Yogia Rivaldhi

Transkripsi

1 Tugas Akhir (MN091382) Yogia Rivaldhi ANALISA TEKNIS DAN EKONOMIS PEMASANGAN WIND TURBINE SEBAGAI PENGHASIL DAYA UNTUK SISTEM PENERANGAN PADA KAPAL TANKER 6500 DWT Dosen Pembimbing : Ahmad Nasirudin, ST, M. Eng Rekayasa Perkapalan Perencanaan Jurusan Teknik Perkapalan Fakultas Teknologi Kelautan Institut Teknologi Sepuluh Nopember 1

2 2

3 LATAR BELAKANG 3

4 PERUMUSAN MASALAH Bagaimana memilih tipe, ukuran dan jumlah wind turbine Bagaimana menentukan dimensi tower Bagaimana menghitung penghematan genset Bagaimana menghitung pengurangan kecepatan kapal Bagaimana mengevaluasi daya main engine Bagaimana menghitung besarnya biaya investasi dan operasional wind turbine Bagaimana menghitung penghematan biaya bahan bakar genset 4

5 TUJUAN Untuk mendapatkan jenis, ukuran dan jumlah wind turbine Untuk mendapatkan dimensi tower Untuk mendapatkan besarnya penghematan genset Untuk mendapatkan besarnya pengurangan kecepatan kapal Untuk mendapakan besarnya penambahan daya main engine Untuk mendapatkan besarnya biaya investasi dan operasional wind turbine Untuk mengetahui besarnya penghematan biaya bahan bakar genset 5

6 BATASAN MASALAH Tidak dilakukan perhitungan untuk konstruksi wind turbine Sistem penyaluran listrik dari wind turbine tidak masuk dalam perencanaan Perhitungan stabilitas terbatas pada perhitungan intact stability Kecepatan angin yang diambil adalah kecepatan angin rata-rata pada jalur pelayaran kapal dan arah angin adalah dari depan kapal Analisa ekonomis yang dilakukan meliputi analisa biaya pembelian dan operasional wind turbine 6

7 MANFAAT Tugas akhir ini dapat dijadikan sebagai referensi untuk kapal jenis lain dalam hal pengaplikasian teknologi wind turbine Adanya konsep kapal yang ramah lingkungan yang merupakan upaya pelestarian lingkungan laut dari bahaya polusi akibat limbah buangan dan gas Adanya konsep kapal yang hemat bahan bakar yang merupakan harapan kalangan industri pelayaran karena mampu mengurangi konsumsi bahan bakar fosil 7

8 8

9 WIND TURBINE 9

10 DEFINISI Turbin angin atau wind turbine adalah kincir angin yang digunakan untuk memutar generator listrik agar menghasilkan energi listrik dengan memanfaatkan energi angin Sumber: Angin 10

11 CARA KERJA Gambar 1 Skema Kerja Turbin Angin 11

12 JENIS WIND TURBINE 1. Vertical Axis Wind Turbine Memiliki poros/sumbu rotor utama yang disusun tegak lurus Gambar 2 HAWT 12

13 JENIS WIND TURBINE 2. Horizontal Axis Wind Turbine Memiliki poros/sumbu rotor utama yang disusun secara horisontal Gambar 3 HAWT 13

14 14

15 METODOLOGI PENELITIAN Studi literatur Pengumpulan Data -Rencana Garis -Rencana Umum -Kebutuhan Penerangan -Kebutuhan Daya Genset -Kecepatan Angin Variasi Wind Turbine Perhitungan -Daya -Jumlah terpasang -Kebutuhan Baterai -Dimensi tower Penghematan Genset 15

16 METODOLOGI PENELITIAN Pemodelan Kapal Hambatan Kapal dan Wind Turbine Hambatan Total Evaluasi Kecepatan dan Daya Main Engine Wind Turbine Yang Dipilih Analisa Ekonomis -Perhitungan Biaya Investasi & Operasional Wind Turbine -Perhitungan Besarnya Penghematan Bahan Bakar Analisa Stabilitas Kapal Setelah Dipasang Wind Turbine Kesimpulan & Saran SELESAI 16

17 17

18 PENGUMPULAN DATA Data Kecepatan Angin Data Kebutuhan Penerangan Gambar 4 Titik Yang Diambil Titik Yang Diambil 1 2 Laut Jawa Laut Banda 18

19 KECEPATAN ANGIN Data Kecepatan Angin Year Month Laut Jawa Average Wind Direct ( 0 ) Average Wind Speed (knots) Laut Banda Average Wind Direct ( 0 ) Average Wind Speed (knots) 2010 Agustus 113,657 16, ,753 16, September 125,505 9, ,350 7, Oktober 160,561 6, ,218 5, November 158,312 5, ,722 4, Desember 286,927 5, ,978 6, Januari 269,880 11, ,605 6, Februari 265,213 11, ,520 6, Maret 274,920 10, ,120 6, April 207,888 7, ,297 6, Mei 130,247 8, ,265 13, Juni 125,656 13, ,915 17, Juli 123,709 14, ,198 17, Agustus 126,086 18, ,355 19,195 Rata-Rata 10,686 10,296 Kecepatan Angin Yang Bekerja Pada Turbin 15,94 knot Atau 8,21 m/s Kecepatan Kapal 12 knot 10,5 knot 19

20 VARIASI WIND TURBINE Vertical Axis Wind Turbine No Buatan Daya (Kw) Kec.Kerja (m/s) Range Kec (m/s) Maks Kec (m/s) Tinggi (m) Diameter (m) Luas (m 2 ) Massa (kg) 1 HAWKSFORD , CENTURY WIND ENERGY 5 10,7 2,8-22,3 44,7 4,6 4 18, MUCE , SANTA FE 6 12, ,75 8, EVERWIND ,2 5,2 27, HAWKSFORD ,2 6 37, QIANGSHENG ,83 3,5 6, SAIAM ,13 3, BYTRADE ,45 2,5 3, QIANGSHENG ,65 2,5 4, DHGate , SAIAM ,8 2,4 4, QINGDAO ,65 2,5 4, QIANGSHENG ,65 2,5 4, VT 2, ,6 2,5 6,

21 VARIASI WIND TURBINE Horizontal Axis Wind Turbine No Buatan Daya (Kw) Kec.Kerja (m/s) Range Kec (m/s) Maks Kec (m/s) Diameter (m) Luas (m 2 ) Massa (kg) 1 ISKRA ,4 22, PROVEN WT , ,5 23, TRAVERE 5, , REDRIVEN ,0 40 5,2 21, EOLTEC ,0 60 5,6 24, HUAYING ,6 24, CLIMA ,2 21, SAIAM 5 kw , NANJING , BERGEY ,5 4,91 43,5 11 ANHUI ,1 7,55 84,4 12 ANHUI ,8 11,34 93,2 13 CLIMA 1, ,2 8, SAIAM 2 kw ,2 8,

22 PERHITUNGAN DAYA OUTPUT 1. Rumus Teoritis P = 0,5 x η x ρ udara x A x V 3 Dimana P = Daya output (watt) η = Efisiensi turbin angin ρ = Massa jenis udara (kg/m 3 ) A = Swept Area (m 2 ) V = Kecepatan angin (m/s) Efisiensi η = P 1 x 2 ρ udara x A x V 1 3 Daya Output 2. Kurva Performansi 22 Gambar 7 Kurva Performansi

23 PERHITUNGAN DAYA OUTPUT Vertical Axis Wind Turbine Horizontal Axis Wind Turbine Buatan Daya Output (kw) Turbin Terpasang (N) Buatan Daya Output (kw) Turbin Terpasang (N) HAWKSFORD CENTURY WIND ENERGY MUCE SANTA FE EVERWIND HAWKSFORD QIANGSHENG SAIAM BYTRADE QIANGSHENG DHGate SAIAM QINGDAO QIANGSHENG VT ISKRA PROVEN WT TRAVERE REDRIVEN EOLTEC HUAYING CLIMA SAIAM NANJING BERGEY ANHUI ANHUI CLIMA SAIAM Penerangan 21,2 kw 23

24 PERHITUNGAN BATERAI 1. Total Kebutuhan Baterai Variasi Baterai Pemenuhan kapasitas n Q = Q tot /Q bat Pemenuhan Tegangan n V = V chr /V bat Total Kebutuhan n tot = n Q x n V Baterai Yang Dipilih Spesifikasi Baterai Merk Rolls Tipe 8 CH 33 PM Tegangan 8 volt Kapasitas 846 Ah Dimensi - panjang 718 mm - lebar 286 mm - tinggi 464 mm Berat 187,8 kg 2. Lama Pengisian t = (Q bat xv bat ) / P Sumbu Vertikal Buatan P (Watt) Lama Pengisian (jam) HAWKSFORD CENTURY WIND ENERGY MUCE EVERWIND SAIAM VT Sumbu Horisontal Buatan P (Watt) Lama Pengisian (jam) ISKRA PROVEN WT REDRIVEN HUAYING SAIAM 5 kw NANJING SAIAM 2 kw

25 DIMENSI TOWER Perencanaan Dimensi Tower Berdasar Rumus Teoritis Perhitungsn Gaya Pada Tower 1. Gaya Berat Turbin 2. Gaya Dorong Rotor Analisa Hasil 1. Tegangan 2. Deformasi 3. Gaya Drag Tower Pemodelan Pada Ansys Gambar 5 Pemodelan Tower Cek Kekuatan 25

26 EVALUASI KECEPATAN DAN DAYA MAIN ENGINE Perhitunganm Hambatan 1. Hambatan Kapal Holtrop + 2. Hambatan Turbin 0,5 x ρ x V 2 x A x C D = Maxsurf 156 kn Perhitungan 158 kn Sumbu Vertikal Buatan Hambatan Kapal (kn) Hambatan Wind Turbine (kn) Total Hambatan (kn) HAWKSFORD CENTURY WIND ENERGY MUCE EVERWIND SAIAM VT Sumbu Horisontal Total Hambatan Pengurangan Kecepatan Penambahan Daya Main Engine Ship Resistance and Propulsion η p = EHP/BHP Buatan Hambatan Kapal (kn) Hambatan Wind Turbine (kn) Total Hambatan (kn) ISKRA PROVEN WT REDRIVEN HUAYING SAIAM NANJING SAIAM

27 EVALUASI KECEPATAN DAN DAYA MAIN ENGINE Pengurangan Kecepatan Kapal Sumbu Vertikal Buatan Kec Kapal Baru (knot) Pengurangan (knot) HAWKSFORD CENTURY WIND ENERGY MUCE EVERWIND SAIAM VT Sumbu Horisontal Buatan Kec Kapal Baru Pengurangan (knot) (knot) ISKRA PROVEN WT REDRIVEN HUAYING SAIAM NANJING SAIAM Penambahan Daya Main Engine Sumbu Vertikal Buatan Daya Mesin Awal (kw) Penambahan Daya (kw) HAWKSFORD CENTURY WIND ENERGY MUCE EVERWIND SAIAM VT Sumbu Horisontal Buatan Daya Mesin Penambahan Daya Awal (kw) (kw) ISKRA PROVEN WT REDRIVEN HUAYING SAIAM NANJING SAIAM

28 EVALUASI STABILITAS KAPAL Perhitungan Stabilitas Kapal Mengacu Pada IMO A. 749 (18) Maxsurf Hydromax Pembuatan Model Kapal Pembuatan Model Tanki Pembebanan Kriteria Stabilitas Proses Running Gambar 6 Pemodelan Tanki 28 Gambar 7 Kurva Stabilitas

29 29

30 BIAYA INVESTASI 30

31 BIAYA INVESTASI 31

32 ANALISA KELAYAKAN INVESTASI Skema Analisa Kelayakan Investasi Biaya Investasi Turbin + Biaya Operasional Turbin 1. Biaya Maintenance 2. Biaya Replacement = Biaya Penghematan Bahan Bakar SFC Genset Lama SFC Genset Baru Kelayakan Investasi Total Biaya Perhitungan Biaya Maintenance dan Replacement Sumber: Wind Turbine Desain Cost and Scalling Model 32

33 ANALISA KELAYAKAN INVESTASI 33

34 34

35 KESIMPULAN Spesifikasi wind turbine yang dipilih Jumlah wind turbine yang dibutuhkan Watt Tower wind turbine berbentuk tabung berongga dengan diameter luar 150 mm dan diameter dalam 120 mm. Generator yang baru berjumlah kw. 35

36 KESIMPULAN Kecepatan service 11,9 knot atau mengalami pengurangan kecepatan sebesar 0,066 knot. Daya mesin 15,2 kw. Karena pengurangan kecepatan kapal tidak terlalu signifikan, maka tidak perlu dilakukan penggantian main engine. Biaya investasi dan operational wind turbine dengan lama operasi 15 tahun sebesar USD 325, sehingga biaya investasi dan operasional wind turbine per tahunnya sebesar USD 21, Penghematan bahan bakar generator USD per hari atau USD 192, per tahun. 36

37 SARAN Perlu dilakukan pemodelan wind turbine dengan menggunakan CFD. Perlu dilakukan survei kondisi kapal secara langsung Perlu dilakukan variasi sudut serang angin terhadap wind turbine Perlu dilakukan penelitian yang menggantikan seluruh kebutuhan listrik kapal dengan energi angin dengan demikian secara ekonomis penggantian ini dapat lebih signifikan dirasakan pengaruhnya. 37

38 TERIMA KASIH ATAS PERHATIANNYA