JURNAL KELAUTAN NASIONAL. Vol. 8, No. 1, April 2013

(1)

(2)

(3)

ISSN 1907-767X

JURNAL KELAUTAN NASIONAL

Vol. 8, No. 1, April 2013

Kementerian Kelautan dan Perikanan

Badan Penelitian dan Pengembangan Kelautan dan Perikanan

Pusat Pengkajian dan Perekayasaan Teknologi Kelautan dan

Perikanan

(4)

KATA PENGANTAR

Jurnal Kelautan Nasional (JKN) adalah jurnal yang diterbitkan oleh Pusat Pengkajian dan

Perekayasaan Teknologi Kelautan dan Perikanan, Badan Penelitian dan Pengembangan Kelautan

dan Perikanan, Kementerian Kelautan dan Perikanan. Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa,

atas terbitnya JKN Volume 8, No. 1 dengan baik.

Artikel yang diterbitkan dalam Jurnal edisi kali ini sebanyak 5 (lima) artikel yang meliputi: Bilah

Lengkung Seret Lepas untuk Peningkatan Efisiensi pada Turbin Arus Laut Sumbu Vertikal; Potensi

CNG (

Compressed Natural Gas

) sebagai Alternatif Bahan Bakar Kapal Penangkap Ikan Berukuran

Panjang 11 M; Hubungan Variabilitas Parameter Keamanan dan Kenyamanan Kerja ABK dan Hasil

Tangkapan Ikan pada Pukat Cincin yang Beroperasi di Selat Bali; Potensi Energi Arus Laut untuk

Pembangkit Tenaga Listrik di Pulau-pulau Kecil (Studi: Pulau Mantang di Bintan, Pulau Abang di

Batam, dan Pulau Sugi di Karimun, Propinsi Kepulauan Riau); dan Faktor Lingkungan yang

Mempengaruhi Produktivitas Menggunakan Aplikasi Analisis Jalur di Tambak Bandeng Kabupaten

Indramayu, Provinsi Jawa Barat.

Artikel yang terdapat dalam JKN pada edisi ini diharapkan mampu menambah khasanah informasi

di bidang teknologi kelautan dan perikanan Indonesia. Kami sangat mengharapkan saran dan kritik

untuk perbaikan penyusunan jurnal ini ke depan. Semoga jurnal ini bermanfaat bagi pengembangan

dan kemajuan teknologi kelautan dan perikanan di Indonesia.

(5)

JURNAL KELAUTAN NASIONAL

Vol. 8, No. 1, April 2013

DAFTAR ISI

Bilah Lengkung Seret Lepas untuk Peningkatan Efisiensi pada Turbin Arus

Laut Sumbu Vertikal

(Drag Release Arc Blade to Increase Efficiency in Vertical Axis Marine Current

Turbine)

Dwi Yoga Nugroho, Ahmad Mukhlis Firdaus, Krisnaldi Idris, Sofiyan Muji

Permana, Daniel Fitzgerald dan Abdul Qohar

Hadzami ...

001 Potensi CNG (

Compressed Natural Gas

) sebagai Alternatif Bahan Bakar Kapal

Penangkap Ikan Berukuran Panjang 11 M

(CNG(Compressed Natural Gas) Potention as an Fuel Alternative for 11 M Long

Fishing Ship)

Iman Anugerah Bintoro, Budhi Hascaryo Iskandar, Yopi Novita dan

Mohammad Imron...

009 Hubungan Variabilitas Parameter Keamanan dan Kenyamanan Kerja ABK

dan Hasil Tangkapan Ikan pada Pukat Cincin yang beroperasi di Selat Bali

(The Relationship between The Variability of Work Safety and Comfort Parameters

of Purse Seine Crews Operating on Bali Strait and Its Catch)

Suryanto, Ignatius Tri Hargiyatno dan Wingking Era Rintaka Siwi………

017 Potensi Energi Arus Laut untuk Pembangkit Tenaga Listrik di Pulau-Pulau

Kecil (Studi: Pulau Mantang di Bintan, Pulau Abang di Batam, dan Pulau Sugi

di Karimun, Propinsi Kepulauan Riau)

(Potential Energy of Ocean Current for Electric Power Generator in Small Island

(Studi: Mantang Island- Bintan, Abang Island-Batam and Sugi Island-Karimun Riau

Islands Province))

Yulhendri Suryansyah……….………...……...

027 Faktor Lingkungan yang Mempengaruhi Produktivitas Menggunakan Aplikasi

Analisis Jalur di Tambak Bandeng Kabupaten Indramayu, Provinsi Jawa

Barat

(Environmental Factors Affecting Productivity Using Path Analysis Applications in

Ponds Milkfish Indramayu District, West Java Province)

Admi Athirah, Ruzkiah Asaf dan Erna Ratnawati...

(6)

No

ABSTRAK

ABSTRACT

1. BILAH LENGKUNG SERET LEPAS UNTUK PENINGKATAN EFISIENSI

PADA TURBIN ARUS LAUT SUMBU VERTIKAL

DRAG RELEASE ARC BLADE TO INCREASE EFFICIENCY IN VERTICAL AXIS

MARINE CURRENT TURBINE

Dwi Yoga Nugroho, Ahmad Mukhlis Firdaus, Krisnaldi Idris, Sofiyan Muji Permana,

Daniel Fitzgerald dan Abdul Qohar Hadzami

Kepulauan Indonesia memiliki tunggang pasang surut dan arus laut yang tidak besar jika dibandingkan dengan belahan bumi bagian utara atau selatan. Untuk dapat memanfaatkan potensi energi arus yang ada, dibutuhkan turbin dengan efisiensi tinggi, torsi besar serta memiliki kecepatan awal berputar yang kecil. Turbin arus laut, adalah perangkat untuk mengubah pergerakan kinetik arus laut menjadi energi listrik di dalam sistem pembangkit. Untuk dapat bekerja optimal, turbin membutuhkan kecepatan arus laut yang cukup untuk menggerakkan bilah-bilah dengan bentuk yang paling efisien menangkap aliran dari segala arah. Tujuan penelitian ini adalah mendapatkan keunggulan parameter kinerja turbin seperti efisiensi daya, torsi, kecepatan putar awal dan rasio kecepatan ujung bilah. Pada penelitian ini dilakukan uji coba laboratorium terhadap turbin sumbu vertikal dengan 2 tipe lengkung bilah seret lepas. Turbin ini diharapkan memiliki efisiensi tinggi dengan kecepatan putar yang kecil dibandingkan turbin sumbu vertikal lainnya. Hasil percobaan laboratorium menunjukkan bahwa efisiensi turbin mencapai 0,53 dan merupakan efisiensi tertinggi yang pernah dicapai dalam pengembangan tipe turbin vertikal serupa yang pernah ada dan memiliki kecepatan putar awal hanya 10 cm/s.

Kata kunci: Arus laut, turbin sumbu vertikal, bilah seret lepas, efisiensi turbin

Indonesia archipelago has smaller tidal range compare to area in southern or northern hemisphere. To utilize ocean current energy potency, it takes the turbine with high efficiency, large torque and has a small initial speed spinning. Marine current turbine is a devices to converse kinetic movement from oceant current to generate electricity in power plant system. For work optimalization, turbine need enough current velocity to move the blades with very efficient shape to catch flow from any direction. The purpose of this research is to get excellence performance parameters such as turbine power efficiency, torque, speed dial start and tip speed ratio. This research conducted laboratory testing for vertical axis turbine with 2 arc shape drag release. This type of turbine will propose to have higher efficiency with smaller starting speed compare to other vertical axis turbine. The results of laboratory experiments that have been performed on two specimens curved blade turbine models shows that turbine efficiency can reach up to 0,53 which is the highest efficiency achieved by similar vertical axis type turbine and this turbine only have 10 cm/s for starting speed.

Keywords: Marine current, vertical axis turbine, drag release blade, turbine, efficiency.

2. POTENSI CNG (

COMPRESSED NATURAL GAS

) SEBAGAI ALTERNATIF

BAHAN BAKAR KAPAL PENANGKAP IKAN BERUKURAN PANJANG 11 M

CNG (COMPRESSED NATURAL GAS) POTENTION AS AN FUEL ALTERNATIVE FOR

11 M LONG FISHING SHIP

Iman Anugerah Bintoro, Budhi Hascaryo Iskandar, Yopi Novita dan Mohammad Imron

Nelayan dalam melaksanakan operasi penangkapan

ikan mengalami tantangan dari berbagai faktor, terutama dalam hal pemenuhan kebutuhan ekonomi. Faktor eksternal yang menghambat adalah ikan impor yang menguasai pasar tradisional di sentra kelautan, cuaca buruk serta gelombang tinggi. Faktor internal yang menghambat adalah tingginya biaya operasional, terutama biaya bahan bakar yang merupakan variabel dominan dalam biaya

Fuel costs spend 60% of operational cost. It is necessary to reduce dependency to international oil price. One of the efforts that can be done is use dual fuel (Compressed Natural Gas (CNG) + High Speed diesel (HSD)). This research purposes are to see if use of dual fuel technically superior than single fuel and the installation doesn’t affect drastically to ship stability and economically could reduce fuel cost. Methods that used in this research are experimental

(7)

operasional.Permasalahan harga bahan bakar bagi nelayan adalah masalah laten. Berdasarkan paparan diatas, perlu adanya upaya untuk mengurangi mengurangi ketergantungan terhadap ketersediaan bahan bakar minyak, dalam hal ini solar. Salah satu upaya yang dapat dilakukan adalah dengan menerapkan dual fuel dalam penggunaan bahan bakar kapal, yaitu mengkombinasikan penggunaan bahan bakar solar dengan Compressed Natural Gas (CNG). Tujuan dari penelitian ini adalah untuk melihat secara teknis apakah pemakaian bahan bakar tersebut menghasilkan keunggulan dan instalasinya tidak secara drastis mengurangi stabilitas kapal serta apakah secara ekonomis pemakaian bahan bakar tersebut dapat mengurangi biaya operasional. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah eksperimental dalam menganalisa potensi operasional mesin serta simulasi numerik dalam menganalisa pengaruh instalasi sistem bahan bakar terhadap stabilitas kapal. Data akan dianalisa dengan menggunakan metode multi criteria analysis. Dari hasil penelitian diketahui bahwa pada potensi operasional mesin, bahan bakar dual fuel memiliki keunggulan baik secara teknis dan ekonomis, sedangkan pada potensi stabilitas kapal, secara teknis desain 2 memiliki stabilitas yang sama baik dengan desain 3. Pada potensi kombinasi, komposisi yang terbaik adalah penggunaan bahan bakar dual fuel dengan desain 3.

Kata kunci: CNG, stabilitas, kapal, dual fuel, multi criteria analysis

in analyze potential of engine operation and numerical simulation with three CNG kit installation position (design) in analyze ship stability when using dual fuel. Data will be analyzed with multi criteria analysis method. From research result founded that from engine operational potential dual fuel superior and gave benefit. From stability potential, design 2and design 3have equal superiority. From potential combination, dual fuel with design 3 are the best option.

Keywords: CNG, stability, ship, dual fuel, multi criteria analysis

3. HUBUNGAN VARIABILITAS PARAMETER KEAMANAN DAN KENYAMANAN

KERJA ABK DAN HASIL TANGKAPAN IKAN PADA PUKAT CINCIN YANG

BEROPERASI DI SELAT BALI

THE RELATIONSHIP BETWEEN THE VARIABILITY OF WORK SAFETY AND

COMFORT PARAMETERS OF PURSE SEINE CREWS OPERATING ON BALI STRAIT

AND ITS CATCH

Suryanto, Ignatius Tri Hargiyatno dan Wingking Era Rintaka Siwi

Studi untuk melihat variabilitas tingkat keamanan

dan kenyamanan awak kapal pukat cincin dalam usaha untuk mendapatkan tangkapan lemuru di Selat Bali dilakukan dengan mengkaji hubungan variabilitas indek operabilitas anak buah kapal terhadap hasil tangkapan ikan telah dilakukan. Studi menggunakan parameter motion sickness incidence (MSI) dengan kriteria ISO 2631-1, data gelombang rata-rata bulanan Selat Bali Tahun 2008-2009, Indek Musim Ikan, hasil tangkapan lemuru dan jumlah kapal berlabuh di Pelabuhan Muncar Tahun 2008-2009. Hasil menunjukan bahwa nelayan bekerja dalam kondisi keamanan dan kenyamanan kerja sesuai dengan kriteria ISO 2631-1 dan keamanan kerja penarik jaring diindikasikan menjadi

A study to assesses the variability of work safety and comfort levels of fishermen on board of purseiner operating on Bali Strait, in related to the catch, has been accomplished. To do so, the study assessed the correlation among operability indices based on motion sickness incidence (MSI) with ISO 2631-1 criteria, fishing season indices and catch per unit effort (CPUE) has been done. The result shows that working safety and comfort levels of fishermen on board are conform to ISO 2631-1; further the study also shows that working safety and comfort of fishermen hauling the nets could be an indicator for the boats to take any voyages.

Keywords: Purseiner, Motion Sickness, Waves, Catches

(8)

pertimbangan utama didalam memutuskan kapal berangkat melaut.

Kata Kunci: Pukat-Cincin, Motion Sickness, Gelombang, Hasil-Tangkapan

4. POTENSI ENERGI ARUS LAUT UNTUK PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK

DI PULAU-PULAU KECIL (Studi :Pulau Mantang di Bintan, Pulau Abang di

Batam, dan Pulau Sugi di Karimun, Propinsi Kepulauan Riau)

POTENTIAL ENERGY OF OCEAN CURRENT FOR ELECTRIC POWER GENERATOR

IN SMALL ISLAND (STUDI: MANTANG ISLAND- BINTAN, ABANG ISLAND-BATAM

AND SUGI ISLAND-KARIMUN RIAU ISLANDS PROVINCE)

Yulhendri Suryansyah

Energi arus laut merupakan sumber yang konsisten dari energi kinetik dapat diprediksi akan sangat menarik untuk diatur sebagai manajemen jaringan pembangkit listrik. Permasalahan yang dihadapi kepulauan Riau sebagai pulau-pulau kecil adalah keterbatasan energi listrik yang tidak terjangkau oleh listrik PLN. Berdasarkan Analisis dan pengukuran arus dan potensi daya listrik di tiga buah Pulau yaitu Pulau Sugi, Pulau Abang dan Pulau Mantang, dapat disimpulkan bahwa Pulau Sugi memiliki potensi yang lebih besar daripada ke dua pulau lainnya untuk dapat dikembangkan dan dibuat pembangkit listrik tenaga arus dengan potensi daya rata-rata sebesar 15567,19 watt/h

Kata Kunci: Energi Arus, Kepulauan Riau, Keterbatasan, Pulau Sugi

Ocean current energy as a reliable kinetic energy can be predicted to be very interesting to set up a power generator network management. Over a years, Riau archipelago that consist of several small islands are faced electricity susceptibility due to the archipelago was not covered by the Indonesia National Electric Company (PLN). Base on measurement and potential power analysis on three islands namely Sugi Island, Abang Island and Mantang Island, It can be concluded that Sugi Island has more viable in order to develop and build ocean current electric generator with potential power of 15567,19 watt/h.

Keywords: Ocean current, Riau Islands, limitation, Sugi Island .

5. FAKTOR LINGKUNGAN YANG MEMPENGARUHI PRODUKTIVITAS

MENGGUNAKAN APLIKASI ANALISIS JALUR DI TAMBAK BANDENG

KABUPATEN INDRAMAYU, PROVINSI JAWA BARAT

ENVIRONMENTAL FACTORS AFFECTING PRODUCTIVITY USING PATH ANALYSIS

APPLICATIONS INPONDS MILKFISH INDRAMAYU DISTRICT, WEST JAVA

PROVINCE

Admi Athirah, Ruzkiah Asaf dan Erna Ratnawati

Faktor lingkungan berupa kualitas tanah dan air tambak adalah faktor yang sangat menentukan produktivitas tambak di Kabupaten Indramayu, Provinsi Jawa Barat.Namun demikian, belum ada informasi mengenai pengaruh faktor lingkungan terhadap produksi tambak bandeng di tambak Kabupaten Indramayu. Oleh karena itu dilakukan penelitian yang bertujuan untuk mengetahui pengaruh langsung atau tidak langsung kualitas tanah dan air terhadap produksi total di tambak Kabupaten Indramayu. Penelitian dilaksanakan di kawasan tambak Kecamatan Pasekan, Lohbener, Arahan, Cantigi, Losarang, Kandanghaur, Indramayu, Balongan dan Krangkeng. Data kualitas

Environmental factors such as soil and water quality of ponds determine ponds productivity Indramayu district, West Java Province. However, there is no information on the effects of environmental factors on the production of milkfish in milkfish ponds in Indramayu regency. This research was aimed to determine the direct or indirect effects of pond soil and water quality on total pond production of Indramayu district. The experiment was conducted in Pasekan, Lohbener, Arahan, Cantigi, Losarang, Kandanghaur, Indramayu, Balongan and Krangkeng districts. Data were analysed using path analysis deploying mediation, recursive and two-equation models in which soil quality variables were threated

(9)

tanah dan air tambak dianalisis menggunakan aplikasi analisis jalur denganmenerapkan model mediasi, model rekursif dan model persamaan dua jalur di mana peubah kualitas tanah sebagai peubah bebas dan peubah kualitas air dan produksi tambak bandeng sebagai peubah tidak bebas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa hasil analisis jalur kualitas tanah ada 2 peubah yang mempengaruhi produksi monokultur ikan bandeng yaitu: redoks (Eh) tanah dan pHF, sedangkan peubah kualitas air ada 3 peubah yang mempengaruhi produksi tambak ikan bandeng di Kabupaten Indramayu yaitu TSS (Padatan Tersuspensi) air, Bahan Organik Total (BOT) dan kandungan besi air. Redoks tanah mempunyai nilai pengaruh langsung sebesar -0,451 sedangkan pHF tanah senilai -0,305 terhadap produksi ikan bandeng di tambak. TSS air memiliki nilai pengaruh langsung sebesar 0,346, BOT air dengan nilai pengaruh langsung -0,291 dan kandungan besi (Fe) air sebesar -0,416 yang menunjukkan bahwa dari kelima peubah tanah dan air yang mempunyai nilai pengaruh langsung tersebut, nilai pHF < 0,3 sedangkan peubah lainnya yaitu Eh tanah, TSS air, BOT air dan Fe air < 0,2. Kata Kunci : analisis jalur, bandeng, lingkungan, tambak, Indramayu

as independent variables; whereas water quality variables and milkfish production were threated as dependent variables. The results of path analysis showed that two variables affected on soil quality were redox potential (Eh) and pHF and three variables affected on water quality were TSS, TOM and iron. The value of direct affected of soil redox potential was -0.45, while pHF was -0.305 against the production of milkfish in ponds. The value of direct effect of TSS, TOM and Fe were 0.346, -0.291 and -0.416 respectively. Of these five variables, the value of pHF was below than 0.3 while other variables: the values of redox potential, TSS, TOM and Fe were below to 0.2.

Keywords: environmental, Indramayu, milk fish, path analysis, pond

(10)

JURNAL KELAUTAN NASIONAL

Vol. 8 No. 1 April 2013

Bilah Lengkung Seret Lepas untuk Peningkatan Efisiensi pada Turbin Arus Laut Sumbu Vertikal 1

BILAH LENGKUNG SERET LEPAS UNTUK PENINGKATAN EFISIENSI

PADA TURBIN ARUS LAUT SUMBU VERTIKAL

DRAG RELEASE ARC BLADE TO INCREASE EFFICIENCY IN VERTICAL AXIS

MARINE CURRENT TURBINE

Dwi Yoga Nugroho

1

, Ahmad Mukhlis Firdaus

2

, Krisnaldi Idris

2

, Sofiyan Muji Permana

1

,

Daniel Fitzgerald

2

, Abdul Qohar Hadzami

2

1

Pusat Pengkajian dan Perekayasaan Teknologi Kelautan dan Perikanan Jl. Pasir Putih I Ancol Timur Jakarta 14430

2

Program Studi Teknik Kelautan, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung.

Diterima tanggal: 2 Oktober 2012, diterima setelah perbaikan: 14 Februari 2013, disetujui tanggal: 22 April 2013

ABSTRAK

Kepulauan Indonesia memiliki tunggang pasang surut dan arus laut yang tidak besar jika dibandingkan dengan belahan bumi bagian utara atau selatan. Untuk dapat memanfaatkan potensi energi arus yang ada, dibutuhkan turbin dengan efisiensi tinggi, torsi besar serta memiliki kecepatan awal berputar yang kecil. Turbin arus laut, adalah perangkat untuk mengubah pergerakan kinetik arus laut menjadi energi listrik di dalam sistem pembangkit. Untuk dapat bekerja optimal, turbin membutuhkan kecepatan arus laut yang cukup untuk menggerakkan bilah-bilah dengan bentuk yang paling efisien menangkap aliran dari segala arah. Tujuan penelitian ini adalah mendapatkan keunggulan parameter kinerja turbin seperti efisiensi daya, torsi, kecepatan putar awal dan rasio kecepatan ujung bilah.Pada penelitian ini dilakukan uji coba laboratorium terhadap turbin sumbu vertikal dengan 2 tipe lengkung bilah seret lepas. Turbin ini diharapkan memiliki efisiensi tinggi dengan kecepatan putar yang kecil dibandingkan turbin sumbu vertikal lainnya. Hasil percobaan laboratorium menunjukkan bahwa efisiensi turbin mencapai 0,53 dan merupakan efisiensi tertinggi yang pernah dicapai dalam pengembangan tipe turbin vertikal serupa yang pernah ada dan memiliki kecepatan putar awal hanya 10 cm/s.

Kata kunci: Arus laut, turbin sumbu vertikal, bilah seret lepas,efisiensi turbin

ABSTRACT

Indonesia archipelago has smaller tidal range compare to area in southern or northern hemisphere. To utilize ocean current energy potency, it takes the turbine with high efficiency, large torque and has a small initial speed spinning. Marine current turbine is a devices to converse kinetic movement from oceant current to generate electricity in power plant system. For work optimalization, turbine need enough current velocity to move the blades with very efficient shape to catch flow from any direction. The purpose of this research is to get excellence performance parameters such as turbine power efficiency, torque, speed dial start and tip speed ratio. This research conducted laboratory testing for vertical axis turbine with 2 arc shape drag release. This type of turbine will propose to have higher efficiency with smaller starting speed compare to other vertical axis turbine. The results of laboratory experiments that have been performed on two specimens curved blade turbine models shows that turbine efficiency can reach up to 0,53 which is the highest efficiency achieved by similar vertical axis type turbine and this turbine only have 10 cm/s for starting speed.

(11)

JURNAL KELAUTAN NASIONAL

Vol. 8 No. 1 April 2013

PENDAHULUAN

Indonesia merupakan negara kepulauan terbesar di dunia, terletak di antara Samudera Hindia dan samudera pasifik, dan memiliki lebih dari 17.000 pulau. Di beberapa daerah terdapat beberapa selat yang berpotensi mempercepat arus laut karena adanya efek penyempitan celah. Besaran kecepatan arus pada beberapa selat merupakan potensi energi kinetik yang dapat dikembangkan menjadi energi listrik.

Secara umum air laut memiliki potensi energi yang besar jika dibandingkan dengan energi yang dihasilkan oleh angin. Air laut memiliki massa jenis sebesar 1025 kg/m3 yang jauh lebih besar dibandingkan dengan massa jenis udara sebesar 1,223 kg/m3. Jika pergerakan air laut diekstraksi menjadi energi listrik pada suatu turbin, maka dibutuhkan kecepatan arus yang jauh lebih kecil dibandingkan kecepatan gerak aliran udara yang dibutuhkan untuk menghasilkan daya listrik yang sama.

Turbin arus laut, berfungsi untuk menangkap pergerakan kinetik arus laut dan diubah menjadi energi listrik di dalam sistem pembangkit. Untuk dapat bekerja optimal, turbin membutuhkan arus laut yang cukup untuk menggerakkan bilah-bilah turbin sehingga menghasilkan gaya torsi untuk memutar generator.

Dari letak geografis yang berada di garis khatulistiwa menyebabkan nilai Coriolis Force

kecil sehingga Indonesia memiliki tunggang pasang surut dan arus laut yang tidak besar jika dibandingkan dengan belahan bumi bagian utara atau selatan. Teknologi turbin arus laut komersial yang berkembang saat ini mengakomodasi kecepatan arus sampai dengan 500 cm/s dan kecepatan awal putar di atas 100 cm/s sehingga tidak cocok diterapkan di perairan selat Indonesia dimana sebagian besar selatnya memiliki kecepatan arus di bawah 300 cm/s sekitar rata-rata 1.5 m/s (Hadi,S. 2006). Untuk dapat memanfaatkan potensi energi arus yang ada, dibutuhkan turbin dengan efisiensi tinggi, torsi besar serta memiliki kecepatan awal berputar yang kecil.

Perkembangan turbin arus laut telah mengerucut ke turbin sumbu horizontal dan turbin sumbu vertikal. Kedua jenis turbin ini memiliki beberapa kelebihan

dan kekurangan. Turbin arus sumbu vertikal tipe aliran melintang memiliki kelebihan diantaranya rancangan sederhana sehingga mudah dibuat dan lebih murah, generator dapat ditempatkan di ujung sumbu putar yang memungkinkan penempatan di atas air, bentuk seperti silinder untuk memudahkan pemasangan penyearah arus (ducting) dan dapat bekerja dengan baik walaupun profil vertikal arus tidak merata terutama dengan pemanfaatan bilah miring atau melengkung.

Turbin tipe sumbu vertikal yang telah memasuki tahapan uji coba dan komersialisasi tidak semua mengeluarkan publikasi hasil uji cobanya. Perkembangan teknologi pembangkit listrik tenaga arus laut pada skala uji coba dan komersil tipe sumbu vertikal terbagi pada jenis turbin yang berputar akibat reaksi gaya angkat aliran (lift force) yang merupakan pengembangan dari turbin tipe

darrieus di antaranya turbin KOBOLD, GORLOV dan turbin yang berputar akibat gaya seret aliran (drag force).

Turbin tipe gaya angkat aliran (lift drag) dapat beroperasi dengan baik pada daerah yang memiliki kecepatan arus yang besar. Nilai perbandingan antara kecepatan aliran yang melewati bilah dengan kecepatan ujung bilah berputar (tip speed ratio) dapat mencapai lebih dari 3 (Winchester.S.D, et al, 2009) dan hasil ujicoba turbin tipe gaya angkat aliran didapatkan nilai efisiensi daya mencapai angka 0.30113 pada turbin GORLOV (Gorlov.A, et al, 2001), 0.23 pada turbin KOBOLD (Calcagno. G, et al. 2006), 0.38 pada turbin LHI (Erwandi, 2009).

Turbin tipe gaya seret aliran (drag force) dapat beroperasi dengan baik pada kecepatan arus laut rendah karena memiliki luas bilah yang lebih besar daripada turbin gaya angkat aliran (lift force) dan dapat beroperasi pada kecepatan arus laut antara 100 cm/s – 200 cm/s (Hughes,A.S. 1993).

Untuk meningkatkan nilai torsi putar maka luas tangkapan aliran pada bilah diperluas. Salah satu ide untuk memperluas tangkapan aliran pada bilah ialah membuat bentuk bilah melengkung mengikuti profil dari sayap pesawat terbang. Luas tangkapan aliran yang besar pada bilah turbin diharapkan akan menambah nilai efisiensi daya turbin karena akan efektif menangkap sebagian besar aliran yang masuk ke dalam turbin. Penggunaan bilah lengkung diharapkan akan

(12)

JURNAL KELAUTAN NASIONAL

Vol. 8 No. 1 April 2013

mempercepat putaran turbin dengan rasio kecepatan putar turbin dan kecepatan arus yang lebih besar.

Tujuan penelitian ini adalah mendapatkan keunggulan parameter kinerja turbin tipe seret lepas (drag release type) seperti efisiensi daya, torsi, kecepatan putar awal (start up speed) dan rasio kecepatan ujung bilah (tip speed ratio) pada benda uji bilah lengkung dengan melakukan tes hidrodinamika di laboratorium

BAHAN DAN METODE

Model Uji

Dalam pembuatan benda uji perlu mendapatkan keserupaan yang tepat. Karena gaya gravitasi dominan dalam suatu fenomena fisik maka keserupaan yang digunakan pada penelitian ini adalah keserupaan Froude. Adapun hubungan antara rasio kecepatan arus dan dimensi panjang dari model dari ialah:

L

V

N



(1)

Hubungan antara rasio skala waktu dan dimensi panjang antara model dan prototipe ialah:

L

T

N



(2)

dimana NV adalah rasio kecepatan, NL adalah rasio dimensi panjang dan NT adalah rasio skala waktu. Pada percobaan ini dibuat model turbin 4 lengan tipe seret lepas (Gambar 1). Dimensi benda uji ialah tinggi 50 cm, diameter 40 cm dipasang pada sebuah kerangka baja (Gambar 2) yang dimasukkan pada kolam arus dengan ukuran panjang 70 cm, lebar 70 cm, tinggi 80 cm. Bilah turbin terbuat dari bahan alumunium dengan ketebalan 0,2 cm.

Gambar 1.Turbin tipe seret lepas 4 lengan (Turbine type 4 sleeve loose drag)

Gambar 2. Kerangka Baja untuk peletakan turbin (Steel framework for laying of turbine)

Pada pengujian ini digunakan dua model bentuk lengkung. Bentuk lengkung bilah mengikuti lengkung atas profil National Advisory Commitee for Aeronautics (NACA) seri 0028 (bilah A) dan bentuk lengkung bilah kedua (bilah B) merupakan modifikasi dari bilah lengkung pertama dengan kelengkungan yang dibuat lebih lebar untuk menghasilkan gaya seret lebih besar seperti terlihat pada Gambar 3.

Skala geometri model uji yang digunakan ialah 1: 0,4. Pemilihan nilai skala ini mengikuti kondisi geometri prototipe turbin arus laut yang akan diujikan skala penuh di lapangan dengan dimensi dari saluran arus yang tersedia. Nilai skala yang digunakan pada penelitian mengikuti Tabel 1.

20 cm 50 cm bilah turbin bilah turbin 80 cm 70 cm 70 cm

(13)

JURNAL KELAUTAN NASIONAL

Vol. 8 No. 1 April 2013

Gambar 3. Bentuk lengkung model uji bilah A (atas) dan bilah B (bawah)

(The curvature blades A test model (top) and bar B (bottom))

Tabel 1. Ukuran penskalaan model uji

(Size scaling test model)

No Ukuran Prototipe Model

1 Skala 1 0.4 2 Tinggi (cm) 125 50 3 Diameter (cm) 100 40 4 Waktu (detik) 1 0.447 5 Berat γ 0.008 γ 6 Kecepatan Arus (cm/s) 100 63.2 80 50.6 60 37.9 40 25.3 20 12.6 0 0 Percobaan

Penelitian menggunakan fasilitas kolam arus melingkar di laboratorium teknik kelautan Institut Teknologi Bandung (Gambar 4). Kolam arus merupakan struktur beton berbentuk melingkar dengan dimensi panjang 975 cm, lebar 100 cm dan tinggi air maksimum 65 cm. Aliran pada kolam arus digerakkan oleh pompa dengan kapasitas motor 15 Kw yang diatur oleh inverter 50 Hz. Sebelum dilakukan percobaan, diuji kemampuan motor pompa untuk menghasilkan kecepatan arus pada kolam seperti terlihat pada Tabel 2. Instrumen pengambilan data yang digunakan ialah current meter,data logger,kamera high definition (30 fps), load cell.

Pengukuran rotasi dilakukan dengan menempatkan kamera tegak lurus di atas model uji turbin yang merekam pergerakan turbin pada setiap posisi dalam 3600 ketika terkena aliran air (Gambar 5). Hasil dari perekaman kamera kemudian diurai tiap

frame untuk mendapatkan kecepatan rotasinya. Pengukuran torsi dilakukan dengan mengaitkan pengukur beban/gaya (load cell) pada ujung luar bilah turbin bagian atas untuk mengetahui torsi yang dibangkitkan turbin pada berbagai posisi terhadap sudut datang arus.

Variasi pengukuran rotasi dilakukan pada kondisi turbin terendam air dengan frekuensi inverter 10 Hz, 20 Hz, 30 Hz, 40 Hz, 50 Hz dengan menggunakan titik +4D (160 cm dari posisi turbin) sebagai posisi penempatan currentmeter untuk mendapatkan kecepatan aliran air sebelum mengenai bilah turbin.

Gambar 4. Sketsa kolam pengujian

(Sketch of a swimming test)

Tabel 2. Kecepatan maksimum arus yang dibangkitkan dari inverter di titik +4D

The maximum speed of the inverter currents generated at point +4D)

Frekuensi Inverter (Hz) Kecepatan Arus (cm/s) 10 10.58 20 23.03 30 36.43 40 52.24 50 67.06 00 ₄₅0 ₉₀0₁₃₅0₁₈₀0₂₁₅0₂₇₀0₃₁₅0 +4D -4D -8D Posisi Currentmeter Posisi Turbin Arah Aliran 70 cm 70 cm 975 cm

(14)

JURNAL KELAUTAN NASIONAL

Vol. 8 No. 1 April 2013

Gambar 5. Posisi acuan pergerakan turbin dalam pengambilan data

(The position of the reference turbine movement in data collection)

Kinerja Turbin

Pada percobaan ini, parameter yang digunakan merupakan parameter yang biasa digunakan dalam menguji kinerja suatu turbin angin baik sumbu horizontal maupun sumbu vertikal. Parameter yang diukur diantaranya rasio kecepatan ujung bilah (tip speed ratio), kecepatan sudut putar, gaya torsi, daya listrik dan efisiensi. Formulasi yang digunakan merupakan formulasi umum yang digunakan untuk menghitung gaya aliran fluida yang mengenai turbin angin (Johnson,G. L. 1985) diantaranya :

 Rasio kecepatan ujung bilah (Tip Speed Ratio) Merupakan rasio kecepatan tepi dengan kecepatan arus, Tip Speed Ratio (TSR) didefinisikan:

R u



 (3)

Dimana:  = Tip Speed Ratio (TSR) R = radius turbin

 = kecepatan sudut turbin u = kecepatan arus air  Torsi

Torsi diukur dengan mencatat besar gaya yang terjadi pada posisi turbin tertentu, dikalikan dengan lengan momen yang yang diukur. Besarnya torsi akan berbeda untuk berbagai kecepatan arus, kedalaman air, dan lebar sirip turbin. Karena turbin ini bergerak karena gaya drag, maka torsi yang diukur dinormalisasi terhadap momen drag. Dengan rumusan sebagai berikut:

(4)

Dimana: Ŧ = torsi normalisasi T = torsi hasil pengukuran  = densitas air (1000 kg/m3

) A = luas bidang proyeksi turbin u = kecepatan arus air

l = panjang lengan momen dari titik centroid sirip ke pusat turbin

 Daya

Daya yang tersedia pada air dapat ditulis:

(5)

Dimana: PW = power / Daya

 = densitas air (1000 kg/m3 ) A = luas bidang proyeksi turbin u = kecepatan arus air

Daya yang keluar pada sumbu turbin adalah

(6)

Dimana: PT = daya pada sumbu T = torsi turbin

 = kecepatan sudut turbin

Maka Koefisien Kinerja Turbin (Cp) adalah perbandingan Daya yang dihasilkan oleh turbin PT dan daya yang tersedia dari arus air PW adalah

(15)

JURNAL KELAUTAN NASIONAL

Vol. 8 No. 1 April 2013

HASIL DAN PEMBAHASAN

Turbin tipe seret lepas menghasilkan kecepatan putar yang tidak konstan. Hal ini dikarenakan turbin hanya berputar ketika aliran memberikan gaya seret ke bilah. Kecepatan putar turbin meningkat dengan kenaikan kecepatan arus. Pada turbin tipe A didapatkan kecepatan putar yang lebih tinggi (Gambar 6) dibandingkan dengan turbin tipe B (Gambar 7).

Gambar 6. Variasi kecepatan putar turbin tipe bilah A

(Variable speed rotary blade turbine type A)

Gambar 7. Variasi kecepatan putar turbin tipe bilah B

(Variable speed rotary blade turbine type B)

Tingginya kecepatan putar ini dikarenakan turbin tipe A (Gambar 8) memiliki luas lengkung yang lebih kecil dari turbin tipe B sehingga gaya seret berlawanan arah aliran yang dihasilkan juga lebih kecil dan dapat membuat turbin lebih cepat berputar.

Gambar 8. Ilustrasi titik tangkap gaya terhadap model turbin tipe A

(Illustrations capture point force to the model turbine type A)

Keunggulan turbin tipe seret (drag) ialah dapat berputar dikecepatan awal yang sangat rendah. Pada kecepatan arus 10.58 m/s, turbin sudah mulai berputar dengan kecepatan putaran 0.06 putaran per detik dan kecepatan putar ini relatif konstan karena gaya gesek positif arah aliran yang dihasilkan belum terlalu besar.

Jika dibandingkan torsi yang dihasilkan dari kedua jenis turbin ini didapatkan variasi rentang torsi yang dihasilkan pada kedua jenis turbin ini tidak terlalu besar (Gambar 9 dan Gambar 10). Torsi maksimum yang dicapai oleh kedua jenis turbin juga tidak jauh berbeda. Kenaikan kecepatan arus mempengaruhi kenaikan torsi pada putaran turbin. Perbedaan yang terlihat dari turbin tipe A dan turbin tipe B adalah variasi besaran torsi yang dihasilkan. Pada turbin tipe B variasi torsi berbeda ketika arus mencapai 67.06 cm/s.

Gambar 9. Variasi torsi normalisasi turbin tipe bilah A

(Variations of normalized torque turbine blades type A)

Jarak titik tangkap gaya seret terhadap sumbu putar

(16)

JURNAL KELAUTAN NASIONAL

Vol. 8 No. 1 April 2013

Gambar 10. Variasi torsi normalisasi turbin tipe bilah B

(Variations of normalized torque turbine blades type B)

Bentuk lengkung pada turbin tipe B mempengaruhi variasi torsi ini. Hasil torsi yang dihasilkan pada turbin B terjadi penurunan torsi pada kecepatan arus 67.06 cm/s dimana seharusnya nilai torsi yang dihasilkan pada kecepatan 52.24 cm/s akan meningkat pada kecepatan arus 67.06 cm/s dan menghasilkan bentuk grafik serupa. Selain meningkatkan nilai putaran turbin dan torsi, kenaikan kecepatan arus juga bisa membuat kenaikan torsi negatif pada turbin tipe B yang memiliki lengkung lebih besar.

Terjadi fenomena penurunan torsi turbin jika arus yang diberikan semakin besar. Penurunan torsi turbin disebabkan gaya seret positif (searah aliran) mengalami pengurangan gaya dorong akibat gaya seret negatif (berlawanan arah aliran) semakin besar (Gambar 11). Hal yang terpenting yang ingin dilihat pada pengujian turbin ialah nilai tip speed ratio (TSR) dan efisiensi daya yang dihasilkan. Hasil perhitungan untuk nilai TSR dan efisiensi turbin seperti terlihat pada Tabel 3.

Gambar 11. Ilustrasi titik tangkap gaya terhadap model turbin tipe B

(Illustrations capture point force to the model turbine type B)

Pada turbin tipe B didapatkan nilai TSR mencapai 1.01. Hal ini menunjukkan turbin tipe B dapat memiliki kecepatan ujung bilah sama dari pada kecepatan arus yang mengenainya. Karakteristik umum turbin tipe seret (drag type) nilai TSR adalah di bawah 1. Jika nilai TSR bisa mencapai 1 maka turbin ini bisa berputar dengan efektif. Torsi putar lebih besar dihasilkan pada turbin tipe B yang memiliki luas tangkapan gaya seret lebih besar daripada tipe A.

Tabel 3. Hasil perhitungan TSR dan efisiensi

(TSR calculation results and efficiency) Bilah A Posisi Inverter (Hz) Kece patan Putar (rps) Kecepa tan Arus (cm/s) Torsi (N.m) TSR Cp CT Re 10 0.07 9.93 0.00 0.83 0.00 0.00 49626 20 0.14 20.31 0.42 0.86 0.45 0.10 101537 30 0.22 31.83 0.86 0.86 0.37 0.14 159158 40 0.31 44.14 2.11 0.87 0.48 0.24 220688 50 0.37 57.89 3.87 0.81 0.48 0.34 289467 Bilah B Posisi Inverter (Hz) Kece patan Putar (rps) Kecepa tan Arus (cm/s) Torsi (N.m) TSR Cp CT Re 10 0.09 10.90 0.08 1.01 0.34 0.04 54475 20 0.14 21.27 0.42 0.82 0.38 0.10 106335 30 0.19 32.15 1.22 0.75 0.42 0.18 160759 40 0.25 41.67 2.70 0.75 0.53 0.30 208367 50 0.31 56.92 4.61 0.68 0.48 0.39 284603

Nilai tertinggi efisiensi daya turbin ialah 0.53 pada turbin tipe B dengan nlai efisiensi terendah ialah 0,37 pada turbin tipe A. Nilai efisiensi terendah yang dihasilkan pada turbin tipe A maupun turbin tipe B merupakan nilai efisiensi yang dihasilkan oleh turbin serupa yang telah ada dipasaran. Nilai efisiensi yang besar menunjukkan bahwa turbin tipe bilah lengkung seret lepas bisa menghasilkan daya listrik yang efisien pada kecepatan arus yang rendah.

Jarak titik tangkap gaya seret terhadap sumbu putar

(17)

JURNAL KELAUTAN NASIONAL

Vol. 8 No. 1 April 2013

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan

Dari hasil pengujian laboratorium yang dilakukan, didapatkan nilai efisiensi daya turbin melebihi 50 % pada turbin tipe B. Torsi yang dihasilkan pada turbin tipe B juga lebih besar dibandingkan dengan tipe A dan faktor bilah lengkung berpengaruh pada hasil torsi yang besar. Turbin tipe B menghasilkan nilai TSR yang lebih besar dari 1 yang merupakan nilai sangat baik bisa diperoleh oleh turbin tipe seret (drag). Kecepatan putar awal yang didapatkan sangat rendah dimulai pada kecepatan arus 10 cm/s.

Saran

Turbin berputar cepat dan menghasilkan torsi yang besar disaat aliran mengenai salah satu dari empat bilah turbin pada posisi tegak lurus. Hal ini bisa dijadikan hipotesis awal untuk pengembangan saluran penyearah arus dengan mengarahkan arus kepada satu bilah turbin saja. Konsep ini diharapkan akan lebih meningkat efisiensi turbin dan meningkatkan putaran turbin.

DAFTAR PUSTAKA

Calcagno. G, et al. 2006. Experimental and Numerical investigation of an Innovative Technology for Marine Current Exploitation: the Kobold Turbine.

Proceedings of the Sixteenth International Offshore and Polar Engineering Conference San Francisco, California, USA

Darrieus, G.J.M. Wind turbine of cross flow type. USPatent No.4329116

Erwandi. 2009. An Experimental Study on Vertical Axis Marine Current Turbine inIndonesian Hydrodynamic Laboratory, Prosiding World Ocean Conference Symposium,

Manado.

Gorlov.A, et al, 2001. Limits of the Turbine Efficiencyfor Free Fluid Flow. Journal Of Energy Resources Technology, American Society For Mechanical Engineer

Hadi,S. 2006. Studi dan Pemetaan Potensi Energi Bayu dan Arus Laut untuk Pembangkit Listrik Ramah Lingkungan di Indonesia,

Laporan Akhir Riset Unggulan. Lembaga Penelitian dan Pengabdian Pada Masyarakat, Institut Teknologi Bandung.

Hales, P. Swinging flap turbine with savonius turbine for stall prevention. UK Patent Application No.0717131.7

Hamner,W.B. Hinged blade cross axis turbine for hydro electric power generation, US Patent No.12/729,523

Hughes,A.S. 1993. Physical Model And Laboratory Techniques in Coastal Engineering. Singapore: World Scientific Publishing Co, Pte, Ltd

Johnson,G. L. 1985. Wind Energy System. Manhattan: Prentice hall

Winchester.S.D, et al, 2009.Torque ripple and variable blade force: A comparison of Darrieus and Gorlov-type turbines for tidal stream energy conversion. Proceedings of the 8th European Wave and Tidal Energy Conference, Uppsala, Sweden

(18)

JURNAL KELAUTAN NASIONAL

Vol. 8 No. 1 April 2013

Potensi CNG (Compressed Natural Gas) Sebagai Alternatif Bahan Bakar Kapal Penangkap Ikan Berukuran Panjang 11 M 9

POTENSI CNG (

COMPRESSED NATURAL GAS

) SEBAGAI ALTERNATIF

BAHAN BAKAR KAPAL PENANGKAP IKAN BERUKURAN PANJANG 11 M

CNG (COMPRESSED NATURAL GAS) POTENTION AS AN FUEL ALTERNATIVE FOR

11 M LONG FISHING SHIP

Iman Anugerah Bintoro

1)

, Budhi Hascaryo Iskandar

1)

, Yopi Novita

1)

, Mohammad Imron

1) Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor,

Kampus IPB Darmaga, Bogor, 16680, Indonesia E-mail: iman835@yahoo.com

Diterima tanggal: 5 Januari 2013, diterima setelah perbaikan: 14 Maret 2013., disetujui tanggal: 22 April 2013

ABSTRAK

Nelayan dalam melaksanakan operasi penangkapan ikan mengalami tantangan dari berbagai faktor, terutama dalam hal pemenuhan kebutuhan ekonomi. Faktor eksternal yang menghambat adalah ikan impor yang menguasai pasar tradisional di sentra kelautan, cuaca buruk serta gelombang tinggi. Faktor internal yang menghambat adalah tingginya biaya operasional, terutama biaya bahan bakar yang merupakan variabel dominan dalam biaya operasional.Permasalahan harga bahan bakar bagi nelayan adalah masalah laten. Berdasarkan paparan diatas, perlu adanya upaya untuk mengurangi mengurangi ketergantungan terhadap ketersediaan bahan bakar minyak, dalam hal ini solar. Salah satu upaya yang dapat dilakukan adalah dengan menerapkan dual fuel dalam penggunaan bahan bakar kapal, yaitu mengkombinasikan penggunaan bahan bakar solar dengan Compressed Natural Gas (CNG). Tujuan dari penelitian ini adalah untuk melihat secara teknis apakah pemakaian bahan bakar tersebut menghasilkan keunggulan dan instalasinya tidak secara drastis mengurangi stabilitas kapal serta apakah secara ekonomis pemakaian bahan bakar tersebut dapat mengurangi biaya operasional. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah eksperimental dalam menganalisa potensi operasional mesin serta simulasi numerik dalam menganalisa pengaruh instalasi sistem bahan bakar terhadap stabilitas kapal. Data akan dianalisa dengan menggunakan metode multi criteria analysis. Dari hasil penelitian diketahui bahwa pada potensi operasional mesin, bahan bakar dual fuel memiliki keunggulan baik secara teknis dan ekonomis, sedangkan pada potensi stabilitas kapal, secara teknis desain 2 memiliki stabilitas yang sama baik dengan desain 3. Pada potensi kombinasi, komposisi yang terbaik adalah penggunaan bahan bakar dual fuel dengan desain 3.

Kata kunci : CNG, stabilitas, kapal, dual fuel, multi criteria analysis

ABSTRACT

Fuel costs spend 60% of operational cost. It is necessary to reduce dependency to international oil price. One of the efforts that can be done is use dual fuel (Compressed Natural Gas (CNG) + High Speed diesel (HSD)). This research purposes are to see if use of dual fuel technically superior than single fuel and the installation doesn’t affect drastically to ship stability and economically could reduce fuel cost. Methods that used in this research are experimental in analyze potential of engine operation and numerical simulation with three CNG kit installation position (design) in analyze ship stability when using dual fuel. Data will be analyzed with multi criteria analysis method. From research result founded that from engine operational potential dual fuel superior and gave benefit. From stability potential, design 2and design 3have equal superiority. From potential combination, dual fuel with design 3 are the best option. Key words : CNG, stability, ship, dual fuel, multi criteria analysis

(19)

JURNAL KELAUTAN NASIONAL

Vol. 8 No. 1 April 2013

PENDAHULUAN

Permasalahan harga bahan bakar bagi nelayan adalah masalah laten. Hal ini disebabkan karena komponen terbesar dari biaya operasional penangkapan ikan bagi nelayan adalah biaya bahan bakar. Kebijakan subsidi dari Pemerintah pun tidak dirasakan merata di seluruh Indonesia

Berdasarkan paparan diatas, perlu adanya upaya untuk mengurangi mengurangi ketergantungan terhadap ketersediaan bahan bakar minyak, dalam hal ini solar. Salah satu upaya yang dapat dilakukan adalah dengan menerapkan dual fuel

dalam penggunaan bahan bakar kapal. Dual fuel

yang dimaksud adalah mengkombinasikan penggunaan bahan bakar solar dengan Compressed Natural Gas (CNG)

CNG kit memiliki dimensi yang cukup besar sehingga hanya cocok dipergunakan pada kapal dengan ukuran lebar diatas 2 m. Penggunaan CNG

kit mengakibatkan adanya penambahan muatan di atas kapal sebesar 80 kg dengan dimensi 109 cm x17 cm x 17 cm (P x L x T). Penambahan muatan di atas kapal akan mengakibatkan perubahan posisi titik berat yang pada akhirnya akan merubah posisi titik berat dan mempengaruhi kualitas stabilitas kapal.

Stabilitas adalah salah satu faktor utama kelaiklautan suatu kapal ikan saat beroperasi di laut. Hind (1967) menyatakan keselamatan pelayaran suatu kapal lebih banyak ditentukan oleh stabilitas. Stabilitas kapal adalah kemampuan kapal tersebut untuk kembali ke posisi semula setelah mengalami gaya-gaya tarik dari luar maupun dari dalam kapal yang menyebabkan kapal itu miring. Berdasarkan pemaparan diatas, perlu dilakukan studi teknis pada potensi operasional mesin dan stabilitas kapal untuk melihat apakah pemakaian bahan bakar dual fuel tersebut menghasilkan keunggulan pada besarnya daya dan konsumsi solar pada mesin kapal serta apakah instalasinya tidak secara drastis mengurangi stabilitas kapal dan tetap memenuhi standar stabilitas yang ditentukan oleh International Maritime Organization.

Studi ekonomis pada potensi operasional perlu dilakukan untuk membandingkan biaya total

konsumsi bahan bakar saat menggunakan dual fuel

dan single fuel.

Pada penelitian ini, terdapat beberapa batasan yang digunakan, yaitu :

1) Mesin yang digunakan untuk pengujian adalah mesin Dong Feng ZS1100

2) Kajianteknis dibatasi pada operasional mesin dan stabilitas

3) kajian ekonomi terbatas pada harga total konsumsi bahan bakar.

Tujuan dari dilakukannya penelitian ini adalah : 1. membandingkan potensi operasional

mesin secara teknis dan ekonomis saat menggunakan dual fuel dibandingkan dengan penggunaan single fuel.

2. Menentukan posisi penempatanCNG kit

yang menghasilkan stabilitas terbaik pada kapal

3. Menentukan pilihan terbaik pada

kombinasi potensi operasional mesin dan stabilitas.

Penelitian-penelitian mengenai CNG dan stabilitas kapal telah banyak dilakukan dalam 10 tahun terakhir. Penelitian – penelitian tersebut pada umumnya mengkaji pada umumnya mengkaji aspek teknis dari penggunaan CNG dan secara terpisah mengkaji stabilitas pada kapal yang berbeda. Berdasarkan hal tersebut, penelitian aspek teknis penggunaan dual fuel yang meliputi daya, konsumsi solar, dan stabilitas serta aspek ekonomis pada satu kapal yang sama perlu dilakukan. Penelitian ini pada akhirnya melengkapi penelitian-penelitian terdahulu yang belum banyak mengkaji aspek teknis dan ekonomis terhadap potensi penggunaan dual fuel pada kapal penangkap ikan berukuran panjang 11 meter

METODE PENELITIAN

Penelitian dilakukan di laboratorium Balai Besar Pengembangan Penangkapan Ikan Kementrian Kelautan dan Perikanan yang bertempat di Semarang. Waktu penelitian adalah Bulan Oktober - Desember 2012.

Data pada penelitian ini diambil dengan menggunakan metode eksperimental pada potensi

(20)

JURNAL KELAUTAN NASIONAL

Vol. 8 No. 1 April 2013

operasional mesin dan metode simulasi pada potensi stabilitas. Data yang dikumpulkan terdiri atas data utama dan data pendukung. Data utama terdiri dari output daya dan torsi, konsumsi solar, dimensi kapal ikan, perhitungan berat alat tangkap, perhitungan volume palka, berat dan dimensi instalasi CNG (termasuk tangki dalam keadaan penuh), dan kebutuhan es. Output daya, torsi, dan konsumsi bahan bakar didapatkan dari hasil penelitian Raharjo pada tahun 2009.

Data dimensi kapal ikan dan lines plan diambil dari penelitian Nugraha (2004) dan digambar ulang lalu dilengkapi oleh penulis hingga menghasilkan 3 desain general arrangement. Berat alat tangkap (gillnet) didapatkan dari simulasi perhitungan yang dikemukakan oleh Haudring (BBPPI), volume ruang palka dan kebutuhan es didapatkan berdasarkan rumus dari Shawyer dan Pizzali (2003), yaitu FHV = L x B x D x 0,14 ± 10% dan Mi = (Mf x Tfi) /100.

Mi adalah massa dari es, Mf adalah massa ikan yang akan didinginkan, Tfi adalah temperatur tubuh ikan, L adalah panjang kapal, B adalah lebar kapal, dan D adalah tinggi dek. Merujuk pada Clarke dan Johnston (2002) dan Johnston et al.

(1991), suhu tubuh ikan di perairan tropis adalah sebesar 30° C.

Berat alat tangkap, volume ruang palka, kebutuhan es, dimensi CNG kit, jumlah nelayan, dan lines plan akan menjadi rujukan dalam merencanakan tiga desain general arrangement. Setiap desain

general arrangement akan diberi simulasi untuk mengetahui kualitas stabilitas statis dari setiap desain. Hasil dari eksperimen pada potensi operasional mesin dan simulasi pada potensi stabilitas akan menjadi dasar dalam menilai aspek teknis dan ekonomis.

Terdapat beberapa perlakuan yang diberikan dalam penelitian ini. Pada potensi operasional mesin, perlakuan yang diberikan adalah dengan menggunakan sistem bahan bakar tunggal (single fuel) dan bahan bakar ganda (dual fuel). Adapun perlakuan yang diberikan pada potensi stabilitas adalah dengan membuat 3 desain penempatan sistem bahan bakar.

Parameter yang digunakan dalam menilai perlakuan yang diberikan adalah output daya, konsumsi solar, harga total konsumsi bahan bakar,

area 0 to 30, area 0 to 40, area 30 to 40, initial GM, max GZ, angle at max GZ. Tabel 1 menggambarkan perlakuan yang diberikan pada penelitian ini.

Tabel 1 Perlakuan pada tiap potensi

(Research step for each potention)

Potensi Perlakuan Parameter keterangan Operasion al mesin Single fuel Dual fuel -Output daya -Konsumsi solar -Harga total konsumsi bahan bakar Stabilitas Desain 1 Desain 2 Desain 3 - Area 0 to 30 - area 0 to 40 - area 30 to 40 - initial GM - max GZ - angle at max GZ CNG kit diletakkan dibawah geladak Mengguna kan single fuel CNG kit diletakkan diatas geladak

Pada pengukuran output daya dan konsumsi solar, dilakukan pada putaran 1100 rpm, 1400 rpm, 1500 rpm, dan 1800 rpm. Adapun nilai yang dibandingkan adalah pada putaran 1500 rpm, karena putaran tersebut merupakan service continous rating yang digunakan oleh nelayan saat operasi penangkapan ikan berlangsung.

Asumsi yang digunakan adalah nelayan berjumlah empat orang, palka dalam keadaan penuh, dan berat solar disamakan dengan berat CNG. Data pendukung yang akan diambil adalah Process Flow Diagram instalasi bahan bakar CNG, dan

specification sheet dari mesin diesel

Pada penelitian ini, data yang telah dikumpulkan melalui eksperimen dan simulasi akan dianalisa dengan menggunakan metode multi criteria analysis. Metode

multi criteria analysis

adalah

metode analisa yang menggunakan sistem

skoring

dan

standarisasi

(bobot)

untuk

menemukan kombinasi perlakuan yang terbaik

dari semua perlakuan yang ada.

(21)

JURNAL KELAUTAN NASIONAL

Vol. 8 No. 1 April 2013

Pada penelitian ini, perlakuan yang digunakan

adalah

single fuel

, yaitu mesin kapal hanya

menggunakan satu jenis bahan bakar, yaitu

solar dan

dual fuel

, yaitu mesin kapal

menggunakan

dua

jenis

bahan

bakar,

yaitusolar–CNG.

Tabel 2menggambarkan interval skor pada berbagai variabel.

Tabel 2 Interval skor untuk berbagai variabel (Score interval for each variables)

Variabel Interval skor

Satuan

Daya 1 – 7 Horse power

Konsumsi bahan bakar 1 – 7 cm3/h Harga total konsumsi

bahan bakar

1 – 7 Rupiah Luas area 0°- 30° 1 – 7 m.deg Luas area 0°- 40° 1 – 7 m.deg Luas area 30°-40° 1 – 7 m.deg

Max GZ 1 – 7 Meter

Angle at max GZ 1 – 7 Derajat

Initial GM 1 – 6 Meter

Langkah selanjutnya adalah melakukan standarisasi (pembobotan) pada setiap variabel dalam kriteria/aspek teknis dan ekonomis. Skoring dan standarisasi akan menghasilkan nilai kualitas yang akan menjadi dasar penentuan penggunaan jenis bahan bakar apa yang memberikan keunggulan teknis dan keuntungan ekonomis terbaik, desain sistem instalasi bahan bakar seperti apa yang akan memberikan stabilitas terbaik, serta kombinasi pemakaian bahan bakar dan desain sistem instalasi bahan bakar apakah yang terbaik.

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1. Potensi operasional mesin

3.1.1. Aspek teknis

Terdapat perbedaan output daya yang didapatkan pada mesin diesel Dong Feng ZS1100 saat menggunakan single fuel dan dual fuel. Hasil pengambilan data menunjukkan bahwa terdapat perbedaan output daya mesin saat menggunakan bahan bakar single fuel dan dual fuel. Pada putaran 1500 rpm, daya yang didapatkan sebesar 7,51 Hp

saat menggunakan single fuel dan sebesar 5,5 Hp saat menggunakan dual fuel. Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Setiyobudi et al. (2009) bahwa didapatkan perbedaan output daya saat mesin kapal nelayan di Pasuruan menggunakan bahan bakar yang berbeda, dimanaoutput daya yang didapatkan lebih besar saat mesin menggunakan single fuel.

Terdapat suatu hal yang cukup unik, CNG dikenal sebagai bahan bakar dengan octane number yang tinggi sehingga seharusnya cocok pada mesin dengan kompresi tinggi dan dapat meningkatkan performa. Berdasarkan hasil percobaan, terdapat kenaikan putaran mesin di putaran stasioner saat menggunakan dual fuel.

Berdasarkan rumus perhitungan daya (7 x area of piston x equivalent piston speed/33000) (Wikipedia.org/horsepower), seharusnya daya akan bertambah bila putaran mesin bertambah. Fakta yang ada menunjukkan bahwa hasil pengujian memperlihatkan terjadinya penurunan daya saat menggunakan dual fuel.

Merujuk pada Ganesan (1999), dijelaskan bahwa CNG memiliki octane number yang besar sehingga dapat digunakan pada mesin dengan kompresi tinggi. Kekurangan yang ada pada CNG adalah massa jenis yang rendah sehingga menghasilkan performa mesin yang kurang baik. Merujuk pada laman www.eere.energy.gov/afdc/altfuel/ natural_gas.html, dijelaskan bahwa pemakaian CNG akan menyebabkan mesin mengalami gejala ngelitik (knocking) saat mendapat beban yang tinggi.

Hal ini menjelaskan mengapa saat menggunakan

dual fuel,pada putaran diatas 1600 Rpm daya mesin akan berkurang, dan pada saat menggunakan

single fuel daya akan terus meningkat dan mencapai puncaknya pada putaran 2096 rpm. Merujuk pada Semin et al. (2012), dinyatakan bahwa perubahan rasio kompresi akan berpengaruh pada performa mesin diesel. Mesin diesel umumnya memiliki rasio kompresi 20:1 hingga 26:1, sedangkan CNG dengan RON 130 cocok dengan mesin dengan rasio kompresi 16:1. Simulasi yang dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak GT Power menghasilkan bahwa diperlukan penurunan kompresi hingga 19:1 untuk menghasilkan daya maksimal karena jika rasio

(22)

JURNAL KELAUTAN NASIONAL

Vol. 8 No. 1 April 2013

kompresi diatas 19:1 akan terjadi knocking

(ngelitik) sehingga daya mesin akan berkurang. Perbedaan yang signifikan terjadi pada konsumsi solar di mesin diesel Dong Feng ZS1100 saat menggunakan single fuel dan dual fuel selama satu jam, yaitu 1030 cm3/h saat menggunakan dual fuel

dan 2038,5 cm3/h saat menggunakan single fuel. Merujuk pada Prasetio et al. (2013), dinyatakan bahwa dengan adanya campuran CNG pada sistem bahan bakar, konsumsi solar akan terkurangi secara signifikan hingga diatas 50%. Hasil ini tidak berbeda jauh dengan data yang didapatkan peneliti, yaitu konsumsi solar terkurangi sebesar 50,52%

3.1.2 Aspek ekonomis

Pada putaran 1500 rpm, biaya total saat menggunakan dual fuel akan lebih rendah dibandingkan saat menggunakan single fuel. Pada putaran 1100 rpm, biaya total yang dikeluarkan untuk konsumsi bahan bakar lebih tinggi saat menggunakan dual fuel, namun ketika putaran mesin mencapai 1500 rpm maka biaya total saat menggunakan dual fuel akan lebih rendah. Terdapat penghematan sebesar Rp. 1370 untuk setiap jam pemakaian mesin pada putaran 1500 rpm.

Merujuk pada Prasetio et al. (2013), dinyatakan bahwa pemakaian dual fuel yang setara dengan 10 liter solar akan memberikan penghematan hingga Rp. 16.500. Pemakaian bahan bakar dual fuel

terbukti dapat mengurangi pengeluaran biaya bahan bakar sehingga akan mengurangi biaya operasional.

Berdasarkan hasil kajian peneliti, perbedaan harga CNG dan solar hanya terpaut Rp. 1,700 per liter, bahkan terdapat kabar bahwa harga CNG akan dinaikkan sehingga selisih harganya hanya sebesar Rp. 1,500 per liter. Perbedaan harga yang tidak terlalu jauh menyebabkan penghematan yang didapat tidak terlalu besar.

Penghematan yang signifikan akan didapatkan bila selisih harga solar dan CNG sebesar Rp. 3.200. Tabel 3 menggambarkan penghematan yang akan didapatkan pada selisih harga Rp. 700 dan Rp. 3,200, sedangkan Tabel 4 dan Tabel 5 menggambarkan hasil perhitungan multi criteria

analysis pada penggunaan single fuel dan dual fuel.

Tabel 3Penghematan biaya bahan bakar (Fuel cost reduce)

Selisih harga (Rp) Harga single fuel (Rp) Harga dual fuel (Rp) Penghematan (Rp) 700 9172,5 7802 1370,5 3200 14268,33 9077 5191,33

Tabel 4Multi criteria analysis potensi operasional mesin pada penggunaansingle fuel

( engine operational potention’s multi criteria analysis at single fuel usage)

Kriteria teknis dan ekonomis

Solar Skor Bobot Jumlah

Daya saat menggunakan solar (HP) 7,512 0,06 0,12 Konsumsi Solar(cm3/h) 2038,32 0,22 0,43 Harga konsumsi solar (Rp) 9172,5 2 0,72 1,45 Jumlah 2

Tabel 5Multi criteria analysispotensi operasional mesin pada penggunaan dual fuel

(engine operational potention’s multi criteria analysis at dual fuel usage)

Kriteria teknis dan ekonomis

Dual fuel

skor Bobot Jumlah

Daya saat menggunakan solar+CNG (HP) 5,5 1 0,06 0,06 Konsumsi solar (cm3/h) 1030 5 0,22 1,08 Harga konsumsi solar+CNG (Rp) 7802 3 0,72 2,17 Jumlah 3,31

Tabel 3 – 5 memperlihatkan bahwa pemakaian

dual fuel yang setara dengan 10 liter solar akan memberikan penghematan hingga Rp. 19,800 bila selisih harga antara solar dan CNG sebesar Rp 3,200, sedangkanselisih harga antara solar dan CNG sebesar Rp 700 akan menghasilkan penghematan sebesar Rp 7,300.

(23)

JURNAL KELAUTAN NASIONAL

Vol. 8 No. 1 April 2013

Tabel 4 dan 5 memperlihatkan bahwa saat menggunakan dual fuel konsumsi solar dan harga total konsumsi bahan bakar lebih unggul dibandingkan saat menggunakan single fuel. Keunggulan penggunaan single fuel ada pada variabel daya yang dihasilkan, yaitu 23%lebih besar jika dibandingkan dengan penggunaan dual fuel. Keunggulan dual fuel pada konsumsi solar dan harga total konsumsi bahan bakar lebih besar masing–masing 50,52% dan 15% jika dibandingkan dengan penggunaan single fuel.

Berdasarkan analisa diatas dapat disimpulkan bahwa secara teknis dan ekonomis penggunaan

dual fuel pada mesin Dongfeng ZS1100 lebih unggul dengan perbandingan skoring 3,31 dan 2

.

3.2. Potensi Stabilitas kapal

Dua prinsip pokok dalam perhitungan stabilitas adalah prinsip kenyamanan dan prinsip keselamatan. Kenyamanan kapal sangat tergantung pada nilai GM, jika terlalu rendah maka sudut olengan kapal akan besar sehingga periode olengan pun akan relatif besar dan mengurangi kenyamanan. Nilai GM akan kecil bahkan negatif bila peletakan muatan terkonsentrasi diatas permukaan dek. Bila nilai GM terlalu besar maka sudut olengan kapal akan terlalu kecil sehingga periode olengan kapal kecil yang mengakibatkan gerakan rolling kapal menyentak–nyentak (Hardjanto, 2010).

Kapal gillnet yang diteliti memiliki nilai GM sebesar 0,414. Nilai ini cukup ideal karena berada diatas batas minimal (0,35 menurut IMO) namun tidak terlalu besar nilainya. Keselamatan kapal sangat dipengaruhi oleh nilai GZ. Besar kecilnya nilai GZ menentukan keselamatan kapal, karena momen penegak atau momen static stability

memiliki rumus W x GZ. W adalah volume displacement dan GZ adalah lengan penegak. GZ merupakan ukuran kemampuan kapal untuk kembali tegak setelah kapal mengalami kemiringan akibat pengaruh dari gaya – gaya eksternal. IMO (International Maritime Organization) memberikan kriteria standar stabilitas kapal yang digambarkan dalam Tabel 6.

Tabel 6 Standar Stabilitas kapal oleh IMO (Stability standart by IMO)

Sumber :Muckle, 1978.

Ukuran utama kapal yang akan diuji stabilitasnya memiliki panjang (L) = 11,8842 m; lebar (B) = 2,5 m; tinggi geladak (H) = 1,0 m; tinggi sarat (T) = 0,75 m; koefisien blok (Cb) = 0,51. Alat tangkap yang digunakan oleh kapal ini adalah gillnet. Berdasarkan perangkat lunak yang dibuat oleh Haudring, didapatkan berat gillnet sebesar 155 kg. Nelayan yang berada di kapal selama proses penangkapan ikan adalah sebanyak empat orang dengan berat masing – masing diasumsikan seberat 75 Kg. Berdasarkan perhitungan dari Sawyer dan Pizzali(2003) didapatkan berat es sebesar 600 kg, sedangkan kapasitas palka direncanakan sebesar 1880 Kg dan berat CNG kit sebesar 80 Kg.

Pengujian yang dilakukan pada kapal pembanding

gillnet berukuran panjang (L) 10,50 m, Lebar (B) 2,19 m, dan tinggi geladak (H) 0,85 cm dengan mesin outboard instalasi menyamping dan panjang poros diatas 2,5 m kapal dapat dijalankan dengan kecepatan 7 knot (Setiyobudi et al. 2009), sedangkan bila dilakukan simulasi dengan piranti lunakdesain kapal, maka kapal dapat dijalankan hingga kecepatan 7,25 knot saat beban maksimal (maximum load).

Terdapat tiga desain instalasi sistem bahan bakar (Tabel 7). Desain satu (loadcase 1) adalah menggunakan bahan bakar dual fuel dengan penempatan CNG dibawah geladak dan dalam tempat tertutup (confined area). Desain dua (loadcase 2) adalah menggunakan bahan bakar

single fuel dengan penambahan bahan bakar cadangan sebanyak 50 kg, sedangkan desain tiga (loadcase 3) menggunakan bahan bakar dual fuel

dengan penempatan CNG kit diatas geladak.

Kriteria Standar minimal

Area 0° - 30° 3,151 m.deg

Area 0° - 40° 5,157 m.deg

Area 30° - 40° 1,719 m.deg

Maximum GZ 0,2 m

Angle at maximum GZ 25°