Abstrak —Nelayan  sangat  membutuhkan  penerangan  saat berlayar untuk mencari ikan pada malam hari. Energi listrik alternatif diperlukan untuk mengurangi kerja dari generator pada kapal nelayan. Salah satunya adalah dengan memanfaatkan  air  laut  dengan  bantuan  menggunkan magnesium  sebagai  anoda  sehingga  bisa  menciptakan suatu sumber  listrik  yang  disebut  elektrokimia.  Sumber  daya kimia  biasanya mengadopsi logam aktif sebagai anoda untuk memberikan  elektron.  Metode  pengujian  yang  igunakan adalah  dengan  memvariasikan  katoda-katoda  serta  dengan memvariasikan  volume  air  laut.  Selain  itu  digunakan  pula rangkaian  listrik  tunggal,seri  dan  pada  penelitian.  Untuk penggunaan  katoda  lebih  efisien  dengan  menggunakan katoda  carbon  dimana  memiliki  nilai  tegangan  1,92  V  dan efisiensi  sebesar  83,84  % .  Sedangkan  Untuk  meng cover lighting di navigation  deck selama  11  jam  memerlukan sebanyak 69 blok cell yang dipararelkan, dimana setiap blok cell  terdiri dari 13 cell yang diserikan serta mengkonsumsi daya  sebesar  3408,6  Wh.  Dimensi prototype untuk  yang direncanakan  adalah  sebesar  130  cm  x 175 cm x 20 cm dan berat prototype ditambah air laut adalah 690,69 Kg.
Kata Kunci— Anoda,  Katoda,  Listrik  Alternatif, Magnesium, Nelayan

## I. PENDAHULUAN
NERGI  listik  alternatif  sangat  diperlukan  sebagai penerangan  alternatif  pada  kapal-kapal  nelayan  guna menekan  pengeluaran  nelayan  salah  satunya  adalah dengan memanfaatkan air laut dengan menggunkan magnesium sebagai  anoda.  Magnesium  merupakan  logam  yang  bisa digunakan  sebagai sumber  daya  kimia. Magnesium adalah unsur  kimia dalam tabel  periodikyang  memiliki  simbol Mg dan nomor atom 12 serta berat atom 24,31. [1] Sumber daya kimia  biasanya  mengadopsi  logam  aktif  sebagai  anoda  untuk memberikan  elektron.  Selama  proses  discharge  ,  anoda kehilangan  elektron  dan  larut  ke  elektrolit  dalam  bentuk  ion logam  .[2]  Sementara  itu,  elektron  dikirim  melalui  sirkuit eksternal  untuk  menghasilkan  energi  .  Dengan  demikian  , sumber  daya  tersebut  dipengaruhi  oleh  anoda  logam,  yang
memainkan peran penting dalam menentukan tegangan sel.  [4] Magnesium  adalah  logam  yang  sangat  menjanjikan  sebagai bahan anoda karena kinerja bawaan yang baik .
Sebenarnya,  ada  beberapa  bahan  logam  yang  bisa digunakan  sebagai  anoda yaitu Zn, Fe, Al, Mg. Dalam hal ini, dipilih  magnesium  sebab  magnesium belum terlalu tereksplore ke khalayak umum.[3] Dimana memiliki reaksi kimia bila bereaksi dengan katoda dan larutan elektrolit adalah sebagai berikut :
Anoda : Mg     Mg 2+ +2e -
Katoda : 0 2 +2H 2 0+4e - 4OH - Hasil : 2Mg +O 2 +2H 2 O 2Mg(OH) 2
(1)
Gambar 1 Reaksi kimia pada magnesium

## II. METODOLOGI PENELITIAN

## A.  Studi Literatur
Sebelum  memulai  pengerjaan  Tugas  Akhir  (TA)  dilakukan study  literature dengan  mencari  literature-literatur  mengenai pembangkit  listrik  alternatif dengan memanfaatkan magnesium dimana  berupa  jurnal,paper,  hasil  penelitian,  buku -buku  baik versi  cetak  maupun  versi online .  Dimana  pada  tahap  ini merumuskan  segala  sesuatu yang akan  dilakukan pada Tugas Akhir ini sesuai dengan referensi-referensi yang dimiliki.

## B.  Desain  Awal  Prototype  Listrik   Alternatif  Untuk   Ujicoba Awal
Tahap  ini  merupakan  tahap pendesainan prototype dengan menggunakan  software.  Pendesaian  dilakukan  supaya  alat memiliki bentuk awal sebagai bahan ujicoba utuk mendapatkan data-data  sesuai  dengan  yang  akan  diujikan.  Prototype  yang direncanakan adalah berbentuk box berukuran pxlxt = 15 cm x15 cm x 15 cm dan terbuat dari bahan akrilik.

## Perencanaan Energi Listrik Alternatif Tenaga Air Laut Dengan Menggunakan Magnesium Sebagai Anoda Untuk Penerangan Alternatif Pada Kapal Nelayan
Dwiki Novditya Bagaskara Utama, Indra Ranu Kusuma, Sardono Sarwito Teknik Sistem Perkapalan,Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : dwiki12@mhs.ne.its.ac.id , ir.kusuma@its.ac.id , sarsan@its.ac.id
E

## C.  Pembuatan Prototype Pembangk it Listrik  Alternatif
Setelah  dilakukan  pendesaianan  menggunakan  software, dilakukan  pembuatan  alat  dengan  bahan -bahan  yang  sudah ditentukan . Dimaan wadah akan terbuat dari bahan akrilik dan setidaknya muat paling tidak untuk 2 liter air laut.

## D. Pengecek an Bahwa Alat Telah Terangk ai Secara Tepat
Tahap  ini  merupakan  pengecekan  secara  fisik  dan  visual pada alat yang dirancang baik dari segi pemasangan komponen ataupun pemasangan kabel-kabel pada alat.

## E.  Pemasangan Peralatan dan Pengisian Air Laut
Pada  tahap  ini  dilakukan  pemasangan  peralatan-peralatan seperti  kabel,  anoda  dan  katoda  serta  avometer.  Sedangkan untuk air laut yang diletakkan pertama kali adalah sebanyak 500 ml. Setelah ini mulai ditambah dengan range 500 ml..

## F. Pengecek an terhadap adanya listrik  atau tidak
Secara teori setelah anoda dan katoda diletakkan, maka akan timbul  energy  listrik  yang  disebut  sel  volta  akibat  reaksi elektrokimia.  Pada  tahap  ini  merupakn  tahap  pengujian  alat dengan  cara  mengetes  awal  dengan  menggunakan  avometer. Jika  saat  diuji  terdapat  listrik,  maka  dapat  diakatan  alat  siap diuji,  namun  jika  tidak  maka  perlu  dilakukan  lagi  pengecekan alat

## G. Percobaan
Pada  tahap  ini  adalah  melakukan  percobaan  terhadap  alat yang dibuat. Variable yang diberikan adalah

## Variable Kontrol
Variable  yang  dibuat  sama pada penelitiam dimana pada percobaan  ini  adalah  dimensi  magnesium,  dan  dimensi wadah.

## Variabel bebas
Variabel  yang  divariasikan  adalah  volume  air  laut  yang digunakan  sebagai  elektrolit  sel-Volta  serta  jumlah  lilitan, dan ketebalan lilitan pada tembaga sebagai katoda

## Variabel Terik at
Variabel terikat merupakan variable yang tergantung pada variable bebas yaitu tegangan dan arus yang teramati pada multimeter

## H. Pengambilan data
Melakukan  pengambilan  data  dan  pencatatan  data  yang merupakan  hasil  dari  variable  terikat,diamana  akan  dilakukan analisis dan  penarikan kesimpulan menganai alat ini.

## I.  Analisa data
Melakukan  analisa  terhadap  data  yang  didapat,  dimana yang  dianalaisa  seperti  pengaruh  volume  air  laut,  pengaruh jenis-jenis katoda, dan lama waktu bisa menyala.

## J. Perencanaan Alat Untuk  Pengaplik asian
Tahap ini merupakan tahap pendesaian akhir, dimana setelah diketahui  karakteristik  dari  alat  dilakukan  pendesaianan  baik dimensi  maupun  fungsi  kerja  alat  yang  sesuai  untuk kebutuhan. Serta dilakukan pembuatan alat sesuai dengan hasil pendesaianan.

## K. Penarik an Kesimpulan
Pada  tahap  akhir  adalan  dilakukan  penarikan  kesimpulan. Dalam  tahap  ini  akan  mengetahui  bagaimana  dari  hasil  alat yang direncanakan apakah sudah sesuai target atau  tidak.

## L.  Pembuatan Laporan
Setelah  proses  Peneliatian  dilakukan  pembuatan  laporan, diamana  laporan  berisi  tentang  hasil  analisi  dari  prototype yang diciptakan.
III. PEMBAHASAN DAN ANALISA A. Hasil Variasi Anoda  Mg-Cu (Magnesium-Tembaga)
Gambar 2 Hubungan antara tegangan dan arus pada jumlah lilitan yang berbeda
Berdasarkan  gambar  2  menunjukkan pengaruh volume air laut terhadap  tegangan  tidak  terlalu  dapat  dilihat,  hal  tersebut terbukti  baik  pada  jumah  lilitan  50,100,150,200  ,dan  250 mengalai kenaikan pada titik penambahan volume 2000-3000 ml tidak sampai mengalami kenaikan tegangan sebesar 1 volt.

## Gambar 3 Hubungan antara Arus dan arus pada jumlah lilitan yang berbeda
Pada  gambar 3 dapat dkaetahui bahwa volume air laut tidak berpengaruh terhadap besarnya arus. Namun besar arus dapat terbaca  pada  jumlah lilitan 300 lilitan, sedangkan lainnya tidak terbaca arusnya.
Berdasarkan hukum faraday 1 : Q = I x t, dan Q= n F                           (2) Maka, Ixt = nxF , I=nxF/t
Dimana I = arus, t= waktu, n = jumlah mol elektron (mol), F = muatan listrik per 1 mol elektron (coulomb /mol).
Dalam hal ini semakin banyak mol yang bereaksi,maka akan membuat arus akan bertambah. Hal ini terbukti hanya dengan menggunakan katoda tembaga yang jumlah lilitannya lebih banyak
Gambar 4 Hubungan antara tegangan dan arus pada copper rod tunggal
Pada gambar 4 pengaruh volume air laut terhadap tegangan tidak  terlalu  terpengaruh.  Hal  tersebut  terlihat  dimana  hanya terjadi  kenaikan  hanya  sebesar  0,02  V.Pada  saat  ketinggian maksimum  atau  volume  maksimum  dari  air  laut  hanya  mampu menghasilkan sebesar 1,69 V.

## Gambar 5 Hubungan antara tegangan dan arus pada copper rod tunggal
Pada  gambar  5  dapat  dkaetahui  bahwa  pengaruh volume air  laut  berpengaruh  terhadap  besarnya  nilai  arus.  Dimana terjadi  kenikan  dua  kali  sebesar  0,01  A  sampai pada akhirnya mencapai arus puncak yaitu sebesar 0,05 A.
 Mg-Pb (Magnesium-Timbal)
Gambar 6  Hubungan Antara Volume Air dan T egangan pada Rangkaian

## Seri T imbal
Pada gambar 6 pengaruh volume air laut terhadap tegangan tidak  berpengaruh.  Dimana  grafik  terbentuk  secara  linear. Sedangkan nilai tegangan pada masing-masing percobaan seri 2, 3, dan 4 anoda menaiki kenaikan sebesar 1,15-1,3 V

## Gambar 7 Hubungan Antara Volume Air dan Arus pada Rangkaian Seri T imbal
Pada gambar 7 pengaruh volume air laut terhadap Arus tidak berpengaruh.  Dimana  grafik  berbentuk  linear,  dimana  ketika volume  air  ditambahkan  maka  nilai  arus  tidak  akan  berubah.. Sedangkan  nilai arus pada masing-masing percobaan seri 2, 3, dan 4 anoda tidak mengalami kenaikan berdasarkan dari hukum kirchoff.  Dimana  arus  tidak  akan  mengalami  kenaikan  pada suatu rangkaian seri.

## Gambar 8 Hubungan Antara Volume Air dan T egangan pada Rangkaian Pararel T imbal
Pada gambar 8 pengaruh volume air laut terhadap tegang an tidak  berpengaruh.  Dimana  grafik  terbentuk  secara  linear. Sedangkan  nilai  tegangan  pada  masing-masing  percobaan Pararel  2,  3,  dan  4  tidak  mengalami  kenaikan  seperti  hukum kirchoff.

## Gambar 9 Hubungan Antara Volume Air dan Arus pada Rangkaian Pararel T imbal
Pada gambar 9 pengaruh volume air laut terhadap Arus tidak berpengaruh.  Dimana  grafik  berbentuk  linear. Sedangkan nilai arus  pada  masing-masing percobaan pararel 2, 3, dan 4 anoda mengalami  kenaikan  berdasarkan  dari  hukum kirchoff. Dimana kenaikan terjadi sekitar 0,02-0,04 A
 Mg-C (Magnesium-Carbon)

## Gambar 10 Hubungan Antara Volume Air dan T egangan pada Rangkaian Pararel Carbon
Pada gambar 10 pengaruh volume air laut terhadap tegangan tidak  berpengaruh.  Dimana  grafik  terbentuk  secara  linear. Sedangkan nilai tegangan pada masing-masing percobaan seri 2, 3, dan 4 anoda menaiki kenaikan sebesar 1,15-1,3 V

## Gambar 11 Hubungan Antara Volume Air dan Arus pada Rangkaian Seri Carbon
Pada  gambar  11  pengaruh  volume  air  laut  terhadap  Arus tidak  berpengaruh.  Dimana  grafik  berbentuk  linear,  dimana ketika  volume  air  ditambahkan  maka  nilai  arus  tidak  akan berubah.. Sedangkan nilai arus pada masing-masing percobaan seri  2,  3,  dan  4  anoda  tidak  mengalami  kenaikan  berdasarkan dari  hukum  kirchoff.  Dimana  arus  tidak  akan  mengalami kenaikan pada suatu rangkaian seri.

## Gambar 12 Hubungan Antara Volume Air dan Arus pada Rangkaian Seri Carbon
Pada gambar 12 pengaruh volume air laut terhadap tegangan tidak  berpengaruh.  Dimana  grafik  terbentuk  secara  linear. Sedangkan  nilai  tegangan  pada  masing-masing  percobaan
Pararel  2,  3,  dan  4  tidak  mengalami  kenaikan  seperti  hukum kirchoff.  Dimana  pada  rangkaian  pararel  tidak  akan  terjadi kenaikan tegangan.

## Gambar 13 Hubungan Antara Volume Air dan Arus pada Rangkaian Seri Carbon
Pada  grafik  diatas  pengaruh  volume  air  laut terhadap Arus tidak berpengaruh. Dimana grafik berbentuk linear. Sedangkan nilai  arus  pada  masing-masing  percobaan  pararel  2,  3,  dan  4 anoda  mengalami  kenaikan  berdasarkan  dari  hukum  kirchoff. Dimana  kenaikan  terjadi  akibat  bertambahnya  jumlah  sumber yang dipararelkan.

## B. Penyebab Perbedaan Nilai Tegangan Tiap Katoda yang Berbeda
Perbedaan nilai tegangan tiap katoda diakibatkan oleh nilai E sel  yang  tercipta  berbeda.  E  sel merupakan E hasil dari reaksi antara  Ekatoda  dan  Eanoda.  Dimana  biasanya  dirumuskan dengan rumus Esel=Ekatoda-Eanoda
Nilai  E  tiap-tiap  unsur  akan  memiliki  nilai  masing-masing berdasarkan  sifat  bawaan  yang  dmiliki.  Hal  ini  berdasarakan pada hukum Redoks dalam elektrokimia.
Berikut  nilai  E  tiap-tiap  unsur  yang  digunakan  saat penelitian.
E 0 Cu=-0,34 V (Tembaga), E 0 Mg=-2,37 V (Magnesium), E 0 Pb=-- 0,14 V (Timbal), E 0 C=-0,08 V (Carbon).
Maka untuk menentukan nilai Esel yaitu :
 Dengan menggunakan katoda tembaga (Cu) : Katoda : Cu 2+ + 2e - Cu     E 0 = -0,34 V Anoda :   Mg             Mg 2+ +2e - E 0 = -2,37 V Cu 2+ + Mg         Mg 2+ + Cu        Esel=2,03 V Dimana berdasarkan hukum redoks, Esel = Ekatoda – Eanoda = -0,14 –(-2,37) = 2,03 V  Dengan menggunakan katoda Timbal (Pb) : Katoda : Pb 2+ + 2e - Pb         E 0 = -0,14 V Anoda :  Mg             Mg 2+ +2e - E 0 = -2,37 V Pb 2+ + Mg         Mg 2+ + Pb    Esel=2,23 V Dimana berdasarkan hukum redoks,
Esel = Ekatoda – Eanoda = -0,14 –(-2,37) = 2,23 V
 Dengan menggunakan katoda Carbon (C) : Katoda : C 2+ + 2e - C        E 0 = -0,08 V
Anoda :  Mg             Mg 2+ +2e - E 0 = -2,37 V Pb 2+ + Mg         Mg 2+ + Pb    Esel=2,29 V Dimana berdasarkan hukum redoks,
Esel
= Ekatoda – Eanoda = -0,08 –(-2,37)
= 2,29 V
Sehingga  carbonlah  yang  akan  menghasilkan  tegangan terbesar  diantara  katoda  lain  yang  digunakan.  Hal  tersebut terbukti pada penelitian dimana dimana nlai terbesar adalah 1,9 V
T abel 1 Perbadingan tegangan antara perhitungan dan praktikum
Anoda Te g. (Pe rhitungan) Te g. (Praktikum ) Efisie nsi Cu-T embaga (50 lilitan) 2.03 1.43 70.44 % Cu-T embaga (150 lilitan) 2.03 1.49 73.40 % Cu-T embaga (200 lilitan) 2.03 1.52 74.88 % Cu-T embaga (250 lilitan) 2.03 1.56 76.85 % Cu-T embaga (250 lilitan) 2.03 1.62 79.80 % Cu-T embaga (Copper) 2.03 1.69 83.25 % Pb-T imbal 2.23 1.07 47.98 % C-Carbon 2.29 1.92 83.84 % Dimana Perhitungan efisiensi= tegangan (praktikum)/tegangan (perhitungan) x 100% (1)
Contoh : 1,43/2,03x100%= 70,44%

## C. Perencanaan Prototype
Dalam  pengaplikasian  untuk prototype ini,  diaplikasikan  di kapal  nelayan  60  GT  dimana  hanya  menyuplai navigation deck . Berikut data kebutuhan listrik kapal pada navigation deck . T abel 2 Data kebutuhan listrik pada kapal
KAPAL LAT IH PANGKAH 60 GT  ELECT RIC POWER

## BALANCE CALCULAT ION DC
No Appa ratus Jml Load Demand faktor % consumtion power (watt) Inp ( W ) Out (W) Berlabuh Berlayar Con (W) Inte r (W) Con (W) Inte r (W)
Gen.
Light 1 Lamp Emer gency 6 14 14 84 84 2 Nav.
Light 3 Stern light 1 100 100 100 100
4 Mast light 2 25
25 50 50 5
Side light 2 25 25 50
50
6 Anch . light 1 25 25 25 25 Total 309 200 109 Untuk meng cover lighting di navigation deck selama 11 jam memerlukan  sebanyak  69  blok cell yang  dipararelkan, dimana setiap  blok  cell  terdiri  dari  13 cell yang  diserikan  serta mengkonsumsi daya sebesar 3408,6 Wh.
Dimensi prototype untuk yang direncanakan adalah sebesar 130 cm x 175 cm x 20 cm
Berdasarkan hasil diatas maka didesain prototype sedemikian rupa hingga memiliki bentu dan ukuran yang pas.

## Gambar 14 Dimensi Prototype Pandangan Samping

## Gambar 15 Dimensi Prototype Pandangan Samping

## D. Apliak si Pada Kapal
Pada kapal prototype diletakkan pada engine room

## Gambar 16 PeletakanPrototype Pandangan Atas

## Gambar 17 Peletakan Prototype Pandangan Samping
Selain  peletakan  pada  kapal  juga  dirancang  bagaimana mengenai  perencanaan wiring pada kapal. Berikut wiring yang dirangkai
Gambar 18 Wiring Diagaram Gambar 19 Wiring Diagaram

## E .Analisa Ek onomi

## Gambar 20 Perbandingan biaya Mg battery dan battery
Berdasarkan gambar 19 dapat diketahui bahwa pada bulan ke  15  penggunaan  battery  magnesium  akan  menyamai  biaya dari  penggunaan  battery  biasa  yang  harus  mengisi  ulang batterynya.  Untuk  itu  mulai  bulan  ke-16  penggunaan  Mg battery  akan  mengalami  kuntungan.  Dimana keuntungan total yang dimiliki adalah sebesar Rp3,775,000.00 selama 2 tahun
IV. KESIMPULAN Untuk meng cover lighting di navigation deck selama 11 jam memerlukan  sebanyak  69  blok cell yang  dipararelkan, dimana setiap  blok  cell  terdiri  dari  13 cell yang  diserikan  serta mengkonsumsi  daya  sebesar  3408,6  Wh.  Dimensi prototype untuk yang direncanakan adalah sebesar  130 cm x 175 cm x 20 cm. Berat prototype ditambah air laut adalah 690,69 Kg.
Pada percobaan lampu (beban) akan menyala hanya dengan menggunakan  katoda  timbal  dan  Karbon.  Namun  katoda terbaik  adalah  dengan  menggunakan  karbon,  dimana  memiliki nilai  tegangan  1,92  V  dan  arus  sebesar  2A  dengan menggunakan hambatan dalam, serta efisiensi sebesar 83,84 %.
Volume  air  laut  tidak  berpengaruh  terhadap  besarnya teganga dan arus, hal tersebut bisa dilihat pada hasil praktikum contoh  pada  mg-carbon  dimana  tegangan  dan  arus  bernilai konstan sebesar 1,9 v dan 2A.

## PUSTAKA
[1] Kaisheva,  Anastassia.  2005. Metal-Air  Batteries:  Research, Developm ent,  Application .  Proceedings  of  the  International Workshop  “Portable  and  Emergency  Energy  Sources  –  from Materials to Systems” 16 – 22 Sept. 2005, Primorsko, Bulgaria
[2] Messina,  John.2010. Magnesium   Alternatife  Power  Source . http://phys.org/news/2010-04-magnesium-alternative-power- source.html (diakses tanggal 06-10-2015)
[3] T adashi,  Ishikawa.  2015. Aqua  Power  System s  Inc.  Signs Agreem ent  to  Purchase  Magnesium   Air  Fuel Cell Com pany Aqua Power  System   Japan .  http://aquapowersystems.com/aqua-power- systems-signs-agreement -purchase-magnesium-air-fuel-cell- company-aqua-power-system-japan/ ( diakses tanggal 06-10-2015) [4] Zhang,T ianran,  dkk.  2014. Magnesium –air  batteries:  from principle to application . http://www.researchgate.net/publication/271382570_Magnesium - air_  batteries_From_principle_to_application ( diakses tanggal 13- 10-2015)