Perancangan Kapal Penumpnag Fiberglass dengan Menggunakan Tenaga Matahari untuk Peraiaran Danau Didie Anggoro1, Ahmad Nasirudin 2 Jurusan Teknik Perkapalan Fakultas Teknologi Kelautan ITS Surabaya e-mail :
[email protected] 1 Mahasiswa Teknik Perkapalan, 2Staf Pengajar Teknik Perkapalan, FTK-ITS
Abstrak : Indonesia adalah negara tropis yang hanya memiliki dua musim yaitu musim panas dan penghujan dengan pemaanfaatan sumber energi matahari yang berlimpah maka dapat di aplikasikan di dunia perkapalan. Saat ini pemerintah indonesia kurang memperhatikan bahwa masyrakat desa di pesisir danau masih kesulitan untuk melakukan penyeberangan antar desa atau antar pesisir danau. Apabila dilakukan dengan jalur darat akan memakan waktu yang lebih lama. Oleh karena itu dalam tugas akhir ini dikembangkan konsep kapal penumpang untuk perairan danau. Proses perancangan dimulai dengan mencari ukuran utama kapal, metode yang digunakan yaitu metode perbandingan langsung dengan 1 (satu) kapal pembanding (comparison method). Adapun ukuran utama yang diperoleh yaitu Loa = 10 m, B = 3.5 m, H = 1.4 m, T = 0.92 m, Vs = 6.25 knot dan kapasitas penumpang sebanyak 30 orang. Dari ukuran utama tersebut dilakukan perhitungan tahanan, daya motor listrik yang diperlukan, kebutuhan solar panel, waktu charge baterai, lama pemakaian baterai dan stabilitas kapal. Gambar rencana garis dan rencana umum disajikan sebagai hasil perancangan kapal penumpang fiberglass dengan menggunakan tenaga matahari untuk perairan danau. Kata kunci : energi matahari, kapal penumpang, danau
Pendahuluan Kelangkaan energi, perubahan iklim, dan pemanasan global telah menjadi isu yang krusial bagi masyarakat dunia. Akhir–akhir ini telah banyak dilakukan penelitian tentang pemanfaatan energi alternatif sebagai upaya untuk mengurangi dampak–dampak tersebut. Pada aspek pengembangan energi alternatif untuk penggerak kapal, telah dikenalkan secara luas pemanfaatan energi surya. Energi surya sudah cukup lama dikembangkan yaitu sejak dikenalnya sel surya yang bisa mengubah energi panas matahari menjadi energi listrik pemanfaatan energi surya yang dikonversikan menjadi tenaga listrik dengan menggunakan potovoltaik (solar sel) ini dapat di simpan dalam baterai sebagai sumber penggerak motor dan
memutar propeller sehingga kapal dapat bergerak maju. Kapal yang bergerak dengan memanfaatkan energi surya ini umumnya dikenal dengan sebutan solar ship (kapal surya). Indonesia sebagai negara kepulauan yang memiliki danau yang cukup banyak, maka akan sangat menarik bila terdapat suatu konsep kapal penumpang yang beroperasi di danau dengan memanfaatkan sumber energi alternatif Energi matahari atau energi surya adalah bentuk energi elektromaknetik, yang dipancarkan ke bumi secara terus menerus. Selain itu energi surya adalah sangat atraktif karena tidak bersifat polutan, tak dapat habis, dapat dipercaya dan gratis.
1
Dalam pemanfaatan energi surya digunakan larik fotovoltaik yang mengkonversikan secara langsung energi surya menjadi energi listrik Pemakaian fotovoltaik dalam kerekayasaan sebagai sumber pembangkit energi listrik bisa dikatakan tidak menghasilkan polusi, baik polusi udara maupun polusi terhadap lingkungan sekitarnya. Berdasarkan pertimbangan ini nampaknya konversi fotovoltaik dari sinar matahari menjadi energi listrik akan menjadi sumber energi utama di masa mendatang. Selanjutnya energi listrik yang dihasilkan dari fotovaltaik dapat digunakan untuk berbagai penggunaan, misalnya untuk menggerakkan kapal dengan bantuan motor listrik. Untuk menjamin penyediaan yang kontinu maka baterai dipakai sebagai penyimpan energi Oleh karena itu, pada penelitian ini dikembangkan konsep kapal penumpang untuk perairan danau dengan memanfaatkan sumber energi matahari. Penyebaran danau di Indonesia
Gambar 4.1. danau dan waduk [10] Tabel 4.1 data danau di indonesia
Di Indonesia banyak terdapat danau dan waduk yang tersebar hampir di setiap pulau ada, dan 3 dari 20 danau yang paling dalam di dunia yaitu Danau Matano Sulawesi (590 m), Danau Toba di Sumatera (529 m), dan Danau Poso di Sulawesi (510 m). Danau toba merupakan danau terbesar di Asia tenggara. Pada umumnya kedalaman danau bervariasi antara 50–200 m, akan tetapi banyak juga yang mempunyai kedalaman lebih rendah dari 50 m. Sampai saat ini sebagaian besar dari danau belum diketahui volumenya dengan pasti, demikian juga halnya presipitasi, evaporasinyaserta debit inflow dan outflow-nya. Dengan demikian waktu tinggal air danau tidak diketahui sehingga daya tampung beban pencemaran tidak diketahui dan sekaligus pemanfaatan berbagai keperluan sulit untuk diprogramkan. waduk sering juga di sebut danau buatan, waduk dikatakan besar apa bila memiliki tinggi bendungan (>15 m) dan sebagian besar 80 % berlokasi di Pulau Jawa sedangkan embung merupakan waduk kecil memiliki tinggi bendungannya kurang dari (< 15 m) embung banyak di bangun di Nusa Tenggara Timur dan Nusa Tenggara Barat, untuk sistem tata air waduk berbeda dengan danau alami. Pada waduk komponen tata airnya umumnya telah direncanakan sedemikian rupa sehingga volume, kedalaman, luas, presepitasi, debit inflow/out flow waktu tinggal air diketahui dengan pasti Pembangunan waduk/embung diperuntukkan berbagai keperluan antara lain pembangkit listrik, irigasi, pengendalian banjir, sumber baku air minum, air industri, penggelontoran, air perikanan, tempat parawista Jumlah tenaga listrik yang dihasilkan dari tenaga air yang berasal dari air waduk ada sebanyak 3,4% dari total dari kebutuhan nasional.
2
Emisi Co2 di Indonesia Minyak bumi,batubara dan gas alam adalah bahan bakar fosil. Penggunaan bahan bakar fosil untuk energi tidak bagi diragukan lagi menyumbang permasalahan lingkungan hidup, terutama emisi gas (polutan) ke atmosfir. Namun, jika ketiga jenis bahan bakar fosil ini dibandingkan maka penggunaan energi alternatif seperti sel fotolistrik, angina, air, nuklir dapat membantu mengurangi emisi CO2. Lihat grafik dibawah ini ternyata energi matahari (sel fotolistrik) menempati urutan terkecil dalam pembuangan gas Co2.
Gambar 4 Grafik perbandingan tingkat emisi Co2 [35]
Minyak dan batubara tersusun dari molekul yang jauh lebih kompleks, rasio karbonnya lebih tinggi dan mengandung nitrogen dan belerang yang lebih tinggi, Artinya, jika minyak dan batubara dibakar maka akan melepaskan dalam rasio yang lebih tinggi, berupa karbondioksida (CO2), karbonmonooksida (CO), nitrogen oksida (NOx) dan sulfur dioksida (SOx) dibandingkan dengan gas alam. Minyak dan batubara ketika dibakar mengeluarkan partikel abu ke lingkungan. Abu ini merupakan zat yang tidak terbakar tetapi pada akhirnya dibawa ke atmosfir dan berkontribusi terhadap polusi udara. Berikut data emisi Co2 perkapita di
Indonesia dari tahun ketahun meningkat lihat grafik di bawah ini
Gambar 4 grafik tingkat emisi Co2 di Indonesia hingga tahun 2007 [35]
Upaya-upaya untuk mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar fosil dan menurunkan emisi CO2 telah dilakukan. Sejak tahun 2006 pemerintah Indonesia, melalui perusahaan milik negara Pertamina, telah berhasil menerapkan kebijakan bensin tanpa timbel untuk seluruh wilayah negara. pemerintah telah mendorong penggunaan bahan bakar nabati (biofuel) contohnya: produk Biopertamax, Biopremium dan Biosolar dan menerapkan kebijakan penggunaan gas alam, termasuk elpiji (liquified petroleum gas/LPG) sebagai bahan bakar untuk keperluan rumah tangga dan industri menggantikan minyak tanah. Sebagai negara yang berada di ekuator, Indonesia mempunyai potensi energi matahari yang sangat besar Pada tahun 2007, lebih dari 500 MW modul fotovoltaik terjual di dunia. Sebagian besar dari modul tersebut berbasis sel silikon kristal tunggal dan polikristal dengan efisiensi berkisar antara 14 sampai 20%. Kelemahan utama dari sel semacam ini adalah mahalnya harga wafer silikon yang digunakan. Untuk lebih jelas lihat grasik dibawah ini
3
Tinjauan pustaka
Bentuk badan kapal Kapal surya Motor listrik, selsurya, fiberglass
Pengumpulan data
Danau di indonesia Kapal pembanding Emisi Co2 di Indonesia
Gambar 4 grafik biaya produksi energi tenaga angin (bayu), energi tenaga matahari (PV), dan bahan baker fosil hingga tahun 2020 [35]
Dalam 10 tahun terakhir ini, kebutuhan dunia akan sumber energi alternatif (SEA) dan terbarukan meningkat dengan laju hampir 25% per tahun. Peningkatan ini didorong oleh: (i) naiknya kebutuhan energi listrik; (ii) naiknya keinginan untuk menggunakan teknologi yang bersih; (iii) terus naiknya harga bahan bakar fossil; (iv) naiknya biaya pembangunan saluran transmisi; dan (v) naiknya untuk meningkatkan jaminan pasokan energi. Agar peran SEA bisa meningkat dengan cepat maka harga dan keandalan sistem pembangkit listrik berbasis energi alternatif harus bisa bersaing dengan pembangkit konvensional. Gambar 4 memperlihatkan perkembangan harga energi yang dibangkitkan dengan SEA selama 20 tahun terakhir ini. Gambar ini menunjukkan bahwa harga energi listrik yang didapat dengan SEA terus menurun dan bahkan beberapa diantaranya telah lebih rendah dari sumber energi konvensional. Perkembangan teknologi menunjukkan bahwa harga energi listrik yang dibangkitkan dengan SEA akan terus menurun sehingga kebutuhan akan peralatan yang digunakan dalam pembangkit semacam ini akan meningkat dengan cepat. Metodologi Penelitian
internet
perancangan Tidak memenuhi Menentukan ukuran utama
Perhitungan hidrostatik Hambatan
Daya motor
Metode comparison
Maxsurf pro Hydromax pro Insel & Molland’s method (1992)
Pemilihan motor listrik
Perhitungan solar sel
Konstruksi profile
Perhitungan LWT dan DWT
memenuhi
Δ = LWT + DWT
Rencana garis dan rencana umum
Perhitungan berat lambung deck solar cel kursi lampu mesin baterai polycarbonate pagar berat penumpang
Gambar 3.1 Flowchart metodologi penelitian
4
Perancangan kapal perancangan kapal fiberglass ini nantinya akan di gunakan di perairan danau yang ada di indonesia dengan tujuan agar dapat dinikmati oleh masyrakat setempat untuk transportasi yang bebas polusi udara dan ramah lingkunagan karena menggunakan tenaga matahari yang ditransvormasikan ke energi listrik. bentuk desain lambung kapal menggunakan catamaran tipe-A bentuk ini sangat populer di Negara Australia yang beroperasi di sungai dan pelabuhan, selain itu juga dapat memotong biaya konstruksi serta memiliki stabilitas sangat baik pada posisi diam, hambatan di air tenang sangat rendah karena memiliki ujung linggi haluan sangat bagus juga runcing dan kecil sehingga lebih ekonomis dan memberikan kenyamanan. Pembuatan lambung dalam perancangan ini menggunakan bahan fiberglass karena selain harganya terjangkau dan memiliki masa jenis yang rendah, bahan ini juga mudah untuk dibentuk sesuai dengan desain yang telah dirancang sebelumnya. Setelah mempertimbangkan beberapa kriteria (owner requirement) yang harus terpenuhi dalam merancang kapal maka akan dapat dilakukan suatu perencanaan dan perhitungan yang akan dibuat untuk perancangan. Sistematika dari perancangan dan pembuatan akan diuraikan lebih detail dalam tiap-tiap subbab berikut ini : Teori Tentang Desain Klasifikasi desain menunjukan variasi dari tipe-tipe desain yang dapat dibedakan berdasarkan apakah ada suatu ”invention” atau ”innovation” yang diterapkan selama proses desain. ”Invension” disini dimaksudkan bahwa desainer mengeksploitasi ide-ide aslinya untuk menciptakan suatu produk dengan bentuk yang secara keseluruhan baru. ”Innovation” disini dimaksudkan bahwa
desainer menggunakan produk desain yang ada dan memperbaharui atau merubah produk tersebut dengan menggunakan konsep-konsep pemecahan dan bagian bagian dari produk tersebut untuk menciptakan sebuah produk baru dengan bentuk yang secara partial sama dengan bentuk yang ada. Dalam perancangan kapal di Indonesia saat ini pada umumnya digunakan metode spiral desian dengan melakukan inovasi terhadap kapal yang telah ada. dimana desain sebuah kapal yang paling optimal akan dihasilkan melalui beberapa tahapan sehingga akan dihasilkan desain selain memperbaiki atau menyempurnakan desain lama juga memenuhi owner requarment dari pemesan kapal. Tiap-tiap tahap dari perencanaan kapal yang akan dibangun dapat diuraikan sebagai berikut.
Gambar 5.1. Desain Spiral (Evans,1959 )
Concept design adalah tahap pertama dalam proses desain yang menterjemahkan mission requirement atau permintaan pemilik kapal ke dalam ketentuan-ketentuan dasar dari kapal yang akan direncanakan (Evans,1959). Dibutuhkan TFS (Technical Feasibility Study) sehingga menghasilkan ukuran utama seperti panjang, lebar, tinggi, sarat, finnes dan fullness power, karakter lainnya dengan tujuan untuk memenuhi 5
kecepatan, range (endurance), kapasitas, deadweight Basic design : penentuan karakteristik– karakteristik utama kapal yang mengakibatkan besarnya biaya dan kinerja kapal Basic design meliputi : a. Pemilihan ukuran utama kapal b. Pemilihan bentuk badan kapal c. Pemilihan daya kapal (jumlah daya dan tipenya) d. Pemilihan tata letak dari badan kapal dan permesinan e. Pemilihan struktur kapal Basic design memiliki 2 tahap besar : 1. consept design 2. preliminary design basic design di ikuti 2 tahap : contract design Pengembangan perencanaan dan spesifikasi yang sesuai untuk penawaran dari galangan dan pemberian kontrak Detail design Merupakan tanggung jawab dari galangan untuk pengembangan lebih jauh dari perencanaan kontrak untuk menyiapkan gambar-gambar detail yang akan digunakan di bengkel-bengkel
ukuran utama Dalam menentukan ukuran utama kapal banyak metode yang digunakan, pada saat ini ada 4 metode perencanaan kapal yang dikembangkan berdasarakan teori dan pengalaman yang dikombinasikan satu dengan yang lainnya :
Desain Requarement
Fungsi dan tugas Kapal penumpang fiberglass di fungsikan sebagai sarana penyebrangan Wilayah operasional Wilayah operasional di daerah danau (dengan arus relative tenang) di Indonesia khususnya danau toba Kecepatan Untuk kecepatan hanya 6,25 knot agar lebih efisien dan hemat dalam kebutuhan daya listrik Motor utama Untuk motor utama menggunakan electric outboard motor lebih praktis karena lebih mudah dalam pemasangan maupun dalam mereparasi dan dalam pembelian
sudah satu paket dengan propellernya. Baterai Jumlah batrai disesuaikan dengan kw yang di butuhkan dari hasil perhitungan hambatan total dan efisiensi daya mesin terhadap propeller. Solar cell Setelah di tentukan jumlah batrai maka di tentukan jumlah panel solar cell sesuai dengan jenisnya cell (monocrystal atau polycrystal) yang digunakan untuk kebutuhan sehingga dapat memenuhi kebutuhan listrik yang diserap dari matahari untuk disimpan kedalam batrai.
Method of comparison ship/methode Antonio mandelly Method of statistic Method of trial and error (iteration) Method of complex solution
Berdasarkan data yang di dapat dari sumber–sumber yang ada tentang luasan, lebar, kedalaman minimal danau dan jumlah penumpang yang di angkut. Maka metode yang dipakai adalah Method of comparison ship. metode ini melakukan perbandingan langsung dengan 1 kapal pembanding, untuk mendapatkan kapal pembanding maka yang menjadi acuan data adalah jumlah penumpang 40 orang kapal kayu di danau toba karena kapal kayu tersebut yang paling banyak digunakan oleh masyarakat dan wisatawan untuk penyebrangan, maka data kapal 6
pembanding yang digunakan sebagai acuan sebagai berikut. Kapal pembanding “ Le passeur” (Rochelle city harbour) L : 10 m B : 3.5 m H : 1.4 m Draft : 0.6 m–0.9 m Vs : 6.5 knot Light displacement : 4.10 T Full displacement : 6.5 T Passengers : 30 seated Platform : (30 to 50 passengers) Hull and deck : Fiberglass polyester FRP Tipe : catamaran electric boat Sumber : www. Alternativesenergies.com Rencana Garis (lines plan)
Sebelum membuat lines plan pertama membuat model sederhana catamaran, pada software maxsuf sudah tersedia contoh model yaitu file–open– program file–maxsurf– sample designs– catamarans–simplestcat
Gambar 5.2 model simplestcat
Gambar 5.8 CSA
Selanjutnya berinama untuk disimpan ke dalam folder yang nantinya akan dibuka dengan program Auto CAD pilih save as type dxf, OK kemudian buka program Auto CAD dan buka model tersebut maka hasil dari export akan terlihat section, buttocks line, waterline pada model, dari program Auto CAD akan diberi penamaan setiap pandangan.
Gambar 5.20 lines plan
Hidrostatik Setiap melakukan perubah control point lambung pada model hal yang harus diperhatukan adalah melihat gambar grafik CSA curva of area yang ada di software maxsurf gunanya untuk melihat bentuk lambung di bawah permukaan air.
Setelah diketahui displasemen perlu pengecekan hidrostatik untuk mengetahui sifat – sifat badan kapal yang tercelup di dalam air, lengkung hidrostatik di gambar sampai sarat penuh dan tidak berlaku untuk kondisi kapal trim Cara yang paling umum untuk menggambarkan 7
lengkung-lengkung hidrostatik adalah dengan membuat dua sumbu saling tegak lurus. Sumbu mendatar adalah garis dasar kapal (base-line) sedangkan garis vertikal menunjukkan sarat tiap water line yang dipakai sebagai titik awal pengukuran lengkung-lengkung hidrostatik., Ada 20
lengkungan dalam Lengkung Hidrostatik. Lengkung-lengkung tersebut adalah :
Tabel 5.1 hidrostatik
Perhitungan Hambatan Total Komponen tahanan yang dialami oleh katamaran lebih kompleks dari pada monohull disebabkan adanya efek interferensi gelombang (wave resistance interference factor) antar lambungnya yang dinotasikan dengan τ. Insel and molland’s method (1992) menyatakan bahwa komponen tahanan total katamaran yaitu : CTcat = (1+βk).CF+τ.CW Dimana : (1+βk) = Catamaran Viscous Resisance Interference
CF = Viscous Resistance τ = Catamaran Wave Resisance Interference CW = Wave Resistance Dalam Perhitungan tahanan menggunakan harga - harga dari hasil Insel yaiatu dengan berbentuk round bilge, datanya sebagai berikut :
8
Tabel 5.2 hambatan total
Viscous resistance (CF) Menggunakan korelasi dari ITTC 1957 sbb: CF = 0.075/((LOG R - 2)2) R = V * LWL / u u = 1.19E-06 R = 33293360.26 CF = 0.002459304
Catamaran viscous resistance interference (1 + βk) Untuk model kapal dengan bentuk Round Bilge Hull maka harga (1 + βk) dapat dilakukan interpolasi harga b dari 4 model yang diperoleh oleh Insel-Molland sbb: (1 + bk) = ( . (1 + k)) - + 1 = 1.476614922 Wave resistance interference (τ) Untuk model kapal dengan bentuk Round Bilge Hull maka harga (τ) dapat dilakukan interpolasi dari 4 model yang diperoleh oleh Insel-Molland Total Resistance : CTcat = (1+βk).CF+τ.CW = 0.004586467 RT = 0.5 . .WSA . V2 . CT = 945.36 N = 0.95 KN
9
Gambar 5.23 analisa hambatan total
Perhitungan power Data yang di butuhkan untuk menghitung power Tabel 5.3 Data input
Perhitungan Effectif Power PE = daya yang dibutuhkan untuk mengatasi tahanan terhadap gerakan kapal pada kecepatan tertentu Dimana : PE = RT . V Speed = 6.25 knots = 3.215 m/s PE = 3.04 KW (menggunakan 1 propeller) Perhitungan thrust power PT = daya yang digunakan untuk mendorong kapal T = daya dorong KN Va = kecepatan penuh Va = V(1 - w) PT = T.Va = 3.05 KW = 4.09 HP
Gambar 5.24 Grafik power
Setelah power yang dibutuhkan telah di tentukan selanjutnya mencari data outboard motor electric disesuaikan dengan catalog motor yang ada di pasaran seperti pada gambar 5.25
Tabel 5.4 power
10
Gambar 5.29 Motor Outboard listrik
T = thrust force [KN] T = RT (1 – t) Vs = 6.25 knot Rt = 0.95 KN T = 1.22 KN Top speed pada data motor listrik yang dipilih memiliki thrust atau daya dorong sebesar 270 pounds kemudian dikonfrensikan kedalam satuan kilonewton 1.25102 KN dari hasil perhitungan thrust sebesar 1.22 KN maka daya dorong motor listrik mampu melawan hambatan total kapal sebesar 0.95 KN
Gambar 5.30 Catalog outboard motor listrik
pemilihan baterai Untuk menggerakkan motor listrik perlu membutuhkan baterai atau aki kering sebagai penyimpan sumber energi yang di dapat dari solar panel, Pada data gambar 5.34 tertera bahwa motor listrik membutuhkan 60 Volt dan 84 ampere minimal 10 baterai (marine battery) masing–masing baterai 6 volt, untuk jenis motor listrik ini tersedia satu paket dengan sistem rangkaian baterai dan charger, jadi tidak perlu melakukan perhitungan dalam menentukan berapa jumlah dan kapasitas baterai yang dibutuhkan. Kapasitas baterai (Ampere hour capacity) adalah banyaknya arus pada baterai yang diisi penuh dapat menyediakan arus selama 20 jam pada 80 derajat F, tanpa penurunan tegangan tiap sel dibawah 1.75 volt. Dari tabel modul di
atas bahwa baterai 6 volt memiliki kapasitas 120 Ah
Gambar 5.31 sistem remot control motor listrik,baterai dan charger
Gambar 5.32 modul baterai yang di gunakan 6 volt
teknis solar panel
Daya yang dihasilkan oleh panel surya maksimum diukur dengan besaran wattpeak (WP), yang konversinya terhadap watthour (Wh) tergantung intensitas cahaya matahari yang mengenai permukaan panel, selanjutnya daya yang dikeluarkan oleh panel surya adalah daya panel dikalikan lama penyinaran. Maka Jumlah kebutuhan solar panel harus di tentukan berdasarkan daya beban yang dibutuhkan motor listrik yaitu 84 ampere juga harus diperhatikan berat dan tata letak solar panel berdasarkan dimensi atap kapal Jumlah kebutuhan solar panel = 3053 W/100 WP/lama terik matahari 3 jam = 10 panel sel surya
11
Gambar 5.34 Polycrystal solar panel 100 WP
Tipe polycrystal relatif lebih murah dibanding jenis solar cell lain tetapi akan drop tegangannya setelah 10 tahun kurang 5 % dan dapat bertahan sampai 25 tahun. Sebagai pengatur tegangan pada saat pengisian batrai maka diperlukan alat charge controller.
untuk mendapatkan hasil yang maksimal maka rangkaian solar panel secara seri untuk mendapatkan tegangan sebesar 60 Volt dan charger controller dirangkai secara parallel untuk mendapatkan arus yang maksimal juga tegangan yang sama, baterai dirangkai secara seri untuk mendapatkan output sebesar 60 Volt Menghitung waktu charge dengan rumus : Kapasitas baterai 120 Ah x 8.78 A x 2 rangkaian solar panel, lama waktu charger = 120 Ah / 17.56 = 6 jam Untuk mengetahui lama waktu Baterai dalam pemakaian, kapasitas total baterai dibagi dengan arus motor listrik,
maka 120 Ah/84 ampere = 1 jam 25 menit, agar lebih efisien maka di butuhkan baterai cadangan sebanyak 10 unit sehingga pada saat baterai utama habis digunakan baterai cadangan dapat dugunakan dan baterai utama di charger sehingga dapat meminimalkan waktu yang terbuang 4 jam 35 menit 12
Berat kapal
Initial Trim = 0 m (+ve by stern) Relative Density (specific gravity) = 1; (Density = 1 tonne/m^3) VCG = 0 m GZ = KN – KG.g sinθ
Gambar 5.52 Model kapal penumpang katamaran
Perhitungan LWT dilakukan untuk mengetahui berat kapal kosong keseluruhan berdasarkan perhitungan berat LWT : berat lambung kapal berat Total pagar / ralling dan tiang berat Total bangku kayu Berat kursi nahkoda Total berat lampu Berat atap / roof Total Berat solar panel Total berat baterai charger controller Berat motor listrik total Berat polycarbonate Berdasarkan dari perhitungan berat DWT : Berat orang dewasa asumsikan 75 kg total Berat 30 penumpang + 1 crew 2325 kg LWT + DWT = 3997.71 + 2325 = 6460.21 kg Displasemen = 6.46 ton
Harga KN di dapat untuk mencari nilai GZ = KN–KX = KN – g.sin θ dari kurva hidrostatik di dapat harga KM, KG dimasukkan ke dalam perhitunag exel dan harga KN dari kurva stabilitas ( KN kurva ) dengan KN displasemen dan sudut yang sudah di analisa di bandingkan dengan peraturan IMO RESOLUTION MSC. 36(63) HSC Code Annex 7
Stabilitas KN Values adalah perhitungan yang digunakan untuk menghitung LC diagram (Ponto Carene), hal ini digunakan pada saat kita ingin menghitung stabilitas
13
Tabel 5.5 Stabilitas katamaran
Peraturan IMO IMO RESOLUTION MSC. 36(63) HSC Code Annex 7 : Area 00 to 300 minimum 0.055 m.rad actual 0.270 m.rad (memenuhi) Area 00 to 400 minimum 0.09 m.rad actual 0.414 m.rad (memenuhi) Area 300 to 400 minimum 0.03 m rad actual 0.0144 m.rad (memenuhi) Max GFZ 300 minimum 12 degree actual 37.03 degree (memenuhi) GFM0 minimum 0.150 m actual 2.205 m (memenuhi) Analisa jarak dan waktu tempuh penyeberangan danau di Indonesia Berdasarkan dari perhitungan kebutuhan pasokan listrik yang disimpan dengan 10 baterai untuk motor listrik maka Kapal penumpang katamaran dapat menempuh perjalanan hanya 4 jam, untuk mengetahui berapa kali kapal dapat melakukan penyeberangan di setiap danau di Indonesia perlu mengetahui jarak dan waktu tempuh di setiap perjalanan lihat tabel data gambar .
Tujuan penyeberangan antara lain dermaga di setiap pesisir desa dan pesisir danau di tempuh dengan Kecepatan kapal 6.25 knot = 11.56 km/jam dari data table di atas bahwa jarak penyeberanagan paling jauh di atas 10 km yaitu di danau poso taipa–tentena berjarak 18.5 km di danau toba dengan tujuan samosir – balige berjarak 15.39 km dan balige–porsea berjarak 13.07 km kemudian jarak penyeberangan paling dekat di bawah 1 km terdapat di danau sentani tujuan ayapo–desa 2 dengan jarak 0.29 km, ayapo desa 1 dengan jarak 0.35 km dan di danau tamblingan tidak ada desa di sekitar dana maka di asumsikan jarak antar pesisir 0.9 km untuk lebih jelasnya dapat di lihat perbedaan – perbedaan yang ada pada gambar grafik 5.65 di bawah ini jarak penyebrangan setiap danau di indonesia
12
8
6.96
7 6.38
6.35
6 4.86
4
Tabel 5.9 Data jarak,wartu dan perjalanan di setipa danau
6.95 6.99 6.5
jarak ( km )
10
10
10
5.26 4.66
3.86 4.13
3.83 3.27
jarak 10 km jarak di baw ah 1 km
3.36 2.76 1.91
2
1.42
1.5 0.9 0.35 0.29
0
tujuan penyebrangan
Gambar 5.57 Grafik jarak penyeberangan di setiap daerah danau di indonesia
14
Menentukan waktu tempuh penyeberangan kapal di setiap tujuan dapat menggunakan rumus S = V x T Dimana : S = jarak V = kecepatan T = waktu Dari perhitungan dapat diketahui bahwa penyeberangan kapal dengan tujuan soroako –nuha memakan waktu tempuh 38 menit dengan jarak 6.95 km, samosir– ajibata waktu tempuh 38 menit dengan jarak 6.99 km, maninjau–tanjung raya waktu tempuh 38 menit dengan jarak 6.96 km, tondano–kakas waktu tempuh 35 menit dengan jara 6.35 km, mekakau– seminung waktu tempuh 50 menit dengan jarak 10 km, tanjung hatta–pendung waktu tempuh 38 menit dengan jarak 7 km sedangkan waktu tercepat dengan tujuan ayopo–desa 1 waktu tempuh 2 menit dengan jarak tempuh 350 meter dan ayopo–desa 2 waktu tempuh 2 menit jarak tempuh 300 meter Hasil perhitungan dapat di lihat pada tabel di atas untuk melihat perbedaan–perdedaan secara lebih detail lihat gambar grafik di bawah ini
yang sudah dilakukan kapal mampu berlayar selama 1 jam 25 menit, sehingga perbandingan kemampuan kapal berlayar dengan waktu tempuh penyeberangan di setiap danau di indonesia maka kapal mampu berlayar dengan tujuan soroako– nuha memakan waktu tempuh 38 menit dengan jarak 6.95 km sebanyak 2 perjalanan, samosir–ajibata waktu tempuh 38 menit dengan jarak 6.99 km sebanyak 2 perjalanan, maninjau–tanjung raya waktu tempuh 38 menit dengan jarak 6.96 km sebanyak 2 perjalanan, tondano–kakas waktu tempuh 35 menit dengan jarak 6.35 km sebanyak 4 perjalanan, mekakau– seminung waktu tempuh 50 menit dengan jarak 10 km sebanyak 2 perjalanan, tanjung hatta–pendung waktu tempuh 38 menit dengan jarak 7 km sebanyak 2 perjalanan sedangkan waktu tercepat dengan tujuan ayop–desa 1 waktu tempuh 2 menit dengan jarak tempuh 350 meter sebanyak 47 perjalanan dan ayopo–desa 2 waktu tempuh 2 menit jarak tempuh 300 meter sebanyak 57 perjalanan penyeberangan yang dapat di tempuh pada saat baterai penuh 60
57
waktu tempuh penyebrangan setiap danau di indonesia
50
47 penyeberangan paling banyak di lakukan
60 50
50
40
50
penyeberangan paling sedikit di lakukan
penyebrangan 30 40
38 38
35
38
38
35
35
waktu ( menit ) 30
27 21
20
21
18
29
20
w aktu tempuh di baw ah 10 menit
10
18 12
11
23 18 15 11
10
w aktu 50 menit
25
8
9
2
2 3
2
4
5 3
9 4
4 3 4
2
2
6 5 2
3 3
0
5 2
2
0
tujuan penyebrangan tujuan penyebrangan
Gambar 5.58 Grafik waktu penyeberangan di setiap daerah danau di Indonesia
Gambar 5.59 Grafik banyaknya penyeberangan yang dapat dilakukan di setiap daerah danau di indonesia
KESIMPULAN DAN SARAN dari waktu tempuh penyeberangan bisa di ketahui berapa kali kapal dapat berlayar berdasarkan energi listrik yang tersimpan dalam baterai dari perhitungan
Dari hasil analisa yang telah dilaksanakan di dapat hasil rancangan kapal penumpang fibreglass dengan ukuran utama kapal sebagai berikut : 15
Daya motor listrik yang digunakan untuk kapal ini sebesar 1 x 3 KW dengan tipe outboard motor listrik sel surya 100 WP berjumlah 10 panel untuk kebutuhan motor listrik dan sel surya 100 WP berjumlah 1 panel untuk kebutuhan penerangan.
Saran
adanya penyempurnaan perancangan detail konstruksi badan kapal yang lebih sempurna adanya perhitungan berat kostruksi badan kapal yang lebih akurat dan perhitunag berat peralatan perlengkapan.
Daftar pustaka 1. Barrass, Bryan; Derrett, D.R. (1999). Ship Stability for Master and Mates. Elsevier. 2. Bureau of Energy Efficiency (2005), Ministry of Power. Components of an Electric. India. 3. Goodson, B.R.(1996). Fibreglass Boat Building Techniques. united states of America. 4. Hankins, Mark. (1991). Small Solar Electric Systems for Africa. Motif Creative Arts, Ltd. Kenya.
5. Hasanudin. Diktat Program Maxsurf Pro. 2004. 6. Turpin, Edward A.; and McEwen, William. (1980). Merchant Marine ed). Officers' Handbook (4th Centreville, MD: Cornell Maritime Press. 7. Lars, Larsson; and Rolf, E.E. Hydrostatic and Stability. 8. Lubis, Abubakar dan Adjat Sudrajat. (2006). Listrik Tenaga Surya Fotovoltaik. Jakarta: BPPT. 9. Popov, E.P. (1983), Mechanics of Material I. California: Kanisius. 10. pusat litbang SDA (2008), Pengelolaan Danau dan Waduk di Indonesia. Jakarta: Badan Pengelolaan Danau dan Waduk. 11. Santosa, I.G.M.(1999). Diktat Kuliah Perancangan Kapal, ITS, Surabaya,2009. 12. Scott, J.R. Fibreglass Boat Design and Construction, united states of America,1996. 13. Strong, Steven; and William, G. S. (1993). The Solar Electric House. Chelsea Green. 14. Albarda (2007), Multihull. http:// boat - id.com , diakses 7 Maret 2009. 15. artikel non-personal,17 April 2007, Danau di Indonesia, Wikipedia Bahasa Indonesia. http://id.wikipedia.org/wiki/ , diakses 5 Oktober 2009. 16. Artikel non-personal. (2009). Hulls for Ships. http://globalsecurity.org/military/ Semi-Planing Hull, 14 Oktober 2009. 17. Artikel non-personal. (2009). Speed Ratio. http://globalsecurity.org/military/resist ance, 14 Oktober 2009. 18. Supriyadi, cuk. (2008). Rangkaian Solar Panel. http://Cuk supr iyadi.blog.com,12Oktober 2009. 19. Kompas. (2009). Danau Sentani. http://kompas.com/jaya pura/sentani, 12 Oktober 2009
16
20. Ananda, D.T. (2008), Wisata Danau Toba. http:// rubanbleu.com, 8 Maret 2009. 21. Artikel non-personal. (2008). The Virtual Boat and Marine Show. http://nauticexpo.com/prod/motorcat/p ower-catamarans, 15 Oktober 2009. 22. Supriyadi, cuk. (2008), Rangkaian Solar Panel. http://cuk supriyadi.blog.com, 12 Oktober 2009. 23. PT. Mco Jaya .(2007). Pembangkit Tenaga Surya. http://panelsurya.com, 23 Mei 2009. 24. Suryadi. (2008). Rangkaian Modul Solar Panel . Error! Hyperlink reference not valid., 13 November 2009. 25. Suraba, Kamal. (2008). Pemilihan Solar Pane. http://kamalsuraba.blogdetik.com/solar panel, 13 November 2009. 26. Windi. (2008). Panorama Danau Mantan . http://idavirgomc.blogspot.com, 13 April 2009. 27. Pemkot Samosir. (2009). Toba Samosir . http://tobasamosirkab.bps.go.id, 13 April 2009. 28. Artikel non-personal. (2009). Danau Mahalona. http://wisatasolo.com , 2 April 2009. 29. Haryanto. (2008). DanauTamblingan. http://matanews.com/tamblingan, 26 Agustus 2009 30. Burhan, G.R. (2008). Wisata di Danau poso. http://posobersatu.blogspot.com/danau poso, 16 April 2009. 31. Regian. (2009). Pengelolaan Danau Poso yang Kurang Terurus. http://regiann.blogspot.com, 21 Maret 2009. 32. Angraini. (2009). Indahnya di Danau Limboto. http://.koranjitu.com/limboto, 27 Desember 2009. 33. Artikel non-personal. (2009).Battrey Charger. http://marketing.sragenkab.go.id, 25 September 2010.
34. Sudiyono., Antoko, B., Perancangan dan Pembuatan Kapal Wisata dengan Motor Generator Listrik Tenaga Surya Sebagai Energi Alternatif Penggerak Propeler. Permesinan kapal–ITS, Surabaya, 2008. 35. Cahyono Ardi. (2009). Pemanasan Global http://blogodril.blogspot.com/2010/02/ gas-alam-untuk-mengurangi-emisico2-dan.html, 16 April 2009. 36. Adji.S.W. Engine Propeller Matching.2005.
17
