Yogia Rivaldhi

(1)

ANALISA TEKNIS DAN EKONOMIS PEMASANGAN WIND

TURBINE SEBAGAI PENGHASIL DAYA UNTUK SISTEM

PENERANGAN PADA KAPAL TANKER 6500 DWT

Rekayasa Perkapalan – Perencanaan

Tugas Akhir (MN091382)

Yogia Rivaldhi

4107100066

Dosen Pembimbing :

(2)

(3)

(4)

PERUMUSAN MASALAH



Bagaimana memilih tipe, ukuran dan jumlah wind turbine



Bagaimana menentukan dimensi tower



Bagaimana menghitung penghematan genset



Bagaimana menghitung pengurangan kecepatan kapal



Bagaimana mengevaluasi daya main engine



Bagaimana menghitung besarnya biaya investasi dan

operasional wind turbine



Bagaimana menghitung penghematan biaya bahan

bakar genset

5 February 2012

(5)

TUJUAN



Untuk mendapatkan jenis, ukuran dan jumlah wind turbine



Untuk mendapatkan dimensi tower



Untuk mendapatkan besarnya penghematan genset



Untuk mendapatkan besarnya pengurangan kecepatan kapal



Untuk mendapakan besarnya penambahan daya main engine



Untuk mendapatkan besarnya biaya investasi dan operasional

wind turbine



Untuk mengetahui besarnya penghematan biaya bahan bakar

(6)

BATASAN MASALAH



Tidak dilakukan perhitungan untuk konstruksi wind turbine



Sistem penyaluran listrik dari wind turbine tidak masuk dalam

perencanaan



Perhitungan stabilitas terbatas pada perhitungan intact stability



Kecepatan angin yang diambil adalah kecepatan angin rata-rata

pada jalur pelayaran kapal dan arah angin adalah dari depan

kapal



Analisa ekonomis yang dilakukan meliputi analisa biaya pembelian

dan operasional wind turbine

5 February 2012

(7)

MANFAAT



Tugas akhir ini dapat dijadikan sebagai referensi untuk kapal

jenis lain dalam hal pengaplikasian teknologi wind turbine



Adanya konsep kapal yang ramah lingkungan yang merupakan

upaya pelestarian lingkungan laut dari bahaya polusi akibat

limbah buangan dan gas



Adanya konsep kapal yang hemat bahan bakar yang merupakan

harapan kalangan industri pelayaran karena mampu mengurangi

konsumsi bahan bakar fosil

(8)

(9)

(10)

DEFINISI

5 February 2012

10 Turbin angin atau wind turbine adalah kincir

angin yang digunakan untuk memutar generator

listrik agar menghasilkan energi listrik dengan

memanfaatkan energi angin

(11)

CARA KERJA

(12)

JENIS WIND TURBINE

5 February 2012

12 Memiliki poros/sumbu rotor utama yang

disusun tegak lurus

1. Vertical Axis Wind Turbine

(13)

JENIS WIND TURBINE

Memiliki poros/sumbu rotor utama yang

disusun secara horisontal

(14)

(15)

METODOLOGI PENELITIAN

Studi literatur

Pengumpulan Data -Rencana Garis -Rencana Umum -Kebutuhan Penerangan -Kebutuhan Daya Genset -Kecepatan Angin

Variasi Wind Turbine

-Daya

-Jumlah terpasang -Kebutuhan Baterai

(16)

METODOLOGI PENELITIAN

5 February 2012

16 Pemodelan

Kapal

Hambatan Kapal dan Wind Turbine

Hambatan Total

Evaluasi Kecepatan dan Daya Main Engine

Analisa Stabilitas Kapal Setelah Dipasang Wind

Turbine

Analisa Ekonomis

-Perhitungan Biaya Investasi & Operasional Wind Turbine

-Perhitungan Besarnya Penghematan Bahan Bakar

Wind Turbine Yang Dipilih

Kesimpulan & Saran

(17)

(18)

PENGUMPULAN DATA

5 February 2012

18 Gambar 4 Titik Yang Diambil

Data Kecepatan Angin

Data Kebutuhan Penerangan

Titik Yang Diambil

Laut Jawa

1 Laut Banda

(19)

KECEPATAN ANGIN

Year Month

Laut Jawa Laut Banda Average Wind Direct (0₎ Average Wind Speed (knots) Average Wind Direct (0₎ Average Wind Speed (knots) 2010 Agustus 113,657 16,221 123,753 16,992 2010 September 125,505 9,187 107,350 7,641 2010 Oktober 160,561 6,531 151,218 5,600 2010 November 158,312 5,252 152,722 4,686 2010 Desember 286,927 5,313 303,978 6,313 2011 Januari 269,880 11,112 254,605 6,409 2011 Februari 265,213 11,142 236,520 6,357 2011 Maret 274,920 10,677 214,120 6,335 2011 April 207,888 7,489 146,297 6,217 2011 Mei 130,247 8,826 128,265 13,644 2011 Juni 125,656 13,452 132,915 17,118 2011 Juli 123,709 14,922 130,198 17,341 2011 Agustus 126,086 18,787 129,355 19,195 Rata-Rata 10,686 10,296

Data Kecepatan Angin

12 knot

Kecepatan Kapal

15,94 knot

Atau

8,21 m/s

Kecepatan Angin Yang

Bekerja Pada Turbin

(20)

VARIASI WIND TURBINE

5 February 2012

20

No Buatan Daya (Kw) Kec.Kerja (m/s) Range Kec (m/s) Maks Kec (m/s) Tinggi (m) Diameter (m) Luas (m2₎ Massa (kg) 1 HAWKSFORD 4 12 3-25 50 3,5 2 7 500 2 CENTURY WIND ENERGY 5 10,7 2,8-22,3 44,7 4,6 4 18,4 1088 3 MUCE 5 10 3,5-25 60 4 4 16 376 4 SANTA FE 6 12,5 3-25 40 3 2,75 8,25 130 5 EVERWIND 10 11 4-25 45 5,2 5,2 27,04 552 6 HAWKSFORD 10 12 4-25 55 6,2 6 37,2 1700 7 QIANGSHENG 5 11 3-30 50 1,83 3,5 6,41 437 8 SAIAM 5 11 3-24 50 3,13 3,2 10 102 9 BYTRADE 1 10 3-25 50 1,45 2,5 3,63 168 10 QIANGSHENG 1 10 3-25 50 1,65 2,5 4,13 163 11 DHGate 1 10 3-25 50 2 2,5 5 168 12 SAIAM 1 8 2-24 50 1,8 2,4 4,5 73 13 QINGDAO 1 10 3-25 40 1,65 2,5 4,13 163 14 QIANGSHENG 2 10 3-25 50 1,65 2,5 4,13 252 15 VT 2,5 10 4-25 35 2,6 2,5 6,5 260

(21)

VARIASI WIND TURBINE

No Buatan Daya (Kw) Kec.Kerja (m/s) Range Kec (m/s) Maks Kec (m/s) Diameter (m) Luas (m2₎ Massa (kg) 1 ISKRA 5 11 3-20 60 5,4 22,9 280 2 PROVEN WT 6 12 2,5-20 65 5,5 23,76 539 3 TRAVERE 5,5 10 3-15 60 6 28,27 60 4 REDRIVEN 5 10 2-18,0 40 5,2 21,24 380 5 EOLTEC 6 12 4-15,0 60 5,6 24,63 202 6 HUAYING 5 11 3-25 50 5,6 24,63 340 7 CLIMA 5 11 3-25 60 5,2 21,24 400 8 SAIAM 5 kW 5 10 3-25 40 5 19,63 360 9 NANJING 2 8 3-25 50 4 12,56 100 10 BERGEY 1 11 3-20 54 2,5 4,91 43,5 11 ANHUI 1 9 3-20 54 3,1 7,55 84,4

(22)

PERHITUNGAN DAYA OUTPUT

5 February 2012

22 1. Rumus Teoritis

2. Kurva Performansi

P = 0,5 x η x ρ

udara

x A x V

3

Dimana

P = Daya output (watt)

η = Efisiensi turbin angin

ρ = Massa jenis udara (kg/m

3

₎

A = Swept Area (m

2

₎

V = Kecepatan angin (m/s)

η =

P

₁

x 2

ρ

_udara

x A x V

₁3

Efisiensi

Daya Output

(23)

PERHITUNGAN DAYA OUTPUT

Vertical Axis Wind Turbine

Buatan

Daya Output

_(kW)

HAWKSFORD 2.093 CENTURY WIND ENERGY 2.259 MUCE 2.767 SANTA FE 1.001 EVERWIND 7.497 HAWKSFORD 3.316 QIANGSHENG 2.079 SAIAM 2.079 BYTRADE 0.553 QIANGSHENG 0.553 DHGate 0.553 SAIAM 1.081 QINGDAO 0.553 QIANGSHENG 1.107 VT 1.383

Horizontal Axis Wind Turbine

Buatan

Daya Output

_(kW)

ISKRA 2.695 PROVEN WT 3.210 TRAVERE 3.321 REDRIVEN 2.601 EOLTEC 2.931 HUAYING 2.985 CLIMA 2.289 SAIAM 2.767 NANJING 2.162 BERGEY 0.416 ANHUI 0.853 ANHUI 1.745 CLIMA 0.883 SAIAM 1.518

Turbin

Terpasang (N)

11

10

8

22

3

7

11

39

20

39

20

16 Turbin

Terpasang (N)

8

7

9

8

10

8

10

51

25

13

25

14

(24)

PERHITUNGAN BATERAI

5 February 2012

24 Variasi Baterai

Pemenuhan

kapasitas

n

Q

= Q

tot

/Q

bat

Pemenuhan

Tegangan

n

V

= V

chr

/V

bat

Total Kebutuhan

n

tot

= n

Q

x n

V

1. Total Kebutuhan Baterai

Baterai Yang Dipilih

Merk Rolls Tipe 8 CH 33 PM Tegangan 8 volt Kapasitas 846 Ah Dimensi - panjang 718 mm - lebar 286 mm - tinggi 464 mm Berat 187,8 kg

Spesifikasi Baterai

2. Lama Pengisian

t = (Q

bat

xV

bat

) / P

Buatan

P (Watt)

Lama Pengisian

_(jam)

HAWKSFORD

2092.637

11.173 CENTURY WIND ENERGY

2258.646

11.387 MUCE

2766.938

11.619 EVERWIND

7496.998

11.435 SAIAM

2078.842

11.247 VT

1383.469

11.619 Buatan

P (Watt)

Lama Pengisian

_(jam)

ISKRA

2695.260

11.928 PROVEN WT

3210.000

11.446 REDRIVEN

2600.583

10.988 HUAYING

2985.000

10.770 SAIAM 5 kW

2767.000

11.618 NANJING

2162.000

11.896 SAIAM 2 kW

1518.000

12.102 Sumbu Vertikal

Sumbu Horisontal

(25)

DIMENSI TOWER

Perencanaan

Dimensi Tower

Berdasar Rumus

Teoritis

1. Tegangan

Pemodelan Pada

Ansys

Analisa Hasil

2. Deformasi

Perhitungsn Gaya

Pada Tower

1. Gaya Berat Turbin

3. Gaya Drag Tower

2. Gaya Dorong Rotor

Cek

(26)

EVALUASI KECEPATAN DAN DAYA MAIN ENGINE

5 February 2012

26 Perhitunganm

Hambatan

Total Hambatan

1. Hambatan Kapal

Holtrop

Maxsurf 156 kN Perhitungan 158 kN

2. Hambatan Turbin

0,5 x ρ x V2_{x A x C} D

+

=

Buatan

_{Kapal (kN)}

Hambatan

Hambatan Wind

_{Turbine (kN)}

Total Hambatan

_(kN)

HAWKSFORD 156 3.606 159.606 CENTURY WIND ENERGY 156 6.163 162.163 MUCE 156 3.607 159.607 EVERWIND 156 3.263 159.263 SAIAM 156 13.437 169.437 VT 156 5.094 161.094

Buatan

Hambatan

Kapal (kN)

Hambatan

Wind Turbine

(kN)

Total

Hambatan

(kN)

ISKRA

156

1.180

157.180 PROVEN WT

156

1.078

157.078 REDRIVEN

156

1.158

157.158 HUAYING

156

1.333

157.333 SAIAM

156

1.115

157.115 NANJING

156

0.862

156.862 SAIAM

156

1.002

157.002 Sumbu Vertikal

Sumbu Horisontal

Pengurangan

Kecepatan

Penambahan Daya

Main Engine

Ship Resistance and Propulsion

η

_p

= EHP/BHP

(27)

EVALUASI KECEPATAN DAN DAYA MAIN ENGINE

Pengurangan Kecepatan Kapal

Buatan

Kec Kapal Baru

_(knot)

Pengurangan

_(knot)

HAWKSFORD 11.729 0.271 CENTURY WIND ENERGY 11.544 0.456

MUCE 11.729 0.271

EVERWIND 11.754 0.246

SAIAM 11.048 0.952

VT 11.621 0.379

Sumbu Vertikal

Buatan

Kec Kapal Baru

_(knot)

Pengurangan

_(knot)

ISKRA

11.910

0.090 PROVEN WT

11.918

0.082 REDRIVEN

11.912

0.088 Sumbu Horisontal

Penambahan Daya Main Engine

Buatan

Daya Mesin

_{Awal (kW)}

Penambahan Daya

_(kW)

HAWKSFORD 2760 63.799 CENTURY WIND ENERGY 2760 109.042

MUCE 2760 63.820

EVERWIND 2760 57.733

SAIAM 2760 237.734

VT 2760 90.122

Sumbu Vertikal

Buatan

Daya Mesin

_{Awal (kW)}

Penambahan Daya

_(kW)

ISKRA

2760

20.869 PROVEN WT

2760

19.066 REDRIVEN

2760

20.492 HUAYING

2760

23.581

(28)

EVALUASI STABILITAS KAPAL

5 February 2012

28 Maxsurf Hydromax

Perhitungan Stabilitas Kapal Mengacu Pada IMO A. 749 (18)

Pembuatan Model Kapal

1 Pembuatan Model Tanki

2 Pembebanan

4 Kriteria Stabilitas

5 Pr

os

es

Runni

ng

Gambar 6 Pemodelan Tanki

(29)

(30)

BIAYA INVESTASI

5 February 2012

(31)

(32)

ANALISA KELAYAKAN INVESTASI

5 February 2012

32 Biaya Operasional

Turbin

1. Biaya Maintenance

2. Biaya Replacement

Biaya Investasi

Turbin

+

=

Total Biaya

Biaya Penghematan

Bahan Bakar

SFC Genset Lama

SFC Genset Baru

Kelayakan Investasi

Skema Analisa Kelayakan Investasi

Sumber: Wind Turbine Desain Cost and Scalling Model Perhitungan Biaya Maintenance dan Replacement