P3 TESIS – ME 092350
PENGEMBANGAN SISTEM PROPULSI HYBRID (BATERAI–DIESEL ELEKTRIK) UNTUK LINER FERRY MERAK-BAKAUHENI DOSEN PEMBIMBING •SUTOPO PURWONO FITRI, ST, M.Eng, PhD. •Dr. Ir. A.A. MASROERI, M.Eng.
AGUS DWI SANTOSO 4110204201 Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 1
Latar Belakang & Perumusan Masalah K Kebutuhan b t h akan k kkapall ramahh lingkungan dan hemat energi. Meningkatnya potensi global warming. g Menurunnya ketersediaan bahan bakar minyak.
Peraturan – peraturan mengenai pengaturan emisi i i dan d gas bbuang. Meluasnya dampak pencemaran udara dan efek global warming.
Konvensional engine sudah tidak
representatif if untuk k menunjang j sistem eco ship. Perlu pengembangan teknologi lanjut untuk engine – engine yang reliable, hemat energi, dan environmental friendly.
Perlunya pengembangan sistem energi alternatif yang efisien, hemat energi dan ramah lingkungan.
Latar Belakang
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 2
Batasan Masalah • Aplikasi Model untuk pengembangan sistem hybrid untuk kapal ferry rute Merak-Bakauheni. • Faktor Ekonomis tidak dipertimbangkan.
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 3
Tujuan j • M Mengembangkan b k sistem i t propulsi l i hybrid h b id untuk kapal jenis ferry. • Menganalisa model konfigurasi sistem propulsi p p hybrid y menggunakan gg model matematis dengan bantuan perangkat lunak Matlab. • Mengevaluasi kinerja sistem propulsi hybrid dan melakukan komparasi dengan sistem – sistem lain yang ada. Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 4
Manfaat • Memperoleh model sistem propulsi kapal g sistem hybrid y yang y g dapat p digunakan g dengan sebagai alternatif sistem propulsi hemat energi • Mengetahui unjuk kerja manfaat sistem hybrid sebagai sistem propulsi di atas kapal.
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 5
Penelitian Sebelumnya y No
Penulis
Topik
1
Grimmelius, G i li Hugo., et al., 2011
Control C t l off Hybrid Ship Drive Systems
2
Dedes, D d Assessing A i the h Eleftherios K., potensial of et al., 2011 hybrid energy t h l technology tto reduce exhaust emissions from global shipping
Metodologi
Luaran
Melakukan M l k k id identifikasi tifik i model d l – model konfigurasi sistem propulsi hybrid yang optimal untuk kapal Tug boat dengan bantuan perangkat lunak Matlab.
Menghasilkan M h ilk model d l konfigurasi sistem propulsi hybrid pada kapal Tug boat yang optimal.
Melakukan M l k k kkombinasi bi i antara diesel engine dengan baterai untuk mengurangi kadar emisi i id dengan menghemat h t kebutuhan bahan bakar fosil pada tipe kapal bulk carrier.
Dengan melakukan D l k k kombinasi antara diesel engine d dengan b baterai t i dapat mengurangi kadar emisi.
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 6
Metodologi g Penelitian Analisa model dan kinerja sistem propulsi hybrid
Rancangan / Desain sistem propulsi hybrid Studi komputasional dengan simulasi i l i sistem i propulsi li hybrid menggunakan Matlab
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 7
Flowchart Metodologi Start
Identifikasi dan perumusan masalah
Studi mengenai hybrid propulsion system
Desain sistem hybrid dengan Matlab (Diesel Electric + Battery)
Studi mengenai Ship Electric Propulsion
Analisa A li model d ld dan kinerja sistem propulsi hybrid
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 8
Simulasi sistem propulsi hybrid
Pembahasan
Kesimpulan
Finish
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 9
Peta
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 10
Pelabuhan Merak -Bakauheni • Jarak 27 KM Kec kapal 16-20 16 20 knot • Kec. • Jumlah 28 unit kapal dari 33 unit yang mengantongi t i iizin i operasii di lilintasan t ttersebut. b t o a d ditempuh te pu 2,5 ,5 ja jam • Cuaca normal • Trip normal antara 80 sampai 95 trip per hari.
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 11
DATA REGISTER KAPAL • • • • • • •
DATA UMUM :: No Register No. : 6434 No. IMO : 6911691 Nama Kapal : PRIMA NUSANTARA Nama Sebelumnya : CITRA BAHARI Status : AKTIF Jenis Kapal : FERRY Free Powerpoint Templates
Page 12
DATA REGISTER KAPAL • • • • •
Material : BAJA Pemilik : JEMBATAN MADURA , PT. Pelabuhan Pendaftaran : SEMARANG Bendera : INDONESIA Tanda Pengenal: YFLN
Free Powerpoint Templates
Page 13
DATA LAMBUNG :: • • • • • • • •
Galangan : SANUKI SHIPYARD Lokasi : JAPAN Tahun Bangun : 1990 LOA (m) : 73 GT : 2773 LBP (m) : 72.7 NT : 832 DWT BMLD (m) : 16.1 HMLD (m) : 5 LT (mm) : 1510 Free Powerpoint Templates
Page 14
DATA MESIN :: • Gigi Reduksi : 1 Jml Baling-Baling Baling Baling : 1 • Jml. • Kecepatan Dinas : 15.3
Free Powerpoint Templates
Page 15
DATA MESIN :: • • • • • • • •
Voltage : 225 Arus : AC Daya Listrik: 240 KVA Jumlah Mesin Bantu : 2 Jenis Mesin : DIESEL Jumlah Mesin Induk : 1 Cara Kerja Mesin : 4 TAK Dia x Langkah : 400 x 460 Dia. Free Powerpoint Templates
Page 16
DATA MESIN INDUK • • • • • • •
Merk : FUJI SEMT PIELSTICK Manufacture : FUJI DIESEL ENGINE CO CO., Cyl : 8 BHP : 3400 RPM : 475 Year : 1989 Model : 8 PL-2L Free Powerpoint Templates
Page 17
Apa itu teknologi hybrid ? (K (Kapal lK Konvensional) i l) Kapal Konvensional
fuel
engine
movement
1 mengandalkan sumber tenaganya dari bahan bakar, 1. bakar seperti bensin, bensin solar, atau gas untuk bergerak. 2. Pemanfaatan mesin pembakaran internal, tenaga dari hasil pembakaran b h bahan b k bakar di dimanfaatkan f tk d dan di b h menjadi diubah j di gerakan, k yang mampu menggerakkan kapal. 3. Walaupun p secara umum menunjukkan j kinerja j y yang g baik dengan g harga g yang murah kapal konvensional mengeluarkan emisi gas buang yang tinggi dan menciptakan polusi yang banyak dan terus menghabiskan sumber daya alam. alam Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 18
Apa itu teknologi hybrid ? (K (Kapal l Tenaga T Listrik) Li t ik) Kapal Tenaga Listrik
listrik
motor
movement
1. Kapal tenaga listrik tidak membutuhkan apapun dari pembakaran. 1 pembakaran 2. Listrik diubah menjadi tenaga melalui motor listrik, untuk menggerakkan kapal. 3. Sekalipun kapal bertenaga listrik ini ramah lingkungan, tidak bising dan memiliki akselerasi yang baik, dia membutuhkan pengisian dan infrastruktur y yang g tepat. p 4. Hal ini membuat kapal bertenaga listrik menjadi tidak praktis
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 19
Apa itu teknologi hybrid ? (K (Kapal lH Hybrid) b id) Kapal hybrid
Electric motor
Conventional Engine
Hybrid Eficiency
1 Kapal hybrid menggunakan kombinasi dari motor listrik dan pembakaran 1. di mesin, dengan memaksimalkan kekuatan dari kedua sumber daya tersebut disamping saling mengisi kekurangannya. Hasilnya adalah efisiensi konsumsi bahan bakar dengan performa yang luar biasa. biasa 2. Kelebihan Utama : - Efisiensi Bahan bakar y yang g lebih besar - Emisi yang lebih rendah - Pengurangan energi yang terbuang Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 20
JENIS SISTEM HYBRID SERIES HYBRID SYSTEM System hybrid secara seri terdiri dari pembakaran internal di mesin yang membakar Bahan bakar. Dengan semua komponen yang saling terhubung seri, sistem ini disebut Series Hybrid System Inverter
Diesel Engine
Electric Motor
Generator
Batteray
Mesin Pembakar internal Membakar bahan bakar
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 21
JENIS SISTEM HYBRID SERIES HYBRID SYSTEM Pembakaran pada ruang mesin terhubung dengan sebuah Generator untuk mengubah tenaga yang dihasilkan oleh mesin menjadi tenaga listrik yang disimpan ke sebuah baterai Inverter Electric Motor
Diesel Engine
Generator
Batteray Energi disalurkan melalui Generator untuk mensuplai Tenaga listrik untuk baterai Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 22
JENIS SISTEM HYBRID SERIES HYBRID SYSTEM Tenaga listrik yang disimpan di baterai dialirkan sebuah alat yang disebut inverter atau pembalik untuk menyalurkan tenaga ke motor listrik sehingga mampu menggerakkan propeler Inverter
Diesel Engine
Electric Motor
Generator
Batteray Kemudian baterai memberi tenaga pada motor listrik
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 23
JENIS SISTEM HYBRID SERIES HYBRID SYSTEM Pembakaran yang terjadi di mesin dapat menghasilkan tenaga ke motor listrik untuk menggerakkan kapal, yang tidak cukup apabila hanya mengandalkan tenaga dari baterai. Oleh karena itu konsumsi bahan bakar menjadi sedikit Inverter
Diesel Engine
Electric Motor
Generator
Batteray
Tenaga Mesin Pembakar Internal memberi tenaga Secara langsung ke motor listrik. Lebih sedikit bahan bakar, T i performa Tapi f kkurang.
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 24
JENIS SISTEM HYBRID SERIES HYBRID SYSTEM Series system hybrid ini membutuhkan motor listrik yang berat dan mahal untuk mampu mencapai performa hybrid yang standar. Sehingga sistem ini sangat ideal untuk sebuah kapal yang lebih mengutamakan efisiensi bahan bakar . Inverter
Diesel Engine
Electric Motor
Generator
Batteray Bahan Bakar efisien, Tapi performa kurang Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 25
JENIS SISTEM HYBRID PARALEL HYBRID SYSTEM Pembakaran yang terjadi di mesin merupakan penghasil tenaga utama, Sedangkan baterai merupakan tenaga pendukung, Oleh sebab itu pengefisien bahan bakar adalah dengan cara membatasi konsumsinya. Batteray
Inverter
Diesel Engine
Electric Motor/ Generator
Transmisi Kepercayaan yang tinggi Terhadap mesin pembakar internal Mengakibatkan dari keterbatasan Efisiensi bahan bakar.
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 26
JENIS SISTEM HYBRID PARALEL HYBRID SYSTEM Sistem ini menggunakan mesin pembakar internal dan sebuah motor listrik untuk Menggerakkan kapal. Untuk kapal yang menggunakan dua sumber tenaga yang terhubung secara paralel. Sistem ini dinamakan Paralel Hybrid System Batteray
Inverter
Diesel Engine
Electric Motor/ Generator
Transmisi Motor M t lilistrik t ik d dan mesin i Pembakar internal menyediakan Tenaga secara bersamaan
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 27
JENIS SISTEM HYBRID PARALEL HYBRID SYSTEM Dalam Paralel Hybrid System, motor listrik juga berfungsi sebagai generator. Sehingga, ketika motor listrik digunakan, baterai tidak dapat diiisi.
Batteray
Inverter
Diesel Engine
Electric Motor/ Generator
Transmisi
Baterai tidak dapat diisi saat Motor listrik sedang digunakan Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 28
JENIS SISTEM HYBRID PARALEL HYBRID SYSTEM Motor listrik beralih fungsi menjadi generator pada saat pengisian. Pengisian baterai hanya dapat dilakukan pada saat kapal tidak menggunakan tenaga listrik untuk bergerak, tetapi menggunakan tenaga mesin. Batteray
Inverter
Diesel Engine
Electric Motor/ Generator
Transmisi
Pada saat Baterai diisi, ia tidak dapat Mensuplai energi ke motor listrik untuk Menggerakkan kapal kapal. Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 29
JENIS SISTEM HYBRID PARALEL HYBRID SYSTEM Paralel Hybrid System memiliki keterbatasan jika dikaitkan dengan efisiensi penggunaan bahan bakar, karena pembakaran pada mesin merupakan penghasil tenaga utama. Batteray
Inverter
Diesel Engine
Electric Motor/ Generator
Transmisi
Terbatasnya potensi untuk Efisiensi bahan bakar Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 30
JENIS SYSTEM HYBRID SERIES - PARALEL HYBRID SYSTEM Dengan menggabungkasn dua sistem diatas, maka terciptalah Series Paralel Hybrid System, sebuah sistem yang akan dikembangkan untuk kapal ferry
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 31
JENIS SYSTEM HYBRID SERIES - PARALEL HYBRID SYSTEM Batteray
Inverter
Electric Motor
Generator
Diesel Engine
Power Split Device
System ini menyediakan penggunaan Yang optimum dari motor listrik dan mesin bakar Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 32
JENIS SYSTEMHYBRID SERIES - PARALEL HYBRID SYSTEM Batteray
Inverter
Electric Motor
Generator
Diesel Engine
Power Split Device Sebuah sistem yang memanfaatkan generator dan alat p g pembagi g tenaga g
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 33
JENIS SYSTEM HYBRID SERIES - PARALEL HYBRID SYSTEM Batteray Inverter
Electric Motor
Generator
Diesel Engine
Power Split Device
Distribusi tenaga yang efisien Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 34
JENIS SYSTEM HYBRID SERIES - PARALEL HYBRID SYSTEM Batteray Inverter
Electric Motor
Generator
Diesel Engine
Power Split Device
Kapal berjalan hanya Menggunakan motor listrik Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 35
JENIS SYSTEM HYBRID SERIES - PARALEL HYBRID SYSTEM Batteray Inverter
Electric Motor
Generator
Diesel Engine
Power Split Device
Pengisian aki dengan generator Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 36
JENIS SYSTEM HYBRID SERIES - PARALEL HYBRID SYSTEM Batteray Inverter
Electric Motor
Generator
Diesel Engine
Power Split Device
Mesin pembakar internal, baterai dan Motor listrik digunakan untuk meningkatkan performa Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 37
JENIS SYSTEM HYBRID SERIES - PARALEL HYBRID SYSTEM Batteray Inverter
Electric Motor
Generator
Diesel Engine
Power Split Device Sistem yang unik, menawarkan efisiensi Dan performa tingkat tinggi
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 38
RANCANGAN HYBRID SYSTEM UNTUK KAPAL FERRY
Diesel l Di Engine
Generator Motor
Batteray
Motor M t Drive
Power Management,Speed motor controller,Charge Recharge Battery Recharge Battery
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 39
BLOK DIAGRAM •Generator motor sebagai konverter energi mekanik menjadi elektrik. elektrik g motor p penggerak gg propeller. p p •Motor drive sebagai •Battery sebagai penyimpan energi sementara. •Power management sebagai control utama dari sistem •Diesel Diesel engine sebagai penyedia energi utama bagi generator motor. g Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 40
CARA KERJA SISTEM
Batteray
Motor Drive
Kapal bergerak lambat/pelan sumber energy Menggunakan Battery.
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 41
CARA KERJA SISTEM Batteray
Motor Drive
Generator motor
Kapal bergerak dengan kecepatan sedang, sumber energi g menggunakan gg Battery y dan g generator
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 42
CARA KERJA SISTEM
Generator motor
Motor Drive
Kapal bergerak cepat sumber energi menggunakan generator motor g
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 43
MODEL KESELURUHAN
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 44
PEMAKAIAN ENERGI Tabel 4. 1 Pemakaian Energi terhadap kecepatan No 1 2 3 4
Vs(knot) <3 3 ><5 5><7 >7
Power BATT BATT+MG BATT+MG MG
Batt initial use use use Charge
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 45
HASIL SIMULASI
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 46
KESIMPULAN • Perancangan sistem propulsi hybrid pada kapal ferry yang dikembangkan adalah berupa Diesel Engine yang terhubung dengan motor generator yanga menghasilkan tegangan AC yang selanjutnya diubah menjadi DC dan diteruskan ke motor DC untuk menggerakkan propeler. Pada kondisi kecepatan puncak maka baterai akan diisi. Dimana energi dari baterai ini digunakan saat kapal meninggalkan pelabuhan atau saat kecepatan rendah. Free Powerpoint Templates
Page 47
KESIMPULAN • Dari model konfigurasi sistem hybrid didapatkan pengaruh pemakaian energi terhadap kecepatan kapal, dimana saat kecepatan kurang dari 3 knot menggunakan baterai sebagai sumber tenaga penggerak. Saat kecepatan 3 – 7 knot menggunakan baterai dan motor generator. Dan saat kecepatan diatas 7 knot digunakan motor generator sebagai sumber tenaga penggerak dan di saat bersamaan melakukan pengisian (charging) baterai Free Powerpoint Templates
Page 48
KESIMPULAN • Evaluasi kinerja sistem propulsi hybrid ini p meningkatkan g umur p pemakaian dari dapat diesel engine karena penggunaan diesel engine hanya pada kecepatan sedang hingga tinggi, pada kecepatan rendah komsumsi daya motor drive menggunakan baterai. baterai
Free Powerpoint Templates
Page 49
Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS
Page 50
