-
-Vi7!l Potensi Rancang angun latform Tep
I
I
Lepas Pantai Untuk Pemb Tenaga Gelombang Laut Materkll PZT (Piezoceramic
Prediksi Gerak Dengan Metode Teori Stri Cahyadi Sugeng
I
d
Studi Optimasi Panjang M oring Line Tipe Spread Mooring pada F(P)SO
Pengukuran Beban M y - P C Metode Lab View
P w s W n ~ i <PonW$m-.,
..
I
.w " 3 9 'jm.ew ~ eusna 1'1 :w)udMed
w n
Jurnal llmiah Teknologi Maritim
diterbitkan oleh: UPT Balai Pengkajian dan Penelltlan Hidrodinamika Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi
I
Wave
I
Volume 5
Nomor 1
I
Halaman
Surabaya
1-38
Juli 2011
ISSN 1978 886X
-
Pada edisi Vohune 5 Nomor 1 h,"Wave" menyajikan 6 (enam) karya tulis ilmiah, yang membahas dan mencermati persoalan-persoalan dalam teknologi maritim, yaitu : Potensi Rancang Bangun Platform TepiILepas Pantai Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut Berbasis Material PZT (Piezoceramics); Prediksi Gerak Desain Awal Kapal Ferry Dengan Metode Teori Strip; Study Optimasi Panjang Mooring Line Tipe Spread Mooring pa& F(P)SO ;Algoritma Filter Kalman Pada Pengukuran Beban Motor DC dengan Metode LabView ; Optimalisasi Penempatan Sensor Untuk Pengukuran Distribwi Tekanan Model Kapal Bersayap; dan Pengembangan Kapal Ikan Kelas 30 GT Daerah Pantai Selatan Jawa Timur . . Sehubungan dengan itu redaksi menyampailtan terima kasih kepada para penulis yang telah memberi kepercayaan kepada "Wave" Jurnal llmiab Teknologi Maritim untuk menerbitkan karya tulis ilmiahnya. Redaksi senantiasa membuka kesempatan kepada para akademisi, peneliti, perekayasa, pelitkayasa serta praktisi dalam ruang lingkup keilrnuan hidrodinamika dan disain kapal, produksi dan galangan hapal, teknologi kelautan dan transportasi laut untuk mempublikasikan karya-karya tulis ilmiahnya melaluijurnal berkala h i . Akhu kata, redaksi berharap semoga penerbithn karya ilmiah yang diangliat dari hasil penelitian dan kajian analitis kritis ini bermanfaat bagi para pembaca yang selanjutnya bisa memberikan inspirasi dalam pengembangan teknologi maritim nasional.
ISSN: 187&886X Volume 5 Nomor 1 Jull2011
Daftar Isi Potensi Rancang Bangun Platform Tepil Lepas Pantai Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut Berbasis Material PZT (Piezoceramics) Wibowo H. Nugroho
halaman 1-4
Prediksi Gerak Desain Awal Kapal Ferry Dengan Metode Teori Strip Cahyadi Sugeng Jati Mintarso
halaman 5-12
Studi Optimasi Panjang Mooring Line Tipe Spread Mooring pada F(P)SO Budi S. Prasodjo, Wahyu D. A., Dhani F.Ashyar
halaman 13-20
Algoritma Filter Kalman pada Pengukuran Beban Motor DC dengan Metode Lab View Sayuti Syamsuar
halaman 21-28
Optimalisasi Penempatan Sensor Untuk Pengukuran Distribusi Tekanan Model Kapal Bersayap Mochammad Nasir, A. Syafi'ul M, Endah Suwami
halaman 29-33
Pengembangan Kapal lkan Kelas 30 GT Daerah Pantai Selatan Jawa Timur Putri Virliani, Cahyadi Sugeng Jati Mintarso
halaman 34-38
lumal Wave,UPT. BPPH-BPFT.Vol. 5, No. 1,2011
Potensi Rancang Bangun Platform Tepwepas Pantai Untuk PembangMt Listrik Tenaga Gelombang Laut Berbasis Material PZT (Piezoceramics) Wibowo H.~ u ~ r o h o '
Krisis enerei limik blah m s n e h m m Indonesia olch sebab itu ~ e r l udi~iki&ansumber energ neg& irepulauan ini adalah bard y ~ tepnt,-buhpah g clan t&mki. Salah satu G l i i tab& enaai gelombana 1aut Penulisan mi menambarkan wtmsi dsri dstnn penghssil tenaga lislrik yang -ah liughmgan dcagan menesdp& pemk& keping - keping-~i&mni& ( Lead Ziromate Titanate I PZT) Wda fix vlatfm di w t a i 1 1wntai rmtuk nantinya secm langsung akao mengkonvasi beb&.gelomb& m j a d i & @ I list& &g akan disimpan~ledslsmsejumlah batnri dunana selanjumya &pat di dismbuu kc darat Hal ini rnuanho dilakukan karma matcnal PZT ini akan mmgbasi& beds -in1 j i i dibsri gaya mekanik. -komeq dari pmbangkit L&k ini &lah j i b gelombang &tang buoy bola baja tersebut akao tmeaghantam platforin sebingga muncui gaya &ak berupa s&s prda s-&m clan maghasilkan resangan pado kep%g - keping PZT yang terpssang dcngan dcnukian tcnhmya akan menghasilkan medan l i d yang seladjuhlya da&& &di&iusi lang& melalui jatingan atau d i s i m h pada baterai yang tellh dipersiapkan.
Katn knnci :Lead Zimmate Titanate (PZT), beban gelombang, buoy bola baja
At this moment hdonerin is erperienring an elenrial e n c shortage. ~ As an archipelago counhy the sign51;cant e n o g source ~ and mnewable me the ocean waves. Giwn that the U3 of area of Indonma covered by the sea, it nukes sense b explore new technologies assmiated with the conversion of wave energy info e/echiml ene'gv. nis paper describes a potential ocean waves elecfrialpower generation bosed on Lead Zimnate T i t m e (PZT)patches on ?hefaed ofshore plagonn. Thu is possible because this PZT material willpenerate a voltape when a mechanical forre . . IS appbed. Th~hbpo&r generation concepl can be erplain& ac follows ~ h & the ocean wave coies rt wiN hit h e steel sphere buoy that moored closed to the platfonn The buos will be directed to the plmfonn using a rbil or con/ured cylinder then it will collide &h t h e p l a f o ~The collision b e m e n buoy and the plarjnn will prnduce a mechanical force at the PZT patches that installed on the p l a l j m . Because of the ocean w w is C ~ ~ ~ ' M Ocoming U S / ~ this whole process u rqeated. Hence, the elecfrici~canbeproduced
Keynwrrk :LeadZimnate litanate pZ7J wave h d r , steelsphero buoy
lENDAWLUAN Mengingat krisis magi listrik y ~ n gtejadi di
.UPT BPPH-BPPT, Sunbaya
Indonesia a t ini, malip palu dipilhlran sumbu dim a g i listr* barn dm mvrsh un& d i t a a p h .
Salah satu sumber enagi yang klimpah dan t e r b h di negeri lapulauan ini adalah gelombang laut karena luas lautan yang dimiliki Indonesia sebew 2/3 dari luas negara Menurut penelitian m&unjukkm bahwa 1 metex dari muka gelombang (ww h n t ) dapat mcnghrsilkan &ya sekitar IGQkW, tetapi bcsamya enegi yang dihasilLan m e b u t hilang begihl saja ke pantai. Ada banyak cara uutuk mengkonversi magi gelombang lam ke tenaga lishik dad yang konvensional dengan maggm&m pmgerakan sistem dam turbin atan piston- horisontal hmgga yang lebih maju dari itu. Karen8 itu penelitinn daa pagembangan kanvex.i en+ gelombang laut ks energi list& sangat layak dikemhmgkan di Indonesia. Roposal ini mmgusullum penggunaan plat - plat Lead Zirconate Titanate/ Piezoceramics (PZT) yang di pasang pada fa platfom di pantai yang nant&ya secara langsung akan mengkonversi gaya gelombang menjadi energi lishik yang-akan disimpan kedalam Jejumlah b a W atau jaringan langsung dimana sclanjumya dapat di d i s t n i i ke &at. Sistcm pembangkit babasis PZT ini juga ramah Sigkungan karena tidak @lukauuya penggunaan minyak pelumss untuk bantab- bantalan yang bergerak sepeai pada pembsngkit listriL tenaga gelombang konveqional. SEKILAS MATERIAL PZT
Dalam pmulisan ini kemampuan ur6uk memhangkitkan tenaga listik ik dipalihatkau dcngan pmggrmuan sensor yang baasal dari satu jenis mataial cudas ( marl mmenenaI) yaitu Lead Zirconate Titanate (PZT). Mahial ini dikatakan cerdas karena PZT ini aLan menghasilkan b d a potensial jika diberi gaya mekanik dan jugs sebalihya jika didai beda potensial akan mmghasilksn gaya mekauik beiupa regangan atau "strain". Aplikasi dari material PZT pada j x plaqbm di tengab lsut atau pantai untuk menghasilkan tenaga listrik snngat potensial, kare~mhempasan g e l ~ b a n gterhadap plat platform yang dipasang lempengan PZT akan mengalami tegangan WukIw (sfress). regangan pada sfnhu platform mi meilwut hukum hwke akan menghasilkm regangan. Regangan stnrktur yang tRjadi sccara periodis jugs aLan maghasilkan pNbah6n regangan pada keping - kcping P Z i yang tcrpasang schingga akan menghasillum tegangau listrik sebesar E13.- (1Idl3)~I dimana dl3 adalah komtarta rrgangan piezoelechic dan bahubungan
dezlgan rcgangan axial tcrhadap aliran LiwIE. wnsvaaal. Sebaggl tambahan medan huik juga terjadi sccnra normal traosvwal sebesar E33(1/&3)~3, dimana a!33 konsmnta regangan p~etoelechic daa khubungan dengan regangan tranvnsal normal tdmdap aliran listrik tnulwersal. Sebagai conmh nilai untuk koetislen PZT-SA ,d33, dl3 adalah 584x10-12 mN, -171x10-12 mN . PZT hssanya dipngunakan sebagai sktuator maupun sensor, drmana I PZT dihmpelkan pada permukaan dan sebush seulrtlu seperh yang diparhhatkan pada Gambnr.1,
G&
1. Rmksi PZT alas gay8 rndanik dan ddmik
Sebagai informssi a d , para penLayasa di Mompok hidroelastis~tas,UPT BPPH, BPPT relah melakukan ekspcrimen sederhma yang menunjukkan kernampmu kepiag PZT magbasdkan tenaga list& dmgan membcrikan ketukan mekenis pada plat fibaglass yang telah di pas@ PZT. Set - up ekspaimen tersebut diperlbatkan pada Gambar 2. Fom - foto dari komponen - koqmm pmobuan s e p d plat fiberglass yang dipasanpi PZT daa hail keluaran medan list& yang talihat pada oshloskop yang telah dipalruat untuk menyalakan lampu led ditunjukkan pada Gambar 3.4dan 5.
dipezkwt
Gambar 2. Skam okrperimcn sederhana di UPT-BPPH
I
Platform Lepas PanW Pembmgldt llrtrt
Cambar 3. Keping PZT pads Plat Fiberglass
Untuk menghasilkan stress pada sflllmr dimana rangkaian keping PZT telah dipulukan semacam pemukul yang m platform tersebut Pada bagian ini dipaparksn lmDlq pemukul dari platform pembangldt lishik t q gelombang berbasis PZT. Ada dua altematif yang diusulkan yaitu (I) penggmaan buoy - buoy p&ukul baja terhadap sfilktur platform dm (2) penggunaan bandul pemukul platform. Pada altematif pertama yaitu penggunaan buoy - buoy baja berbenhik bola yang ditambat di dekat platform. Pada konsrmLsi platform ini dipasangkan re1 - re1 atau lorong - lorong pengarah buoy pemukul. Sistem tambat buoy dipaka~ sistem taut mooring dengan scope yang diperhitungkan Khingga buoy bola baja setelah mmghantam platform akan kembali ke posisi semula. Konsep gembangkit listrik ini di mjukkan pa& Gambar 5, dimana pads gambar tersebut memperlihatkan jika gelombang datang buoy bola baja tersebut &an terseret menghantam platfom sehingga mrmcul gaya imp& yang bempa pulsa stress pada shuknu platform serta menghasilkan regangan pada keping - keping PZT yang terpasang dengan demikian menghasilkan medan lisaik yang selanjumya dapat disimpan pada baterai yang telah dipmiapkan. Pada altematif kedua yaitu berupa penggunaao bandul baja berbentuk bola platform tersebut. Pada yang dipasang pa& konstnhi platform ini dipasangkan pemegang bandul baja. Sirtem pemegang bandul bola baja ini dapat diatur sesuai dengan ketinggian permukaan laut. Lkngan konstruksi yang demikian diharapkan seluruh energi permukaan gelombang dapat dipin* menjadi energi mekanik yaw memukul platform. Konsep dari pembangkit list& ini di tunjukkan pada Gambar 6, dimana pada gambar tenebut memperlihatkan jika gelombang datang bandul bola baja tasebut akan mengayun menghantam platform sehingga muncul gaya impak yang berupa pulsa s e a s pada s m h u platform serta menghasilkan regangan pada kepmg - keping PZT yang terpasang degan demikian menghasilkan mcdan lisuik yang selanjutnya dapat disimpan pada baterai yang telah dipersiapkan. Sebelum diterapkan di lapangan akan dilakukan kajian model testing dahnlu di kolam uji UPT - BPPH, dari basil pengujian ini nantinya akan dihasilkan dimensi struktur platform - keping PZT - serta buoy dan Dandul bajapemukul yang optimum.
Gambar 4. Tegaogan . - Llstrik haril dari k h a n mekanik padaplat fiberglass ber PZT
--"""..
Yr".-"".
menyalslras led
-..-
Secara m u m dapat disimpulkan bahwa gelombang laut dapat menghasikan energi yang sangat besar. Energj yang belum tereksplorasi ini jika dapat dimanfaatkan tentunya akan memberikan kontribusi terbadap Wsis energi listnk di Indonesia. Pada penulisan ini ditampilkan konsep pembangkit lismk tenaga gelombang laut berbasis material PZT. Keunggulan dan sistem ini adalah biaya perawatan yang murah karena sistem perawatan yang sederhana karena hanya diperlukan pemasangan plat - plat berkeping PZT yang akan langsung mengkonversi energi mekanik gelombang ke energi listrik dan juga ramah lingkungan karena tidak adanya komponen sistem bergerak yang mengguakan minyak pelurnas yang dapat mengakibatkan polusi di laut apabila tejadi kebocoran.
DAFTAR PUSTAKA Gambar 6 . Konsep pembangkir listrik tenaga gelombang laut berbasis material PZT memakai buoy pemukul platform
Gambar 7. Konsep pembangkit listrik tenaga gelombang laut berbasis material PZT rnemakai bandul bola baja
Bhanacharya, R," Dynamics of Marine Vehicles", John Wiley & Sons Inc(1978) Bronowicki, A. 1, " Design and Implementations of Active Struchrres", TRW Space & Technology Division Hallam,M.G, Heaf, N.J, Wooton,L.%" Dynamics of Structures", Cina Undenvater Marine Engineering Group, London (June 1977) Senthil S. Vell Brian P. Baillargeon," ACTIVE VIBRATION SUPPRESSION OF SMART ST!WCTCTRES USING PIEZOELECTRIC SHEAR ACTUATORS "Qroceedings of rhe 15th Infernotional Conference on Adapfive Smctures and Technologies, Bar Horhor. Maine, October 24-27.2004 ~r>ci*..piezaconr
