current velocity because it is directly adjacent to the Indian Ocean. The research employed 3D numerical modeling of fluid flow which simulates current velocities of the research area. The models then were used to determine the possible location of MCT. Several parameters were used to build the models, such as bathymetry data, coastline data, and tidal data. In order to validate the models, the current magnitude of the model is compared with magnitude of geostrophic current which is derived from altimetry satellite. The research used several scenarios of the rotor dimension (16m, a 18m, and 20m) to estimate the energy resulted from MCT. Rotors were assumed located in  the depth of 30m to 40 m and the minimum current  velocity 1.5 m/s to move the rotors. The results showed there are 124 points of MCT development sites which have an estimated energy per month of 166,900 MWh in March and 159,416 MWh in October.
Keywords : Current Magnitude, MCT, Hydrodynamic Model, Southern Java Coast

## PENDAHULUAN
Energi  listrik  merupakan  alat  penunjang  aspek kehidupan  dan  pembangunan  nasional  dalam peningkatan  mutu taraf  hidup  bangsa  Indonesia.
Penggunaan  energi  listrik  pembangkit  fosil  dirasa sudah tidak ekonomis lagi dikarenakan persediaannya  yang  sudah  semakin  menipis sehingga dibutuhkan alternatif lain sebagai tenaga pembangkit listrik. Berdasarkan Peraturan Presiden
Nomor  5  Tahun  2006  tentang  Kebijakan  Energi Nasional bahwa negara menjamin pasokan energi dalam  negeri  dan  untuk  pembangunan  yang berkelanjutan.
Salah satu langkah kebijakan Kementerian Energi dan  Sumber  Daya  Mineral  (KESDM)  dalam menjawab  isu  nasional  mengenai  energi  dengan diversifikasi  energi  adalah  penganekaragaman penyediaan  dan  pemanfaatan  berbagai  sumber energi baru, salah satunya adalah sumber energi kelautan  (ESDM,  2005).  Dasar  pengembangan kelautan  telah  diatur  dalam  Undang  Undang Nomor  17  Tahun  2007  tentang  Rencana  Jangka Panjang Nasional (RPJPN). Kenyataannya, rencana  ini  masih  belum  dapat  terealisasikan karena  beberapa  hal,  diantaranya  belum tersedianya  informasi  potensi  energi  kelautan yang secara ekonomis dapat dimanfaatkan untuk pembangkit tenaga listrik.
Dengan  kondisi  topografi  Indonesia  yang merupakan  negara  kepulauan  terbesar  dengan total luas lautan hampir 8 juta km 2 serta memiliki panjang  garis  pantai  kurang  lebih  sekitar  81.000 km. Indonesia memiliki potensi yang sangat besar terhadap pengembangan energi arus dan pasang surut  air  laut  dalam  pembangunan  energi terbarukan  sebagai  upaya  penting  dalam mengeksplorasi sumber energi non konvensional dari laut.
Penelitian  ini  dimaksudkan  untuk  mengetahui lokasi  dengan  tingkat  kesesuaian  arus  pasang surut air laut yang baik dalam pembangunan MCT dengan  pemodelan  numerik  tiga  dimensi. Keuntungan  energi  pasang  surut  air  laut  adalah dapat  diprediksi  karena  perubahan  energi  arus pasang surut dapat ditentukan berdasarkan jarak suatu  lokasi  pada  permukaan  bumi  terhadap posisi bulan dan matahari.
Menurut  Lubis  (2006)  Pantai  Selatan  Jawa memiliki  kondisi  pasang  surut  dengan  tipe campuran dominan semidurnal. Selain itu, Pantai Selatan Jawa memiliki gelombang dan arus besar karena  wilayahnya  berbatasan  langsung  dengan Samudera  Hindia.  Pemanfaatan  energi  arus pasang surut diharapkan dapat di implementasikan dengan baik di Indonesia selain hemat  dalam  perawatan,  energi  arus  pasang
surut  juga  meminimalisir  kerusakan  lingkungan dibandingkan penggunaan energi fosil.

## METODE
Penelitian ini menggunakan pendekatan pemodelan  hidrodinamika  tiga  dimensi  untuk melakukan  analisis  kecepatan  arus  yang  memiliki potensi  untuk  lokasi  MCT.  Model  hidrodinamika yang  dibangun  pada  penelitian  ini  menggunakan data  batimetri,  data  garis  pantai,  dan  data pengamatan  dan  prediksi  pasang  surut  air  laut. Sebagai model validator, digunakan arus geostropik  yang  diturunkan  dari  data  satelit altimetri. Kecepatan arus diperoleh dari komponen barat-timur  ( u )  dan  komponen  selatan-utara  ( v ). Nilai  resultan  kecepatan  arus  dihitung  dengan menggunakan persamaan:
(1)
Model hidrodinamika yang dibangun menggunakan mesh berbentuk TIN ( Triangular Irregular Network ). TIN lebih responsif terhadap geomorfologis  dari  garis  pantai  dan  kedalaman perairan  yang  variatif.  Gambar  1  menunjukkan batas  wilayah  penelitian  yang  berada  pada koordinat  6°45 ´20,08″ -  10°52 ´8,95″  LS  dan 104°33,28″ - 114°38 ´40,39″  BT.

## Gambar 1. Lokasi Penelitian
Parameter  yang  digunakan  untuk  membuat mesh adalah  sudut  minimum mesh 30˚,  luas  mesh minimum 0,002˚, dan  jumlah iterasi 30 kali. Untuk proses  editing  mesh,  digunakan  untuk  penentuan batas  area  penelitian  ( boundary  condition ).  Pada penelitian  ini,  bagian  utara  menggunakan  batas darat dengan 8 lokasi pengamatan pasut dan 3 titik pasut prediksi di sepanjang garis pantai. Sedangkan untuk  batas  area  bagian  selatan  yang  berbatasan langsung  dengan  perairan  bebas  menggunakan  5 titik pasut prediksi.
Proses  pemodelan  arus  secara  tiga  dimensi dilakukan  pada  dua  skenario  yang  berbeda. Skenario  yang  pertama,  pemodelan  dilakukan pada  bulan  Maret  dimana  pada  bulan  tersebut memiliki  curah  hujan  terendah  dibanding  bulan- bulan  yang  lain.  Skenario  kedua,  dilakukan  pada bulan Oktober ketika curah hujan tertinggi.
Pemodelan  dilakukan  selama  19  hari  dengan waktu  pemanasan  ( warming  up  time )  model selama 3,5 hari dan percepatan waktu putar ( spin up  time )  model  selama  0,5  hari  sebelum  model dijalankan  selama  15  hari.  Interval  waktu perekaman  ( time  step )  dari  model  dilakukan setiap  3600  detik  untuk  model  hidrodinamika bulan Maret dan Oktober 2016.
Kecepatan  arus  MCT  menambahkan  parameter struktur  turbin  dengan  memasukkan  data kedalaman  antara  30m  sampai  dengan  40m, posisi  kedalaman  rotor  diletakkan  ( centroid ). Penelitian  ini  menggunakan  scenario  ukuran rotor  turbin  MCT  dengan  diameter  16m,  18m, dan  20m.  Selanjutnya,  untuk  estimasi  energi yang  dihasilkan  oleh  MCT  dihitung  dengan menggunakan  persamaan  rumus  (2)  dengan berikut:
(2)
Dimana :
= daya (Watt)
= koefisien daya
= luas area sapuan rotor (m 2 ) = kecepatan arus (m/s)

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Pemodelan Arus di Pantai Selatan Jawa
Pemodalan  hidrodinamika  tiga  dimensi  diawali dengan  pembuatan  mesh  yang  terdapat  dalam model  domain.  Pembuatan mesh dan  editing mesh merupakan tahap utama dalam pemodelan karena  semakin  baik  bentuk mesh akan menghasilkan  model  yang  baik  dan  akan merepresentasikan keadaan yang sebenarnya.
Proses  yang  terdapat  dalam  pengeditan  mesh diantaranya  adalah  pemindahan  titik, merging triangular  elements ,  dan  penghalusan  batas- batas daratan lautan. Gambar 2 merupakan hasil pengeditan mesh yang digunakan untuk
membangun  model  hidrodinamika  tiga  dimensi pada  penelitian  ini.  Jumlah  elemen  yang  terdapat dalam  model  domain  adalah  7708  elemen  dan jumlah  titik  yang  menyusun mesh adalah  12125 titik.

## Gambar 2. Hasil Editting Mesh
Analisa  kecepatan  arus  dilakukan  dalam  beberapa skenario yaitu pada saat kondisi pasang dan kondisi surut di bulan Maret dan bulan Oktober 2016. Pada bulan  Maret  kondisi  pasang  tertinggi  terjadi  pada tanggal  12  pukul  09:00  WIB.  Pada  saat  kondisi pasang  tertinggi,  kecepatan  arus  maksimum sebesar  5.881  m/s  dan  arah  arus  cenderung menuju daratan.
Pada  bulan  Maret,  kondisi  surut  terendah  terjadi pada  tanggal  12  pukul  16:00  WIB  dengan kecepatan arus maksimum sebesar 5,812 m/s, dan arah  arus  cenderung  menjauhi  daratan.  Pola kecepatan  arus  pada  saat  pasang  tertinggi  dan surut terendah dapat dilihat pada Gambar 3 dan 4.
Gambar 3.  Pola Arus Area Penelitian Saat Pasang Tertinggi Pada Bulan Maret 2016
Gambar 4. Pola Arus Area Penelitian Saat Surut Terendah Pada Bulan Maret 2016
Pada  bulan  Oktober  kondisi  pasang  tertinggi terjadi pada tanggal 4 pukul 18:00 WIB. Pada saat kondisi  pasang  tertinggi,  kecepatan  arus maksimum  sebesar  5,679  m/s  dan  arah  arus cenderung  menuju  daratan.  Sedangkan  saat kondisi  surut  terendah  terjadi  pada  tanggal  4 pukul  11:00  WIB  dengan  kecepatan  arus maksimum  sebesar  6,374  m/s,  dan  arah  arus cenderung  menjauhi  daratan.  Pola  kecepatan arus  pada  saat  pasang  tertinggi  dan  surut terendah dapat dilihat pada Gambar 5 dan 6.
Gambar 5. Kondisi Arus Saat Pasang Tertinggi Pada Bulan Oktober 2016
Gambar 6.  Kondisi Arus Saat Surut Terendah Pada Bulan Oktober 2016

## Pemilihan Lokasi MCT
Untuk  menentukan  lokasi  MCT  yang  optimal, dilakukan  dengan  memasukkan  1428  titik  yang memiliki  nilai  kedalaman  antara  30m  sampai dengan  40m.  Sebaran  titik-titik    tersebut  dapat dilihat  pada  Gambar  7.  Pemilihan  kedalaman tersebut  merupakan  tempat  rotor  pada  MCT yang terletak pada 1/3 bagian atas kedalaman air ( centroid ) saat proses simulasi dilakukan.
Gambar 7.  Titik yang Memiliki Kedalaman 30m sampai dengan 40m
Berdasarkan hasil pemodelan yang telah diperoleh, terdapat  124  titik  yang  memiliki  nilai  rata-rata kecepatan arus minimum 1,5 m/s. Hasil persebaran titik MCT yaitu, terdapat 22 titik persebaran lokasi MCT  di  bagian  selatan  Provinsi  Banten,  32  titik  di Provinsi  Jawa  Barat  pada  bagian  selatan  daerah Cipamingkis, Gardu, dan Ciawetali.
Hasil  pemodelan  juga  menunjukkan  bahwa  di Provinsi  Jawa  Tengah  terdapat  24  titik  yang memiliki  nilai  rata-rata  kecepatan  arus  minimum sebesar  1,5m/s  yang  terletak  bagian  selatan Kebumen.
Sedangkan  lokasi  yang  memiliki  potensi  untuk dibangun  MCT  di  Provinsi  Jawa  Timur  tersebar  di bagian  selatan  Tulung  Agung,  Trenggalek,  Blitar, Pulau  Sempu,  Jember,  dan  Taman  Nasional  Alas Purwo. Gambar 8 menunjukkan sebaran dari lokasi yang memiliki potensi untuk dibangun MCT sebagai sumber energi alternatif yang terbarukan.
Gambar  8.  Lokasi Titik MCT

## Analisa Estimasi Energi MCT
Berdasarkan  hasil  analisis  lokasi  yang  memiliki potensi  untuk  dibangun  MCT,  selanjutnya  d estimasi  energi  yang  dihasilkan  untuk  setiap  MCT. Estimasi energi yang dihasilkan dihitung berdasarkan  MCT  dengan  rotor  ganda  dengan ukuran diameter rotor (16m, 18 m, dan 20m) yang berputar selama 24 jam.
Nilai  koefisien  daya  mengacu  pada  penelitian Fraenkl  (1999)  (Cp  =  0,35).  Perhitungan  estimasi energi  yang  dihasilkan  pada  Bulan  Maret ditunjukkan pada Tabel 1 dan perhitungan estimasi energi  yang  dihasilkan  pada  bulan  Oktober ditunjukkan pada Tabel 2 berikut.
Tabel 1 Estimasi Energi Bulan Maret 2016 Diameter Rotor (m) 16 18 20 Energi Total (kW/Hari) 53,174 116,900 61,731 Energi Total (kW/15 Hari) 19142,742  42084,166  22223,026 Energi Rata- rata per Bulan (MW) 38,285 84,168 44,446 Tabel 2 Estimasi Energi Bulan Oktober 2016 Diameter Rotor (m) 16 18 20 Energi Total (kW/Hari) 52,458 100,936 68,017 Energi Total (kW/15 Hari) 18884,791  36337,053  24485,972 Energi Rata- rata per Bulan (MW) 37,770 72,674 48,972

## KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian ini, pola arus bulan Maret saat  pasang  tertinggi  memiliki  kecepatan maksimum  sebesar  5,881  m/s  sedangkan kecepatan  arus  bulan  Oktober  saat  pasang tertinggi sebesar 5,679 m/s.
Terdapat  124  titik  berpotensi  yang memiliki  nilai kecepatan  arus  minimal  1,5  m/s  untuk pembangunan  MCT.  22  titik  persebaran  lokasi MCT  terletak  di  bagian  selatan  Provinsi  Banten, 32 titik di Provinsi Jawa Barat pada bagian selatan daerah Cipamingkis, Gardu dan Ciawetali, 24 titik di  Provinsi  Jawa  Tengah  yang  terletak  pada bagian selatan Kebumen, serta 46 titik di Provinsi Jawa  Timur  tersebar  di  bagian  selatan  Tulung Agung,  Trenggalek,  Blitar,  Pulau  Sempu,  Jember dan Taman Nasional Alas Purwo
Estimasi energi yang dihasilkan turbin dengan rotor ganda dihitung berdasarkan ukuran diameter rotor serta  nilai  kedalaman  lokasi  turbin.  Pada  bulan Maret menghasilkan energi listrik sebesar 166,900 MWh  sedangkan  pada  bulan  Oktober  159,416 MWh.

## DAFTAR PUSTAKA
ESDM.  2005.  Diversifikasi  Energi.  “ Energi  Kelautan sebagai  Alternatif  Baru” .  DESDM.  Jakarta:
Seminar Pembangunan Ekonomi Kemaritiman. Fraenkel, P., 1999. Power from Marine Currents, Marine Current Turbines Ltd.
Lubis,  Saut  Maruli,  2006.  Oseanografi  Indonesia. Program Studi Oseanografi. ITB: Bandung
Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 5. 2006.
Tentang Kebijakan Energi  Nasional.
Jakarta: Presiden Republik Indonesia
Undang  Undang  Nomor  17.  2007.  Tentang  Rencana Jangka Panjang Nasional (RPJPN). Jakarta : Rapublik Indonesia.