ANALISA TEKNIS PERANCANGAN FLOATING RECHARGE
UNTUK KAPAL NELAYAN DI DAERAH CILACAP
Muhammad Musta’in, Sardono Sarwito,dan Alam Baheramsyah Pascasarjana Teknologi Kelautan-ITS
Email: mustain@na.its.ac.id
ABSTRAK
Ketergantungan nelayan akan penggunaan bahan bakar fosil masih belum bisa dikurangi hingga saat ini. Dengan semaikin naiknya harga bahan bakar minyak, maka nelayan mengalami kesulitan dalam melakukan aktifitas melautnya. Masalah tersebut bisa teratasi jika para nelayan itu beralih menggunakan mesin penggerak kapal mereka (prime over) dari motor bakar yang menggunakan harga bahan bakar minyak dengan motor listrik yang tidak memerlukan harga bahan bakar minyak.
Penelitian yang dilakukan didaerah Cilacap kali ini, dikhususkan kapal jenis jukung. Dengan menghitung ulang kebutuhan daya motor pengerak secara matematis, didapatkan kebutuhan kapal yang baru. Penggerak yang digunakan adalah motor listrik DC, sedangkan supply daya motor didapatkan dari battery. Dengan melakukan perhitungan perhitungan secara matematis, dengan parameter jarak yang harus ditempuh serta kecepatan servise kapal, didapatkan kebutuhan daya battery.
Dari hasil perhitungan didapatkan bahwa daya motor listrik yang dibutuhkan kapal adalah 5 HP pada kecepatan maksimum 8 knot. dengan kebutuhan battery adalah 1 unit battery untuk menuju ke fishing ground sejauh 12 mil. Sedangkan untuk floating
recharge didapatkan desain dengan panjang 20 m, lebar 3,5 meter dan tinggi 2 meter.
Kata Kunci: propulsi listrik, motor DC,charging, floating recharge
PENDAHULUAN Latar Belakang
Dengan semakin mahalnya harga harga bahan bakar minyak, serta ketersediaan dari bahan bakar fosil yang semakin berkurang, membuat masayarakat di Indonesia menjadi kesulitan. Ini terjadi karena masyarakat di Indonesia sebagian besar menggantungan mata pencahariannya dengan tidak terlepas dari bahan bakar minyak. Hal ini juga dialami oleh sebagian besar para nelayan di Indonesia pada umumnya dan di kawasan Cilacap pada khususnya, sehingga mereka harus berkerja keras bagaimana caranya agar tetap bisa melakukan aktifitasnya.
Melihat hal tersebut perlu dilakukan suatu terobosan untu mencarikan solusi bagi para nelayan agar mereka bisa terlepas dari masalah tersebut, dan bisa terlepas dari keterantungan terhadap bahan bakar fosil. Salah satu alernatif solusi bagi para nelayan agar terlepas dari ketergantungan terhadap bahan bakar fosil adalah dengan mengganti motor penggerak kapal mereka, yang awalnya motor bakar (diesel) diganti dengan motor listrik.
Motor listrik disini bisa berupa motor DC, yang disupply energi dari battery. Namun disini juga akan timbul permasalahan, yaitu sumber energi yang berasal dari
battery sangat terbatas kapasitasnya, sehingga sangat tidak mungkin kapal mengangkut battery yang banyak untuk memenuhi kebutuhannya.
Dari sini muncul 2 pemikiran, pertama di dalam kapal tersebut didesain sebuah sistem pengisian ulang untuk battery secara kontinu katika kapal berjalan, hal ini bisa dilakukan dengan cara menghubungan (couple) sebuah alternator dengan motor penggeraknya (motor DC), sehingga alternator tesebut bisa berfungsi sebagai pengisi secara kontinu dikapal, jadi masing-masing kapal bisa melakukan aktifitas recharging
batteray meraka secara mandiri. Namun dengan mengcouple motor listrik dengan altenator muncul masalah baru, yaitu daya dari motor untuk menggerakkan kapal akan
berkurang, karena terbagi dengan penggunaan alternator tersebut.
Kedua adalah dengan mendisain sebuah recharging apung, recharging ini bisa berupa kapal yang bisa bergerak (movable) maupun sebuah sistem yang permanen, yaitu sebuah stasiun apung tersebut disupply tenaganya dari renewable energy, yaitu dengan menggunakan energi dari wind turbine. Dengan menggunakan sistem ini (floating
recharg), para nelayan tidak perlu lagi hawatir akan kehabisan supply tenaga untuk
battery, karena floating recharge dipasang lokasi lokasi tertentu yang telah ditentukan, sehingga mereka tinggal menukarkan battery mereka dengan battery yang telah terisi penuh pada floating recharge.
Kapal Ikan Tradisional di Indonesia
Sampai saat ini armada kapal perikanan nasional masih didominasi oleh jenis perahu dan kapal perikanan tradisional. Disebut tradisional karena dalam pembuatannya masih sangat tredisional dan pada umumnya berbahan dasar kayu. Umumnya kapal perikanan tradisional atau kapal ikan tradisional memiliki ukuran kurang dari 30 GT, sehingga dalam pebangunannya pun dilakukan di galangan-galangan yang sifatnya sangat tradisional tanpa melalui tahapan-tahapan yang seharusnya dalam pembangunan sebuah kapal.
Dalam melakukan pembangunan kapal ini, para nelayan atau galangan tradisonal didasarkan atas pengalaman yang didapatkan secara turun temurun, sehingga hampir dipastikan tidak ada blue print tentang detail desain yang dibuat oleh mereka.
Propulsi Elektrik Kapal Nelayan
Bebarapa penelitaian tentang propulsi elektrik yang telah dilakukan, menunjukkan bahwa penggunaan motor listrik untuk penggerak utama (prime over) kapal nelayan tradisional lebih menguntungkan secara ekonomis. Seperti halnya yang dilakukan oleh Endro Irawan di Institut teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, pada tahun 2007 dia melakukan penelitian tentang penggunaan motor listrik DC sebagai alternatif penggerak kapal ikan. Dalam penelitiannya dia menggunakan motor DC sebagai motor penggerak utama dikapal, dengan menggunakan battery sebagai sumber energinya. Karena sumber energi yang ada di battery terbatas, maka dia mendisain sistem pengisian ulang battery dengan menggunakan energi matahari melalui teknologi sel surya. Namun penggunaan sel surya ternyata masih kurang maksimal, karena efiensinya yang rendah.
Prasetya pada tahun 2007 juga, melakukan penelitian tentang perancangan kincir angin sebagai pengisi battery pada kapal ikan 5GT berpengerak motor DC. Pada dasarnya yang dilakukan oleh Prasetya dan Irawan adalah sama, yaitu penggunaan motor DC sebagai penggerak utama kapal nelayan. Namun yang membedakan adalah sistem pengisian ulang battery yang digunakan. Irawan mendiasain kincir angin (wind turbine)
sebagai sumber energi untuk mengisi ulang batterynya. Namun penelitian ini ternyata juga mengalami masalah pada aplikasi pemasangan wind turbine dikapal. Karena dimensi kapal yang relatif kecil, maka stabilitas dari kapal juga akan terganggu.
Pada tahun ini (2008), Suji Kuswahyudi, seorang alumni Institut Teknologi Nasional Malang, melakukan penelitian yang sama Dia mendisain sistem propulsi elektrik untuk kapal nelayan yang dia berinama RMI (Recharge Motor Indonesia). Dia mendisain pemakaian motor listrik sebagai penggerak kapal ikan dengan battery sebagai sumber energinya. Namun dia tidak memikirkan bagaimana sistem chargingnya, sehingga masih menyisakan masalah yang baru yaitu tentang pengisian ulang battery. Ketiga penelitian itu merupak sebagian kecil dari banyak sekali penelitian yang dilakukan terkait masalah propulsi untyk kapal nelayan. Dari tiga penelitian itu bisa disimpulkan bahwa masalah yang dihadapi untuk sistem propulsi elektrik adalah bagaimana melakukan pengisian ulang battery yang digunakan atau sisten chargingnya.
METODOLOGI PENELITIAN Studi Literatur
Dalam tahap awal ini, hal yang dilakukan adalah pencarian literatur-literatur yang berhubungan dengan ide atau permasalahan yang diangkat. Literatur yang dipakai dapat berupa buku-buku, artikel-artikel, maupun penelitian-penelitian pihak lain, yang nantinya bisa menyimpulkan hal-hal yang dapat dipakai dalam melaksanakan penelitian.
Pengumpulan Data
Setelah dikumpulkan literatur yang menunjang, tahap selanjutnya adalah melakukan pengumpulan data terkait dengan permasalahan yang diangkat. Data yang dimaksud adalah data kapal yang ada di derah Cilacap yang nantinya dijadikan sebagai objek penelitian, data tersebut meliputi: data kapal secara umum, Type Kapal yang akan diajdikan objek penelitian, Jumlah armada yang akan di teliti, rute kapal, Data kondisi perairan didaerah Cilacap, yang meliputi: Data angin di wilayah perairan Cilacap, Data potensi ikan diperairan Cilacap.
Mendisain Sistem Propulsi Elektrik
Mengkonversi Daya Motor Diesel ke Motor Listrik
Daya motor diesel yang sudah ada di kapal-kapal para nelayan (one day fissing
vessel) langsung dikonversikan ke motor listrik
Kebutuhan battery setiap kapal jenis one day fissing vessel untuk sistem propulsi elektrik tersebut.
Menghitung Ulang Kebutuhan Daya Motor Penggerak Kapal Nelayan
Dengan menggunkan metode perhitungan tahanan guldamar harvard, didapatkan daya motor yang baru, dengan parameter kecepatan kapal maksimum yang digunakan adaah sama.
Kemudian dari hasil yang didapatkan dibandingkan dengan perhitungan yang langsung dikonversi. Berapa kebutuhan battery yang dibutuhakan untuk memenuhi kapasitas tersebut.
Menghitung Kebutuhan Jumlah Keseluruhan Battery serta Daya untuk Charging
Setelah kebutuhan battery dari kapal one day fishing telah diketahui, maka selanjutnya keseluruhan battery tersebut ditotal, sehingga didapatkan jumlah yang akan di supply oleh floating recharge untuk dilakukan charging.
Mendisain Sistem Charging
Dari data jumlah battery yang dibutuhkan untuk kebutuhan seluruh nelayan di wilayah Kemiren, maka selanjutnya adalah memilih sistem charging yang sesuai untuk merecharge battery tersebut. Dalam sistem charging ini dipilih charging battery yang ada dilapangan, kemudian diaplikasikan di atas floating recharge ini.
Mendisain Self Propelled Barge sebagai Floating Recharge Penentuan dimensi dari Self Propelled Barge
Dari data imensi wind turbine yang akan dipasang, selanjutnya ditentukan dimensi dari Self Propelled Barge yang akan digunakan sebagai floating racharge.
Menghitung Stabilitas Self Propelled Barge
Setelah penempatan wind turbine dilakukan, selanjutnya adalah dilakukan perhitungan terhadap stabilitas dari Self Propelled Barge ini. Selain perhitungan stabilitas ini juga perlu ditentukan sistem penambatan yang sesuai yaitu dengan melepas jangkar, sehingga perlu ditentukan jumlah serta berat jangkar yang sesuai dengan dimensi serta stabilitas dari Self Propelled Barge.
HASIL DAN DISKUSI
Data dari TPI Kemiren Cilacap
Cilacap, maka diperoleh data-data awal sebagai berikut: Lokasi Cilacap Selatan TPI Kemiren; Jumlah Nelayan 60 Nelayan; Jenis Perahu Jukung Fiber; Data utama perahu:Panjang : 9 m, Lebar: 0,8 m, Tinggi : 0,7 m, Daya mesin15 Hp, marine petrol
engine (jenis mesin tempel), Kecepatan perahu 8 Kts; Jarak ke fishing ground: 12 mil
laut
Perhitungan Tahanan
Melihat kebutuhan daya yang terlalu besar, maka dilakukan perhitungan ulang terhadap kebutuhan daya motor. Dengan pertimbangan bahwa perahu dengan ukuran yang relatif kecil tidak memerlukan daya sampai 15 HP.
Perhitungan Tahanan Jukung
Dalam perhitungan tahanan kapal jenis jukung ini digunakan software pembantu yaitu dengan memakai software hullspeed.
Pemodelan dengan Software Maxsurf
Gambar 2 menunjukkan bahwa antara metode hullspeed dan metode Fung keduanya memilki kelemahan. Pada metode hullspeed menunjukkan tahanan terbaca atau timbul mulai kecepatan 0,6 knot dan mulai mengalami penurunan tahanan pada kecepatan 7 knot. Sedangkan pada metode Fung, tahanan mulai terbaca pada kecepatan 2,4 knot, namun selanjutnya tahanan mengalami kenaikan tanpa adanya penurunan.
Untuk lebih jelasnya bias dilihat pada grafik hubungan antara kecepatan dengan tahanan, serta grafik hubungan antara kecepatan dengan power.
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0 0 ,6 1,2 1,8 2,4 3 3 ,6 4,2 4,8 5,4 6 6 ,6 7,2 7,8 Kecepatan (Knot) T a h a n a n ( K N ) Holtrop Fung 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 0 0,8 1,6 2,4 3,2 4 4,8 5,6 6,4 7,2 8 Kecepatan (Knot) P o w e r (H p ) Holtrop Fung
Gambar 2. Grafik Hubungan antara Kecepatan Kapal dengan Tahanan Total & Grafik Hubungan antara Kecepatan Kapal dengan kebutuhan Power
Dapat disimpulkan bahwa metode yang sesuai untuk mengkalkulasi tahanan diantara kedua metode tersebut adalah metode Fung, karena metode ini masih terlihat peningkatan nilai tahanan sampai kecepatan maksimal.
Pemilihan Motor Listrik
Dari daya 4,16 Hp tersebut, ditambahkan 15% untuk kondisi sea trial, sehingga didapatkan daya kebutuhan motor yang baru:
P = 4,16 HP x 1,15 = 4,7 HP
Daya sebesar 4,7 HP, belum bisa dijadikan acuan dalam menentukan motor listrik yang akan digunakan. Hal ini disebabkan motor listrik memiliki effisiensi tertentu yang besarnya berkisar 95%. Sehingga dalam memilih motor harus dipertimbangkan effisiensi ini. Maka didapatkan nilai yang baru:
= 4,7 HP / 95% = 4,94 HP ~ 5 HP.
Waktu yang dibutuhkan untuk menuju fishing ground yang berjarak 12 mil adalah sekitar 1,8 jam. Dengan kebutuhan daya motor sebesar 3,73 Kw atau 3730 watt, sehingga:
P = 3730 watt x 1,8 jam = 6714 Wh.
Dari daya sebesar 6714 Wh bisa dicari kebutuan kapasitas battery (Ah) : Ah = 6714 Wh / 24 Volt = 260 Ah
Dari perhitungan tersebut bisa dipilih jenis battery yang akan digunakan sebagai sumber tenaga untuk menggerakkan motor dc. Battery yang digunakan berdasarkan hitungan tersebut adalah:Tegangan: 24 Volt; Kapasitas: 260 Ah; Jumlah: 1 buah.
Konfigurasi Sistem Propulsi Elektrik
Gambar 4. Konfigurasi Sistem Charging menggunakan Wind Turbine Disain Floating Recharge
Floating recharge yang didesain mempunyai ukuran panjang 20 meter, lebar 3,5
meter, tinggi 2 meter. Sedang untuk rancangannya bisa dilihat pada gambar 5.
Gambar 5. Rancangan Desain Floating Recharge KESIMPULAN
Dari hasil penelitian tentang desain floating recharge di derah Cilacap didapatkan kesimpulan sebagi berikut:
1. Kebutuhan daya motor listrik untuk kapal nelayan dengan kecepatan 8 knot adalah 5 hp, sehingga daya sebesar 15 hp terlalu besar.
2. Dengan 5 hp dibutuhkan sumber tegangan untuk mensupply sebanyak 1 buah battery 24 volt.
3. Sedangkan untuk floating recharge didapatkan desain dengan panjang 20 m, lebar 3,5 meter dan tinggi 2 meter.
DAFTAR PUSTAKA
Balai Riset dan Observasi Kelautan (2008), Peta Prakiraan Daerah Penangkapan Ikan
Wilayah Perairan Jawa, Bali dan Nusa Tenggara, Pusat Riset Teknologi
Kelautan, Badan Riset Kelautan dan Perikanan, Departemen Kelautan dan Perikanan, Jembrana-Bali.
BPPIP Probolinggo (2006), Jenis Perahu dan Kapal Perikanan Tradisional, Departemen Kelautan dan Perikanan Jatim, Surabaya.
Harvald, Sv. Aa. (1983), Tahanan dan Propulsi Kapal, Airlangga University Press, Surabaya.
Irawan, Endro. (2007), Penggunaan Motor Listrik DC Sebagai Alternatif Penggerak
Kapal Ikan, Tugas Akhir, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.
Prasetya, AI. (2007), Perancangan Kincir Angin Sebagai Pengisi Battery Pada Kapal
Ikan 5GT Berpengerak Motor DC, Tugas Akhir, Institut Teknologi Sepuluh
Nopember, Surabaya.
Suji, K. (2008), Desain RMI (Recharge Motor Indonesia) untuk kapal nelayan, Radar Bromo Jawa Pos, Surabaya.
