CNG (Compressed Natural Gas) potention as an alternative fuel for fishing ship with 11 m length.
POTENSI CNG (COMPRESSED NATURAL GAS) SEBAGAI
BAHAN BAKAR ALTERNATIF KAPAL PENANGKAP
IKAN BERUKURAN PANJANG 11 M
IMAN ANUGERAH BINTORO
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER
INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Potensi CNG
(compressed natural gas) Sebagai Bahan Bakar Alternatif Kapal Penangkap Ikan
Berukuran Panjang 11 m adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, 24 Desember 2013
Iman Anugerah Bintoro
NIM C 451 11 0031
RINGKASAN
IMAN ANUGERAH BINTORO. Potensi CNG (Compressed Natural Gas)
sebagai Bahan Bakar Alternatif Kapal Penangkap Ikan Berukuran Panjang 11 M.
Dibimbing oleh BUDHI HASCARYO ISKANDAR, MOHAMMAD IMRON
,dan YOPI NOVITA
Nelayan dalam melaksanakan operasi penangkapan ikan mengalami
tantangan dari faktor eksternal dan faktor internal, terutama dalam hal pemenuhan
kebutuhan ekonomi. Faktor eksternal yang menghambat adalah gempuran ikan
impor yang menguasai pasar tradisional di sentra kelautan, cuaca buruk, dan
gelombang tinggi. Faktor internal yang menghambat adalah tingginya biaya
operasional kegiatan penangkapan ikan, terutama biaya bahan bakar yang
merupakan variabel dominan dalam biaya operasional.
Mayoritas nelayan di seluruh perairan Indonesia menggunakan kapal kecil
dalam kegiatan operasi penangkapan ikan. Kapal kecil yang dimaksud adalah
kapal yang menggunakan motor tempel (outboard engine) atau kapal motor
dengan nilai GT dibawah lima. Merujuk pada statistik perikanan tangkap perairan
laut tahun 2011 (statistik.kkp.go.id), perahu penangkap ikan dengan motor tempel
(PMT) di seluruh perairan Indonesia berjumlah 225.786 buah. Jumlah ini
menunjukkan bahwa persentase perahu penangkap ikan dengan motor tempel jauh
melebihi perahu tanpa motor dan kapal motor. Data statistik secara nasional tahun
2011 pun menunjukkan bahwa jumlah kapal ikan dengan nilai GT dibawah lima
sebanyak 128.105 buah, lebih banyak dari seluruh kapal ikan yang memiliki GT
Permasalahan harga bahan bakar bagi nelayan adalah masalah laten. Hal ini
disebabkan karena komponen terbesar dari biaya operasional penangkapan ikan
bagi nelayan adalah biaya bahan bakar. Kebijakan subsidi dari Pemerintah pun
tidak dirasakan merata di seluruh Indonesia
Berdasarkan paparan diatas, perlu adanya upaya untuk mengurangi
ketergantungan terhadap ketersediaan bahan bakar minyak, dalam hal ini solar.
Salah satu upaya yang dapat dilakukan adalah dengan menerapkan dual fuel
dalam penggunaan bahan bakar kapal. Dual fuel yang dimaksud adalah
mengkombinasikan penggunaan bahan bakar solar dengan Compressed Natural
Gas (CNG).
CNG kit memiliki dimensi yang cukup besar sehingga hanya cocok
dipergunakan pada kapal dengan ukuran lebar diatas 2 m. Penggunaan CNG kit
mengakibatkan adanya penambahan muatan di atas kapal sebesar 80 kg dengan
dimensi 109 cm x 17 cm x 17 cm (P x L x T). Penambahan muatan di atas kapal
akan mengakibatkan perubahan posisi titik berat yang pada akhirnya akan
mempengaruhi kualitas stabilitas kapal. Tujuan dari dilakukannya penelitian ini
adalah mengkaji potensi operasional mesin secara teknis dan ekonomis saat
menggunakan dual fuel dibandingkan dengan penggunaan single fuel,
menganalisis penentuan posisi penempatan CNG kit yang menghasilkan stabilitas
terbaik pada kapal, dan mengkaji pilihan terbaik pada kombinasi potensi
operasional mesin dan stabilitas.
Penelitian dilakukan di workshop Balai Besar Pengembangan Penangkapan
Ikan (BBPPI) Kementrian Kelautan dan Perikanan yang bertempat di Semarang.
Penelitian dilaksanakan mulai bulan September hingga bulan Desember 2012.
Penelitian ini menggunakan metode eksperimental di workshop BBPPI Semarang
dan simulasi numerik dengan perangkat lunak terkait. Data hasil percobaan pada
penelitian merupakan data yang diperlukan untuk mengkaji potensi operasional
mesin menggunakan dual fuel. Simulasi numerik dilakukan pada analisis stabilitas
kapal untuk melihat pengaruh instalasi dual fuel pada kualitas stabilitas statis
kapal.
Data yang dikumpulkan terdiri atas data utama dan data pendukung. Data
utama terdiri dari output daya dan torsi, konsumsi solar, dan dimensi kapal ikan.
Hasil penelitian BBPPI (2010) digunakan untuk mengetahui output daya dan torsi
serta konsumsi bahan bakar. Data pendukung terdiri dari asumsi berat alat
tangkap, volume palka, berat dan dimensi instalasi CNG (termasuk tangki dalam
keadaan penuh), dan kebutuhan es. Data dimensi kapal ikan dan lines plan
diambil dari penelitian Nugraha (2004) dan digambar ulang lalu dimodifikasi
hingga menjadi tiga gambar desain general arrangement.
Pengolahan data dilakukan dengan mentabulasikan data hasil percobaan
pada potensi penggunaan dual fuel dan hasil simulasi numerik dari perhitungan
stabilitas. Pada penelitian ini, data yang telah dikumpulkan melalui eksperimen
dan simulasi akan dianalisa dengan menggunakan metode multi criteria analysis.
Metode multi criteria analysis adalah metode analisis yang menggunakan sistem
skoring dan standarisasi (bobot) untuk menemukan kombinasi perlakuan yang
terbaik dari semua perlakuan yang ada.
Saat menggunakan dual fuel konsumsi solar dan harga total konsumsi bahan
bakar lebih rendah jika dibandingkan saat menggunakan single fuel. Keunggulan
penggunaan single fuel ada pada variabel daya yang dihasilkan, yaitu 23 % lebih
besar jika dibandingkan dengan penggunaan dual fuel. Keunggulan dual fuel pada
konsumsi solar dan harga total konsumsi bahan bakar lebih besar masing–masing
50,52 % dan 17,5 % jika dibandingkan dengan penggunaan single fuel. Pada
potensi stabilitas, desain ke-2 lebih unggul dibandingkan dengan desain ke-1 dan
desain ke-3 dengan nilai 5,5. Desain ke-3 memiliki nilai 5,08 dan desain ke-1
memiliki nilai 5,03. Dua potensi (operasional mesin dan stabilitas kapal) saat
dikombinasikan menunjukkan bahwa keunggulan tertinggi terdapat pada kapal
yang menggunakan dual fuel dengan CNG kit diletakkan di atas geladak dengan
nilai sebesar 8,51 dari nilai maksimal sebesar 14. Kapal saat menggunakan dual
fuel dengan CNG kit diletakkan di bawah ada di posisi kedua dengan nilai sebesar
8,46, sedangkan posisi terakhir adalah kapal yang menggunakan single fuel
dengan nilai sebesar 7,5
Kata kunci: CNG, stabilitas, kapal, dual fuel, multi criteria analysis
SUMMARY
IMAN ANUGERAH BINTORO. CNG (Compressed Natural Gas) potention as an
alternative fuel for fishing ship with 11 m length. Supervised by BUDHI
HASCARYO ISKANDAR, MOHAMMAD IMRON, dan YOPI NOVITA
Fishermen get challenge from both internal and external when doing fishes
catching process, especially at fulfill his economic needs. The external factors are
import fishes who lead the markets, bad weather, and high sea waves. The internal
factor is high operational cost, especially from fuel costs.
Majority of indonesia’s fishermen use small ship for catch fishes. Small ship
is ship that use outboard engine or non GT ship. According to 2011 fisheries
statistics (statistik.kkp.go.id), fishing ship that use outboard engine have amounts
of 225 786. these amounts shows that outboard engine fishing ship are dominant.
Statistics data also shown that non GT fishing ship are dominant.
Fuel cost problem are latent problem for fishermen because it became
biggest component from operational cost. Based on description above, it needs
effort to reduce dependency to fuel stock, especially solar stock. One of efforts
that can be done is implementation of dual fuel in fishing ship. Dual fuel is
combination of solar and Compresed Natural Gas (CNG).
CNG kit only suitable for ship which have breadth more than 2 m. Usage of
CNG kit will added mass 80 kg on board. These added mass will affected centre
gravity position and ship stability. Purpose from thi research are study about
engine operation potention technically and economically when using dual fuel
compare with using single fuel, analyze best location for CNG that give best
stability result for the ship, study best option for potention combination from
engine operational and stability.
Research held at BBPPI workshop in Semarang, Central Java. This research
conduct at September until December 2012 and using method experimental and
numerical simulation. Data collected from BBPPI (2010) and Nugraha (2004).
Data processed with microsoft excel and analyzed with multi criteria analysis.
Multi criteria analysisi is analysis method that use scoring and standarization to
define best potention combination. When using dual fuel, solar consumption dan
total fuel costs is better than use single fuel. Superiority of single fuel locate at its
horse power. Horse power from single fuel engine are 23% higher than dual fuel
engine. Superiority of dual fuel are from solar consumption an total fuel costs. It
superiority are 50,52 % and 17,5 % compared to single fuel. Design 3 has value
5,08 and design 1 has value 5,03. Two potension (engine operational ann ship
stability) when combined shows that the best superiority occur when ship use dual
fuel with CNG kit located above deck . this combination has value 8,51 from
maximum value 14. Ship when using dual fuel with CNG kit located below deck
is in second position with value 8,46, and the last position is ship with single fuel
which have value 7,5
Key words: CNG, stability, ship, dual fuel, multi criteria analysis
© Hak Cipta Milik IPB, tahun 2014
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan
pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan,
penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak
merugikan kepentingan IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya
tulis ini dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
POTENSI CNG (COMPRESSED NATURAL GAS) SEBAGAI
BAHAN BAKAR ALTERNATIF KAPAL PENANGKAP
IKAN BERUKURAN PANJANG 11 M
IMAN ANUGERAH BINTORO
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
Pada
Program Studi Teknologi Perikanan Tangkap
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Penguji luar biasa/luar komisi pada Ujian Tesis: Dr. Ir. Wazir Mawardi, M.Si
Judul Tesis
Nama
NIM
: Potensi CNG (Compressed Natural Gas) sebagai
Bahan Bakar Alternatif Kapal Penangkap Ikan Berukuran
Panjang 11 m
: Iman Anugerah Bintoro
: C 451 11 0031
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Budhi Hascaryo Iskandar, M.Si
Ketua
Dr. Ir. Mohammad Imron, M.Si
Anggota
Dr. Yopi Novita S.Pi, M.Si
Anggota
Diketahui oleh
Ketua Program Studi
Teknologi Perikanan Tangkap
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof. Dr. Ir. Mulyono S Baskoro, M.Sc
Dr. Ir. Dahrul Syah, M.ScAgr
Tanggal Ujian :
24 Desember 2013
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat
dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini dengan
baik. Shalawat dan salam selalu tercurahkan kepada nabi Muhammad SAW.
Penelitian ini dilaksanakan pada akhir tahun 2012 dengan judul “Potensi CNG
(Compressed Natural Gas) Sebagai Bahan Bakar Alternatif Kapal Penangkap Ikan
Berukuran Panjang 11 M”
Pada kesempatan ini saya ingin berterima kasih kepada beberapa pihak yang
membantu terlaksananya penelitian ini sehingga dapat terselesaikan, yaitu Dr.
Budhi Hascaryo sebagai ketua komisi pembimbing yang telah banyak
meluangkan waktu untuk berdiskusi dan sangat banyak membantu dalam hal
teknis maupun non teknis sehingga tesis ini terselesaikan, Dr. Mohammad Imron
sebagai pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu untuk berdiskusi dan
memberi saran, Dr. Yopi Novita sebagai pembimbing yang telah banyak
memberikan masukan dan saran yang berharga terutama dalam hal tata penulisan
ilmiah, Bapak Suparman yang telah menginformasikan saya mengenai kegiatan
rencana penelitian di Balai Besar Pengembangan Penangkapan Ikan, bapak
Oktavian yang telah mendampingi dan membantu selama proses pengambilan
data, bapak Hudring yang telah memberikan simulasi perhitungan berat alat
tangkap gillnet, mas Sapto dan mbak Siti yang telah memberikan tempat tinggal
dan pinjaman kendaraan selama penelitian berlangsung, bapak Bayari Sentono
yang telah banyak membantu selama penelitian berlangsung, dan rekan-rekan
sesama peneliti (Bagus, Dhimas, Reza).
Semoga penelitian ini dapat bermanfaat.
Bogor, 24 Desember 2013
Iman Anugerah Bintoro
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
ix
DAFTAR GAMBAR
x
DAFTAR LAMPIRAN
xi
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Batasan Penelitian
Hipotesis
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Kerangka Pemikiran
1
1
4
5
5
5
6
6
2 METODE
Tempat dan Waktu Penelitian
Bahan dan Alat
Metode Pengambilan Data
Metode Pengolahan dan Analisis Data
8
8
8
13
22
3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Aspek Teknis pada Potensi Operasional Mesin
Aspek Ekonomis pada Potensi Operasional Mesin
Analisis Multi Kriteria pada Potensi Operasional Mesin
Aspek Teknis pada Potensi Stabilitas Kapal
Analisis Multi Kriteria pada Potensi Stabilitas
32
32
34
36
38
50
4 KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Saran
52
52
52
DAFTAR PUSTAKA
53
LAMPIRAN
55
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
Dimensi utama kapal uji
Perbandingan harga mesin kapal
Spesifikasi mesin Dong Feng ZS 1100
Spesifikasi tabung CNG
Spesifikasi katup utama
Standar stabilitas kapal oleh IMO
Perlakuan pada tiap potensi
Tata letak dan berat komponen pada desain ke-1
Tata letak dan berat komponen pada desain ke-2
Tata letak dan berat komponen pada desain ke-3
Form data penggunaan bahan bakar solar (single fuel)
Form data penggunaan bahan bakar solar+CNG (dual fuel)
Form data stabilitas
Skoring untuk output daya
Skoring untuk konsumsi bahan bakar
Skoring untuk harga total konsumsi bahan bakar
Skoring untuk luas area 0° sampai 30° pada kurva stabilitas
Skoring untuk luas area 0° sampai 40° pada kurva stabilitas
Skoring untuk luas area 30° sampai 40° pada kurva stabilitas
Skoring untuk nilai maksimal GZ
Skoring untuk sudut maksimum GZ
Skoring untuk nilai GM pada kapal ikan
Standarisasi pada potensi operasional mesin
Standarisasi pada potensi stabilitas
Matriks sebanding secara berpasang
Penghematan biaya bahan bakar per satu jam pemakaian mesin
Perhitungan bobot pada potensi operasional mesin
multi criteria analysis potensi operasional mesin pada penggunaan
single fuel
multi criteria analysis potensi operasional mesin pada penggunaan dual
fuel
Perbandingan titik berat pada tiga desain general arrangement
Kriteria stabilitas kapal uji
Perhitungan bobot pada potensi stabilitas
multi criteria analysis potensi stabilitas kapal
3
9
9
12
13
15
15
16
18
20
22
23
23
24
24
25
25
26
26
27
27
28
29
30
30
36
37
37
37
40
47
51
51
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
Komposisi penggerak kapal ikan di Indonesia
Komposisi ukuran kapal ikan di Indonesia
Kerangka Pemikiran
Mesin Dong Feng ZS 1100
Impeller pada dinamometer tipe magnetic eddy current retarder
Gelas ukur
CNG kit
Lines plan kapal uji
General arrangement pada desain ke-1
General arrangement pada desain ke-2
General arrangement pada desain ke-3
Tahapan Penelitian
Sebaran nilai output daya mesin saat menggunakan single fuel dan dual
fuel
Sebaran nilai konsumsi solar saat menggunakan single fuel dan dual
fuel
Sebaran harga total konsumsi bahan bakar saat menggunakan single
fuel dan dual fuel
Ilustrasi LCG-VCG-TCG
Tipe-tipe stabilitas
Kriteria stabilitas oleh IMO
Kapal dengan stabilitas positif
Kapal dengan stabilitas negatif
Kapal dengan perpindahan muatan diatas kapal
Free surface effect diatas kapal
Kurva stabilitas statis pada kapal uji
1
2
7
8
10
11
12
14
17
19
21
31
32
34
35
39
42
43
44
45
45
46
46
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
Stability calculation for design 1
Stability calculation for design 2
Stability calculation for design 3
Perhitungan ruang muat ikan
55
65
75
85
1
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Nelayan dalam melaksanakan operasi penangkapan ikan mengalami
tantangan dari faktor eksternal dan faktor internal, terutama dalam hal pemenuhan
kebutuhan ekonomi. Faktor eksternal yang menghambat adalah gempuran ikan
impor yang menguasai pasar tradisional di sentra kelautan dan cuaca buruk serta
gelombang tinggi. Faktor internal yang menghambat adalah tingginya biaya
operasional kegiatan penangkapan ikan, terutama biaya bahan bakar yang
merupakan variabel dominan dalam biaya operasional.
Mayoritas nelayan di seluruh perairan Indonesia menggunakan kapal kecil
dalam kegiatan operasi penangkapan ikan. Kapal kecil yang dimaksud adalah
perahu yang menggunakan motor tempel (PMT) atau kapal motor yang memiliki
nilai GT dibawah lima. Merujuk pada statistik perikanan tangkap perairan laut
tahun 2011 (statistik.kkp.go.id), perahu penangkap ikan dengan motor tempel
(PMT) di seluruh perairan Indonesia berjumlah 225.786 buah. Jumlah ini
menunjukkan bahwa persentase perahu penangkap ikan dengan motor tempel jauh
melebihi perahu tanpa motor dan kapal motor. Data statistik tahun 2011
menunjukkan bahwa secara nasional jumlah kapal ikan dengan nilai GT dibawah
lima sebanyak 128.105 buah, lebih banyak dari seluruh kapal ikan yang memiliki
nilai GT diatas lima. Gambar 1 menunjukkan komposisi dari tipe penggerak kapal
penangkap ikan yang terbagi menjadi kapal dengan penggerak motor tempel;non
motor; dan kapal motor. Gambar 2 menunjukkan komposisi ukuran kapal di
seluruh perairan Indonesia
kapal motor
33%
motor tempel
38%
non motor
29%
Gambar 1 Komposisi penggerak kapal penangkap ikan di Indonesia
2
< 5 GT
5-10 GT
10-20 GT
20-30 GT
30-50 GT
50-100 GT
100-200 GT
200-300 GT
300-500 GT
500-1000 GT
1%
1%
1%
0%
0%
0%
4%
7%
20%
66%
Gambar 2 Komposisi ukuran kapal ikan di Indonesia
Permasalahan harga bahan bakar bagi nelayan adalah masalah laten. Hal ini
disebabkan karena komponen terbesar dari biaya operasional penangkapan ikan
bagi nelayan adalah biaya bahan bakar. Kebijakan subsidi dari Pemerintah pun
tidak dirasakan merata di seluruh Indonesia.
Berdasarkan paparan diatas, perlu adanya upaya untuk mengurangi
mengurangi ketergantungan terhadap ketersediaan bahan bakar minyak, dalam hal
ini solar. Salah satu upaya yang dapat dilakukan adalah dengan menerapkan dual
fuel dalam penggunaan bahan bakar kapal. Dual fuel yang dimaksud adalah
mengkombinasikan penggunaan bahan bakar solar dengan Compressed Natural
Gas (CNG). CNG adalah gas bumi/gas alam yang ditekan atau dimampatkan
hingga 200 kg/cm2 atau lebih di dalam suatu tabung atau bejana tekan berbentuk
silinder (BBPPI, 2010). CNG diperoleh dari proses penambangan gas alam atau
gas bumi (Natural Gas = NG) yang dilanjutkan dengan proses pemurnian.
Komposisi kandungan CNG didominasi oleh gas metana (CH4) dalam kisaran
70 % sampai dengan 90 %. CNG memiliki nilai oktan sekitar 120 dan massa jenis
0.6036 kg/m3 sehingga menjadikannya lebih ringan dari udara.
CNG memiliki perbedaan dengan LNG, LPG, dan LGV. LNG adalah Liquid
Natural Gas, yaitu gas alam yang telah diproses untuk menghilangkan
ketidakmurnian dan hidrokarbon berat dan kemudian dikondensasi menjadi cairan
pada tekanan atmosfer dengan mendinginkannya pada suhu sekitar -160° Celcius.
LPG adalah Liquid Petroleum Gas, yaitu campuran dari berbagai unsur
hidrokarbon yang berasal dari penyulingan minyak mentah dan berbentuk Gas.
Gas hasil penyulingan dinaikkan tekanannya hingga diatas 5 kg/cm2 dan
diturunkan suhunya sampai gas berubah menjadi cair. LPG merupakan campuran
terkompresi dari propana (C3H8) dan butana (C4H10). LGV adalah Liquid Gas for
Vehicle, yaitu LPG yang disesuaikan secara khusus untuk kendaraan
dengan komposisi 59 % propana dan 41 % butana (BBPPI, 2010).
3
Kelebihan CNG dibandingkan dengan LNG, LPG dan LGV adalah :
1. CNG berasal dari gas alam yang cadangannya di Indonesia masih
tersedia hingga puluhan tahun kedepan;
2. CNG belum digunakan secara luas oleh masyarakat seperti halnya LPG
yang telah digunakan dalam memenuhi kebutuhan rumah tangga dan
konsumtif;
3. Harga CNG lebih murah daripada BBM karena teknologi yang
digunakan untuk mengolah gas bumi lebih sederhana dan lebih murah
dibandingkan minyak bumi;
4. CNG memiliki nilai oktan sebesar 120, lebih tinggi dibandingkan
dengan nilai oktan LPG dan LGV sebesar 102;
5. CNG memiliki tekanan yang tinggi sehingga dapat lebih cepat terisi
dalam tangki penyimpanan; dan
6. CNG secara ekonomis lebih murah dalam produksi dan penyimpanan
dibandingkan LNG yang membutuhkan pendinginan dan tangki
kriogenik yang mahal.
(BBPPI, 2010)
CNG kit memiliki dimensi yang cukup besar sehingga hanya cocok
dipergunakan pada kapal dengan ukuran lebar diatas 2 m. Penggunaan CNG kit
mengakibatkan adanya penambahan muatan di atas kapal sebesar 80 kg dengan
dimensi 109 cm x 17 cm x 17 cm (P x L x T). Penambahan muatan di atas kapal
akan mengakibatkan perubahan posisi titik berat pada kapal yang pada akhirnya
akan mempengaruhi kualitas stabilitas kapal. Ukuran utama kapal yang akan diuji
stabilitasnya disajikan dalam Tabel 1.
Tabel 1 Dimensi utama kapal uji
Dimensi Utama
Dimensi
Panjang (L)
11,88 m
Lebar (B)
2,5 m
Tinggi geladak (D)
1m
Tinggi sarat (d)
0,75 m
Hind (1967) menyatakan, keselamatan pelayaran suatu kapal lebih banyak
ditentukan oleh stabilitas. Stabilitas kapal adalah kemampuan kapal tersebut untuk
kembali ke posisi semula setelah mengalami gaya dari luar maupun dari dalam
kapal yang menyebabkan kapal itu miring (Hind, 1967).
Berdasarkan pemaparan diatas, perlu dilakukan penelitian aspek teknis dan
ekonomis terhadap potensi penggunaan dual fuel pada mesin kapal. Aspek teknis
meliputi daya mesin dan konsumsi solar pada penggunaan dual fuel, serta
kelayakan stabilitasnya setelah instalasi CNG kit ditambahkan pada kapal. Aspek
ekonomis meliputi perbandingan biaya total konsumsi bahan bakar saat
menggunakan dual fuel dan single fuel.
4
Dalam 10 tahun terakhir, telah banyak penelitian–penelitian yang dilakukan
terkait dengan dual fuel dan stabilitas kapal, diantaranya dilakukan oleh :
1. Setiyanto, pada tahun 2002 meneliti efisiensi tekno stabilitas kapal ikan
tradisional di Kabupaten Batang dan Demak;
2. Semin et al, pada tahun 2008 melakukan review terhadap penggunaan CNG
sebagai bahan bakar alternatif dan pengaruhnya terhadap daya dan emisi gas
buang;
3. Hardjanto, pada tahun 2010 meneliti bahwa kasus kecelakaan - kecelakaan
kapal yang terjadi erat kaitannya dengan aspek stabilitas sebuah kapal.;
4. Pangalila, pada tahun 2010 melakukan penelitian mengenai stabilitas statis
kapal ikan tipe lambut;
5. Farhum, pada tahun 2010 melakukan kajian stabilitas pada empat tipe kasko
kapal pole and line;
6. Susanto et al, pada tahun 2010 melakukan evaluasi desain dan stabilitas kapal
penangkap ikan di PalabuhanRatu;
7. Pangalila, pada tahun 2011 melakukan penelitian mengenai stabilitas statis
kapal pole and line KM Aldeia;
8. Semin et al, pada tahun 2012 meneliti pengaruh perubahan compression ratio
pada mesin diesel saat menggunakan bahan bakar CNG+solar terhadap output
daya mesin; dan
9. Prasetio et al, pada tahun 2013 meneliti bahwa penggunaan solar sebanyak 10
liter dengan nilai Rp. 45 ribu, setelah dilakukan konversi pengunaan BBM
setara dengan penggunaan 2 liter solar dan 6 liter CNG sehingga nelayan dapat
menghemat sebanyak Rp. 16.500.
Penelitian-penelitian tersebut pada umumnya mengkaji aspek teknis dari
penggunaan CNG dan secara terpisah mengkaji stabilitas pada kapal yang
berbeda. Berdasarkan hal tersebut, penelitian aspek teknis penggunaan dual fuel
yang meliputi daya, konsumsi solar, dan stabilitas serta aspek ekonomis pada satu
kapal yang sama perlu dilakukan. Penelitian ini pada akhirnya melengkapi
penelitian-penelitian terdahulu yang belum banyak mengkaji aspek teknis dan
ekonomis terhadap potensi penggunaan dual fuel pada kapal penangkap ikan
berukuran panjang 11 meter.
Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian diatas, permasalahan yang perlu dicarikan solusinya
adalah :
1) Apakah penggunaan dual fuel memberikan keunggulan dan keuntungan dari
segi teknis dan ekonomis, khususnya dalam hal operasional mesin;
2) Apakah instalasi dual fuel akan memberikan pengaruh pada stabilitas kapal
ikan berukuran panjang 11 meter; dan
3) Kombinasi penggunaan bahan bakar dan instalasi sistem bahan bakar seperti
apa yang akan menghasilkan potensi operasional mesin dan stabilitas terbaik.
5
Ketiga permasalahan tersebut dirumuskan melalui serangkaian eksperimen
dan simulasi. Eksperimen yang dilakukan meliputi uji coba mesin single fuel dan
dual fuel pada berbagai variasi putaran mesin untuk melihat output daya,
konsumsi solar, dan biaya total konsumsi bahan bakar. Simulasi yang dilakukan
meliputi penilaian kelayakan stabilitas pada satu desain kapal dengan instalasi
single fuel dan dua desain kapal dengan instalasi dual fuel. Analisis teknis dan
ekonomis akan menggunakan multi criteria analysis untuk mengkaji keunggulan
teknis, ekonomis, dan gabungan dari teknis dan ekonomis. Rangkaian eksperimen,
simulasi, dan multi criteria analysis akan menjawab ketiga permasalahan yang
ada.
Batasan Penelitian
1) Mesin yang digunakan untuk pengujian adalah mesin Dong Feng ZS1100;
2) Kapal yang digunakan untuk simulasi adalah jenis kapal motor (KM) dibawah
5 GT;
3) Kajian teknis dibatasi pada operasional mesin dan stabilitas statis; dan
4) Kajian ekonomi terbatas pada harga total konsumsi bahan bakar yang
ditetapkan tahun 2012.
Hipotesis
Hipotesis dalam penelitian ini adalah penggunaan bahan bakar dual fuel akan
meningkatkan keunggulan teknis pada mesin.
Tujuan
Tujuan dari dilakukannya penelitian ini adalah :
(1) mengkaji potensi operasional mesin secara teknis dan ekonomis saat
menggunakan dual fuel dibandingkan dengan penggunaan single fuel;
(2) Menganalisis penentuan posisi penempatan CNG kit yang
menghasilkan stabilitas terbaik pada kapal; dan
(3) Mengkaji pilihan terbaik pada kombinasi potensi operasional mesin dan
stabilitas.
6
Manfaat
(1) Memberikan informasi desain instalasi bahan bakar CNG yang
memberikan kinerja stabilitas terbaik pada kapal ikan berukuran
panjang 11 meter;
(2) Memberikan informasi kombinasi penggunaan bahan bakar dan
instalasi sistem bahan bakar terbaik pada potensi operasional mesin dan
stabilitas;
(3) Memberikan solusi bagi para nelayan untuk mengurangi biaya
operasional;
(4) Memberikan masukan bagi pemerintah untuk membuat program
konversi bahan bakar bagi para nelayan kecil;
(5) Memberikan wawasan dan pemahaman mengenai pemakaian dual fuel
bagi mesin diesel yang digunakan oleh kapal ikan berukuran panjang 11
meter; dan
(6) Sebagai dasar bagi penelitian lanjutan mengenai aspek teknis dan
ekonomis pada kapal ikan berukuran panjang 11 meter.
Kerangka Pemikiran
Kerangka pikir adalah penjelasan sementara terhadap hal yang menjadi
dasar permasalahan dan merupakan argumentasi dalam merumuskan hipotesis.
Kerangka pikir merupakan buatan penulis sendiri yang disusun berdasarkan
tinjauan pustaka dan hasil penelitian yang relevan, serta harus bersifat analitis dan
sistematis (Al-Hafizh, 2013). Gambar 3 menjelaskan mengenai kerangka
pemikiran dari penelitian ini. Kerangka pemikiran ini dimulai dari pernyataan
permasalahan dan diikuti dengan berbagai hal terkait pemecahan permasalahan
hingga menghasilka solusi yang diharapkan
7
Harga bahan bakar adalah
permasalahan laten bagi
nelayan
60% biaya
operasional
digunakan untuk
pembelian bahan
bakar
Nelayan secara
umum
menggunakan mesin
diesel
Penggunaan CNG sebagai
upaya mengurangi
ketergantungan pada
ketersediaan BBM
Potensi stabilitas
Potensi operasional
mesin
Diperlukan analisa teknis
dan ekonomis untuk
mengetahui keunggulan
dual fuel
DayaTorsi
Konsumsi
solar
Harga
Konsumsi
Bahan
Bakar
Diperlukan analisa teknis
untuk mengetahui
keunggulan dual fuel
Desain
Instalasi 1
Desain
Instalasi 2
Desain
Instalasi 3
Area 0
to 30
Area 0
to 30
Area 0
to 30
Area 0 to 40
Area 0 to 40
Area 0 to 40
Area 30 to 40
Area 30 to 40
Area 30 to 40
Max GZ at 30
or greater
Max GZ at 30
or greater
Max GZ at 30
or greater
Angle at
maximum GZ
Angle at
maximum GZ
Angle at
maximum GZ
Initial GMT
at fishing
vessel
Initial GMT
at fishing
vessel
Initial GMT
at fishing
vessel
ANALISA DATA
DAN
PEMBAHASAN
Kelayakan teknis dan ekonomis dual
fuel sebagai bahan bakar alternatif bagi
kapal penangkap ikan berukuran 11
meter
Gambar 3 Kerangka Pemikiran
8
2 METODE PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan di workshop Balai Besar Pengembangan Penangkapan
Ikan (BBPPI) Kementrian Kelautan dan Perikanan yang bertempat di Semarang.
Penelitian dilaksanakan mulai bulan September hingga bulan Desember 2012.
Alat dan Bahan
Alat yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah :
1) 1 unit mesin diesel Dong Feng ZS1100;
Mesin Dong Feng ZS 1100 banyak digunakan karena harganya yang sangat
ekonomis, yaitu Rp 4.250.000,00. Mesin Dong Feng ZS1100 memiliki harga
yang berbeda jauh dengan marine diesel engine, marine gasoline engine,
bahkan dengan mesin multiguna Kubota. Gambar 4 menunjukkan bentuk
mesin Dong Feng ZS 1100, Tabel 2 menunjukkan perbandingan harga mesin
kapal, dan Tabel 3 menunjukkan spesifikasi dari mesin Dong Feng ZS 1100.
Gambar 4 Mesin Dong Feng ZS 1100
9
Tabel 2 Perbandingan harga mesin kapal
Engine Maker
Tipe Mesin
Daya
Harga
Dong feng ZS1100
Diesel multiguna
16 HP
Rp 4.250.000
Kubota RD 140
Diesel multiguna
14 HP
Rp 21.500.000
Yanmar 2YM 15
Marine diesel
engine
14 HP
Rp 60.880.000
Volvo Penta D1-13 Marine diesel
engine
12 HP
Rp 108.000.000
Yamaha F15SM
Marine engine
15 HP
Rp 27.660.000
Tohatsu MFS
Marine engine
15 HP
Rp 23.499.000
Suzuki DF15
Marine engine
15 HP
Rp 22.950.000
Mercury 15M
Marine engine
15 HP
Rp 23.950.000
Sumber: (www.boats.net/outboard motor)
Model
Tabel 3 Spesifikasi mesin Dong Feng ZS 1100
S 1100 A2
Tipe
Horisontal, 4 langkah
Sistem pembakaran
Swirl combustion chamber
Jumlah silinder
1
Diameter x langkah
100 x 115
Volume total (L)
0.903
Rasio kompresi
19.5:1
1 hr rated output (kW/rpm)
12/2 200
12 hr rated output (kW/rpm)
11/2 200
SFOC (gr/kWh)
250
SLOC (gr/kWh)
n/a
Sistem pendingin
Hopper
Sistem pelumasan
Combined pressure and splashing
Metode starter
Hand cracking
Berat bersih (kg)
155
10
2) 1 unit dinamometer;
Dinamometer berfungsi untuk mengukur torsi dan daya sebagai fungsi
kecepatan putar mesin sekaligus. Gambar 5 menunjukkan impeller sebagai
bagian dari dinamometer yang digunakan.
Gambar 5 impeller pada Dinamometer tipe Magnetic Eddy Current Retarder
Dinamometer yang digunakan dalam percobaan memiliki spesifikasi
sebagai berikut :
Jenis
: Magnetic Eddy Current Retarder;
Merk
: Dyno Dynamics;
Maximum Power Steady Speed
: 500 HP;
Maximum Torque Steady Speed
: 1800 Nm;
Putaran maksimal mesin
: 4500 RPM.
11
3) Gelas ukur;
Gelas ukur digunakan untuk menampung solar yang akan digunakan untuk
menguji mesin. Fungsi lain dari gelas ukur adalah untuk memberi takaran
bahan bakar sehingga memudahkan dalam menghitung konsumsi solar.
Gambar 6 menunjukkan bentuk gelas ukur yang digunakan.
Gambar 6 Gelas ukur
4) CNG kit;
CNG kit terdiri atas beberapa komponen, yaitu: tangki CNG, katup utama,
pipa gas tekanan tinggi, gas regulator, selang gas tekanan rendah, katup
tenaga, dan gas mixer. Tangki CNG berfungsi sebagai media penyimpanan
CNG. Tangki ini harus mampu menahan tekanan dari CNG yang dapat
mencapai 200 bar. Gambar 7 menunjukkan bentuk CNG kit, Tabel 4
memberikan informasi mengenai spesifikasi dari tangki CNG yang
digunakan, dan Tabel 5 memberikan informasi mengenai spesifikasi dari
katup utama.
12
Gambar 7 CNG kit
Pembuat
Tabel 4 Spesifikasi tabung CNG
Beijing Tianhai Industry Co. Ltd
Lembaga pemberi sertifikasi
Bureau veritas (BV)
Jangkauan temperatur gas
-40 °C hingga 65 °C
Tekanan maksimal
200 bar
Usia pemakaian
15 tahun
Kapasitas (air)
55 L
Panjang tabung
935 mm±20
Berat kosong
48 kg±5 %
13
Tabel 5 Spesifikasi katup utama
Tekanan kerja maksimal
260 bar
Temperatur kerja
5)
6)
7)
8)
9)
-40 °C s.d 70 °C atau -40 °C s.d 85 °C
Stopwatch;
Kamera;
Timbangan digital;
Termometer digital; dan
Software desain kapal.
Bahan yang digunakan adalah bahan bakar jenis solar, dan Compressed
Natural Gas.
Metode Pengambilan Data
Penelitian ini menggunakan metode eksperimental di workshop BBPPI
Semarang dan simulasi numerik dengan perangkat lunak terkait. Data hasil
percobaan pada penelitian merupakan data yang diperlukan untuk mengkaji
potensi operasional mesin menggunakan dual fuel. Simulasi numerik dilakukan
pada analisis stabilitas kapal untuk melihat pengaruh instalasi dual fuel pada
kualitas stabilitas statis kapal.
Data yang dikumpulkan terdiri atas data utama dan data pendukung. Data
utama terdiri dari output daya dan torsi, konsumsi solar, dan dimensi kapal ikan.
Hasil penelitian BBPPI (2010) digunakan untuk mengetahui output daya dan torsi
serta konsumsi bahan bakar. Hasil penelitian ini disampaikan dan dijabarkan pada
Bab Hasil dan Pembahasan. Data pendukung terdiri dari asumsi berat alat
tangkap, volume palka, berat dan dimensi instalasi CNG (termasuk tangki dalam
keadaan penuh), dan kebutuhan es. Berat alat tangkap (gillnet) didapatkan dari
simulasi perhitungan yang dikemukakan oleh BBPPI (2012). Volume ruang palka
dan kebutuhan es didapatkan berdasarkan rumus dari Shawyer dan Pizzali (2003),
yaitu:
FHV = L x B x D x 0,14 ± 10% ..........................................................................(1)
Mi = (Mf x Tfi) /100.
..........................................................................(2)
Dimana:
FHV = volume ruang palka
L
= panjang kapal;
B
= lebar kapal;
D
= tinggi geladak;
Mi
= massa dari es;
Mf
= massa ikan yang akan didinginkan; dan
Tfi
= temperatur tubuh ikan.
14
Gambar 8 Lines plan kapal uji
Merujuk pada Clarke dan Johnston (2002) dan Johnston et al. (1991), suhu tubuh
ikan di perairan tropis adalah sebesar 30° C.
Data dimensi kapal ikan dan lines plan diambil dari penelitian Nugraha
(2004) dan digambar ulang serta dimodifikasi hingga menjadi tiga Gambar desain
general arrangement. Gambar 8 menunjukkan lines plan kapal uji.
15
Berat alat tangkap, volume ruang palka, kebutuhan es, dimensi CNG kit,
jumlah nelayan, dan lines plan menjadi variabel pada ketiga desain general
arrangement hasil modifikasi. Setiap desain general arrangement diberi simulasi
untuk mengetahui kualitas stabilitas statisnya.
Hasil dari eksperimen pada potensi operasional mesin dan simulasi pada
potensi stabilitas akan menjadi dasar dalam menilai aspek teknis dan ekonomis.
Terdapat beberapa perlakuan yang diberikan dalam penelitian ini. Pada potensi
operasional mesin, perlakuan yang diberikan adalah dengan menggunakan sistem
bahan bakar tunggal (single fuel) dan bahan bakar ganda (dual fuel).
Adapun perlakuan yang diberikan pada potensi stabilitas adalah dengan
membuat tiga desain penempatan sistem bahan bakar. Parameter yang digunakan
dalam menilai perlakuan yang diberikan adalah output daya, konsumsi solar,
harga total konsumsi bahan bakar, luas area kurva 0° sampai 30°, luas area kurva
0° sampai 40°, luas area 30° sampai °40, nilai GM, nilai maksimal GZ, sudut pada
nilai maksimal GZ. Tabel 6 dibawah ini menggambarkan ketentuan yang diatur
oleh International Maritime Organization (IMO) mengenai standar minimal
stabilitas yang harus dipenuhi oleh kapal, dan Tabel 7 menggambarkan perlakuan
yang diberikan pada penelitian ini.
Tabel 6 Standar stabilitas kapal oleh IMO
Kriteria
Standar Minimal
Luas area 0° sampai 30°
3,15 m.deg
Luas area 0° sampai 40°
5,16 m.deg
Luas area 30° sampai 40°
1,72 m.deg
Nilai maksimum GZ
0,2 m
Sudut pada nilai maksimum GZ
25°
Nilai GM untuk kapal ikan
0,35 m
Sumber :Muckle, 1978.
Tabel 7 Perlakuan pada tiap potensi
Potensi
Operasional mesin
Perlakuan
Single fuel
Dual fuel
Parameter
- Output daya
- Konsumsi solar
- Harga total
konsumsi bahan
bakar
keterangan
Stabilitas
Desain ke-1
- Luas area 0° sd 30°
- Luas area 0° sd 40°
- Luas area 30° sd
40°
- nilai GM
- nilai maksimal GZ
- sudut pada nilai
maksimal GZ
CNG kit diletakkan
dibawah geladak
Desain ke-2
Desain ke-3
Menggunakan single
fuel
CNG kit diletakkan
diatas geladak
16
Pada variabel output daya; konsumsi solar; harga total konsumsi bahan
bakar, pengukuran dilakukan pada putaran 1100 rpm, 1400 rpm, 1500 rpm, dan
1800 rpm. Pengukuran ini dilaksanakan di workshop BBPPI Semarang dengan
menggunakan mesin Dong Feng ZS 1100 yang dilengkapi dengan dinamometer
untuk mengukur daya dan gelas ukur serta timbangan digital untuk menghitung
konsumsi solar dan CNG. BBPPI pun melakukan pengukuran pembanding dengan
menggunakan kapal nelayan selama dua jam dengan kedua jenis bahan bakar
(single fuel dan dual fuel). Nilai yang dibandingkan adalah pada putaran 1500
rpm, karena putaran tersebut merupakan service continous rating yang digunakan
oleh nelayan saat operasi penangkapan ikan berlangsung.
Pada penilaian stabilitas, terdapat tiga desain general arrangement. Hal
yang membedakan antara ketiga desain ini terutama pada jenis dan peletakan
instalasi sistem bahan bakar. Pada desain ke-1, instalasi sistem bahan bakar
menggunakan dual fuel dengan peletakan CNG kit dibawah geladak. Pada Desain
ke-2, instalasi sistem bahan bakar menggunakan single fuel. Pada desain ke-3,
sistem instalasi bahan bakar menggunakan dual fuel dengan peletakan CNG kit
diatas geladak. Detail peletakan dan bobot dari komponen–komponen pada desain
ke-1 dapat dilihat pada Tabel 8 dan Gambar 9.
Tabel 8 Tata letak dan berat komponen pada desain ke-1
Komponen
berat
letak horizontal
letak vertikal
(ton)
(m)
(m)
2 orang
0,15
0,22
1,02
Perbekalan
0,03
0,22
0,90
2 orang
0,15
2,69
1,02
Ikan
0,52
6,53
0,41
Es
0,22
1,03
0,40
Gillnet
0,15
9,30
0,80
CNG
0,08
5,02
0,23
17
Gambar 9 General Arrangement pada desain ke-1
18
Desain ke-1 menunjukkan bahwa terdapat empat orang nelayan yang
diasumsikan berada di belakang dan di bagian tengah dengan berat masingmasing 75 kg. Dua orang berada pada posisi di 0,22 m dari titik afterpeak, dan
dua orang lainnya berada pada posisi 2,69 m dari titik afterpeak. Gillnet yang
digunakan untuk menangkap ikan akan disimpan di dalam net storage setelah
operasi penangkapan ikan selesai dilaksanakan. Net storage berada pada posisi
9,30 m dari titik afterpeak dengan berat diasumsikan sebesar 150 kg. Titik
afterpeak adalah titik di bagian buritan kapal yang dijadikan sebagai titik nol atau
titik awal perhitungan panjang kapal. Titik ini umumnya berada sejajar dengan
poros kemudi.
Ikan yang telah ditangkap akan diletakkan di dalam fish hold yang berada
pada posisi 6,53 m dari titik afterpeak dengan asumsi berat ikan sebesar 516 kg.
Asumsi berat ikan didapatkan dari volume ruang palka (fish hold) yang terdapat
pada General Arrangement setelah dikalikan dengan stowage factor ikan. CNG
kit diletakkan di bawah geladak dan berada pada posisi sejajar dengan mesin
utama. Berat CNG kit adalah 80 kg dan berada pada posisi 5,02 m dari titik
afterpeak. Es digunakan untuk mendinginkan ikan hasil tangkapan agar
kualitasnya tetap terjaga. Berat es yang terdapat di dalam kapal diasumsikan
sebesar 221 kg dan berada pada posisi 1,03 m dari titik afterpeak.
Detail peletakan dan bobot dari komponen – komponen pada desain ke-2
dapat dilihat pada Tabel 9 dan Gambar 10.
Tabel 9 Tata letak dan berat komponen pada desain ke-2
Komponen
berat letak horizontal letak vertikal
(ton)
(m)
(m)
2 orang
0,15
0,22
1,02
Perbekalan
0,03
0,22
0,90
2 orang
0,15
2,69
1,02
Ikan
0,72
5,85
0,41
Es
0,31
1,03
0,42
Gillnet
0,15
9,30
0,80
Solar 1 (portable)
0,01
2,11
1,07
Solar 2 (portable)
0,01
2,53
1,07
Solar 3 (portable)
0,01
2,11
1,07
Solar 4 (portable)
0,01
2,53
1,07
19
Gambar 10 General Arrangement pada desain ke-2
20
Desain ke-2 menunjukkan bahwa terdapat empat orang nelayan yang
diasumsikan berada di belakang dan di bagian tengah dengan berat masingmasing 75 kg. Dua orang berada pada posisi di 0,22 m dari titik afterpeak, dan
dua orang lainnya berada pada posisi 2,69 m dari titik afterpeak. Gillnet yang
digunakan untuk menangkap ikan akan disimpan di dalam net storage setelah
operasi penangkapan ikan selesai dilaksanakan. Net storage berada pada posisi
9,30 m dari titik afterpeak dengan berat diasumsikan sebesar 150 kg.
Ikan yang telah ditangkap akan diletakkan di dalam fish hold yang berada
pada posisi 5,85 m dari titik afterpeak dengan asumsi berat ikan sebesar 723 kg.
CNG kit diletakkan di bawah geladak dan berada pada posisi sejajar dengan mesin
utama. Desain ke-2 menggunakan bahan bakar single fuel, sehingga tidak terdapat
CNG kit didalam kapal. Berat bersih CNG adalah 17 kg, dan CNG akan habis
setelah mesin dinyalakan selama 21 jam pada service continous rating (1 500
rpm).
Nilai ini setara dengan penggunaan 57 liter solar, sehingga diperlukan
penambahan 57 liter solar cadangan di atas kapal yang terbagi dalam empat
jeriken. Jeriken ini akan diletakkan pada posisi 2,11 m dan 2,53 m dari titik
afterpeak. Es digunakan untuk mendinginkan ikan hasil tangkapan agar
kualitasnya tetap terjaga. Berat es yang terdapat di dalam kapal diasumsikan
sebesar 310 kg dan berada pada posisi 1,03 m dari titik afterpeak. Hal yang
membedakan antara Desain ke-2 dan desain ke-1 adalah penggunaan single fuel.
Penggunaan single fuel menjadikan ruang CNG kit dapat dikonversi menjadi fish
hold sehingga ikan yang ditangkap 200 kg lebih banyak dibandingkan desain ke1.
Detail peletakan dan bobot dari komponen – komponen pada desain ke-3
dapat dilihat pada Tabel 10 dan Gambar 11
Tabel 10 Tata letak dan berat komponen pada desain ke-3
Komponen
Berat
(ton)
Lokasi horizontal
(m)
Lokasi vertikal
(m)
2 orang
0,15
0,22
1,02
Perbekalan
0,03
0,22
0,90
2 orang
0,15
2,69
1,02
Ikan
0,72
5,85
0,41
Es
0,31
1,03
0,42
Gillnet
0,15
9,30
0,80
CNG
0,08
2,79
1,08
Gambar 11 General Arrangement pada desain ke-3
21
22
Desain ke-3 menunjukkan bahwa terdapat empat orang nelayan yang
diasumsikan berada di belakang dan di bagian tengah dengan berat masingmasing 75 kg. Dua orang berada pada posisi di 0,22 m dari titik afterpeak, dan
dua orang lainnya berada pada posisi 2,69 m dari titik afterpeak. Gillnet yang
digunakan untuk menangkap ikan akan disimpan di dalam net storage setelah
operasi penangkapan ikan selesai dilaksanakan. Net storage berada pada posisi
9,30 m dari titik afterpeak dengan berat diasumsikan sebesar 150 kg.
Ikan yang telah ditangkap akan diletakkan di dalam fish hold yang berada
pada posisi 5,85 m dari titik afterpeak dengan asumsi berat ikan sebesar 723 kg.
CNG kit diletakkan di atas geladak. Berat CNG kit adalah 80 kg dan berada pada
posisi 2,79 m dari titik afterpeak.
Es digunakan untuk mendinginkan ikan hasil tangkapan agar kualitasnya
tetap terjaga. Berat es yang terdapat di dalam kapal diasumsikan sebesar 310 kg
dan berada pada posisi 1,03 m dari titik afterpeak. Hal yang membedakan antara
desain ke-3 dan desain ke-1 adalah peletakan tabung CNG. Tabung CNG pada
desain ke-1 diletakkan di bawah geladak dan sejajar mesin utama, sedangkan pada
desain ke-3, tabung CNG diletakkan di atas geladak sehingga ruang muat yang
dimiliki oleh desain ke-3 mampu memuat ikan 200 kg lebih banyak jika
dibandingkan dengan desain ke-1.
Metode Pengolahan dan Analisis Data
Pengolahan data dilakukan dengan mentabulasikan data hasil percobaan
pada potensi penggunaan dual fuel dan hasil simulasi numerik dari perhitungan
stabilitas. Metode analisis data merupakan bagian yang sangat penting dalam
rangkaian penelitian. Pemilihan metode analisis yang sesuai akan memberikan
penyelesaian yang tepat dalam menjawab sebuah permasalahan dan mencapai
tujuan penelitian. Pada penelitian ini, data yang telah dikumpulkan melalui
eksperimen dan simulasi dianalisa dengan menggunakan metode multi criteria
analysis. Form Hasil analisis data disajikan dalam Tabel 11, 12, dan 13
Tabel 11 Form data penggunaan bahan bakar solar (single fuel)
Kriteria Tekno Ekonomi
Daya saat menggunakan solar (HP)
Solar
Skor
Bobot
Konsumsi solar (cm3/h)
Harga konsumsi solar (Rp)
Jumlah
Jumlah
23
Tabel 12 Form data penggunaan bahan bakar solar+CNG (dual fuel)
Kriteria tekno ekonomi
Dual
Fuel
Skor
Bobot
Jumlah
Daya saat menggunakan solar+CNG (HP)
Konsumsi solar (cm3/h)
Harga konsumsi solar+CNG (Rp)
Jumlah
Tabel 13 Form data stabilitas
Load
case
1
Kriteria
stabilitas
Load
case
2
Load
case
3
Std
Skr Skr Skr Bobot
1
2
3
Area 0 to 30
3,15
0,04
Area 0 to 40
5,16
0,05
Area 30 to 40
1,72
0,04
Max GZ at 30
0,20
0,46
Angle at
GZ
25
0,24
0,35
0,17
max
Initial GMT for
fishing vessel
Jml
1
Jml Jml
2
3
Keterangan : Std adalah standar minimal yang ditetapkan oleh IMO
Skr adalah nilai skor pada tiap-tiap loadcase/desain
Jml adalah nilai kualitas dari kriteria stabilitas
Metode multi criteria analysis adalah metode analisis yang menggunakan
sistem skoring dan standarisasi (bobot) untuk menemukan kombinasi perlakuan
yang terbaik dari semua perlakuan yang ada. Pada penelitian ini, perlakuan yang
digunakan adalah:
1) Single fuel, yaitu mesin kapal hanya menggunakan satu jenis bahan
bakar, yaitu solar;
2) Dual fuel, yaitu mesin kapal menggunakan dua jenis bahan bakar, yaitu
solar–CNG; dan
3) Posisi penempatan CNG kit.
Tabel 14 sampai 22 berisikan skoring pada berbagai variabel. Penetapan skoring
1 sampai 7 didasarkan pada perbedaan persentase kenaikan nilai pada setiap
variabel yang akan menunjukkan kualitas dari setiap variabel. Nilai skor yang
rendah menunjukkan kualitas suatu variabel kurang baik dan nilai skor yang
semakin tinggi skor menunjukkan kualitas suatu variabel semakin baik.
24
Skor
Tabel 14 Skoring untuk output daya
Keterangan
7
daya meningkat > 100 % dibanding saat menggunakan solar
6
daya meningkat 75 % sampai 100 % dibanding saat menggunakan solar
5
daya meningkat 50 % sampai 75 % dibanding saat menggunakan solar
4
daya meningkat 25 % sampai 50 % dibanding saat menggunakan solar
3
daya meningkat 10 % sampai 25 % dibanding saat menggunakan solar
2
daya meningkat < 10 % dibanding saat menggunakan solar
1
daya lebih rendah dari daya mesin saat menggunakan solar
Skor
7
6
5
4
3
2
1
Tabel 15 Skoring untuk konsumsi bahan bakar
Keterangan
konsumsi solar berkurang >100 % dibanding saat menggunakan single
fuel
konsumsi solar berkurang 75 % sampai 100 % dibanding saat
menggunakan single fuel
konsumsi solar berkurang 50 % sampai 75 % dibanding saat
menggunakan single fuel
konsumsi solar berkurang 25 % sampai 50 % dibanding saat
menggunakan single fuel
konsumsi solar berkurang 10 % sampai 25 % dibanding saat
menggunakan single fuel
konsumsi solar berkurang < 10 % dibanding saat menggunakan single
fuel
konsumsi solar lebih boros dibanding saat menggunakan single fuel
25
Skor
Tabel 16 Skoring untuk harga total konsumsi bahan bakar
Keterangan
7
harga total konsumsi bahan bakar dapat dihemat >100 %
6
2
harga total konsumsi bahan bakar dapat dihemat 75 % sampai
100 %
harga total konsumsi bahan bakar dapat dihemat 50 % sampai
75 %
harga total konsumsi bahan bakar dapat dihemat 25 % sampai
50 %
harga total konsumsi bahan bakar dapat dihemat 10 % sampai
25 %
harga total konsumsi bahan bakar dapat dihemat < 10 %
1
harga total konsumsi bahan bakar lebih boros
5
4
3
Tabel 17 Skoring untuk luas area 0° sampai 30° pada kurva stabilitas
Skor
Keterangan
7
luas area >100 % diatas 3,15 m.deg
6
luas area 75 % sampai 100 % diatas 3,15 m.deg,
5
luas area 50 % sampai 75 % diatas 3,15 m.deg
4
luas area 25 % sampai 50 % diatas 3,15 m.deg,
3
luas area 10 % sampai 25 % diatas 3,15 m.deg,
2
luas area < 10 % diatas 3,15 m.deg
1
luas area kurang dari 3,15 m.deg
26
Tabel 18 Skoring untuk luas area 0° sampai 40° pada kurva stabilitas
Skor
Keterangan
7
luas area >100 % diatas 5,16 m.deg,
6
luas area 75 % sampai 100 % diatas 5,16 m.deg,
5
luas area 50 % sampai 75 % diatas 5,16 m.deg,
4
luas area 25 % sampai 50 % diatas 5,16 m.deg
3
luas area 10 % sampai 25 % diatas 5,16 m.deg,
2
luas area < 10 % diatas 5,16 m.deg,
1
luas area kurang dari 5,16 m.deg
Tabel 19 Skoring untuk luas area 30° sampai 40° pada kurva stabilitas
Skor
Keterangan
7
luas area >100 % diatas 1,72 m.deg
6
luas area 75 % sampai 100 % diatas 1,72 m.deg
5
luas area 50 % sampai 75 % diatas 1,72 m.deg
4
luas area 25 % sampai 50 % diatas 1,72 m.deg
3
luas area 10 % sampai 25 % diatas 1,72 m.deg
2
luas area < 10 % diatas 1,72 m.deg
1
luas area kurang dari 1,72 m.deg
27
Skor
Tabel 20 Skoring untuk nilai maksimal GZ
Keterangan
7
panjang GZ >100 % diatas 0,2 m
6
panjang GZ 75 % sampai 100 % diatas 0,2 m
5
panjang GZ 50 % sampai 75 % diatas 0,2 m
4
panjang GZ 25 % sampai 50 % diatas 0,2 m
3
panjang GZ 10 % sampai 25 % diatas 0,2 m
2
panjang GZ < 10 % diatas 0,2 m
1
panjang GZ kurang dari 0,2 m
Skor
Tabel 21 Skoring untuk sudut maksimum GZ
Keterangan
7
besar sudut >100 % diatas 25°
6
besar sudut 75 % sampai 100 % diatas 25°
5
besar sudut 50 % sampai 75 % diatas 25°
4
besar sudut 25 % sampai 50 % diatas 25°
3
besar sudut 10 % sampai 25 % diatas 25°
2
besar sudut < 10 % diatas 25°
1
besar sudut kurang dari 25°
28
Skor
Tabel 22 Skoring untuk nilai GM pada kapal ikan
Keterangan
6
panjang GMT 75 % sampai 100 % diatas 0,35 m
5
panjang GMT 50 % sampai 75 % diatas 0,35 m
4
panjang GMT 25 % sampai 50 % diatas 0,35 m
3
panjang GMT 10 % sampai 25 % diatas 0,35 m
2
panjang GMT < 10 % diatas 0,35 m
1
panjang GMT kurang dari 0,35 m
Langkah berikutnya adalah melakukan standarisasi (pembobotan) pada
setiap faktor dalam kriteria teknis dan stabi
BAHAN BAKAR ALTERNATIF KAPAL PENANGKAP
IKAN BERUKURAN PANJANG 11 M
IMAN ANUGERAH BINTORO
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER
INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Potensi CNG
(compressed natural gas) Sebagai Bahan Bakar Alternatif Kapal Penangkap Ikan
Berukuran Panjang 11 m adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, 24 Desember 2013
Iman Anugerah Bintoro
NIM C 451 11 0031
RINGKASAN
IMAN ANUGERAH BINTORO. Potensi CNG (Compressed Natural Gas)
sebagai Bahan Bakar Alternatif Kapal Penangkap Ikan Berukuran Panjang 11 M.
Dibimbing oleh BUDHI HASCARYO ISKANDAR, MOHAMMAD IMRON
,dan YOPI NOVITA
Nelayan dalam melaksanakan operasi penangkapan ikan mengalami
tantangan dari faktor eksternal dan faktor internal, terutama dalam hal pemenuhan
kebutuhan ekonomi. Faktor eksternal yang menghambat adalah gempuran ikan
impor yang menguasai pasar tradisional di sentra kelautan, cuaca buruk, dan
gelombang tinggi. Faktor internal yang menghambat adalah tingginya biaya
operasional kegiatan penangkapan ikan, terutama biaya bahan bakar yang
merupakan variabel dominan dalam biaya operasional.
Mayoritas nelayan di seluruh perairan Indonesia menggunakan kapal kecil
dalam kegiatan operasi penangkapan ikan. Kapal kecil yang dimaksud adalah
kapal yang menggunakan motor tempel (outboard engine) atau kapal motor
dengan nilai GT dibawah lima. Merujuk pada statistik perikanan tangkap perairan
laut tahun 2011 (statistik.kkp.go.id), perahu penangkap ikan dengan motor tempel
(PMT) di seluruh perairan Indonesia berjumlah 225.786 buah. Jumlah ini
menunjukkan bahwa persentase perahu penangkap ikan dengan motor tempel jauh
melebihi perahu tanpa motor dan kapal motor. Data statistik secara nasional tahun
2011 pun menunjukkan bahwa jumlah kapal ikan dengan nilai GT dibawah lima
sebanyak 128.105 buah, lebih banyak dari seluruh kapal ikan yang memiliki GT
Permasalahan harga bahan bakar bagi nelayan adalah masalah laten. Hal ini
disebabkan karena komponen terbesar dari biaya operasional penangkapan ikan
bagi nelayan adalah biaya bahan bakar. Kebijakan subsidi dari Pemerintah pun
tidak dirasakan merata di seluruh Indonesia
Berdasarkan paparan diatas, perlu adanya upaya untuk mengurangi
ketergantungan terhadap ketersediaan bahan bakar minyak, dalam hal ini solar.
Salah satu upaya yang dapat dilakukan adalah dengan menerapkan dual fuel
dalam penggunaan bahan bakar kapal. Dual fuel yang dimaksud adalah
mengkombinasikan penggunaan bahan bakar solar dengan Compressed Natural
Gas (CNG).
CNG kit memiliki dimensi yang cukup besar sehingga hanya cocok
dipergunakan pada kapal dengan ukuran lebar diatas 2 m. Penggunaan CNG kit
mengakibatkan adanya penambahan muatan di atas kapal sebesar 80 kg dengan
dimensi 109 cm x 17 cm x 17 cm (P x L x T). Penambahan muatan di atas kapal
akan mengakibatkan perubahan posisi titik berat yang pada akhirnya akan
mempengaruhi kualitas stabilitas kapal. Tujuan dari dilakukannya penelitian ini
adalah mengkaji potensi operasional mesin secara teknis dan ekonomis saat
menggunakan dual fuel dibandingkan dengan penggunaan single fuel,
menganalisis penentuan posisi penempatan CNG kit yang menghasilkan stabilitas
terbaik pada kapal, dan mengkaji pilihan terbaik pada kombinasi potensi
operasional mesin dan stabilitas.
Penelitian dilakukan di workshop Balai Besar Pengembangan Penangkapan
Ikan (BBPPI) Kementrian Kelautan dan Perikanan yang bertempat di Semarang.
Penelitian dilaksanakan mulai bulan September hingga bulan Desember 2012.
Penelitian ini menggunakan metode eksperimental di workshop BBPPI Semarang
dan simulasi numerik dengan perangkat lunak terkait. Data hasil percobaan pada
penelitian merupakan data yang diperlukan untuk mengkaji potensi operasional
mesin menggunakan dual fuel. Simulasi numerik dilakukan pada analisis stabilitas
kapal untuk melihat pengaruh instalasi dual fuel pada kualitas stabilitas statis
kapal.
Data yang dikumpulkan terdiri atas data utama dan data pendukung. Data
utama terdiri dari output daya dan torsi, konsumsi solar, dan dimensi kapal ikan.
Hasil penelitian BBPPI (2010) digunakan untuk mengetahui output daya dan torsi
serta konsumsi bahan bakar. Data pendukung terdiri dari asumsi berat alat
tangkap, volume palka, berat dan dimensi instalasi CNG (termasuk tangki dalam
keadaan penuh), dan kebutuhan es. Data dimensi kapal ikan dan lines plan
diambil dari penelitian Nugraha (2004) dan digambar ulang lalu dimodifikasi
hingga menjadi tiga gambar desain general arrangement.
Pengolahan data dilakukan dengan mentabulasikan data hasil percobaan
pada potensi penggunaan dual fuel dan hasil simulasi numerik dari perhitungan
stabilitas. Pada penelitian ini, data yang telah dikumpulkan melalui eksperimen
dan simulasi akan dianalisa dengan menggunakan metode multi criteria analysis.
Metode multi criteria analysis adalah metode analisis yang menggunakan sistem
skoring dan standarisasi (bobot) untuk menemukan kombinasi perlakuan yang
terbaik dari semua perlakuan yang ada.
Saat menggunakan dual fuel konsumsi solar dan harga total konsumsi bahan
bakar lebih rendah jika dibandingkan saat menggunakan single fuel. Keunggulan
penggunaan single fuel ada pada variabel daya yang dihasilkan, yaitu 23 % lebih
besar jika dibandingkan dengan penggunaan dual fuel. Keunggulan dual fuel pada
konsumsi solar dan harga total konsumsi bahan bakar lebih besar masing–masing
50,52 % dan 17,5 % jika dibandingkan dengan penggunaan single fuel. Pada
potensi stabilitas, desain ke-2 lebih unggul dibandingkan dengan desain ke-1 dan
desain ke-3 dengan nilai 5,5. Desain ke-3 memiliki nilai 5,08 dan desain ke-1
memiliki nilai 5,03. Dua potensi (operasional mesin dan stabilitas kapal) saat
dikombinasikan menunjukkan bahwa keunggulan tertinggi terdapat pada kapal
yang menggunakan dual fuel dengan CNG kit diletakkan di atas geladak dengan
nilai sebesar 8,51 dari nilai maksimal sebesar 14. Kapal saat menggunakan dual
fuel dengan CNG kit diletakkan di bawah ada di posisi kedua dengan nilai sebesar
8,46, sedangkan posisi terakhir adalah kapal yang menggunakan single fuel
dengan nilai sebesar 7,5
Kata kunci: CNG, stabilitas, kapal, dual fuel, multi criteria analysis
SUMMARY
IMAN ANUGERAH BINTORO. CNG (Compressed Natural Gas) potention as an
alternative fuel for fishing ship with 11 m length. Supervised by BUDHI
HASCARYO ISKANDAR, MOHAMMAD IMRON, dan YOPI NOVITA
Fishermen get challenge from both internal and external when doing fishes
catching process, especially at fulfill his economic needs. The external factors are
import fishes who lead the markets, bad weather, and high sea waves. The internal
factor is high operational cost, especially from fuel costs.
Majority of indonesia’s fishermen use small ship for catch fishes. Small ship
is ship that use outboard engine or non GT ship. According to 2011 fisheries
statistics (statistik.kkp.go.id), fishing ship that use outboard engine have amounts
of 225 786. these amounts shows that outboard engine fishing ship are dominant.
Statistics data also shown that non GT fishing ship are dominant.
Fuel cost problem are latent problem for fishermen because it became
biggest component from operational cost. Based on description above, it needs
effort to reduce dependency to fuel stock, especially solar stock. One of efforts
that can be done is implementation of dual fuel in fishing ship. Dual fuel is
combination of solar and Compresed Natural Gas (CNG).
CNG kit only suitable for ship which have breadth more than 2 m. Usage of
CNG kit will added mass 80 kg on board. These added mass will affected centre
gravity position and ship stability. Purpose from thi research are study about
engine operation potention technically and economically when using dual fuel
compare with using single fuel, analyze best location for CNG that give best
stability result for the ship, study best option for potention combination from
engine operational and stability.
Research held at BBPPI workshop in Semarang, Central Java. This research
conduct at September until December 2012 and using method experimental and
numerical simulation. Data collected from BBPPI (2010) and Nugraha (2004).
Data processed with microsoft excel and analyzed with multi criteria analysis.
Multi criteria analysisi is analysis method that use scoring and standarization to
define best potention combination. When using dual fuel, solar consumption dan
total fuel costs is better than use single fuel. Superiority of single fuel locate at its
horse power. Horse power from single fuel engine are 23% higher than dual fuel
engine. Superiority of dual fuel are from solar consumption an total fuel costs. It
superiority are 50,52 % and 17,5 % compared to single fuel. Design 3 has value
5,08 and design 1 has value 5,03. Two potension (engine operational ann ship
stability) when combined shows that the best superiority occur when ship use dual
fuel with CNG kit located above deck . this combination has value 8,51 from
maximum value 14. Ship when using dual fuel with CNG kit located below deck
is in second position with value 8,46, and the last position is ship with single fuel
which have value 7,5
Key words: CNG, stability, ship, dual fuel, multi criteria analysis
© Hak Cipta Milik IPB, tahun 2014
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan
pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan,
penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak
merugikan kepentingan IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya
tulis ini dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
POTENSI CNG (COMPRESSED NATURAL GAS) SEBAGAI
BAHAN BAKAR ALTERNATIF KAPAL PENANGKAP
IKAN BERUKURAN PANJANG 11 M
IMAN ANUGERAH BINTORO
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
Pada
Program Studi Teknologi Perikanan Tangkap
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Penguji luar biasa/luar komisi pada Ujian Tesis: Dr. Ir. Wazir Mawardi, M.Si
Judul Tesis
Nama
NIM
: Potensi CNG (Compressed Natural Gas) sebagai
Bahan Bakar Alternatif Kapal Penangkap Ikan Berukuran
Panjang 11 m
: Iman Anugerah Bintoro
: C 451 11 0031
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Budhi Hascaryo Iskandar, M.Si
Ketua
Dr. Ir. Mohammad Imron, M.Si
Anggota
Dr. Yopi Novita S.Pi, M.Si
Anggota
Diketahui oleh
Ketua Program Studi
Teknologi Perikanan Tangkap
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof. Dr. Ir. Mulyono S Baskoro, M.Sc
Dr. Ir. Dahrul Syah, M.ScAgr
Tanggal Ujian :
24 Desember 2013
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat
dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini dengan
baik. Shalawat dan salam selalu tercurahkan kepada nabi Muhammad SAW.
Penelitian ini dilaksanakan pada akhir tahun 2012 dengan judul “Potensi CNG
(Compressed Natural Gas) Sebagai Bahan Bakar Alternatif Kapal Penangkap Ikan
Berukuran Panjang 11 M”
Pada kesempatan ini saya ingin berterima kasih kepada beberapa pihak yang
membantu terlaksananya penelitian ini sehingga dapat terselesaikan, yaitu Dr.
Budhi Hascaryo sebagai ketua komisi pembimbing yang telah banyak
meluangkan waktu untuk berdiskusi dan sangat banyak membantu dalam hal
teknis maupun non teknis sehingga tesis ini terselesaikan, Dr. Mohammad Imron
sebagai pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu untuk berdiskusi dan
memberi saran, Dr. Yopi Novita sebagai pembimbing yang telah banyak
memberikan masukan dan saran yang berharga terutama dalam hal tata penulisan
ilmiah, Bapak Suparman yang telah menginformasikan saya mengenai kegiatan
rencana penelitian di Balai Besar Pengembangan Penangkapan Ikan, bapak
Oktavian yang telah mendampingi dan membantu selama proses pengambilan
data, bapak Hudring yang telah memberikan simulasi perhitungan berat alat
tangkap gillnet, mas Sapto dan mbak Siti yang telah memberikan tempat tinggal
dan pinjaman kendaraan selama penelitian berlangsung, bapak Bayari Sentono
yang telah banyak membantu selama penelitian berlangsung, dan rekan-rekan
sesama peneliti (Bagus, Dhimas, Reza).
Semoga penelitian ini dapat bermanfaat.
Bogor, 24 Desember 2013
Iman Anugerah Bintoro
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
ix
DAFTAR GAMBAR
x
DAFTAR LAMPIRAN
xi
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Batasan Penelitian
Hipotesis
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Kerangka Pemikiran
1
1
4
5
5
5
6
6
2 METODE
Tempat dan Waktu Penelitian
Bahan dan Alat
Metode Pengambilan Data
Metode Pengolahan dan Analisis Data
8
8
8
13
22
3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Aspek Teknis pada Potensi Operasional Mesin
Aspek Ekonomis pada Potensi Operasional Mesin
Analisis Multi Kriteria pada Potensi Operasional Mesin
Aspek Teknis pada Potensi Stabilitas Kapal
Analisis Multi Kriteria pada Potensi Stabilitas
32
32
34
36
38
50
4 KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Saran
52
52
52
DAFTAR PUSTAKA
53
LAMPIRAN
55
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
Dimensi utama kapal uji
Perbandingan harga mesin kapal
Spesifikasi mesin Dong Feng ZS 1100
Spesifikasi tabung CNG
Spesifikasi katup utama
Standar stabilitas kapal oleh IMO
Perlakuan pada tiap potensi
Tata letak dan berat komponen pada desain ke-1
Tata letak dan berat komponen pada desain ke-2
Tata letak dan berat komponen pada desain ke-3
Form data penggunaan bahan bakar solar (single fuel)
Form data penggunaan bahan bakar solar+CNG (dual fuel)
Form data stabilitas
Skoring untuk output daya
Skoring untuk konsumsi bahan bakar
Skoring untuk harga total konsumsi bahan bakar
Skoring untuk luas area 0° sampai 30° pada kurva stabilitas
Skoring untuk luas area 0° sampai 40° pada kurva stabilitas
Skoring untuk luas area 30° sampai 40° pada kurva stabilitas
Skoring untuk nilai maksimal GZ
Skoring untuk sudut maksimum GZ
Skoring untuk nilai GM pada kapal ikan
Standarisasi pada potensi operasional mesin
Standarisasi pada potensi stabilitas
Matriks sebanding secara berpasang
Penghematan biaya bahan bakar per satu jam pemakaian mesin
Perhitungan bobot pada potensi operasional mesin
multi criteria analysis potensi operasional mesin pada penggunaan
single fuel
multi criteria analysis potensi operasional mesin pada penggunaan dual
fuel
Perbandingan titik berat pada tiga desain general arrangement
Kriteria stabilitas kapal uji
Perhitungan bobot pada potensi stabilitas
multi criteria analysis potensi stabilitas kapal
3
9
9
12
13
15
15
16
18
20
22
23
23
24
24
25
25
26
26
27
27
28
29
30
30
36
37
37
37
40
47
51
51
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
Komposisi penggerak kapal ikan di Indonesia
Komposisi ukuran kapal ikan di Indonesia
Kerangka Pemikiran
Mesin Dong Feng ZS 1100
Impeller pada dinamometer tipe magnetic eddy current retarder
Gelas ukur
CNG kit
Lines plan kapal uji
General arrangement pada desain ke-1
General arrangement pada desain ke-2
General arrangement pada desain ke-3
Tahapan Penelitian
Sebaran nilai output daya mesin saat menggunakan single fuel dan dual
fuel
Sebaran nilai konsumsi solar saat menggunakan single fuel dan dual
fuel
Sebaran harga total konsumsi bahan bakar saat menggunakan single
fuel dan dual fuel
Ilustrasi LCG-VCG-TCG
Tipe-tipe stabilitas
Kriteria stabilitas oleh IMO
Kapal dengan stabilitas positif
Kapal dengan stabilitas negatif
Kapal dengan perpindahan muatan diatas kapal
Free surface effect diatas kapal
Kurva stabilitas statis pada kapal uji
1
2
7
8
10
11
12
14
17
19
21
31
32
34
35
39
42
43
44
45
45
46
46
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
Stability calculation for design 1
Stability calculation for design 2
Stability calculation for design 3
Perhitungan ruang muat ikan
55
65
75
85
1
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Nelayan dalam melaksanakan operasi penangkapan ikan mengalami
tantangan dari faktor eksternal dan faktor internal, terutama dalam hal pemenuhan
kebutuhan ekonomi. Faktor eksternal yang menghambat adalah gempuran ikan
impor yang menguasai pasar tradisional di sentra kelautan dan cuaca buruk serta
gelombang tinggi. Faktor internal yang menghambat adalah tingginya biaya
operasional kegiatan penangkapan ikan, terutama biaya bahan bakar yang
merupakan variabel dominan dalam biaya operasional.
Mayoritas nelayan di seluruh perairan Indonesia menggunakan kapal kecil
dalam kegiatan operasi penangkapan ikan. Kapal kecil yang dimaksud adalah
perahu yang menggunakan motor tempel (PMT) atau kapal motor yang memiliki
nilai GT dibawah lima. Merujuk pada statistik perikanan tangkap perairan laut
tahun 2011 (statistik.kkp.go.id), perahu penangkap ikan dengan motor tempel
(PMT) di seluruh perairan Indonesia berjumlah 225.786 buah. Jumlah ini
menunjukkan bahwa persentase perahu penangkap ikan dengan motor tempel jauh
melebihi perahu tanpa motor dan kapal motor. Data statistik tahun 2011
menunjukkan bahwa secara nasional jumlah kapal ikan dengan nilai GT dibawah
lima sebanyak 128.105 buah, lebih banyak dari seluruh kapal ikan yang memiliki
nilai GT diatas lima. Gambar 1 menunjukkan komposisi dari tipe penggerak kapal
penangkap ikan yang terbagi menjadi kapal dengan penggerak motor tempel;non
motor; dan kapal motor. Gambar 2 menunjukkan komposisi ukuran kapal di
seluruh perairan Indonesia
kapal motor
33%
motor tempel
38%
non motor
29%
Gambar 1 Komposisi penggerak kapal penangkap ikan di Indonesia
2
< 5 GT
5-10 GT
10-20 GT
20-30 GT
30-50 GT
50-100 GT
100-200 GT
200-300 GT
300-500 GT
500-1000 GT
1%
1%
1%
0%
0%
0%
4%
7%
20%
66%
Gambar 2 Komposisi ukuran kapal ikan di Indonesia
Permasalahan harga bahan bakar bagi nelayan adalah masalah laten. Hal ini
disebabkan karena komponen terbesar dari biaya operasional penangkapan ikan
bagi nelayan adalah biaya bahan bakar. Kebijakan subsidi dari Pemerintah pun
tidak dirasakan merata di seluruh Indonesia.
Berdasarkan paparan diatas, perlu adanya upaya untuk mengurangi
mengurangi ketergantungan terhadap ketersediaan bahan bakar minyak, dalam hal
ini solar. Salah satu upaya yang dapat dilakukan adalah dengan menerapkan dual
fuel dalam penggunaan bahan bakar kapal. Dual fuel yang dimaksud adalah
mengkombinasikan penggunaan bahan bakar solar dengan Compressed Natural
Gas (CNG). CNG adalah gas bumi/gas alam yang ditekan atau dimampatkan
hingga 200 kg/cm2 atau lebih di dalam suatu tabung atau bejana tekan berbentuk
silinder (BBPPI, 2010). CNG diperoleh dari proses penambangan gas alam atau
gas bumi (Natural Gas = NG) yang dilanjutkan dengan proses pemurnian.
Komposisi kandungan CNG didominasi oleh gas metana (CH4) dalam kisaran
70 % sampai dengan 90 %. CNG memiliki nilai oktan sekitar 120 dan massa jenis
0.6036 kg/m3 sehingga menjadikannya lebih ringan dari udara.
CNG memiliki perbedaan dengan LNG, LPG, dan LGV. LNG adalah Liquid
Natural Gas, yaitu gas alam yang telah diproses untuk menghilangkan
ketidakmurnian dan hidrokarbon berat dan kemudian dikondensasi menjadi cairan
pada tekanan atmosfer dengan mendinginkannya pada suhu sekitar -160° Celcius.
LPG adalah Liquid Petroleum Gas, yaitu campuran dari berbagai unsur
hidrokarbon yang berasal dari penyulingan minyak mentah dan berbentuk Gas.
Gas hasil penyulingan dinaikkan tekanannya hingga diatas 5 kg/cm2 dan
diturunkan suhunya sampai gas berubah menjadi cair. LPG merupakan campuran
terkompresi dari propana (C3H8) dan butana (C4H10). LGV adalah Liquid Gas for
Vehicle, yaitu LPG yang disesuaikan secara khusus untuk kendaraan
dengan komposisi 59 % propana dan 41 % butana (BBPPI, 2010).
3
Kelebihan CNG dibandingkan dengan LNG, LPG dan LGV adalah :
1. CNG berasal dari gas alam yang cadangannya di Indonesia masih
tersedia hingga puluhan tahun kedepan;
2. CNG belum digunakan secara luas oleh masyarakat seperti halnya LPG
yang telah digunakan dalam memenuhi kebutuhan rumah tangga dan
konsumtif;
3. Harga CNG lebih murah daripada BBM karena teknologi yang
digunakan untuk mengolah gas bumi lebih sederhana dan lebih murah
dibandingkan minyak bumi;
4. CNG memiliki nilai oktan sebesar 120, lebih tinggi dibandingkan
dengan nilai oktan LPG dan LGV sebesar 102;
5. CNG memiliki tekanan yang tinggi sehingga dapat lebih cepat terisi
dalam tangki penyimpanan; dan
6. CNG secara ekonomis lebih murah dalam produksi dan penyimpanan
dibandingkan LNG yang membutuhkan pendinginan dan tangki
kriogenik yang mahal.
(BBPPI, 2010)
CNG kit memiliki dimensi yang cukup besar sehingga hanya cocok
dipergunakan pada kapal dengan ukuran lebar diatas 2 m. Penggunaan CNG kit
mengakibatkan adanya penambahan muatan di atas kapal sebesar 80 kg dengan
dimensi 109 cm x 17 cm x 17 cm (P x L x T). Penambahan muatan di atas kapal
akan mengakibatkan perubahan posisi titik berat pada kapal yang pada akhirnya
akan mempengaruhi kualitas stabilitas kapal. Ukuran utama kapal yang akan diuji
stabilitasnya disajikan dalam Tabel 1.
Tabel 1 Dimensi utama kapal uji
Dimensi Utama
Dimensi
Panjang (L)
11,88 m
Lebar (B)
2,5 m
Tinggi geladak (D)
1m
Tinggi sarat (d)
0,75 m
Hind (1967) menyatakan, keselamatan pelayaran suatu kapal lebih banyak
ditentukan oleh stabilitas. Stabilitas kapal adalah kemampuan kapal tersebut untuk
kembali ke posisi semula setelah mengalami gaya dari luar maupun dari dalam
kapal yang menyebabkan kapal itu miring (Hind, 1967).
Berdasarkan pemaparan diatas, perlu dilakukan penelitian aspek teknis dan
ekonomis terhadap potensi penggunaan dual fuel pada mesin kapal. Aspek teknis
meliputi daya mesin dan konsumsi solar pada penggunaan dual fuel, serta
kelayakan stabilitasnya setelah instalasi CNG kit ditambahkan pada kapal. Aspek
ekonomis meliputi perbandingan biaya total konsumsi bahan bakar saat
menggunakan dual fuel dan single fuel.
4
Dalam 10 tahun terakhir, telah banyak penelitian–penelitian yang dilakukan
terkait dengan dual fuel dan stabilitas kapal, diantaranya dilakukan oleh :
1. Setiyanto, pada tahun 2002 meneliti efisiensi tekno stabilitas kapal ikan
tradisional di Kabupaten Batang dan Demak;
2. Semin et al, pada tahun 2008 melakukan review terhadap penggunaan CNG
sebagai bahan bakar alternatif dan pengaruhnya terhadap daya dan emisi gas
buang;
3. Hardjanto, pada tahun 2010 meneliti bahwa kasus kecelakaan - kecelakaan
kapal yang terjadi erat kaitannya dengan aspek stabilitas sebuah kapal.;
4. Pangalila, pada tahun 2010 melakukan penelitian mengenai stabilitas statis
kapal ikan tipe lambut;
5. Farhum, pada tahun 2010 melakukan kajian stabilitas pada empat tipe kasko
kapal pole and line;
6. Susanto et al, pada tahun 2010 melakukan evaluasi desain dan stabilitas kapal
penangkap ikan di PalabuhanRatu;
7. Pangalila, pada tahun 2011 melakukan penelitian mengenai stabilitas statis
kapal pole and line KM Aldeia;
8. Semin et al, pada tahun 2012 meneliti pengaruh perubahan compression ratio
pada mesin diesel saat menggunakan bahan bakar CNG+solar terhadap output
daya mesin; dan
9. Prasetio et al, pada tahun 2013 meneliti bahwa penggunaan solar sebanyak 10
liter dengan nilai Rp. 45 ribu, setelah dilakukan konversi pengunaan BBM
setara dengan penggunaan 2 liter solar dan 6 liter CNG sehingga nelayan dapat
menghemat sebanyak Rp. 16.500.
Penelitian-penelitian tersebut pada umumnya mengkaji aspek teknis dari
penggunaan CNG dan secara terpisah mengkaji stabilitas pada kapal yang
berbeda. Berdasarkan hal tersebut, penelitian aspek teknis penggunaan dual fuel
yang meliputi daya, konsumsi solar, dan stabilitas serta aspek ekonomis pada satu
kapal yang sama perlu dilakukan. Penelitian ini pada akhirnya melengkapi
penelitian-penelitian terdahulu yang belum banyak mengkaji aspek teknis dan
ekonomis terhadap potensi penggunaan dual fuel pada kapal penangkap ikan
berukuran panjang 11 meter.
Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian diatas, permasalahan yang perlu dicarikan solusinya
adalah :
1) Apakah penggunaan dual fuel memberikan keunggulan dan keuntungan dari
segi teknis dan ekonomis, khususnya dalam hal operasional mesin;
2) Apakah instalasi dual fuel akan memberikan pengaruh pada stabilitas kapal
ikan berukuran panjang 11 meter; dan
3) Kombinasi penggunaan bahan bakar dan instalasi sistem bahan bakar seperti
apa yang akan menghasilkan potensi operasional mesin dan stabilitas terbaik.
5
Ketiga permasalahan tersebut dirumuskan melalui serangkaian eksperimen
dan simulasi. Eksperimen yang dilakukan meliputi uji coba mesin single fuel dan
dual fuel pada berbagai variasi putaran mesin untuk melihat output daya,
konsumsi solar, dan biaya total konsumsi bahan bakar. Simulasi yang dilakukan
meliputi penilaian kelayakan stabilitas pada satu desain kapal dengan instalasi
single fuel dan dua desain kapal dengan instalasi dual fuel. Analisis teknis dan
ekonomis akan menggunakan multi criteria analysis untuk mengkaji keunggulan
teknis, ekonomis, dan gabungan dari teknis dan ekonomis. Rangkaian eksperimen,
simulasi, dan multi criteria analysis akan menjawab ketiga permasalahan yang
ada.
Batasan Penelitian
1) Mesin yang digunakan untuk pengujian adalah mesin Dong Feng ZS1100;
2) Kapal yang digunakan untuk simulasi adalah jenis kapal motor (KM) dibawah
5 GT;
3) Kajian teknis dibatasi pada operasional mesin dan stabilitas statis; dan
4) Kajian ekonomi terbatas pada harga total konsumsi bahan bakar yang
ditetapkan tahun 2012.
Hipotesis
Hipotesis dalam penelitian ini adalah penggunaan bahan bakar dual fuel akan
meningkatkan keunggulan teknis pada mesin.
Tujuan
Tujuan dari dilakukannya penelitian ini adalah :
(1) mengkaji potensi operasional mesin secara teknis dan ekonomis saat
menggunakan dual fuel dibandingkan dengan penggunaan single fuel;
(2) Menganalisis penentuan posisi penempatan CNG kit yang
menghasilkan stabilitas terbaik pada kapal; dan
(3) Mengkaji pilihan terbaik pada kombinasi potensi operasional mesin dan
stabilitas.
6
Manfaat
(1) Memberikan informasi desain instalasi bahan bakar CNG yang
memberikan kinerja stabilitas terbaik pada kapal ikan berukuran
panjang 11 meter;
(2) Memberikan informasi kombinasi penggunaan bahan bakar dan
instalasi sistem bahan bakar terbaik pada potensi operasional mesin dan
stabilitas;
(3) Memberikan solusi bagi para nelayan untuk mengurangi biaya
operasional;
(4) Memberikan masukan bagi pemerintah untuk membuat program
konversi bahan bakar bagi para nelayan kecil;
(5) Memberikan wawasan dan pemahaman mengenai pemakaian dual fuel
bagi mesin diesel yang digunakan oleh kapal ikan berukuran panjang 11
meter; dan
(6) Sebagai dasar bagi penelitian lanjutan mengenai aspek teknis dan
ekonomis pada kapal ikan berukuran panjang 11 meter.
Kerangka Pemikiran
Kerangka pikir adalah penjelasan sementara terhadap hal yang menjadi
dasar permasalahan dan merupakan argumentasi dalam merumuskan hipotesis.
Kerangka pikir merupakan buatan penulis sendiri yang disusun berdasarkan
tinjauan pustaka dan hasil penelitian yang relevan, serta harus bersifat analitis dan
sistematis (Al-Hafizh, 2013). Gambar 3 menjelaskan mengenai kerangka
pemikiran dari penelitian ini. Kerangka pemikiran ini dimulai dari pernyataan
permasalahan dan diikuti dengan berbagai hal terkait pemecahan permasalahan
hingga menghasilka solusi yang diharapkan
7
Harga bahan bakar adalah
permasalahan laten bagi
nelayan
60% biaya
operasional
digunakan untuk
pembelian bahan
bakar
Nelayan secara
umum
menggunakan mesin
diesel
Penggunaan CNG sebagai
upaya mengurangi
ketergantungan pada
ketersediaan BBM
Potensi stabilitas
Potensi operasional
mesin
Diperlukan analisa teknis
dan ekonomis untuk
mengetahui keunggulan
dual fuel
DayaTorsi
Konsumsi
solar
Harga
Konsumsi
Bahan
Bakar
Diperlukan analisa teknis
untuk mengetahui
keunggulan dual fuel
Desain
Instalasi 1
Desain
Instalasi 2
Desain
Instalasi 3
Area 0
to 30
Area 0
to 30
Area 0
to 30
Area 0 to 40
Area 0 to 40
Area 0 to 40
Area 30 to 40
Area 30 to 40
Area 30 to 40
Max GZ at 30
or greater
Max GZ at 30
or greater
Max GZ at 30
or greater
Angle at
maximum GZ
Angle at
maximum GZ
Angle at
maximum GZ
Initial GMT
at fishing
vessel
Initial GMT
at fishing
vessel
Initial GMT
at fishing
vessel
ANALISA DATA
DAN
PEMBAHASAN
Kelayakan teknis dan ekonomis dual
fuel sebagai bahan bakar alternatif bagi
kapal penangkap ikan berukuran 11
meter
Gambar 3 Kerangka Pemikiran
8
2 METODE PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan di workshop Balai Besar Pengembangan Penangkapan
Ikan (BBPPI) Kementrian Kelautan dan Perikanan yang bertempat di Semarang.
Penelitian dilaksanakan mulai bulan September hingga bulan Desember 2012.
Alat dan Bahan
Alat yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah :
1) 1 unit mesin diesel Dong Feng ZS1100;
Mesin Dong Feng ZS 1100 banyak digunakan karena harganya yang sangat
ekonomis, yaitu Rp 4.250.000,00. Mesin Dong Feng ZS1100 memiliki harga
yang berbeda jauh dengan marine diesel engine, marine gasoline engine,
bahkan dengan mesin multiguna Kubota. Gambar 4 menunjukkan bentuk
mesin Dong Feng ZS 1100, Tabel 2 menunjukkan perbandingan harga mesin
kapal, dan Tabel 3 menunjukkan spesifikasi dari mesin Dong Feng ZS 1100.
Gambar 4 Mesin Dong Feng ZS 1100
9
Tabel 2 Perbandingan harga mesin kapal
Engine Maker
Tipe Mesin
Daya
Harga
Dong feng ZS1100
Diesel multiguna
16 HP
Rp 4.250.000
Kubota RD 140
Diesel multiguna
14 HP
Rp 21.500.000
Yanmar 2YM 15
Marine diesel
engine
14 HP
Rp 60.880.000
Volvo Penta D1-13 Marine diesel
engine
12 HP
Rp 108.000.000
Yamaha F15SM
Marine engine
15 HP
Rp 27.660.000
Tohatsu MFS
Marine engine
15 HP
Rp 23.499.000
Suzuki DF15
Marine engine
15 HP
Rp 22.950.000
Mercury 15M
Marine engine
15 HP
Rp 23.950.000
Sumber: (www.boats.net/outboard motor)
Model
Tabel 3 Spesifikasi mesin Dong Feng ZS 1100
S 1100 A2
Tipe
Horisontal, 4 langkah
Sistem pembakaran
Swirl combustion chamber
Jumlah silinder
1
Diameter x langkah
100 x 115
Volume total (L)
0.903
Rasio kompresi
19.5:1
1 hr rated output (kW/rpm)
12/2 200
12 hr rated output (kW/rpm)
11/2 200
SFOC (gr/kWh)
250
SLOC (gr/kWh)
n/a
Sistem pendingin
Hopper
Sistem pelumasan
Combined pressure and splashing
Metode starter
Hand cracking
Berat bersih (kg)
155
10
2) 1 unit dinamometer;
Dinamometer berfungsi untuk mengukur torsi dan daya sebagai fungsi
kecepatan putar mesin sekaligus. Gambar 5 menunjukkan impeller sebagai
bagian dari dinamometer yang digunakan.
Gambar 5 impeller pada Dinamometer tipe Magnetic Eddy Current Retarder
Dinamometer yang digunakan dalam percobaan memiliki spesifikasi
sebagai berikut :
Jenis
: Magnetic Eddy Current Retarder;
Merk
: Dyno Dynamics;
Maximum Power Steady Speed
: 500 HP;
Maximum Torque Steady Speed
: 1800 Nm;
Putaran maksimal mesin
: 4500 RPM.
11
3) Gelas ukur;
Gelas ukur digunakan untuk menampung solar yang akan digunakan untuk
menguji mesin. Fungsi lain dari gelas ukur adalah untuk memberi takaran
bahan bakar sehingga memudahkan dalam menghitung konsumsi solar.
Gambar 6 menunjukkan bentuk gelas ukur yang digunakan.
Gambar 6 Gelas ukur
4) CNG kit;
CNG kit terdiri atas beberapa komponen, yaitu: tangki CNG, katup utama,
pipa gas tekanan tinggi, gas regulator, selang gas tekanan rendah, katup
tenaga, dan gas mixer. Tangki CNG berfungsi sebagai media penyimpanan
CNG. Tangki ini harus mampu menahan tekanan dari CNG yang dapat
mencapai 200 bar. Gambar 7 menunjukkan bentuk CNG kit, Tabel 4
memberikan informasi mengenai spesifikasi dari tangki CNG yang
digunakan, dan Tabel 5 memberikan informasi mengenai spesifikasi dari
katup utama.
12
Gambar 7 CNG kit
Pembuat
Tabel 4 Spesifikasi tabung CNG
Beijing Tianhai Industry Co. Ltd
Lembaga pemberi sertifikasi
Bureau veritas (BV)
Jangkauan temperatur gas
-40 °C hingga 65 °C
Tekanan maksimal
200 bar
Usia pemakaian
15 tahun
Kapasitas (air)
55 L
Panjang tabung
935 mm±20
Berat kosong
48 kg±5 %
13
Tabel 5 Spesifikasi katup utama
Tekanan kerja maksimal
260 bar
Temperatur kerja
5)
6)
7)
8)
9)
-40 °C s.d 70 °C atau -40 °C s.d 85 °C
Stopwatch;
Kamera;
Timbangan digital;
Termometer digital; dan
Software desain kapal.
Bahan yang digunakan adalah bahan bakar jenis solar, dan Compressed
Natural Gas.
Metode Pengambilan Data
Penelitian ini menggunakan metode eksperimental di workshop BBPPI
Semarang dan simulasi numerik dengan perangkat lunak terkait. Data hasil
percobaan pada penelitian merupakan data yang diperlukan untuk mengkaji
potensi operasional mesin menggunakan dual fuel. Simulasi numerik dilakukan
pada analisis stabilitas kapal untuk melihat pengaruh instalasi dual fuel pada
kualitas stabilitas statis kapal.
Data yang dikumpulkan terdiri atas data utama dan data pendukung. Data
utama terdiri dari output daya dan torsi, konsumsi solar, dan dimensi kapal ikan.
Hasil penelitian BBPPI (2010) digunakan untuk mengetahui output daya dan torsi
serta konsumsi bahan bakar. Hasil penelitian ini disampaikan dan dijabarkan pada
Bab Hasil dan Pembahasan. Data pendukung terdiri dari asumsi berat alat
tangkap, volume palka, berat dan dimensi instalasi CNG (termasuk tangki dalam
keadaan penuh), dan kebutuhan es. Berat alat tangkap (gillnet) didapatkan dari
simulasi perhitungan yang dikemukakan oleh BBPPI (2012). Volume ruang palka
dan kebutuhan es didapatkan berdasarkan rumus dari Shawyer dan Pizzali (2003),
yaitu:
FHV = L x B x D x 0,14 ± 10% ..........................................................................(1)
Mi = (Mf x Tfi) /100.
..........................................................................(2)
Dimana:
FHV = volume ruang palka
L
= panjang kapal;
B
= lebar kapal;
D
= tinggi geladak;
Mi
= massa dari es;
Mf
= massa ikan yang akan didinginkan; dan
Tfi
= temperatur tubuh ikan.
14
Gambar 8 Lines plan kapal uji
Merujuk pada Clarke dan Johnston (2002) dan Johnston et al. (1991), suhu tubuh
ikan di perairan tropis adalah sebesar 30° C.
Data dimensi kapal ikan dan lines plan diambil dari penelitian Nugraha
(2004) dan digambar ulang serta dimodifikasi hingga menjadi tiga Gambar desain
general arrangement. Gambar 8 menunjukkan lines plan kapal uji.
15
Berat alat tangkap, volume ruang palka, kebutuhan es, dimensi CNG kit,
jumlah nelayan, dan lines plan menjadi variabel pada ketiga desain general
arrangement hasil modifikasi. Setiap desain general arrangement diberi simulasi
untuk mengetahui kualitas stabilitas statisnya.
Hasil dari eksperimen pada potensi operasional mesin dan simulasi pada
potensi stabilitas akan menjadi dasar dalam menilai aspek teknis dan ekonomis.
Terdapat beberapa perlakuan yang diberikan dalam penelitian ini. Pada potensi
operasional mesin, perlakuan yang diberikan adalah dengan menggunakan sistem
bahan bakar tunggal (single fuel) dan bahan bakar ganda (dual fuel).
Adapun perlakuan yang diberikan pada potensi stabilitas adalah dengan
membuat tiga desain penempatan sistem bahan bakar. Parameter yang digunakan
dalam menilai perlakuan yang diberikan adalah output daya, konsumsi solar,
harga total konsumsi bahan bakar, luas area kurva 0° sampai 30°, luas area kurva
0° sampai 40°, luas area 30° sampai °40, nilai GM, nilai maksimal GZ, sudut pada
nilai maksimal GZ. Tabel 6 dibawah ini menggambarkan ketentuan yang diatur
oleh International Maritime Organization (IMO) mengenai standar minimal
stabilitas yang harus dipenuhi oleh kapal, dan Tabel 7 menggambarkan perlakuan
yang diberikan pada penelitian ini.
Tabel 6 Standar stabilitas kapal oleh IMO
Kriteria
Standar Minimal
Luas area 0° sampai 30°
3,15 m.deg
Luas area 0° sampai 40°
5,16 m.deg
Luas area 30° sampai 40°
1,72 m.deg
Nilai maksimum GZ
0,2 m
Sudut pada nilai maksimum GZ
25°
Nilai GM untuk kapal ikan
0,35 m
Sumber :Muckle, 1978.
Tabel 7 Perlakuan pada tiap potensi
Potensi
Operasional mesin
Perlakuan
Single fuel
Dual fuel
Parameter
- Output daya
- Konsumsi solar
- Harga total
konsumsi bahan
bakar
keterangan
Stabilitas
Desain ke-1
- Luas area 0° sd 30°
- Luas area 0° sd 40°
- Luas area 30° sd
40°
- nilai GM
- nilai maksimal GZ
- sudut pada nilai
maksimal GZ
CNG kit diletakkan
dibawah geladak
Desain ke-2
Desain ke-3
Menggunakan single
fuel
CNG kit diletakkan
diatas geladak
16
Pada variabel output daya; konsumsi solar; harga total konsumsi bahan
bakar, pengukuran dilakukan pada putaran 1100 rpm, 1400 rpm, 1500 rpm, dan
1800 rpm. Pengukuran ini dilaksanakan di workshop BBPPI Semarang dengan
menggunakan mesin Dong Feng ZS 1100 yang dilengkapi dengan dinamometer
untuk mengukur daya dan gelas ukur serta timbangan digital untuk menghitung
konsumsi solar dan CNG. BBPPI pun melakukan pengukuran pembanding dengan
menggunakan kapal nelayan selama dua jam dengan kedua jenis bahan bakar
(single fuel dan dual fuel). Nilai yang dibandingkan adalah pada putaran 1500
rpm, karena putaran tersebut merupakan service continous rating yang digunakan
oleh nelayan saat operasi penangkapan ikan berlangsung.
Pada penilaian stabilitas, terdapat tiga desain general arrangement. Hal
yang membedakan antara ketiga desain ini terutama pada jenis dan peletakan
instalasi sistem bahan bakar. Pada desain ke-1, instalasi sistem bahan bakar
menggunakan dual fuel dengan peletakan CNG kit dibawah geladak. Pada Desain
ke-2, instalasi sistem bahan bakar menggunakan single fuel. Pada desain ke-3,
sistem instalasi bahan bakar menggunakan dual fuel dengan peletakan CNG kit
diatas geladak. Detail peletakan dan bobot dari komponen–komponen pada desain
ke-1 dapat dilihat pada Tabel 8 dan Gambar 9.
Tabel 8 Tata letak dan berat komponen pada desain ke-1
Komponen
berat
letak horizontal
letak vertikal
(ton)
(m)
(m)
2 orang
0,15
0,22
1,02
Perbekalan
0,03
0,22
0,90
2 orang
0,15
2,69
1,02
Ikan
0,52
6,53
0,41
Es
0,22
1,03
0,40
Gillnet
0,15
9,30
0,80
CNG
0,08
5,02
0,23
17
Gambar 9 General Arrangement pada desain ke-1
18
Desain ke-1 menunjukkan bahwa terdapat empat orang nelayan yang
diasumsikan berada di belakang dan di bagian tengah dengan berat masingmasing 75 kg. Dua orang berada pada posisi di 0,22 m dari titik afterpeak, dan
dua orang lainnya berada pada posisi 2,69 m dari titik afterpeak. Gillnet yang
digunakan untuk menangkap ikan akan disimpan di dalam net storage setelah
operasi penangkapan ikan selesai dilaksanakan. Net storage berada pada posisi
9,30 m dari titik afterpeak dengan berat diasumsikan sebesar 150 kg. Titik
afterpeak adalah titik di bagian buritan kapal yang dijadikan sebagai titik nol atau
titik awal perhitungan panjang kapal. Titik ini umumnya berada sejajar dengan
poros kemudi.
Ikan yang telah ditangkap akan diletakkan di dalam fish hold yang berada
pada posisi 6,53 m dari titik afterpeak dengan asumsi berat ikan sebesar 516 kg.
Asumsi berat ikan didapatkan dari volume ruang palka (fish hold) yang terdapat
pada General Arrangement setelah dikalikan dengan stowage factor ikan. CNG
kit diletakkan di bawah geladak dan berada pada posisi sejajar dengan mesin
utama. Berat CNG kit adalah 80 kg dan berada pada posisi 5,02 m dari titik
afterpeak. Es digunakan untuk mendinginkan ikan hasil tangkapan agar
kualitasnya tetap terjaga. Berat es yang terdapat di dalam kapal diasumsikan
sebesar 221 kg dan berada pada posisi 1,03 m dari titik afterpeak.
Detail peletakan dan bobot dari komponen – komponen pada desain ke-2
dapat dilihat pada Tabel 9 dan Gambar 10.
Tabel 9 Tata letak dan berat komponen pada desain ke-2
Komponen
berat letak horizontal letak vertikal
(ton)
(m)
(m)
2 orang
0,15
0,22
1,02
Perbekalan
0,03
0,22
0,90
2 orang
0,15
2,69
1,02
Ikan
0,72
5,85
0,41
Es
0,31
1,03
0,42
Gillnet
0,15
9,30
0,80
Solar 1 (portable)
0,01
2,11
1,07
Solar 2 (portable)
0,01
2,53
1,07
Solar 3 (portable)
0,01
2,11
1,07
Solar 4 (portable)
0,01
2,53
1,07
19
Gambar 10 General Arrangement pada desain ke-2
20
Desain ke-2 menunjukkan bahwa terdapat empat orang nelayan yang
diasumsikan berada di belakang dan di bagian tengah dengan berat masingmasing 75 kg. Dua orang berada pada posisi di 0,22 m dari titik afterpeak, dan
dua orang lainnya berada pada posisi 2,69 m dari titik afterpeak. Gillnet yang
digunakan untuk menangkap ikan akan disimpan di dalam net storage setelah
operasi penangkapan ikan selesai dilaksanakan. Net storage berada pada posisi
9,30 m dari titik afterpeak dengan berat diasumsikan sebesar 150 kg.
Ikan yang telah ditangkap akan diletakkan di dalam fish hold yang berada
pada posisi 5,85 m dari titik afterpeak dengan asumsi berat ikan sebesar 723 kg.
CNG kit diletakkan di bawah geladak dan berada pada posisi sejajar dengan mesin
utama. Desain ke-2 menggunakan bahan bakar single fuel, sehingga tidak terdapat
CNG kit didalam kapal. Berat bersih CNG adalah 17 kg, dan CNG akan habis
setelah mesin dinyalakan selama 21 jam pada service continous rating (1 500
rpm).
Nilai ini setara dengan penggunaan 57 liter solar, sehingga diperlukan
penambahan 57 liter solar cadangan di atas kapal yang terbagi dalam empat
jeriken. Jeriken ini akan diletakkan pada posisi 2,11 m dan 2,53 m dari titik
afterpeak. Es digunakan untuk mendinginkan ikan hasil tangkapan agar
kualitasnya tetap terjaga. Berat es yang terdapat di dalam kapal diasumsikan
sebesar 310 kg dan berada pada posisi 1,03 m dari titik afterpeak. Hal yang
membedakan antara Desain ke-2 dan desain ke-1 adalah penggunaan single fuel.
Penggunaan single fuel menjadikan ruang CNG kit dapat dikonversi menjadi fish
hold sehingga ikan yang ditangkap 200 kg lebih banyak dibandingkan desain ke1.
Detail peletakan dan bobot dari komponen – komponen pada desain ke-3
dapat dilihat pada Tabel 10 dan Gambar 11
Tabel 10 Tata letak dan berat komponen pada desain ke-3
Komponen
Berat
(ton)
Lokasi horizontal
(m)
Lokasi vertikal
(m)
2 orang
0,15
0,22
1,02
Perbekalan
0,03
0,22
0,90
2 orang
0,15
2,69
1,02
Ikan
0,72
5,85
0,41
Es
0,31
1,03
0,42
Gillnet
0,15
9,30
0,80
CNG
0,08
2,79
1,08
Gambar 11 General Arrangement pada desain ke-3
21
22
Desain ke-3 menunjukkan bahwa terdapat empat orang nelayan yang
diasumsikan berada di belakang dan di bagian tengah dengan berat masingmasing 75 kg. Dua orang berada pada posisi di 0,22 m dari titik afterpeak, dan
dua orang lainnya berada pada posisi 2,69 m dari titik afterpeak. Gillnet yang
digunakan untuk menangkap ikan akan disimpan di dalam net storage setelah
operasi penangkapan ikan selesai dilaksanakan. Net storage berada pada posisi
9,30 m dari titik afterpeak dengan berat diasumsikan sebesar 150 kg.
Ikan yang telah ditangkap akan diletakkan di dalam fish hold yang berada
pada posisi 5,85 m dari titik afterpeak dengan asumsi berat ikan sebesar 723 kg.
CNG kit diletakkan di atas geladak. Berat CNG kit adalah 80 kg dan berada pada
posisi 2,79 m dari titik afterpeak.
Es digunakan untuk mendinginkan ikan hasil tangkapan agar kualitasnya
tetap terjaga. Berat es yang terdapat di dalam kapal diasumsikan sebesar 310 kg
dan berada pada posisi 1,03 m dari titik afterpeak. Hal yang membedakan antara
desain ke-3 dan desain ke-1 adalah peletakan tabung CNG. Tabung CNG pada
desain ke-1 diletakkan di bawah geladak dan sejajar mesin utama, sedangkan pada
desain ke-3, tabung CNG diletakkan di atas geladak sehingga ruang muat yang
dimiliki oleh desain ke-3 mampu memuat ikan 200 kg lebih banyak jika
dibandingkan dengan desain ke-1.
Metode Pengolahan dan Analisis Data
Pengolahan data dilakukan dengan mentabulasikan data hasil percobaan
pada potensi penggunaan dual fuel dan hasil simulasi numerik dari perhitungan
stabilitas. Metode analisis data merupakan bagian yang sangat penting dalam
rangkaian penelitian. Pemilihan metode analisis yang sesuai akan memberikan
penyelesaian yang tepat dalam menjawab sebuah permasalahan dan mencapai
tujuan penelitian. Pada penelitian ini, data yang telah dikumpulkan melalui
eksperimen dan simulasi dianalisa dengan menggunakan metode multi criteria
analysis. Form Hasil analisis data disajikan dalam Tabel 11, 12, dan 13
Tabel 11 Form data penggunaan bahan bakar solar (single fuel)
Kriteria Tekno Ekonomi
Daya saat menggunakan solar (HP)
Solar
Skor
Bobot
Konsumsi solar (cm3/h)
Harga konsumsi solar (Rp)
Jumlah
Jumlah
23
Tabel 12 Form data penggunaan bahan bakar solar+CNG (dual fuel)
Kriteria tekno ekonomi
Dual
Fuel
Skor
Bobot
Jumlah
Daya saat menggunakan solar+CNG (HP)
Konsumsi solar (cm3/h)
Harga konsumsi solar+CNG (Rp)
Jumlah
Tabel 13 Form data stabilitas
Load
case
1
Kriteria
stabilitas
Load
case
2
Load
case
3
Std
Skr Skr Skr Bobot
1
2
3
Area 0 to 30
3,15
0,04
Area 0 to 40
5,16
0,05
Area 30 to 40
1,72
0,04
Max GZ at 30
0,20
0,46
Angle at
GZ
25
0,24
0,35
0,17
max
Initial GMT for
fishing vessel
Jml
1
Jml Jml
2
3
Keterangan : Std adalah standar minimal yang ditetapkan oleh IMO
Skr adalah nilai skor pada tiap-tiap loadcase/desain
Jml adalah nilai kualitas dari kriteria stabilitas
Metode multi criteria analysis adalah metode analisis yang menggunakan
sistem skoring dan standarisasi (bobot) untuk menemukan kombinasi perlakuan
yang terbaik dari semua perlakuan yang ada. Pada penelitian ini, perlakuan yang
digunakan adalah:
1) Single fuel, yaitu mesin kapal hanya menggunakan satu jenis bahan
bakar, yaitu solar;
2) Dual fuel, yaitu mesin kapal menggunakan dua jenis bahan bakar, yaitu
solar–CNG; dan
3) Posisi penempatan CNG kit.
Tabel 14 sampai 22 berisikan skoring pada berbagai variabel. Penetapan skoring
1 sampai 7 didasarkan pada perbedaan persentase kenaikan nilai pada setiap
variabel yang akan menunjukkan kualitas dari setiap variabel. Nilai skor yang
rendah menunjukkan kualitas suatu variabel kurang baik dan nilai skor yang
semakin tinggi skor menunjukkan kualitas suatu variabel semakin baik.
24
Skor
Tabel 14 Skoring untuk output daya
Keterangan
7
daya meningkat > 100 % dibanding saat menggunakan solar
6
daya meningkat 75 % sampai 100 % dibanding saat menggunakan solar
5
daya meningkat 50 % sampai 75 % dibanding saat menggunakan solar
4
daya meningkat 25 % sampai 50 % dibanding saat menggunakan solar
3
daya meningkat 10 % sampai 25 % dibanding saat menggunakan solar
2
daya meningkat < 10 % dibanding saat menggunakan solar
1
daya lebih rendah dari daya mesin saat menggunakan solar
Skor
7
6
5
4
3
2
1
Tabel 15 Skoring untuk konsumsi bahan bakar
Keterangan
konsumsi solar berkurang >100 % dibanding saat menggunakan single
fuel
konsumsi solar berkurang 75 % sampai 100 % dibanding saat
menggunakan single fuel
konsumsi solar berkurang 50 % sampai 75 % dibanding saat
menggunakan single fuel
konsumsi solar berkurang 25 % sampai 50 % dibanding saat
menggunakan single fuel
konsumsi solar berkurang 10 % sampai 25 % dibanding saat
menggunakan single fuel
konsumsi solar berkurang < 10 % dibanding saat menggunakan single
fuel
konsumsi solar lebih boros dibanding saat menggunakan single fuel
25
Skor
Tabel 16 Skoring untuk harga total konsumsi bahan bakar
Keterangan
7
harga total konsumsi bahan bakar dapat dihemat >100 %
6
2
harga total konsumsi bahan bakar dapat dihemat 75 % sampai
100 %
harga total konsumsi bahan bakar dapat dihemat 50 % sampai
75 %
harga total konsumsi bahan bakar dapat dihemat 25 % sampai
50 %
harga total konsumsi bahan bakar dapat dihemat 10 % sampai
25 %
harga total konsumsi bahan bakar dapat dihemat < 10 %
1
harga total konsumsi bahan bakar lebih boros
5
4
3
Tabel 17 Skoring untuk luas area 0° sampai 30° pada kurva stabilitas
Skor
Keterangan
7
luas area >100 % diatas 3,15 m.deg
6
luas area 75 % sampai 100 % diatas 3,15 m.deg,
5
luas area 50 % sampai 75 % diatas 3,15 m.deg
4
luas area 25 % sampai 50 % diatas 3,15 m.deg,
3
luas area 10 % sampai 25 % diatas 3,15 m.deg,
2
luas area < 10 % diatas 3,15 m.deg
1
luas area kurang dari 3,15 m.deg
26
Tabel 18 Skoring untuk luas area 0° sampai 40° pada kurva stabilitas
Skor
Keterangan
7
luas area >100 % diatas 5,16 m.deg,
6
luas area 75 % sampai 100 % diatas 5,16 m.deg,
5
luas area 50 % sampai 75 % diatas 5,16 m.deg,
4
luas area 25 % sampai 50 % diatas 5,16 m.deg
3
luas area 10 % sampai 25 % diatas 5,16 m.deg,
2
luas area < 10 % diatas 5,16 m.deg,
1
luas area kurang dari 5,16 m.deg
Tabel 19 Skoring untuk luas area 30° sampai 40° pada kurva stabilitas
Skor
Keterangan
7
luas area >100 % diatas 1,72 m.deg
6
luas area 75 % sampai 100 % diatas 1,72 m.deg
5
luas area 50 % sampai 75 % diatas 1,72 m.deg
4
luas area 25 % sampai 50 % diatas 1,72 m.deg
3
luas area 10 % sampai 25 % diatas 1,72 m.deg
2
luas area < 10 % diatas 1,72 m.deg
1
luas area kurang dari 1,72 m.deg
27
Skor
Tabel 20 Skoring untuk nilai maksimal GZ
Keterangan
7
panjang GZ >100 % diatas 0,2 m
6
panjang GZ 75 % sampai 100 % diatas 0,2 m
5
panjang GZ 50 % sampai 75 % diatas 0,2 m
4
panjang GZ 25 % sampai 50 % diatas 0,2 m
3
panjang GZ 10 % sampai 25 % diatas 0,2 m
2
panjang GZ < 10 % diatas 0,2 m
1
panjang GZ kurang dari 0,2 m
Skor
Tabel 21 Skoring untuk sudut maksimum GZ
Keterangan
7
besar sudut >100 % diatas 25°
6
besar sudut 75 % sampai 100 % diatas 25°
5
besar sudut 50 % sampai 75 % diatas 25°
4
besar sudut 25 % sampai 50 % diatas 25°
3
besar sudut 10 % sampai 25 % diatas 25°
2
besar sudut < 10 % diatas 25°
1
besar sudut kurang dari 25°
28
Skor
Tabel 22 Skoring untuk nilai GM pada kapal ikan
Keterangan
6
panjang GMT 75 % sampai 100 % diatas 0,35 m
5
panjang GMT 50 % sampai 75 % diatas 0,35 m
4
panjang GMT 25 % sampai 50 % diatas 0,35 m
3
panjang GMT 10 % sampai 25 % diatas 0,35 m
2
panjang GMT < 10 % diatas 0,35 m
1
panjang GMT kurang dari 0,35 m
Langkah berikutnya adalah melakukan standarisasi (pembobotan) pada
setiap faktor dalam kriteria teknis dan stabi