TUGAS MANAJEMEN ENERGI

IDENTIFIKASI AUDIT ENERGI, MANAJEMEN ENERGI DAN

KONSERVASI ENERGI PADA SISTEM POMPADisusun sebagai salah satu tugas mata kuliah Manajemen Energi pada semester VII di Program Studi

D4 Teknologi Pembangkit Tenaga Listrik

Disusun Oleh :

Acep Lukmanul Hakim 121724001

Kamarani 121724014

DEPARTEMEN TEKNIK KONVERSI ENERGI

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2015

1. Cara Melakukan Audit Energi pada Sistem Pompa

A. BIAYA ENERGI POMPA

• Initial capital cost (pompa & motor ) : 2.5 %

• Maintanance : 2.5 %

• Biaya operasi – energi : 95 %

B. DAYA HIDROLIS POMPA

Daya hidrolik pompa adalah fungsi dari :

head total,

berat fluida yg dipompa dalam periode tertentu.

Jika daya P dinyatakan dalam (kW), grafitasi (g) adalah : 9.8 m/sec2, dan laju alir

fluida (air) dalam m3/Jam, maka formula daya hidrolis pompa menjadi :

P = (ρ xQ x H) /368 (kW)

Dengan : ρ, adalah berat jenis fluida (kg/liter); untuk air ρ = 1. Q, adalah laju alir (m3/Jam).

H, adalah total head pompa (m); H = (Hd – Hs), Hd = tekanan discharge, Hs = tekanan

suction.

C. MENGUKUR HEAD POMPA

Discharge head :

Discharge head terdiri atas :

Static head, yaitu tinggi permukaan fluida dipompakan (m).

Pressure head, yaitu tekanan di atas permukaan fluida, misalnya jika kita memompa

pada bejana tekan seperti boiler, pressure heat adalah tekanan dalam boiler (bar) tetapi

dikonversi menjadi m eter kolom air.

Dynamik head, yaitu akibat gesekan pada pipa,fitting dan komponen sistem lainnya.

Total Discharge head :

D. DAYA MOTOR POMPA

Daya poros pompa : (P)p = Daya hidrolis / ƞ,

Dengan :

ƞ adalah efisiensi pompa.

(P)p = ( ρ xQ x H)/368xƞ ......(kW).

Daya motor penggerak : (P)m = (P)p/ƞm ...(kW);

Dengan : ƞm adalah efisiensi motor.

(P)m = (ρ xQ x H) / 368x(ƞ x ƞm) ......(kW).

2. Cara Melakukan Manajemen Energi pada Sistem Pompa

Penerapan dalam manajemen energi pada sistem pompa yaitu dengan melakukan

audit energi pada sistem pompa. Audit energi sistem pompa merupakan satu usaha

pengamatan yang dilakukan secara berkala atau rutin untuk memberikan informasi atau

profil penggunaan energi listrik pada sistem pompa. Menurut Craig B Smith, 1981, dalam

buku Energy Management Principle, mengartikan bahwa Audit energi adalah

pengidentifikasian penggunaan energi pada proses dan alat atau mesin tertentu dengan

fokus pada operasi yang tidak efisien.

Ada 3 cara untuk melakukan manjemen energi pada sistem pompa yaitu :

a. No cost , misalnya dengan cara menghemat penggunaan air sehingga

penggunaan pompa dapat diatur sesuai kebutuhan.

b. Low cost , misalnya menggunakan alat kontrol seperti Variabe Speed Drive

untuk mengurangai penggunaan energi saat starting awal pompa.

c. High Cost misalnya dengan mengganti pompa dengan yang lebih efesien dan

bagus.

3. Cara Melakukan Konservasi Energi pada Sistem Pompa

Konservasi energi merupakan metode yang sering digunakan untuk mengefesienkan

penggunaan energi, khususnya pada sistem pompa. Oleh karena cara untuk melakukan

konservasi energi pada sistem pompa yaitu seperti meminimise penggunaan air, memilih

penggunaan pompa yang sesuai dengan kebutuhan, dsb.

Identifikasi Pada Sistem Pompa

A. Audit Energi

1. Perhitungan Daya Pompa

Suatu pompa dengan :

Head : H = 33 meter (barometer gage), dan debet : Q = 110 m3/jam.

Daya hidrolis (kW ) = M3/jam x H total (m)/368

P = 9.86 (kW).

Efisiensi pompa dari brosur adalah 60 % maka , daya poros pompa: (P)p = 9.68 / 0.6 = 16.1 (kW)

2. Daya Motor Pompa

Daya hidrolis adalah daya pada poros pompa, bukan daya motor

penggerak.

Asumsi efisiensi motor penggerak pompa : 85 %, maka daya motor penggerak

pompa dapat dihitung sbb.

Daya motor adalah : (P)m = (P)p/ƞm = 16.1 kW/0.85 = 18.9 kW.

Dari perhitungan di atas, hanya sekitar 50 % dari daya listrik ditrasfer menjadi daya hidrolis.

3. Estimasi Efisiensi Pompa

Efisiensi hidrolik individual pompa diestimasi berdasarkan data operasi aktual head

(H) dan laju alir (Q).

Dengan menggunakan model efisiensi hidrolik, efisiensi pompa centifugal dapat

diestimasi sebagai berikut :

Eff (%) = 65.08 x H- 0.124476 x Q 0.094734

Model efisiensi ini berlaku untuk :

H = (15-100) m kolom air, dan Q = 20-300 m3/jam, dengan Standard error = 1.038 %

Data operasi aktual :

Head : H = 33 meter

Debet : Q = 110 m3/jam.

Dengan menggunakan model eff di atas efisiensi pompa individual yaitu = 65.73 %

4. Parameter yang mempegaruhi efisiensi individual :

Specific Speed Number

Impleller clogging

Korrosi - casing dan vane

Misaligned pumps

Clearance bertambah - Seal

Bocor

B. Manajemen Energi

1. Dari hasil perhitungan yang didapatkan bahwa pompa yang digunakan memiliki

efesiensi yang rendah dan penggunaan energi yang boros. Oleh karena itu lebih

baik mengganti pompa dengan ukuran pompa spekulatif dengan alasan :

Dengan alasan safety margins , Q&H sengaja ditambah pada perkiraan awal

sistem pompa.

Banyak orang terlibat dalam keputusan pembelian pompa, masing–masing

merekomendasikan tambahan kapasitas.

Antisipasi keperluan lebih besar dimasa mendatang, kapasitas pompa lebih

besar dari kebutuhan sekarang.

2. Lebih baik menggunakan VSD (Variable Speed Drive) untuk mengurangi

penggunaan energi yang lebih besar. Karena VSD memiliki keuntungan :

1. Energy Saving

Untuk sistem pompa sentrifugal, kita mengenal adanya prinsip dasar hukum

afinitas, yaitu :

Volume flow berbanding lurus dengan kecepatan putar

Pressure berbanding lurus dengan kuadrat dari kecepatan putar, dan

Input power (daya) berbanding lurus dengan pangkat tiga dari

kecepatan putar

Berdasarkan hukum afinitas tersebut, maka pengaturan kecepatan putar

sesuai variasi beban akan sangat signifikan mengurangi daya yang dibutuhkan

untuk melakukan kerja tersebut dengan perbandingan hingga pangkat tiganya.

Kita ambil contoh, jika suatu pompa akan digunakan untuk mengalirkan volume

flow 50% dari range kerja normalnya, maka kita bisa mengatur kecepatan putar

pompa tersebut dengan mengurangi setara 50% kecepatan putar normal. Dengan

kecepatan yang berkurang sebesar 50% atau ½ dari kecepatan normal, maka daya

yang dibutuhkan adalah hanya sebesar  1/8 dari daya normal, yang artinya

penghematan yang dilakukan adalah sebesar 7/8 kali dari daya normal.

2. Mengurangi mechanical stress

VFD dapat digunakan sebagai salah satu metode soft starter*) untuk

melakukan start motor. Dengan adanya soft starter dapat mengurangi adanya

tekanan pada isolasi motor akibat munculnya arus yang tinggi pada saat motor di-

start, sehingga secara jangka panjang dapat meningkatkan reliability terhadap

isolasi motor. Dengan adanya VFD, ketika motor di-start maka motor tidak akan

langsung berputar ke frekuensi kerja normalnya, tetapi berjalan pelan mulai dari

frekuensi rendah dan secara bertahap secara halus dinaikkan oleh VFD ke

frekuensi yang lebih tinggi hingga mencapai frekuensi normalnya.

3. Meningkatkan Power Factor

Berdasarkan hasil riset, dengan menggunakan VFD maka dapat memperbaiki

power factor sistem kelistrikan ke motor mulai 0.9 hingga mendekati unity power

factor tergantung dari range kecepatan dan teknologi peralatan yang digunakan

untuk penyearahnya.

Namun selain memiliki kelebihan di atas, penggunaan VFD juga akan

memberikan efek negatif terhadap sistem seperti munculnya harmonisa pada

tegangan supply karena metode switching/ on-off yang digunakan, serta efek lain

seperti acoustic noise dan motor derating.

C. Konservasi Energi

1. Minimise konsumsi air

2. Pilih jenis pompa yang efisien.

3. Pilih (head &flow ) pompa yang sesuai .

4. Pilih motor efisiensi tinggi sesuai dengan beban aktual.

5. Monitor parameter operasi seluruh system : Input (kwalitas daya motor, daya

(Kw), pump (head, flow , temperatur).

6. Gunakan variable speed drives untuk flow yang bervariasi akibat permintaan

proses yg berubah –ubah.

7. Untuk kasus dimana head flow lebih tinggi (5- 15) % dari yang diperlukan

impeller pompa dapat dipotong, atau diganti dengan impeller diameter yang lebih

kecil.

8. Menggunakan pompa secara seri dan parallel sehingga ketidaksesuaian dalam

system design atau variasi kondisi operasi dapat ditangani secara benar.

9. Sebaiknya tidak menambah safety margins berlebihan, dan jangan pula

menentukan pilihan berdasarkan informasi yang tak akurat.

10. Yang terbaik adalah mengkomfirmasikan operating point pompa aktual

setelah operasi berlangsung yaitu dengan cara mengukur aliran dan pressure

gauge.