PENGEMBANGAN SISTEM PROPULSIPENGEMBANGAN … · Pelabuhan Merak -Bakauheni • Jarak 27 KM • Kec...

P3 TESIS – ME 092350

PENGEMBANGAN SISTEM PROPULSIPENGEMBANGAN SISTEM PROPULSIHYBRID (BATERAI–DIESEL ELEKTRIK)

UNTUK LINER FERRYUNTUK LINER FERRY MERAK-BAKAUHENI

DOSEN PEMBIMBING

AGUS DWI SANTOSO

DOSEN PEMBIMBING•SUTOPO PURWONO FITRI, ST, M.Eng, PhD.•Dr. Ir. A.A. MASROERI, M.Eng.

Free Powerpoint Templates

4110204201Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS

Latar Belakang & Perumusan Masalah

K b t h k k l h Konvensional engine sudah tidak

if k j

Perumusan Masalah Kebutuhan akan kapal ramah

lingkungan dan hemat energi. Meningkatnya potensi global

warming.

representatif untuk menunjang sistem eco ship.

Perlu pengembangan teknologi lanjutuntuk engine – engine yang reliable,g

Menurunnya ketersediaanbahan bakar minyak.

untuk engine engine yang reliable,hemat energi, dan environmentalfriendly.

Peraturan – peraturan mengenai i i d b

Latar Belakangpengaturan emisi dan gas buang.

Meluasnya dampak pencemaranudara dan efek global warming.

Perlunya pengembangan sistem energi alternatif yang efisien,

hemat energi dan ramah lingkungan.

Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS

Batasan MasalahBatasan Masalah

• Aplikasi Model untuk pengembangan sistem hybrid untuk kapal ferry rutehybrid untuk kapal ferry rute Merak-Bakauheni.

• Faktor Ekonomis tidak dipertimbangkan.


Tujuanj

M b k i t l i h b id• Mengembangkan sistem propulsi hybriduntuk kapal jenis ferry.

• Menganalisa model konfigurasi sistempropulsi hybrid menggunakan modelp p y ggmatematis dengan bantuan perangkatlunak Matlab.

• Mengevaluasi kinerja sistem propulsihybrid dan melakukan komparasi denganhybrid dan melakukan komparasi dengansistem – sistem lain yang ada.


Manfaat

• Memperoleh model sistem propulsi kapaldengan sistem hybrid yang dapat digunakang y y g p gsebagai alternatif sistem propulsi hemat energi

• Mengetahui unjuk kerja manfaat sistem hybrid• Mengetahui unjuk kerja manfaat sistem hybridsebagai sistem propulsi di atas kapal.


Penelitian SebelumnyayNo Penulis Topik Metodologi Luaran

1 G i li C t l f M l k k id tifik i d l M h ilk d l1 Grimmelius, Hugo., et al., 2011

Control of Hybrid Ship Drive Systems

Melakukan identifikasi model – model konfigurasi sistem propulsi hybrid yang optimal untuk kapal Tug boat dengan

Menghasilkan model konfigurasi sistem propulsi hybrid pada kapal Tug boat yanguntuk kapal Tug boat dengan

bantuan perangkat lunak Matlab.

kapal Tug boat yang optimal.

2 D d A i h M l k k k bi i D l k k2 Dedes, Eleftherios K., et al., 2011

Assessing the potensial of hybrid energy t h l t

Melakukan kombinasi antara diesel engine dengan baterai untuk mengurangi kadar

i i d h t

Dengan melakukan kombinasi antara diesel engine d b t itechnology to

reduce exhaust emissions from global shipping

emisi dengan menghemat kebutuhan bahan bakar fosil pada tipe kapal bulk carrier.

dengan baterai dapat mengurangi kadar emisi.

global shipping


Metodologi Penelitiang

Analisa model dan kinerja sistem propulsi hybrid

Rancangan / Desain sistemRancangan / Desain sistem propulsi hybrid

Studi komputasional dengan i l i i l isimulasi sistem propulsi

hybrid menggunakan Matlab


Flowchart MetodologiFlowchart MetodologiStartStart

Identifikasi danIdentifikasi dan perumusan masalah

Studi mengenai hybrid propulsion system

Studi mengenai Ship Electric Propulsion

Desain sistem hybrid A li d l dDesain sistem hybrid dengan Matlab (Diesel

Electric + Battery)

Analisa model dan kinerja sistem propulsi

hybrid


Simulasi sistem propulsi hybrid

Pembahasan

Kesimpulan

Finish


Peta


Pelabuhan Merak -Bakauheni

• Jarak 27 KM• Kec kapal 16-20 knotKec. kapal 16 20 knot• Jumlah 28 unit kapal dari 33 unit yang

t i i i i di li t t b tmengantongi izin operasi di lintasan tersebut. • Cuaca normal ditempuh 2,5 jam Cuaca o a d te pu ,5 ja• Trip normal antara 80 sampai 95 trip per hari.


DATA REGISTER KAPAL

• DATA UMUM :: • No Register : 6434No. Register : 6434• No. IMO : 6911691 • Nama Kapal : PRIMA NUSANTARA• Nama Sebelumnya : CITRA BAHARI• Nama Sebelumnya : CITRA BAHARI• Status : AKTIF• Jenis Kapal : FERRY


DATA REGISTER KAPAL

• Material : BAJA • Pemilik : JEMBATAN MADURA , PT.Pemilik : JEMBATAN MADURA , PT. • Pelabuhan Pendaftaran : SEMARANG• Bendera : INDONESIA• Tanda Pengenal: YFLN• Tanda Pengenal: YFLN


DATA LAMBUNG ::

• Galangan : SANUKI SHIPYARD• Lokasi : JAPAN• Tahun Bangun : 1990• LOA (m) : 73 GT : 2773• LOA (m) : 73 GT : 2773• LBP (m) : 72.7 NT : 832 DWT• BMLD (m) : 16.1• HMLD (m) : 5• LT (mm) : 1510


DATA MESIN ::

• Gigi Reduksi : 1 • Jml Baling-Baling : 1Jml. Baling Baling : 1• Kecepatan Dinas : 15.3


DATA MESIN ::

• Voltage : 225• Arus : ACArus : AC• Daya Listrik: 240 KVA• Jumlah Mesin Bantu : 2• Jenis Mesin : DIESEL• Jenis Mesin : DIESEL • Jumlah Mesin Induk : 1• Cara Kerja Mesin : 4 TAK • Dia x Langkah : 400 x 460


• Dia. x Langkah : 400 x 460

DATA MESIN INDUK

• Merk : FUJI SEMT PIELSTICK• Manufacture : FUJI DIESEL ENGINE COManufacture : FUJI DIESEL ENGINE CO., • Cyl : 8• BHP : 3400• RPM : 475• RPM : 475• Year : 1989• Model : 8 PL-2L


Apa itu teknologi hybrid ?(K l K i l)(Kapal Konvensional)

Kapal Konvensional

1 mengandalkan sumber tenaganya dari bahan bakar seperti bensinfuel engine movement

1. mengandalkan sumber tenaganya dari bahan bakar, seperti bensin,solar, atau gas untuk bergerak.

2. Pemanfaatan mesin pembakaran internal, tenaga dari hasil pembakaranb h b k di f tk d di b h j di kbahan bakar dimanfaatkan dan diubah menjadi gerakan, yang mampumenggerakkan kapal.

3. Walaupun secara umum menunjukkan kinerja yang baik dengan hargap j j y g g gyang murah kapal konvensional mengeluarkan emisi gas buang yangtinggi dan menciptakan polusi yang banyak dan terus menghabiskansumber daya alam


sumber daya alam.

Apa itu teknologi hybrid ?(K l T Li t ik)(Kapal Tenaga Listrik)

Kapal Tenaga Listrik

1 Kapal tenaga listrik tidak membutuhkan apapun dari pembakaranlistrik motor movement

1. Kapal tenaga listrik tidak membutuhkan apapun dari 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 daninfrastruktur yang tepat.y g p

4. Hal ini membuat kapal bertenaga listrik menjadi tidak praktis


Apa itu teknologi hybrid ?(K l H b id)(Kapal Hybrid)

Kapal hybrid

1 Kapal hybrid menggunakan kombinasi dari motor listrik dan pembakaran

Electric motor Hybrid EficiencyConventional Engine

1. Kapal hybrid menggunakan kombinasi dari motor listrik dan pembakarandi mesin, dengan memaksimalkan kekuatan dari kedua sumber dayatersebut disamping saling mengisi kekurangannya. Hasilnya adalahefisiensi konsumsi bahan bakar dengan performa yang luar biasaefisiensi konsumsi bahan bakar dengan performa yang luar biasa.

2. Kelebihan Utama :- Efisiensi Bahan bakar yang lebih besary g- Emisi yang lebih rendah- Pengurangan energi yang terbuang


JENISJENIS SISTEMSISTEM HYBRID HYBRID

SERIES HYBRID SYSTEMSystem hybrid secara seri terdiri dari pembakaran internal di mesin yang membakarBahan bakar. Dengan semua komponen yang saling terhubung seri, sistem ini disebut Series Hybrid System

Inverter Electric Motor

GeneratorDiesel Engine

Batteray Mesin Pembakar internalMembakar bahan bakar



SERIES HYBRID SYSTEMPembakaran pada ruang mesin terhubung dengan sebuah Generator untuk mengubah tenaga yang dihasilkan oleh mesin menjadi tenaga listrik yangdisimpan ke sebuah baterai



BatterayEnergi disalurkan melaluiEnergi disalurkan melaluiGenerator untuk mensuplai Tenaga listrik untuk baterai



SERIES HYBRID SYSTEMTenaga listrik yang disimpan di baterai dialirkan sebuah alat yang disebut inverter

atau pembalik untuk menyalurkan tenaga ke motor listrik sehingga mampumenggerakkan propeler



BatterayKemudian baterai memberiKemudian baterai memberitenaga pada motor listrik



SERIES HYBRID SYSTEMPembakaran yang terjadi di mesin dapat menghasilkan tenaga ke motor listrikuntuk menggerakkan kapal, yang tidak cukup apabila hanya mengandalkan tenagadari baterai. Oleh karena itu konsumsi bahan bakar menjadi sedikit



Batteray Tenaga Mesin Pembakar Internal memberi tenaga Secara langsung ke motor listrik. Lebih sedikit bahan bakar,T i f k


Tapi performa kurang.


SERIES HYBRID SYSTEMSeries 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 .



Batteray

Bahan Bakar efisien, Tapi performa kurang



PARALEL HYBRID SYSTEMPembakaran 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 Electric Motor/ Generator

TransmisiDiesel Engine Kepercayaan yang tinggi Terhadap mesin pembakarinternal Mengakibatkan dari keterbatasanEfisiensi bahan bakar.



PARALEL HYBRID SYSTEMSistem 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


TransmisiDiesel Engine

M t li t ik d iMotor listrik dan mesin Pembakar internal menyediakanTenaga secara bersamaan



PARALEL HYBRID SYSTEMDalam Paralel Hybrid System, motor listrik juga berfungsi sebagai generator.Sehingga, ketika motor listrik digunakan, baterai tidak dapat diiisi.



Baterai tidak dapat diisi saat Motor listrik sedang digunakan



PARALEL HYBRID SYSTEMMotor listrik beralih fungsi menjadi generator pada saat pengisian.Pengisian baterai hanya dapat dilakukan pada saat kapal tidak menggunakantenaga listrik untuk bergerak, tetapi menggunakan tenaga mesin.



Pada saat Baterai diisi, ia tidak dapatMensuplai energi ke motor listrik untukMenggerakkan kapal


Menggerakkan kapal.


PARALEL HYBRID SYSTEMParalel Hybrid System memiliki keterbatasan jika dikaitkan dengan efisiensi

penggunaan bahan bakar, karena pembakaran pada mesin merupakan penghasil tenaga utama.



Terbatasnya potensi untukEfisiensi bahan bakar


Efisiensi bahan bakar

JENISJENIS SYSTEMSYSTEM HYBRID HYBRID

SERIES - PARALEL HYBRID SYSTEMDengan menggabungkasn dua sistem diatas, maka terciptalah Series Paralel Hybrid System, sebuah sistem yang akan dikembangkan untuk kapal ferry


JENIS SYSTEM HYBRID JENIS SYSTEM HYBRID

SERIES - PARALEL HYBRID SYSTEM

Batteray Inverter Electric Motor

Generator

Power Split DeviceDiesel Engine

System ini menyediakan penggunaanYang optimum dari motor listrik dan mesin


bakar

JENISJENIS SYSTEMHYBRIDSYSTEMHYBRID


Batteray Inverter Electric Motor

Generator


Sebuah sistem yang memanfaatkan generator dan alat pembagi tenaga


g p g g

JENIS SYSTEM HYBRIDJENIS SYSTEM HYBRID


Batteray


Generator


Distribusi tenaga yang efisien




Batteray


Generator


Kapal berjalan hanya Menggunakan motor listrik


Menggunakan motor listrik



Batteray


Generator


Pengisian aki dengan generator




Batteray


Generator


Mesin pembakar internal, baterai dan Motor listrik digunakan untuk

meningkatkan


meningkatkan performa



Batteray


Generator


Sistem yang unik, menawarkan efisiensiDan performa tingkat tinggi


RANCANGAN HYBRID SYSTEM RANCANGAN HYBRID SYSTEM UNTUK KAPALUNTUK KAPAL FERRYFERRYUNTUK KAPALUNTUK KAPAL FERRYFERRY

Di l M tDiesel Engine

Generator Motor

Motor Drive

Batteray Power Management,Speed motor controller,Charge Recharge BatteryRecharge Battery


BLOK DIAGRAMBLOK DIAGRAM

•Generator motor sebagai konverter energi mekanik

menjadi elektrikmenjadi elektrik.

•Motor drive sebagai motor penggerak propeller.g p gg p p

•Battery sebagai penyimpan energi sementara.

•Power management sebagai control utama dari sistem

Diesel engine sebagai penyedia energi utama bagi•Diesel engine sebagai penyedia energi utama bagi

generator motor.Free Powerpoint Templates Teknik Sistem Pengendalian Kelautan FTK-ITS

g

CARA KERJA SISTEMCARA KERJA SISTEM

Motor Drive

Batteray

Kapal bergerak lambat/pelan sumber energyKapal bergerak lambat/pelan sumber energy Menggunakan Battery.



Motor BatterayDrive

Generator motor

Kapal bergerak dengan kecepatan sedang, sumber energi menggunakan Battery dan generator g gg y g



MMotor Drive

Generator motor

Kapal bergerak cepat sumber energi menggunakangenerator motorg


MODELMODEL KESELURUHANKESELURUHAN


PEMAKAIAN ENERGIPEMAKAIAN ENERGI

Tabel 4. 1 Pemakaian Energi terhadap kecepatan

No Vs(knot) PowerBatt

initial1 < 3 BATT use2 3 ><5 BATT+MG use3 5><7 BATT+MG3 5><7 BATT+MG use4 >7 MG Charge


HASIL SIMULASIHASIL SIMULASI


KESIMPULANKESIMPULAN

• Perancangan sistem propulsi hybrid pada kapal ferryyang dikembangkan adalah berupa Diesel Engineyang terhubung dengan motor generator yangamenghasilkan tegangan AC yang selanjutnya diubahmenjadi DC dan diteruskan ke motor DC untukmenggerakkan propeler. Pada kondisi kecepatanpuncak maka baterai akan diisi. Dimana energi daribaterai ini digunakan saat kapal meninggalkanpelabuhan atau saat kecepatan rendah.



• Dari model konfigurasi sistem hybrid didapatkanpengaruh pemakaian energi terhadap kecepatankapal, dimana saat kecepatan kurang dari 3 knotmenggunakan baterai sebagai sumber tenagapenggerak. Saat kecepatan 3 – 7 knot menggunakanbaterai dan motor generator. Dan saat kecepatandiatas 7 knot digunakan motor generator sebagaisumber tenaga penggerak dan di saat bersamaanmelakukan pengisian (charging) baterai



• Evaluasi kinerja sistem propulsi hybrid inidapat meningkatkan umur pemakaian darip g pdiesel engine karena penggunaan dieselengine hanya pada kecepatan sedang hinggaengine hanya pada kecepatan sedang hinggatinggi, pada kecepatan rendah komsumsi dayamotor drive menggunakan bateraimotor drive menggunakan baterai.


PENGEMBANGAN SISTEM PROPULSIPENGEMBANGAN … · Pelabuhan Merak -Bakauheni • Jarak 27 KM • Kec...

Documents

Transcript of PENGEMBANGAN SISTEM PROPULSIPENGEMBANGAN … · Pelabuhan Merak -Bakauheni • Jarak 27 KM • Kec...