POTENSI ENERGI GELOMBANG LAUT DI PERAIRAN MENTAWAI …

JURNAL GEOLOGI KELAUTAN Volume 18, No. 2, November 2020

97

POTENSI ENERGI GELOMBANG LAUT DI PERAIRAN MENTAWAI

OCEAN WAVE ENERGY POTENTIAL IN THE MENTAWAI WATERS

Irwan Hidayat Suherman* dan Purnomo Raharjo

Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi Kelautan, Jl. Dr. Junjunan 236 Bandungemail: : *[email protected]

Diterima : 17-09-2019, Disetujui : 07-10-2020

ABSTRAK

Berdasarkan data sekunder kejadian gelombang signifikan tahunan dan dari hasil pemodelan distribusigelombang.di perairan Mentawai, tercatat tinggi gelombang di daerah tersebut adalah antara 1,4 – 2,3 meter denganperioda sekitar 7,8 – 8,3 detik dari 35% total frekuensi kejadian gelombang tahunan.

Perhitungan potensi energi gelombang dikaji dengan menggunakan pemodelan yang dirata-ratakan untuk periodesepuluh tahun antara 2006 dan 2015 dengan mempertimbangkan variabilitas tahunan dan musiman. Dari persamaanperhitungan potensi energi gelombang, didapat rata-rata daya gelombang tahunan sekitar 8-16 kW/m dengan dayamaksimum 16-20 kW/m di area pantai barat Pulau Siberut (PKST). Sementara perubahan rata-rata bulanan daya

gelombang selama 10 tahun (2009-2018) dihitung dengan mengacu dari data satelit AVISO pada koordinat 04o-01o LS

dan 98o-101o BT dengan resolusi spasial sebesar 1ox1o dengan data batimetri GEBCO resolusi 1 menit. Dari hasilpemodelan didapat musim timur (Juni-Juli-Agustus) dan musim peralihan ke-2 (September-Oktober-November)mencapai 17 kW/m di perairan Pasakiat Teileleu. Hasil verifikasi model gelombang terhadap data altimetrimenunjukkan tingkat korelasi hingga 76,23%.

Kata kunci: Tinggi gelombang signifikan (Hs), daya gelombang (P), variabilitas musim, Mentawai.

ABSTRACT

Based on secondary data of significant annual wave events and from the results of wave distribution modeling inthe Mentawai waters, recorded wave height in the area is between 1.4 - 2.3 meters with a period of about 7.8 - 8.3seconds from 35% of the total frequency annual wave events.

Calculation of wave energy potential is assessed using averaged modeling for the ten years period between 2006and 2015 taking into account annual and seasonal variability. From the equation of the calculation of wave energypotential, the average annual wave power is around 8-16 kW / m with a maximum power of 16-20 kW / m in thewestern coast area of Siberut Island (PKST). While the change in monthly average wave power for 10 years (2009-

2018) is calculated by referring to the AVISO satellite data at coordinates 04o-01o S and 98o-101o E with 1ox1o spatialresolution with GEBCO bathymetry data 1 minute resolution. From the modeling results, the east monsoon (Juny-July-August) and the second transition monsoon (September-October-November) reached 17 kW/m in the waters of PakasiatTeleleu. The results of the verification of the wave model against the altimetry data showed a correlation level of up to76.23%.

Key word: Significant Wave Height (Hs), Wave Power (P), seasonal variability, Mentawai.

PENDAHULUAN

Untuk mendukung pembangunan nasionalsecara berkelanjutan dan meningkatkan ketahananenergi nasional, sumber daya energi terbarukan

merupakan salah satu sumber terpentingpendorong pertumbuhan ekonomi karena sangatdibutuhkan setiap elemen masyarakat (Undang-Undang Nomor 70 Tahun 2007). Oleh karena itu,keterbatasan sumber daya energi akan menjadi

Kontribusi:Irwan Hidayat Suherman dan Purnomo Raharjo adalah sebagai kontributor utama pada artikel ini.

JURNAL GEOLOGI KELAUTANVolume 18, No. 2, November 2020

98

kendala yang dapat menghambat laju pertumbuhanekonomi di kemudian hari. Langkah yangdilakukan pemerintah untuk mengantisipasikelangkaan/krisis energi di Indonesia antara lainmelalui Kebijakan Energi Nasional (KEN), CetakBiru Pengelolaan Energi Nasional 2005 - 2025,Kebijakan Strategis Nasional Pembangunan IlmuPengetahuan dan Teknologi (Iptek), sertaKebijakan Nasional Eksploitasi Laut yangmenekankan sustainabilitas energi melaluipenciptaan dan pemanfaatan sumber energiterbarukan. Pada PP KEN 2014 bauran energiakan dioptimalkan, sehingga pada tahun 2025komposisi energi diharapkan menjadi 23% darisektor energi baru terbarukan. Salah satu energiterbarukan yang berkembang saat ini yakni energikelautan yang dikenal di beberapa negara sebagaienergi alternatif untuk mengatasi efek dariperubahan iklim akibat dari aktivitas manusia danuntuk ketahanan energi ke depan (Shields dkk,2011). Beberapa teknologi saat ini masih dalamtahap pengembangan untuk meningkatkanperforma pembangkit tenaga listrik yangbersumber dari energi gelombang (Lopez, dkk,2013).

Kebijakan Kementerian Energi dan SumberDaya Mineral (KESDM) dalam menjawab isunasional mengenai energi dengan diversifikasienergi adalah penganekaragaman penyediaan danpemanfaatan berbagai sumber energi baru, salahsatunya adalah sumber energi kelautan yang dapatdimanfaatkan menjadi pembangkit tenaga listrikberbasis energi gelombang laut. Dari perspektifini, dalam beberapa dekade mendatang, energigelombang laut diperkirakan menghasilkansetidaknya 10% dari permintaan energi global(Silva dkk., 2016).

Kepulauan Mentawai merupakan salah satukabupaten di Provinsi Sumatera Barat yangterletak berhadapan dengan Samudera Hindiadengan luas wilayah tercatat 6.011,35 km2 dangaris pantai sepanjang 1.402,66 km.Keberadaannya sebagai pulau terdepan di kawasanNKRI menjadikannya kawasan strategispertahanan kemanan nasional. Secara geografis,Kepulauan Mentawai terletak di, ProvinsiSumatera Barat terletak pada posisi koordinat98°35’00”-100°32’00” BT dan 0°55’00”-3°21’00”LS. Kabupaten Kepulauan Mentawai terdiri atas 4pulau besar ditambah pulau-pulau kecil. Keempatpulau besar ini adalah Pulau Siberut, Pulau Sipora,Pulau Pagai Utara dan Pulau Pagai Selatan.

Kepulauan Mentawai, Sumatera Barat, masihbanyak belum teraliri listrik. Dari 43 desa di

Kabupaten Kepulauan Mentawai, 23 desa belumterhubung listrik ke grid PLN. Rasio elektrifikasiMentawai paling rendah daripada semua daerah diSumatera Barat hanya sekitar 29,80%. Pemerintahbaik pusat maupun daerah berupaya memenuhilistrik warga dengan energi terbarukan.

Menurut data dari Direktorat JenderalKetenagalistrikan, Kementerian Energi danSumber Daya Mineral menyebutkan bahwapotensi permintaan listrik di Provinsi SumateraBarat, salah satunya yakni Kepulauan Mentawai.Kebutuhan listrik yang belum terpenuhi meliputidi tujuh kecamatan, diantaranya Pagai Selatan,Pagai Utara, Sipora Selatan, Sipora Utara, SiberutBarat Daya, Siberut Tengah, dan Siberut Utara.Sementara terdapat tujuh desa yang memilikielektrifikasi rendah diantaranya Bulasat, Sinaka,Malakopa, Mara, Pasakiat Teileleu, Saibi Samukop,dan Sirilogui (Gambar 1).

Data PLN menyebutkan, di Pulau Siberut,delapan desa terlistriki, sedangkan 12 desa lainnyabelum terhubung listrik. Di pulau-pulau lain,seperti Pagai (Sikakap) dan tujuh desa lainnyabelum ada jaringan listrik PLN.

Kajian potensi energi gelombang laut akanlebih ditekankan pada analisis dasar potensi energigelombang laut dengan menggunakan beberapametode penelitian. Di samping itu, dilakukanpemodelan gelombang laut serta perhitunganpotensi energi gelombang laut berdasarkan dataprimer maupun data sekunder yang tersedia sertaanalisis faktor daya dukung lingkungan,infrastruktur, kebijakan pemerintah yang adaterhadap layak atau tidaknya dikembangkanpembangkit listrik energi gelombang laut diperairan Kepulauan Mentawai. Energi gelombangterdistribusi secara tidak sama rata di seluruhperairan global (Pontes, 1998). Iklim gelombangmempengaruhi tingkat energi gelombang. Ketikagelombang mendekati pantai, energi terdisipasi,berpengaruh terhadap penurunan tingkat energiyang dihasilkan. Sehingga energi yang didapatbergantung pada lokasi dan jarak terhadap pantai.

METODE

Lokasi kajian dipilih sebagai satu dari wilayahyang mempunyai potensi energi gelombangsepanjang pantai barat Sumatera dengan rata-rataflux energi gelombang diperkirakan mencapai 20-30 kW/m (Cornett, dkk., 2008). Perairan antaraAsia dan Australia serta Samudra Pasifik danHindia merupakan posisi perairan dengan strukturyang spesifik secara geografi (Wrytki, 1961).


99

Pendekatan ini berdasarkan padaperbandingan antara prediksi secara numerikdengan hasil pengukuran dari tinggi signifikan danperiode puncak. Domain area diambil di wilayahperairan barat Kepulauan Mentawai. Databatimetri sekunder diperoleh dari GEBCO (GlobalBathymetric Chart of Oceans) dengan resolusi 1menit. Data gelombang sekunder didapat dari datasatelit AVISO. Periode data satelit yang digunakansebagai verifikasi dimulai 14 September 2009 s/d19 Mei 2018 (9 tahun) dengan resolusi spasialsebesar 10x10. Data angin diperoleh dari satelitNCDC di lokasi Tabing Padang Sumatera Baratyang dikompilasi dengan referensi J-OCE Undip(Dewi, dkk., 2017), yang mengolah data anginselama 10 tahun (2006-2015) dari BMKG TabingPadang yang dikonversi menjadi data gelombangrepresentatif musiman berdasarkan metodeperamalan gelombang SMB (Sverdrup, Munk, andBertscneider) yang kemudian model dijalankandengan menggunakan asumsi tersebut.

A. Deskripsi Kajian

Data gelombang didapat dari referensi JurnalOseanografi (J-OCE) Undip (Dewi, dkk., 2017).Dari data pengukuran pada titik koordinat01°33’20.0” LS dan 99°12’32.8” BT padakedalaman 10 meter yang dilakukan pada tanggal 9Agustus hingga 3 September 2015 di perairan

Pulau Siberut, yang dikompilasi dengan datagelombang sekunder satelit altimetri AVISO yangdiambil pada tanggal 14 September 2009 s/d 19Mei 2018 (9 tahun) di perairan Mentawai padakoordinat 04°-01° LS dan 98°-101° BT diperolehdata tinggi gelombang signifikan dan perioda padamasing-masing musim. Data tinggi dan periodagelombang selanjutnya diurutkan untukmendapatkan data gelombang representatif sepertiyang tersaji pada Tabel 1.

B. Formulasi Model Teoritis

Dinamika gelombang dijelaskan denganpersamaan transport densitas wave action. Untukaplikasi skala kecil basic transport diformulasikandalam koordinat kartesian, sedangkan koordinatspherical digunakan untuk aplikasi skala besar.Spektrum gelombang berubah terhadap waktu danruang yang merupakan fungsi dari dua parameterfasa gelombang. Dua parameter fasa gelombang

dapat berupa vektor wave number , dan arah ,atau arah θ dan frekuensi sudut relatif, ,atau frekuensi sudut absolut, . Padamodel parameter yang digunakan dalam formulasiyaitu arah gelombang θ dan frekuensi angularrelatif,σ. Hubungan densitas gelombang, N(σ,θ),dengan energi gelombang E(σ,θ) pada persamaan

Gambar 1. Lokasi di Kabupaten Kepulauan Mentawai, Provinsi Sumatera Barat, yang belumteraliri listrik sepenuhnya (Ditjen Ketenagalistrikan ESDM, 2017).


100

Penjalaran gelombang pada kedalaman yangberubah dan terdapat pengaruh arus, makahubungan antara frekuensi sudut relatif danfrekuensi angular absolut terdapat dalampersamaan berikut

dengan g adalah percepatan gravitasi, d

kedalaman air, dan adalah vektor kecepatan arus.

Besar nilai kecepatan grup, , dari energigelombang relatif diberikan oleh

Kecepatan fasa, c, dari gelombang relatifterhadap arus yaitu

Frekuensi dari spektrum pada frekuensi

minimum, , dan frekuensi maksimum, .Persamaan pembangun merupakan persamaankesetimbangan gelombang yang diformulasikandalam koordinat kartesian maupun spherical(Komen dkk., 1994). Dalam artikel ini hanya akandibahas persamaan dalam koordinat kartesian yaitu

dimana adalah densitas, t

merupakan waktu, koordinat kartesian,

adalah kecepatan penjalarandari grup gelombang dalam empat dimensi, Sadalah variabel sumber pada persamaan

kesetimbangan energi. adalah diferensial empat-

dimensi operator , σ, θ. Karakteristik penjalarankeempat variabel kecepatan dijelaskan sebagaiberikut:

Variabel sumber energi, S, merupakanpenjumlahan dari fungsi-fungsi sumber yangmasing-masing mewakili proses fisis

Pada persamaan diatas adalah pembangkit

energi oleh angin, adalah transfer energigelombang dari interaksi non-liner antar

gelombang, adalah disipasi energi gelombang

akibat white-capping, adalah disipasi energi

akibat gesekan dasar, dan adalah disipasienergi gelombang akibat gelombang pecah.

C. Resolusi Numerik

Pemodelan dilakukan untuk mendapatkandistribusi tinggi gelombang signifikan dan periodegelombang untuk mendapatkan potensi daya listriksehingga diharapkan dapat ditentukan luasandaerah potensi pengembangan energi gelombanglaut di perairan Mentawai. Batas terbuka darimodel mencakup daerah tenggara, barat daya danbarat laut dari perairan terbuka Samudera Hindia.Validasi hasil pemodelan distribusi tinggisignifikan maupun perioda gelombang dilakukanterhadap data gelombang altimetri, yaitu titikkoordinat (99°BT, 2°LS) yang berada di barat dayaPulau Siberut Kepulauan Mentawai.

D. Model Setup

Modul yang akan digunakan dalam analisatranformasi gelombang dari laut dalam hingga kearea laut dangkal pada Software MIKE 21 adalahmodul Spektral Wave (SW). Pemodelan gelombangdengan menggunakan perangkat lunak MIKE 21

Tabel 1. Gelombang Representatif Peramalan Gelombang Musiman (Dewi, dkk., 2017).


101

SW sebagai alat simulasi dinamika gelombang.MIKE 21 SW adalah program yang menghitungparameter gelombang dengan metode finiteelemen tiga dimensi. Gaya pembangkit (generatingforce) yang digunakan adalah data angin. MIKE 21SW dikembangkan oleh DHI Water &Environment (DHI). Pemodelan ini menggunakansolusi persamaan Navier-Stokes tiga dimensi yangdidasarkan pada pendekatan Boussinesq. Sehinggapemodelan terdiri dari persamaan kontinuitas danmomentum.

MIKE 21 SW merupakan model generasi barudari wind-wave model berdasarkan unstructuredmesh. MIKE 21 SW mensimulasikanpertumbuhan, peluruhan dan transformasigelombang yang dibangkitkan oleh angin dan swelldi offshore dan area pesisir. MIKE 21 SW memilikidua formulasi berbeda, yaitu Directional decoupledparametric formulation dan Fully spectralformulation. Directional decoupled parametricformulation berdasarkan parameterisasi daripersamaan konservasi wave action. Parameterisasidilakukan pada frekuensi dominan denganmenjadikan momen ke-nol dan momen ke-satusebagai variabel yang bergantung pada variabellain (Holthuijsen,1989). Fully spectral formulationberdasarkan persamaan konservasi wave actiondimana frekuensi tiap arah dari spektrum wave

action adalah variabel yang bergantung padavariabel lain.

Daerah model didiskritisasi dengan ukurangrid yang bervariasi dengan grid terbesar yaitu5000 m2 yang terdiri dari 93 node dan 147 elemendengan jarak 24,38 km garis pantai (shoreline) kelepas pantai (Gambar 2). Pada batas terbukadigunakan data gelombang hasil pengolahan dataSMB sebagai input elevasi diantaranya tinggisignifikan (Hs), periode rata-rata (Te), arah

gelombang ( ) dan arah sebaran gelombang ( ).Batas terbuka dari domain model ini terdiri atas 3buah (tenggara, barat daya dan barat laut). Simulasidilakukan dengan asumsi 1 tahun, yaitu dilakukandengan menggunakan data gelombang musimanyang didapat dari hasil pengolahan data SMB(Dewi, dkk., 2017) dengan 4 (empat) skenario,yaitu simulasi musim barat laut (Desember-Januari-Februari), musim peralihan 1 (Maret-April-Mei), musim barat daya (Juni-Juli-Agustus),dan musim peralihan 2 (September-Oktober-November). Input batimetri wilayah Mentawai(Pasakiat Teileleu) serta koefisien gesekan dasaryang digunakan adalah koefisien Manning sebesar32 m1/3/s dan difusivitas horisontal Smagorinskysebesar 0.28 serta koefisien quadraplet wavesebesar 0.25.

0θ θ

Gambar 2. Domain area lokasi Pasakiat Teileleu perairan Mentawai Sumatera Barat.


102

E. Perhitungan Potensi Energi Gelombang

Perhitungan potensi energi gelombangmerupakan dasar dari suatu perencanaanpemanfaatan desain teknologi konvertergelombang (Falcao, 2009). Perhitungan daya listrikgelombang menggunakan persamaan sebagaifungsi variable dari parameter gelombang.Estimasi daya listrik yang dihasilkan dari konversienergi gelombang laut dilakukan denganmenggunakan persamaan sebagai berikut(Holthuijsen, dkk., 2007):

, dimana P = Daya listrik per satuan panjang gelombang

(W/m)

= Berat jenis air laut (1025 kg/m3)g = percepatan gravitasi (m/s2)

= Tinggi gelombang signifikan (meter)

= Periode gelombang (detik)Dalam model gelombang perhitungan

tersebut digunakan pada setiap simpul (node) griddomain area model sehingga menghasilkandistribusi lateral daya gelombang (P).

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Pemodelan Gelombang

Verifikasi Model Gelombang Hasil PrediksiHasil pemodelan gelombang didapat berupa

nilai beberapa parameter gelombang yangbervariasi terhadap ruang (spatial) di satu arealokasi model berdasarkan pola musiman diperairan Mentawai. Pola musiman meliputi empatmusim yakni musim barat laut, musim peralihan 1,musim barat daya, dan musim peralihan 2. Padamusim barat laut nilai maksimum tinggi signifikan(Hs) yang didapat sebesar 2,08 meter, sedangkanperiode puncak gelombang (Tpeak) sebesar 8.22detik sedangkan rata-rata tinggi gelombang(Hmean) sebesar 1,17 meter, dengan standardeviasi arah gelombang (DirStDev) sebesar 17,82,dengan daya rata-rata gelombang (P) sebesar 7,48kW/m.

Pemodelan gelombang diverifikasi terhadapstatistika dasar yang dihitung berdasarkan tinggisignifikan Hs di titik lokasi yang dipilihberdasarkan data satelit altimetri (99°BT, 2°LS).Dari hasil perhitungan statistik di titik pengukurantersebut, dihasilkan korelasi keseluruhan sebesar

76.23% (Gambar 3). Pada pengukuran menengahdan jangka pendek, perbandingan antara hasilnumerik dan altimetri memperlihatkan perbedaanyang lebih baik pada Hs di perairan dalam.

Dari hasil pemodelan distribusi tinggisignifikan terlihat bahwa daerah yang mempunyaitinggi gelombang signifikan yang besar beradapada musim barat laut, barat daya, dan peralihanke-2 dengan tinggi signifikan mencapai lebih dari 2meter di wilayah barat Pulau Siberut perairanMentawai. Hasil validasi menunjukkan bahwa nilaitinggi signifikan hasil pemodelan lebih besar daridata altimetri. Hal ini dikarenakan tinggi signifikanlapangan (Hs) yang disimulasikan menggunakandata SMB sebesar 1.959 dari data altimetri yangdidapat (Muliati, Y., dkk., 2016). Oleh karena itu,analisis untuk hasil pemodelan difokuskan di lokasitersebut.

B. Perhitungan Daya Gelombang Lokal

Distribusi Spasial dari Pola Distribusi EnergiPola energi gelombang di wilayah perairan

barat Pulau Siberut Mentawai ditunjukkan padadaya gelombang rata-rata tahunan selama 4musim. Dengan terdapat 147 grid cell dapat dilihatsebaran parameter gelombang, tinggi signifikan Hsdi perairan barat daya Siberut khususnya DesaPasakiat Teileleu (Gambar 4) dan daya gelombangdi sekitar lokasi area model (PKST) yang berubahterhadap ruang dan waktu (Gambar 5).

Daya gelombang yang paling besar terdapat diperairan Pasakiat Teileleu yaitu sebesar P = 15kW/m. Gelombang akan mengalami disipasi energisecara signifikan yang diakibatkan oleh gesekandasar dan gelombang pecah. Daya gelombang rata-rata menurun dari 36 kW/m di perairan dalam danpada saat memasuki perairan dangkal PasakiatTeileleu menjadi 4 kW/m. Hasil disipasi denganvariabilitas spasial yang kuat menghasilkan 8-15kW/m di perairan dangkal sebelah barat PulauSiberut, sedangkan penurunan dibawah 10 kW/mdi area terlindung yang berlokasi dibelakang PulauSiberut. Hasil dari perbandingan antara nilaisimulasi pemodelan terhadap data altimetri cukupbaik dilihat dari grafik perbandingan tinggisignifikan yang mempunyai korelasi sebesar67.78%. Pada musim transisi pertama nilaimaksimum tinggi signifikan (Hs) yang didapatsebesar 1.85 meter, periode puncak gelombang(Tpeak) sebesar 7.64 detik.

Sementara rata-rata tinggi gelombang(Hmean) sebesar 1.66 meter, dengan daya rata-ratagelombang (P) sebesar 10.51 kW/m. Hasil dari

22 20 030.5

64 .m e m eg kWP H T H T

m sρ

π⎛ ⎞= ≈ ⎜ ⎟⎝ ⎠

ρ

0mH

eT


103

Gambar 3. Grafik perbandingan tinggi signifikan (Hs) model simulasi terhadap data satelit altimetriberdasarkan musiman sepanjang tahun.

Gambar 4. Prediksi rata-rata tinggi signifikan (Hs) tahunan (kiri atas) musim barat laut, (kanan

atas) musim peralihan I, (kiri bawah) musim tenggara, dan (kanan bawah) musimperalihan II di wilayah Pasakiat Teileleu Kep. Mentawai di periode 2009-2018.


104

perbandingan antara nilai simulasi pemodelanterhadap data altimetri cukup baik yaitumempunyai korelasi sebesar 76.33%. Pada musimtenggara nilai maksimum tinggi gelombangsignifikan (Hs) yang didapat sebesar 2.16 meter,sedangkan periode puncak gelombang (Tpeak)sebesar 8.32 detik, sedangkan rata-rata tinggigelombang (Hmean) sebesar 1.94 meter. Dayarata-rata gelombang (P) sebesar 15.78 kW/m.Hasil dari perbandingan antara nilai simulasipemodelan terhadap data altimetri cukup baikyaitu mempunyai korelasi sebesar 84.20%. Padamusim transisi kedua, nilai maksimum tinggigelombang signifikan (Hs) sebesar 2.13 meter,sedangkan periode puncak gelombang (Tpeak)sebesar 8.31 detik. dengan rata-rata tinggigelombang (Hmean) sebesar 1.98 meter,diperoleh daya rata-rata gelombang (P) sebesar16.15 kW/m. Hasil dari perbandingan antara nilaisimulasi pemodelan terhadap data altimetri cukupbaik yaitu mempunyai korelasi sebesar 76.60%.

2) Variabilitas Tahunan dan Musiman

A) Variabilitas bulanan selama 10 tahunPantai barat Sumatera memiliki flux energi

gelombang rata-rata berkisar antara 20-30 kW/mberdasarkan basis skala model global denganperiode 10 tahun, yakni dari tahun 1997-2006(Mark, dkk., 2010). Hal yang sama dikemukakanoleh Magagna dan Andreas, 2008, bahwa perairanbarat Sumatera mempunyai potensi energigelombang berkisar 20-30 kW/m. Hal tersebutdapat dijadikan pedoman dalam metodeperhitungan untuk mendapatkan variasi resolusiwaktu dan ruang, variabilitas iklim gelombangantara simulasi waktu pun menjadi inputperhitungan. Penyelidikan lebih lanjut adalahmengenai variabilitas spasial dan temporal daridaya gelombang di Perairan Mentawai.

Perubahan bulanan dari daya gelombang diperairan barat Pulau Siberut selama 10 tahun yaituadanya perbedaan antara energi pada saat musimbarat dan musim timur menghasilkan kondisidengan energi yang berbeda pada bulan-bulantersebut, sebagai contoh pada Gambar 6.

Gambar 5. Prediksi rata-rata daya gelombang (P) dalam kW/m tahunan (kiri atas) musim barat

laut, (kanan atas) musim peralihan I, (kiri bawah) musim tenggara, dan (kananbawah) musim peralihan II di wilayah Pasakiat Teileleu Kep. Mentawai di periode2009-2018.


105

B) Variablitias musiman selama 10 tahun

Perubahan musiman dari daya gelombang diperairan barat Pulau Siberut yaitu adanyaperbedaan antara energi pada saat musim barat danmusim timur menghasilkan kondisi dengan energiyang berbeda pada bulan-bulan tersebut (Gambar7). Antara bulan November hingga Maret, secaraglobal dihasilkan daya gelombang sebesar 10 kW/m dengan nilai terbesar mencapai 18 kW/m dibulan Agustus sampai September. Pada periodabulan tenang diperoleh nilai di bawah 10 kW/mterjadi pada bulan Februari dan Mei. Perubahanmusiman sangat dibentuk oleh variasi temporalyang diperlihatkan dengan daya gelombang rata-rata bulanan pada awal 2014 dan 2017. Situasiberbeda justru dihasilkan antara dua tahun dengankondisi yaitu pada tahun 2014 sepanjang bulanJuni dan Agustus, sedangkan pada 2017 sepanjangbulan Juli. Time series dari daya gelombang bulananrata-rata pada domain area barat Siberutmengidentifikasi secara presisi variabilitastahunan dari flux energi gelombang di perairanbarat Pulau Siberut (Gambar 8). Energi fluxgelombang mengalami variasi tahunan yangdominan sepanjang bulan selama 10 tahun. Periodeyang menghasilkan energi paling besar pada Juli2014 dengan rata-rata daya gelombang mencapai38 kW/m.

Dilihat dari segivariabilitas musiman(iklim gelombang)secara umum,kecepatan sirkulasiangin permukaanpaling besar terjadipada bulan Juli danpaling lemah terjadipada bulan April(Martono, 2009).

Pola sirkulasiangin permukaan padabulan April sebagianbelahan bumi bagianutara bertiup anginpasat tenggara yangbergerak dengan arahyang konstan, yaitu kearah barat dan baratlaut.

Sirkulasi anginpermukaan pada bulanMei hingga Septembersecara umummempunyai pola yangsama. Pada bulan

tersebut posisi matahari berada di utara ekuatorsehingga energi matahari yang diterima di belahanbumi utara lebih besar daripada di belahan bumibagian selatan. Ini menyebabkan temperatur udarapermukaan di belahan bumi bagian utara lebihpanas daripada di belahan bumi bagian selatansehingga terjadi tekanan udara rendah di belahanbumi bagian utara dan tekanan udara tinggi dibelahan bumi bagian selatan. Akibat perbedaantekanan terjadinya gerakan udara dari daerahtekanan tinggi di belahan bumi selatan ke daerahtekanan rendah di belahan bumi utara dalam hal inidari Benua Australia ke Benua Asia. Angin pasattenggara di belahan bumi bagian selatan makinmelebar ke utara mencapai ekuator. Sementara itu,di belahan bumi bagian utara angin yangseharusnya bergerak ke utara dibelokkan ke kananoleh gaya coriolis sehingga angin bergerak ke arahtimur dan timur laut. Pola sirkulasi anginpermukaan pada bulan Oktober hampir samadengan bulan April. Pada bulan ini posisi mataharimulai bergeser ke selatan ekuator sehingga energimatahari yang diterima di belahan bumi bagianselatan lebih besar daripada di belahan bumiselatan. Di belahan bumi bagian selatan bertiupangin pasat tenggara yang bergerak dengan arahyang konstan yaitu ke arah barat dan barat laut.

Gambar 6. Prediksi rata-rata daya gelombang (P) selama 10 tahun pada bulan Januari.


106

Gambar 7. Daya gelombang rata-rata bulanan di perairan barat Mentawai (Siberut)pada Juni, Juli, dan Agustus 2014 dan 2017.

Gambar 8. Time series tahunan dari prediksi keseluruhan daya gelombangdi perairan barat Mentawai (Siberut).


107

Berdasarkan penjelasan di atas dapatdisimpulkan bahwa variasi bulanan anginpermukaan di atas perairan Samudera Hindiaterutama di belahan bumi bagian utara sangatdipengaruhi oleh sistem monsun Asia - Australiasebagai akibat pergeseran posisi matahari ke utaradan selatan ekuator. Namun sebaliknya, polasirkulasi angin permukaan di belahan bumi bagianselatan relatif konstan sepanjang tahun, yaitu anginbergerak ke arah barat dan barat laut. Hal inidisebabkan kondisi geografis perairan SamuderaHindia, yaitu bagian utara ekuator merupakanperairan tertutup dan sebaliknya bagian selatanekuator merupakan perairan terbuka sehingga dibelahan bumi utara terdapat komposisi laut dandaratan. Kecepatan sirkulasi angin permukaanpaling kuat terjadi pada bulan Juli yang merupakanpuncak musim timur, sedangkan paling lemahterjadi pada bulan April.

C. Analisis daya gelombang lokal

Proses yang mengakibatkan gelombangsepanjang penjalaran ke arah pantai dapatmempengaruhi perubahan nilai potensi energiyang diakibatkan oleh faktor mekanisme lokalseperti disipasi energi (Vannucchi, dkk, 2016).Merujuk pada perhitungan kepadatan penduduk didaerah terdekat, lokasi penelitian di wilayahPasakiat Teileleu, maka tidakdirekomendasikan untuk empatlokasi yaitu (Sirilogui, SaibiSamukop, Mara, dan Sinaka).Secara geografis, wilayahnya tidakmempunyai potensi energigelombang yang signifikan.Potensi energi gelombang diwilayah barat Pulau Siberut(Sirilogui dan Saibi Samukop)relatif kecil dengan tinggigelombang signifikan kurang dari 0.8 meter danperioda 4.56 detik. Dengan demikian dayagelombang yang dihasilkan diperkirakan hanyasebesar 1–2 kW/m karena wilayah tersebut tidakberhadapan langsung dengan perairan terbukaSamudera Hindia. Namun wilayah tersebut beradadekat dengan grid PLN Muara Siberut denganjarak sekitar 1.2 km. Demikian juga di lokasi Maradan Sinaka yang merupakan daerah tertutup daripengaruh gelombang, sehingga daya gelombangyang dihasilkan sangat kecil. Sementara untukarea Malakopa dan Bulasat, daerah tersebutberhadapan dengan Samudera Hindia denganfrekuensi gelombang yang tinggi sepanjang garispantai di sebelah barat Pulau Pagai Selatan.

Dengan asumsi yang sama dengan lokasisebelumnya daerah Pasakiat Teileleu, faktorpembangkit angin musim serta batimetri yangsama maka karakteristik gelombang akanmenghasilkan kondisi yang serupa dengan pantaisebelah barat Siberut. Wilayah ini sama halnyadengan lokasi sebelumnya dengan minimnyapenduduk setempat yang berdomisili jauh daripesisir pantai serta jarak yang cukup jauh ke gridPLN Sikakap. Namun untuk lokasi ini butuh kajianserupa dengan lokasi sebelumnya. Terdapat empatmusim yang merepresntasikan distribusi dayagelombang. Tinggi gelombang antara 1.5 – 2.5meter lebih dari 75% dari jumlah kejadian denganperioda cukup konstan antara 7.79 – 8.30 detikselama setahun sehingga mempengaruhi nilaimaksimum dari daya flux gelombang (Gambar 9).

Dari hasil analisis simulasi tabel 2 di atas,maka titik koordinat yang tepat untuk dipasangpembangkit tenaga gelombang yaitu pada simulasike-2 pada lokasi Pasakiat Teileleu, dengan rata-rata daya gelombang sekitar 10.7 kW/m sampai 15kW/m. Sebagai perbandingan, gelombang dengantinggi antara (0.5 – 1.5 m) dapat menghasilkan25% kejadian selama satu tahun dengan nilai dayaantara 0.1 – 9 kW/m. Sementara gelombang diSamudera Hindia bagian utara lebih banyak datangdari arah barat dan barat laut. Distribusi dayagelombang terhadap arah datangnya gelombang

merepresentasikan variabilitas yang berhubungandengan proses shoaling di perairan dangkal sepertikedalaman, arus refraksi dan disipasi yangdiakibatkan oleh gesekan dasar dan gelombangpecah. Energi gelombang maksimum dihasilkandari arah tenggara dan selatan dengan dayagelombang melebihi 16-20 kW/m. Dayagelombang minimum terjadi di perairan dangkalPasakiat Teileleu yang berhubungan denganpeningkatan disipasi energi gelombang olehgesekan dasar. Di lokasi ini, lebih dari 20% energigelombang hanya menghasilkan lebih kecil dari 10kW/m. Area ini dibentuk oleh densitas intermediet(menengah) dari energi gelombang dengan arahdatangnya gelombang menghasilkan nilai lebih dari

Tabel 2. Lokasi,kedalaman,jarak ke garis pantai dan flux energi gelombangrata-rata yang dihitung pada 2006-2015 dalam empat musim.


108

16 kW/m selama lebih dari 30% kejadian (Gambar10). Pada dua musim, flux energi gelombangdikonsentrasikan untuk gelombang dua arah, arahbarat laut dan arah barat daya. Seleksi teknologidiharapkan dapat menghasilkan efisiensimaskimum pada range tinggi signifikan dan arahdengan perioda yang cukup konstan.

Perhitungan potensi daya listrik di perairanMentawai sebelah barat Pulau Siberut pada modelPKST dihitung berdasarkan hasil hubungan

persamaan sebagai fungsi variable dari tinggi

signifikan ( ) dan periode gelombang ( ).Sebagai contoh Grafik hasil perhitungan potensigelombang dapat dilihat pada Gambar 11.

Grafik tersebut menjelaskan hubungan fungsipersamaan daya gelombang (power flux) padamodel PKST di musim baratlaut. Dari grafikterlihat variasi daya yang dihasilkan merupakanfungsi dari tinggi gelombang signifikan danperiode. Grafik power flux bervariasi mengikuti

0mH eT

Gambar 9. Presentase prediksi tinggi gelombang signifikan (Hs) rata-rata di lokasi model PKST.

Gambar 10. Persentase daya gelombang (P) rata-rata di lokasi model PKST.


109

pola periode dan tinggi gelombang signifikankarena hubungannya linear. Semakin besar tinggigelombang signifikan (Hs) dan periode (Tp)semakin besar power flux yang dihasilkan. Rata-rata daya yang dihasilkan pada model PKST padamusim barat laut, transisi I, tenggara, dan transisiII masing-masing sebesar 7.48, 10.51, 15.78, dan16.15 (kW/m) dengan besar daya maksimummasing-masing sebesar 16.7, 12.82, 19.06, dan18.52 (kW/m).

KESIMPULAN DAN SARAN

Perairan barat Mentawai merupakan lokasiyang menghasilkan energi yang tinggi dengan rata-rata daya gelombang sekitar 20 kW/m denganperiode tertentu. Disipasi energi yang besardihasilkan di perairan dangkal dengan nilai rata-rata di bawah 10 kW/m yang menurun secaraperiodik. Prediksi model gelombang menghasilkanvariabilitas tahunan dan musiman terhadap dayagelombang pada bulan-bulan di musim tertentu.Energi gelombang dianalisis pada empat musimdengan daya gelombang rata-rata terbesardihasilkan dari variablitas tinggi signifikan danarah gelombang. Sementara di pantai baratMentawai (Pasakiat Teileleu) merepresentasikanenergi maksimum dengan daya gelombang lebih

dari 16 kW/m. Pantai barat Mentawai merupakanlokasi yang menarik untuk mengimplementasikanteknologi pembangkit listrik energi gelombang.

Implementasi pemodelan gelombangmemberikan hasil yang baik untuk energi fluxgelombang di area pantai barat Mentawai yangmenghasilkan potensi mencapai 20 kW/m. Hal inisesuai bahwa Indonesia berada pada kisaran 20 –30 kW/m di Selatan Jawa dan barat Sumatera.Disamping itu, dibutuhkan Kajian Studi Kelayakan(Feasibility Study) untuk menganalisis faktor dayadukung teknis sampai perhitungan nilaikeekonomisan pada masing-masing TeknologiKonversi Energi Gelombang yang sesuai diperairan Mentawai.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepadaKepala Pusat Penelitian dan PengembanganGeologi Kelautan (PPPGL) atas izinnya untukmelakukan kajian penelitian di Perairan KabupatenMentawai, Sumatera Barat. Terimakasih jugadisampaikan kepada rekan-rekan PPPGL dansemua pihak yang telah membantu dalampenulisan makalah ini.

Gambar 11. Hubungan fungsi persamaan potensi energi gelombang pada area model PKST padamusim barat laut.


110

DAFTAR ACUAN

Cornett, A.M., 2008. A Global Wave EnergiResource Assesement. Proceeding of the 18th

International Offshore and Polar EngineeringConference. Vancouver.

Dewi, A., Purwanto, Sugianto, D.N., 2017. AnalisisDeformasi Gelombang di Pulau SiberutKabupaten Kepulauan Mentawai SumateraBarat, vol 6, No. 2, hal 330 – 340.Departemen Oseanografi, UniversitasDiponegoro.

Falcao, A.F.O., 2009. Wave energi utilisation: areview of the technologies, Renewable andSustainable Energi Reviews, vol. 14, pp. 901.

Holthuijsen, L.H., 2007. Waves in Oceanic andCoatal Waters, Cambridge, CambridgeUniversity Press. ISBN 978-0-521-86028-4.

Holthuijsen, L.H., Booij, N and Herbers, T.H.C.,1989. A prediction model for stationary short-crested waves in shallow water with ambientcurrents, Coastal Engineering, 13, 23 – 54.

Komen, G.J., Cavaleri, L., Donelan, M.,Hasselmann, K., Hasselmann, S., andJanssen, P.A.E. M., 1994. Dynamics andModelling of Ocean Waves, Cambridge,Cambride University Press.

Lopez, I., Andreu, J., Ceballos, S., Alegria, I. M.,and Kortabaria, I., 2013. Review of WaveEnergy Technologies and The NecessaryPower Equipment, Renewable andSustainable Energy Reviews, vol. 27, pp. 413-433.

Magagna and Andreas, 2014. JRC Ocean EnergiStatus Report - Technology, market andeconomic aspects of ocean energy in Europe,Report EUR 26983 EN, EuropeanCommission.

Martono, 2009. Karakteristik dan VariabilitasBulanan Angin Permukaan di PerairanSamudera Hindia, Makara Sains, hal. 159-161, vol. 13 No. 2, Bidang Pemodelan Iklim,Lembaga Penerbangan dan AntariksaNasional, Bandung, Indonesia.

Mark, G., Bartsow, S., Kabuth, A., Pontes, T.,2010. Assessing the Global Wave EnergiPotential. Paper presented at the 29th

International Conference on Ocean, Offshoremechanics and Artics Engineering,Shanghai.

MIKE 21 Spectral Waves Module, 2017. DHIWater & Environment, Singapore.

Muliati, Y., Wurjanto, A., Pranowo, W., S., 2016.Validation of Altimeter Significant WaveHeight Using Wave Gauge Measurement inPacitan Coastal Waters East Java Indonesia,IJAER vol. 12, p. 23, India.

Pontes, M.T., 1998. Assessing The European WaveEnergy Resource, Journal of OffshoreMechanics and Arctic Engineering, vol. 120,pp. 226 – 231.

Rodriguez, L., 2008. Wave Power ConversionSystems for Electrical Energy Production,RE&PQJ, Vol. 1, No.6, Depertment ofElectrical Engineering, Faculty Science andTechnology, University of Lisbon, Portugal.

Shields, M.A., Woolf, D.K., Grist, E.P.M., Kerr,S.A., Jackson, A. C., Harris, R. E., Bell,M.C., Beharie, R., Want, A., Osalusi, E.,Gibb, S. W., and Side, J., 2011. MarineRenewable Energy: The ecologicalimplications of altering the hydrodynamics ofthe marine environment, Ocean and CoastalManagement, vol. 54, pp. 2 – 9.

Silva, D., Rusu, E., and Soares, C., G., 2016. HighResolution Wave Energy Assessment inShallow Water Accounting for Tides,Energies MDPI Journal, p.1.

Vannucchi, V., Cappietti, L., 2016. Wave EnergyAssessment and Performance Estimation ofState of the Art Wave Energy Converters inItalian Hotspots, Sustainability, p.5,University of Florence, Italy.

Wyrtki, K., 1961. The flow of water into the deep seaof the western south Pasific Ocean, Aust. J.Mar. Freshw. Res., 12 (1), 1 - 16.

The Aviso Website. [Online]. http://www.aviso.altimetry.fr

Documents

POTENSI ENERGI GELOMBANG LAUT DI PERAIRAN MENTAWAI …