TINJAUAN TEKNIS EKONOMIS PERBANDINGAN PENGGUNAAN DIESEL
ENGINE DAN MOTOR LISTRIK SEBAGAI PENGGERAK CARGO PUMP
PADA KAPAL TANKER KM. AVILA
Fretty Harauli Sitohang*Taufik Fajar Nugroho, ST. M.Sc** Ir. Hari Prastowo ,M.Sc**
*Mahasiswa
**Dosen Pembimbing
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Email : fretty@ne.its.ac.id
Abstrak –
Sistem bongkar muat di kapal merupakan hal yang sangat penting harus diperhatikan. Oleh karena itu perlu dilakukan analisa baik secara teknis dan ekonomis terhadap komponen-komponen pendukungnya, seperti pompa bongkar muat, penggerak pompa dan sebagainya.
Dengan menganalisa secara teknis dan ekonomis penggunaan Diesel Engine untuk menggerakkan Cargo Pump pada Kapal KM Avila. Sehingga didapatkan perbandingan penggunaan diesel engine dengan electric motor baik secara effisiensi, kebutuhan daya sampai ke perhitungan genset yang dibutuhkan jika cargo pump tersebut digerakkan oleh motor. Perlu diketahui juga perbandingan konsumsi bahan bakar dengan motor listrik dan dengan cargo engine. Dilakukan perhitungan untuk mengetahui kebutuhan arus start pada daya peralatan terbesar jika cargo pump sendiri digerakkan oleh motor listrik.
Dengan pertimbangan tersebut, dilakukan perbandingan untuk mengetahui pemilihan yang tepat dengan menggunakan diesel engine atau dengan motor listrik sebagai penggerak cargo pump. Maka hasil dari perhitungan bahwa dengan speck yang sama yang sudah terinstal di kapal didapatkan dengan motor secara investasi dan konsumsi bahan bakar selama bongkar muat jauh lebih murah daripada dengan diesel engine.
Tetapi dalam segi teknis untuk pada beban maksimal efisiensi dari Diesel engine 95 % - 97 % adalah lebih tinggi dari pada sistem dengan electric motor karena
melewati bayak komponen sehingga mengakibatkan banyak losses sehingga efisiensi 87 % - 90%. Sehingga dapat dikatakan bahwa transmisi daya pada beban maksimum dari prime mover ke cargo pump dengan menggunakan diesel engine lebih efisien dari pada dengan motor listrik. Dan untuk penempatan dan space pada kapal Tanker KM. Avila bahwa dengan genset penempatan dikapal jauh lebih berat dan space di kapal tidak tersedia untuk menampung bayaknya generator.
Sehingga dapat direkomendasikan kepada owner bahwa dengan menggunakan diesel engine secara ekonomi jauh lebih mahal dibandingka dengan genset pada kapal Taknker KM. Avila.
Kata kunci : Diesel engine, motor listrik, genset, penggerak, cargo pump
1. PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah
Dewasa ini kapal tanker merupakan sarana transportasi muatan minyak yang cepat dan effesien. Maka tidak heran jumlah kapal Tanker di dunia maritim semakin banyak. Dan para owner melakukan berbagai metode yang baru agar sistem bongkar muat dan operasional selama berlayar semakin cepat dan effisien. Tapi perlu diperhatikan bahwa perubahan sistem itu harus sesuai dengan rules dan di ijinkan.
Pada kapal Tanker KM. Avila sistem bongkar muat yang digunakan berbeda dari kapal yang secara umum yaitu sistem penggerak cargo pump menggunakan diesel engine. Alasan mengapa menggunakan diesel engine untuk memenuhi kebutuhan
listrik sewaktu bongkar di kapal Tanker. Karena kita tau kebutuhan listrik sewaktu bongkar muat adalah beban yang paling besar selama operasional kapal. Kapal KM. Avila menggunakan 2 genset untuk memenuhi kebutuhan listrik di akomodasi dan sistem yang lain, itu mengapa sistem penggerak pada cargo pump memakai penggerak sendiri diesel engine yaitu untuk memenuhi beban listrik yang sangat besar mencapai 361 KW.
Oleh karena itu diperlukan suatu studi untuk mempelajari dan meninjau penggunaan diesel engine sebagai penggerak cargo pump baik secara teknis dan ekonomis. Secara teknis akan membahas pemilihan pompa dan diesel engine, karena pemilihan pompa akan mempengaruhi kecepatan saat bongkar muat. Dan secara ekonomi dengan menggunakan diesel motor maka akan mengkibatkan konsumsi bahan bakar semakin besar sehingga biaya yang dibutuhkan selama operasional akan bertambah untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar tersebut. Dan semakin banyaknya komponen di kamar mesin maka ruang kamar mesin semakin besar dan mengurangi payload di kapal.
Perumusan Masalah
Dengan pemilihan diesel engine sebagai penggerak, apakah akan lebih efektif dan efisien secara teknis dan ekonomis dibandingkan dengan menggunakan electric motor sebagai penggeraknya..
Tujuan Penulisan
Penulisan Tugas akhir ini bertujuan untuk :
a. Menghitung kebutuhan daya penggerak cargo pump sesuai dengan kapasitas pompa yang diminta owner.
b. Membandingkan secara teknis antara diesel engine dengan motor listrik.
c. Membandingkan secara ekonomis antara diesel engine dengan motor listrik.
d. Memberi rekomendasi kepada owner mengenai jenis penggerak yang tepat (diesel engine atau motor listrik) untuk cargo pump pada kapal KM. Avila.
Mendapatkan perbadingan baik secara teknis dan ekonomis antara diesel engine
dan motor listrik sebagai penggerak cargo pump yang tepat.
BAB I. PENDAHULUAN
Pada bab ini dibahas mengenai latar belakang penulisan Tugas Akhir, perumusan masalah, pembatasan masalah, dan tujuan Tugas Akhir.
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini dibahas mengenai teori-teori yang berhubungan dengan diesel engine dan motor listrik serta class rules yang mengatur. BAB III. METODOLOGI PENELITIAN Pada bab ini dibahas mengenai metode yang akan digunakan dalam pengerjaan Tugas Akhir, pengelolahan dan perbandingan data untuk menyelesaikan permasalahan yang diangkat sebagai topik Tugas Akhir.
BAB IV. ANALISA TEKNIK DAN EKONOMIS PERBANDINGAN DIESEL ENGINE DAN MOTOR LISTRIK
Pada bab ini akan dibahas tentang data-data yang didapatkan dan dilakukan analisa perbandingan dengan kdua penggerak tersebut.
BAB V. KESIMPULAN
Pada bab ini akan berisi kesimpulan dari Tugas Akhir yang telah selesai dikerjakan dan saran-saran.
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
2. Metodologi dan Model Analisis
Pengerjaan tugas akhir ini terdiri dari langkah-langkah berikut, yaitu :
Penjelasan sistem bongkar muat pada kapal Tanker
Metode ini dimaksudkan untuk mengetahui sistem bongkar muat di kapal tentang cargo tank, perpipaan, pompa, penggerak dan sebagainya.
Cargo Tank berjumlah 10 kompartemen memanjang kapal dengan
masing-masing dipisahkan oleh sekat kedap mutan tansversal kapal. Tangki-tangki ini masing-masing terpisahkan menjadi dua bagian secara melintang, antara lain :
5 Cargo Fuel Oil Starboard 5 Cargo Fuel Oil Portside
Pertimbangan yang digunakan adalah untuk mengurangi luas permukaan bebas cairan muatan yang ada di dalam tangki.
Sistem perpipaan untuk keperluan pembongkaran muatan cairan atau cargo discharge menggunakan dua jalur perpipaan untuk penyaluran muatan cargo line. Masing-masing jalur sistem perpipaan langsung berhubungan dengan ruang pompa dan dilayani oleh pompa muatan yang saling berhubungan.
Sistem stripping penyaluran pembuangan sisa muatan cairan atau stripping line ini memiliki satu buah jalur pipa yang melayani stripping atau pengeluaran sisa muatan dari seluruh cargo. Sistem ini terpisah dari sistem bongkar muat utama, tetapi dalam beberapa penggunaan, sistem ini dapat dihubungkan dengan sistem bongkar muat bila diperlukan untuk mengeluarkan dan membersihkan sisa muatan minyak di saluran pengisapan setelah pembongkaran. Masing-masing jalur sistem pipa ini langsung berhubungan dengan ruang pompa dan dilayani oleh pompa stripping.
Sistem Pemompaan
1. Sistem pemompaan ini menggunakan kamar pompa yang terletak diantara ruang muatan dan kamar mesin.
2. Sistem pemompaan menggunakan 3 buah pompa untuk masing-masing sistem bongkar muat 2 beroperasi dan 1 stanby dan 2 untuk stripping.
3. Sistem pemompaan direncanakan mampu untuk melakukan pemuatan satu jenis muatan.
Sistem penggerak pompa
Dalam kondisi riil Cargo pump pada umumnya digerakkan oleh motor listrik. Karena motor listrik mepunyai effisiensi yang tinggi dan dapat meminimalisir penempatan sistem di kamar mesin. Nama
BAB IV. ANALISA TEKNIK DAN EKONOMIS PERBANDINGAN DIESEL ENGINE DAN MOTOR LISTRIK
Dimensi kapal Tanker KM. Avila :
kapal : KM.Avila
Owner : Prestige Marine Service PTE LTD Jenis kapal : 6300 DWT Oil Tanker Tempat dibangun : PT. DOK dan
Perkapalan Surabaya Length O.A : 93 M Length B.P : 87 M Beam : 17.5 M Depth : 9 M Draft : 6.7 M Complement : 20 men Cargo oil Tank : 7050 m3
Main Engines : 2 x YANMAR 1471 x 750rpm Generator Engine : 320 kW (2 set),
180 rpm Perhitungan Genset
Kalkulasi Perhitungan Electric Load Balance
Data konsumsi daya listrik akan dikalkulasikan sesuai dengan data kapal sebenarnya dan sudah di aplikasikan pada kapal KM. Avila. Dan kapasitas genset yang beroperasi sekarang pada kapalnya adalah sebagai berikut :
Tabel 1 Electric Load Balance tanpa cargo pump
Perhitungan tersebut diatas adalah berdasarkan kebutuhan listrik pada saat sea going, manouver, cargo loading unloading, dan berlabuh. Dari perhitungan daya listrik tersebut diatas maka diketahui daya maksimum dari Kapasitas Genset yaitu
pada saat cargo loading. Maka untuk memenuhi kebutuhan kapasitas tersebut pahak galangan memilih genset Yanmar 6AYL-ST dengan kapasitas 320 kW berjumlah 2 genset.
Tabel 2 Tabel Electric Load Balance dengan cargo pump
Dari data perhitungan tersebut dapat dilihat bahwa Genset terpasang sebelum menambah daya pompa bongkar muat adalah menggunakan 2 buah genset dengan daya 2 x 320 kW untuk melayani seluruh kebutuhan listrik di kapal selama loading unloading. Maka setelah dilakukan perhitungan kembali dengan menambahkan daya yang dibutuhkan motor penggerak cargo pump bertambah menjadi 4 x 320 kW beban pada saat cargo loading beroperasi.
Pada total daya pada continous load dilakukan analisa untuk arus start ketika loading, dilakukan 3 analisa yaitu :
1. Analisa pertama jika cargo pump dinyalakan dan peralatan lain ikut bekerja.
2. Analisa kedua jika peralatan-peralatan lainnya tidak bekerja tetapi cargo pump tetap menyala.
3. Analisa ketiga juga dilakukan dengan cara menyalakan satu per satu cargo pump.
Analisa ketiga dilakukan dengan cara menyalakan satu per satu cargo pump dengan tujuan untuk mengetahui cargo pump tersebut dapat dioperasikan dari jumlah daya yang tersedia pada generator terpasang dikapal. Cara analisa sama sama seperti sebelumnya. Berikut adalah analisa perhitungannya :
Satu cargo pump mempunyai daya 361 kW. Jika cargo pump tersebut di start = 3 x 361 kW = 1083 kW
Sehingga,
Load faktor = Pstart / ( 4 x Pgenerator)
= 1083 kW / 1280
= 0.846
Dari hasil tersebut dapat diketahui bahwa dengan 4 generator yang tersedia mampu menerima beban start cargo pump jika cargo pump tersebut dinyalakan satu persatu dan peralatan-peralatan continuousnya tidak berkerja.
Spec pompa yang dipakai dalam penyelesaian tugas akhir ini adalah sesuai dengan spec pompa yang terpasang di kapal. Dengan kapasitas cargo pump 1 dan 2 adalah 750 m3/hr dan cargo pump 3 dengan
kapasitas 500 m3/hr sehingga proses
bongkar muat dengan volume cargo oil 7050m3 adalah :
Cargo pump no. 1 adalah 750 m3/hr
Cargo pump no. 2 adalah 750 m3/hr
Cargo pump no. 3 adalah 500 m3/hr
Dengan volume cargo oil adalah 7050m3
Maka waktu yang diperlukan untuk bongkar muat : Waktu = Volume / kapasitas
t = V/Q
= 7050 m3/2000 m3/hour
= 3.525 hour
= 4 hour
Gambar 1 Power flow dengan electric power system
Losses daya komponen dari
diesel
sampai ke cargo pump
adalah lossesmekanik dan losses listrik yang menyebabakan naiknya panas dan suhu pada komponen dan lingkungan sekitar.
Untuk
setiap komponen,
effisiensi listrik dapat dihitungdan typical valuenya pada full rated power menurut spesifikasi dari tiap komponen ( terlampir ) adalah sebagai berikut :ή Generator : 0.95 – 0.97 ή switchboard
: 0.999 ή electric motor : 0.85-0.9
Dengan demikian, efisiensi
dengan
electric motor dari generator sampai ke
motorlistik
, adalah diantara 87% - 90 % pada kondisi beban penuh.Berikut perbandingan load factor antara mesin diesel generator set dengan cago diesel sebagai penggerak cargo pump.
Untuk estimasi berat kapal akibat penerapan dengan diesel engine atau generator adalah :
Tabel 4 Selisih perbandingan berat dengan diesel atau motor listrik
Untuk awalnya biaya investasi yang diperlukan dengan menggunakan motor listrik atau engine diesel sebagai penggerak. Dari data perhitungan antara perbandingan investasi cargo diesel dengan electric motor diperoleh beberapa harga dari tiap komponen, antara lain :
Berdasarkan tabel harga komponen di atas dapat diketahui bahwa penerapan dengen Diesel Propulsion jauh lebih mahal ($ 72889 USD) dari pada electric propulsion sebagai penggerak cargo pump, salah satu komponen yang paling berpengaruh dengan diesel adalah penggunaan dua buah engine diesel propulsion CATERPILLAR.
Tabel 5 Selisih perbandingan biaya investasi antara diesel atau motor listrik
Konsumsi Bahan Bakar
Total SFOC untuk penerapan cargo Diesel engine dan electric motor dan kebutuhan biaya yang harus dikeluarkan 1 kali proses bongkar muat yaitu :
Catt :
MDO / KL = 371,58 USD
Condition
Persentasi Load setiap condisi operasional Normal service Depp. & arrival Harbour service Cargo Diesel 85% 88% 80% Electric motor 66% 86% 68% Genset (max. 86%)
No. Item Set
Weight (kg) DieseL engine Electric motor 1 Diesel Engine 1 & 2 2 2409 x 2 ‐ 2 Diesel Enige 3 1 1900 ‐ 3 Genset 2 ‐ 4780 x 2 4 Motor Listrik 1 & 2 2 ‐ 1350 x 2 5 Motor Listrik 3 1 ‐ 1002 Total 6718 13262 Selisih 6544
No. Item Set
Price DieseL engine
Electric motor 1 Cargo Diesel 1 & 2 2 184000 ‐ 2 Cargo Diesel 3 1 90000 ‐ 3 Generator set 4 ‐ 150670 4 Motor listrik 1 & 2 2 ‐ 34145,92 5 Motor listrik 3 1 ‐ 16294,75 Total 274000 201110,7 Selisih 72889
1 litre HFO = 0,991 kg
Dengan kebutuhan suplai daya yang lebih kecil dari sistem semula dan dengan efisiensi bahan bakar yang konstan dan optimal,maka dari tabel perhitungan di atas didapatkan selisih harga bahan bakar selama sekali proses bongkar muat selama 4 jam antara Diesel engine dan motor electric yaitu sebesar 48096,09 USD. Sehingga dapat dikatakan bahwa penggunaan bahan bakar dalam sistem diesel generator lebih irit jika dibandingkan dengan diesel engine dan akan menambah saving cost bagi kapal .
BAB V. KESIMPULAN
1. Pada penerapan dengan diesel engine sebagai penggerak cargo pump untuk kapal KM. Avila supply daya adalah Caterpillar 3412 dengan daya 2 x 448 kW dan 300 kW. Dengan menggunakan 2 unit generator set dengan daya 320 kW. Dan pada sistem dengan penerapan electric Motor akan diinstall 4 buah genset dengan daya spec yang di supply sama seperti yang terinstal di kapal yaitu 4 x 320 kW, electric motor ABB Product dengan daya 2 x 362 kWdan sebagai cadangan 1 x 230 kW, beberapa komponen pendukung lainnya (MSB, pengkabelan, Saklar dan beberapa instrument lainnya).
2. Pada beban maksimal efisiensi dari Diesel engine 95 % - 97 % adalah lebih tinggi dari pada sistem dengan electric motor karena melewati bayak komponen sehingga mengakibatkan banyak losses sehingga efisiensi 87 % - 90%. Sehingga dapat dikatakan bahwa transmisi daya pada beban maksimum dari prime mover ke cargo pump dengan menggunakan diesel engine lebih efisien dari pada dengan electric. Namun, dengan genset fleksibilitas dengan electric memungkinkan adanya pengaturan pembebanan terhadap cargo pump untuk mencapai kondisi operasi yang lebih ekonomis dan efisien.
3. Selisih perbadingan berat dengan diesel engine atau electric motor 6544 kg. Hal ini disebabkan karena untuk penempatan komponen-komponen electric. Dengan penerapan diesel engine sehingga salah satu keuntungan yang bisa diambil dari segi space ruangan dan berat instalasi. 4. Kapal Tanker KM. Avila tidak
mempunyai space yang memadai untuk penerapan electric jika keempat genset di letakkan di tween deck. Oleh karena itu, jika menggunakan genset maka 2 genset yang lain di letakkan di engine room yang semula menjadi space untuk cargo oil pump engine.
5. Penerapan dengan diesel engine sebagai penggerak cargo pump pada kapal ini , pada investasi akan jauh lebih mahal $ 72889 USD atau sama dengan Rp. 686.030.374,00 dari penerapan electric motor .
6. Dan untuk konsumsi bahan bakar dengan diesel engine didapatkan selisih konsumsi bahan bakar selama bongkar muat selam 4 jam dengan Cargo oil Tank 7050 m3 adalah
$ 112384,39 USD.
7. Sehingga dapat dikatakan bahwa penggunaan bahan bakar dengan sistem diesel generator lebih irit jika dibandingkan dengan diesel engine dan akan menambah saving cost bagi pemilik kapal .
1. Ådnanes, Alf Kåre. “Maritime Electrical Installations And Diesel Electric Propulsion “ABB ASMarine, 2003.
2. Kurniawan “ANALISA TEKNO EKONOMI PERBANDINGAN SISTEM DIESEL MECHANICAL PROPULSION ( DMP ) DAN
DIESEL ELECTRIC PROPULSION UNTUK KAPAL
MILITER TIPE LPD ( KRI MAKASSAR )“ Teknik Sistem Perkapalan ITS , 2009.
3. Bureau Veritas “ RULES FOR THE CLASSIFICATION OF STEEL SHIPS” chapter 2, 2006
4. Laboratorium Mesin kapal, “Kursus Dasar Motor Diesel Aplikasi Marine”. Jurusan Sistem Perkapalan, ITS, 2008 5. www.maritime.org/fleetsub/diesel/ch ap5. 6. www.abb.com/motors&drivers 7. www.yanmar.co.jp/en/marine 8. www.energyefficiencyasia.org 9. www.pertamina.com./indexhargami nyak2009 10. www.cat.com 11. www.generatorjoe.com/NET ( Technical Data of
