BAB III METODE PENGOLAHAN DATA
3.1 Pengumpulan Data Salah satu kegiatan studi kelayakan penggunaan dan penghematan energi listrik yang paling besar dan paling penting adalah pengumpulan data dan data yang dikumpulkan harus valid untuk digunakan. Oleh karenanya semua data yang dikumpulkan selama survei di lokasi gedung auto 2000, harus diketahui oleh pihak gedung tersebut. Data-data yang dikumpulkan selama pelaksanaan studi penghematan energi ini terbagi dalam dua bagian: a. Data sekunder, meliputi: •
Pemakaian energi listrik.
•
Single line diagram (listrik).
b. Data pengamatan langsung (primer), meliputi: •
Kapasitas listrik yang digunakan.
•
Pengukuran pembebanan pada tiap-tiap panel.
•
Pemakaian energi listrik bulanan (profil beban listrik bulanan pada tahun 2010).
3.1.1 Data Pengukuran 3.1.1.1 Fluktuasi tegangan di panel LVMDB Dari hasil pengukuran di Gedung AUTO 2000 Cabang Juanda didapatkan bahwa tegangan rata-rata yang terjadi di panel ini adalah 222 volt . Sedangkan berdasarkan SNI menetapkan tegangan standar untuk tegangan rendah yakni 220 V dan 230 V. Untuk tegangan kerja standar 220 V, berada pada rentang ±5%. Artinya tegangan kerja yang masih baik berada pada rentang antara 209 V – 222 V. Sedangkan tegangan standar 230 V, nilai tegangan yang diakomodasi adalah pada rentang 207V – 241,5 V. Tabel 3.1. Tegangan minimum, maksimum dan rata-rata Tegangan
V 1 (Volt)
V 2 (Volt)
V 3 (Volt)
Min
222
222
222
Rata-rata
223
223
223
Maks
224
225
224
3.1.1.2 Ketidak seimbangan arus beban Idealnya arus masing-masing fasa sebaiknya sama besar. Bila arus fasa tidak seimbangan, maka akan berakibat terhadap pemanasan peralatan terutama pada transformator dan motor pada pompa. Tabel 3.2 Ketidak seimbangan arus beban Arus Min Rata-rata Maks
I 1 (Amper)
I 2 (Amper)
I 3 (Amper)
78,6
88,3
89,3
80
90,3
94,3
81,8
92,6
98,6
3.1.1.3 Faktor daya Faktor daya merupakan besaran yang terjadi karena adanya pergeseran fasa antara tegangan dan arus, yang didapatkan dari perkalian bilangan kompleksnya. Faktor daya dapat bersifat leading (arus mendahului tegangan) dan dapat juga lagging (arus tertinggal dari tegangan). Faktor daya leading disebabkan oleh beban yang bersifat kapasitif dan lagging karena beban bersifat induktif. Faktor daya yang rendah dapat menyebabkan peningkatan rugi-rugi pada saluran, tidak opltimalnya kontrak daya (kVA) dan biaya tambahan akibat denda faktor daya. Dari hasil pengukuran didapatkan bahwa faktor daya sangat baik yaitu berkisar 0.9
3.2
Peralatan Pengukur Listrik Dalam pelaksanan studi peluang penghematan energi ini penulis diperbolehkan
menggunakan beberapa alat ukur,
alat ukur yang digunakan selama pengumpulan data di
lapangan antara lain: a. Tang Meter b. Lux Meter c. Grounding 3.2.1 Tang Meter Peralatan pengukur listrik termasuk klem atau analisa daya dan digunakan untuk mengukur parameter listrik utama seperti kVA, kW, pf, frekuensi, kVAr, Ampere dan Volt. Beberapa peralatan di gunakan juga mengukur harmonisa. Namun penggunaan tang meter yang dilakukan hanya mencari Amper dan voltnya saja Pengukuran cepat dapat dilakukan dengan peralatan yang dibawa oleh tangan, sedangkan peralatan yang lebih baik dilengkapi dengan
fasilitas pembacaan kumulatif dan pencetakan pada selang waktu tertentu. Ada beberapa contoh model yang ada dipasaran dari beberapa perusahaan, salah satu contoh alat yaitu yang di keluarkan oleh HIOKI seperti dapat di lihat pada gambar 3.1. Alat tersebut dapat mengukur parameter sebagai berikut: a. Tegangan: 150 V sampai dengan 600 V, 3 jarak antara. b. Arus: 200 A atau 1000 A, 2 jarak antara c. Tegangan / arus puncak d. Daya efektif/reaktif/ nyata (satu-fase atau 3- fase); 30 kW sampai dengan 1200 kW, 14 pola kombinasi. e. Faktor daya. f. Reaktifitas g. Sudut fase. h. Frekuensi. i. Fase deteksi (3- fase) j. Tegangan /tingkatan arus harmonisa (mencapai 20 tingkat).
Gambar 3.1 Tang Meter Peralatan listrik ini diterapkan secara on-line untuk mengukur berbagai macam parameter listrik dari motor, trafo, dan pemanas listrik. Tidak diperlukan memberhentikan peralatan waktu pengukuran. Dalam
mengoperasikan, peralatan mempunyai tiga kabel utama,
yang
disambungkan ke penjepit buaya pada ujungnya. Tiga kabel utama adalah kuning, hitam dan merah. Prosedur operasi bervariasi untuk setiap jenis penjepit atau analisis daya. Untuk prosedur operasi yang benar, operator harus selalu memeriksa instruksi manual yang diberikan bersama peralatan. Beberapa tindakan pencegahan dan keselamatan pengukuran yang dilakukan dalam penggunaan penjepitan dan analisis daya: menghindari hubungan pendek dan potensi bahaya yang mengancam jiwa, jangan pernah menyentuh jepitan pada sambungan yang beroperasi pada maksimum laju tegangan, atau pada tahanan konduktor yang berlebihan. Untuk itu beberapa hal perlu menjadi perhatian: a. Jepitan pada probe harus dihubungkan pada sisi sekunder, sehingga breaker dapat mencegah kecelakaan jika terjadi hubungan pendek. b. Sementara menggunakan alat, sarung tangan karet, sepatu bot dan topi helm, harus di gunakan. c. Sengatan listrik harus di hindar dan tidak menggunakan peralatan bilamana tangan sedang basah. d. Memeriksa panduan operasi manual dari peralatan pemantauan untuk instruksi rinci lebih lanjut pada keselamatan dan tindakan pencegahan sebelum menggunakan alat.
3.2.2 Lux Meter
Lux meter digunakan untuk mengukur tingkat iluminasi (cahaya), Hampir semua lux meter terdiri sebagai rangka, sebuah sensor dengan sel foto, dan layer panel. Sensor diletakkan pada sumber cahaya. Cahaya akan menyinari sel foto sebagai energi yang diteruskan oleh sel foto menjadi arus listrik. Makin banyak cahaya yang diserap oleh sel, arus yang dihasilkan lebih besar. Kunci untuk mengingat tentang cahaya adalah cahaya selalu membuat beberapa jenis perbedaan warna pada panjang gelombang yang berbeda. Oleh karena itu, pembacaan merupakan kombinasi efek dari semua panjang gelombang. Standar warna dapat dijadikan referensi sebagai suhu warna dan dinyatakan dalam derajat Kelvin. Standar suhu warna untuk kalibrasi dari hampir semua jenis cahaya adalah 2856 derajat Kelvin, yang lebih kuning dari pada warna putih. Berbagai jenis dari cahaya lampu menyala pada suhu warna yang berbeda. Pembacaan lux meter akan berbeda, tergantung pada variasi sumber cahaya yang berbeda dari intensitas yang sama. Hal ini menjadikan, beberapa cahaya terlihat lebih tajam atau lebih lembut dari pada yang lain.
Gambar 3.2. Lux Meter
Lux meter seperti dapat di lihat pada gambar 3.2, digunakan untuk mengukur tingkat iluminasi (cahaya) di perkantoran, pabrik, dll. Alat ini sangat sederhana pengoperasiannya. Sensor ditempatkan pada tempat kerja atau pada tempat dimana intensitas cahaya harus diukur, dan alat akan secara langsung memberikan hasil pembacaan pada layar panel. Hal-hal berikut harus diperhatikan ketika bekerja dengan luxmeter: a.
Sensor harus ditempatkan tepat pada tempat kerja untuk menghasilkan pembacaan yang akurat.
b.
Berkenaan dengan sensitifitas sensor yang tinggi, harus disimpan secara aman.
c.
Memeriksa manual operasi dari peralatan pemantauan untuk instruksi lebih rinci untuk keselamatan dan pencegahan sebelum menggunakan peralatan.
3.3 Inverter Frekuensi switching yang tinggi merupakan salah satu kunci untuk meningkatkan kinerja inverter. Salah satu teknik untuk mempertinggi frekuensi switching tanpa mengorbankan efisiensi adalah dengan menggunakan suatu teknik yang disebut resonan DC. Pada teknik ini, suatu rangkaian resonan LC disisipkan di antara sumber DC dan terminal masukan inverter. Secara umum, inverter jenis resonan DC ini bisa kita klasifikasikan sebagai inverter resonan DC jenis tegangan dan jenis arus (dalam rujukan kadang-kadang juga disebut sebagai jenis paralel dan jenis seri). Pada inverter resonan jenis tegangan, saklar semikonduktor inverter dikendalikan sedemikian rupa sehingga tegangan kapasitor resonan (yang sama dengan tegangan masukan inverter atau tegangan pada saklar inverter) berfluktuasi dari nol sampai maksimum dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi resonansi LC. Pada inverter resonan DC jenis arus, saklar semikonduktor inverter dikendalikan sedemikian rupa sehingga arus
induktor resonan (yang sama dengan arus masukan inverter atau arus pada saklar inverter) berfluktuasi dari nol sampai maksimum dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi resonansi. Saat tegangan masukan inverter atau arus masukan inverter sama dengan nol adalah saat yang ideal bagi saklar inverter untuk membuka dan menutup. Jika saklar inverter dibuka dan ditutup saat tegangan atau arusnya nol, maka rugi-rugi switching bisa dihindari (sering disebut sebagai soft switching) dan frekuensi switching inverter bisa dinaikkan sampai batas kecepatan maksimumnya. Dibandingkan dengan inverter konvensional yang saklar inverternya dibuka dan ditutup pada tegangan dan/atau arus penuh (sering disebut sebagai hard switching), frekuensi switching soft switched inverter bisa naik lebih dari sepuluh kali. Berbeda dengan inverter resonan konvensional atau disebut inverter resonan AC, inverter resonan DC bisa diimplementasikan dengan menggunakan saklar semikonduktor konvensional seperti yang dipakai dalam inverter hard switched, tidak memerlukan saklar semikonduktor dua arah yang kompleks dan mahal seperti yang digunakan pada inverter resonan AC. Hal ini dimungkinkan karena walaupun berosilasi, tegangan atau arus sisi DC dari inverter resonan DC masih bersifat searah (DC), bukan bolak-balik (AC) seperti pada inverter resonan ac. Pada inverter resonan sisi DC, osilasi di rangkaian resonansi harus dikendalikan sedemikian rupa sehingga tegangan atau arus masukan inverter selalu kembali ke nilai nolnya di setiap akhir perioda resonansi. Untuk menjamin bahwa tegangan atau arus masukan inverter kembali ke nilai nolnya, energi awal dengan nilai yang cukup harus tersimpan di rangkaian resonan pada awal perioda resonansi. Energi awal ini tidak boleh terlalu kecil dan tidak boleh terlalu besar. Jika terlalu kecil, tegangan atau arus masukan inverter tidak akan kembali ke nilai nol pada akhir perioda resonansi. Jika energi awalnya terlalu besar, nilai puncak tegangan atau arus masukan inverter resonan akan terlalu besar. Oleh sebab itu, energi awal di rangkaian
resonan harus dikendalikan sedemikian rupa sehingga nilainya tidak terlalu kecil dan tidak terlalu besar. Walaupun hubungan dual antara inverter resonan DC jenis-tegangan dan jenis arus telah disinggung di rujukan, masih banyak hal yang belum jelas, yaitu sampai seberapa jauh kedua jenis inverter ini mempunyai hubungan dual. Akibatnya, inverter resonan DC jenis tegangan dan jenis arus dianggap sebagai inverter yang berbeda sama sekali dan pengembangannya dilakukan dengan cara berbeda. Tidak jelasnya hubungan dual antara kedua jenis inverter ini adalah karena rangkaian inverter tiga-fasa mempunyai sifat nonplanar. Akan tetapi, telah ditunjukkan oleh penulis bahwa rangkaian ekivalen sisi ac dan rangkaian ekivalen sisi DC dari inverter tiga-fasa mempunyai sifat planar. Oleh sebab itu, teori dual bisa diterapkan ke inverter tiga-fasa. Cara mengendalikan inverter resonan DC jenis tegangan, Dengan menerapkan hubungan dual antara inverter jenis tegangan dan jenis arus, ditunjukkan bahwa teknik kendali yang telah dikembangkan untuk mengendalikan inverter resonan DC jenis tegangan bisa diterapkan untuk mengendalikan inverter resonan DC jenis arus. Konsep yang diusulkan diuji kesahihannya dengan menggunakan hasil percobaan.
3.3.1 Pengendalian Inverter Resonan DC Jenis Tegangan Pada bagian ini dibahas lebih dulu teknik kendali inverter resonan DC jenis tegangan yang skemanya diperlihatkan pada gambar 3.3. Saklar inverter digambarkan dengan IGBT dan dioda yang terhubung antiparalel. Terlihat bahwa rangkaian dasar inverter resonan DC jenis tegangan ini sangat mirip dengan inverter jenis tegangan konvensional. Perbedaannya adalah adanya rangkaian resonan kecil yang disisipkan di antara sumber DC dan terminal masukan
inverter. Sumber DC bisa berupa baterai maupun hasil penyearahan sumber ac dengan menggunakan penyearah. Untuk analisis di bagian ini, beberapa asumsi berikut digunakan: a. Rugi-rugi daya di rangkaian resonansi bisa diabaikan. b. Induktansi beban cukup besar sehingga konstanta waktu beban jauh lebih besar dibandingkan dengan perioda resonansi rangkaian resonan. Dengan asumsi ini, arus masukan inverter selama satu perioda resonansi bisa dianggap tetap.
Gambar 3.3 Inverter
3.4 Ballast Pengehematan energi yang mungkin dapat dilakukan adalah dari unsur penerangan dengan mengganti ballast trafo menjadi ballast elektronik. Berdasarkan pada data – data yand diperoleh dari kondisi kedua ballast tersebut, terlihat adanya perbedaan arus sebesar 0,42 A, sedangkan ballast elektronik hanya menggunakan arus sebesar 0,19 A, jadi terdapat arus sebesar 0,23 A.
Gambar 3.4 Lampu ballast elektronik
3.5
Data Kelistrikan Analisa terhadap data yang dikumpulkan melalui survei lapangan adalah bertujuan untuk
mengidentifikasi pemborosan sebagai usaha meningkatkan efisiensi pemakaian energi di beberapa peralatan yang digunakan pada industri tekstil PT Ever Shine Tex Tbk, sehingga dapat dicapai operasi sistem yang mendekati optimal. Data yang diperoleh dari lapangan tersebut akan dikelompokkan dan dimanipulasi sedemikian rupa sehingga dapat diperas maknanya untuk dapat digunakan dalam analisa lebih lanjut. Data yang dikumpulkan adalah analisa pemakaian energi listrik seperti dapat di lihat pada tabel tabel 3.1 Tabel 3.3 Biaya rekening listrik tahun 2010
Bulan
LWBP (kWH)
WBP
TOTAL
(kWH)
(kWH)
Total Biaya Rp
Jan
11,138.40
1,820
12,958.00
15,700,428 Rp
Feb Mar
17,050.32
1,820
18,870.00
18,452,781 Rp
15,490.94
1,820
17,311.00
17,726,798 Rp
Apr
25,737.46
1,820
27,557.00
22,497,164 Rp
Mei
28,991.66
1,820
30,811.00
24,012,193 Rp
Juni
14,745.94
1,820
16,566.00
17,397,016 Rp
Juli
14,108.64
1,820
15,928.00
17,116,067 Rp
Agt
10,428.48
1,820
12,248.00
15,407,767 Rp
Sept
6,666.72
1,820
8,486.00
13,653,560 Rp
Okt
9,457.44
1,820
11,277.00
14,975,922 Rp
Nov
13,476.24
2,040
15,516.00
14,305,612 Rp
Dec
13,654.13
2,180
15,834.00
14,624,658
