Abstrak— Potensi  wisata  bawah  laut  Indonesia  banyak  yang belum dikembangkan, hanya Pulau Bali yang sudah memanfaatkannya  dengan  membuat  wahana  bawah  laut  yang berpenggerak  motor  DC  yang  listriknya  disuplai  oleh  baterai. Setiap  satu  jam  pelayanan  berupa  penyelaman,  wahana  bawah laut ini melakukan pengisian baterai sekaligus muat penumpang. Agar terdapat nilai ekonomis dan efektivitas selama proses itu di pelabuhan,  dalam  skripsi  ini  akan diuraikan mengenai pengaruh kapasitor  untuk  menambah  muatan  baterai  charger,  sehingga arus  yang  masuk  bisa  bertambah.  Dalam  rangkaian  baterai charger  yang  telah  dimodifikasi  jumlah  kapasitor  menjadi  3 buah,  nilai  arus  yang  keluar  sebesar  18  Ah  dan  tegangan  yang keluar  adalah  tegangan  input  ditambah  4  V.  Perbandingan rangkaian  baterai  charger  yang  termodifikasi  penambahan kapasitor  mampu  mempercepat  1.44  kali  dibanding  dengan rangkaian  sederhana.  Selain  itu,  penambahan  kapasitor  bank juga  mampu  memberikan  penghematan  daya  sebesar  22  % dengan menambahkan kapasitor berkapasitas 0.00519 Farad.
Kata  Kunci— Wahana  Bawah  Laut,  Kapasitor,  Baterai Charger, PenghematanDaya.

## I. PENDAHULUAN
NDONESIA  merupakan Negara Kepulauan dengan banyak potensi  wisata  bawah  lautnya.  Pulau  Bali,  Raja  Ampat, Lombok,  Derawan, Ambon, adalah beberapa kawasan yang memiliki keindahan karang dan ikan yang sangat menakjubkan.Salah  satu  cara  untuk  menikmati  keindahan bawah  laut  Indonesia  adalah  dengan  memanfaatkan  kapal selam  wisata  yang  selanjutnya  disebut  sebagai  wahana  bawah laut.Ironinya,  dengan  banyaknya  potensi  wisata  alam  bawah laut,  Indonesia  hanya  memiliki  satu  wahana  bawah  laut  yang terdapat di Pulau Bali, yaitu Odyssey Submarine .
Selain  untuk  kepentingan  militer,  kapal  selam  juga  dapat dimanfaatkan sebagai wahana bawah laut yang bertujuan untuk wisata,  mempelajari  ilmu  pengetahuan  laut  dan  air  tawar  di kedalaman  yang  tidak  sesuai  dengan  kemampuan  penyelam (manusia).Perbedaan  yang  mencolok  antara  kapal  selam militer  dangan  kapal  selam  wahana  bawah  laut  adalah  pada konstruksinya.Kapal  wahana  bawah  laut  konstruksi  dibuat secara  transparan  dengan  tetap  memeperhitungkan  faktor kekuatan.
Wahana  bawah  laut  kebanyakan  waktunya  dihabiskan  di bawah permukaan laut daripada di atas permukaan laut.Untuk Odyssey  Submarine  45  menit  waktunya  berada  sejauh  35
meter  di  bawah  garis  dan  15  menit  waktunya  berada  di permukaan  air.Ketika  berada  di  atas  permukaan  air  laut, wahana bawah laut melakukan pengisian baterai denganmemanfaatkan  energi  listrik  dari  pelabuhan.Mengingat sangat  singkatnya  waktu  pengisian  baterai  yang  digunakan untuk  mensuplai  penggerak  utama  (motor  listrik)  serta kebutuhan  kelistrikan  lainnya,  Wahana  bawah  laut  dalam melakukan  pengisian  baterai  ( Charging )  dituntut  untuk memaksimalkan  waktu  yang  singkat  dengan  seefisien mungkin.
Dengan  waktu  yang  sangat  singkat  tersebut,  ada  dua kemungkinan,  yaitu  baterai  sudah  terisi  penuh  karena sebelumnya kondisi baterai belum kosong, kemungkinan yang kedua  adalah  baterai  dalam  kondisi  kosong  dan  dengan  lama waktu  pengecasan  yang  sama,  baterai  belum  terisi  secara penuh.  Untuk  meminimalisir  kemungkinan  yang  akan  terjadi tersebut,  solusinya  juga  ada  dua,  yaitu,  pertama  melakukan pengisian  secara  cepat  dengan  memanfaatkan  penambahan komponen  pada  proses  pengecasan  serta  yang  kedua  adalah menghemat  penggunaan  listrik  sehingga  baterai  tidak  dalam kondisi  kosong  ketika  akan  dilakukan  pengecasan.  Dalam Skripsi ini, penulis melakukan penelitian pengaruh penambahan  kapasitor  terhadap  proses  pengisian  baterai wahana bawah laut.

## II. TINJAUAN PUSTAKA

## A. Wahana Bawah Laut
Sebuah kapal selam atau sebuah kapal laut bisa mengapung karena berat air yang dipindahkannya sama dengan berat kapal itu  sendiri.  Pemindahan  air  ini  menciptakan  sebuah  gaya  ke atas yang disebut gaya apung atau buoyancy force dan bekerja berlawanan dengan gaya gravitasi, yang akan menarik kapal ke bawah.
Tidak seperti kapal biasa, sebuah kapal selam bisa mengatur gaya  apungnya,  sehingga  bisa  membuatnya  tenggelam  dan muncul ke permukaan sesuai keperluan. Untuk mengatur gaya apungnya,  kapal  selam  memiliki  tangki-tangki  pemberat  dan tangki-tangki  pelengkap  atau  penyeimbang  yang  bisa  diisi dengan air maupun dengan udara.
Wahana  bawah  laut  yang  digunakan  sebagai  objek pembanding  dalam  penelitian  ini  adalah  kapal  Odyssey Submarine dengan dimensi kapal sebagai berikut:

## Analisa Pengaruh Penambahan Kapasitor Terhadap Proses Pengisian Baterai Wahana Bawah Laut
Muhammad Chanif, Ir. Sardono Sarwito, dan Eddy Setyo K. Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : mhdchanif@gmail.com
I
Length Overall    : 56 ft Width            : 13.25 ft Height           : 17.75 ft Displacement      : 160.000 lbs Operating Depth    : 150 ft Cabin Pressure     :Normal Atmosphere / Air Conditioned
Passenger Capacity : 36
Crew            : 3
Viewports        : 18 x 21.5" side ; 1 x 50" front Propulsion        : DC battery powered electric thrusters Speed            : ½ to 1 knot submerged
(http://submarine-bali.com/the_submarine.php) 1. Baterai
Baterai  adalah  suatu  proses  kimia  listrik,  dimana  pada  saat pengisian/cas/charge  energi  listrik  diubah  menjadi  kimia  dan saat pengeluaran/discharge energi kimia diubah menjadi energi listrik.Baterai  (dalam  hal  ini  adalah  aki;  aki  mobil/motor) terdiri dari sel-sel dimana tiap sel memiliki tegangan sebesar 2 V, artinya aki mobil dan aki motor yang memiliki tegangan 12 V terdiri dari 6 sel yang dipasang secara seri (12 V = 6 x 2 V) sedangkan  aki  yang  memiliki  tegangan  6  V  memiliki  3  sel yang dipasang secara seri (6 V = 3 x 2 V).
Antara  satu  sel  dengan  sel  lainnya  dipisahkan  oleh  dinding penyekat  yang  terdapat  dalam  bak  baterai,  artinya  tiap  ruang pada  sel  tidak  berhubungan  karena  itu  cairan  elektrolit  pada tiap  sel  juga  tidak  berhubungan  (dinding  pemisah  antar  sel tidak boleh ada yang bocor/merembes).
Di dalam satu sel terdapat susunan pelatyaitu beberapa pelat untuk  kutub  positif  (antar  pelat  dipisahkan  oleh  kayu,  ebonit atau  plastik,  tergantung  teknologi  yang  digunakan)  dan beberapa  pelat  untuk  kutub  negatif.  Bahan  aktif  dari  plat positif  terbuat  dari  oksida  timah  coklat  (PbO2)  sedangkan bahan  aktif  dari  plat  negatif  ialah  timah  (Pb)  berpori  (seperti bunga  karang).Pelat-pelat  tersebut  terendam  oleh  cairan elektrolit yaitu asam sulfat (H2SO4).
2. Kapasitor
Model kapasitor pertama diciptakan di Belanda, tepatnya di kota Leyden pada abad ke-18 oleh para eksperimentalis fisika. Kapasitor  adalah  alat  (komponen)  yang  mampu  menyimpan muatan  listrik  yang  besar  untuk  sementara  waktu.  Kapasitor terdiri  atas  keping-keping  logam  yang  disekat  satu  sama  lain dengan  isolator.  Isolator penyekat tersebut disebut dengan zat dielektrik. Simbol yang digunakan untuk menampilkan sebuah kapasitor dalam suatu rangkaian listik adalah
Beberapa kegunaan kapasitor adalah sebagai berikut:
a) Menyimpan muatan listrik
b) Memilih gelombang radio (tuning)
c) Perata arus pada rectifier
d) Komponen rangkaian starter kendaraan bermotor
e) Memadamkan  bunga  api  pada  system  pengapian model
f) Sebagai filter dalam catu daya (power supply)
Kapasitor  (yang  pada  awalnya  disebut  kondensator)  secara sturkutur  prinsipnya  terdiri  dari  dua  buah  pelat  konduktor yang berlawanan muatan, masing-masing memiliki luas
Gambar 1Proses yang terjadi dalam kapasitor saat diberikan beda potensial
permukaan  A  dan  mempunyai  muatan  persatuan  luas. Konduktor  yang  dipisahkan  oleh  sebuah  zat  dielektrik  yang bersifat  isolator  sejauh  d.  Zat  inilah  yang  nantinya  akan memerangkap (menampung) electron-elektron bebas. Muatan berada  pada  permukaan    konduktor  yang  jumlah  totalnya adalah  nol.  Hal  ini  disebabkan  jumlah  muatan  negative  dan positif  sama  besar.  Bahan  dielektriknya  adalah  bahan  yang jika  tidak  terdapat  medan  listrik  bersifat  isolator,  namun jika medan listrik yang melewatinya, maka akan terbentuk dipole- dipol  listrik,  yang  arah  medan  magnetnya  ,elawan  medan listrik semula.

## 3. Kapasitor Bank
Kapasitor bank merupakan peralatan listrik yang mempunyai sifat kapasitif yang terdiri dari sekumpulan beberapa kapasitor yang  disambung  secara  parallel  untuk  mendapatkan  kapasitas kapasitif  tertentu.Besaran  parameter  yang  sering  dipakai adalah  KVAR  (KiloVolt  Ampere  Reaktif)  meskipun  pada kapasitor  sendiri  tercantum  besaran  kapasitansi  yaitu farad.Kapasitor  mempunyai  sifat  listrik  yang  kapasitif (leading)  sehingga  mampu  mengurangi  /  menghilangkan  sifat induktif  (lagging).  Berikut  ini  adalah  beberapa  kegunaan  dari kapasitor bank:
a) Memperbaiki Power Factor (faktor daya)
b) Menyuplai  daya  reaktif  sehingga  mamaksimalkan penggunaan daya komplek (KVA)
c) Mengurangi jatuh tegangan (Voltage drop)
d) Menghindari kelebihan beban transformer
e) Memberikan tambahan daya tersedia
f) Menghindari kenaikan arus/suhu pada kabel
g) Menghemat daya / efesiensi
h) Kapasitor bank juga mengurangi rugi – rugi lainnya pada instalasi listrik.

## III. METODOLOGI PENELITIAN

## A. Identifikasi Masalah dan Studi Literatur
Tahapan  awal  dalam  pengerjaan  skripsi  ini  adalah  dengan melakukan  identifikasi  dan  perumusan  masalah  yang  terkait
dengan  pengenalan  awal  cara  kerja  dari  Proses  pengisian baterai  wahana  bawah  laut  serta  pengaruhnya  apabila  jumlah kapasitor ditambah.Studi literature yang berkaitan dengan

## Gambar 2 Flowchart Metodologi Penelitian
skripsi  ini  dapat  bersumber  dari  jurnal,  Tugas  Akhir,  Buku, Internet dan atau sumber penunjang lainnya.

## B. Pengumpulan Data dan Pengolahan Data
Pada  tahap  pengumpulan  data  ini,  diperlukan  informasi mengenai dimensi wahana bawah laut, kemudian diolah untuk mengetahui  banyaknya  kebutuhan  listrik  dari  wahana  bawah laut,  Data  komponen  peralatan  yang  akan  digunakan prototype,  sepertikomponen  charger,  baterai  dan  kapasitor. Data  diperoleh  dari  buku,  jurnal,  internet  dan  atau  sumber pendukung lainnya.

## C. Pembuatan Prototype dan Pengambilan data
Tahapan  berikutnya  adalah  Pembuatan  prototype  sebuah charger  baterai  dengan  skala  tertentu,  kemudian  dilakukan pengambilan  data  dengan  memvariasikan  jumlah  kapasitor yang digunakan.

## D. Analisa Data
Setelah  data  dari  sebuah  prototype  dihasilkan,  maka selanjutnya data dianalisa, apakah dalam melakukan pengisian baterai sudah efisien terhadap waktu

## E. Kesimpulan dan Saran
Tahap  terakhir  adalah  memberikan  kesimpulan  dan  saran berdasarkan dari hasil analisa yang dilakukan.

## IV. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
A. Rangkaian Baterai Charger Sederhana dan Desain
Rangkaian Termodifikasi
Keterangan : F1  = Sekring tabung S1  = Saklar untuk listrik 220 V/PLN

## T1  = Trafo ACT
Gambar 3 Rangkaian Baterai Charger Sederhana
Gambar 4 Desain modifikasi rangkaian baterai charger
D1  = Dioda Bridge C1  = Kapasitor elektrik
Dengan rangkaian sederhana, nilai arus yang keluar dengan nilai C = 2200 mikrofarad. Maka
…………………… (1)
Xc = 1.44 ohm
Dengan asumsi, Xc = R, maka nilai arus,
…………………….. ..(2)

## I = 12.5 A
Rangkaian baterai charger termodifikasi Kapasitor 1, C = 2200 mikrofarad 25 V Kapasitor 2, C = 1000 mikrofarad 35 V Kapasitor 3, C = 1 mikrofarad 35 V
Pada  modifikasi  ini  digunakan  3  kapasitor  yang  tersusun secara  parallel  yang  bertujuan  untuk  meningkatkan  muatan serta arus yang nantinya akan keluar dari rangkaian menuju ke baterai, mengingat apabila kapasitor dirangkai secara parallel, berlaku rumus :
…………(4)
T ABEL 1 T ABEL PEMBAGIAN RUANGAN BESERTA DIMENSINYA T ABEL 2 T ABEL PERHITUNGAN INDEKS RUANGAN DAN INTENSITAS CAHAYA T ABEL 3
P ERHITUNGAN PENGGUNAAN JENIS ARMATURE DAN FAKTOR REFLEKSI
Nilai  Ctotal  untuk  mendapatkan  nilai  Xc  (reaktansi kapasitif) adalah …………….. (5)
Sehingga nilai Xc =
Xc = 1
T ABEL 4 P ERHITUNGAN EFISIENSI PENERANGAN , FAKTOR DIVERSITAS DAN INTENSITAS CAHAYA T ABEL 5 P ERHITUNGANJUMLAH ARMATUR DAN DAYA PENERANGAN YANG DIBUTUHKAN T ABEL 6 P ERHITUNGAN DAYA YANG DIBUTUHKAN UNTUK PERALATAN KOMUNIKASI

## DAN NAVIGASI

## I = 18 Ampere
Perbandingan nilai ampere hour yang keluar dari rangkaian baterai sederhana dengan rangkaian baterai termodifikasi yaitu
Jadi,  dapat  disimpulkan  dengan  menggunakan  desain rangkaian  baterai  charger  yang  termodifikasi,  ampere  hour
yang  keluar  bisa  1.44  kali  lebih  besar.  Sehingga  dalam pengisian baterai bisa 1.44 kali lebih cepat.

## 1. Perhitungan  untuk  penghematan  konsumsi  listrik dengan menggunakan kapasitor
Untuk  menghitung  besarnya  nilai  kapasitor,  menggunakan rumus.
……………………..…… (8)
Namun  sebelumnya,  harus  diketahui  terlebih  dahulu  nilai kebutuhan  daya  untuk  penerangan  dan  kebutuhan  daya  untuk peralatan komunikasi dan navigasi
a) Indeks ruangan
k = (p x l) /(h(p+l)) ………………. (9)

## b) Faktor refleksi
Merupakan  faktor  pantulan  cahaya  lampu  pada  suatu ruangan. Atap menggunakan 0,7 ; dinding menggunakan 0.5 ; sedangkan  lantai  menggunakan  0.3.  ini  merupakan  asumsi bahwa pantulan cahaya merupakan yang paling cerah.
c) Efisiensi lighting
η = η1+((k2-η1)/( η 2- η 1))*(k2-k1) ........... (10)
d) Efisiensi Armatur d x effisiensi lighting, dimana d = diversity factor
e) Flux (F)
Flux (F) = (E x A) / Efisiensi Armatur Dimana :  E = Intensitas penerangan (Lux) A = Luas Area ruangan
f) Flux (lumen)
Flux (Lumen)  = S x daya x 75 (untuk type IL) = S x daya x 125 (untuk type FL)
Dimana, S = jumlah lampu dalam armature
Perhitungan  kebutuhan  total  (kebutuhan  penerangan, navigasi, dan komunikasi)
Ptotal   = P penerangan + P komunikasi dan navigasi = 220 + 1479 = 1699 watt Perhitungan penghematan supply daya listrik  dengan pemilihan kapasitor yang digunakan. Apabila rata-rata factor daya peralatan yang digunakan = 0.7 P  = V.I.Cos θ ………………. (11)
I  = P/V.Cos θ = 1699/5.7 x 0,7
= 101.2 A
Konsumsi yang dibutuhkan secara teori apabila Cos θ nya
0.9
I  = P/V Cos θ
I  = 1699/5.7 x 0.9
I  = 78.6 A
Prosentase penghematan adalah
x 100% .....(12)
=
= 22 % Daya Nyata P= 1669 W Daya Semu S 1 = V x I yang mana I = P/V Cos θ 1
S 1 = V x (P/V Cos θ 1 ) …….. (13)
S 1 = P/ Cos θ 1 S 1 = 1699/0.7 S 1 = 5.727.4 VA
S 2 = P/ Cos θ 2
S 2 = 1699/0.9 S 2 = 1887.77 VA
Daya Reaktif Q 1 =
……………. (14)
Q 1 = Q 1 = 1762.2 VAR
Q 2 = Q 2 = Q 2 = 822.86 VAR
Daya reaktif yang harus dihilangkan = ΔQ   = Q 2 – Q 1 …………… (15) ΔQ   = 822.86 – 4558.3 ΔQ   = -939.3 VAR
Sehingga kapasitor yang digunakan untuk penghematan daya sebesar 22 % adalah
………………….. (8)
C =

## C = 0.00519 F
Jadi untuk penghematan daya suplai listrik terhadap beban sebesar 1669 Watt dengan penghematan sebesar 22 % maka digunakan kapasitor bank sebesar 0.00519 Farad.

## V. KESIMPULAN
1. Sebuah  rangkaian  baterai  charger  apabila  jumlah kapasitas  kapasitor  ditambah  dan  dirangkai  secara parallel,  maka  muatan  yang  dihasilkan  juga  akan bertambah,  arus  dan  voltase  juga  bertambah terhadap fungsi waktu.
2. Dengan  rangkaian  baterai  charger  sederhana  nilai Ah  yang  keluar  sama  dengan  12.5  AH.  Dari rangkaian  yang  termodifikasi,  arus  yang dihasilkan sebesar  18  Ah  dan  menghasilkan  tegangan  4  + tegangan input.
3. Waktu  yang  diperlukan  untuk  mengisi  baterai dengan AH 70
menggunakan rangkaian termodifikaasi  adalah  3.8  jam  karena  AH  dari charger sebesar 18 AH.
4. Perbandingan penggunaan baterai charger rangkaian sederhana  dengan  menggunakan  baterai  charger yang  termodifikasi  sesuai  dengan  desain  adalah 1.44  kali  lebih  cepat  dibandingkan  dengan rangkaian baterai charger sederhana.
5. Untuk  menghemat  daya  listrik  dari  wahana  bawah laut  sebesar  22  %,  dari  load  factor  beban  0.7 menjadi  0.9,  kapasitor  bank  yang  digunakan  untuk wahana bawah laut ini adalah 0.00519 Farad.
6. Dengan  pengisian  yang  1.44  kali  lebih  cepat dibandingkan  dengan  rangkaian  sederhana,  dan penghematan  energi  22  %  dengan  pemasangan kapasitor bank, maka wahana bawah laut akan lebih cepat  dalam  proses  pengisian  baterai  dan  memiliki waktu pelayanan yang lebih panjang.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Fathurrahman, (2012). Makalah Tentang Baterai .
[2] Kuncoro, S.A.(2012). Kajian Teknis Kebutuhan Listrik Wahana Wisata Bawah  Laut  serta .  Skripsi  Mahasiswa  Jurusan  Teknik  Sistem Perkapalan - ITS, Surabaya
[3] Marappung,  Muslimin.,  Cisca,  Lee  Cherff. Rangkaian  Listrik . Bandung:Penerbit Armico.
[4] Maxfield, Clive., John, Bird., et al. Electrical Engineering
[5] Sarwito, Sardono. (1995). Diktat Perancangan Instalasi Listrik Kapal
[6] Unknown. Listrik Dinamik: Kapasitor dan Rangkaian RC.
[7] Anonim.
“NiCad”
Battery
Charger.
http://sv1bsx.50webs.com/charger/charger.html
[8] Jenis  –  Jenis  Kapasitor,  diakses  tanggal  12  September  2013 http://ariezamharie.blogspot.com/2013/03/jenis-enis-kapasitor.html
[9] Kapasitor  Bank  (2011),  diakses  tanggal  12  Oktober  2013 http://electricdot.wordpress.com/2011/11/01/kapasitor-bank/
[10] Odyssey  Submarine  Bali,  diakses  tanggal  12  September  2013 http://submarine-bali.com/the_submarine.php
[11] Perhitungan  Kapasitor  Bank,  diakses  tanggal  13  September  2013 http://birulaut-ploelonk.blogspot.com/2011/12/perhitungan-kapasitor- bank-jilid-2.html