Perancangan Sistem Propulsi
Fishing Boat
8M
Displacement
Dengan
Solar Cell
Sebagai
Energi Alternatif
Oleh :
Nama
: Mukty Baktiar
Nrp
: 4211105006
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Rawa
Sumber air berupa genangan air yang terbentuk secara terus menerus atau musiman. Rawa sebagai tempat konservasi alam.Ikan
Sumber mata pencaharian masyarakat setempat.Perahu Rakit
Alternatif pengganti perahu rakit : - Aman - Efisien - EkonomisFishing Boat
1.2 Perumusan Masalah
Permasalahan yang muncul dalam tugas akhir ini adalah apakah geladak yang tersedia pada fishing boat tersebut mampu menampung sejumlah panel surya sesuai dengan kebutuhan? Sehingga mampu memenuhi kebutuhan sistem propulsi itu sendiri.
1.3 Batasan Masalah
1. Sistem propulsi ini dirancang pada fishing boat
dengan ukuran utama sebagai berikut : Lwl : 8.0 M Loa : 9.0 M B : 5.0 M H : 1.5 M T : 0.8 M Vs : 5 Knots
Tidak dilakukan perhitungan konstruksi pada fishing boat dan juga EPM.
Sistem propulsi yang akan dirancang menggunakan motor listrik sebagai penggerak utama fishing boat.
Nilai tahanan total dan kharakteristik badan kapal didapat saat mendesain lambung fishing boat
dengan perangkat lunak MAXSURFT.
1.4 Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan pada tugas akhir ini adalah untuk mendapatkan perencanaan sistem propulsi fishing boat dengan solar cell sebagai sumber energi alternatif.
1.5 Manfaat Penulisan
Manfaat yang ingin dicapai pada penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Mengembangkan teknologi tepat guna yang bermanfaat bagi nelayan disekitar waduk. 2. Pengaktualisasian potensi mahasiswa dalam
bentuk nyata.
3. Meningkatakan kualiatas Sumber Daya Manusia (SDM) dibidang perkapalan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Fishing Boat Design 2.2 Hambatan Kapal
Perhitungan tahanan kapal Metode Foude Perhitungan tahanan kapal Metode Tefler
Perhitungan tahanan kapal Metode ITTC 1957 Perhitungan tahanan kapal Metode Hughes Perhitungan tahanan kapal Metode Prohaska Perhitungan tahanan kapal Metode ITTC 1978 Perhitungan Tahanan kapal Metode Gudhamer
2.3 Stabilitas Kapal 2.4 Motor Penggerak 2.5 Sistem Tenaga Surya
START
Pengumpulan Data Perancangan Bentuk Lambung Fishing Boat
Analisa Tahanan Pada Fishing Boat Dengan Maxsurf
Perhitungan Daya Motor Penggerak Buku, Internet Perancangan dengan MAXSURF. YA TIDAK
Perhitungan Kebutuhan Panel Surya
Memenuhi ?
BAB III
FINISH
Perhitungan Kebutuhan Baterai
BAB IV
ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.1 Desain Model Lambung Fishing Boat
Desain model fishing boat ini dilakukan dengan menggunakan software maxsurf pro.
4.2 Analisa Karakteristik Lambung Kapal
Untuk mengetahui semua nilai karakteristik lambung kapal tersebut, dilakukan dengan menggunakan software bagian dari maxsurf yaitu speed hull.Dari hasil analisa tersebut, data karakteristik fishing boat dapat dilihat ditabel berikut.
Character of Ship Value Unit LWL 8.465 m Beam 5 m Draft 0.8 m Displaced volume 6.754 m³ Wetted area 29.994 m² Prismatic coeff. 0.412 Waterplane area coeff. 0.237
1/2 angle of entrance 18.79 deg.
LCG from midships -0.915 m
Transom area 0.933 m²
Transom draft 0.502 m
Max sectional area 1.939 m²
Draft at FP 0.8 m
Hard chine Hard chine
Air density 0.001 tonne/m³
Appendage Factor 1
Correlation allow. 0.0004
Kinematic viscosity 1.1883E-06 m²/s
4.3 Analisa Tahanan Kapal
Untuk mengetahui semua nilai tahan yang terjadi pada lambung kapal tersebut, dilakukan dengan menggunakan software bagian dari maxsurf yaitu speed hull.Dari hasil analisa tersebut, data karakteristik fishing boat dapat dilihat ditabel berikut.
Speed Resist (kN) Power (kW) Delft Methode I, II Delft Methode I, II
0 0 0 0.5 0 0 1 0 0 1.5 0 0 2 0.01 0.02 2.5 0.03 0.06 3 0.1 0.25 3.5 0.24 0.71 4 0.39 1.34 4.5 0.57 2.21 5 0.8 3.42
4.4 Pemilihan Motor Penggerak
Berdasarkan nilai tahanan total dari lambung kapal tersebut, maka kebutuhan daya motor penggerak dapat ditentukan. Yaitu sebesar 4 kW.
4.6 Perhitungan Besar Energi Listrik Yang Disuplai
Daya pada motor DC yang digunakan pada fishing boat ini adalah 4000 watt, dimana daya pada motor tersebut akan difungsikan satu kali dalam sehari. Besarnya energi listrik yang harus disuplai oleh sistem tenaga surya ini adalah sebagai berikut.
hari
W
kW
EL
1
1000
1
4000
kWh
EL
4
4.7 Perhitungan daya yang dibangkitkan (Watt Pak) 4.7.1 Perhitungan Fill Factor (FF)
Isc
Voc
p
Vmp
FF
Im
Dimana : FF : Fill FactorVmp : Maximum Power Voltage (V) Imp : Maximum Power Current (A) Voc : Open Circuit Voltage (V)
HILIGHT SOLAR CELL
Specification Value Unit
Type
HSPV-300Wp-156-72M
Max. Power (Pmax) 300 W Max. Power Voltage (Vmp) 36.7 V Max. Power Current (Imp) 8.17 A Open Circuit Voltage (Voc) 45 V Short Circuit Current (Isc) 8.64 A Standart Test Conditions (STC)
● Irradiance 1000 W/ m² ● Module temp 25 °C Dimensions ● Width 1956 mm ● Hight 992 mm ● Thicknes 50 mm
Spesifikasi Panel Surya
64 . 8 45 17 . 8 7 . 36 FF
77
.
0
Sehingga :Nilai FF yang telah diketahui dari perhitungan diatas digunakan sebagai variable untuk menghitung nilai daya maksimal, dimana :
FF
Isc
Voc
P
max
77
.
0
64
.
8
45
max
P
Watt
P
max
299
.
38
Selanjutnya adalah menentukan besarnya Pin yang masuk ke panel surya, dimana :
AreaModul
Cahaya
Intensitas
Pin
94
.
1
1000
Pin
Watt
Pin
1940
Dari perhitunga besarnya daya maksimal dan daya input, maka dapat diketahui berapa nilai effisiensi dari sistem tenaga surya ini, dimana :
%
100
max
)
(
Pin
P
Effisisnsi
%
100
1940
38
.
299
)
(
Effisisnsi
15
.
0
)
(
Effisisnsi
4.7.2 Perhitungan PV Area
out
TCF
pv
GAV
EL
PVarea
Dimana :EL : Besarnya energi listrik yang disuplai (kWH) GAV : Insolasi harian matahari
ηpv : Effisiensi panel surya
TCF : Temperature Coefficient Factor ηout : Effisiensi Inverter
Besarnya EL untuk sistem propulsi pada fishing boat ini adalah 4 kWh. Insolasi harian matahari (GAV)
diambil nilai terendah yaitu sebesar 4.75 kWh/m². Nilai tersebut diambil berdasarkan data radiasi di kota Solo. Effisiensi panel surya 300Wp adalah 15%, berdasarkan perhitungan.
Sedangkan untuk mengetahui berapa besarnya Temperature Correction Factor (TCF), menggunakan persamaan sebagi berikut :
= Pmax x 0.5% x 3
Sehingga besarnya daya yang disebabkan oleh kenaikan temperature (Pmpp) 3°C adalah :
Pmpp
= Pmax(W) – 4.5W
= 299.38W – 4.5W
= 295.38W
Dari hasil perhitunga tersebut maka nilai TCF dapat diketahui.
Untuk nilai effisiensi output (ηout), diambil berdasarkan beberapa komponen yang melengkapi kinerja sistem tenaga surya. Dimana sistem tersebut dilengkapi dengan Baterai, charger, dan perkabelan. Diasumsikan effisiensinya sebesar 0.8%.
Berdasarkan perhitungan diatas maka besarnya PVarea dapat diketahui. 8 . 0 99 . 0 15 . 0 75 . 4 4 PVarea
= 7.09 m²
4.8 Perhitungan Kebutuhan Panel Surya
Dari perhitungan tersebut diatas, maka kebutuhan panel dengan spesifikasi 300 Wp adalah :
4.9 Perhitungan Kebutuhan Baterai Diketahui : P motor : 4 kW = 4000 Watt V motor : 24 Volt t baterai : 3 jam Sehingga, P batterai = Pmotor x t = 4000 x 3 hour = 12.000 watt hour AH kebutuhan = P batterai/Voltase = 12.000/24 = 500 AH
Dari hasil perhitungan AH kebutuhan tersebut, dapat dilakukan pemilihan batterai.
Data dari spesifikasi baterai yang dipilih : AH = 200 Voltase = 24 v Sehingga, jumlah batterai yang dibutuhkan : = AH kebutuhan AH baterrai = 500/200 = 2.5 =3 unit
HARGA
Solar modul Hilight HSPV-300Wp-156-48p @ Rp 1.300.000
Charger Control TS-MPPT 60 @ Rp 5.190.000
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil analisa dan perhitungan yang telah dijelaskan pada pembahasan di BAB sebelumnya, maka dapat ditarik sebuah kesimpulan sebagai berikut :
● Besarya tahanan yang akan dialami oleh lambung fishing boat ini adalah 0.8 kN dan daya yang digunakan untuk melawan tahanan tersebut adalah 3,42 kW. Dengan demikian berdasarkan spesifikasi motor listrik yang tersedia, dipilih motor listrik dengan daya 4 kW.
● Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan, daya motor listrik sebesar 4 kW tersebut memiliki daya bangkit (watt peak) sebesar 1063.5 Wp.
Sedangkan daya yang dihasilkan satu buah panel surya dengan spesifikasi 300 Wp, akan mengalami kerugian 0,5% tiap kenaikan suhu melebihi
spesifikasi panel surya yaitu dari 25˚C menjadi 28˚C (naik 3˚C) sehingga hanya menghasilkan 295.38 Wp. Dengan demikian fishing boat ini harus ada 4 unit panel surya yang terpasang di atas geladak.
●Fishing boat ini dirancang untuk 2 kali operasai, dimana dalam satu kali operasi membutuhkan waktu satu jam (pergi-pulang) dan ditambah spare 1 jam, jadi total operasional adalah 3 jam. Sehingga daya total motor listrik untuk operasional tersebut dalah 12.000 watt, dengan voltase baterai sebesar 24 V maka kapasitas baterai yang dibutuhkan adalah sebesar 500 AH,
sedangkan spesifikasi baterai yang dipilih adalah 200AH makan jumlah baterai yang harus disediakan adalah 3 unit.
