jurnal perkapalan

Perancangan dan Pembuatan Kapal Wisata dengan MotorGenerator Listrik Tenaga Surya Sebagai Energi Alternatif

Penggerak Propeler

Sudiyono dan Bambang AntokoPoliteknik Perkapalan Negeri Surabaya, Jurusan Teknik Permesinan Kapal

Institut Teknologi Sepuluh Nopember SurabayaEmail: [email protected]

ABSTRAK

Kondisi cuaca wilayah Surabaya dan sekitarnya sangat mendukung untuk mengem-bangkan pemanfaatan energi matahari sebagai energi alternative, khususnya pada sektorpariwisata terutama pariwisata air yang juga didukung oleh sungai yang mengalir ditengahkota. Melihat pemasukan disektor pariwisata terutama pariwisata air yang masih sangatsedikit dibandingkan dari sector industri, maka untuk meningkatkan pemasukan tersebutdikembangkan beberapa wilayah pinggir sungai sebagai tempat wisata seperti Monumen KapalSelam, wisata kota (Mall) JMP, pelabuhan tradisional Kali Mas, pasar bunga Kayoon dan lain –lain. Perancangan dan pembuatan kapal wisata merupakan salah satu solusi/usaha untuk lebihmendekatkan pada wisata air terutama wisata sungai. Dengan pembuatan kapal wisata tenagasurya akan semakin mengurangi polusi dan lebih mendekatkan pada suasana lingkungan yanglebih baik. Dengan melihat kondisi sungai Kali Mas, maka dilakukan pendekatan perhitungandan sekaligus pembuatan kapal dengan batasan: kapal wisata dengan penumpang 2 orang dan1 nahkoda denagan ukuran Loa: 3,48 m, Lpp: 2,9 m, B: 1,38 m, T: 0,27 m, v: 3 Knot, dan waktupengisian baterai dari solar sell 3,3 jam pada kondisi baterai kosong sampai penuh

Kata kunci: Perancangan kapal, tenaga surya, sel surya (solar cell)

ABSTRACT

The development of solar energy as an alternative energy is highly supported by the weatherat Surabaya and its surroundings. It is supported as well by development of tourism particularlyin water sector with the existence of river running along downtown. As we know, the revenue ofwater sector tourism is much less than the one of industrial. On the river bank, had alreadydeveloped places of interest such as Submarine Monument, JMP City Mall, Kalimas TradisionalPort, Kayoon Florist Center, etc. One solution to improve water tourism especially river tourism isby designing and producing a tour ship. With solar energy, that will reduce pollution level andbring better atmosphere and environment. Considering the stream of Kalimas river, designconstrains implemented for tour ship are: 2 passenger and 1 captain ship with Loa: 3,48 m, Lpp:2,9 m, B: 1,38 m, T: 0,27 m, v: 3 Knot, and battery recharging time for solar cell is 3,3 hrs startingfrom empty to fully charged.

Keywords: ship design, solar power, solar cell.

PENDAHULUAN

Negara–negara penghasil minyak mulai

meng-alihkan perhatian ke energi pengganti. Cepat ataulambat, minyak bumi akan habis terkuras. Salahsatu alternative yang dilirik, lagi – lagi tenaga surya.Energi matahari kelak bisa jadi primadona baru.Dua projek ambisius bisa membuat penelitian soalenergy surya melesat jauh: pesawat bertenaga suryadan instalasi surya diruang angkasa [1]. Projekpertama sudah dimulai seiring dengan berkem-bangnya abad. Pesawat yang diberi nama Helios(dewa matahari dalam mitologi Yunani) ini

52

berbentuk aneh. Sayapnya merentang 75 m nyaristanpa suara, tanpa awak, Pesawat ini tanggal 13Agustus 2001 menorehkan sejarah penerbangandengan menumbangkan rekor sebelumnya ataspesawat Lockheead SR-71 setinggi 25 km.

Fakta utamanya, 14 mesin propeller pada Heliosmampu menerbangkan pesawat berbobot 750 kg itudalam waktu lama dan praktis tanpa batas pluskawasan seluas 500 km2 yang bisa menjadi tempatbagi sinyal–sinyal telekomonikasi macam televisi,telepon, dan internet. Itu belum seberapa, soalharganya menurut John Del Fatre, kepala projekNASA, Sebuah satelit sekitar 1 miliar dolar AS,

Sudiyono, Perancangan dan Pembuatan Kapal Wisata

sedangkan satu armada dengan lima platform tinggihanya 10 juta dolar AS.

Dengan letak Indonesia yang berada padadaerah katulistiwa, yaitu pada lintang 60 LU – 110LS dan 950 BT – 1410 BT, dan dengan memperhati-kan peredaran matahari dalam setahun yangberada pada daerah 23,50 LU dan 23,50 LS makawilayah Indonesia akan selalu disinari matahariselama 10 – 12 jam dalam sehari [2]. Karena letakIndonesia berada pada daerah khatulistiwa makaIndonesia memiliki tingkat radiasi matahari yangsangat tinggi. Menurut pengukuran dari pusatMeterologi dan Giofisika diperkirakan besar radiasiyang jatuh pada permukaan bumi Indonesia(khususnya Indonesia bagian timur) rata–ratakurang lebih 5,1 kWh/m2 hari dengan variasibulanan sekitar 9 % [5].

Energi matahari atau energy surya adalahbentuk energy elektromaknetik, yang dipancarkanke bumi secara terus menerus. Selain itu energysurya adalah sangat atraktif karena tidak bersifatpolutan, tak dapat habis, dapat dipercaya dan gratis.Dalam pemanfaatan energy surya digunakan larikfotovoltaik yang mengkonversikan secara langsungenergy surya menjadi energy listrik [4]. Pemakaianfotovoltaik dalam kerekayasaan sebagai sumberpembangkit energi listrik bisa dikatakan tidakmenghasilkan polusi, baik polusi udara maupunpolusi terhadap lingkungan sekitarnya. Berdasar-kan pertimbangan ini nampaknya konversi foto-voltaik dari sinar matahari menjadi energy listrikakan menjadi sumber energy utama di masamendatang.

Selanjutnya energy listrik yang dihasilkan dari

fotovaltaik, dapat digunakan untuk berbagaipenggunaan, misalnya untuk menggerakkan kapaldengan bantuan motor listrik. Untuk menjaminpenyediaan yang kontinu maka baterai dipakaisebagai penyimpan energy. Penelitian yang telahdilakukan mensimulasikan secara teoritis peng-gunaan energy cahaya matahari melalui fotovaltaikuntuk menggerakkan kapal. Kapal yang digunakanmempunyai ukuran yang memungkinkan sebagaimodel.

Penelitian ini memakai motor listrik yang tepatsenagai penggerak propeller kapal. Peneliti meran-cang pemakaian motor DC dengan memakai con-

verter, sehingga diperoleh hasil yang efektif danefisien. Perancangan alat tersebut murni tidakmenggunakan bahan bakar dalam operasionalnya,peneliti yakin dengan system motor generator yangdisuplay battery akan dapat memutar baling–baling kapal sesuai dengan kecepatan yang di-inginkan. Arus yang dipakai menggerakkan motortersebut akan diisi kembali dengan systempengisian dari kolektor yang disuplay denganenergy surya (matahari).

Rencana Umum (General Arrangement)

Rencana umum ini merupakan tahap selanjut-nya setelah lines plan. Rencana umum ini mengacupada lines plan sehingga harus benar-benar diper-hatikan. Rencana umum ini di dalamnya mengaturtentang bagaimana mendesain kapal dengan baikyang sesuai aturan yang digunakan.

Rencana Umum merencanakan gambar kapalyang isinya antara lain: Menentukan dari ruangan-ruangan. Menentukan segala peralatan yang dibutuhkan

yang diatur sesuai dengan letaknya. Menentukan jalan untuk mencapai ruangan-

ruangan di dalam kapal.Ada beberapa hal dalam Rencana umum ini

antara lain: Kapasitas muatan yang dihitung dan disesuai-

kan dengan ruang muat yang ada. Desain ruangan yang seefisien mungkin dan

sesuai aturan. Tenaga penggerak yang dipakai dengan metode

tertentu sehingga didapat besarnya tahanan dandapat diketahui BHP dan daya motor penggerakyang diperlukan.

Tahanan kapal diusahakan sekecil mungkinsehingga gesekan badan kapal dengan air jugasemakin kecil sehingga efisiensi kapal dapatmaksimal

Penentuan ruang muat yang mengacu padakeamanan dan kenyamanan yang sesuai denganaturan.

Stabilitas Kapal

Stabilitas kapal (ship’s stability) diperlukanuntuk memperoleh keselamatan dan keutuhankapal dengan muatannya (barang dan penumpang),yaitu dengan mengusahakan agar selalu dicapaistabilitas dan keseimbangan kapal. Stabilitas dankeseimbangan ini dipengaruhi oleh susunan dantata letak pada setiap ruangan maka susunantersebut harus dilakukan sedemikian rupa sehing-ga, 1. tercapai keselamatan dan keutuhan kapaldengan muatannya, 2. dapat dilakukan pemuatanmaupun pembongkaran barang-barang dengansecepat mungkin dan sistematis, 3. dicapai pema-kaian maksimum atas kapasitas (daya angkut)kapal dan pemakaian maksimum atas ruanganmuatan (full down), 4. terjamin keselamatan paraawak kapal dan penumpang.

Distribusi Vertikal, Longitudinal dan Trans-versal

Distribusi vertikal adalah pengaturan timbunanmuatan secara vertikal (dari bawah ke atas). Caradistribusi ini mempengaruhi stabiltas kapal, yaitu

53

JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 10, No. 1, April 2008: 52–62

jika lebih (terlalu) berat muatan di bagian atas,maka kapal akan memiliki sedikit stabilitas (smallamount of stability) sehingga kapal mudah oleng(miring ke kiri dan ke kanan), tapi olengnya agaklambat; sebaliknya, jika lebih (terlalu) berat muatandi bagian bawah, maka kapal akan memilikistabilitas yang sangat besar (excess of stability)sehingga kapal oleng agak cepat. Stabilitas kapaladalah, sifat atau kecenderungan untuk kembali kedalam posisi seimbang apabila kapal oleng yangdisebabkan oleh gaya dari luar.

Distribusi longitudinal adalah pengaturantimbunan muatan secara longitudinal (dari muka kebelakang). Cara distribusi ini mempengaruhi trimkapal, yaitu jika muatan lebih (terlalu) berat padabagian muka (haluan), maka kapal agak me-nungging, yaitu bagian belakang kapal (buritan)naik ke atas; sebaliknya, jika muatan lebih (terlalu)berat pada bagian belakang kapal (buritan), makakapal agak mendongkak, yaitu bagian bagian muka(haluan) naik ke atas. Jika muatan terlalu (lebih)berat di tengah - tengah, maka tekanan muatan inimengakibatkan bagian tengah kapal agakmelengkung arah ke bawah (sagging); sebaliknya,jika muatan terlalu (lebih) berat pada bagian haluandan bagian buritan, maka tekanan muatan inimengakibatkan bagian tengah kapal agak meleng-kung arah ke atas (hogging). Trim kapal adalahperbedaan sarat (draft) kapal antara bagian haluandengan bagian buritan. Sarat (draft) kapal adalahdalamnya bagian tubuh kapal yang terbenam didalam air, dihitung (diukur tegak lurus) mulai darilunas kapal (bagian terbawah kapal = keel) sampaike garis permukaan air (waterline).

Distribusi transversal adalah pengaturan tim-bunan muatan secara transversal (dari samping kesamping kapal). Cara distribusi ini mempengaruhiposisi letaknya titik daya apung kapal (buoyancy).Jika berat muatan berada (dipusatkan) sepanjanggaris tengah kapal (centreline),maka jika kapaloleng, olengan tersebut agak cepat dengan periodeolengan yang semakin berkurang (sampai akhirnyaolengan berhenti); sebaliknya, jika berat muatanberada (dipusatkan) sepanjang dinding (hull) kapal

pada pinggir kanan dan kiri, maka jika kapal oleng,olengan tersebut agak lambat dengan periodeolengan yang semakin besar (sampai akhirnyaolengan berhenti). Yang terbaik ialah agar beratmuatan merata dan sama beratnya pada bagiantengah kapal (centreline).

Daya apung (bouyancy) kapal adalah kekuatan

tekanan bagian-bagian air (water portions) yangmenekan tubuh kapal arah ke atas sehingga kapalmengapung. Stabilitas transversal (transversestability) atau stabilitas melintang adalah mengenaiolengnya kapal ke kanan dan ke kiri, olengan yangdapat mengakibatkan kapal terbalik (jika olenganitu besar), sehingga stabilitas melintang sangat

54

penting dari segi keamanan dan keselamatan kapaldengan muatannya. Stabilitas longitudinal (longitu-dinal stability) atau stabilitsa membujur adalahmengenai stabilitas kapal yang mendongkak(bagian haluan naik) dan menungging (bagianburitan naik), sehingga stabilitas membujur me-nyangkut persoalan sarat (draft) dan keseimbangankapal (trim). Sarat kapal memegang perananpenting apakah suatu kapal dapat melalui suatuambang atau alur pelayaran (seaway). Stabilitaskapal dibedakan antara stabilitas awal (initialstability), disebut juga stabilitas metasentrik,dengan stabilitas besar. Batas antara stabilitas awaldengan stabilitas besar adalah senget (oleng) kapalkira–kira 100 dari posisi seimbang (vertikal). Dengandemikian, stabilitas awal adalah sifat atau kecen-derungan kapal untuk kembali ke dalam posisiseimbang apabila kapal oleng kurang dari 100.Gravitasi, Daya Apung dan Metasenter

Stabilitas kapal dipengaruhi oleh gravitasikapal (posisi titik berat kapal), daya apung(buoyancy) dan metasenter (metasentric), yang dapatdilukiskan sebagai berikut [7].

Gambar 1. Kapal dalam keadaan seimbang.

Keterangan:M = metasenter (terletak vertikal di atas B).G = titik berat (centre of gravity), yaitu pusat dari

segala gaya berat yang bekerja vertikal arahke bawah (pusat dari gaya berat kapal denganmuatannya).

B = titik daya apung (centre of buoyancy), yaitupusat dari semua bagian - bagian air (waterportions) yang menekan tubuh kapal yangberada di dalam air (underwater of the hull).

K = Keel (lunas kapal).

Besar daya apung atau jumlah semua tekananbagian-bagian air sama dengan berat air yangdipindahkan atau didesak oleh bagian benda yangterbenam di dalam air disebut displacement. Keten-tuan ini terkenal dengan hukum Archimedes yangberbunyi sebagai berikut: Benda yang terbenamseluruhnya atau sebagian di dalam air mendapattekanan ke atas oleh bagian-bagian air denganjumlah kekuatan yang sama dengan berat air yangdipindahkan atau didesak oleh benda yang ter-


benam di dalam air. Titik pusat dari semua tekananair (centre of buoyancy) diberi tanda B dengan arahke atas (vertikal). Sedangkan titik berat (centre ofgravity) diberi tanda G dengan arah tekanan kebawah (vertikal). B dan G merupakan gaya yangbekerja.

Jika benda mengapung, maka kekuatan gaya Byang menekan ke atas sama dengan kekuatan gayaG yang menekan ke bawah, supaya bendamengapung, gaya G tidak boleh lebih besar darigaya B. Jika sekiranya gaya G lebih besar dari gayaB, maka benda tersebut tenggelam ke dalam air.Titik B selalu berada pada pusat dari semua bagian- bagian air yang menekan tubuh kapal yang beradadi dalam air (underwater portions of the hull). Faktoryang mengakibatkan perubahan posisi B ialahperubahan posisi tubuh kapal yang berada di dalamair, misalnya jika kapal oleng. Jadi, posisi B akanberubah-ubah jika kapal berlayar, perubahan manaakan besar jika kapal berlayar melalui lautan yangbergelombang besar. Titik G selalu berada padapusat dari seluruh berat kapal dengan muatannya.

Berat tersebut meliputi berat semua bagiankapal yang berada di bawah dan yang di ataspermukaan air serta semua benda yang berada dibagian atas dan di dalam kapal. Perubahan berat(penambahan berat, pengurangan berat, pergeseranletak berat) akan mengakibatkan perubahan posisiG. Titik M selalu berada vertikal di atas B danselalu terletak pada bidang penampang longitudinalyang tegak lurus pada lunas kapal.

METODE PENELITIAN

Untuk memenuhi tujuan penelitian sebagai-

dengan jumlah penumpang 2 orang, dengan 1sopir/kemudi, dengan beban yang lain yaituporos, motor, modul solar sell, tiang, bateray 4buah 12 volt dan 23 tempat duduk ditambahsystem kemudi.Pembuatan rencana garis. Pembuatan rencanagaris berdasarkan ukuran utama kapal yangtelah diperoleh dan proses pembuatannya meng-gunakan software Maxsurft Profesional Ver.7.Pembuatan rencanan umum. Pengambaran ren-cana umum berdasarkan bentuk lambung yangdiperoleh dari rencana garis dan disesuaikandengan pemanfaatan ruang kapal.Pembuatan body kapal. Dengan bahan fiberglasdilakukan lapisan demi lapisan sehingga untukpanjang kapal rencana menggunakan 4 lapisanTahap Ketiga Pemasangan Modul sel surya dansistem propulsi. Pemasangan tiang–tiang pe-nyangga modul sel surya. Pemasangan systempropulsi yaitu stern tube, poros, propeller, motordan baterai. Pemasangan system kemudi daninstalasinya. Pemasangan tempat duduk baikpengemudi maupun penumpang.Tahap Keempat Pengujian Kapal. Dari dataukuran utama kapal diperoleh hal-hal berikut:perhitungan tahanan kapal dengan metodeHoltrop menghasilkan komponen tahanan gesek,tahanan transom, tahanan gelombang dantahanan total. Grafik hubungan antara tahanantotal dengan daya efektif. Penentuan parameterpropulsi, daya listrik dari sel surya dan lajupengisian baterey (aki).Tahap Kelima Pembahasan Hasil. Penelitian.Jumlah jam eksploitasi kapal. Konfigurasisystem sel surya (solar cell).

mana pada uraian diatas, maka diterapkan meto-dologi sebagai berikut:

Tahap Pertama Pengumpulan Data. Studi literatur, pembuatan, perancangan system

propulsi dan penulisan penelitian ini berdasar-kan literature–literature, jurnal dan lain–lain.

Survey lapangan, survey lapangan dilakukanuntuk mengetahui secara langsung keadaandaerah sungai Kalimas dan sekitarnya. Surveydilakukan sepanjang aliran sungai Kalimas yangbermuara di laut, dan dilakukan pengukuranarus dan kedalaman sungai tersebut. Jugadiukur ada beberapa jembatan dengan ketinggi-an berapa, hal ini perlu dilakukan untukmenentukan tinggi bangunan atas dan tinggisarat kapal.

Tahap Kedua Pembuatan Kapal Penentuan ukuran utama kapal. Untuk menen-

tukan ukuran kapal didasarkan pada, bahwakapal ini sebagai kapal percobaan untuk wisata

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Pengujian

Pengujian kapal dilakukan pada tanggal 11Maret 2007, jam 09.00 s/d 14.00 WIB, tempatDanau Bentuk’8’ di Kampus ITS, dengan hasilnyaadalah sebagai berikut:1. Data kondisi pengujian kapal: jarak tempuh 5

meter, waktu 1,19 detik, kecepatan 4,19 Knot(2,16 m/s2), jarak pemberhentian 5 meter, danradius putar 3 meter.

2. Kondisi motor, propeller, baterai, dan fibrasimotor diukur pada menit ke-15 dengan datapada Tabel 1.

3. Getaran (fibrasi) pada dudukan motor dari hasilpengukuran sebesar 0,16 m/s2,masuk dalampersyarakat Kep.51/men/1999 mengenai NilaiAmbang Batas (NAB) getaran sebesar 6 m/s2

pada kondisi operasi perhari 2 – 8 jam.4. Pemakaian baterai sebesar 70 % dengan sisa

30% sebagai faktor keamanan baterai.

55


Perhitungan Tahanan Kapal dan Hasil KapalRancangan

Untuk melakukan perhitungan daya total darisolar sel dan system modul sel fotovaltaik yangdipakai sebagai energy pensuplai ke baterai sebagaidaya penggerak kapal pada system propulsi, makaterlebih dahulu dilakukan perhitungan tahanan danjuga pada system propulsi yang berpatokan padaukuran utama kapal.

Tabel 1. Data Hasil Pengujian

Data ukuran utama kapal:LOA = 3,48 m. LPP = 2,9 m.LWL = 3,016 m B = 1,38 m.T = 0,27 m Cb = 0,493.∇ = 0,554015 m2 .∆ = 0,567864 ton.Cm = 0,96944. Cp = 0,50854.Cw = 0,47404. Lcb = 0,208.V = 2,3,4 knots

Hasil perhitungan besarnya tahanan meng-gunakan metode Holtrop dengan menggunakanukuran–ukuran utama diatas disajikan dalam Tabel2 s/d 5

No Bagian0

1 Jam (pada menit ke)

15 30 45 60 15

2 jam (pada menit

ke)

30 45

60

1 Putaran Propeller (Rpm)2 Ampere Baterai (Ah)3 Kecepatan Angin (m/s)

080

5.64

234.773.941.92

238.668.761.54

230.561.731.2

234.555.52.07

238.749.431.25

225.343.080.85

1.8937.031.27

161.330.910.93

Tabel 2. Hasil Perhitungan Tahanan Gesek

BesaranVSCf

(1 + k1)LR

Rv

SatuanKnotm2

mN

Hasil perhitungan pada setiap kondisi kecepatan2 3 4

3.387 3.387 3.3870.0036 0.00334 0.00317

1.4275204 1.4275095 1.4273441.43327 1.43353 1.43746

9.44 19.68 33.22

Tabel 3. Hasil Perhitungan Tahanan Gelombang

BesaranVC1

C4

C5

m1

m2

IEWRW

SatuanKnot

TonN


109.75764 109.75764 109.757640.45756 0.45756 0.457561.44119 1.44119 1.44119-3.95477 -3.95477 -3.95477-0.000199 -0.079564 -0.2950645.3568 45.3568 45.35680.66979 0.66979 0.669795.565075 5.565075 5.565075

0.01 2.93 47.06

Tabel 4. Hasil Perhitungan Tahanan Transom

56Besaran

VSapp

Stot

(1 + k1)RV

SatuanKnotm2

m2

N

Hasil

perhitungan

pada setiap

kondisi

kecepatan2 3 4

0.0142506 0.0142506 0.0142506

3.401 3.401 3.401

1.4278241 1.4278132 1.4276484

9.48 19.77 33.66


Tabel 5. Hasil Perhitungan Tahanan Total

BesaranVV

T/LCaRa

R totalRt dinas

PE

SatuanKnotm2

NNNpk


1.0288 1.5432 2.05760.089523 0.089523 0.0895230.0008 0.0008 0.00081.47 1.47 1.4710.96 24.17 82.1912.06 28.62 94.95

0.0148909 0.0529934 0.2344536

Gambar .2. Pandangan Samping Kapal Rancangan

Gambar. 3. Pandangan Atas Kapal Rancangan

Gambar 4. Pandangan Depan Kapal Rancangan

57


Penentuan Daya Dorong

Dalam menghitung besaran pada system pro-

pulsi merupakan suatu optimalisasi dari parameterpropeller terhadap daya motor dan bentuk kapal,sehingga daya motor terpakai secara optimal danmenghasilkan kecepatan sesuai dengan yang diigin-kan pada saat kapal tersebut dalam perencanaan.Pada penelitian ini system propulsi diperhitungkanberdasarkan daya motor listrik yang ada denganpropeller yang sesuai terutama yang tersediadipasaran. Perhitungan–perhitungannya ditunjuk-kan pada Tabel 6.

0.25

100

80

60

40

20

0

1 2 3 4 5

V (Knot)

Gambar 6. Hubungan antara Kecepatan Kapal (V)dengan Tahanan Total Kapal (RT)

Suplai Daya Modul Sel Surya

0.20

0.15

0.10

0.05

0.00

1 2 3

V (Knot)

4 5

Dari hasil beberapa penelitian jenis modul solarsel dengan ukuran per modulnya 0,4 x 0,9 m didapatdaya listrik yang bisa diterima dalam kondisi cuacaterang tanpa ada sedikitpun mendung yang meng-ganggu penyinaran panas matahari pada modul selsurya dan dilakukan pada jam 08.00 sampai 16.00dapat ditunjukkan pada Tabel 7.

Gambar 5. Hubungan antara Kecepatan Kapal (V)dengan Daya Efektif (PE)

Tabel 6. Perhitungan Daya Motor pada Kecepatan 2, 3 dan 4 knot

BesaranVV

EHPWt

Var

p

H

PcDHP (PD)THP (PT)SHP (PS)BHP SCR

BHP MCR (PB)

SatuanKnot


1.0288 1.5432 2.05760.014890852 0.052993357 0.234453576

0.1965 0.1965 0.16950.1572 0.1572 0.15720.827 1.42 1.6531.04 1.04 1.040.6 0.6 0.6

0.843 0.843 0.8430.526 0.526 0.526

0.028315 0.100766 0.4458080.017668 0.062878 0.2781840.028892 0.102822 0.4549060.029482 0.10492 0.464190.03468 0.12344 0.54611

Tabel 7. Suplai Daya Modul Sel Surya

No1234567891011121314151617

Jam Pengukuran08.0008.3009.0009.3010.0010.3011.0011.3012.0012.3013.0013.3014.0014.3015.0015.3016.00

Daya rata – rata (watt)26.8828.5530.3832.7435.8637.7939.5439.8642.3443.0342.5442.0943.4841.7339.3036.7935.05

Jumlah Modul Sel

18

Daya Total (Watt)483.84513.90546.84589.32645.48680.22711.72717.48762.12774.54765.72757.62782.64751.14707.40662.22630.90

82.19

10.96

RT24.17

0.234

PE

0.053

0.015

R T

(N

)

PE

(pk)

58


3.6 m

1.8 m

Gambar 7. Pandangan Atas Modul Sel Surya

Tabel 8. Kemampuan Daya Listrik untuk Memutar Motor pada Setiap Kecepatan

BesaranVV

Rt dinasPE

PB (MCR)

Daya BateraiDaya Solar Sel

Daya Tersedia (DT)Daya Nominal (DN)

Arus NominalDaya Awal (DA)

Arus AwalDT – DN

DT - DA

SatuanKnotm/sNPkpk

WattWattWattWatt

AmpereWatt

AmpereWattWatt


1.0288 1.5432 2.057612.06 28.62 94.95

0.01489 0.05299. 0.234450.03468 0.12344 0.54611

360 360 360483.84 483.84 483.84843.84 843.84 843.84

25.48771 90.72096 401.35820.761 43.812 51.253735.76 826.47 914.5778.692 103.402 127.64

818.35229 753.11904 442.482108.08 17.37 -70.73

Dari data ukuran kapal diperoleh bahwa modulsel surya digunakan disamping untuk menyerappanas dari matahari untuk mengisi baterai, jugasebagai pelindung/atap dari kapal tersebut. Sehingakeseluruhan panjang kapal dan lebar kapal diguna-kan untuk meletakkan modul sel surya. Systempeletakan modul sel surya ditunjukkan padaGambar 7.

Jumlah keseluruhan yang dapat dipasangdiatas kapal sebagai atap direncanakan sebanyak18 buah modul dengan luas keseluruhan moduladalah 6,48 m2. Dari ukuran ini dapat ditentukanukuran panjang modul 3,6 m dan lebar 1,8 m.

Perlu diperhatikan dalam menentukan besar-

nya daya yang digunakan untuk menyuplai bateraimodul sel surya, yaitu waktu penyinaran mataharipada setiap jam berbeda–beda. Dari tabel yang adadiatas bahwa nilai total daya terendah pada penyi-naran jam 08.00 pagi dengan total daya terendahadalah 483.84 watt, sehingga nilai terendah inidiambil sebagai patokan dalam perhitungan besar-nya daya solar sel yang dihasilkan. Untuk diketahuibahwa dengan asumsi bahwa kapal wisata tenagasurya beroperasi pada siang hari dengan kondisi

cuaca cerah tanpa ada mendung sedikitpun, makadaya yang dibutuhkan untuk penerangan dianggaptidak ada karena menggunakan penerangan alam.

Untuk lebih mengetahui secara pasti kemampu-an daya listrik memutar motor ditunjukkan padatabel berikut, dengan kondisi total daya terendahyang diterima modul sel surya dipakai pada jam08.00 sebesar 483,84 watt, maka perhitunganselanjutnya dapat dilihat pada Tabel 8.

Pada tabel diatas bahwa selisih antara dayalistrik yang diperlukan dengan daya daya listrikyang tersedia pada kecepatan 2 knot dan 3 knotmasih memungkinkan untuk kapal bergerak/berjalan, tetapi pada kecepatan 4 knot selisih dayatersebut tidak memungkinkan untuk kapalbergerak/berjalan. Sehingga pada perhitunganselanjutnya bias menggunakan kecepatan kapal 2knot atau 3 knot.

Laju Pengisian Baterai

Besarnya laju pengisian baterai dapat ditentu-kan dengan menentukan terlebih dahulu jumlahbaterai yang diisi. Jumlah baterai yang diisisebanyak 2 buah sedangkan 2 buah yang lainsebagai cadangan dengan masing–masing bateraiberkapasitas 12 volt 40 Ah. Untuk menentukanjumlah batyerai dipengaruhi oleh daya start yangdiperlukan dari motor listrik tersebut. Untukmenentukan laju pengisian baterai (waktu yang

59


Modul Kolektor Sel Surya

automatic charger (Chargercontroller)

Baterai

Gambar. 8. Skema Sistem Propulsi Kapal

Motor Listrik

Gear Box

Propeller

dibutuhkan untuk mengisi 2 (dua) baterai kosong,sampai terisi penuh) dapat dihitung sebagai berikut:T = ((12x40) x 2)/(483.84)T = 3,3 jamJika dalam kondisi 2 baterai kapasitas kosong,untuk dapat terisi penuh dengan menggunakantenaga solar sel maka dibutuhkan waktu kuranglebih 3,3 jam pada kondisi modul solar seldioperasikan pada jam 08.00 pagi, semakin siangmaka laju pengisian baterai akan lebih singkat,dengan kecepatan kapal sebesar 1,54 m/dt.

Luas Jangkauan Area Kapal Wisata

Sebagai sumber tenaga penggerak motor listrik

yaitu 2 baterai, daya awal yang diperlukan motorlistrik beberapa detik untuk mencapai putarannominal. Untuk menghindari kerusakan bateraimaka sisa daya yang harus ada pada baterai adalahsebesar 30% dari daya total baterai. Dari data motorlistrik yang dipakai untuk konsumsi daya sebesar42 watt jam, bias menggerakkan kapal dengankecepatan 3 knot, maka isi baterai 70% ini akanhabis dalam waktu 4 jam. Sehingga jarak tempuhdari kapal sampai isi baterai tinggal 30% sejauh22,176 km.

Untuk daya baterai yang tersisa 30% dari dayatotal baterai atau 18 watt jam maka untuk mengisibaterai tersebut penuh kembali memakan waktu1,04 jam.

Tata Letak Modul Sel Surya

Sebagaimana diungkapkan bahwa fungsi uta-ma modul sel surya sebagai penerima cahayamatahari yang selanjutnya ditansfer oleh regulatoruntuk mengisi baterai, juga berfungsi sebagai atapuntuk menahan panas matahari supaya kondisipenumpang kapl tetap nyaman untuk bersantai.Untuk itu fungsi utama sebagai kapal wisata yangnyaman dan tidak berisik oleh motor penggerakdapat terwujud.

Oleh karena itu pengaturan letak dari modul selsurya diletakkan diatas kapal dengan dengan sudutkemiringan 5o sehingga bila dalam kondisi hujan airdapat mengalir kesamping sisi kapal. Tata letaknyadapat dilihat pada gambar 3 dan 4.

Modul solar sel

5o

Gambar 9. Pandangan Depan Modul Sel Surya

+

Modul kanan Regulator

+

+

-

-

Baterai

-

+ + Beban Motor

Modul kiri Regulator Baterai

Gambar 10. Sistem Kerja Sel Surya Menggerakkan Beban Motor


Sistem Kerja Sel Surya

Skema kerja dari sestem solar sel dapat di-gambarkan secara sederhana sehingga hubunganantara system dapat dilihat sebagai tergambar di-bawah ini

Sistem kerja yang demikian ini masukantegangan dari solar sel surya adalah 12 volt dengankeluaran tegangan dari baterai 24 volt. Dalam halini arus yang lewat ke beban tidak terlalu besardengan pemasangan kabel system penggandaanseperti ini, hal ini supaya tidak terjadi pengu-rangan/kehilangan daya pada penghantar/kabeltersebut.

KESIMPULAN

Kondisi cuaca pada musim panas intensitassinar matahari yang dapat diterima modul solar selrelatif tinggi kurang lebih 5.1 kWh/hari dengan jenismodul surya merk Kyora Model LA 361K51 denganrata – rata 37.526 Watt. Daya ini dapat digunakanuntuk menggerakkan kapal fiberglas denganukuran pokok sebagai berikut: LOA = 3,48 m. LPP=2,9 m. LWL= 3,016 m. B = 1,38 m. T = 0,27 m

Pada kondisi siang hari cuaca cerah tanpa ada

mendung pengisian baterai dapat dilakukan selama

3,3 jam dengan kondisi baterai dari kosong sampaiterisi penuh. Dari hasil test kapal diketahui bahwakapal dapat bergerak dengan kecepatan 2,16 Knot,yang dihitung berdasarkan pada jarak tempuh se-panjang 5 meter yang dicapai dalam waktu 1,19 dt.

DAFTAR PUSTAKA

1. Brian Y., Teknologi Sel Surya untuk Eergi MasaDepan. Artikel Iptek, 2006.

2. Bakoren, Kebijakan Umum Bidang Energi. Edisikedua, Jakarta 1 September 1991.

3. Eko C, Ivan, Rencana Pengembangan KotaSurabaya, Planologi-ITS, Surabaya, 2004.

4. Iwan, Arie, Penelitian Tentang Sel Surya, 2000.

5. Sarwono, Analisa Kualitas Sel Surya SebagaiPembangkit Tenaga Listrik Skala Laboratorium.ITS Surabaya, 1990.

6. Winarni D., Studi tentang perencanaan padaKalimas dan hubungannya dengan perilakumasyarakat disekelilingnya. ITS- Surabaya,1997.

7. Captain D. R. Derrett, Ship Stability for Mastersand Mates, Fifth edition, Butterworth Heinema,2001.

61

jurnal perkapalan

Documents