K
Abstrak — Desain dari Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut  (PLTAL)  secara  umum  terdiri  dari  turbin  dan mooring .  Pemilihan  desain  PLTAL  ini  mengacu  pada kondisi yang ada di Selat Nusa Penida, Bali.  Pemilihan desain terbaik dari PLTAL , yaitu memilih jenis turbin dan  jenis mooring yang  terbaik  menggunakan  metode AHP  ( Analytical  Hierarchy  Process). Metode  AHP merupakan  salah  satu  metode  pemilihan  dengan menggunakan  hirarki,  langkah  pertama  adalah menentukan  kriteria  yang  dibandingkan  baik  untuk turbin  dan mooring. Kriteria  pemilihan  untuk  turbin adalah daya yang dibangkitkan,  keandalan, perawatan, faktor  lingkungan,  lokasi,  biaya.  Sementara  kriteria untuk mooring adalah  teknologi,  biaya  investasi, perawatan  dan  lokasi. Langkah  selanjutnya  adalah mengumpulkan  data  mengani  pilihan  –  pilihan  baik turbin  dan mooring .  Pilihan  untuk  turbin  adalah straight  axis,  inclined  axis,  savonnius  turbine,  darrieus turbine dan h-rotor  turbine .  Sementara  pilihan  untuk mooring adalah vertical  lift,  monopole, dan tripod  pile. Langkah  terakhir  adalah  penyebaran  kuesioner, kuesioner  disebar  kepada  para  ahli  energi  laut.  Hasil perhitungan menghasilkan urutan pilihan turbin adalah h-rotor  turbine , straight  axis,  inclined  axis,  darrieus turbin e dan  savonnius  turbine .  Sementara  urutan  dari mooring adalah vertical  lift,  tripod  pile dan mono  pile. Sehingga  desain  PLTAL  di  Nusa  Penida  yang    akan dibangun  menggunakan h-rotor  turbine dan vertical  lift mooring.
Kata Kunci — PLTAL, turbin, mooring, AHP .

## I. PENDAHULUAN
eterbatasan  akan  adanya  sumber  energi  saat  ini  telah memicu para peneliti untuk meneliti dan mengembangkan sumber enrgi terbarukan. Beberapa contoh sumber energi yang terbarukan seperti, pemanfaatan energi surya, energi angina, energi laut dll. Energi laut merupakan salah satu energi bersih , terbarukan dan melimpah.
Di Indonesia , potensi energi arus laut yang cukup besar terdapat  di  wilayah  perairan  Jawa  Bali  dengan  kecepatan arus  laut  sekitar  2,5 .  Energi  arus  laut  dapat dimanfaatkan sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut (PLTAL).  PLTAL  pada  dasarnya  menggunakan  turbin sebagai alat untuk mengubah energi kinetik menjadi energi listrik  yang  disalurkan  menuju electrical  generator . Terdapat  beberapa  jenis  turbin  yang  bisa  dipakai  untuk PLTAL,  yaitu horizontal  axis  turbine dan vertical  axis turbine. Selain  kebutuhan  turbin  ,  teknologi  yang  tidak kalah  penting  adalah mooring , mooring merupakan  alat yang  digunakan  menahan  turbin  agar  tidak  terbawa  arus
laut,  jenis mooring yang  bisa  digunakan  untuk  turbin  arus laut, yaitu pile dan vertical lift mooring .
Pemilihan  desain  yang  terbaik  dari  PLTAL  jelas  perlu dilakukan,  agar  ketika  PLTAL  telah  dibangun  dapat menghasilkan  energi  yang  optimal  dan  juga  harapannya tidak  terjadi  kerugian  yang  sia  -  sia.  Pada  tugas  akhir  ini akan  dilakukan  studi  pemilihan  mengenai  turbin  dan mooring untuk  PLTAL  dengan  membandingkan  kelebihan dan kekurangan jenis – jenis turbin dan mooring. Dalam menentukan jenis turbin dan mooring yang akan dipakai  sebagai  PLTAL,  terdapat  beberapa  faktor  yang diperhitungkan  ,  diantaranya  kecepatan  arus  laut,  lokasi, energi  yang  dihasilkan,  keandalan,  dan  lain  –  lain.  Maka dalam penelitian ini akan diulas mengenai pemilihan desain Pembangkit  Listrik  Tenaga  Arus  Laut  (PLTAL)  yang terbaik  dengan  membandingkan  jenis  –  jenis  turbin  dan mooring dengan  memperhitungkan  faktor  –  faktor  yang bersangkutan.
Penelitian  ini  diambil  berdasarkan  data  yang  diambil dari  arus  laut  di  wilayah  perairan  selat  Nusa  Penida,  Bali. Karena  di  wilayah  Nusa  Penida  merupakan  daerah  yang kebutuhan  listriknya  belum  tersuplai  dengan  bagus  dan perairan  sekitarnya  mempunyai  kecepatan  arus  laut  yang tinggi  dan  cocok  untuk  dimanfaatkan  sebagai  Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut (PLTAL).

## II. DASAR TEORI

## A. Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut
Pembangkit  Listrik  Tenaga  Arus  Laut  (PLTAL) memanfaatkan energi arus laut sebagai sumber energi, arus laut  yang  merupakan  energi  kinetik  dimanfaatkan  untuk menggerakkan  sudu  turbin.  Pengembangan  teknologi konversi energi arus laut pada dasarnya mengadopsi prinsip kerja konversi energi angin yang telah berkembang.
Arus laut didefinisikan sebagai aliran massa air laut dari suatu tempat ke tempat lain. Potensi sumber yang ada pada arus laut tidak semuanya bisa dikonversikan menjadi energi listrik  ,  terdapat  banyak  jenis  arus  laut  ditinjau  dari  letak, penyebab, dan suhu.
Jika ditinjau dari letaknya, arus laut dibedakan menjadi 3, yaitu :
1. Arus Permukaan Arus  laut  jenis  ini  terletak  di  permukaan  laut, dengan kedalaman < 20 m..
2. Arus Sedang Arus sedang berada pada kedalaman air laut 20- 40m.
3. Arus Dalam Sementara arus ini terletak di kedalamn >40 m.
Secara  garis  besar  teknologi  yang  dibutuhkan  untuk membangkitkan  listrik  dari  energi  arus  laut  adalah  turbin,
STUDI PEMILIHAN DESAIN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ARUS LAUT (PLTAL) MENGGUNAKAN METODE ANALYTICAL HIERARCHY PROCESS ( AHP)
Fivid Rivantoro, Irfan Syarif Arief
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail : irfansya@its.ac.id
Hydrokinetic Turbine Horizontal Axis Turbine Straight Axis Turbine Inclined Axis
Turbine Vertical Axis Turbine
Savonius Turbine Darrieus Turbine
mooring, sistem  transmisi  dan  generator.  Namun  pada penelitian  ini  teknologi  hanya  dibatasi  untuk  turbin  & mooring.

## Gambar 1. Contoh PLTAL Sea Flow [1]

## B. Turbin Arus Laut
Turbin  diputar  oleh  arus  laut,  putaran  turbin  tersebut digunakan  untuk  membangkitkan  energi  listrik  generator, terdapat  beberapa  jenis  turbin  yang  digunakan  pada konversi  energi  arus  laut,  yang  dijelaskan  dalam  bagan dibawah ini.
Gambar 2. Bagan macam – macam turbin air laut
Dari  bagan  diatas,  turbin  air  dibagi  menjadi  2  jenis turbin    berdasarkan  arah  putaran  turbinnya  yaitu  turbin horizontal axis dan turbin vertical axis .
Turbin  horizontal  axis  berputar  terhadap  sumbu horizontalnya,  Jenis  turbin  ini  dibagi  menjadi  2  ,  yaitu straight  axis  turbine yang  poros  turbinnya  sejajar  dengan sumbu  x  nya,  dan inclined  axis yang  poros  turbinnya mempunyai sudut kemiringan tertentu dengan sumbu x-nya.
Gambar 2. Horizontal axis turbine [2]
Sementara vertical  axis  turbine dibagi  menjadi  3  jenis turbin yaitu, savonnius turbine, darrieus turbine dan h-rotor turbine. Ketiga jenis turbin itu dibedakan berdasarkan jenis blade -nya.
Gambar 3. Horizontal axis turbine [3]

## C. Mooring
Dalam Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut (PLTAL), selain  penggunaan  turbin  juga  ada  penggunaan mooring . Mooring digunakan  untuk  menahan  turbin  dari  pengaruh arus  laut  sendiri,  sehingga  turbin  tidak  bergerak  akibat pengaruh  arus  laut.  Terdapat  2  jenis mooring yang  sering digunakan, yaitu vertical lift dan pile.
Jenis mooring  vertical  lift bisa  dipakai  untuk penggunaan  turbin  di  segala  jenis  permukaan  laut,  karena jenis ini melayang di laut sehingga bisa digunakan dan tidak tergantung pada jenis permukaan laut
Gambar 4. Vertical Lift Mooring [4]
Sedangkan  jenis pile dibagi  menjadi  2,  yaitu  mono pile dan tripod  pile .  jenis pile diletakkan  di  dasar  permukaan laut.
Gambar 5. Mono Pile dan Tripod Pile [5]
D. ANALYTICAL HIERARCHY PROCESS (AHP)
Analytical  Hierarchy  Process  merupakan  salah  satu metode decision  making dengan  menyusun  prioritas  dari berbagai pilihan berdasarkan kriteria tertentu. Metode AHP didasarkan pada penyusunan yang terstruktur.
Terdapat  3  tahapan  AHP  dalam  menyusun  prioritas, yaitu:
1. Dekomposisi masalah
Pada tahap ini ditentukan tujuan ( goal ), identifikasi pilihan ( options ) dan penentuan kriteria ( criteria )
GOAL
CRITERIA
3
CRITERIA 2
CRITERIA 1
Gambar 6. Bagan Contoh Dekomposisi Masalah
2. Penilaian Elemen Setelah masalah terdekomposisi, tahapan selanjutnya  adalah  penilaian  elemen,  terdapat  2  tahap penilaian elemen, yaitu perbandingan antar kriteria dan perbandingan antar pilihan untuk setiap kriteria . Untuk aturan penilaian dalam metode ini adalah sebagai berikut :
Tabel 1. Skala Penilaian AHP Definisi Nilai Kedua pilihan mempunyai nilai yang sama 1 Salah satu pilihan mempunyai nilai sedikit lebih baik dibanding pilihan lain 3 Salah satu pilihan mempunyai nilai lebih baik dibanding pilihan lain 5 Salah satu pilihan mempunyai nilai jauh lebih baik dibanding pilihan lain 7 Salah satu pilihan mempunyai nilai sangat jauh lebih baik dibanding pilihan lain 9 Nilai dimana salah satu pilihan berada diantara kriteria – kriteria diatas 2,4,6,8
Penilaian dilakukan terhadap perbandingan antar kriteria , maupun antar pilihan. Sebagai contoh tabel penilian dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 2. Perbandingan Antar Kriteria Kriteria CR 1 CR 2 CR 3 CR 4 Jumlah   Nilai
CR 1 - C 12 C 13 C 14 C 1 C 1 / C CR 2 C 21 - C 23 C 24 C 2 C 2 / C CR 3 C 31 C 32 - C 34 C 3 C 3 / C CR 4 C 41 C 42 C 43 - C 4 C 4 / C Jumlah C Keterangan : - Cij : hasil penilaian antar kriteria i dengan j
- Ci  : penjumlahan nilai dari kriteria ke i
- C   : merupakan penjumlahan semua nilai Ci.
3. Penjumlahan Penilaian Tahap  ini  adalah  tahap  akhir  dari  proses ini,  tahap  ini  merupakan  tahap  penjumlahan dari  bobot  yang  diperoleh  saat  setiap  pilihan pada  kriteria  telah  diberi  nilai.  Secara  umum nilai suatu pilihan adalah sebagai berikut :
bop i = ………….. ( 1)
Keterangan :
- bop i = nilai untuk pilihan ke i
Tabel 3. Penjumlahan Penilaian
CR 1 CR 2 CR 3 CR 4 Prioritas OP 1 bo 11 bo 12 bo 13 bo 14 bop 1 OP 2 bo 21 bo 22 bo 23 bo 24 bop 2 OP 3 bo 31 bo 32 bo 33 bo 34 bop 3 OP 4 bo 41 bo 42 bo 43 bo 44 bop 4
4. Penyebaran Kuesioner Kuesioner  bisa  digunakan  pada  metode AHP  ,  penyebaran  kuesioner  harus  dilakukan kepada para ahli dalam energi laut. Langkah – langkah  dalam  mengolah  hasil  dari  kuesioner adalah sebagai berikut :
1. Menghitung rata – rata geometri hasil kuesioner.
….. (2)
Dimana : GM = Geometric Mean X1   = Pakar ke-1 X2   = Pakar ke-2 2. Menyusun matriks perbandingan Tabel 4. Matriks Perbandingan Kriteria 1 2 3 n 1 1 GM 12 GM 13 GM 1n 2 GM 21 1 GM 23 GM 2n 3 GM 31 GM 32 1 O 3n n GM n1 GM n2 GM n3 1
3. Menghitung bobot relatif ternormalisasi Tabel 5. Bobot Relatif Ternormalisasi Kriteria 1 2 n 1 1/ GM 11-n1 GM 12 / GM 12-n2 GM 1n / GM 14-n4 2 GM 21 / GM 11-n1 1/ GM 12-n2 GM 2n / GM 14-n4 n GM n1 / GM 11-n1 GM n2 / GM 12-n2 1/ GM 14-n4 4. Menghitung CI ( consistency index)
Nilai CI digunakan untuk menentukan apakah nilai dari kuesioner  konsisten  atau  tidak.  CI akan konsisten bila memiliki nilai 0
………… (3)
Dimana : CI      = consistency index max  = nilai  jumlah  eigen faktor dari matriks berordo n .
max =  GM 11-n1 x X 1 + .. +  GM 1n-n1 x X n
Jika  nilai  CI  lebih  besar  dari  0, maka harus diuji dengan consistency ratio (CR).
……………….. (4) Nilai RI berdasarkan ordo matriks

## III. METODOLOGI
Dalam  penelitian  ini,  akan  dilakukan  pemilihan  desain yaitu pemilihan jenis turbin dan mooring dari PLTAL yang akan ditempatkan di Nusa Penida, Bali.
Pemilihan Turbin Daya yang dibangkitkan H-Rotor turbine Keandalan Perawatan
Inclined Axis Turbine
Biaya Investasi Savonnius Turbine Faktor Lingkungan Darrieus Turbine Lokasi Straight Axis Turbine
Sesuai dengan metode yang digunakan , yaitu AHP. Maka langkah pertama yang dilakukan adalah menentukan kriteria dan  pilihanbaik  dari  turbin  dan  mooring.  Kriteria  untuk pemilihan  turbin  adalah  :  daya  ,  keandalan,  perawatan, biaya  ,  lingkungan  dan  lokasi.  Sementara  jenis  pilihan  , seperti  yang sudah disebutkan sebelumnya,  yaitu :  s traight axis,  inclined  axis,  savonnius,  egg-beater,  dan  h-rotor. Sedangkan  kriteria  untuk  pemilihan mooring adalah teknologi,  biaya,  perawatan  dan  lokasi.  Sedangkan  jenis pilihannya adalah vertical lift, single pile, dan tripod pile.
Langkah  selanjutnya  adalah  penyebaran  kuesioner  , kuesioner  disebarkan  kepada  para  ahli  energi  laut. Kemudian  menghitung  nilai consistency  index sesuai langkah sebelumnya.

## IV. ANALISIS DAN PEMBAHASAN
A. Analisa Kriteria Pemilihan Turbin
Gambar 7. Hirarki Pemilihan Turbin
Nilai consistency  ratio dari  pengolahan  kuesioner sebesar  2  %,  sehingga  hasil  kuesioner  konsisten. Pengolahan kuesioner  menghasilkan  urutan kriteria  dan nilai  :  perawatan  (0,32),  biaya  (0,28),  lokasi  (0,12), keandalan (0,11), lingkungan (0,09), daya(0,07).

## B. Analisa Pilihan Turbin
1. Analisa Daya Estimasi nilai daya yang bisa dihasilkan dari setiap turbin adalah sebagai berikut :
(5)
Dimana : P = Daya yang dibangkitkan = Efisiensi turbin
p = Massa jenis air laut (1025 )
A = Swept area v  = Kecepatan arus
Untuk  kecepatan  arus  diasumsikan  kecepatan rata-rata  arus  laut  Nusa  Penida  yaitu  2,5  m/s sedangkan diamter turbin 4m.
Tabel 6.  Perkiraan daya yang dibangkitkan turbin
Jenis Turbin Inclined Axis Straight Axis Savonnius Egg Beater H- Rotor Daya 24 KW 26 KW 7 KW 25 KW 38 KW 2. Analisa Keandalan Tabel 7. Penjabaran keandalan turbin Jenis Turbin Keterangan Inclined Axis Turbine Torsi dan fatique bagus, kontroling mudah. Straight Axis Turbine Torsi dan fatique bagus, kontroling mudah, penggunaan pada kondisi ekstrem Savonnius Turbine Putaran tidak tergantung arus, torsi bagus Egg Beater Turbine Putaran tidak tergantung arus, penggunaan pada kondisi ekstrem H-Rotor Turbine Putaran tidak tergantung arus, fatique bagus, penggunaan pada kondisi ekstrem 3. Analisa Biaya Secara  umum  jenis horizontal  axis lebih mempunyai  biaya  pembuatan  yang  lebih  murah, karena  horizontal  axis  mempunyai  desain  lebih mudah  karena  menggunakan straight  blade jika dibandingkan vertical axis .
4. Analisa Perawatan Tabel 8. Penjabaran perawatan turbin Jenis Turbin Keterangan Inclined Axis Turbine Kavitasi rendah, fatique bagus. Straight Axis Turbine Kavitasi rendah, fatique bagus, penggunaan di kondisi ekstrem Savonnius Turbine Kavitasi tinggi, perawatan murah Egg Beater Turbine Kavitasi tinggi, perawatan murah, penggunaan kondisi ekstrem H-Rotor Turbine Kavitasi tinggi, perawatan murah, fatique tinggi. 5. Analisa lingkungan Faktor  ini  dipengaruhi  oleh  RPM  dari  turbin, sehingga langkah yang dilakukan adalah mengestimasi nilai RPM. Tabel 9. Perkiraan RPM Turbin Jenis Turbin Inclined Axis Straight Axis Savonnius Egg Beater H- Rotor RPM 69 49 7 34 34
6. Analisa lokasi Lokasi  yang  digunakan  berada  pada  18meter kedalaman  dibawah  permukaan  air  laut.  Secara umum yang paling bagus adalah jenis inclined axis karena cocok digunakan pada arus permukaan.
7. Hasil Penilaian Berikut  ini  hasil  penilaian  dari  pengolahan kuesioner yang telah dilakukan.
Tabel 10. Hasil Penilaian Jenis Turbin Inclined Axis Straight Axis Savonnius Egg Beater H- Rotor Nilai 0,16 0,22 0,14 0,14 0,33
Hasil  perhitungan  akhir  dari  nilai  kriteria  dan nilai  pilihan  sebagai  berikut  :  H-Rotor  (033)  ,
Straight  Axis  (0,22),  Inclined  Axis  (0,16)  , Savonnius (0,14) dan Egg Beater (0,14).

## C. Analisa Kriteria Pemilihan
Mooring
Gambar 8. Hirarki Pemilihan Mooring
Nilai consistency  ratio dari  pengolahan  kuesioner sebesar  4  %,  sehingga  hasil  kuesioner  konsisten. Pengolahan kuesioner  menghasilkan  urutan kriteria  dan nilai  :  lokasi  (0,37),  biaya  (0,33),  perawatan  (0,19), teknologi (0,11) .
D. Analisa Pilihan Mooring
1. Analisa Teknologi Analisa ini dimaksudkan  pada kelebihan yang diberikan antar mooring .
2. Analisa Perawatan
Secara umum perawatan mengenai mooring PLTAL  akan  dilakukan  secara berkala  dalam  jangka  waktu  tertentu  bisa setiap  1  bulan  sekali,  ataupun  dalam  jangka waktu  6  bulan . Dari  segi  kemudahan perawatan  sudah  jelas  jenis verticallift lebih menguntungkan  karena  letaknya  berada  di permukaan  laut,  sehingga  saat  dilakukan survey  akan  lebih  mudah  ,  begitu  pula  jika terjadi  kerusakan  akan  mudah  untuk menggantinya.
3. Analisa Biaya Secara  umum  biaya  yang  dikeluarkan  untuk pembuatan seubah item ditentukan dari kemudahan pembuatan,  untuk mooring yang  paling  murah adalah vertical lift
4. Analisa Lokasi
Peletaka  lokasi  ditentukan  pada  kedalaman  18 meter  dibawah  permukaan  air  laut.  Masing  – masing  jenis mooring mempunyai  karakteristik masing – masing pada setiap lokasinya. Tabel 11. Perbandingan analisa lokasi
Jenis Permukaan Tanah Kedalaman Vertical Lift -Bisa  dipakai  pada  semua jenis permukaan tanah -Cocok dipakai pada arus permukaan Mono Pile -Kurang  cocok  dipakai  pada permukaan berbatu -Tidak cocok pada permukaan lumpur -Bagus dipakai pada arus permukaan Tripod Pile -Kurang  cocok  dipakai  pada permukaan berbatu -Tidak cocok pada lumpur -Cocok pada semua kedalaman 5. Hasil Penilaian
Tabel 12. Hasil Penilaian Jenis Mooring Vertical Lift Mono Pile Tripod Pile Nilai 0,69 0,21 0,10 Hasil  perhitungan  akhir  dari  nilai  kriteria  dan nilai  pilihan  sebagai  berikut  : vertical  lift (0,69), mono pile (0,21) dan tripod pile (0,10).

## V. KESIMPULAN
Berdasarkan  analisis  dan  pembahasan  di  atas,  didapatkan kesimpulan sebagai berikut:
1. Urutan perbandingan turbin dengan memakai kriteria daya  yang  dibangkitkan,  keandalan,  perawatan, biaya,  dampak  terhadap  lingkungan  dan  lokasi adalah H-Rotor turbin, Straight turbin, Inclined Axis, Egg beater (Darrieus) dan Savonnius turbin. 2. Urutan  perbandingan mooring dengan  memakai kriteria  teknologi,  perawatan  ,  biaya,  lokasi  adalah Vertical Lift,Tripod Pile, Mono Pile
3. Jenis  PLTAL  (Pembangkit  Listrik  Tenaga  Arus Laut)  yang  dipilih  untuk  selat  Nusa  Penida  pada kedalaman 18 meter adalah H-Rotor Turbine dengan jenis mooring Vertical Lift.

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  STTPLN.(2014).  Arus  laut  sebagai  sumber  energi listrik. http://www.  Getsttpln  .com/2014/03  /  arus-laut- sebagai-sumber-energi-listrik.html
[2].  Khan  M.J.  (2009). Hydrokinetic  energy  conversion systems  and  assessment  of  horizontal  and  vertical  axis turbines  for  river  and  tidal  applications:  A  technology status review
[3]. Alam Jahangir. (2009). Design and Development of a marine  current  energy  conversion  system  using  hybrid vertical axis turbine.
[4].  MECORKNEY.2008. Tidal  Devices. http  ://  www. emec.org.uk
[5].  Scottish  Enterprise.(2005). Marine  Renewable  (Wave and Tidal ) Opportunity Review .
Pemilihan Mooring Teknologi Vertical Lift Perawatan Mono Pile Biaya Lokasi Tripod Pile