ANALISIS HASIL UJI TERAP ALAT PENGHEMAT BBM ELECTRIC FUEL TREATMENT PADA ENGINE DIESEL GENSET 35 KVA DENGAN BEBAN STATIS Hariyadi, Sugiono, Hanif Fakhrurroja, Edy Tanu UPT Balai Pengembangan Instrumentasi LIPI Komplek LIPI, Gedung 30, Jl Sangkuriang, Bandung Telp. (022) 2503053, Fax. (022)2504577, email:
[email protected],
[email protected],
[email protected],
[email protected] ABSTRAK Makalah ini menguraikan mengenai analisis hasil uji terap alat penghemat BBM yang dinamakan Electic Fuel Treatment (EFT) pada engine diesel genset kapasitas 35 KVA dengan beban statis. Uji terap pada engine diesel genset ini dilakukan dengan konfigurasi pemasangan EFT baik secara seri maupun paralel untuk mendapatkan hasil efisiensi BBM yang terbaik. Metode analisa dilakukan dengan pendekatan uji teknis operasional secara langsung dengan membandingkan hasil pengujian sebelum dilakukan pemasangan EFT dan hasil pengujian setelah dilakukan pemasangan EFT. Hasil dari pelaksanaan uji terap EFT adalah berupa konfigurasi pemasangan EFT yang ideal untuk memperoleh efisiensi BBM rata-rata sebesar 6,58 % pada beban 60% dan penurunan kadar emisi gas buang antara 20%-24%. Kata Kunci: EFT, efisiensi, BBM, emisi gas buang ABSTRACT This paper describe field test results analysis for fuel saving tool called Electic Fuel Treatment (EFT) on diesel engine generator set 35 KVA with static load. Field test on diesel engine generator set was performed with a variety of configurations EFT in series or parallel to get the best fuel efficiency. Methods of analysis done by the operational technical tests by comparing the results of testing before and after installation of EFT. Field test results are a form of EFT configurations that is ideal to obtain fuel efficiency on average of 6.58% at 60% load and exhaust emission reduction levels between 20% 24%. Keywords: EFT, efficiency, fuel, exhaust gas emissions.
PENDAHULUAN Pada tahun 2005, hampir seluruh lapisan masyarakat Indonesia dikagetkan oleh kenaikkan harga Bahan Bakar Minyak (BBM) yang terjadi sebanyak dua kali, yaitu pada bulan Maret 2005 sebesar 29% dan disusul kenaikan yang tidak wajar pada bulan Oktober 2005 sebesar lebih dari 100%. Kenaikan harga minyak secara langsung akan meningkatkan biaya produksi barang dan jasa, serta beban hidup masyarakat yang pada akhirnya akan memperlemah pertumbuhan ekonomi nasional.[1] Salah satu
1
pemicu kenaikan harga minyak dunia adalah ketidakmampuan OPEC dalam menstabilkan harga BBM sehingga pada tahun 2005 kenaikan harga minyak mencapai 60,63 US$/Barel (1 Barel = 159 Liter).[2] Oleh karena itu, perlu ada solusi agar BBM dapat digunakan secara efisien, salah satunya dengan menggunakan alat penghemat BBM yang dinamakan Electric Fuel Treatment (EFT). Berdasarkan hasil pengujian di Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi "LEMIGAS” dengan menggunakan metoda ASTM D.2699 dan ASTM D.613, EFT dapat meningkatkan angka oktana pada bensin dan angka setana pada solar. Selain itu, EFT juga dapat meningkatkan power dan torsi mesin, serta mengurangi emisi gas buang.[3] EFT mempunyai alat berupa tabung resonansi yang didalamnya dilengkapi kumparan dan generator pulsa listrik untuk meresonansikan molekul-molekul BBM. EFT dipasang pada saluran BBM suatu mesin atau kendaraan berbahan bakar minyak sebelum sistem pengkabut bahan bakar minyak. EFT bekerja dengan menggunakan prinsip electro-magnetic resonance (EMR) dengan cara memberi perlakuan resonansi atom hidrogen secara fisika terhadap BBM. Metode resonansi magnetik pada EFT bekerja dengan memanfaatkan perilaku proton dan ikatan molekul yang terdapat pada cairan bahan bakar minyak. Perilaku proton (termasuk yang terdapat pada bahan bakar minyak) akibat pengaruh medan magnet statis tertentu (pada EFT memanfaatkan medan magnet bumi) yang apabila kemudian diganggu dengan medan magnet lain yang mempunyai frekuensi tertentu, dimana arah kedua medan magnet tersebut saling tegak lurus atau tidak saling sejajar, maka proton dapat beresonansi (Larmor Precession) dengan frekuensi tertentu (Larmor Frequency) dan durasi resonansinya juga spesifik. Pada bahan bakar minyak yang tercampur material cair atau padat lain, maka material pencampur tersebut jika memiliki proton juga akan beresonansi dengan frekuensi dan durasi resonansi tertentu pula. Kejadian seperti ini dapat dijumpai pada teori yang berkaitan dengan Nuclear Magnetic Resonance atau Proton Magnetic Resonance. Dengan perlakuan seperti ini molekul-molekul yang terdapat pada bahan bakar minyak menjadi berkelompokkelompok, sehingga kelompok yang bersifat reaktif (bahan bakar minyak murni) menjadi lebih besar dan tidak terhalang oleh material pencampur.[4][5][6]
2
Dengan adanya electro-magnetic resonance ini, ikatan molekul BBM yang semula rapat berubah menjadi renggang sehingga oksigen dapat dengan mudah bercampur dengan molekul hidrokarbon. Asumsi ini diperoleh berdasarkan beberapa kali pengujian EFT pada kendaraan bermotor yang memerlukan lebih banyak oksigen untuk mencapai efisiensi BBM. Sifat BBM setelah dipasang EFT menjadi lebih mudah terbakar karena banyak mengandung oksigen. Molekul BBM yang kaya oksigen tersebut ketika masuk ruang pembakaran, akan menghasilkan pembakaran yang sempurna sehingga tenaga mesin menjadi meningkat dan dapat mengurangi emisi gas buang. Sifat molekul BBM sebelum dan setelah dipasang EFT diasumsikan pada Gambar 1.
Gambar 1. Sifat Molekul BBM sebelum dan setelah menggunakan EFT (Modifikasi dari http://www.green-plus-combustion-catalyst.com/greenplus_combustion.html)[7] Untuk menguji sejauh mana EFT dapat melakukan penghematan BBM, maka dilakukan uji terap EFT pada engine diesel genset. Untuk melakukan uji terap ini, UPT BPI LIPI bekerja sama dengan PT TELKOM dalam rangka mendukung TELKOM Go Green. Uji terap EFT dilakukan pada engine diesel genset 35 KVA dilaksanakan di Site Repeater GMD Lembang II pada genset Stamford kapasitas 35 KVA dengan beban statis AC Dummy Load 25 kVA. Adapun tujuan dari uji terap adalah mengananalisis kemampuan EFT dalam menghemat konsumsi bahan bakar dan mengurangi emisi gas buang pada diesel
3
genset, serta menganalisis pengaruh EFT terhadap kualitas daya yang dihasilkan oleh diesel genset. METODOLOGI PENELITIAN Metode analisa dilakukan dengan pendekatan uji teknis operasional secara langsung dengan membandingkan hasil pengujian sebelum dilakukan pemasangan EFT dan hasil pengujian setelah dilakukan pemasangan EFT. Metode perbandingan sebelum dan sesudah pemakaian EFT yang meliputi penurunan SFC (Specific Fuel Consumption), pemenuhan baku mutu emisi gas buang (NOx, SO2, Opasitas) dan peningkatan daya mampu minimal tetap. Specific Fuel Consumption atau konsumsi bahan bakar spesifik adalah jumlah pemakaian bahan bakar yang dikonsumsi oleh motor yang menghasilkan daya satu HP selama satu jam.[8] SFC dapat dihitung dengan menggunakan rumus: =
× . ×
.
(1)
Dimana Mb adalah masssa bahan bakar yang dikonsumsi (kg) selama t (detik), BHP adalah daya yang dihasilkan motor (HP), dan t adalah waktu yang dibutuhkan oleh motor untuk mengkonsumsi bahan bakar sebanyak Mb kg (detik). Dalam uji terap ini, massa jenis BBM diasumsikan sama sehingga yang diukur dalam uji terap ini adalah volume konsumsi BBM yang digunakan. Data konsumsi BBM oleh Genset sebelum dan sesudah dipasang EFT diukur dengan menggunakan flowmeter, kemudian data tersebut dicatat sebagai dasar perhitungan konsumsi BBM dalam satuan liter. Prosentase penurunan konsumsi BBM dihitung berdasarkan formula sebagai berikut. ∆ !" # $$% (%) =
)*+,+- .//0,1 )*+,+- ./+,2 )*+,+- .//0,
3100%
(2)
Data emisi gas buang (opasitas) hasil pembakaran BBM oleh Genset diukur dengan menggunakan opacimeter (smoke tester) sebelum dan sesudah dipasang EFT. Opasitas adalah emisi gas buang yang dikeluarkan mesin diesel dalam ketebalan asap. Nilai dari opasitas diterjemahkan dalam satuan %. Peralatan yang dipakai dalam uji terap ini adalah EFT 110 LHD, EFT (B), genset 35 KVA, flowmeter, pompa, dan dummy load. Skema uji terap EFT pada engine diesel genset 35 KVA degan beban statis menggunakan dummy load adalah sebagai berikut. 4
Start
Warming up
Uji Konsumsi BBM sebelum dipasang EFT
Uji Terap sebelum menggunakan EFT pada Genset dengan Beban 0%, 20%, 40%, 60%, dan waktu pengamatan pada 30 menit, 60 menit, dan 90 menit
Uji emisi gas buang (opasitas) sebelum dipasang EFT
Engine Genset Off selama 24 jam
Engine Genset start
Uji Konsumsi BBM sesudah dipasang EFT
Uji Terap sesudah menggunakan EFT pada Genset dengan Beban 0%, 20%, 40%, 60%, dan waktu pengamatan pada 30 menit, 60 menit, dan 90 menit
Uji emisi gas buang (opasitas) sesudah dipasang EFT
Evaluasi
Selesai Gambar 2. Skema uji terap EFT pada Genset 35 KVA HASIL DAN PEMBAHASAN Uji terap EFT di Stasiun Repeater Lembang II dilakukan pada satu unit genset Stamford kapasitas 35 KVA dengan beban statis AC Dummy Load 25 KVA. Konfigurasi I uji terap EFT diperlihatkan pada Gambar 3.
5
EFT Tangki harian
Genset Input
Pompa
return
Flow Meter Output
Dummy Load
Tabung Penampung
Gambar 3. Konfigurasi I uji terap EFT
Hasil uji terap EFT dengan menggunakan konfigurasi I (Gambar 3) dan menggunakan satu unit EFT (B) yang dihubungkan secara seri dengan tiga unit EFT 110 LHD (Gambar 4) diperlihatkan pada Gambar 5.
Gambar 4. Satu unit EFT (B) yang dihubungkan secara seri dengan tiga unit EFT 110 LHD
6
16,00 14,00
13,68
Efisiensi (%)
12,00 10,00 7,83
8,00
6,90 5,26 5,20
7,14
6,00 4,00
2,71
2,00
2,33
1,62 0,66 0,33
1,17
0,00 0
10
20 30 Menit
30 40 Beban (%) 60 Menit
50
60
70
90 Menit
Gambar 5. Grafik efisiensi 1 unit EFT (B) diserikan dengan 3 EFT 110 LHD Grafik hasil pengujian konfigurasi I dengan 1 unit EFT (B) yang diserikan dengan 3 unit EFT 110 LHD memperlihatkan efisiensi BBM lebih dari 5% pada beban genset hingga 20%. Setelah beban lebih dari 30%, efisiensi BBM turun menjadi 0,33% sampai dengan 3 %. Hal ini terjadi karena laju BBM semakin cepat pada beban tinggi, sehingga kesempatan molekul BBM untuk diresonansi oleh EFT semakin sedikit. Pengukuran emisi gas buang (opasitas) pada konfigurasi I dengan 1 unit EFT (B) yang diserikan dengan 3 unit EFT 110 LHD diperoleh pencapaian emisi gas buang pada genset sebesar 24% lebih kecil dari standar yang ditetapkan oleh Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 5 Tahun 2006 tentang Ambang Batas Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor Lama. Standar opasitas yang diijinkan adalah maksimun sebesar 70% untuk mesin yang diproduksi sebelum tahun 2010 dan 40% untuk mesin yang diproduksi setelah tahun 2010. Hasil pengukuran opasitas secara lengkap ditunjukkan pada Tabel 1. Tabel 1. Hasil Pengukuran Emisi Gas Buang (Opasitas) Lama Pengamatan 0 – 30 menit 30 - 60 menit 60 – 90 menit 0 – 30 menit 30 - 60 menit 60 – 90 menit 0 – 30 menit 30 - 60 menit 60 – 90 menit
Beban listrik ( Ampere) 20 % ( 13 A) 20 % ( 13 A) 20 % ( 13 A) 40 % (26 A) 40 % (26 A) 40 % (26 A) 60 % (31 A) 60 % (31 A) 60 % (31 A)
HSU (%) 4,6 3,7 3,3 4,6 8,2 7,4 23,7 22,4 21
Opasitas Smoke T ( o C) 56 46 42 56 70 47 63 41 48
Keterangan Dibawah ambang batas emisi gas buang untuk kendaraan bermotor lama mengacu ke Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor : 05 Tahun 2006 Tanggal : 1 Agustus 2006
7
Untuk mendapatkan hasil efisiensi yang lebih baik, maka diperlukan EFT yang lebih panjang agar kesempatan untuk meresonansi molekul BBM semakin lama. Oleh karena itu dibuat konfigurasi EFT yang terdiri dari dua unit EFT (B) yang dihubungkan secara paralel dengan tiga unit EFT 110 LHD yang disusun seri, seperti terlihat pada Gambar 6. Hasil uji terap EFT dengan menggunakan konfigurasi tersebut diperlihatkan pada Gambar 7.
Gambar 6. Dua unit EFT (B) yang dsihubungkan secara paralel dengan tiga unit EFT 110 LHD 35,00 28,70
30,00 25,00 Efisiensi (%)
22,22 20,00 15,00
17,86
10,00 4,02 2,34 1,73
5,00 0,00 0
10
20
1,95 30
0,39 0,39
40
0,32 0,00 0,66 50
60
70
-5,00 30 Menit
Beban (%) 60 Menit
90 Menit
Gambar 7. Grafik efisiensi dua unit EFT (B) paralel dengan tiga unit EFT 110 LHD
8
Grafik hasil pengujian dua unit EFT (B) yang diparalelkan dengan tiga unit EFT 110 LHD yang disusun seri memperlihatkan efisiensi BBM berkisar 4% sampai dengan 28% pada beban genset hingga 20%. Setelah beban lebih dari 20%, efisiensi BBM turun menjadi di bawah 4%. Hal ini terjadi karena laju BBM semakin cepat pada beban tinggi, sehingga kesempatan molekul BBM untuk diresonansi oleh EFT semakin sedikit Setelah melihat hasil uji terap pada konfigurasi I yang kurang memuaskan, maka dilakukan reengineering EFT dengan membuat enam unit EFT (B) yang disusun secara paralel. Hal ini dilakukan agar ada ruang dan kesempatan yang lebih lama bagi EFT untuk meresonansi molekul BBM sehingga diharapkan dapat meningkatkan efisiensi BBM. Hasil reengineering EFT juga dilengkapi dengan pipa distribusi input dan output sebagai pengganti tabung penampung untuk menghindari gelembung udara, seperti terlihat pada Gambar 8.
Gambar 8. Hasil reengineering enam unit EFT (B) yang dilengkapi pipa distribusi input dan output Uji terap dilakukan dengan melakukan perbandingan konsumsi BBM genset 35 KVA sebelum dan setelah dipasang EFT pada beban 60 % (32 A). Sebelum dimulai pengamatan, dilakukan proses flushing selama 1 jam pada beban 60 %, dengan EFT dalam keadaan ON agar proses resonansi molekul hidrokarbon bekerja lebih efektif. Pengamatan dilakukan selama 6 jam perhari dengan menggunakan konfigurasi II, seperti yang terlihat pada Gambar 9.
9
Genset 35 kVA
Pompa Summersible
Flow Meter
Output BBM
Dummy Load
Pipa Distribusi Output Filter
Return DC Power Supply
Pipa Distribusi Input
Gambar 9. Konfigurasi II Uji Terap EFT Hasil uji terap EFT dengan menggunakan konfigurasi II (Gambar 9) dan enam unit EFT (B) hasil reengineering pada beban tetap 60% diperlihatkan pada Gambar 10. 10,00 9,23
9,00 8,00
7,73 7,44 7,08
7,00 Efisiensi (%)
6,66 6,15 5,95 5,79
6,00
6,15 5,80 5,72
6,15 5,80 5,78
6,15 5,86
6,15 5,83
6,15 5,72
6,15 5,70
6,15
6,15
5,59
5,68
6,15 5,74
6,86 6,15 5,73
5,20
5,00
4,81
4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0
50
100
150
200
250
300
350
Waktu Pengamatan (menit) Tanpa EFT
Dengan EFT
Efisiensi
Gambar 10. Grafik efisiensi EFT (B) hasil reengineering.
10
Grafik pengujian hasil reengineering enam unit EFT (B) pada konfigurasi II memperlihatkan pencapaian efisiensi BBM berkisar antara 4.81% sampai dengan 9.23% dalam kurun waktu 6 jam. Efisiensi rata-rata BBM diperoleh sekitar 6,58%. Dengan semakin adanya ruang dan kesempatan bagi EFT untuk meresonansi molekul BBM, maka diperoleh efisiensi rata-rata BBM yang lebih baik dibandingkan konfigurasi EFT sebelumnya. Pada uji terap EFT di Genset 35 KVA ini dilakukan pula pengujian kualitas energi listrik tegangan, arus, harmonik, faktor daya, dan total harmonik distorsi arus dan tegangan. Hasil pengujian tersebut diperlihatkan pada Gambar 11 sampai dengan Gambar 15.
Gambar 11. Grafik frekuensi energi listrik sebelum dan setelah dipasang EFT
Grafik pada Gambar 11 memperlihatkan bahwa frekuensi energi listrik yang dihasilkan genset sebelum dan setelah dipasang EFT tidak mengalami perubahan yang berarti. Hal ini menjelaskan bahwa resonansi magnetik yang dihasilkan EFT tidak berpengaruh secara signifikan pada frekuensi energi listrik yang dihasilkan genset.
11
Gambar 12. Grafik Pengujian Stabilitas tegangan AC sebelum dan setelah dipasang EFT
Gambar 13. Grafik Total Harmonic Distortion (THD) Current sebelum dan setelah dipasang EFT
12
Gambar 14. Grafik Total Harmonic Voltage sebelum dan setelah dipasang EFT Grafik pada Gambar 12, Gambar 13, dan Gambar 14 memperlihatkan bahwa kualitas energi listrik tegangan, arus, harmonik, faktor daya, dan total harmonik distorsi arus dan tegangan tidak mengalami perubahan yang signifikan antara sebelum dipasang EFT dan setelah dipasang EFT.
KESIMPULAN Pencapaian efisiensi BBM sebesar 6,58% diperoleh setelah dilakukan reengineering dari 3 unit EFT 110 LHD hingga 6 unit EFT (B). Penurunan opasitas (emisi gas buang) setelah menggunakan EFT telah memenuhi standar Kementrian Lingkungan Hidup (KLH) No. 05 tahun 2006 tentang Ambang Batas Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor Lama, yaitu emisi gas buang maksimum 70% untuk mesin produksi sebelum tahun 2010 dan maksimum 40% untuk mesin produksi setelah tahun 2010. Power quality frequency, tegangan keluaran AC, Total Harmonic Distortion arus dan tegangan tidak ada perubahan yang signifikan antara menggunakan EFT maupun non EFT pada diesel genset.
13
UCAPAN TERIMAKASIH Ucapan terima kasih disampaikan kepada rekan-rekan di bagian Research Development Center (RDC) dan Infrastruktur Telekomunikasi (Infratel) PT TELKOM dan rekan-rekan di UPT Balai Pengembangan Instrumentasi yang telah membantu pelaksanaan uji terap EFT pada engine diesel genset 35 KVA.
DAFTAR PUSTAKA [1]. Fakhrurroja, Hanif. 2007. Pengaruh Alat Penghemat BBM Bagi Masyarakat. Bandung : UPT BPI LIPI. [2]. OPEC. Annual Statistic Bulletin. 2004. [3]. Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi "LEMIGAS". 2008. Pengujian Alat Electric Fuel Treatment (EFT) Terhadap Sifat-sifat Fisika/Kimia dan Kinerja Bensin dan Minyak Solar. Jakarta. [4]. Hartmann, Francis. Resonance Magnetometers. IEEE Transactions on Magnetics, vol MAG-8, No. 1, Maret 1972. [5]. Hariyadi. 2004. Metode dan Alat untuk Meningkatkan Kinerja Bahan Bakar Minyak. No Paten ID P 0022630 Indonesia. 1 September 2004. [6]. Young, David. Introduction to Magnetochemistry. http://www.ccl.net/cca/ documents/dyoung/topics-orig/magnet.html. Diakses tanggal 22 Juli 2011. [7]. NN.
Green
Plus
Combustion,
http://www.green-plus-combustion-
catalyst.com/greenplus_combustion.html. Diakses tanggal 22 Juli 2011. [8]. Philip Kristanto, Willyanto, Djoko Wahyudi. 2001. Pengaruh Perubahan Pemajuan Waktu Penyalaan Terhadap Motor Dual Fuel (Bensin-BBG). Jurnal Teknik Mesin. Fakultas Teknologi Industri, Universitas Kristen Petra, 2001, Vol. Vol. 3, No. 1, April 2001.
14
