Difference between revisions of "Desain Kri Tipe Landing Platform Dock (Lpd) Sebagai Kapal Markas Berbasis Hybrid - Samsul Maarif"

From ccitonlinewiki
Jump to: navigation, search
Line 107: Line 107:
  
 
[[File:Kelebihan dan Kekurangan Teknologi Solar Cell.jpg]]
 
[[File:Kelebihan dan Kekurangan Teknologi Solar Cell.jpg]]
 +
 +
==== 2.1.5 Jenis Solar Cell (PV) ====
 +
a. Panel Surya Generasi pertama
 +
Panel surya jenis ini memanfaatkan material silikon sebagai bahan utama penyusun sel surya. Tipe crystalline merupakan generasi pertama dasi sel surya dan memiliki 3 jenis panel utama. Tipe panel surya ini mendominasi pasar dan banyak digunakan untuk pembangkit listrik surya di dunia saat ini. Tipe panel ini yaitu :
 +
 +
• Monocystalline Silicon (Mono-Si)
 +
Jenis panel surya (terbuat dari silikon monokristalin) adalah yang paling murni . Anda dapat dengan mudah mengenalinya dari tampilan gelap yang seragam dan ujung yang membulat . Kemurnian silikon yang tinggi menyebabkan panel surya jenis ini memiliki tingkat efisiensi tertinggi, dengan yang terbaru mencapai di atas 20% .
 +
 +
Panel monokristalin memiliki output daya tinggi, menempati ruang lebih sedikit, dan bertahan paling lama. Tentu saja, itu juga berarti mereka adalah yang paling mahal dari kelompok itu. Keuntungan lain yang perlu dipertimbangkan adalah bahwa mereka cenderung sedikit kurang terpengaruh oleh suhu tinggi dibandingkan dengan panel polikristali

Revision as of 22:40, 5 May 2019

Desain Kri Tipe Landing Platform Dock (LPD) Sebagai Kapal Markas Berbasis Hybrid

1. Latar Belakang

Kapal Perang Republik Indonesia (KRI) tipe Lnading Platform Dock ( LPD) merupakan kapal perang yang memiliki kemampuian dalam mengangkut personel maupun kendaraan tempur taktis maupun strategis dalam kegiatan pendaratan adminisntrasi. KRI tipe LPD juga dapat difungsikan sebagai alat angkut kendaraan tempur amfibi dan angkut heli yang memiiiki kemampuan Docking-Undocking guna mamproyeksikan kekuatan dari laut ke darat melalui LCU (Landing Craft Utiiity) dalam operasi amfibi, operasi pendaratan administrasi dan operasi lainnya sesuai direktif yang diberikan. Kapal LPD memiliki fungsi-fungsi yang dapat diemban untuk mendukung tugas pokoknya antara lain : melaksanakan operasi pengeseran pasukan dan logistik atau operasi pendaratan administratif, mengangkut pasukan dan peralatan tempur serta dukungan terhadap OLP, melaksanakan Operasi Bhakti, mendukung pengoperasian heli, melaksanakan dukungan medis terbatas, melaksanakan dukungan logistik cair terbatas, melaksanakan Patroli Kamla dan mendukung tempat praktek pendidikan dan latihanEnergi mempunyai peranan yang penting dalam kehidupan manusia.

Kapal LPD.jpg

Sifat tempur Kapal LPD sangat ditentukan oleh reka bentuk bangunan kapal, kapal ini memiliki mobilitas angkut dan ketahanan operasi hingga 30 hari secara terus menerus tanpa pasukan serta kemampuan embarkasi/debarkasi menggunakan LCU. Heli sebagai kepanjangan tangan sistem kesenjataan memungkinkan untuk menambah aksi dukungan logistik maupun kepentingan operasional dan tugas-tugas khusus dalam mendukung rangkaian kegiatan tempur. Dalam kegiatan operasinya KRI tipe LPD mendapatkan tenaga listrik secara mandiri yang dibangkitkan dari Generator Electrical Set (Genset). Seiring dengan perkembangan dunia untuk penghematan energy dimana hampir semua aktivitas manusia sangat tergantung pada energi, dan dihadapkan pada pemanfaatan energi fosil yang berlebihan dapat menimbulkan krisis energi, maka diperlukan desain KRI yang berbasis pada kapal hybrid yang ramah (eco-friendly) bagi setiap perancangan desain kapal.

Pendekatan bangunan kapal yang ramah lingkungan (eco-friendly architecture), menghasilkan beberapa konsep perancangan: conserving energy (Hemat Energi), working with climate (memanfaatkan kondisi dan sumber energi yang alami), respect for site (menanggapi keadaan tapak pada bangunan), respect for user (memperhatikan pengguna bangunan), limitting new resources (meminimalkan sumber daya baru), dan holistic. Dengan latar belakang isu sumber energi tak terbarukan yang mulai menipis serta dampak buruk yang dihasilkan akibat konsumsi energy (tak terbarukan) bagi lingkungan, maka akan lebih baik bila dalam perancangan kapal perang lebih berfokus pada usaha konservasi dan efisiensi energi sehingga menjadi rancangan kapal yang mampu menghemat energi. Disamping juga dalam kondisi darurat KRI masih mampu menghasilkan energi listik yang dapat digunakan sebagai sumber tenaga untuk peralatan deteksi kapal terhadap obyek kapal lain disekitarnya. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan desain kapal perang tipe LPD hybrid yang mampu melaksanakan tugas guna mendaratkan unsur administrasi TNI AD, serta mampu sebagai kapal markas yang dapat menghasilkan energy dari sumber panel surya (solar cell). Metode yang dilakukan dalam desain KRI LPD sebagai kapal markas berbasis hybrid dilakukan dengan menganalisis karakteristik kapal LPD dari perhitungan kurva hidrostatik dan kurva bonjean, perhitungan kekuatan memanjang, perhitungan kebutuhan energy, analisis peralatan deteksi dan senjata sebagai kapal markas, perhitungan break event point dan analisis strategi untuk mengkobinasikan sumber tenaga dari solar cell dengan sumber tenaga dari Electrical Genset.

1.1 Pertanyaan Penelitian

Terkait dengan analisis desain KRI LPD sebagai kapal markas berbasis kapal hybrid dapat disusun beberapa pertanyaan sebagai berikut:

 a. Mendesain KRI yang memiliki karakteristik stabil dan nyaman melalui perhitungan kurva hydrostatic dan kurva bonjean?
 b. Menghitung kekuatan memanjang kapal terkait dengan beban kapal secara manjang?
 c. Menghitung kebutuhan tanaga penggerak kapal (main engine) untuk mendesain kapal dengan kecepatan dinas (service velocity) 18 knot?
 d. Menghitung kebutuhan energi listrik bagi seluruh peralatan di atas kapal?
 e. Menghitung break event point terkait dengan biaya pembuatan kapal?
 f. Mengkombinasikan sumber tenaga dari solar cell dengan sumber tenaga dari Electrical Genset?
 g. Membuat strategi dalam menciptakan KRI yang ramah lingkungan dari limbah yang dihasilkan?  

1.2 Tujuan Penelitian

Dari uraian pertanyaan penelitian yang telah diuraiakn di atas dapat disusun tujuan penelitian adalah sebagai berikut:

 a. Menganalisis desain KRI yang memiliki karakteristik stabil dan nyaman melalui perhitungan kurva hydrostatic dan kurva bonjean.
 b. Menganalisis kekuatan memanjang kapal terkait dengan beban kapal secara manjang.
 c. Menganalisis kebutuhan tenaga penggerak kapal (main engine) untuk mendesain kapal dengan kecepatan dinas (service velocity) 18 knot.
 d. Menganalisis kebutuhan energi listrik bagi seluruh peralatan di atas kapal.
 e. Menganalisis break event point terkait dengan biaya pembuatan kapal.
 f. Menaganalisis strategi mengkombinasikan sumber tenaga dari solar cell dengan sumber tenaga dari Electrical Genset.
 g. Menganalsis strategi dalam menciptakan KRI yang ramah lingkungan dari limbah yang dihasilkan.

2. Landasan Teori Sistem Hibrid

2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PV)

2.1.1 Definisi

Pembangkit listrik tenaga surya atau yang biasa disebut sebagai sel surya atau solar panel adalah suatu divais yang dapat mengkonversi energi matahari menjadi energi listrik secara langsung dengan memanfaatkan efek fotovoltaik. Fotovoltaik dapat bekerja secara optimum dalam kondisi tertentu. Pengoperasian maksimum sel surya sangat tergantung pada suhu panel surya, radiasi solar, keadaan atmosfir bumi, orientasi panel, serta letak panel surya terhadap matahari (tilt angle) [1]. Istilah fotovotaik sendiri telah digunakan dalam bahasa Inggris sejak tahun 1849. Yang memiliki arti berasal dari prosesnya yang memanfaatkan energi cahaya (photon) untuk dapat dikonversikan menjadi energi listrik secara langsung. energi listrik yang muncul berupa tegangan dan arus. Hal ini dapat terjadi karena energi cahaya yang diserap oleh material sel surya dapat membuat elektron bergerak bebas. Prinsip konversi energi matahari menjadi energi listrik pertama kali ditemukan oleh Alexandre – Edmund Becquerel seorang ahli fisika asal Perancis pada tahun 1839. Kemudian dilanjutkan penelitiannya oleh Willoughby Smith pada tahun 1873 tentang penemuannya pada satu elemen photo conductivity. Kemudian pada tahun 1876, seorang ilmuwan bernama William Grylls dan Richard Evans Day berhasil membuktikan suatu material ketika disinari oleh matahari dapat menghasilkan arus listrik.

2.1.2 Pemanfaatan Solar Cell (PV) di Indonesia

Dengan pemanfaatanya sebagai solar panel surya, pada keadaan cuaca cerah, permukaan bumi dapat menerima sekitar 1000 watt energi matahari per-meter persegi.Berdasarkan letak Indonesia yang secara astronomis (6o LU – 11O LS) berada pada daerah garis khatulistiwa dimana matahari akan selalu berada pada daerah Indonesia sepanjang tahun membuat Indonesia menjadi salah satu Negara yang tidak akan kehabisan energi matahari. Berbagai penelitian telah membuktikan bahwa Indonesia merupakan salah satu Negara yang memiliki potensi energi surya sangat besar.

Intensitas radiasi matahari di Indonesia sangat besar, rata-rata sekitar 4,8 kWh/m2[2], hasil pengukuran intensitas radiasi matahari telah dilakukan penelitian sejak tahun 1965, sedangkan enelitian yang telah dilakukan oleh BPPT dan BMG dapat dilihat pada Tabel berikut :

Intensitas Matahari di Indonesia.jpg

Berdasarkan Tabel 2.1 dapat dilihat bahwa persebaran radiasi matahari di seluruh Indonesia. Sedangkan Gambar 2.1 menunjukkan gambaran peta di Indonesia berdasarkan intensitas Matahari.

Rata-rata Tahunan Intensitas Matahari.jpg

Berdasarkan Gambar 2.1 dapat dilihat bahwa persebaran intensitas Matahari di Indonesia yang memiliki potensi sangat besar terhadap energi surya dikarenakan mayoritas seluruh daerah di Indonesia tersinari oleh Matahari.Sedangkan, radiasi yang diterima oleh solar sel di klasifikasikan menjadi tiga bagian yaitu Radiasi Langsung (Direct Radiation), Radiasi Sebaran (Diffuse Radiation), dan Radiasi Pantulan (Albedo), seperti ditunjukan pada gambar berikut :

Penerimaan Radiasi Matahari oleh Sel Surya.jpg

Komponen diffuse merupakan pancaran sinar dilakukan oleh awan dan partikel debu di atmosfer, sedangkan komponen albedo menyatakan cahaya yang direfleksikan dari permukaan tanah objek seperti pohon-pohon dan bangunan. Listrik Keluaran dari sel tergantung dari pada kombinasi efek semua komponen, langsung, tidak langsung dan albedo [4].

Penentuan letak posisi matahari sangat diperlukan untuk mendapatkan radiasi matahari yang optimum. Oleh karena itu, orientasi pada sel surya memiliki peran yang penting dalam menyerap radiasi matahari. Letak matahari ditentukan oleh dua sudut [5], yaitu :

 1. Sudut ketinggian matahari adalah sudut antara cahaya matahari dan bidang horizontal
 2. Azimuth Matahari adalah sudut antara proyeksi cahaya matahari pada bidang horizontal (sudut kemiringan modul panel surya) dan utara (di belahan bumi selatan) atau selatan (di belahan bumi utara)

Berikut ini ada beberapa pengertian yang digunakan antara lain:

 a. Sudut Datang
    Adalah sudut antara permukaan dan matahari. Daya maksimum yang diperoleh ketika sudut datang adalah sebesar 90o.
 b. Ketinggian Sudut
    Adalah sudut matahari terhadap horizontal bumi. Ketinggian sudut ini memiliki nilai yang bervariasi sepanjang tahun tergantung bagaimana  
    matahari bergerak pada lintasannya.
 c. Sudut Lintang
    Merupakan sudut antara garis yang ditarik dari sebuah titik pada permukaan bumi ke pusat bumi. Bidang datar ekuator dengan bentuk        
    permukaan bumi khatulistiwa yang ditetapkan sebesar 0 derajat garis lintang (0oL). sudut lintang untuk Tropic of Cancer sebesar             
    23,45o L sedangkan untuk Tropin  of Capricorn -23,45o L.
 d. Sudut Azimut Matahari
    Adalah sudut antara proyeksi sinar matahari pada bidang horizontal terhadap utara (di belahan bumi selatan) atau selatan (di belahan    
    bumiutara)
 e. Sudut Jam
    Merupakan jarak antara garis bujur pengamat dan garis bujur bidang datar matahari. Pada Siang hari, sudut jam adalah nol derajat. Sudut        
    jam akan meningkat setiap jam nya sebesar 15 derajat.

2.1.3 Prinsip Kerja dan Konstruksi Solar Cell

Pada dasarnya, Solar cell atau sel surya merupakan suatu divais elektronika yang berfungsi untuk mengkonversi energi radiasi matahari/cahaya menjadi energi listrik. Pada prinsipnya, Sel surya tersusun atas 2 struktur utama yaitu, semikonduktor tipe p, semikonduktor tipe n. Dimana pada semikonduktor tipe p majority carrier yang dimilikinya yaitu berupa hole, karena kelebihan muatan positif. Sedangkan untuk semikonduktor tipe n majority carrier nya berupa elektron karena kelebihan muatan negatif. Hole dan elektron bertindak sebagai pembawa mayoritas yang bertugas untuk mengalirkan arus listrik. Sehingga, dengan adanya pembaya mayoritas yang dimiliki oleh masing-masing tipe semikonduktor, dapat dikatakan semikonduktor tipe n disebut sebagai donor(pemberi) sedangkan semikonduktor tipe p disebut sebagai aseptor(penerima).

Skema Sederhana Sel Surya.jpg

Ketika semikonduktor tipe p dan n digabungkan, maka akan terbentuk pn junction. Ketika terdapat cahaya yang mengenai sel surya, maka energi foton yang berasal dari matahari akan membuat elektron dan hole yang terdapat pada semikonduktor tersebut akan cenderung tereksitasi. Berdasarkan prinsip diode, dengan adanya elektron dan hole maka akan terbentuklah beda potensial diantara keduanya yang menyebabkan timbulnya medan listrik pada sambungan pn. Karena adanya medan listrik, maka akan mendorong elektron bebas dan hole untuk bergerak ke arah yang berlawanan. Elektron akan bergerak menjauhi sisi negatif, sedangkan hole akan bergerak menjauhi sisi positif. Jika sambungan pn tersebut disambungkan oleh suatu konduktor tertentu, maka elektron dan hole akan berekombinasi yang menyebabkan timbulnya arus listrik. Dengan adanya arus, dan tegangan pada semikonduktor tersebut akan memunculkan daya keluaran pada semikonduktor tersebut.Sebuah sel surya dapat menghasilkan tegangan keluaran sebesar 0,6 V pada kondisi STC (Standard Test Condition), yaitu ketika sel surya mendapatan intensitas radiasi matahari sebesar 1000 W/m2 dengan suhu sebesar 25oC. Besar ini tergantung dari tipe konstruksi dan bahan semikonduktor yang digunakan. Untuk menghasilkan tegangan yang besar, sel surya disusun secara seri, sedangkan untuk mendapatkan arus yang lebih besar sel surya disusun secara parallel baik dalam bentuk array ataupun modul. Nilai tegangan, dan arus yang dihasilkan oleh sel surya yang tersusun secara seri dan parallel dirumuskan berdasarkan persamaan berikut ini :

                         Varray=nSeri x Vmodul(2.1)
                  Varray = Tegangan keluaran array fotovoltaik (Volt)
                  nSeri  = Jumlah modul fotovoltaik yang dihubung seri	
                  Vmodul = Tegangan keluaran modul fotovoltaik
                  Iarray =nParalel x Imodul(2.2)
                  Iarray = Arus keluaran array fotovoltaik
                  nParalel = Jumlah Modul fotovoltaik yang dihubung parallel
                  Imodul   = Arus keluaran modul fotovoltaik
                  Parray   = Varray x Iarray  (2.3)
                  Parray   = Daya keluaran array (Watt)
                  Iarray   = Arus keluaran array (Ampere)
                  Varray   = Tegangan keluaran array (Volt)

2.1.4 Kelebihan dan Kekurangan Teknologi Solar Cell

Beberapa bintang adalah sumber sinar-X yang luar biasa, salah satunya adalah matahari sebagai bintang terbesar di tata surya ini dan menjadi sumber energi terbesar. Matahari melepaskan 95% energi outputnya menjadi cahaya. Oleh sebab itu, untuk memanfaatkan energi sebesar matahari maka teknologi solar cell ini sangat penting. Semua teknologi pasti memiliki kelebihan dan kekurangan dalam penggunaannya, begitu pula dengan teknologi solar cell ini. Kelebihan dan kekurangan solar cell ditunjukkan pada Tabel 2.1 dibawah ini.

File:Kelebihan dan Kekurangan Teknologi Solar Cell.jpg

2.1.5 Jenis Solar Cell (PV)

a. Panel Surya Generasi pertama Panel surya jenis ini memanfaatkan material silikon sebagai bahan utama penyusun sel surya. Tipe crystalline merupakan generasi pertama dasi sel surya dan memiliki 3 jenis panel utama. Tipe panel surya ini mendominasi pasar dan banyak digunakan untuk pembangkit listrik surya di dunia saat ini. Tipe panel ini yaitu :

• Monocystalline Silicon (Mono-Si) Jenis panel surya (terbuat dari silikon monokristalin) adalah yang paling murni . Anda dapat dengan mudah mengenalinya dari tampilan gelap yang seragam dan ujung yang membulat . Kemurnian silikon yang tinggi menyebabkan panel surya jenis ini memiliki tingkat efisiensi tertinggi, dengan yang terbaru mencapai di atas 20% .

Panel monokristalin memiliki output daya tinggi, menempati ruang lebih sedikit, dan bertahan paling lama. Tentu saja, itu juga berarti mereka adalah yang paling mahal dari kelompok itu. Keuntungan lain yang perlu dipertimbangkan adalah bahwa mereka cenderung sedikit kurang terpengaruh oleh suhu tinggi dibandingkan dengan panel polikristali