Jurnal Perikanan dan Kelautan
Volume 8 Nomor 1. Juni 2018
Halaman :  10 – 18
Ujicoba DC converter dengan Baterai Air Laut Cu-Zn sebagai Sumber
Energi Lampu untuk Perikanan Bagan Tancap
(DC Converter Experiment on Cu-Zn Seawater Battery for Fishing Lamp
Energy Source of Lift Net Fisheries)
1) Adi Susanto, 2) Mulyono S. Baskoro, 2*) Sugeng H. Wisudo, 2) M. Riyanto,
2) Fis Purwangka
1) Jurusan Perikanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Raya Jakarta – Serang, Km. 4, Pakupatan, Serang, Banten
2) Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor, Kampus IPB Darmaga,
Jalan Agatis, Babakan, Dramaga, Bogor, Jawa Barat
*) Korespondensi : wisudo1966@gmail.com
Diterima : 30 November 2017 / Disetujui : 22 Mei 2018

## ABSTRAK
Penggunaan  lampu  sebagai  alat  bantu  penangkapan  ikan  berkembang  pesat  setelah ditemukannya  lampu  listrik.  Inovasi  lampu Light  Emitting  Diode (LED)  sebagai  lampu hemat energi berpeluang besar untuk digunakan pada aktivitas penangkapan ikan. Lampu LED  membutuhkan  tegangan  dan  arus  yang  rendah  sehingga  dapat  dikombinasikan dengan sumber energi terbarukan untuk mendorong terwujudnya perikanan tangkap yang lebih ramah lingkungan. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan desain dan konstruksi DC converter yang  optimal  pada  penggunaan  baterai air laut  Cu-Zn  sebagai  tahap  awal pengembangan lampu LED dengan sumber energi air laut untuk perikanan bagan tancap. Penelitian  dilakukan  di  Laboratorium  Teknologi  Penangkapan  Ikan  Departemen Pemanfaatan  Sumberdaya  Perikanan,  FPIK-IPB  pada  bulan  Agustus  2017  dengan perlakuan  perbedaan  jumlah  lilitan  (30:50;  50:80)  dan  jumlah  toroid  (tunggal;  ganda) yang  digunakan  pada  rangkaian DC  converter .  Sumber  energi  yang  digunakan  berasal dari  satu  sel  baterai  air  laut  dengan  anoda  seng  (Zn)  dan  katoda  tembaga  (Cu)  dengan ukuran  40x36  cm  yang  dimasukkan  ke  dalam  tabung  PVC  berdiameter  3  inci. Pengukuran tegangan dilakukan dengan osiloskop digital (Iwatsu DS 5102), arus diukur menggunakan  multimeter  (Sanwa  CD  771)  dan  intensitas  cahaya  diukur  menggunakan lux  meter.  Perbedaan  jumlah  lilitan  dan  toroid  berpengaruh  signifikan  terhadap  nilai induktansi.  Toroid  tunggal  dengan  80  lilitan  menghasilkan  nilai  induktansi  paling  besar (143,1  mH)  dibandingkan  perlakuan  lainnya.  Penggunaan  DC converter dengan  toroid ganda  dan  lilitan  50:80  memberikan  kinerja  yang  lebih  baik  dibandingkan  perlakuan lainya dengan tegangan, arus dan intensitas maksimum berturut-turut 2,12 V;121,80 mA dan 128 lux.
Kata kunci : air laut, bagan tancap, DC converter , lampu LED

## ABSTRACT
Light  fihing  activities  developed  rapidly  after  the  invention  of  electric  lights.  The innovation of Light Emitting Diode (LED) as energy saving lamp has a great opportunity to be used in fishing activities. LED lamps require low voltage and current, so that it can be combined with renewable energy sources to encourage more environmentally friendly of fishing capture activity. This study aims to determine the design and construction of an optimal  DC  converter  using  Cu-Zn  seawater  battery  as  an  early  stage  of  LED  lamp development  with  seawater  energy  source  for  fixed  lift  net  fishery.  The  research  was conducted  at  Fishing  Technology  Laboratory,  Department  of  Fisheries  Resources Utilization, FPIK-IPB in August 2017. The treatments were number of windings (30:50, 50:80) and number of toroid (single, double) that was used in DC converter circuit. The energy source used comes from a single seawater battery cell with a zinc anode (Zn) and a copper cathode (Cu) with a size of 40x36 cm, inserted into a 3-inch diameter PVC tube. The  voltage  was  measured  by  a  digital  oscilloscope  (Iwatsu  DS  5102),  the  current  was measured using a multimeter (Sanwa CD 771) and the light intensity was measured using a lux meter. Differences in the number of windings and toroid have a significant effect on the  value  of  inductance.  Single  Toroid  with  80  loops  produces  the  largest  inductance value  (143.1  mH)  compared  to  other  treatments.  The  use  of  DC  converter  with  dual toroid  and  50:80  winding  provides  better  performance  than  other  treatments  with maximum voltage, current and intensity respectively 2.12 V; 121,80 mA and 128 lux.
Keywords : DC converter, fixed lift net, LED lamps, seawater,

## PENDAHULUAN
Penangkapan ikan menggunakan alat bantu cahaya ( ligh fishing ) mengalami perkembangan  pesat  sejak  penemuan  lampu  pijar  pada  tahun  1879.  Penggunaan berbagai  jenis  lampu  sebagai attractant oleh  nalayan  disesuaikan  dengan perkembangan  teknologi,  skala  usaha,  jenis  alat  tangkap,  ketersediaan  sumber energi dan ikan target tangkapan. Pada perikanan skala kecil seperti bagan tancap, penggunaan  lampu compact  fluorescent (CFL)  menjadi  pilihan  utama  karena harganya  terjangkau,  mudah  diperoleh,  mudah  dioperasikan  dan  menghasilkan cahaya  yang  cukup  terang  untuk  menarik  perhatian  ikan  berkumpul  di  sekitar bagan tancap (Susanto et  al. 2017). Meskipun demikian, konsumsi  energi lampu CFL masih cukup tinggi sehingga diperlukan lampu pengganti yang lebih efisien dan efektif untuk meningkatkan produktivitas penangkapan pada perikanan bagan tancap.
Inovasi light emitting diode (LED) sebagai lampu hemat energi berpeluang besar untuk menggantikan lampu CFL pada perikanan bagan tancap. Lampu LED memiliki  berbagai  keunggulan  antara  lain  efisiensi  tinggi  dalam  penggunaan energi,  umur  teknis  lebih  lama  dan  ramah  lingkungan  karena  tidak  mengandung merkuri  (Lai et  al. 2015;  McHenry et  al. 2014).  Selain  itu,  LED  hanya membutuhkan  tegangan  dan  arus  yang  rendah  sehingga  sumber  energinya  dapat menggunakan  energi  terbarukan.  Salah  satu  energi  terbarukan  yang  dapat dimanfaatkan untuk pengembangan fishing lamp adalah air laut.
Penggunaan  air  laut  sebagai  sumber  energi  untuk  menyalakan  lampu  pada perikanan bagan tancap menjadi salah satu pilihan yang tepat. Hal ini dikarenakan jumlahnya  tak  terbatas,  mudah  diperoleh,  murah,  teknologinya  sederhana  dan tidak  menghasilkan  limbah  yang  membahayakan  lingkungan  (Park et  al. 2016;

## Jurnal Perikanan dan Kelautan Volume 8 Nomor 1 : 10 – 18. Juni 2018
Mourant  2016).  Hasil  penelitian  terdahulu  menunjukkan  bahwa  penggunaan elektroda  campuran  dari  magnesium  dan  seng  mampu  menghasilkan  arus  50-75 mA  dengan  tegangan  0,4-0,6  V  dan  (Hongyang et  al. 2009).  Mursyidah et  al.
(2013)  menyatakan  satu  sel  baterai  air  laut  yang  terbuat  dari  tembaga  (Cu)  dan seng (Zn) mampu menghasilkan tegangan 0,75 V dengan arus 100 mA. Baterai air laut juga telah dimanfaatkan untuk berbagai kebutuhan antara lain lampu darurat, tenaga penggerak kapal layar (de Souza dan Vielstich 2010) serta sangat potensial untuk dikembangkan pada perikanan bagan skala kecil (Susanto et al. 2017). Namun  pemanfaatan  air  laut  sebagai  sumber  energi  melalui  reaksi elektrokimia  masih  terkendala  tingginya  biaya  elektroda  dan  rendahnya  energi keluaran  yang  dihasilkan.  Dibutuhkan  inovasi  dalam  pemilihan  bahan  elektroda dan  penggunaan  DC converter sehingga  potensi  energi  terbarukan  yang  tersedia dapat  dimanfaatkan  dengan  optimal.  Melalui  penelitian  ini  diharapkan  diperoleh kinerja  DC converter pada  baterai  air  laut  dengan  elektroda  seng  (Zn)  dan tembaga  (Cu)  yang  ideal  sehingga  dapat  dimanfaatkan  sebagai  sumber  energi untuk perikanan bagan tancap.

## METODE PENELITIAN
Penelitian  dilakukan  pada  bulan  Agustus  2017  di  Laboratorium  Teknologi Penangkapan  Ikan,  Departemen  Pemanfaatan  Sumberdaya  Perikanan,  Fakultas Perikanan  dan  Ilmu  Kelautan  Institut  Pertanian  Bogor.  Percobaan  laboratorium dilakukan untuk menentukan kinerja DC converter dengan sumber energi satu sel baterai air laut dengan anoda Zn dan katoda Cu yang memiliki ukuran yang sama (panjang 40 cm, lebar 36 cm). Elektroda dipisahkan oleh isolator, digulung secara spiral  dan  dimasukkan  ke  dalam  tabung  PVC  dengan  diameter  tiga  inci  seperti disajikan pada Gambar 1.
Gambar 1. Sel baterai air laut yang digunakan dalam penelitian
DC converter yang  diuji  menggunakan  dua  perlakuan  yaitu  jumlah  toroid (tunggal dan ganda) dan perbandingan jumlah lilitan primer : sekunder (30:50 dan 50:80).  Lilitan  pada  toroid  menggunakan  kabel  UTP  45  (Belden)  yang dihubungkan  dengan  resistor  1  kΩ  dan  transistor  (TIP  2N3055).  Beban  yang digunakan  adalah  lampu dual  in-line  package (DIP  LED)  dengan  jumlah  5  unit yang disusun secara pararel sehingga membutuhkan tegangan 3,0 V dan arus 100 mA untuk menghasilkan intensitas optimum. Tegangan keluaran  yang dihasilkan oleh  satu  sel  baterai  dan  DC converter diukur  menggunakan  osiloskop  digital (Iwatsu  DS  5102),  arus  keluaran  dengan  multimeter  (Sanwa  CD  771)  dan intensitas  lampu  dengan  lux  meter.  Periode  pengamatan  dilakukan  selama  120 menit  dengan  interval  pencatatan  setiap  10  menit  (Mandal et  al. 2012;  Yu et  al. 2015;  Susanto et  al. 2017).  Setiap  pengamatan  dilakukan  sebanyak  tiga  kali ulangan  untuk  setiap  perlakuan.  Analisis  data  dilakukan  secara  deskriptf berdasarkan  hasil  pengukuran  yang  diperoleh  dalam  bentuk  grafik.  Susunan peralatan pada pelaksanaan penenelitian disajikan pada Gambar 2.
Gambar 2. Susunan peralatan penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Satu sel baterai air laut mampu menghasilkan tegangan sebesar 0,88 V dan arus 110 mA. Tegangan yang dihasilkan dari satu sel baterai tersebut belum cukup untuk menyalakan lampu LED. Penggunaan DC converter mampu meningkatkan tegangan keluaran yang diperoleh antara 24 – 74 kali dalam kondisi tanpa beban. Perbedaan  jumlah  lilitan  pada  toroid  berpengaruh  nyata  terhadap  tegangan keluaran  yang  diperoleh  pada  masing-masing  penggunaan  toroid.  Jumlah  lilitan yang  lebih  banyak  menghasilkan  tegangan  yang  lebih  tinggi.  Sementara  itu, penggunaan  toroid  ganda  juga  menghasilkan  tegangan  yang  lebih  besar  pada penggunaan jumlah lilitan yang sama. Tegangan keluaran yang dihasilkan oleh sel baterai dan DC converter dalam kondisi tanpa beban disajikan pada Gambar 3. Penambahan  beban  berupa  lampu  LED  memberikan  pengaruh  signifikan terhadap  tegangan  dan  arus  keluaran  yang  diperoleh  pada  penggunaan  DC Multimeter Osiloskop Lux meter Sel baterai DC converter

## Jurnal Perikanan dan Kelautan Volume 8 Nomor 1 : 10 – 18. Juni 2018
converter. Tegangan rata-rata paling tinggi diperoleh pada toroid tunggal  dengan jumlah  lilitan  yang  lebih  banyak  yaitu  2,24  V.  Sementara  itu,  arus  rata-rata tertinggi  diperoleh  pada  penggunaan  toroid  ganda  dan  lilitan  terbanyak  yaitu 93,38 mA seperti disajikan pada Tabel 1. Penggunaan toroid ganda menyebabkan penurunan  pada  tegangan  yang  diperoleh  dengan  lilitan  yang  sama,  namun  arus keluaran yang dihasilkan semakin tinggi.
Gambar 3. Tegangan keluaran dalam kondisi tanpa beban
Penggunaan  DC converter pada  sel  baterai  air  laut  mampu  meningkatkan tegangan  keluaran  yang  dihasilkan  sehingga  dapat  digunakan  untuk  menyalakan lampu  LED.    Selama  dua  jam  pengujian,  intensitas  cahaya  yang  dihasilkan semakin  rendah,  terutama  pada  menit  akhir  pengamatan  seperti  disajikan  pada Gambar 4. Perbedaan lilitan pada toroid tunggal tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap intensitas yang diperoleh. Sebaliknya pada penggunaan toroid ganda,  semakin  banyak  lilitan  yang  digunakan  intensitas  yang  dihasilkan cenderung  semakin  besar.  Penurunan  intensitas  yang  diperoleh  berbanding  lurus dengan penurunan arus keluaran yang dihasilkan. Adanya beban lampu LED akan menguras  energi  yang  tersimpan  pada  sel  baterai  sehingga  nilai  arus  keluaran yang dihasilkan semakin kecil sesuai dengan durasi pengosongan yang dilakukan.
Tabel 1.  Rata-rata  tegangan,  arus  dan  intensitas  cahaya  yang  dihasilkan  pada
perlakuan berbeda Jumlah Toroid Jumlah Lilitan Tegangan (V) Arus (mA) Intensitas (lux) Tunggal 30:50 2,16 ± 0,0000 59,38 ± 5,5188  96,23 ± 2,5549 50:80 2,24 ± 0,0000 64,06 ± 5,5698  94,31 ± 1,6999 Ganda 30:50 2,12 ± 0,0000 84,05 ± 4,7642  103,62 ± 3,9346 50:80 2,09 ± 0,0053 93,38 ± 3,7045  111,77 ± 2,4183
Jumlah  lilitan  primer  dan  sekunder  pada  toroid  akan  berpengaruh  terhadap arus  dan  tegangan  yang  dihasilkan  (Lui  dan  Lee  2015).  Semakin  banyak  jumlah lilitan  primer  yang  digunakan,  maka  arus  yang  dihasilkan  akan  semakin  besar. Sementara  itu,  semakin  banyak  jumlah  lilitan  sekunder  akan  menyebabkan tegangan  yang  dihasilkan  akan  semakin  tinggi  (Budisusila  dan  Arifin  2017). Penggunaan toroid ganda dengan lilitan yang sama menyebabkan luas permukaan lilitan  semakin  besar  dan  meningkatkan  nilai  induktansi  yang  diperoleh.  Nilai induktansi dengan 80 lilitan pada toroid tunggal sebesar 80,80 mH, namun dengan lilitan yang sama pada toroid ganda menghasilkan induktansi sebesar 143,10 mH. Semakin besar nilai induktansi maka medan magnet yang dihasilkan ketika kawat teraliri  listrik  juga  semakin  tinggi.  Akibatnya  daya  yang  dihasilkan  pada  DC converter dengan  toroid  ganda  lebih  besar  dibandingkan  dengan  toroid  tunggal yang  menghasilkan  intensitas  cahaya  yang  lebih  tinggi  pada  lampu  LED  yang digunakan  sebagai  beban  seperti  disajikan  pada  Gambar  5.  Kombinasi  toroid ganda  dan  jumlah  lilitan  yang  lebih  besar  memiliki  kinerja  yang  lebih  baik sehingga layak dipertimbangkan untuk dikembangkan sebagai DC converter pada pemanfaatan  sel  baterai  air  laut  sebagai  sumber  energi  lampu  pada  perikanan bagan tancap.
Gambar 4. Profil intensitas cahaya selama pengamatan
Toroid tunggal Toroid tunggal Toroid ganda
Gambar 5. Pengaruh perbedaan lilitan terhadap intensitas cahaya
Aplikasi  baterai  air  laut  dengan  DC converter telah  dikembangkan  untuk berbagai  keperluan.  Penggunaan  DC converter efektif  untuk  menghasilkan tegangan  yang  lebih  tinggi  dari  sumber  energi  tegangan  rendah  sehingga  dapat dimanfaatkan  untuk  berbagai  kebutuhan  (Garshol  dan  Hasvold  1995,  Rehman et al. 2015). Kemampuan DC converter dalam meningkatkan tegangan keluaran dari baterai air laut bervariasi dan sangat dipengaruhi oleh desain dan konstruksi yang digunakan. Meskipun demikian, penambahan peningkat  tegangan tersebut sangat efektif  untuk  meningkatkan  tegangan  baterai  air  laut  dari  0,9  V  menjadi  12,0  V (Oekerman 1969), 1,0 V menjadi 28,0 V (Hasvold 1995), dan 1,5 V menjadi 12,0 V (Kobashi dan Oshitani 2013).
Perikanan  bagan  tancap  membutuhkan  energi  yang  relatif  kecil  karena pengoperasiannya  berada  di  pesisir  pantai.  Umumnya  bagan  tancap  berada  pada kedalaman  perairan  antara  7-12  m  sehingga  intensitas  cahaya  lampu  yang digunakan  jauh  lebih  rendah  dibandingkan  alat  tangkap  sejenis  yang  beroperasi pada perairan yang lebih dalam (Susanto et al. 2015). Penggunaan baterai air laut dengan penambahan DC converter sebagai sumber energi lampu sangat potensial untuk  dikembangkan.  Penyempurnaan  desain  sel  baterai  dan  DC converter perlu dilakukan  sehingga  menghasilkan  teknologi  baterai  air  laut  yang  sesuai  dengan kebutuhan, efisien dan efektif untuk diterapkan pada perikanan bagan tancap.

## KESIMPULAN
Penggunaan DC converter toroid ganda dan perbandingan lilitan 50:80 pada baterai  air  laut  Cu-Zn  memilki  kinerja  yang  lebih  baik  dibandingkan  kombinasi lainnya.  Nilai  rata-rata  arus  yang  dihasilkan  sebesar  93,38  mA  dengan  intensitas cahaya 111,77 lux.

## DAFTAR PUSTAKA
Yu  K,  H-Q  Xiong,  L  Wen,  Y-L.  Dai,  S-H  Yang,  S-F  Fan,  F  Teng,  X-Y  Qiao. 2015.  Discharge  Behavior  and  Electrochemical  Properties  of  Mg-Al-Sn Alloy  Anode  for  Seawater  Activated  Battery. Transactiono  of  Nonferrous Metals Society of China . 25: 1234-1240.
Mandal  B,  A  Sirkar,  A  Shau,  P  De,  P  Ray.  2012.  Effects  of  Geometry  of Electrodes  and  Pulsating  DC  Input  on  Water  Splitting  for  Production  of Hydrogen. International Journal of Renewable Energy Research . 2: 99-102.
Susanto  A.,  M.  S.  Baskoro  ,  S.  H.  Wisudo,  M.  Riyanto,  F.  Purwangka.  2017. Performance  of  Zn-Cu  and  Al-Cu  Electrodes  in  Seawater  Battery  at Different  Distance  and  Surface  Area. International  Journal  of  Renewable Energy Research. 7: 288-303.
Hongyang  Z,  B  Pei,  J  Dongying.  2009.  Electrochemical  Performance  of Magnesium Alloy and Its Application on The Sea Water Battery. Journal of Environmental Sciences. Supplement: S88–S91.
Lai MF, ND G Anh, JZ Gao, HY Ma, HY Lee. 2015. Design of Multi Segmented Freeform  Lens  for  LED  Fishing/Working  Lamp  with  High  Efficiency. Applied Optics. 54: 69-74.
McHenry  MP,  D  Doepel,  BO  Onyango,  UL  Opara.  2014.  Small-Scale  Portable Photovoltaic Battery-LED Systems with Submersible LED Units to Replace Kerosene-Based  Artisanal  Fishing  Lamps  for  sub-Saharan  African  Lakes.
Renewable Energy . 62:276-284.
de Souza JPI, W Vielstich. 2010. Seawater Alluminium/Air Cells in Handbook Of Fuel Cells –Fundamentals, Technology AND Applications. Edited by Wolf Vielstich,  Hubert  A.  Gasteiger,  Arnold  Lamm  and  Harumi  YokokawaJohn Wiley & Sons, Ltd. pp 1-7. Ch 1.
Mursyidah,  Susanto  A  dan  Isnaeni  BS.  2013.  The  utilization  of  sea  water  in  a especially  designed  battery  (sabrine  swall  battery). ASEAN  J  of  System Engineering . 1(1):1-7.
Mourant A. 2016. Next Generation Batteries will Power Up The Energy Storage Industry. Renewable Energy Focus . 17(1): 41-43. DOI:10.1016/j.ref.2015.11.004.
Park  S,  B  SenthilKumar,  K  Kim,  SM  Hwang,  Y  Kim.  2016.  Saltwater  as  The Energy Source for Low Cost, Safe Rechargeable Batteries. Journal Material Chemistery A. 4(19):7207-7213.
Liu  Z,  Lee  H.  2015,  Design  of  High-Performance  Integrated  Dimmable  LED Driver for High-Brightness Solid-State Lighting Applications. International Journal  of  Analog  Integrated  Circuits  and  Signal  Processing .  82(3):  519– 532.
Budisusila  EN,  Arifin  B.  2017.  Joule-Thief  Circuit  Performance  for  Electricity Energy  Saving  of  Emergency  Lamps.  IOP  Conf.  Series:  Materials  Science and Engineering 190: 1-6..

## Jurnal Perikanan dan Kelautan Volume 8 Nomor 1 : 10 – 18. Juni 2018
Garshol T, Hasvold O.. 1995. Galvanic Seawater Cell. US Patent 5,427,871, Juny 27.
Rehman Z, I Al-Bahadly, S Mukhopadhyay. 2015. Multiinput DC–DC Converters in  Renewable  Energy  Applications  -  An  Overview. Renewable  and Sustainable Energy Reviews : 14: 521–539.
Oekerman  JB.  1969.  Seawater  Battery  Having  Magnesium  or  Zinc  Anode  and Manganese Dioxide Cathode. US Patent 3,433,678, March 18.
Hasvold O. 1995. Seawater Cell with Increased Efficiency. U.S. Patent 5 405 717, Apr. 11.
Kobashi  H,  Oshitani  M.  2013.  Seawater  Activated  Batteries:  Magnesium.
Encyclopedia of Electrochemical Power Sources: 156-163.