Abstrak —Kondisi kelistrikan di Indonesia belum merata, bahkan untuk  wilayah  Indonesia  bagian  tengah  dan  timur,  pasokan listrik  masih  jauh  dari  cukup.  Kondisi  ini  disebabkan  karena beberapa  hal,  yang  salah  satunya  adalah  kurang  meratanya pembangunan pada daerah-daerah Indonesia bagian tengah dan timur . Papua adalah provinsi yang memiliki tingkat elektrifikasi terendah  di  Indonesia  di  mana  dari  keseluruhan  wilayahnya hanya  47%  yang  sudah  teraliri  listrik.  Dalam  Studi  ini  akan didesain  kapal  pembangkit  listrik  dengan  tenaga  gelombang  air laut  sebagai  unit  pembantu  khususnya  pada  Kota  Serui. Pengerjaan diawali dengan mencari kebutuhan listrik yang ideal dari  Kota  Serui,  yaitu  sebesar  8,4  MW.  Daya  yang  telah terpasang  adalah  5,6  MW  sehingga  kekurangan  daya  adalah sebesar  2,8  MW.  Berikutnya  dipilih  alat-alat  pembangkit  listrik tenaga  gelombang  air  laut,  yaitu floats , inverter dan  baterai. Dibutuhkan dua buah kapal untuk memenuhi seluruh kebutuhan listrik Kota Serui karena membutuhkan waktu pengisian energi. Dengan  pengisian  selama  9  jam,  masing-masing  kapal menggunakan  18  baterai  dengan  daya  sebesar  2  MW  dan  20 floats dengan  daya  sebesar  0.2  MW.  Secara  total,  satu  kapal menghasilkan  energi  sebesar  36  MWh.  Ukuran  Utama  Kapal yang didapatkan adalah L = 95,89 m, B = 18,5 m, H = 5,2 m, T = 3,75 m.
Kata  Kunci —kapal  pembangkit  listrik,  tenaga  gelombang  air laut, Papua, Kota Serui.

## I. PENDAHULUAN
APUA  adalah  daerah  dengan  pembangunan  yang  paling tertinggal  di  Indonesia.  Tantangan  terbesar  dalam melistriki  wilayah  Papua  diantaranya  adalah  terbatasnya infrastruktur  transportasi  yang  menyebabkan  tingginya  biaya operasi seperti biaya angkut bahan bakar yang jauh lebih besar dari  harga  rupiah  per  kilo  watt  hour.  Disamping  itu,  kondisi geografis  yang  berupa  hutan  dan  pegunungan  juga  menjadi alasan  sulitnya  akses  kelistrikan.  Di  Papua,  terdapat  14  kota/ kabupaten dengan 110 desa yang belum berlistrik sama sekali. Selain  110  desa  tersebut,  masih  banyak  desa-desa  dan  daerah pelosok  yang  listriknya  hanya  hidup  enam  jam,  delapan  jam dan  12  jam.  Semuanya  hanya  hidup  dibawah  24  jam.  (BBC Indonesia,  2016).  Berdasarkan  survei  yang  dilakukan  oleh Badan  Pengkajian  dan  Penerapan  Teknologi  (BPPT)  dan pemerintah  Norwegia  sejak  tahun  1987,  terdapat  banyak daerah  di  Indonesia  yang  berpotensi  sebagai  sumber  tenaga gelombang  air  laut,  diantaranya  adalah  sepanjang  pantai selatan Pulau Jawa, laut di sekitar Pulau Sumatera dan laut di
sekitar  Pulau  Papua.  Tinggi  gelombang  laut  yang  dianggap potensial  untuk  menjadi  pembangkit  listrik  adalah  1,5  m sampai  2  m  dan  gelombang  tersebut  tidak  pecah  sampai daerah  pantai.  Berdasarkan  data-data  tersebut,  penggunaan tenaga  gelombang  air  laut  sebagai  sumber  tenaga  listrik  akan menjadi solusi yang efektif apabila di aplikasikan pada daerah Papua  mengingat  laut  pada  daerah  Papua  memilikki  tinggi gelombang yang potensial.

## II. TINJAUAN PUSTAKA
Energi  listrik  dari  tenaga  gelombang  air  laut  dalam pengembangan  di  Denmark  melalui  Wave  Star  Energy Machine.  Wave  Star  Energy  Machine  merupakan  teknologi pembaharuan energi yang digagas oleh Niels dan Keld Hansen pada  tahun  2000  di  Hanstholm,  Denmark.  Niels  dan  Keld membuat  sebuah  teknologi  pembangkit  tenaga  listrik  dalam bentuk  sebuah  platform  yang  memiliki  20 floats dengan  10 floats pada  masing-masing  sisi  platform. Floats ini  berbahan Fiberglass Reinforced Plastic (FRP) dengan diameter sebesar 5  m  dan  ditopang  oleh  lengan  sepanjang  10  m.  Lengan  pada floats dapat digerakan secara otomatis dengan cara yang sama seperti  proses  gerakan  pada crane .  Rata-rata  berat  dari  satu buah floats adalah sebesar 80 ton.
Wave  Star  Energy  Machine  bertujuan  untuk  menghasilkan energi  listrik  yang  didapat  dengan  mengkonversi  energi kinetik  dari  gelombang.  Gelombang  ditangkap  melalui floats yang  bergerak  mengapung  mengikuti  gelombang  secara vertikal dan rotasional. Gerakan ini  memompa sebuah pompa hidrolik  yang  menggerakkan  generator  dan  menghasilkan tenaga listrik. Setelah itu, energi listrik dialiri menuju inverter untuk  diubah  arusnya  dari  AC  menjadi  DC  supaya  bisa disimpan di baterai. Setelah disimpan di baterai, energi listrik dialiri kembali  ke inverter dan energinya diubah kembali dari DC ke AC supaya bisa disalurkan ke daratan [1] .
Proses  desain  merupakan  proses  yang  dilakukan  secara berulang-ulang hingga menghasilkan suatu desain yang sesuai dengan  apa  yang  diinginkan.  Dalam  proses  desain pembangunan kapal baru terdapat beberapa tahap desain, yaitu antara lain [2]:
1. Concept Design
2. Preliminary Design
3. Contract Design

## Desain Kapal Pembangkit Listrik Menggunakan Tenaga Gelombang Air Laut Untuk Daerah Papua
Bimo Taufan Devara, Wasis Dwi Aryawan, dan Ahmad Nasirudin Departemen Teknik Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : anasirudin@gmail.com
P

## 4. Detail Design

## III. METODOLOGI PENELITIAN
Tahap  pengerjaan  Studi  ini  digambarkan  melalui  diagram alir berikut:
MULAI Pengumpulan Data Pengecekan Batasan Ukuran Utama Analisis Kebutuhan Daya Listrik Penentuan Jumlah floats Penentuan Jumlah Baterai Spesifikasi: Daya = 0.2 MW Diameter = 5 m
Panjang = 10 m Spesifikasi: Daya = 2 MW Panjang = 24 m Lebar = 2.4 m Tinggi = 2.9 m
Pembuatan Layout
Penentuan Ukuran Utama Kapal
Perhitungan Analisis Teknis :  Hambatan  Mesin
 Berat
 Freeboard  Stabilitas
 Trim Mengubah Ukuran Utama Kapal
Desain Linesplan, General Arrangement, 3D Model

## SELESAI
Gambar 1. Alur Distribusi Energi Listrik

## IV. TINJAUAN WILAYAH
Pulau  Papua  adalah  pulau  terluas  kedua  di  dunia  dan merupakan yang terluas di Indonesia. Total Area pada wilayah Papua  adalah  808.105  km2.  Batas  utara  pada  provinsi  ini adalah  Samudera  Pasifik,  batas  barat  adalah  Kepulauan Maluku,  batas  timur  adalah  Papua  Nugini  dan  batas  selatan adalah Samudera Hindia, Laut Arafuru, Teluk Carpentaria dan Australia.  Pada  tahun  2016,  Papua  menjadi  provinsi  di Indonesia  dengan  rasio  elektrifitas  terendah,  yaitu  dibawah 70% [3].
Kota  yang  dijadikan  studi  kasus  dalam  penggunaan  kapal pembangkit  listrik  adalah  Kota  Serui.  Serui  adalah  sebuah Kota di Papua. Merupakan ibu kota dari Kabupaten Kepulauan
Yapen  yang  terletak  di  distrik  Yapen  Selatan.  Mempunyai jumlah  penduduk 24.290 jiwa (2000). Total kebutuhan listrik di  Kota  Serui  adalah  8.4  MW  dan  baru  terpenuhi  sebesar  5.6 MW (66.67%)[4].
Kecepatan  angin  sekitar  3-15  knot  dan  tinggi  signifikan gelombangnya 1.50 - 2.00 meter [4].

## Gambar 2. Alur Distribusi Energi Listrik
Dalam perencanaan rute Kapal dibutuhkan dua kapal untuk mengisi  energi  listrik,  masing-masing  mengisi  energi  sebesar 36  MWh  untuk  penggunaan  selama  12.5  jam.  Proses berlabuhnya  Kapal  diabaikan  pada  perhitungan  waktu pelayaran Kapal.
Tabel 1. Kegiatan Kapal I Periode Waktu (jam) Kegiatan Kapal I 1. 06.00-08.00 Kapal berangkat ke laut 2. 08.00-16.00 Pengisian energi listrik 3. 16.00-18.00 Perjalanan kembali ke Kota Serui 4. 18.00-20.00 Penyaluran Energi Listrik 5. 20.00-04.00 Penyaluran Energi Listrik 6. 04.00-06.00 Penyaluran Energi Listrik Tabel 2. Kegiatan Kapal II Periode Waktu (jam) Kegiatan Kapal II 1. 06.00-08.00 Penyaluran Energi Listrik 2. 08.00-16.00 Penyaluran Energi Listrik 3. 16.00-18.00 Penyaluran Energi Listrik 4. 18.00-20.00 Kapal berangkat ke laut 5. 20.00-04.00 Pengisian energi listrik 6. 04.00-06.00 Penyaluran Energi Listrik

## V. ANALISIS TEKNIS

## A. Desain Awal
Dalam  menentukan  desain  awal  dari  Kapal  ada  beberapa hal yang perlu diperhatikan sebagai berikut:
1. Kebutuhan listrik di Kota Serui (2.8 MW)
2. Jumlah floats yang dibutuhkan (20)
3. Ukuran floats yang dibutuhkan (d = 5 m)
4. Jumlah baterai yang dibutuhkan (18)
5. Ukuran baterai yang dibutuhkan (97.44 m 3 )
6. Kedalaman terdangkal pada terminal tujuan
Sehingga  didapat  desain  awal  Kapal  seperti  pada  gambar berikut ini:
Gambar 3. Desain Awal Kapal
Lwl : 95.888m Lpp : 92.2     m B     : 18.5     m
H     : 5.2       m
L/B   = 4.984 → 3.5 < L/B < 10 B/T   = 4.933 → 1.8 < B/T < 5 L/T   = 24.587 → 10 < L/T < 30 T/ H = 0.721 → 0.7 – 0.8

## B. Perhitungan Awal
Dari  desain  awal  kemudian  dihitung  perhitungan- perhitungan awal yang terdiri dari:
1) Perbandingan ukuran kapal;
2) Froude Number;
3) Block Coefficient ;
4) Midship Coefficient ;
5) Prismatic Coefficient ; 6) Waterplane Coefficient ;
7) Longitudinal Centre of Buoyancy ;
8) Displacement ;

## C. Hambatan
Pada  Studi  ini  perhitungan  hambatan  Kapal  menggunakan metode Holtrop dengan hasil akhir sebagai berikut:
R T = 108.21 kN
Setelah  nilai  hambatan  total  didapatkan,  maka  dapat dilakukan  perhitungan  daya  yang  dibutuhkan  untuk  sistem propulsi kapal, yaitu sebesar 1486.52 kiloWatt (kW).
D. Lightweight Tonnage
Lightweight Tonnage (LWT) merupakan berat kapal kosong yang terdiri dari berat baja dan konstruksi  kapal, berat sistem permesinan  kapal  dan  berat  perlengkapan  kapal.  Dari  hasil
perhitungan LWT didapatkan  LWT kapal  sebesar  1601,747 ton.
E. Deadweight Tonnage
Deadweight  Tonnage (DWT)  merupakan  berat  maksimum muatan pada kapal yang dapat diangkut yang terdiri dari berat muatan ( LNG ) dan berat consumable ( Fresh  Water , Fuel Oil , Lubricating  Oil ).  Dari  hasil  perhitungan  DWT  didapatkan DWT kapal sebesar 3086.38 ton.
F. Freeboard Perhitungan freeboard mengacu pada International Convention  of  Load  Lines (ICLL)  tahun  1969. Freeboard Kapal  sesungguhnya  adalah  sebesar  1.45  m  dan freeboard minimum sebesar 0,7 m. G. Stabilitas Analisis stabilitas digunakan untuk mengetahui keseimbangan  kapal  secara  melintang  pada  beberapa  kondisi pemuatan  ( loadcases ).  Pada  perhitungan  stabilitas  ini dilakukan  dengan  menggunakan software  Maxsurf  Stability Enterprise Educational  Version .  Kriteria  stabilitas  yang digunakan  adalah  kriteria  stabilitas  kapal  umum  yang mengacu pada Intact Stability (IS) Code Reg. III/3. 1. Berikut merupakan hasil running pada setiap loadcase :
Tabel 3. Rekapitulasi Hasil Perhitungan Stabilitas
Criteria Value Actual LC1 LC2 LC3 Area 0 to 30 (>=) ≥ 3.151 52.786 47.483 59.330 Area 0 to 40 (>=) ≥ 5.157 80.758 71.117 92.130 Area 30 to 40 (>=) ≥ 1.719 27.972 24.634 32.801 Max GZ at 30 (>=) ≥ 0.2 2.813 2.489 3.352 Angle of Max GZ ≥ 25 37.3 39.1 42.7 Initial GMt ≥ 0.15 8.056 7.696 8.882

## H. Trim
Trim merupakan  kondisi  keseimbangan  kapal  secara memanjang. Trim terjadi karena perbedaan letak titik LCB dan LCG  Kapal  sehingga  menyebabkan  perbedaan  sarat  pada bagian  haluan  dan  buritan  kapal.  Perhitungan trim dilakukan dengan  menggunakan software  Maxsurf  Stability  Enterprise Educational Version . Kriteria stabilitas yang digunakan adalah kriteria trim mengacu pada SOLAS Reg. II/7, dimana kondisi trim maksimum  yang  diizinkan  adalah  sebesar  0,5%  Lpp. Berikut merupakan hasil running pada setiap loadcase :
Tabel 4.
Hasil Perhitungan Trim Loadcases 0,5% Lpp (m) Value (m) LC 1 0.461 0.027 LC 2 0.461 0.083 LC 3 0.461 0.009

## I. Lines Plan
Rencana  garis  merupakan  gambaran bentuk  lambung  kapal yang  diproyeksikan  menjadi  tiga  sudut  pandang  yaitu  sudut pandang  depan,  samping  dan  atas.  Langkah  awal  adalah pembuatan  model.  Kemudian  dilakukan  perubahan  pada beberapa  elemen  antara  lain  ukuran  utama, grid  spacing dan zero-point sesuai dengan kapal yang akan didesain.
Untuk  mendapatkan  kriteria displacement yang  sesuai dengan  perhitungan  dilakukan  penyuntingan  manual  dengan memindahkan control point pada tempat yang sesuai. Control point berpengaruh  pada  lekuk  lambung  kapal  di  bawah  air sehingga mengubah displacement .
Gambar 4. Lines Plan

## VI. GENERAL ARRANGEMENT
Rencana  umum  merupakan  perencanaan  ruangan  di  dalam kapal yang dibutuhkan sesuai dengan fungsi dan perlengkapan kapal.  Pada  pembuatan  rencana  umum  untuk  kapal  jenis  ini disesuaikan dengan peralatan yang dibutuhkan. Secara umum, rencana  umum  digambarkan  pada  tiga  sudut  pandang  yaitu tampak  depan,  tampak  samping  dan  tampak  atas  kapal. Gambar Rencana Umum dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. General Arrangement.

## A. Pemodelan 3 Dimensi Kapal
Pemodelan  3  Dimensi  (3D)  kapal  ini  harus  sesuai  dengan ukuran  utama  kapal  dengan  bentuk  lambung  yang proporsional terhadap desain lambung kapal. Hasil pemodelan 3D Kapal dapat dilihat pada Gambar. 6. Hingga Gambar. 8.
Gambar 6. Kapal Ketika Mengambil Energi
Gambar 7. Kapal Ketika Berlayar
Gambar 6. Isometrik dan Hasil Rendering Kapal

## VII. ANALISIS EKONOMIS

## A. Biaya Pembangunan
Perhitungan (estimasi) biaya pembangunan kapal dilakukan dengan  menghitung  biaya  baja  dan  elektroda,  biaya
permesinan,  biaya  perlengkapan  kapal  dan  biaya  keuntungan galangan. Sehingga didapat biaya pembangunan kapal sebesar Rp  36,806,035,000.  (Tiga  Puluh  Enam  Miliar  Delapan  Ratus Enam Juta Tiga Puluh Lima Ribu Rupiah).

## B. Break Even Point (BEP)
Perhitungan  BEP  didapatkan  dari  hasil  perhitungan  biaya pembangunan  dan  biaya  operasional  kapal  dibandingkan dengan  pendapatan  operasional  dengan  harga  jual  listrik sebesar Rp 1.467,28 per  kWh sehingga didapatkan BEP pada bulan  ke  58  (Lima  Puluh  Delapan)  dengan  estimasi keuntungan  bersih  sebesar  Rp  644,337,000  (Enam  Ratus Empat  Puluh  Empat  Juta  Tiga  Ratus  Tiga  Puluh  Tujuh  Ribu Rupiah).

## VIII. KESIMPULAN
Berdasarkan uraian dari Studi ini, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Dari  keseluruhan  wilayah  Kota  Serui,  hanya  66,67%  (5,6 MW  dari  8,4  MW)  yang  sudah  teraliri  listrik  dan dibutuhkan  dua  kapal  untuk  memenuhi  seluruh  kebutuhan listrik di Kota Serui.
2. Ukuran utama kapal adalah Lpp: 92,2 m; B: 18,5 m; H: 5,2 m dan T: 3,75 m.
3. Daya  listrik  yang  dihasilkan  oleh  masing-masing  kapal pembangkit  listrik  adalah  36  MWh  dengan floats berjumlah  20,  baterai  berjumlah  18  dan  dapat  digunakan selama 12.5 jam.
4. Gambar Lines  Plan , General  Arrangement ,  dan  3D  telah memenuhi  aspek  yang  ada  dalam  perencanaan  kapal,  dan sesuai dengan peraturan yang ada, hasil dapat dilihat pada Lampiran.
DAFTAR PUSTAKA [1]
W. Energy, “Wavestar Energy Concept,” 2016. [Online]. Available: http://www.wavestarenergy.com.
[2] R.  Taggart, Ship  Design  and  Construction  Chapter  5 .  SNAME, 1980. [3] Wikipedia, “Wikipedia,” 2017. [Online]. Available: http://www.wikipedia.org/Papua. [4] B. M. K. dan Geofisika, “Prakiraan Tinggi Gelombang Satu Tahun Kedepan,” 2017. [Online]. Available:
http://maritim.bmkg.go.id/prakiraan/satu_tahun_kedepan.