1

PEMANFAATAN SEL SURYA SEBAGAI CATU DAYA SISTEM PENDINGIN MEKANIS PADA

KAPAL IKAN

Oleh :

Ir. Sardono Sarwito, M.Sc 2)

, Eddy Setyo K, ST, MSc 2)

, Rahadian Muda S1)

1)

Mahasiswa: Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, FTK-ITS 2)

Staf Pengajar: Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, FTK-ITS

ABSTRAK

Sumber energy terbesar yang selama ini tidak di sadari adalah energy matahari. Matahari

menyediakan energi sekitar 100.000 terawatt ke bumi yang sekitar 10.000 kali lebih banyak dari pada

energi yang dikonsumsi bumi saat ini. Pada tugas akhir ini di analisa pemakaian solar cell pada kapal

ikan yang dimanfaatkan untuk supplay daya dari compressor yang di gunakan untuk system pendingin

ruang muat kapal di KM. Samodra-46. Berdasarkan perhitungan data kapal diperolehlah 36 buah solar

modul yang dapat mensupply daya selama 10 jam (07.00 – 17.00) dan dengan 2 buah battery untuk

supply daya selama satu jam. Daya tersebut untuk mengatasi daya compressor sebesar 5.700 Watt dari

total beban 21.763 Watt. Pemakaian solarcell ini akan mengurangi pembebanan generator sebesar

26,19%. Diharapkan pemakaian energy matahari ini dapat mengurangi pemakaian minyak bakar dari

fossil dan dapat menghemat biaya operasional kapal.

Keyword :

Sel surya, system pendingin mekanis, kapal ikan

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dewasa ini, energy listrik sudah merupakan

suatu kebutuhan primer hampir seluruh umat

manusia. Energy listrik sangat berperan penting

dalam menjalankan kegiatan perekonomian.

Sumber energy listrik ini dapat dihasilkan dari

pelbagai macam sumber energy yang ada. Secara

garis besarnya energy dibagi menjadi dua macam,

yaitu energy yang dapat di perbaharui dan energy

yang tidak dapat diperbaharui. Sumber energy

yang tidak dapat diperbaharui antara lain berasal

dari fossil dan nuklir, sedangkan sumber energy

yang dapat diperbaharui antara lain berasal dari

panas bumi, gelombang laut, air terjun, angin,

energy matahari, dan lain sebagainya. Sumber

energy yang tidak dapat diperbaharui, khususnya

sumber energy yang berasal dari fossil lambat laun

akan di tinggalkan karena semakin lama harga

sumber energy tersebut semakin mahal

dikarenakan sumber energy ini semakin berkurang

jumlahnya. Dampak penggunaan energy yang

berasal dari fossil ini terhadap polusi udara juga

mendorong orang untuk beralih dari penggunaan

batu-bara menjadi menggunakan minyak bumi,

kemudian karena minyak bumi dirasa masih

menimbulkan polusi udara, maka pada awal 1950-

an orang mulai untuk memanfaatkan gas alam

sebagai sumber energy yang berasal dari fossil.

Sedangkan sumber energy yang berasal dari

nuklir masih harus ditunjau lebih jauh lagi

tentang dampak dari limbah radioaktifnya. Baik

itu tentang tempat pembuangannya yang harus

aman untuk jangka waktu tidak ditentukan

maupun kemasan untuk membuang limbah

radioaktif ini harus benar-benar aman. (Kadir,

1995)

Sumber energy yang dapat diperbaharui

bersal dari energy-energi alam yang jumlahnya

bisa dikatakan tidak dapat habis karena selalu

terjadi, atau bisa juga berasal dari sumberdaya

alam yang dapat diperbaharui contohnya saja

dari tumbuh-tumbuhan yang diolah menjadi

bahan bakar. Pemanfaatan sumber energy secara

tepat kiranya dapat meningkatkan kesejahteraan

masyarakan secara umum. Melihat letak

Indonesia yang berada pada daerah khatulistiwa

yaitu pada lintang 60 LU - 11

0 LS dan 95

0 BT –

1410 BT, dan dengan memperhatikan peredaran

matahari dalam setahun yang berada pada

daerah 23,50 LU dan 23,5

0 LS maka wilayah

Indonesia akan selalu disinari matahari selama

10 – 12 jam dalam sehari. Hal ini tentu saja

merupakan sebuah anugarah karena sinar

matahari ini dapat di manfaatkan sebagai sumber

energi alternatif dan sumber energi ini bisa

dikatakan tidak akan pernah habis, tidak bersifat

polusif, dan gratis. (NN, 1994)

2

1.2 Perumusan Masalah

Permasalahan yang timbul adalah:

1. Jumlah solar modul yang bisa dipasang

pada top deck.

2. Besarnya beban pendingin yang bisa di

supply solar modul.

3. Penghematan energi setelah menggunakan

solar sistem.

1.3 Batasan Masalah Batasan-batasan permasalahan penulisan tugas

akhir ini adalah:

1. Kapal yang digunakan objek penelitian

adalah kapal penangkap ikan dengan

sistem pendingin mekanis pada ruang

muatnya.

2. Analisa penggunaan daya hanya pada alat-

alat sistem pendingin mekanis ruang muat

kapal ikan.

1.4 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari tugas akhir ini adalah :

1. Menentukan jumlah solar cell yang bisa

dipasang pada kapal.

2. Memperoleh besarnya daya yang dihasilkan

dari pemasangan solar cell.

3. Mengetahui penghematan daya yang

terjadi setelah menggunakan solar cell.

I.5 Manfaat Tugas Akhir

Manfaat yang diharapkan dapat diperoleh dari

penulisan Tugas Akhir ini antara lain :

1. Mengurangi penggunaan bahan bakar non

reversible.

2. Mengurangi biaya operasional kapal ikan

berpendingin mekanis.

3. Mengurangi beban dari generator yang

telah terpasang di kapal.

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengaruh intensitas radiasi matahari

Dalam hubungan geometris dari

matahari-bumi, jarak ekstretiknya dari lintasan

bumi adalah jarak dari matahari dan bumi

dengan variasi 1,7 %. Dari hasil pengukuran

astronomi didapat jarak rata-rata bumi dan

matahari adalah 1,495x 1011

m dangan sudut

kecenderungan matahari 32°. Radiasi intensitas

matahari hamper konstan di luar atmosfir bumi.

Konstanta matahari Gsc, adalah energy dari

matahari per unit waktu yang diterima pada satu

unit luasan permukaan yang tegak lurus arah

radiasi matahari pada jarak rata-rata matahari-

3

bumi diluar atmosfer. WRC-world radiation center

mengambil nilai konstanta matahari (Gsc) sebesar

1367 W/m2 dengan ketidak pastian sebesar 1 %.

Pengaruh intensitas matahari terhadap daya

yang di keluarkan oleh sel surya menunjukkan

bahwa tegangan tidak terlalu terpengaruh oleh

radiasi matahari. Hanya intensitas radiasi yang

terlalu rendah saja yang akan mempengaruhi

tegangan.

2.2 Komponen energy surya fotovoltaik

Untuk membangun suatu sistem energy surya

fotovoltaik yang dapat beroperasi dengan baik

maka diperlukan beberapa komponen-komponen

penyusun utama antara lain:

1. Sel surya

2. Universal charge controller (UCC)

3. Inverter

4. battery

2.3 Prinsip kerja sel surya fotovoltaik

Sell surya atau dalam dunia internasional

lebih dikenal sebagai solar cell atau photovoltaic

cell, merupakan sebuah divais semikonduktor

yang memiliki permukaan yang luas dan terdiri

dari rangkaian dioda tipe p dan n, yang mampu

merubah energi sinar matahari menjadi energi

listrik. (Yuliarto, 2006).

Sel surya disusun dengan menggabungkan

silikon jenis p dan jenis n. silicon jenis p adalah

silicon yang bersifat positif akibat dari kekurangan

electron sedangkan silicon jenis n adalah silicon

yang bersifat negative akibat dari kelebihan

electron ketika menerima (dikenai) radiasi surya

(berupa foton) pada keduanya (silicon jenis p dan

n) terbentuk positif (hole) dan negative (electron).

Hal ini menyebabkan terciptanya pengkutuban

(polarisasi) dimana hole bergerak menuju silicon

jenis n. dengan menyambungkan kedua jenis

silicon (jenis p dan jenis n) melalui suatu

penghantar luar maka terjadi beda potensial antara

keduanya dan mengalirkan arus searah. Ilustrasi

ini disajikan pada gambar 2.1

(abu bakar dkk, 2006)

Pengertian photovoltaic sendiri merupakan

proses merubah cahaya menjadi energi listrik.

Oleh karena itu bidang penelitian yang berkenaan

dengan energi surya ini sering juga dikenal dengan

penelitian photovoltaic. Kata photovoltaic berasal

dari bahasa Yunani photos yang berarti cahaya dan

volta yang merupakan nama ahli fisika dari Italia

yang menemukan tegangan listrik. Sehingga

secara bahasa dapat diartikan sebagai cahaya

dan listrik photovoltaic.

(Yuliarto, 2006)

Gambar 2.1 Prinsip kerja sel fotovoltaik.

2.4 Jenis sel surya

Secara komersial jenis sel surya dapat

dibedakan menjadi tiga berdasarkan jenis solar

cell yang digunakan yaitu

1. Modul sel mono-crystalline mempunyai

effisiensi sel tertinggi sekitar 17% sel ini

didapat dari Kristal mono crystalline

silicon.

2. Modul sel multi-crystalline diproduksi

dengan biaya yang murah tetapi sel ini

mempunyai efisiensi sekitar 15%. Sel

multi –crystalline di peroleh dari batang

logam multi-crystalline silikondan

biasanya dalam keadaan bujur sangkar.

3. Modul amorphous silicon dibuat dari

film tipis amorphous silicon dimana

efisiensinya sangat rendah sekitar 5%-

7% tetapi proses pembuatannya

membutuhkan sedikit material. Potensi

untuk pengurangan biaya adalah hal

utama untuk jenis ini dan banyak

penelitian telah dilakukan tahun

terakhir ini untuk mengembangkan

teknologi amorphous silicon. Tidak

seperti mono dan multi- crystalline,

dengan amorphous silicon terbentuk

tingkatan sepanjang waktu.

4

Solar Module Charge controller Inverterbattery AC Load

DC Load

2.5 Sistem tenaga surya fotovoltaik

Sistem tenaga surya fotovoltaik yang

umum dipakai untuk penerangan adalah sistem

individu atau yang lebih sering dikenal dengan

nama solar home sistem (SHS).

Gambar 2.2 diagram blok sistem solar modul

Dari gambar 2.2 dijelakan bahwa Energi sinar

matahari yang dikonversi menjadi energi listrik

oleh modul akan disalurkan ke charger control

untuk mengatur pengisian energi listrik pada

battery. Dari chargercontroller ini bisa juga

langsung di gunakan untuk beban DC atau

langsung masuk ke inverter untuk dirubah menjadi

arus AC. Selanjutnya Energi listrik yang

dihasilkan battery akan dikonversi oleh inverter

dari arus searah (DC) menjadi arus bolak-balik

(AC) sehingga dapat dimanfaatkan pada beban.

Kondisi meteorologi yang paling dominan

dalam mendesain sistem SHS adalah besarnya

radiasi harian (Wh/m2 hari), serta temperatur

sekeliling, sedangkan kelembaban dan kecepatan

angin tidak terlalu banyak berpengaruh. (abu bakar

dkk, 2006)

2.6 Kapasitas baterai

Untuk menjamin sistem supaya dapat

beroperasi dengan baik dan sesuai dengan

kebutuhan beban, perlu diperhitungkan keadaan

cuaca tanpa sinar matahari (autonomi days) yang

umumnya dihitung selama 5 hari.

Untuk menghitung kapasistas baterai digunakan

rumus sebagai berikut:

Dimana:

EB = energi yang dibutuhkan beban dalam

sehari (W- jam)

V = tegangan kerja baterai = 12 Volt

d = jumlah hari tanpa radiasi/tahun = 5

Kb = efisiensi charging dan discharging

baterai = 0.8

2.7 Kapasitas fotovoltaik yang dibutuhkan Untuk menghitung kapasitas daya

fotovoltaik yang dibutuhkan, akan sangat

tergantung dari energi beban yang dibutuhkan

dan radiasi matahari harian yang tersedia di

lokasi. Menurut SNI 04-6394-2000,

didefinisikan bahwa energi yang harus

dikeluarkan oleh modul fotovoltaik

Untuk memenuhi energi yang dibutuhkan oleh

beban maka energi luaran harian rangkaian rata-

rata harus ditambahkan energi yang hilang

dalam sistem sebesar 25 % dari energi luaran

harian rata-rata.

2.8 Kinerja sel surya

Keterbatasan penyinaran matahari yang

tidak selalu bersinar terang seiap hari dapat

diatasi dengan menggunakan baterai. Sehingga

nantinya energi listrik yang dihasilkan oleh sel

surya dapat disimpan dalam beterai dan

digunakan untuk kebutuhan di malam hari. Dari

hasil penelitian yang dilakukan mendapatkan

data bahwa sel surya menghasilkan arus listrik

paling kuat untuk suplai pada jam 12 – 13 siang

dengan sudut kemiringan optimum sebesar 15o.

(ari, 2008 )

2.9 Aplikasi sel surya di bidang kelautan

Pada beberapa abad ini persediaan minyak

bumi sebagai sumber energy utama dunia telah

menipis seiring dengan banyaknya kebutuhan

minyak bumi untuk kegiatan – kegiatan roda

perekonomian maupun untuk kegiatan –

kegiatan yang lain. Oleh karena itu pada zaman

sekarang ini pemanfaatan energy sinar matahari

sebagai sumber energy alternative telah banyak

digunakan di seluruh dunia antara lain:

1. Penggunaan sel surya pada kapal

supertanker. (www.solarsailor.com,

www.cool-ship.org)

2. Solar boat.(www.solarnavigator.net)

5

3. Japan's First Solar Cargo Ship Sets Sail

(www.celsias.com)

Gambar 2.3 Sel surya pada kapal

supertanker (www.cool-ship.org)

2.10 Universal charger control (UCC)

Fungsi dari control ini adalah untuk

mengontrol aliran arus dari susunan modul

fotovoltaik ke pengisian baterai dan melindungi

baterai dari tingkat pengisian yang diperbolehkan,

mencegah dari kejadian pengisian berlebihan

ataupun kekurangan. Karena ini akan

mengakibatkan kerusakan pada baterai,

selanjutnya karakteristik bisa menurun, ini berarti

memperpendek umur baterai. Sekarang banyak

sekali sistem control yang ampuh, mampu

mengontrol fungsi control sistem secara

keseluruhan. (abu bakar dkk, 2006)

2.11 Inverter

Inverter digunakan untuk mengubah tegangan

input DC menjadi tegangan AC. Keluaran inverter

dapat berupa tegangan yang dapat diatur dan

tegangan yang tetap. Sumber tegangan input

inverter dapat menggunakan battery, cell bahan

bakar, tenaga surya, atau sumber tegangan DC

yang lain. Tegangan output yang biasa dihasilkan

adalah 120 V 60 Hz, 220 V 50 Hz, 115 V 400 Hz.

Pada prinsipnya, fotovoltaik menghasilkan arus

DC. Bila arus yang dibutuhkan arus AC, maka

dapat dipenuhi dengan memasang suatu alat

pengubah, peralatan elektronik yang bekerja

sangat efisien, disebut "inverter". (abu bakar dkk,

2006)

Dalam pemilihan suatu inverter atau

generator, pertama kali tentukan seberapa daya

AC yang dipakai. Modern inverter dapat

menyuplai daya AC yang bersih, teratur

(regulated), pada semua peralatan AC bersamaan

dengan peralatan pengisian battery otomatis dan

tranfer switching antara shore-power dan

battery.

Prinsip kerja inverter dapat dijelaskan

dengan menggunakan 4 sakelar seperti

ditunjukkan pada Gambar 2.10. Bila sakelar S1

dan S2 dalam kondisi on maka akan mengalir

aliran arus DC ke beban R dari arah kiri ke

kanan, jika yang hidup adalah sakelar S3 dan S4

maka akan mengalir aliran arus DC ke beban R

dari arah kanan ke kiri. Inverter dapat

diklasifikasikan menjadi 2 macam : (1) inverter

1 fasa, (2) inverter 3 fasa. Inverter biasanya

menggunakan rangkaian modulasi lebar pulsa

(pulse width modulation – PWM). Inverter juga

dapat dibedakan dengan cara pengaturan

tegangannya, yaitu: (1) jika yang diatur tegangan

input konstan disebut Voltage Fed Inverter

(VFI), (2) jika yang diatur arus input konstan

disebut Current Fed Inverter (CFI), dan (3) jika

tegangan input yang diatur disebut Variable dc

linked inverter.

Gambar 2.4 skema sederhana Inverter.

Rangkaian ini adalah prinsip dari inverter :

Bila posisi sakelar yang On :

1. S1 dan S2 + VDC

2. S3 dan S4 - VDC

3. S1 dan S3 0

4. S2 dan S4 0

Jika posisi sakelar ada pada posisi 1, maka R

akan dialiri listrik dari arah kiri ke kanan. Jika

sakelar pada posisi ke dua, maka R akan

mendapatkan aliran listrik dari arah kanan ke

kiri, inilah prinsip arus bolak balik (AC) pada

satu perioda yang merupakan gelombang sinus

6

MULAI

ANALISA

HASIL

TERSEDIA DAYA UNTUK

PENGISIAN BATTERY

PENGUMPULAN DATA AWAL:

- DATA KAPAL YANG DIJADIKAN OBJEK

PENELITIAN

- DATA KEBUTUHAN DAYA UNTUK

SISTEM PENDINGIN MEKANIS RUANG

MUAT KAPAL IKAN

SELESAI

YA

TIDAK

STUDI LITERATUR- BUKU

-INTERNET

-JURNAL, DLL

- SISTEM PENDINGIN

MEKANIS KAPAL IKAN

- SISTEM KELISTRIKAN

KAPAL

- SISTEM SOLAR CELL

PERANCANGAN PENEMPATAN

SOLAR CELL

PERHITUNGAN SISTEM

SOLAR CELL

KESIMPULAN DAN SARAN

PERENCANAAN

KAPASITAS BATTERY

setengah gelombang pertama pada posisi positif

dan setengah gelombang kedua pada posisi

negatif.

2.12 Battery

Battery merupakan sumber listrik yang

diperoleh melalui suatu proses kimia, untuk

mendapatkan energy listrik dengan waktu yang

lama, maka dibutuhkan pelat positif dan pelat

negative cukup banyak. Pelat positif dan pelat

negatif disusun berkelompok, kemudian

dirapatkan satu sama lain dan tidak mengadakan

hubungan satu terhadap yang lain. Pembuatan

pelat positif dan pelat negative terdiri dari suatu

rangka yang dibuat bahan campuran timah dan

antimon. Rangka itu mempunyai rusuk-rusuk yang

berbentuk segi empat miring. Campuran timah

untuk pelat positif dan campuran oksida timah

dengan loodlight untuk pelat negative dapat

menempel pada rangka pelat dengan baik.

3. METODOLOGI

Langkah-langkah pengerjaan skripsi ini

secara lengkap dijabarkan dalam metodologi

penulisan dan diagram alir sebagai berikut:

3.1 Studi Literatur

Pengumpulan bahan referensi penunjang

yang dapat membantu penulis melalui

jurnal, paper, tugas akhir, buku-buku, email,

dan e-book tentang:

1. Sistem pendingin mekanis ruang

muat kapal ikan,

2. Sistem kelistrikan kapal,

3. Konversi energy sinar matahari,

4. Sel surya,

5. Battery, dan materi lain yang

mendukung.

3.2 Pengumpulan Data Awal

Mencari data-data kapal, yaitu kapal ikan 40.

Data-data tersebut berupa:

- ukuran utama kapal

- gambar rencana umum kapal

- perancangan listrik kapal

- kebutuhan daya kompressor

3.3 Perhitungan Sistem Solar Cell

Pada tahap ini, dilakukan pemilihan solar

modul yang mempertimbangkan luasan deck

yang akan dipergunakan untuk

penempatan solar modul. Juga

mempertimbangkan berat dari solar

modul, dan menganalisa daya yang

dihasilkan dari pemasangan solar modul

tersebut.

Gambar 3.1 Flowchart metodologi Tugas Akhir.

3.4 Perancangan Penempatan Solar Cell

Selanjutnya adalah penggambaran

penempatan solar modul pada deck kapal

dengan mempertimbangkan deck mana

saja yang tidak mengganngu proses

penangkapan ikan dan juga sudut

kemiringan dari solar modul agar dapat

7

memperoleh efisiensi solar modul yang

maksimal.

3.5 Tersedia Daya Untuk Pengisian Battery

Melakukan proses pemilihan battery dengan

mempertimbangkan daya yang dihasilkan

solar modul, berat, ukuran, dan kapasitas

agar mendapatkan hasil yang optimal. Dan

dilanjutkan dengan merancang sistem

battery dan penempatan battery dengan

mempertimbangkan aturan-aturan yang

berlaku.

3.6 Analisa Hasil

Menganalisa seberapa besar penghematan

yang didapatkan setelah di pasangnya solar

modul, baik dari segi penghematan daya dan

penghematan bahan bakar.

3.7 Kesimpulan dan Saran

Menarik kesimpulan dari proses yang telah

dilakukan di atas. Memberikan masukan

agar penelitan selanjutnya tentang solar cell

dapat lebih baik lagi.

4. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Kapal

Berikut merupakan data-data utama dari

kapal ikan KM. Samodra-46 milik PT. Perikanan

Nusantara yang dipakai sebagai penulisan tugas

akhir ini:

General specifications:

- Name of vessel :

KM. SAMODRA - 46

- Length [LOA] : 20.00 meters

- Length [Lpp] : 14.90 meters

- Breadth [B] : 4.50 meters

- Depth [D] : 2.20 meters

- Draught [T] : 1.60 meters

- Gross tonnage : 40 GT

- Speed [max] : 10 knots

- Complement : 15 persons

- Main Engine :

- Merk : YANMAR

- Type / model : 6 HA - HTE 3

- HP/RPM : 270 HP(201KW)/ 2.100

RPM

- No of cylinder : 6 cylinder

- Auxilary engine :

- Merk : YANMAR

- Type / model : 4 CH - LN

- HP/RPM : 78 HP(58KW)/ 2.000

RPM

- No of cylinder : 4 cylinder

4.2 Kebutuhan Daya Sistem Pendingin

Kebutuhan daya untuk sistem pendingin

ruang muat kapal ikan didapatkan langsung dari

peralatan yang telah terpasang di kapal ikan

tersebut. Kebutuhan daya terbesar terdapat pada

kompressor. Sehingga dalam tugas akhir ini,

daya yang akan di supply oleh solar cell adalah

daya dari kompressor saja. Pada pengamatan di

KM. Samodra-46, di ketahui kompressoryang

digunakan adalah ”bitzer” dengan daya motor

dari kompressor adalah sebesar 5,7 kW.

4.3 Perancangan Sistem Solar Cell

Sistem solar cell pada tugas akhir ini

dirancang untuk dapat mensupply daya

kompressor pendingin ruang muat yang terdapat

di kapal ikan. Solar modul ini kan digunakan

selama 10 jam pada siang hari antara pukul

07.00-17.00 dan juga untuk mengisi battery

yang di gunakan untuk supply daya kompressor.

Dari kebutuhan daya yang ada dan spek daya

yang dihasilkan modul, maka kita bisa

menentukan banyaknya jumlah solar modul

minimal yang harus dipasangkan di kapal

dengan cara :

Dari data kapal KM.Samodra-46, kita bisa

mementukan luasan deck atas kapal yaitu :

Luas Kapal yang dapat di pasang solarcell :

A Deck = 48744000 mm2

= 48,74 m2

Menentukan intensitas matahari

setempat. Dalam hal ini intensitas matahari di

dapatkan dari Tugas Akhir Agus Setyo

Wicaksono – Teknik Elektro,ITS Surabaya

dengan judul: “Perancangan Photovolic inverter

terintegrasi sistem distribusi 1 phasa

menggunakan max,power point tracker (MPPT)

dengan metode look-up table interpolar” dapat

dilihat pada tabel 4.1.

Sehingga rata-rata intensitas matahari yang ada :

Jumlah intensitas rata-rata = 7680.95

watt/m2

Jumlah percobaan = 9

8

Sehingga daya matahari yang dapat di serap oleh

solar modul di daerah surabaya dan sekitarnya

maksimal adalah 853,4 watt/m2.

Untuk modul solarcell Kyocera, KD185GX-LPU

banyaknya daya per-modul yang dihasilkan

dengan intensitas matahari rata-rata adalah:

Ukuran modul Kyocera KD185GX-LPU:

P = 133,8 mm

L = 990 mm

A = P x L

= 133,8 x 990

= 1324620 mm2

= 1,32 m2

Efisiensi modul = 16,3 %

Winput = 853,4 watt/m2

Untuk modul solarcell Kyocera KD185GX-LPU

banyaknya modul yang dapat dipasangkan pada

deck atas kapal adalah :

Sehingga :

buah

Sehingga dari penggambaran pada deck atas kapal,

jumlah solar modul yang dapat di pasang adalah

36 buah.

Daya yang dapat dihasilkan dari pemasangan

solarcell dengan asumsi intensitas matahari di

daerah surabaya adalah :

Daya modul = 184,17 W

Jumlah modul = 36

Daya total = daya modul x juml.modul

= 184,17 x 36

= 6630.258 Watt

≈ 6630.26 Watt

Untuk perhitungan solar modul yang lain dapat

dilihat pada tabel 4.2. Dari perhitungan tabel 4.2,

maka merk solarmodul yang digunakan adalah

Kyocera KD185GX-LPU. Karena

menghasilkan daya yang paling besar diantara

solar modul yang lainnya.

;Modul yang dipilih adalah Kyocera

KD185GX-LPU dengan spesifikasi:

Power peak : 185 Watt.

Efisiensi : 16,3 %.

Tegangan modul(max) : 23,6 V.

Arus modul(max) : 7,84 A.

Dimensi : p x l x t

(1.338x990x46) mm.

Dari perhitungan jumlah modul solar cell

didapatkan sebanyak 36 modul yang harus

dipasang. Modul tersebut direncanakan akan

diletakkan pada top deck seperti terlihat pada

gambar 4.1

Gambar 4.1 Pemasangan modul pada deck kapal

4.4 Penentuan Charger Control Battery

Charger controler ini berfungsi untuk

mengontrol aliran arus dari susunan modul

fotovoltaik ke pengisian baterai dan melindungi

baterai dari tingkat pengisian yang

diperbolehkan, mencegah dari kejadian

pengisian berlebihan ataupun kekurangan. Dari

spesifikasi charger controller yang ada,

maksimum arus yang dapat dikeluarkan charger

controller adalah sebesar 30 A. Sedangkan arus

yang dihasilkan oleh sebuah solar modul dengan

tegangan 24 volt adalah 7,67 A. Sehingga satu

charger controller hanya mampu digunakan

9

4 solar

modulcharger

untuk empat buah solar modul. Gambar

perangkaian charger controller dapat dilihat pada

gambar 4.2.

Sehingga jumlah charger controller adalah :

= 9 buah

Arus output :

I = 7,67 x 4

= 30,68 A

Sehingga arus outputnya adalah 30 A

karena arus maksimal yang dikeluarkan

oleh charger controller adalah 30 A

Arus output 9 charger:

Ioutput = I x (n) charger.

= 30 x 9

= 270 A

Daya yang dihasilkan oleh 7 charger controller

adalah :

Ioutput = 270 A

Voutput = 24 V

Daya = Ioutput x Voutput

= 270 x 24

= 6480 Watt

Untuk mensupplai daya kompressor sebesar 5.700

watt, hanya dibutuhkan 8 charger controller yang

mampu mengeluarkan daya sebesar 5760 watt.

Sehingga satu charger controller di gunakan untuk

mengisi battery yang direncanakan mampu untuk

mengeluarkan daya lebih besar atau sama dengan

daya compressor.

Kapasitas dua charger untuk pemakaian selama 10

jam adalah:

Q = I x juml charger x juml.jam

= 30 x 1 x 10

= 300 Ah

Untuk penempatan charger controller akan

ditempatkan di forecastle. Karena jumlah charger

controller adalah empat belas buah, maka charger

controller disusun dengan susunan bertingkat tujuh

kolom dan dua baris sepeti yang terlihat pada

gambar 4.3.

Gambar 4.2 perangkaian solar modul dan

charger controller

4.5 Perancangan Sistem Battery

Untuk menjamin sistem supaya dapat

beroperasi dengan baik dan sesuai dengan

kebutuhan beban, perlu direncanakan

perancangan sistem battery. Adapun proses

tersebut antara lain:

Untuk battery Rolls Marine Battery banyaknya

battery yang dibutuhkan adalah:

(paralel)

(seri)

Sehingga banyaknya battery

= seri x paralel

= 2 x 1 = 2 battery

Besarnya kapasitas 1 battery tersebut adalah:

Qbattery total = Qbatt x juml. battery (paralel)

= 375 Ah x 1 battery

= 375 Ah

Daya yang dihasilkan battery adalah:

Daya Battery = Qbattery total x Tegangan total

= 375 Ah x 24 V

= 9.000 Wh

Waktu pengisian battery :

10

Waktu operasional battery :

⁄

Untuk tipe dan spesifikasi battery yang lain

perhitungannya dapat dilihat pada tabel 4. 3.

Dengan jumlah battery ada 2 buah, maka perlu

adanya perancangan letak dari battery tersebut.

Battery tersebut akan diletakkan di forcastle

dengan d susun menjadi dua kolom dan satu baris.

Untuk penempatan sistem battery ini dapat dilihat

pada gambar 4.3

4.6 Inverter.

Dalam perancangan system solar cell ini,

arus yang di dihasilkan dari solar modul adalah

arus DC. Sedangkan arus yang dibutuhkan untuk

menggerakkan compressor menggunakan arus AC.

Untuk mengubah arus DC menjadi arus AC

dibutuhkanlah inverter.

Untuk inverter Hossini HBC, banyaknya inverter

yang dibutuhkan adalah:

Perhitungan jumlah inverter untuk merek lainnya

dapat dilihat pada tabel 4.4.

4.7 Phase Converter.

Arus yang dihasilkan dari pemasangan

solarcell ini adalah arus 1-phase, sedangkan

peralatan yang akan digerakkan adalah arus 3-

phase. Sehingga digunakanlah alat untuk perubah

arus 1-phase menjadi arus 3-phase menggunakan

phase converter.

Untuk phase converter TEMCo series6500,

Perhitungan dan spesifikasi phase converter

untuk merek lainnya dapat dilihat pada tabel 4.5.

Untuk peletakan inverter dan phase converter

dapat dilihat pada gambar 4.3

Gambar 4.3 Peletakan charger controller,

battery, inverter, dan phase converter

11

12

Gambar 4.5 Wiring diagram system solarcell

Gambar 4.6 Instalasi solar system

4.8 Saklar Y-Delta.

Saklar Y-delta digunakan untuk

memperkecil arus start. Saklar ini

menghubungkan motor pada posisi Y waktu

start dan mengembalikan hubungan motor pada

posisi delta pada waktu motor sudah berjalan

normal.

Pada tugas akhir ini menggunakan saklar Y-

Delta Firetrol dengan spesifikasi :

Volts = 220 – 240

Maximum Horsepower = 30 HP

P = 616 mm

L = 787 mm

T = 203 mm

4.9 Wiring Diagram Wiring diagram solar system akan

bekerja hanya ketika siang hari yaitu antara

pukul 07.00-17.00. Hal ini dikarenakan solar

system tersebut setelah waktu 17.00-07.00 tidak

mendapatkan sinar matahari sehingga wiring

diagram akan menggunakan generator sebagai

suply energy listrik. Penggunaan daya hanya

sekitar 5.700 Watt, sehingga ada daya yang tidak

digunakan. Daya ini akan disimpan di battery

yang selanjutnya dapat digunakan setelah

solarcell tidak diaktifkan. Wiring diagram dari

perancangan solar system ini dapat dilihat pada

gambar 4.5.

Pada gambar 4.6, dalam instalasi

tersebut, energy listrik yang dihasilkan solar

modul akan diisikan ke battery dengan

menggunakan charger controler. Proses ini

berlangsung pada waktu pagi-sore dikarenakan

solar modul ini hanya dapat menghasilkan

energy listrik ketika menerima sinar matahari.

Energy listrik tersebut kemudian akan diteruskan

melewati charger controller yang dapat

dihubungkan langsung ke battery maupun

dihubungkan langsung ke inverter. Inverter

inilah yang berfungsi untuk mengubah arus DC

menjadi arus AC. Karena untuk motor

menggunakan arus 3 phase, maka arus keluaran

dari inverter harus melewati phase converter

terlebih dahulu agar arus yang masuk ke motor

menjadi 3 phase.

13

4.10 Analisis Penghematan Energi. Dari analisis kebutuhan beban yang ada,

besarnya kebutuhan beban awal dan sesudah

modifikasi adalah:

1. Kebutuhan beban Awal : 21.763VA

Yaitu dari beban peralatan dan beban

penerangan di kapal dengan rincian

sebagai berikut:

Tabel 4.6. Beban Peralatan.

Beban Peralatan

GS pump 1500

FO pump 880

Bilge pump 400

FW pump 150

pompa sirkulasi air palkah 170

blower 1500

line hauler 7500

pompa celup 500

kompressor 5700

Total = 18300

Table 4.7. Beban Penerangan.

2. Kebutuhan beban Sesudah :Dikarenakan

beban sebesar 5.700 VA disupply solar

system sehingga besarnya beban yang

ditanggung genset adalah

VA = 21.763 – 5.700 = 16.063 VA

Besarnya penghematan energy yang bisa

dilakukan adalah :

Jadi penghematan energi yang bisa diperoleh

adalah sebesar 26,19% dengan menggunakan

modifikasi solar system selama pukul 07.00-

17.00 dan penggunaan battery yang dapat

difungsikan dari pukul 17.00 – 18.00. Sehingga

penghematan daya sebesar 26,19% dapat

dilakukan selama 11 jam dalam sehari.

4.11 Analisis Penambahan Berat.

Pemasangan system solar cell ini yang

terdiri dari solar modul, charger controller,

battery, inverter, phaseconverter, tentu saja akan

menambah berat dari kapal dan mengurangi

payload kapal. Analisis berat dari system

solarcell di khususkan pada pemasangan

solarmodul dan battery saja karena dua alat ini

yang sangat berpengaruh terhadap penambahan

berat kapal, sehingga direncanakan sebagai

berikut:

Berat Solarcell:

Wsolarcell = (n) Solarmodul x W @ Solarmodul

= 36 x 16

= 576 Kg

Berat Battery :

Wbattery = (n) Battery x W @ Battery

= 2 x 104,3

= 208,6 Kg

Berat Total = Brt Solarcell + Brt Battery

= 576 + 208,6

= 784,6 Kg

Kapal KM. SAMODRA-46 ini mempunyai lima

buah ruang muat dengan kapasitas 3 ton/ruang

muat. Sehingga penambahan sisten solar cell ini

akan mengurangi kapasitas ruang muat sebesar :

Berat total ruang muat:

Berat total= Juml. ruang muat x kap ruang muat

= 5 x 3.000

= 15.000 kg

Beban Penerangan

40W TL 4 160

20W TL 3 60

23W 1 23

100W 3 300

60W 2 120

300W 6 1800

1000W 1 1000

Total =

3463

14

Besarnya pengurangan kapasitas adalah :

Sehingga dari penambahan system solar sell ini

dapat diketahui pengurungan kapasitas berat ruang

muat kapal berkurang sebanyak 0,052%

5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah mengerjakan Tugas Akhir ini dapat

diambil suatu kesimpulan mengenai pemanfaatan

sel surya sebagai catu daya sistem pendingin

mekanis pada kapal ikan antara lain:

1. Jumlah solar modul yang bisa dipasang

pada top deck dengan luas deck 48,744

m2

adalah 36 solar modul dengan

mempertimbangkan tidak mengganggu

proses penangkapan ikan.

2. Dari pemasangan 36 solar modul yang

ada, dihasilkan daya sebesar 6.480 watt

selama 10 jam (pukul 07.00-17.00)

sehingga ada kelebihan daya sebesar 780

watt dari kebutuhan daya kompressor

sekitar 5.700 Watt. Kelebihan daya ini

dimanfaatkan untuk mengisi battery dua

buah battery berkapasitas 370 Ah yang

dapat dimanfaatkan untuk supplai daya

compressor selama satu jam. Jadi total

penggunaan system solar modul ini

selama 11 jam.

3. Dari total beban 21.763 Watt, sebanyak

5.700 Watt dapat di supply oleh 36 solar

modul untuk mengatasi beban motor pada

compressor system pendingin ruang muat

kapal. Sehingga pemasangan solar sistem

dapat dilakukan penghematan energi

sebesar 26,19 % dari total beban kapal.

Dari perhitungan yang ada dapat

dikatakan bahwa pemasangan solar modul

pada wiring diagram akan membawa

pengaruh terhadap penghematan energi.

4. Pemasangan sistem solar sel akan

mengurangi kapasitas berat dari ruang

muat kapal sebesar 784,6 kg atau

sebesar 0,052% dari total berat yang

dapat diangkut kapal yaitu sebesar 15

ton.

5.2 Saran

Dalam pengerjaan Tugas Akhir ini ada beberapa

saran yang perlu diperhatikan antara lain:

1. Untuk mendapatkan hasil perhitungan

yang lebih akurat dan teliti perlu

dilakukan proses simulasi dengan

mempertimbangkan intensitas sinar

matahari pada jalur pelayaran kapal.

2. Dari beberapa judul Tugas Akhir yang

telah ditulis dan dianalisis oleh

mahasiswa, ada baiknya hasil tugas

akhir dapat dikerjakan dengan

ekperimen dengan tujuan untuk

mendukung kesempurnaan data

penulisan Tugas Akhir sehingga dapat

diaplikasikan langsung pada topik.

3. Untuk pengerjaan Tugas Akhir

selanjutnya dengan topik solarcell ada

baiknya faktor ekonomisnya ikut

dianalisis agar dapat mengetahui nilai

ekonomisnya di bandingkan dengan

sistem yang telah ada.

DAFTAR PUSTAKA

Ariawan, Pratama Risqi. 2008. Studi Awal

System Hybrid Antara Diesel Engine Dengan

Solar Cell Pada Kapal Penangkap Ikan.

El-wakil, M. M. 1984. Powerplant

Technology. Singapore: Mc Graw-Hill Book

Company.

Fauzi, Farit. 2009. Pemanfaatan Sel Surya

Sebagai Catu Daya Peralatan Penerangan

Kapal Di Kapal Tanker.

Lubis, Abubakar, dan Sudrajat, Adjat. 2006.

Listrik Tenaga Surya fotovoltaik. Jakarta :

BPPT PRESS

15

Mudjiono, Urip. 2003. Thesis-Penentuan

Kapasitas Dan Alternatif Sistem Pengisian

Battery Pada Propulsi Elektrik Kapal Selam.

Pudjanarsa, Astu. 2006. Mesin Konversi Energi.

Yogyakarta: ANDI OFFSET.

www.cool-ship.org

www.celsias.com

www.fvgenergy.com

www.solarnavigator.net

Watson, G. O. 1983. Marine Electrical Practice-

5th edition. England: Butterworths.

Wing, Charles. 1993. Boatowner's Wiring

Manual. London: ADLARD COLES

NAUTICAL.