Article History: Received : August, 9 th , 2022; Accepted : Jan 21 st , 2023 Cite this as: Pradana,  M.D.R,  Nugroho,  S  &  Ardhi,  E.W.  (2023 ).Studi pemanfaatan  teknologi  Hydrogen  Fuel  Cells  (HFCs) pada kapal peti kemas. Rekayasa. Vol 16(3) 17-26.
Rekayasa , 2023; 16(1): 17-26 ISSN: 0216-9495 (Print) ISSN: 2502-5325 (Online)
Studi Pemanfaatan Teknologi Hydrogen Fuel Cells (HFCs) pada Kapal Peti Kemas
Muhammad Dihan Ramadhan Pradana 1 , Setyo Nugroho 1* , Eka Wahyu Ardhi 1
1 Departemen Teknik Transportasi Laut Fakultas Teknologi Kelautan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Gedung SEA Kampus ITS Sukolilo Kota Surabaya 60111 Jawa Timur
* snugroho@seatrans.its.ac.id DOI: https://doi.org/10.21107/rekayasa.v16i1.16269

## Abstrak
International  Maritime  Organization (IMO)  telah  mengeluarkan  strategi  ambisius untuk  menurunkan  emisi  GRK ( greenhouse  gas ) global sebanyak 50% pada 2050 dan emisi karbon sebanyak 70% pada 2050. Terdapat beberapa alternatif dalam menurunkan emisi karbon, dimana salah satunya merupakan hydrogen fuel cells (HFCs). Teknologi HFCs diperkirakan dapat mengurangi emisi karbon hingga 80% dan memiliki efisiensi luaran 10% hingga 20% lebih besar daripada mesin diesel. Dalam penelitian ini, analisis kelayakan HFCs  dilakukan  melalui  metode life-cycle  analysis dan simple  additive  weighting dengan  mempertimbangkan  3  jenis  fuel  cells (PEMFC,  MCFC,  SOFC)  dan  4  jenis  bahan  bakar  (Hidrogen  hijau,  hidrogen  biru,  hidrogen  abu-abu,  LNG).  Analisis  kelayakan menunjukkan bahwa kombinasi antara SOFC dengan hidrogen hijau menjadi opsi terbaik dalam pengurangan emisi karbon mulai dari 78,28% hingga 82,31% untuk kapal hybrid . Namun demikian, dikaji dari aspek finansial, opsi kapal hybrid dapat memberikan konsekuensi pengurangan pendapatan hingga 27% sebagai akibat dari pelebaran ruang mesin. Teknologi HFCs juga memberikan perusahaan nilai net present value yang lebih rendah dibandingkan menggunakan opsi kapal diesel.
Kata Kunci : Analisis Cost-Benefit , dekarbonisasi, Indeks Energy Efficiency Design , Green Shipping , Sel bahan bakar Hidrogen

## Abstract
International Maritime Organization has previously issued an ambitious strategy to decrease maritime carbon emission by by 70% in 2050. There are lots of alternatives in reducing carbon emission, with hydrogen fuel cells being one considered. Hydrogen fuel cells (HFCs) is projected to decrease maritime carbon emission up to 80% and has larger engine efficiency, roughly 10-20% higher than of diesel engine. In this research, feasibility analysis of HFCs was conducted through life cycle analysis and simple additive weighting by considering 4 types of fuel (green/blue/gray hydrogen and LNG) and 3 types of HFCs (PEMFC, MCFC and SOFC). Life cycle analysis showed that combination of Solid Oxide Fuel Cells and blue hydrogen came out as the best solution to reduce carbon emission up to 82% for hybrid-powered vessels. From financial perspective however, hybrid-engine option may reduce overall gross income by 27% since it requires higher engine space. Furthermore, utilization of fuel  cell resulted in a lower net present value as a result of higher investment cost compared to diesel-powered vessels.
Keywords : Cost-Benefit Analysis, Decarbonization, Energy Efficiency Design Index, Green Shipping, Hydrogen Fuel Cells

## PENDAHULUAN
Pada  tahun  2018,  IMO  telah  mengeluarkan resolusi  mengenai  strategi  awal  pengurangan emisi  GRK  dari  sektor  pelayaran.  Resolusi  ini kemudian  ditindaklanjuti  pada  Mei  2019  dengan melibatkan  negara  anggota  IMO  dalam  proses ratifikasi  regulasi  EEDI  untuk  beberapa  tipe  kapal niaga,  serta  mengajak  industri  pelayaran  dan operator  pelabuhan  di  seluruh  dunia  untuk menyusun  program  kerjasama  pembiayaan  ( trust
fund ) dalam rangka
menciptakan alternatif/teknologi bahan bakar ramah lingkungan (IMO, 2020). Target jangka panjang dari strategi ini adalah  pengurangan  emisi  karbon  sebesar  75% (50% dari emisi GRK global) pada 2050. Sedangkan target  jangka  pendek  dari  inisiatif  ini  adalah pengurangan  emisi  karbon  sebesar  40%  pada tahun 2030 (IMO, 2019).
Menurut  Hu  (2019),  terdapat  beberapa alternatif  dalam  rangka  mengurangi  emisi  karbon pada  sektor  pelayaran.  Alternatif  ini  meliputi adanya  inisiatif  penggantian  bahan  bakar  fosil menjadi  bahan  bakar  ramah  lingkungan, manajemen  armada,  peningkatan  efisiensi  sistem penggerak,  serta speed  and  voyage  optimization

## REKAYASA
Journal of Science and Technology https://journal.trunojoyo.ac.id/rekayasa
(IMO,  2019).  Namun  demikian,  dari  semua alternatif  yang  ditawarkan,  opsi  penggantian bahan  bakar  fosil  menjadi  bahan  bakar  hydrogen memiliki  persentase  pengurangan  emisi  karbon paling  besar,  yaitu  hingga  100%  atau  tidak mengeluarkan  emisi  karbon  sama  sekali  (Hyde  & Ellis,  2019).  Sedangkan  opsi  bahan  bakar  Bio- LPG/LNG  dan  biofuel  dapat  mengurangi  emisi karbon  berturut-turut  sebesar  35%  dan  90%. Penggantian  bahan  bakar  fosil  ke  hidrogen  juga didukung  dengan  adanya  tren  peningkatan volume  permintaan  hidrogen  yang  diproyeksikan berada  di  angka  87,2  juta  MT  di  tahun  2030  dan 287 juta MT di tahun 2050 (Nnabuife et al ., 2022).
Berdasarkan penelitian sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa penggantian jenis bahan bakar pada  segala  moda  transportasi  memberikan  RFR atau  tarif  angkut  yang  lebih  mahal,  walaupun dengan  persentase  kenaikan  yang  berbeda-beda (Luo et al., 2020).
Berdasarkan  cara  (reaksi)  pembuatannya, hidrogen diklasifikasikan menjadi 3 yaitu: hidrogen biru,  hidrogen  hijau,  dan  hidrogen  abu-abu. Hidrogen  hijau  merupakan  tipe  hidrogen  yang paling  efisien  (dalam  skala  bisnis  kecil),  karena pada  proses  pembuatannya  hanya  menggunakan reaksi elektrolisis, yaitu reaksi pemecahan molekul air menjadi molekul oksigen (O 2 ) dan hidrogen (H 2 ) (Park et al. , 2022). Sedangkan hidrogen biru dibuat menggunakan  skema carbon capturing (Kothari et al., 2004),  dimana  proses  ini  membutuhkan  biaya yang sedikit lebih mahal. Hidrogen biru dihasilkan dari  proses  reaksi  pemecahan  molekul  hidrogen (H 2 ) dari molekul hidrokarbon yang terdapat pada gas alam. Proses carbon capturing perlu dilakukan mengingat  pada  molekul  hidrokarbon  terdapat unsur C (karbon) yang apabila tidak melalui proses capturing,  akan  menghasilkan  hidrogen  dengan kadar emisi berlebih (Hasan, 2007).
Selanjutnya,  hidrogen  abu-abu  dihasilkan  dari proses  reaksi  pemecahan  molekul  hidrogen  dari gas  alam  dan/atau  batu  bara.  Hidrogen  abu-abu merupakan  hidrogen  yang  paling  banyak diproduksi  saat  ini  mengingat  ketersediaan  batu bara  dan  gas  alam  yang  sangat  melimpah (Voldsund et al., 2016). Di satu sisi, proses produksi hidrogen  abu-abu  tidak  membutuhkan  biaya sebanyak  hidrogen  biru  dan  hidrogen  hijau (Hermesmann  &  Müller,  2022).  Namun  demikian, hidrogen  yang  dihasilkan  dari  proses  ini mengandung senyawa karbon sehingga berpotensi menghasilkan emisi apabila digunakan
sebagai  bahan  bakar.    Data  yang  diperoleh  dari website  S&P  Market  Intelligence  menunjukkan bahwa harga pasar hidrogen hijau saat ini memiliki rentang  antara  USD  3  –  USD  6,55/kg (DiChristopher,  2021).  Sedangkan  harga  pasar hidrogen  biru  (gas  alam)  berada  di  angka  USD 2,40/kg  dan  hidrogen  abu-abu  memiliki  harga pasar di angka USD 1,80/kg (Slater, 2021).
Sel  bahan  bakar  hidrogen  merupakan generator  elektrokimia  yang  mengubah  hidrogen menjadi tenaga listrik secara umum. Teknologi sel bahan bakar hidrogen memiliki 3 komponen yaitu: anoda,  katoda,  dan  membran  (selaput)  elektrolit (Se,  2011).  Hidrogen  sebagai  reaktan  dari  HFCs, dialirkan  melalui  anoda  bersamaan  dengan  gas oksigen  yang  dialirkan  melalui  katoda.  Di  sisi anoda,  molekul  hidrogen  (H2)  terurai  menjadi elektron  dan  proton.  Proton  selanjutnya  akan melewati  membran  elektrolit,  sedangkan  elektron melewati  rangkaian  dan  menghasilkan  arus  listrik. Dalam  penelitian  ini,  jenis  HFCs  diklasifikan menjadi  3  yaitu,  PEMFC,  MCFC  dan  SOFC (Fernández-Ríos et al., 2022).

## METODE PENELITIAN
Penelitian dilakukan dengan mengambil sampel 2  (dua)  kapal  pembanding  dan  pertama-tama dilakukan  dengan  merancang  desain  konseptual ruang  mesin  dengan  asumsi  apabila  kapal menggunakan  mesin  diesel  dan fuel  cells . Berdasarkan desain yang telah dibuat, selanjutnya dilakukan  analisis  biaya  manfaat  dengan mengambil 12 varian data (3 jenis fuel cells dan 4 jenis  bahan  bakar)  dengan  mempertimbangkan indikator net present value (NPV) , benefit-cost ratio (BCR) ,  payback  period (PP) terhadap  masing- masing kapal menggunakan formulasi berikut.
𝑵𝑷𝑽 = ∑ 𝐶𝑖 (1 − 𝑅) 𝑖 24 𝑖=1 − 𝐶𝑜 … … … … … (1) Keterangan: NPV = Net Present Value (Rp)
Ct
= Arus kas per tahun pada periode t (Rp) t = durasi/umur ekonomis proyek (tahun)
Co = Nilai investasi awal pada tahun ke 0 (Rp)
R = Suku bunga atau discount rate (dalam  %) Sedangkan  perhitungan  BCR  dapat  dilakukan melalui  persamaan Error!  Reference  source  not found. ) di bawah
𝑷𝑽𝑩 = ∑ (∆CT 𝑖 + ∆FC 𝑖 +   ∆R 𝑖 ) (1 + d) i j
i=1 +   (∆CT 0 + ∆FC 0 + ∆R 0 ) … (2)
𝑷𝑽𝑪  =     ∑ CC 𝑖 +   CO 𝑖 (1 + 𝑑) 𝑖 𝑗 𝑖=1 + (CC 0 + CO 0 ) … … … … … . (3)
BCR = 𝑃𝑉𝐵 𝑃𝑉𝐶 … … … … . (4)
Keterangan: ∆CT i = selisih pajak karbon pada tahun ke-i (Rp) ∆CT 0 = selisih pajak karbon pada tahun ke-0 (Rp) ∆FC i = selisih biaya bahan bakar pada tahun ke-i (Rp) ∆FC 0 = selisih biaya bahan bakar pada tahun ke-0 (Rp) ∆R i = selisih pendapatan tahun ke-i (Rp) ∆R 0 = selisih pendapatan tahun ke-0 (Rp) CC i = depresiasi pada tahun ke-i (Rp) CC 0 = depresiasi pada tahun ke-0 (Rp) CO i = biaya operasional pada tahun ke-i (Rp) CO 0 = biaya operasional pada tahun ke-0 (Rp) d
= discounted value (%) j = usia ekonomis kapal (tahun)
PVB = Nilai sekarang dari total pendapatan   yang dihasilkan PVC = Nilai sekarang dari total biaya yang dibutuhkan (Rp)
t = periode investasi (tahun)
r = Suku bunga atau discount rate (dalam %)
BCR = Nilai rasio manfaat dan biaya Perhitungan periode pengembalian investasi dapat dilakukan melalui persamaan berikut:
PP = 𝑃 0 𝐶 ∗ 1 tahun…………………(5)
Keterangan: PP = payback period P0 = nilai investasi awal (Rp) C = arus kas selama periode tertentu (Rp)
Setelah  mengetahui  besaran  nilai  NPV,  BCR,  dan PP  maka  selanjutnya  dilakukan  perhitungan  nilai emisi menggunakan persamaan matematis Energy Efficiency Design Index (EEDI).
EEDI = 𝑃 ∗ 𝑆𝐹𝑂𝐶 ∗  𝐸 𝑓 𝑉𝑠 ∗ 𝐷𝑊𝑇 … … … … … (6)
Keterangan: P = daya mesin (kW)
SFOC = konsumsi bahan bakar mesin (gr/kWh) Ef = faktor emisi bahan bakar (kg CO 2 / kg fuel) Vs = kecepatan dinas kapal  (knot) DWT = deadweight kapal (ton)
Setelah  melakukan  analisis  kelayakan  investasi dan  perhitungan  emisi,  selanjutnya  dilakukan strategi  pengambilan  keputusan  terhadap  12 varian data menggunakan metode simple additive weighting. Tujuan dari  pengambilan keputusan ini adalah untuk mengetahui jenis fuel cells dan bahan bakar terbaik, ditinjau dari sisi emisi dan finansial. Terakhir, varian terpilih selanjutnya akan melalui analisis sensitifitas untuk menghasilkan rekomendasi teknis bagi
pemilik kapal. Rekomendasi  ini  dilakukan  melalui  uji  sensitifitas variabel  DWT,  kecepatan  dinas,  dan  jarak  tempuh terhadap nilai EEDI. Ketiga variabel ini  diharapkan menjadi  gambaran  bagi  penelitian  selanjutnya untuk  dapat  menentukan  strategi  terbaik  bagi penggunaan fuel  cells agar  efektif  menurunkan
emisi  karbon.  Secara  umum,  alur  penelitian  dapat digambarkan sebagai berikut.
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pertimbangan  dalam  mengambil  sampel  kapal pembanding  adalah  kesesuaian  antara  kapal dengan  daerah  pelayaran  (rute)  yang  ditentukan oleh  pemilik  kapal.  Dalam  hal  ini,  Kapal  2 merupakan  kapal  milik  salah  satu  perusahaan pelayaran  asal  Indonesia  yang  saat  ini  ditugaskan pada  rute  Indonesia-Singapura,  sehingga  diambil menjadi  percontohan  dalam  penelitian  ini. Walaupun  begitu,  karena  mayoritas  kapal-kapal Indonesia  yang  ditugaskan  di  rute  tersebut memiliki  DWT  yang  relatif  kecil  (<  10.000),  maka diambil 1 kapal pembanding lagi yang selanjutnya disebut “Kapal 1”. Hal ini dilakukan karena Kapal 1 memiliki  perbandingan  daya  (ME),  kecepatan dinas,  dan  DWT  yang  relatif  lebih  besar  daripada Kapal 2. Dalam merancang desain konseptual dan analisis  biaya-manfaat,  digunakan  2  (dua)  kapal pembanding dengan spesifikasi sesuai Tabel 1. Tabel 1. Spesifikasi Kapal Pembanding
Data Studi Kasus Keterangan Satuan Kapal 1 Kapal 2 Tahun pembuatan 2007  2017 Payload 1.149  526 TEUs Kecepatan dinas (isi) 12,16  11,20 knot Loa 142,7  123,0 M Lpp 133,5  118,6 M B 22,6  24,0 M T 8,0  7,8 M H 11,2  11,45 M DWT 12.773  8.139 Ton GT 9.610  7.542 Daya ME 7.860  3.436 kW Daya AE 1.946  1.207 kW Klasifikasi Class NK  BKI IMO No. 9343699  980841 Desain Konseptual
Menurut Guidelines  for  the  Use  of  Fuel  Cell Systems  on  Board  of  Ships  and  Boats yang diterbitkan  oleh  DNV-GL  (2003), fuel  cells dapat diletakkan  di  ruang  mesin  dengan  syarat  bahwa modular  fuel  cells  harus  memiliki  sistem pengontrol suhu dan tekanan serta sistem fuel cells harus  memiliki  wadah  khusus  dan  tidak  bisa diletakkan  secara  terbuka.  Sedangkan  tangki bahan bakar harus  diletakkan terpisah  dari sistem fuel cells mengingat hidrogen cair memiliki  resiko ledakan  yang  cukup  tinggi  (Mao et  al., 2021). Berdasarkan regulasi tersebut, dapat dirumuskan 4 (empat)  model  desain  yang  dijelaskan  melalui Gambar 2.
(a) (b) (c) (d) Gambar 2. Model Rekonstruksi Ruang Mesin
Keterangan:
(a). Kapal berbahan bakar diesel,
(b). Kapal dual engine, dengan fuel cells sebagai mesin utama dan diesel sebagai mesin bantu,
(c). Kapal bertenaga fuel cells,
(d).  Kapal  bertenaga fuel  cells  dengan  peletakan  tangki  BB  di atas upper deck
Setiap  model  memiliki  konsekuensi  yang berbeda,  dimana  model  (b)  memiliki  konsekuensi berupa  pengurangan  kapasitas  sebesar  70  TEUs sebagai  akibat  dari  melebarnya  ruang  mesin. Sedangkan  model  (d)  memiliki  konsekuensi pengurangan  sebesar  30  TEUs  mengingat  tangki hydrogen  tidak  boleh  ditumpuk  dengan muatan/peti kemas lain. Dalam rangka mengetahui model  manakah  yang  terbaik  dan  terburuk, digunakan  konversi  dari  pengurangan  kapasitas menjadi pendapatan sehingga diperoleh perbandingan sebagaimana dijelaskan dalam Tabel 2.
Tabel  2.  Perbandingan  Biaya  Investasi  dan Pendapatan pada Keempat Model Rekonstruksi
Jenis Model Pendapatan (Rp/tahun) Biaya Investasi (Rp) Model I 241.134.299.546 339.492.389.319 Model II 228.752.294.608 841.741.304.137 Model III 241.134.299.546 1.099.034.192.437 Model IV 234.838.364.832 841.741.304.137
Berdasarkan  tabel  tersebut,  dapat  diketahui bahwa model II merupakan model terburuk karena memiliki  pendapatan  yang  paling  kecil  dibanding model lainnya. Selain itu, model II juga merupakan model  kapal  hybrid  (mesin  ganda)  dimana  emisi karbon  yang  dihasilkan  dari  reaksi  pembakaran pada model  II lebih  besar  dibandingkan model III dan  IV  yang  merupakan  kapal fuel  cells .  Dengan mempertimbangkan  pendapatan  dan  manfaat yang
diberikan,
Penulis
memutuskan menggunakan  model  II  dalam  analisis  biaya- manfaat  untuk  mengetahui  seberapa  besar manfaat teknis dan finansial yang dapat diperoleh perusahaan dalam skenario terburuk.

## Analisis Biaya-Manfaat
Perhitungan  analisis  biaya-manfaat  dilakukan melalui 3 skenario, yaitu:
 Kapal bertenaga diesel (kapal lama) Merupakan  skenario  kapal  pada  umumnya, dalam artian kapal peti kemas tidak mengalami proses modifikasi apapun sehingga masih tetap menggunakan  mesin  diesel  dengan  bahan bakar fosil (MFO).
 Kapal bertenaga fuel cells (kapal baru)
Merupakan  modifikasi  dari  skenario  (i)  dimana kapal  peti  kemas  tidak  lagi  menggunakan bahan  bakar  fosil  dan  mesin  diesel,  namun kapal  tersebut  akan  menggunakan  salah  satu jenis  hydrogen/LNG  dan  salah  satu  jenis fuel cells. Pada  skenario  ini,  diasumsikan  kapal  peti kemas adalah kapal baru dengan usia ekonomis 24 tahun.
 Kapal bertenaga fuel cells (kapal lama)
Skenario ini secara teknis mirip seperti skenario ke  ii,  hanya  saja  kapal  peti  kemas  dalam skenario  ini  merupakan  kapal  lama,  dalam artian  kapal  yang  sebelumnya  menggunakan diesel  akan  melalui  proses  modifikasi (penggantian  diesel  ke fuel  cells ).  Perhitungan usia  ekonomis  pada  skenario  ini  mengikuti
tahun 2022 dikurangi tahun  aktual pembuatan kapal. Skenario ini dibuat dengan tujuan untuk mengetahui  apakah  kapal  lama  dengan  usia ekonomis  <24  atau  25  tahun  tetap  layak menggunakan fuel  cells ditinjau  dari  aspek finansial.
Analisis  biaya  dilakukan  dengan  merumuskan segala  biaya  yang  muncul  dalam  pengoperasian kapal  (Liu et  al. ,  2020).  Biaya-biaya  yang  muncul merupakan  biaya  tetap  (depresiasi  dan  biaya operasional)  serta  biaya  variabel  yang  terdiri  atas biaya bahan  bakar, port dues , dan biaya  bongkar- muat. Setelah mengetahui biaya total pengoperasian  kapal/tahun,  maka  biaya  satuan ( unit cost ) dapat diketahui dengan membagi biaya total dengan produktifitas angkut selama 1  tahun. Dengan  menambahkan  persentase  laba  kotor (GPM),  maka  dapat  diketahui  besaran  tarif angkut/TEU dari masing-masing kapal.
Gambar 3. Perbandingan Komponen Biaya pada Kapal 1 dan Kapal 2 dalam Skenario I Untuk skenario II dan III, Penulis menggunakan 4 jenis bahan bakar (hidrogen hijau, hidrogen biru, hidrogen abu-abu, dan LNG) serta 3 jenis fuel cells yaitu PEMFC, MCFC, dan SOFC yang telah dibahas pada  sub-bab  sebelumnya.  Pada  prinsipnya, perhitungan analisis biaya  pada skenario II  dan III menggunakan  formulasi  yang  sama  dengan skenario  I,  yaitu  dengan  mengidentifikasi  biaya- biaya  yang  muncul  dalam  pengoperasian  kapal
22 | Pradana et al Studi pemanfaatan teknologi
dan fuel cells. Hasil analisis pada skenario II dan III ditunjukkan melalui grafik berikut ini.
Gambar 4. Perbandingan Tarif Angkut (Rp/TEU) pada Kapal 1 – Skenario II
Gambar 5. Perbandingan Tarif Angkut (Rp/TEU) pada Kapal 2 – Skenario II

## Perancangan Hardware
Gambar 6. Perbandingan Tarif Angkut (Rp/TEU) pada Kapal 1 – Skenario III Gambar 7. Perbandingan Tarif Angkut (Rp/TEU) pada Kapal 2 – Skenario III
Berdasarkan keempat gambar tersebut, diketahui  bahwa  pada  skenario  II,    jumlah kombinasi tarif angkut yang lebih murah daripada tarif angkut awal (diesel) adalah sebanyak 4 varian (Kapal 1) dan 12 varian (Kapal 2). Sedangkan pada skenario  III,  jumlah  kombinasi  yang  memiliki besaran tarif angkut lebih murah adalah sebanyak 8  varian  (Kapal  1)  dan  12  varian  (Kapal  2).  Hal  ini menunjukkan bahwa investasi fuel cells pada kapal masih  berpotensi  memberikan  tarif  angkut  yang lebih  kompetitif  dibanding  menggunakan  bahan bakar  minyak,  dimana  tarif  yang  kompetitif  dapat membantu perusahaan pelayaran dalam melakukan penetrasi pasar.

## Indikator Investasi
Setelah  sebelumnya  diketahui  besaran  tarif angkut,  selanjutnya  dilakukan  pengembangan model perhitungan sehingga didapatkan nilai arus kas  pada  usia  ekonomis  kapal  pada  masing- masing  skenario  sehingga  dapat  menghasilkan nilai  NPV  (rate  10%),  BCR,  dan  PP.  Nilai  ketiga indikator  investasi  pada  skenario  II  dan  III  akan diperbandingkan  untuk  mengetahui  skenario manakah  yang  lebih  layak  digunakan  dalam rangka penggantian mesin kapal menjadi fuel cells . Investasi fuel  cells pada  kapal  lama  (Skenario  III) memberikan  pengembalian  investasi  yang  lebih cepat dengan imbal balik yang lebih besar. Hal ini disebabkan  karena  umur  ekonomis fuel  cells module hanya  singkat,  yaitu  5  tahun.  Sehingga semakin  pendek  usia  ekonomis  kapal,  maka semakin tinggi imbal balik investasi yang diterima perusahaan.

## Perbandingan Emisi
Menggunakan  formulasi  EEDI,  dapat  diketahui bahwa  masing-masing  varian  memiliki  efektifitas yang  berbeda  terhadap  penurunan  emisi  karbon dibanding  dengan  kapal  yang  menggunakan mesin diesel.
Gambar 8. Penurunan Emisi Karbon (%) pada Kapal 1 Terhadap Emisi Karbon pada Mesin Diesel
Gambar 9. Penurunan Emisi Karbon (%) pada Kapal 2 Terhadap Emisi Karbon pada Mesin Diesel

## Skenario Pengambilan Keputusan
Pengambilan  keputusan  perlu  dilakukan mengingat  terdapat  12  varian  yang  memiliki efektifitas penurunan emisi indikator investasi yang beragam  pada  masing-masing  skenario.  Tahap pengambilan keputusan dilakukan melalui 2 tahap, yaitu  tahap  penentuan  skenario  dan  tahap penentuan  varian.  Tahap  penentuan  skenario dilakukan untuk mengetahui skenario terbaik bagi Kapal  1  dan  Kapal  2,  baik  itu  skenario  kapal  baru (II)  maupun  kapal  lama  (III).  Variabel  yang  akan diuji  pada  Tahap  I  adalah  3    indikator  investasi yang telah diketahui sebelumnya.
Mekanisme  pengambilan  keputusan  dilakukan menggunakan  metode simple  additive  weighting dengan  menggunakan pairwise  comparison yang melalui  uji  konsistensi.  Apabila  nilai  Ci/RI  hasil normalisasi  matriks  pada  Tahap  1  dan  Tahap  II lebih kecil dari 0,01, maka pembobotan dinyatakan konsisten/layak  (Vafaei et  al. ,  2021).  Luaran  dari skenario  pengambilan  keputusan  adalah  berupa skor (nilai) akhir dari masing-masing varian. Varian yang  memiliki  skor  paling  besar  adalah  yang terpilih.
Tabel 3. Nilai Akhir Pengambilan Keputusan
Jenis BB/ fuel cells Kapal 1 Kapal 2 PEM FC MC FC SOF C PEM FC MC FC SOFC Hidrogen hijau 0,86 0,93 0,92 0,91 0,92 0,97 Hidrogen biru 0,92 0,96 0,98 0,86 0,94 0,99 Hidrogen abu-abu 0,89 0,81 0,76 0,83 0,76 0,73 LNG 0,89 0,83 0,76 0,83 0,80 0,78
Melalui  Tabel  3,  dapat  diketahui  bahwa  varian dengan  skor  tertinggi  adalah  kombinasi  antara hidrogen  biru  dengan  SOFC.  Hasil  ini  berlaku
untuk  Kapal  1  dan  Kapal  2,  sehingga  dengan demikian  jenis fuel  cells dan  bahan  bakar  yangd inilai optimum untuk digunakan sebagai mesin dan bahan  bakar  kapal  adalah Solid  Oxide  Fuel  Cells dengan  hidrogen  biru,  karena  disamping  lebih efektif  mengurangi  emisi  karbon,  investasi SOFC juga  dinilai  lebih  menguntungkan  karena memberikan return yang  lebih  cepat  dan  lebih banyak bagi perusahaan.

## Karakteristik Emisi Karbon
Dalam  rangka  memberikan  gambaran  terkait operasional  kapal  peti  kemas  yang  menggunakan fuel  cells, Penulis  melakukan  sensitifitas  pada persamaan  matematis  EEDI  guna  mendapatkan pengaruh  DWT  ( dead  weight  tonnage ),  kecepatan dinas  (Vs),  dan  jarak  tempuh  kapal  terhadap penurunan emisi karbon.
Gambar 10. Pengaruh DWT terhadap Emisi Karbon
Gambar 11. Pengaruh Kecepatan Terhadap Emisi
Gambar 12. Pengaruh Jarak Tempuh Terhadap Emisi Karbon
Variabel  DWT  dan  kecepatan  dinas  menurut Gambar    dan  Gambar  berbanding  lurus  dengan peningkatan  emisi  karbon.  Walaupun  begitu, selisih  atau gap antara  emisi  karbon  ketika menggunakan  kapal  diesel  dan fuel  cells (SOFC) cenderung meningkat berdasarkan grafik persentase  pengurangan  emisi  ( bar  chart wwarna ungu).  Hal  yang  sama  juga  terjadi  pada  variabel jarak tempuh dimana semakin tinggi jarak tempuh maka semakin besar emisi karbon yang dihasilkan. Walaupun  demikian,  dapat  dipetakan  bahwa  dari sejumlah  DWT  dan  kecepatan  dinas,  maka  kapal peti  kemas  yang  dinilai  dapat  mengurangi  emisi karbon  lebih  dari  75%  adalah  kapal  peti  kemas dengan ukuran DWT antara 15.000  – 25.000 yang beroperasi dengan kecepatan dinas antara 14 – 18 knot.
Teknologi hydrogen  fuel  cells memang memberikan  konsekuensi  berupa  biaya  investasi yang lebih mahal daripada teknologi bahan bakar rendah  emisi  lainnya  (Ahluwalia  et  al.,  2022). Namun  demikian,  berdasarkan  hasil  analisis khususnya  pada  bagian  persentase  pengurangan emisi  karbon,  teknologi fuel  cells (terlepas  dari jenis  dan  bahan  bakarnya)  mampu  memberikan dampak terhadap lingkungan yang lebih signifikan, yaitu  penurunan  emisi  karbon  sebesar  70  –  81% jika  menggunakan  skenario  kapal  hybrid  (dengan asumsi  bahwa  mesin  utama  akan  dimodifikasi menjadi fuel  cells namun  mesin  bantu/ generator tetap  menggunakan  mesin  diesel).  Apabila  kedua mesin  dimodifikasi  menjadi fuel  cells ,  terdapat kemunginan  bahwa  emisi  karbon  akan  berkurang hingga 98%.

## KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan  analisis  dari  segi  finansial,  maka selayaknya investasi fuel cells dilakukan pada kapal peti  kemas  lama,  dengan  sisa  usia  ekonomis minimal  5  tahun  (untuk  kapal  dengan  DWT> 10.000)  dan  9  tahun  (untuk  kapal  dengan  DWT< 10.000).  Selanjutnya ditinjau dari segi emisi, maka jenis Solid  Oxide  Fuel  Cells dengan  bahan  bakar hidrogen  biru  merupakan  opsi  terbaik  dengan efektifitas penurunan emisi berkisar antara 78,28% -82,31%.  Dalam  rangka  mencapai  target penurunan  emisi  yang  ditentukan  oleh  IMO  pada 2050  sebesar  75%,  maka  direkomendasikan  kapal peti  kemas  dengan  DWT  15.000  -  25.000  dengan kecepatan dinas 14 - 18 knots.
Penelitian  ini  masih  berfokus  dalam  konteks penggunaan  teknologi fuel  cells pada  jenis  kapal
tertentu,  sehingga  dalam  rangka  merealisasikan penggunaan fuel  cells di  Indonesia,  diperlukan penelitian  yang  berfokus  ke  area  lain  sebagai berikut:
1. Hilirisasi  material  pembuatan hydrogen fuel cells.
2. Model  regulasi  berbasis  pajak  karbon dalam  rangka  transisi  menuju  energi bersih  untuk  kapal  niaga  berbahan  bakar hidrogen di Indonesia.
3. Korelasi  antara  variabel  konsumsi  bahan bakar  -  kecepatan  dinas  dengan  variabel penurunan  emisi  –  kecepatan  dinas, dimana secara teori grafik yang dihasilkan dari  kedua  persamaan  tersebut  akan berbeda, sehingga perlu dilakukan analisis lebih  lanjut  untuk  mengetahui  kecepatan dinas kapal yang ideal.
4. Potensi  penurunan  emisi  karbon  pada penggunaan fuel  cells untuk  kapal  non- peti kemas.
5. Optimalisasi  nilai  EEDI  pada  kapal  peti kemas, maupun kapal tipe lainnya dengan melakukan eksperimen terkait specific fuel consumption pada  sel  bahan  bakar hidrogen.

## DAFTAR PUSTAKA
Ahluwalia, R. K., Wang, X., Star, A. G., & Papadias, D. D. (2022). Performance and cost of fuel cells for  off-road  heavy-duty  vehicles. International Journal  of  Hydrogen  Energy , 47 (20),  10990– 11006.
https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.01.144
Ahmed, S., Papadias, D., Ahluwalia, R., Hua, T., Roh, H.-S. (2015). Performance and Cost Analysis for a  300  kW  Tri-Generation  Molten  Carbonate Fuel  Cell  System. U.S.  DOE  Hydrogen  and  Fuel Cells  Program  and  Vehicle  Technologies  Office Annual  Merit  Review  and  Peer  Evaluation Meeting , 29–33.
Fernández-Ríos, A., Santos, G., Pinedo, J., Santos, E., Ruiz-Salmón, I., Laso, J., Lyne, A., Ortiz, A., Ortiz, I., Irabien, Á., Aldaco, R., & Margallo, M. (2022). Environmental  sustainability  of  alternative marine  propulsion  technologies  powered  by hydrogen  -  a  life  cycle  assessment  approach. Science  of  the  Total  Environment , 820 . https://doi.org/10.1016/J.SCITOTENV.2022.1531 89
Han, M., & Zhang, Y. (2017). Ceramic Materials for Solid  Oxide  Fuel  Cell. Kuei  Suan  Jen  Hsueh
Pao/Journal  of  the  Chinese  Ceramic  Society , 45 (11), 1548–1554. https://doi.org/10.14062/j.issn.0454- 5648.2017.11.02 Hasan, A. (2007). Aplikasi Sistem Fuel Cell Sebagai Energi Ramah Lingkungan di Sektor Transportasi dan Pembangkit. Teknik Lingkungan , 8 (3), 277–286.
Hermesmann,  M.,  &  Müller,  T.  E.  (2022).  Green, Turquoise,  Blue,  or  Grey?  Environmentally friendly  Hydrogen  Production  in  Transforming Energy  Systems. Progress  in  Energy  and Combustion  Science , 90 (February),  100996. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2022.100996
Hu, Q., Zhou, W., & Diao, F. (2019). Interpretation of  Initial  IMO  Strategy  on  Reduction  of  GHG Emissions  from  Ships. Ship  Building  of  China ,
60 (1), 195–201.
Hyde, K., & Ellis, A. (2019). Feasibility of Hydrogen Bunkering . https://northsearegion.eu/media/9385/feasibilit y-of-hydrogen-bunkering-final-080419.pdf
IMO.  (2020).  Fourth  IMO  GHG  Study  2020  Full Report. Angewandte  Chemie  International Edition , 6 (11), 951–952.
Inal,  O.  B.,  &  Deniz,  C.  (2020).  Assessment  of  fuel cell  types  for  ships:  Based  on  multi-criteria decision analysis. Journal of Cleaner Production ,
265 , 121734. https://doi.org/10.1016/J.JCLEPRO.2020.121734 International Maritime Organization (IMO). (2019).
IMO  Action  To  Reduce  GHG  Emissions  From International Shipping . 44 (0).
Kothari,  R.,  Buddhi,  D.,  &  Sawhney,  R.  L.  (2004). Sources  and  technology  for  hydrogen production:  A  review. International  Journal  of Global  Energy  Issues , 21 (1–2),  154–178. https://doi.org/10.1504/ijgei.2004.004707
Larriba,  T.,  Garde,  R.,  &  Santarelli,  M.  (2013).  Fuel cell  early  markets:  Techno-economic  feasibility study  of  PEMFC-based  drivetrains  in  materials handling  vehicles. International  Journal  of Hydrogen Energy , 38 (5), 2009–2019. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2012.11.048
Liu,  L.,  Yang,  D.  Y.,  &  Frangopol,  D.  M.  (2020).
Probabilistic cost-benefit analysis for service life extension  of  ships. Ocean  Engineering , 201 (January), 107094. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2020.10709 4
Luo, Z., Hu, Y., Xu, H., Gao, D., & Li, W. (2020). Cost- economic analysis of hydrogen for China’s fuel cell  transportation  field. Energies , 13 (24).
https://doi.org/10.3390/en13246522
Mao, X., Ying, R., Yuan, Y., Li, F., & Shen, B. (2021).
Simulation  and  analysis  of  hydrogen  leakage and explosion behaviors in various compartments  on  a  hydrogen  fuel  cell  ship. International Journal of Hydrogen Energy , 46 (9), 6857–6872.
https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.11.158
Markowski, J., & Pielecha, I. (2019). The potential of fuel  cells  as  a  drive  source  of  maritime transport. IOP  Conference  Series:  Earth  and Environmental Science , 214 (1).
https://doi.org/10.1088/1755- 1315/214/1/012019
Minnehan,  J.  J.,  &  Pratt,  J.  W.  (2017).  Practical Application Limits of Fuel Cells and Batteries for Zero  Emission  Vessels. Sandia  Unlimited Release , SAND2017 - 1 , 1–71.
https://classic.ntis.gov/help/order-methods/
Nnabuife, S. G., Ugbeh-Johnson, J., Okeke, N. E., & Ogbonnaya,  C.  (2022).  Present  and  Projected Developments  in  Hydrogen  Production:  A Technological Review ⁎ . Carbon Capture Science & Technology , 3 (March), 100042. https://doi.org/10.1016/j.ccst.2022.100042
Park, C., Koo, M., Woo, J. R., Hong, B. Il, & Shin, J.
(2022).  Economic  valuation  of  green  hydrogen charging compared to gray hydrogen charging: The  case  of  South  Korea. International  Journal of  Hydrogen  Energy , 47 (32),  14393–14403. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.02.214
Saito,  N.  (2018). The  Maritime  Commons :  Digital Repository of the World Maritime The economic analysis of commercial ships with hydrogen fuel cell through case studies The Economic Analysis of  Commercial  Ships  with  Hydrogen  Fuel  Cell through Case Studies .
Se, G. L. (2011). Fuel Cells in Maritime Applications Challenges  ,  Chances  and  Experiences. 4th International Conference on Hydrogen Safety ,
1–13.
Slater,  N.  J.  (2021).  Rising  To  The  Challenge:  The world is heading for hydrogen. Dnv , 21.
Vafaei, N., Ribeiro, R. A., & Camarinha-Matos, L. M.
(2021).  Assessing  Normalization  Techniques for  Simple  Additive  Weighting  Method. Procedia  Computer  Science , 199 ,  1229–1236. https://doi.org/10.1016/j.procs.2022.01.156
Voldsund,  M.,  Jordal,  K.,  &  Anantharaman,  R.
(2016).  Hydrogen  production  with  CO2 capture. International  Journal  of  Hydrogen Energy , 41 (9), 4969–4992. https://doi.org/10.1016/J.IJHYDENE.2016.01.0 09 Yang,  B.,  Guo,  Z.,  Wang,  J.,  Wang,  J.,  Zhu,  T.,  Shu,
H., Qiu, G., Chen, J., & Zhang, J. (2021). Solid oxide fuel cell systems fault diagnosis: Critical summarization,
classification, and perspectives. Journal  of  Energy  Storage , 34 (November 2020), 102153. https://doi.org/10.1016/j.est.2020.102153