Analisa Penerapan Mesin Hybrid Pada Kapal KPC-28 dengan Kombinasi Diesel Engine dan Motor Induksi Yang Disuplai Dengan Batterai Dosen pembimbing : 1. Dr. I Made Ariana, ST., MT 2. Ir. Indrajaya Gerianto, M.Sc. Tangguh Bimantoro 4209100080
Konten Materi Pendahuluan Metodologi Analisa Data Kesimpulan dan Saran
Latar Belakang Penemuan sistem permesinan Hybrid Pengembangan ALUTSISTA dalam negeri Perkembangan electric propulsion Isu polusi udara
Rumusan masalah 1 2 3 Bagaimana cara kerja Shaft Generator sebagai penghasil listrik dan juga sebagai penggerak? Bagaimana penentuan batterai sebagai media penyimpanan listrik? Bagaimana perbandingan konsumsi bahan bakar sebelum dan setelah penerapan sistem Hybrid
Batasan Masalah 1. Kapal yang di observasi adalah kapal KPC 28 milik POLAIR 2. Analisa distribusi daya dilakukan pada beberapa mode kecepatan kapal 3. Tahanan kapal asli dengan kapal re-design dianggap sama 4. Perhitungan metode tahanan menggunakan Savitsky Planning dengan software Maxsurf 5. Penentuan propeller kapal KPC-28 tidak menggunakan EPM, dan effisiensi diasumsikan 55% 6. Propeller yang digunakan adalah FPP 7. Total kalkulasi seluruh mode operasi kapal selama 12 jam dalam sehari 8. Lama pengisian batterai diasumsikan 0.5 1.5 jam
Tujuan Penelitian Agar dapat mengetahui bagaimana optimasi dalam hal investasi mesin Hybrid Vessel dan dapat mengaplikasikannya pada kapal KPC-28 sehingga nantinya dapat meningkatkan kinerja POLAIR. Mengetahui penerapan sistem permesinan Hybrid, bagaimana aplikasinya dan juga konsumsi bahan bakar pada permesinan System Hybrid.
Manfaat Mengetahui seberapa besar investasi yang dikeluarkan untuk perancangan Hybrid Engine Mengetahui kekurangan dan kelebihan pengaplikasian Hybrid engine pada kapal KPC 28 (biaya dan kemampuan)
Desain Prototype
Perhitungan Tahanan
Analisa Distribusi Daya (tanpa SG) Daya pada mode mannouver Rt (19.3 kn) kecepatan (13 knots) Daya (302.861 kw) Daya pada mode pengintaian Rt (27.42 kn) kecepatan (18 knots) Daya (594.7kW) Daya pada mode patroli Rt (41.18 kn) kecepatan (25 knots) Daya (1240.6kW) Daya pada mode pengejaran Rt (62.18 kn) kecepatan (35 knots) Daya (2641.45kW)
Analisa Distribusi Daya (dengan SG) Daya pada mode mannouver Rt (19.3 kn) kecepatan (13 knots) Daya (662.861 kw) Daya pada mode pengintaian Rt (27.42 kn) kecepatan (18 knots) Daya (954.7kW) Daya pada mode patroli Rt (41.18 kn) kecepatan (25 knots) Daya (1600.6kW) Daya pada mode pengejaran Rt (62.18 kn) kecepatan (35 knots) Daya (3001.45kW) * diatas adalah hasil distribusi daya yang seharusnya agar kecepatan tetap terpenuhi.
Analisa Distribusi Daya Dari hasil diatas, maka dipilih pada mode patroli yang cocok untuk dikombinasikan dengan Shaft Generator. Dikarenakan beban engine masih terdapat sisa yang cukup ketika dioperasikan pada sebelum dan sesudah ada Shaft Generator, dan pada saat penambahan daya, engine bekerja pada 60% daya maksimum. Yang membuat diesel engine awet.
Mode Patroli = Mode Kombinasi Pada mode ini, diesel menggerakan dua beban yaitu propeller dan Shaft Generator. Pada saat mode ini, Shaft Generator menghasilkan listrik untuk mengisi batterai dan menyuplai kebutuhan kelistrikan di kapal. Sehingga genset yang ada di kapal tidak digunakan pada mode ini. Power output genset @ 85 kw (2 buah) Power output SG @ ± 163 kw (2 buah)
Pemilihan Shaft Generator Berdasarkan hasil ditribusi daya pada kecepatan 15 knots, maka didapatkan specs motor sebagai berikut. Merk : SIEMENS Type : 1GG6 Size 225 Rated output : 181 kw Speed : 2300 rpm Voltage : 420 volt Current : 472 Ampere Rated torque : 1480 Nm Efficiency : 91 % Length x Width x High : (1150 x 550 x 450) mm
Kebutuhan Batterai Untuk Supply Motor DC Data spesifikasi sebelumnya sebagai patokan untuk menghitung kebutuhan batterai. Motor bekerja pada kecepatan < 15 knots. no. batterai kapasitas batterai kapasitas yang dibutuhk Jumlah Batterai Seri Jumlah Batterai Parallel Ah Volt Ah Volt = = jumlah total batterai berat persatuan (kg) berat total (kg) 1 Master Volt MLI Ultra 12/2500 180 12 560 420 3.1 4 35 35 140 29 4060 2 Master Volt MLI Ultra 12/5000 360 12 560 420 1.6 2 35 35 70 57 3990 3 Master Volt MLI Ultra 24/5000 180 24 560 420 3.1 3 18 18 54 58 3132 4 Winston Battery WB-LYP40AHA 40 2.8 560 420 14 14 150 150 2100 1.5 3150 5 Winston Battery WB-LYP160AHA 160 2.8 560 420 3.5 4 150 150 600 5.6 3360 6 Winston Battery WB-LYP260AHA 260 2.8 560 420 2.2 3 150 150 450 8.7 3915 7 Winston Battery WB-LYP400AHA 400 2.8 560 420 1.4 2 150 150 300 13.5 4050 8 E-Marine Li3 12 V 65 A 65 12 560 420 8.6 9 35 35 315 12.24698 3857.8 9 E-Marine Li3 12 V 160 A 160 12 560 420 3.5 4 35 35 140 22.6796 3175.1 10 E-Marine Li3 12 V 450 A 450 12 560 420 1.2 2 35 35 70 63.95647 4477
Tanpa Shaft Generator Analisa konsumsi bahan bakar a.1) Mode Mannouver 13 knots (10%) Main Engine : BHP SCR = 203.275 HP Vs = 13 Knots t = 1.2 hour SFOC = 213 gr/kwh Jadi, W fo = P x SFOC x t x 10-6 = 203.275 x 213 x 1.2 x 10-6 = 0.04 ton A.2) mode pengintaian 18 knots (20%) Main engine : Bhp scr = 339 hp Vs = 13 knots T = 2.4 hour SFOC = 213 gr/kwh Jadi, W fo = P x SFOC x t x 10-6 = 339 x 213 x 2.4 x 10-6 = 0.17 ton
a.3) Mode Patroli 25 knots (50%) Main Engine : BHP SCR = 707 HP Vs = 25 Knots t = 6 hour SFOC = 213 gr/kwh Jadi, W fo = P x SFOC x t x 10-6 = 707 x 213 x 6 x 10-6 = 0.9 ton a.4) Mode Pengejaran 35 knots (20%) Main Engine : BHP SCR = 1505 HP Vs = 35 Knots t = 2.4 hour SFOC = 213 gr/kwh Jadi, W fo = P x SFOC x t x 10-6 = 1505 x 213 x 2.4 x 10-6 = 0.77 ton
a.5) Konsumsi Bahan Bakar Genset Generator Set : BHP SCR = 123 HP t = 12 hour SFOC = 206 gr/kwh Jadi, W fo = P x SFOC x t x 10-6 = 123 x 206 x 12 x 10-6 = 0.3 x 2 (jumlah genset) = 0.6 ton a.6) W fo Total W fo Total = total konsumsi engine x(2) + konsumsi bahan bakar genset = ((0.04 + 0.17 + 0.9 + 0.77) x 2) + 0.6 = 3.76 + 0.6 = 4.36 ton
Dengan Shaft Generator Analisa konsumsi bahan bakar B.1) Mode Mannouver 13 knots (10%) Pada mode ini, kapal berjalan menggunakan motor listrik ± selama 1.5 jam, dengan menggunakan energy batterai. Sehingga pada mode mannouver ini sama sekali tidak mengeluarkan bahan bakar. B.2) mode pengintaian 18 knots (20%) Main engine : Bhp scr = 339 hp Vs = 13 knots T = 2.4 hour SFOC = 213 gr/kwh Jadi, W fo = P x SFOC x t x 10-6 = 339 x 213 x 2.4 x 10-6 = 0.17 ton
B.3) Mode Patroli 25 knots (50%) Pada mode ini, beban Engine ditambah dengan beban Shaft Generator. Adanya penambahan Shaft Generator maka akan menurunkan daya yang menuju ke propeller dan menurunkan kecepatan kapal. Oleh karena itu dilakukan penambahan supplai daya dari engine sebanyak daya yang berkurang akibat beban Shaft Generator yang dalam kasus ini bebannya hingga 200 kw, sehingga : Main Engine : BHP SCR = 975 HP Vs = 35 Knots t = 6 hour SFOC = 213 gr/kwh Jadi, W fo = P x SFOC x t x 10-6 = 948 x 213 x 6 x 10-6 = 1.21 ton B.4) Mode Pengejaran 35 knots (20%) Main Engine : BHP SCR = 1505 HP Vs = 35 Knots t = 2.4 hour SFOC = 213 gr/kwh Jadi, W fo = P x SFOC x t x 10-6 = 1505 x 213 x 2.4 x 10-6 = 0.77 ton
b.5) Konsumsi Bahan Bakar Genset karena jam operasi genset digantikan oleh Shaft Generator pada mode patroli, sehingga penggunaan Generator Set menjadi berkurang. Berikut merupakan hasil konsumsi GenSet : a.6) W fo Total W fo Total = total konsumsi engine *(2) + konsumsi genset = ((0.17 + 1.21 + 0.77 ) x 2) + 0.3 = 4.3 + 0.3 = 4.6 ton BHP SCR = 123 HP t = 6 hour SFOC = 206 gr/kwh Jadi, W fo = P x SFOC x t x 10-6 = 123 x 206 x 6 x 10-6 = 0.15 x 2 (jumlah genset) = 0.3 ton
Kesimpulan Sistem permesinan Hybrid pada kapal masih belum bisa diterapkan karena dalam installasinya cukup banyak dan banyak beberapa komponen yang cukup berat serta mahal. Tidak memungkinkan untuk diaplikasikan saat ini. Kekurang sempurnaan dalam penyusunan konsep sistem permesinan Hybrid, sehingga ada beberapa hitungan yang kurang, sehingga mengakibatkan beberapa komponen diasumsikan sempurna. Keunggulan dalam konsep Hybrid ini adalah pada pemakaian generator set yang berkurang jam operasinya, dan bahkan jumlah genset yang sudah diaplikasikan dapat berkurang karena fungsi dari Shaft Generator tersebut dapat sebagai penghasil listrik untuk memenuhi kebutuhan kapal. Konsumsi bahan bakar total sebelum dan sesudah memakai Shaft Generator memiliki selisih cukup sedikit lebih effisien dalam konsumsi bahan bakar.
Saran Beberapa hitungan tentang konsumsi kelistrikan setidaknya lebih diperdetail agar nampak kebutuhan energi yang sebenarnya dan semakin valid. Karena adanya beberapa data peralatan yang belum dimasukkan sehingga diasumsikan sempurna. Beberapa speks untuk saat ini belum mendukung mengenai teknologi maupun penemuan terkait dengan sistem Hybrid. Seperti batterai, Sehingga media penyimpanan belum sempurna. Speks motor DC sebaiknya dicari yang benar-benar sesuai dengan kebutuhan desain. Sehingga perhitungan energi yang keluar maupun masuk dapat terkalkulasi detail. Mempelajari lebih dalam mengenai metode tahanan yang akan digunakan, sehingga selain hasil dari Running software dapat di validasi dengan hitungan manual. Untuk hasil lebih detail mengenai distribusi daya, sebaiknya perlu diteliti lagi mengenai Engine Propeller Matching (EPM). Perlu adanya perhitungan manual metode tahanan, guna menunjang hasil Running dari Software Maxsurf.