eISSN: 2721-5717; pISSN: 2747-2124
https://journal.unhas.ac.id/index.php/zonalaut

## ZONA LAUT
JURNAL INOVASI SAINS DAN TEKNOLOGI KELAUTAN

## TWIN BALL AND TWIN CYLINDER OF WAVE ENERGY
* Dwikki Syachruluddin 1 , Arfena Deah Lestari 1 , Muhammad Ivanto 2 , Mochammad Meddy Danial 1 , Jasisca Meirany 1 1 Departemen Teknik Kelautan Universitas Tanjungpura
2 Departemen Teknik Mesin Universitas Tanjungpura *dwiki.syah@gmail.com

## Abstrak
Twin  Ball  and  Twin  Cylinder  of  Wave  Energy adalah  teknologi  yang  dapat  merubah  energi  kinetik  menjadi  energi listrik.  Penelitian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  potensi  pemanfaatan  energi  gelombang  laut  di  Desa  Pulau Lemukutan,  Kecamatan  Sungai  Raya  Kepulauan,  yang  mengalami  permasalahan  pasokan  listrik  terbatas.  Dengan menggunakan metode kuantitatif dan data sekunder yang diperoleh dari situs web ECMWV , penelitian ini menunjukkan bahwa Twin  Ball dapat  menghasilkan  daya  yang  lebih  besar  daripada Twin  Cylinder .  Daya  yang  dihasilkan  mampu membantu  1 buah  bagan nelayan  untuk  kebutuhan  penerangan.  Hasil  penelitian  ini  menunjukkan bahwa pemanfaatan energi gelombang laut dapat menjadi solusi alternatif untuk mengatasi permasalahan pasokan listrik di wilayah tersebut.

## Kata Kunci: Twin Ball and Twin Cylinder of Wave Energy

## Abstract
Twin  Ball  and  Twin  Cylinder  of  Wave  Energy  is  a  technology  that  can  convert  kinetic  energy  into  electrical  energy. This research was conducted to determine the potential utilization of ocean wave energy in Pulau Lemukutan Village, Sungai  Raya  Kepulauan Sub-district,  which  is  experiencing  problems  of  limited  electricity  supply.  Using  quantitative methods and secondary data obtained from the ECMWV website, this research shows that Twin Ball can produce more power than Twin Cylinder. The power generated can help 1 fishing chart for lighting needs. The results of this study indicate that the utilization of ocean wave energy can be an alternative solution to overcome electricity supply problems in the region.
Keyword: Twin Ball and Twin Cylinder of Wave Energy
Italic-

## 1. PENDAHULAN
Indonesia  dengan  wilayahnya  yang  luas  dan  jumlah  penduduknya  yang  tinggi,  serta  kondisi  geografisnya yang  beragam  dan  tersebar  luas,  Indonesia  masih  menghadapi  tantangan  untuk  menyediakan  energi  untuk setiap  orang  [1].  Indonesia  termasuk  bagian  dari  wilayah  laut  terbesar,  Indonesia  juga  memiliki  potensi energi laut yang dapat dimanfaatkan terutama terutama energi gelombang laut, yang dapat bermanfaat bagi penduduk di pesisir pantai dan pulau-pulau yang belum memiliki jaringan listrik [2].
Kecamatan  Sungai  Raya  Kepulauan  memiliki  2  wilayah,  yaitu  wilayah  yang  didaratan  dan  wilayah  yang berada  di  lautan  (wilayah  pulau).  Kecamatan  Sungai  Raya  Kepulauan  mencangkup  beberapa  desa,  yakni Karimunting, Sungai Raya, Sungai Keran, Rukmajaya, dan Pulau Lemukutan [3]. Permasalahan yang terjadi di Kecamatan tersebut merupakan permasalahan pasokan listrik yang terbatas di wilayah lautan yang berada di  Desa  Pulau  Lemukutan,  dimana  kebutuhan  listrik  di  Desa  tersebut  terbatas.  Penggunaan  listrik  di  Desa Pulau  Lemukutan  digunakan  dari  jam  17:00  –  05.00  sWib,  listrik  yang  disalurkan  merupakan  listrik  PLN dari pembangkit listrik tenaga disel yang masih menggunakan sumber bahan bakar fosil.
Desa Pulau Lemukutan ini, mayoritas penduduknya yang bekerja sebagai nelayan ikan, sehingga masyarakat yang  tinggal  di  Desa  Pulau  Lemukutan  ini  banyak  membangun  bagan  ikan  yang  berada  di  sekitar  pulau. Sumber  energi  yang  digunakan  pada  bangunan  bagan  ikan  ini  masih  menggunakan generator  set sebagai
sumber  energi  utama  yang  menggunakan  bahan  bakarnya  fosil.  Penggunaan  energi  fosil  yang  semakin meningkat, dapat mengakibatkan peningkatan emisi gas rumah kaca yang berdampak negatif terhadap bumi dan populasi makhluk hidup [4].
Adanya di pulau-pulau terluar wilayah Negara Kesatuan Republik Indonesia (NKRI) sangat bergantung pada minyak  sebagai  sumber  daya  listrik.  Agar  energi  gelombang  yang  tersedia  secara  alami  dapat  digunakan untuk  menyelesaikan  masalah  ini  [5].  Energi  alternatif  ini  sangat  berpotensi  untuk  membantu  kebutuhan masyarakat pesisir dan pulau-pulau Indonesia. Peneliti akan membuat alat PLTGL skala laboratorium untuk menghasilkan alat PLTGL yang dapat dimanfaatkan oleh para nelayan untuk kebutuhan penerangan.

## 2. METODE
Penelitian  ini  akan  menyelesaikan  masalah software  statistic dan  pengolahan  data  dengan  menggunakan metode  kuantitatif  Pada  penelitian  ini  menggunakan  metode  kuantitatif,  sebagai  contoh  peneliti mengumpulkan data berupa angka yang telah diproleh terlebih dahulu menggunakan program (software) [6]. Jenis data sekunder yang digunakan berupa data tinggi dan periode signifikan gelombang yang diperoleh di situs  web ECMWV ,  data  tersebut  akan  diolah  selama  10  tahun  ke  depan.  Dengan  demikian,  data  yang diperoleh akan membantu dalam menentukan Rancang Bangun Alat PLTGL Skala Laboratorium.

## 2.1. Design Alat PLTGL
Gambar 1 dan 2 menunjukkan design konsep mekanisme pembangkit listrik tenaga gelombang laut. Gambar tersebut merupakan gambar design alat PLTGL yang mempunyai mekanisme dengan merubah energi kinetik menjadi  energi  listrik,  dari  terjadinya  gelombang  yang  membuat  pelampung  terangkat  sehingga menggerakkan dinamo yang telah tersambung dengan lengan pelampung.
Gambar 1. Design Alat Pelampung Tabung
Gambar 2. Design Alat Pelampung Bola

## 2.2. Alat dan Bahan
Alat  dan  bahan  berikut  digunakan  dalam  penelitian  untuk  membantu  proses  pengujian prototype PLTGL skala laboraturium dan membantu dalam kegiatan pengumpulan dan pengolahan data gelombang.

## Tabel 1. Alat dan Bahan
No  Alat dan Bahan No  Alat dan Bahan No  Alat dan Bahan 1 Gear Pinion 10 Lampu Led 12V 19 Pelampung 2 One Way Bearing 8mm 11 Kabel 20 Wavetank 3 Generator DC 220V 12 Solder 21 Gergaji 4 Pillow block bearing 13 Timah Solder 22 Gerinda 5 Silinder steel 14 Multimeter 23 Bor Listrik 6 Pulley dan Belt 15 Casing Gear Box 24 Tang Kombinasi 7 Screw 16 Bearing 25 Mesin Las Listrik 8 Kunci L 17 Shaft Lock 26 Ocean Data View 9 Obeng 18 Lengan Gear As 27 Microsoft Excel

## 2.3. Metode Analisa Data
Analisa  data  ini  menggunakan  data  tinggi  dan  periode  gelombang  signifikan  untuk  mengolah  dan menganalisis data sekunder untuk mengetahui seberapa besar daya listrik yang dihasilkan oleh gelombang di lokasi penelitian. Data berikut dapat diolah dan dianalisis:

## 1. Data Periode dan Tinggi Gelombang Signifikan
𝐻 𝑠 = ∑ 𝐻 𝑖 ∑ 𝑓 𝑖 (1)
𝑇 𝑠 = ∑ 𝑇 𝑖 ∑ 𝑓 𝑖 (2)
Dimana 𝛴𝑓 𝑖 adalah  total  data  33,3%, 𝛴𝐻 𝑖 adalah  total  data  tinggi  gelombang, 𝛴𝑇 𝑖 adalah  total  data periode gelombang, 𝐻 𝑠 adalah tinggi gelombang signifikan, dan 𝑇 𝑠 adalah periode gelombang signifikan.

## 2. Menghitung Daya Gelombang Skala Lab
𝑃 = 𝜌𝑔 2 𝐻 2 𝑇 32𝜋 (3)
Dimana P adalah daya gelombang (watt), ρ adalah massa jenis air tawar (1000 kg/m 3 ), g adalah gravitasi bumi (9,8 m/s 2 ), T adalah periode gelombang (s), dan H adalah ketinggian gelombang (m).

## 3. Menghitung Daya Gelombang Laut
𝑃 = 𝜌𝑔 2 𝐻 2 𝑇 32𝜋 (4)

## 4. Menghitung Gaya Gelombang Skala Lab
𝐹𝑤 = 𝜌𝑔 2 𝐻 2 𝑇 2 64𝜋𝜆 (𝑐𝑜𝑠 2𝜋𝑡 𝑇 ) 2 (5)
Dimana Fw adalah gaya gelombang (N), ρ adalah massa jenis air tawar (1000 kg/m 3 ), g adalah gravitasi bumi  (9,8  m/s 2 ),  T  adalah  periode  gelombang  (s),  H  adalah  ketinggian  gelombang  (m),  dan 𝜆 adalah panjang gelombang (m).

## 5. Menghitung Gaya Apung Tabung
Fb = 𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑎 × Vtabung × g
(6)
Dimana 𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑎 adalah massa jenis air, Vtabung adalah volume tabung, dan g adalah gravitasi.

## 6. Menghitung Gaya Apung Bola
Fb = 𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑎 × Vbola × g (7)

## 7. Menghitung Gaya Bangkitan Pelampung Tabung
𝐹𝑔𝑡𝑎𝑏𝑢𝑛𝑔 = 𝐹𝑤 + 𝐹𝑏 − 𝑤 (8)
Dimana 𝐹𝑤 adalah gaya gelombang, 𝐹𝑏 adalah gaya apung, dan w adalah gaya benda.

## 8. Menghitung Gaya Bangkitan Pelampung Bola
𝐹𝑔𝑏𝑜𝑙𝑎 = 𝐹𝑤 + 𝐹𝑏 − 𝑤 (9)

## 9. Menghitung Daya Output Generator
𝑃 𝑜𝑢𝑡 = 𝑣 × 𝐼 (10)
Dimana 𝑃 𝑜𝑢𝑡 adalah daya prototype , 𝑣 adalah tegangan (volt), dan 𝐼 adalah arus (ampere).
10. Menghitung Efisien Alat Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang
𝜂 𝑃𝐿𝑇𝐺𝐿 = 𝑃 𝑜𝑢𝑡 × 𝑃 𝑤𝑎𝑣𝑒 × 100% (11)
Dimana 𝜂 𝑃𝐿𝑇𝐺𝐿 adalah efisien PLTGL (%), 𝑃 𝑜𝑢𝑡 adalah daya dari pembangkit listrik tenaga gelombang (watt), dan 𝑃 𝑤𝑎𝑣𝑒 adalah daya dari wavetank (watt).

## 11. Menghitung Skala Model
𝑠𝑘𝑎𝑙𝑎 𝑚𝑜𝑑𝑒𝑙 = 𝑃 𝐿𝑎𝑢𝑡 𝑃 𝑊𝑎𝑣𝑒𝑡𝑎𝑛𝑘
(12)
Dimana 𝑃 𝐿𝑎𝑢𝑡 adalah daya gelombang laut, 𝑃 𝑊𝑎𝑣𝑒𝑡𝑎𝑛𝑘 adalah daya gelombang kolam pengujian.
12. Menghitung Daya Alat Pada Kondisi Laut Sebenarnya
𝑃 𝑟𝑒𝑎𝑙 = 𝜂 𝑃𝐿𝑇𝐺𝐿 × 𝑠𝑘𝑎𝑙𝑎 𝑚𝑜𝑑𝑒𝑙 × 𝑃 𝑚𝑜𝑑𝑒𝑙 (13)
Dimana 𝜂 𝑃𝐿𝑇𝐺𝐿 adalah efisiensi PLTGL (%), 𝑃 𝑚𝑜𝑑𝑒𝑙 adalah daya alat (watt).

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Proses Pengerjaan Alat Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Skala Laboratorium

## 3.1.1 Perancangan Alat PLTGL
Perancangan alat dilakukan dengan mendesain alat menggunakan software autoCAD. Pada tahap ini desain alat  pembangkit  listrik  tenaga  gelombang  skala  laboratorium  bertujuan  agar  mendapatkan  gambaran  pada saat proses pembuatan alat.

## 3.1.2 Pembuatan Alat PLTGL
Pembuatan alat pembangkit listrik tenaga gelombang skala laboratorium memiliki beberapa tahapan proses pengerjaan, sebagai berikut:
1. Pembuatan Ceasing Gearbox, Gear Pinion, dan Lengan Gear as Pembuatan ceasing gearbox, gear pinion, dan Lengan gear as dengan mendesain menggunakan software autoCAD .  Pada  pembuatan ceasing  gearbox dengan  mendesain  menggunakan autoCAD, kemudian dilakukan export ke format STL, sehingga ceasing gearbox bisa dicetak menggunakan 3D printing . Pada pembuatan Gear Pinion dengan mendesain lima gear pinion dengan variasi gigi, yaitu 12 dan 24, kemudian dilakukan export ke format STL, sehingga gear pinion bisa dicetak menggunakan 3D printing . Pada pembuatan lengan gear as dengan mendesain menggunakan autoCAD , kemudian dilakukan export ke  format  STL,  sehingga  lengan gear  as bisa  dicetak  menggunakan 3D  printing .  Berikut  ini  gambar ceasing gearbox , gear pinion, dan lengan gear as, sebagai berikut:
Gambar 3. Desain Ceasing Gearbox Gambar 4. Desain Gear Pinion Gambar 5. Desai Lengan Gear As
2. Proses Pembuatan Alat Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang
Berikut  ini  gambar  proses  pembuatan  alat  pembangkit  listrik  tenaga  gelombang  skala  laboratorium, sebagai berikut:
a) b) c) d) e) f) g) h) i) j)
Gambar 6. Proses Pembuatan Alat PLTGL Skala Laboratorium
Pada  gambar  a)  merupakan  proses  pembuatan  pelampung  dan holder pelampung,  proses  ini  dilakukan pembuatan  pelampung  yang  akan  menjadi  media  untuk  menangkap  gelombang  dan  membuat  lengan gear bergerak  dan  memuat gear  pinion sehingga  menghasilkan  daya  listrik.  Pembuatan holder pelampung berfungsi sebagai media untuk menyangga pelampung agar kokoh dan sebagai penghubung ke lengan gear as .
Pada gambar b) merupakan proses pemasangan gear pinion, bearing, dan besi silinder padat pada casing gearbox, dilakukan  pemasangan  komponen gear  pinion,  bearing, dan  besi  silinder  padat  ke  dalam ceasing gearbox dilakukan dengan merakit komponen-komponen tersebut satu persatu. Pada gambar c), gambar d), dan gambar e) merupakan proses pemasangan pulley, belt, dan dinamo, pada tahapan ini komponen  dipasang  satu  persatu, pulley 32  gigi  dipasang  ke as shaft yang telah terhubung dengan gear  as, sedangkan pulley 20  gigi  dipasangkan  ke  besi  silinder  padat  dinamo,  kemudian belt sebagai penghubung yang akan menggerakkan ke 2 pulley tersebut. Pada gambar f), gambar g), gambar h) merupakan proses pemasangan pillow block, lengan gear as, dan one way bearing, dalam proses ini pillow block yang sudah terpasang dengan dudukan besi dihubungkan dengan besi silinder padat yang telah terpasang dengan ceasing gear box dan komponen lainnya. Pillow block ini berfungsi mengunci agar as shaf t tidak bergerak dan berubah posisi. Pada proses pemasangan lengan gear  as dan one  way  bearing ini  merupakan proses  yang  sangat  penting  karena  lengan gear  as yang  telah  dipasang one  way  bearing ,  kemudian  dipasangkan  ke  besi  silinder  padat  ini  yang  akan menggerakkan  semua  komponen  yang  telah  menjadi  satu,  sehingga  dapat  memutar  dinamo  yang  akan menghasilan daya listrik.
Pada  gambar  i)  merupakan  proses  pemasangan  pelampung  dan holder pelampung,  pada  proses  ini pelampung dan holder pelampung yang telah dibuat dipasangkan ke lengan gear as , sehingga gelombang yang ditangkap oleh pelampung akan menggerakkan semua komponen.
Pada gambar j) merupakan proses  pemasangan rangkaian listrik,  pada proses ini rangkaian listrik yang dibuat berfungsi unuk mendapatkan output daya yang keluar dengan memasang rangkaian lampu 12 V yang disambungkan dengan dinamo. Berikut ini proses pemasangan rangkaian lisrik, sebagai berikut:

## 3.2. Hasil Uji Alat PLTGL

## 3.2.1 Hasil Uji Alat PLTGL Twin Ball (Panjang Lengan 30 cm)
Hasil uji alat tersebut menghasilkan parameter untuk hitungan mencari daya listrik yang didapatkan, efisiensi alat PLTGL, daya gelombang laut, daya gelombang wavetank , skala model, dan perhitungan daya alat pada kondisi laut sebenarnya.

## Tabel 2. Hasil Uji Twin Ball
Muka Air (cm) Putaran Speed Control (⁰) Tinggi Gelombang (cm) Periode Gelombang (d) Tegangan (V) Arus (A) 23 200 4,0 1,8 4,34 0,1

## 3.2.2 Hasil Uji Alat PLTGL Twin Cylinder (Panjang Lengan 30 cm)
Hasil  pengujian  alat  tersebut  menghasilkan  parameter  untuk  perhitungan  mencari  daya  listrik  yang didapatkan, efisiensi alat PLTGL, daya gelombang laut, daya gelombang wavetank , skala model, perhitungan daya alat pada kondisi laut sebenarnya.
Tabel 3. Hasil Uji Twin Cylinder Muka Air (cm) Putaran Speed Control (⁰) Tinggi Gelombang (cm) Periode Gelombang (d) Tegangan (V) Arus (A) 23 200 4,0 1,8 2,35 0,1

## 3.3. Hasil Perhitungan
Hasil perhitungan menggunakan perbandingan dua model pelampung yang meliputi pelampung tabung dan bola. Hasil uji dengan twin ball dengan panjang lengan 30 cm menghasilkan tegangan 4,34 V dan arus listrik 0,1  A  dengan  beban  lampu led sebesar  12  V, twin  cylinder dengan  panjang  lengan  30  cm  menghasilkan tegangan 2,35 V dan arus listrik 0,1 A dengan beban lampu led sebesar 12 V.
Berdasarkan  hasil  perhitungan  menunjukkan  bahwa  pelampung  bola  menghasilkan  0,434Watt  daya  listrik dengan menggunakan rumus persamaan (10), dan pengujian dengan pelampung tabung menghasilkan 0,235 Watt  dengan  menggunakan  rumus  persamaan  (10),  ini  menunjukkan  bahwa  pelampung  model  bola menghasilkan daya listrik terbesar, karena pengaruh besar dan kecil daya yang diperoleh mempengaruh gaya bangkitan pelampung bola 29,94 N dan gaya bangkitan twin cylinder 8,32 N dihitung dengan menggunakan rumus pada persamaan (8).
Hasil percobaan pelampung bola menunjukkan efisiensi alat PLTGL sebesar 1,1% dengan rumus persamaan (11),  dan  efisiensi  pelampung  tabung  sebesar  0,65% dengan  rumus  persamaan  (11).  Dengan  menggunakan rumus perkalian dari persamaan (11), persamaan (12), dan persamaan (10).
Tabel 4. Hasil Hitungan Daya dan Efisiensi Alat PLTGL
Muka Air (cm) Putaran Speed Control (⁰) Tinggi Gelombang (cm) Periode Gelombang (d) Panjang Lengan (cm) Daya Output (Watt) Efisiensi (%) Bola Tabung  Bola Tabung 23 cm 200⁰ 4,0 cm 1,8 30 cm 0,434  0,235 1,1 0,65 Tabel 5. Hasil Hitungan Daya Listrik Pada Kondisi Laut Sebenarnya Tinggi Gelombang (m) Periode Gelombang (d) Daya Gelombang (Watt) Skala model Daya Output Alat (Watt) Efisiensi Alat (%) Daya Pada Kondisi Laut Sebenarnya (Watt) Laut Wave tank Laut Wave tank Laut Wave tank Bola Tabung  Bola  Tabung  Bola Tabung 0.6741  0,04 4,35 1,8 1936  2,75 700 0,434  0,235 1,1 0,65 334,18  106,93

## 4. KESIMPULAN
Hasil  perhitungan  alat  PLTGL  menggunakan  dua  pelampung,  yaitu  pelampung  tabung  dan  bola,  dapat menghasilkan  daya  sebesar  0,434  Watt  dan  0,235  Watt  yang  dapat  menyalakan  lampu LED 12  V.  Dari analisis  yang  dilakukan,  diperoleh  bahwa  dengan  skala  1:700,  alat  PLTGL  di  lokasi  penelitian  dapat menghasilkan  daya  sebesar  334,18  Watt  dan  106,93  Watt.  Daya  terbesar  yang  dihasilkan  adalah  334,18 Watt, yang berarti bahwa potensi energi gelombang laut yang dihasilkan dapat membantu satu bagan nelayan dengan  3-4  lampu  untuk  kebutuhan  penerangan  dalam  menangkap  ikan  di  laut  dengan  spesifikasi  lampu nelayan  bagan  berkisar  antara  50-75  Watt  pada  masing-masing  lampu.  Hasil  penelitian  ini  menunjukkan bahwa  pemanfaatan  energi  gelombang  laut  dapat  menjadi  solusi  alternatif  untuk  mengatasi  permasalahan pasokan  listrik  di  wilayah  tersebut.  Penelitian  selanjutnya  dapat  dilakukan  untuk  mengoptimalkan pemanfaatan energi gelombang laut dan meningkatkan kualitas hidup masyarakat setempat.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih diucapkan kepada KEMDIKBUD, telah memberikan pendanaan pada pembuatan alat PLTGL ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  J. Inovasi et al. , “Zona laut,” vol. 2, no. 3, pp. 92–98, 2021.
[2]  P.  Parjiman,  M.  Subekti,  D.  Daryanto,  and  M.  Rif’an,  “Simulasi  Gelombang  Laut  Untuk  Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut (PLTGL),” J. Teknol. Elektro , vol. 9, no. 2, 2015.
[3]  B. Regency and I. Figures, “Badan Pusat Statistik Kabupaten Bengkayang,” 2018.
[4]  A.  E.  Setyono  and  B.  F.  T.  Kiono,  “Dari  Energi  Fosil  Menuju  Energi  Terbarukan:  Potret  Kondisi Minyak dan Gas Bumi Indonesia Tahun 2020 – 2050,” J. Energi Baru dan Terbarukan , vol. 2, no. 3.
[5]  S. Rahman, A. Y. Baeda, and H. Umar, “Potensi Energi Gelombang sebagai Sumber Energi Alternatif di Pulau-Pulau Terluar Wilayah NKRI,” J. Penelit. Enj. , vol. 20, no. 2, pp. 32–38, 2016.
[6]  H. D. Susanti et al. , “MEMAPARKAN DATA DAN TEMUAN PENELITIAN,” J. Keperawatan. Univ. Muhammadya Malang , vol. 4, no. 1, pp. 724–732, 2017.