SKRIPSI AUDIT ENERGIPENGGUNAAN BEBAN DINAMIS UNTUK OPTIMASI SISTEM KELISTRIKAN PADA UNIT TERMINAL BANDARA INTERNASIONAL KUALANAMU

(1)

SKRIPSI

AUDIT ENERGIPENGGUNAAN BEBAN DINAMIS UNTUK OPTIMASI SISTEM KELISTRIKAN PADA UNIT TERMINAL BANDARA

INTERNASIONAL KUALANAMU

Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada

Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik Oleh

ADE RAHMAT APRILIAN

NIM : 140402001

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2018

(2)

(3)

(4)

ABSTRAK

Salah satu cara untuk menentukan kebijakan perencanaan pengelolaan energi sehingga tercapai optimasi energi adalah audit energi.Dalam audit energi ini dihitung nilai energi yang digunakan dalam setiap tahap dalam suatu sistem secara keseluruhan untuk mendapatkan gambaran sejauh mana pemakaian energi tersebut yang dimana cakupan yang diaudit adalah penggunaan pembebanan dinamik. Tugas akhir ini ini berisi tentang gambaran sejauh mana pemakaian energi listrik untuk penggunaan beban dinamikdalam menjalankan proses operasi Bandara dengan menghitung intensitas konsumsi energi listrik, sehingga diketahui kriteria dari hasil audit tersebut.Audit energi merupakan salah satu prosedur penting dalam melaksanakan konservasi energi sehingga didapat peluang penghematan energi. Adapun audit energi penggunaaan beban dinamik yang dilaksanakan pada Gedung Terminal Bandara International Kuala Namu, didapat bahwa intensitas konsumsi energi (IKE) sebesar 2,7 kWh/jumlah penumpang/bulan telahtermasuk dalam kriteria sangat efisien. Adapun sistem instalasinya sudah tertata dengan baik, namun untuk rekomendasi IEEE dan IECtentangTotal Hamonic Distortion (THD) ditemukan pada panel LVMDP TENANT A, A1NP, B1NP arus nominal nya adalah 40-400A.Sedangkan rata-rata harmonisa arus yang terjadi adalah 18 - 25% dari batas yang diizinkan 15% oleh karena itu dibutuhkan pemasangan filter pasif di panel tersebut. Dari Audit terhadap penggunaan beban dinamik yang dilakukan didapat penggunaan energi sebesar 12.641 kW. Dengan asumsi lama operasi yang diperkirakan oleh unit terkait maka didapatlah penggunaan energi untuk pembebanan dinamik sebesar 1.914.948 kWh. Dengan melaksanakan konservasi dan manajemen energi dengan mensosialisasikan budaya hemat energi, tentunya akan mengurangi penggunaan energi, ditandai dengan semakin kecil juga nilai Intensitas Konsumsi Energi (IKE) dalam kriteria lebih sangat efisien. Sehingga akan memperkecil biaya tagihan listrik.

Kata kunci: Intensitas Konsumsi Energi;Konservasi dan Managemen Energi; Audit Energi

(5)

KATA PENGANTAR

Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang. Segala Puji bagi Allah SWT atas limpahan nikmat, berkat dan ridho- Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul:

“Audit EnergiPenggunaan Beban Dinamis Untuk Optimasi Sistem Kelistrikan Pada Unit Terminal Bandara Internasional Kualanamu”

Skripsi ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara.

Skripsi ini penulis persembahkan kepada Ayah (Syafran) dan Ibu (Leli Yanti) yang telah membimbing penulis dengan kasih sayang hingga saat ini, serta untuk saudara perempuan penulis (Rani Kurniawati, SE.) dan saudara laki-laki penulis (Maulana Rizky Anggara) yang telah memberikan semangat kepada penulis serta dukungan selama masa studi hingga selesainya skripsi ini.

Selama masa kuliah hingga penyelesaian skripsi ini, penulis juga banyak mendapatkan dukungan maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan ucapan rasa terima kasih kepada :

1. Bapak Ir. Eddy Warman, M.T., selaku dosen Pembimbing Skripsi yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk selalu memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama perkuliahan hingga penyusunan skripsi ini.

(6)

2. Bapak Ir. Arman Sani, M.T., selaku dosen pembimbing akademik yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan skripsi ini dan telah banyak memberi motivasi , dan arahan selama masa perkuliahan.

3. Bapak Drs. Hasdari Helmi, M.T.,selaku Dosen Penguji Skripsiyang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan skripsi ini serta senantiasa memberikan bimbingan selama perkuliahan.

4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si.,selaku Dosen Penguji Skripsi yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan skripsi ini serta senantiasa memberikan bimbingan selama perkuliahan.

5. Bapak Dr. Fahmi, ST. M.Sc, IPM selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT – USU, dan Bapak Ir. Arman Sani, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT – USU.

6. Bapak Ir. Riswan Dinzi, MT. Selaku Kepala Laboratorium Konversi Energi Listrik Departemen Teknik Elektro FT – USU, dan juga Om Isroi, ST. Selaku Laboran Laboratorium Konversi Energi Listrik Departemen Teknik Elektro FT – USU.

7. Rekan Asisten Laboratorium Konversi Energi Listrik Departemen Teknik Elektro FT – USU: Teguh, Wahyu, Fajri, Pra, dan Arief. Yang telah menjadi rekan diskusi penulis dalam pengerjaan skripsi ini.

8. Teman – teman terdekat : Fajri, Rezi, Al, Erif, Nur, Yomil, Dimas, Intan.

Yang telah memberikan dukungan dan motivasi penulis.

9. Sahabat penulis : Dio, Fitra, Dicky, Fahmy, Furqon, Faris, Aldi, Samuel, Nawir, Ari, Alif, Irfan, Radinal. Yang telah memberikan semangat kepada penulis.

(7)

10. Teman – teman stambuk 2014 yang tidak dapat disebutkan satu per satu dan adik – adik stambuk 2015, 2016, 2017.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih belum sempurna karena masih terdapat banyak kekurangan baik dari segi isi maupun susunan bahasanya. Saran dan kritik dari pembaca dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan. Akhir kata, penulis berharap semoga penulisan skripsi ini dapat berguna bagi kita semua dan hanya kepada Allah SWT-lah penulis menyerahkan diri.

Medan, Juli 2018

Ade Rahmat Aprilian

(8)

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR TABEL ... xii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 3

1.3 Tujuan Penelitian ... 4

1.4 Manfaat Penelitian ... 4

1.5 Batasan Masalah ... 5

1.6 Metodologi Pembahasan ... 6

1.7 Sistematika Penulisan ... 7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 9

2.1 Audit Energi ... 9

2.2 Manajemen Energi dan Konservasi Energi ... 11

2.2.1 Manajemen Energi ... 11

2.2.2 Konservasi Energi ... 12

2.3 Motor Listrik, Daya Listrik, dan Tarif Listrik ... 13

(9)

2.3.1 Motor Listrik ... 13

2.3.2 Daya Listrik ... 17

2.3.3 Tarif Daya Listrik ... 25

2.4 Instalasi Listrik ... 26

2.5 Efisiensi Energi ... 27

2.6 Harmonisa... 27

2.6.1 Individual Harmonic Distortion (IHD) ... 27

2.6.2 Total Harmonic Distortion (THD) ... 28

2.7 Menetapkan Strategi Peluang Penghematan Energi ... 29

BAB III METODE PENELITIAN ... 31

3.1 Tempat dan Waktu ... 31

3.2 Peralatan yang Digunakan ... 31

3.3 Variabel yang Diamati ... 31

3.4 Rangkaian Pengujian ... 32

3.5 Prosedur Penelitian ... 32

3.6 Jadwal Kegiatan... 36

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 37

4.1 Profil Terminal Bandara International Kuala Namu ... 37

4.1.1 Sistem Kelistrikan pada Gedung Terminal ... 40

4.2 Klasifikasi dan Penjabaran Pembebanan Dinamik Terminal ... 51

4.3 Hasil Audit Kelistrikan ... 64

(10)

4.4 Intensitas Konsumsi Energi (IKE)... 68

4.5 Hasil Pengukuran kualitas daya listrik pada Panel LVMDP ... 70

4.6 Analisis Konservasi dan Management Energi ... 94

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 96

5.1 KESIMPULAN ... 96

5.2 SARAN... 98

DAFTAR PUSTAKA ... 99

(11)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Langkah Penghematan Energi ... 11

Gambar 2.2 Gelombang daya aktif pada beban yang bersifat resistansi... 19

Gambar 2.3 Gelombang daya aktif dengan beban impedansi ... 20

Gambar 2.4 Segitiga Daya ... 22

Gambar 4.5 Gedung Terminal Lantai Pier ... 39

Gambar 4.6 Panel LVMDP A1 Prioriti ... 42

Gambar 4.7 Panel LVMDP A1 Non Prioriti ... 43

Gambar 4.12 Panel LVMDP TENANT A ... 44

Gambar 4.13 Panel LVMDP B1 Prioriti ... 45

Gambar 4.14 Panel LVMDP B1 Non Prioriti ... 45

Gambar 4.15 Panel LVMDP B2 Prioriti ... 45

Gambar 4.18 Panel LVMDP TENANT B ... 46

Gambar 4.19 Perbandingan beban-beban terpasang ... 50

Gambar 4.20 Diagram skematik plant chiller ... 51

Gambar 4.21 Komponen-komponen AHU ... 52

Gambar 4.22 Siklus Pendinginan Ruangan ... 53

Gambar 4.23 Komponen komponen Eskalator ... 54

(12)

Gambar 4.24 Komponen komponen Lift ... 56

Gambar 4.25 Komponen komponen Travelator... 57

Gambar 4.26 Komponen komponen Garbarata ... 58

Gambar 4.27 Komponen komponen Hydrant ... 59

Gambar 4.28 Komponen komponen Pompa Sumpit... 60

Gambar 4.29 Pompa Air bersih ... 61

Gambar 4.30 BHS dan sirkuit BHS Terminal KNO ... 62

Gambar 4.31 Ilustrasi cara kerja X-Ray ... 64

Gambar 4.32 Grafik perbandingan konsumsi energi beberapa bulan ... 66

Gambar 4.33 Grafik Tegangan pada jam 07.00 WIB selama seminggu ... 77

Gambar 4.34 Grafik Tegangan pada jam 19.00 WIB selama seminggu ... 77

Gambar 4.35 Grafik Frekuensi pada jam 07.00 WIB selama seminggu ... 78

Gambar 4.36 Grafik Frekuensi pada jam 19.00 WIB selama seminggu ... 78

Gambar 4.37 Grafik Faktor Daya pada jam 07.00 WIB selama seminggu... 79

Gambar 4.38 Grafik Faktor Daya pada jam 19.00 WIB selama seminggu... 79

Gambar 4.39 Grafik Daya pada jam 07.00 WIB selama seminggu ... 80

Gambar 4.40 Grafik Daya pada jam 19.00 WIB selama seminggu ... 80

Gambar 4.41 Grafik Suhu pada jam 07.00 WIB selama seminggu ... 81

Gambar 4.42 Grafik Suhu pada jam 19.00 WIB selama seminggu ... 81

Gambar 4.43 Grafik Arus pada jam 07.00 WIB selama seminggu ... 82

Gambar 4.44 Grafik Arus pada jam 19.00 WIB selama seminggu ... 82

Gambar 4.45 Grafik THD V pada jam 07.00 WIB selama seminggu ... 91

Gambar 4.46 Grafik THD V pada jam 19.00 WIB selama seminggu ... 91

Gambar 4.47 Grafik THD I pada jam 07.00 WIB selama seminggu ... 92

(13)

Gambar 4.48 Grafik THD I pada jam 19.00 WIB selama seminggu ... 92

(14)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Standar Harmonisa Arus Menurut EEC ... 29

Tabel 2.2 Standar Harmonisa Tegangan Menurut IEEE ... 29

Tabel 4.1 Aktivitas dan fungsi setiap lantai ... 40

Tabel 4.2 Suplai Terpasang Bandara International Kuala Namu ... 41

Tabel 4.3 Spesifikasi Diesel ... 42

Tabel 4.4 Spesifikasi Trafo tiap Panel LVMDP di SST VIII dan IX ... 47

Tabel 4.5 Daftar Kapasitas Pembebanan Unit Mechanical ... 48

Tabel 4.6 Daftar Kapasitas Pembebanan Unit Equipment ... 49

Tabel 4.7 Daftar Kapasitas Pembebanan Unit Electronics ... 49

Tabel 4.8 Daftar Kapasitas Pembebanan Keseluruhan Beban Dinamik ... 50

Tabel 4.9 Konsumsi energi listrik bulanan SST VIII dan SST IX tahun 2016 ... 65

Tabel 4.10 Rincian Biaya Tagihan Bulanan SST VII dan SST IX ... 66

Tabel 4.11 Estimasi Energi berdasarkan Kapasitas terpasang peralatan dan estimasi lama operasi peralatan. ... 67

Tabel 4.12 Asumsi penggunaan energi untuk pembebanan dinamik dan tagihan PLN yang harus dibayarkan. ... 68

Tabel 4.13 Kriteria nilai IKE pada Bandara... 69

Tabel 4.14 IKE Gedung Terminal meliputi SST VIII dan SST IX Tahun 2016 .. 69

Tabel 4.15 Hasil pengukuran daya pada SST VIII dan SST IX 16 April 2018 .... 71

Tabel 4.16 Hasil pengukuran daya pada SST VIII dan SST IX 17 April 2018. ... 71

(15)

Tabel 4.20 Hasil pengukuran daya pada SST VIII dan SST IX 21 April 2018 .... 75 Tabel 4.21 Hasil pengukuran daya pada SST VIII dan SST IX 22 April 2018. ... 76 Tabel 4.22 Hasil pengukuran Harmonisa arus dan tegangan pada SST VIII dan SST IX pada tanggal 16 April 2018. ... 84 Tabel 4.23 Hasil pengukuran Harmonisa arus dan tegangan pada SST VIII dan SST IX pada tanggal 17 April 2018. ... 85 Tabel 4.24 Hasil pengukuran Harmonisa arus dan tegangan pada SST VIII dan SST IX pada tanggal 18 April 2018. ... 86 Tabel 4.25 Hasil pengukuran Harmonisa arus dan tegangan pada SST VIII dan SST IX pada tanggal 19 April 2018. ... 87 Tabel 4.26 Hasil pengukuran Harmonisa arus dan tegangan pada SST VIII dan SST IX pada tanggal 20 April 2018. ... 88 Tabel 4.27 Hasil pengukuran Harmonisa arus dan tegangan pada SST VIII dan SST IX pada tanggal 21 April 2018. ... 89 Tabel 4.28 Hasil pengukuran Harmonisa arus dan tegangan pada SST VIII dan SST IX pada tanggal 22 April 2018. ... 90

(16)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Jumlah penduduk di Indonesia semakintahun semakin meningkat. Hal ini diiringijuga dengan pertumbuhan industri yangmenggunakan alat-alat elektronik danmemproduksi alat-alat elektronik.Oleh karena itu, pemerintah banyakmerencanakan pembangunan pembangkitlistrik agar dapat memenuhi kebutuhan listrikdan mensejahterakan masyarakat.Tetapi pembangunan pembangkit listriksaja tidaklah cukup, sebab pembangunanpembangkit listrik membutuhkan dana yangtidak sedikit dan cenderung tidak seimbangdengan pertumbuhan penduduk dan industri yang semakin lama semakin meningkat.Salah satu metode yang sering dipakaiuntuk mengefisienkan pemakaian energi listrik adalah metode Konservasi Energi.

Audit energi merupakan kegiatan penelitian pemaanfaatan energi untuk mengetahui keseimbangan dan mengidentifikasi peluang-peluang penghematan energi. Melalui audit energi, kita dapat mengetahui pola distribusi energi, sehingga bagian yang mengkonsumsi energi terbesar dapat diketahui. Dari hasil audit energi juga dapat diketahui besarnya peluang potensi penghematan apabila dilakukan peningkatan efisiensi.

Peraturan Menteri ESDM Nomor 14 Tahun 2012 tentangManajemen Energi yang mengatakan dalam upaya memberikan arahan penghematan energi yang lebih terpadu, Peraturan ini dikeluarkan untuk mengatur mengenai pelaksanaan Manajemen Energi, yang secara khusus diwajibkan bagi para pengguna sumber energi yang menggunakan energi lebih besar atau sama dengan 6.000 toe per

(17)

tahun. Sedangkan pengguna energi di bawah 6.000 toe (Ton Oil Equivalent), tetap dianjurkan untuk melaksanakan Manajemen Energi (atau penghematan energi).

Energi listrik sangat dibutuhkan oleh segala macam sektor terutama sektor industri, penerangan, maupun kebutuhan masing-masing individu. Dengan peningkatan energi dan juga diproduksinya berbagai macam peralatan-peralatan yang menggunakan tenaga listrik disetiap rumah tangga, industri maupun sektor lainnya tentu kebutuhan energi listrik akan mengalami peningkatan. Agar kebutuhan akan listrik dapat tercukupi maka perlu dilakukan penyambungan persediaan energi listrik berdasarkan peramalan kebutuhan dan beban listrik yang terjadi dimasa yang akan datang. Peramalan kebutuhan dan beban energi listrik selama 10 tahun ke depan di Provinsi Sumatera Utara. Pertumbuhan kebutuhan energi listrik dapat menyebabkan defisit persediaan energi listrik dimasa yang datang. Maka dilakukan peramalan kebutuhan dan beban energi listrik untuk memperoleh data dalam perencanaan ketersediaan energi yang cukup dan berkesinambungan.

Hal ini dilakukan untuk mengetahui keakuratan peramalan energi listrik di Provinsi Sumatera Utara dan peramalan kebutuhan energi listrik 10 tahun ke depan tahun 2015-2024. Mencari dan melihat pertumbuhan jumlah pengguna/pelangan listrik berbagai sektor dan pertumbuhan kebutuhan energi listrik beberapa tahun ke depan. Hasil dari ramalan kebutuhan energi listrik bisa dijadikan acuan data untuk perencanaan sistem tenaga listrik, kelayakan, keandalan sistem distribusi dari pembangkit ke pelanggan tergantung dari kecukupan energi yang tersedia. Perencanaan sistem tenaga listrik berupa

(18)

perencanaan pembangkit listrik baru, perencanaan pembangunan transmisi, sistem distribusi dari pembangkit ke pelanggan. [1]

Penggunaan konsumsi energi listrik yang tinggi otomatis mempengaruhi biaya operasional yang tinggi. Bila biaya operasional terhadap pemenuhan energi listrik yang tinggi maka tentu saja akan menimbulkan kerugian yang besar. Oleh karena itu perlu dilakukan upaya guna mengidentifikasi penyebab tingginya penggunaan energi listrik di Unit Terminal Bandara Internasional Kualanamu.

Dampak dari nilai konsumsi listrik yang diatas standar bisa mengindikasikan adanya pemborosan energi atau penggunaan beban yang besar, tetapi perlu pula ditinjau terlebih dahulu pembebanan yang ada, selain itu konsumsi listrik yang tinggi bisa menyebabkan tingginya biaya operasional jika penyumbang energi listrik banyak ditanggung dari generator.

Audit energi merupakan salah satu prosedur penting dalam melaksanakan konservasi energi sehingga didapat peluang penghematan energi (energy conservation opportunity). Adapun penelitian audit energi pada Unit Terminal Bandara Internasional Kualanamu perlu dilaksanakan mengingat bahwa Bandara tersebut merupakan salah satu akses penting untuk menunjang kelancaran prasarana transportasi udara di daerah Sumatera Utara.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dari penelitian ini adalah :

1. Seberapa besar kebutuhan energi listrik untuk melayani beban dinamis pada operasi harian di sektor tinjauan Unit Terminal Bandara Internasional Kualanamu.

(19)

2. Bagaimana peluang penghematan dan peningkatan efisiensi penggunaan energi pada sektor tinjauan Unit Terminal Bandara Internasional Kualanamu.

3. Apa upaya yang dapat dilakukan untuk meningkatkan efisiensi penggunaan energi pada sektor tinjauan Unit Terminal Bandara Internasional Kualanamu.

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penulisan penelitian ini adalah :

1. Untuk mendapatkan data penggunaan energi melalui pengukuran dan proses audit energi pada Unit Terminal Bandara Internasional Kualanamu.

2. Mengetahui tingkat efisiensi konsumsi energi pada Unit Terminal Bandara Internasional Kualanamu.

3. Mengetahui pengaruh berbagai macam permasalahan kualitas daya listrik terhadap optimasi dan efisiensi sistem kelistrikan pada Unit Terminal Bandara Internasional Kualanamu.

4. Diketahui upaya upaya yang dapat dilakukan dalam rangka penghematan dan peningkatan efisiensi energi pada Unit Terminal Bandara Internasional Kualanamu.

1.4 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang didapatkan dari penelitian ini adalah :

1. Dapat memberikan informasi mengenai penggunaan energi khususnya pembebanan dinamik pada Unit Terminal Bandara Internasional Kualanamu.

(20)

2. Dapat dijadikan referensi untuk mengetahui peluang penghematan dan peningkatan efisiensi energi pada Unit Terminal Bandara Internasional Kualanamu.

3. Dapat dijadikan referensi untuk perusahaan terkait dalam mengatasi daya reaktif yang besar pada penggunaan beban dinamik pada Unit Terminal Bandara Internasional Kualanamu.

4. Dapat menjadi sumber informasi untuk perencanaan penambahan peralatan baru yang ingin ditambahkan oleh perusahaan terkait.

1.5 Batasan Masalah

Adapun pembatasan masalah yang dilakukan dalam penulisan penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Pembahasan secara mendalam pada sistem kelistrikan terutama penggunaan beban dinamis seperti mesin-mesin listrik.

2. Mesin listrik yang diaudit mencakup mesin listrik 3 phasa.

3. Konservasi energi listrik dilakukan melalui audit energi listrik.

4. Pembahasan secara umum pada analisa biayasecara tekno-ekonomi dan konstruksi pada sektor tinjauan.

5. Pembahasan mencakup tentang pengaruh Harmonisa terhadap sistem kelistrikan, yang pengukuran akan dilakukan di beberapa titik panel utama.

6. Pelaksanaan audit energi berpedoman kepada SNI ISO 50001: 2011 tentang manajemen pengunaan energi.

(21)

1.6 Metodologi Pembahasan

1. Studi Literatur

Studi Literatur dilakukan dengan berbagai cara diantaranya yaitu membaca teori-teori yang berkaitan dengan topik Tugas Akhir yang terdiri dari buku-buku referensi baik yang dimilki oleh penulis atau dari perpustakaan dan juga dari artikel-artikel, jurnal, layanan internet, dan lain-lain.

2. Studi Bimbingan

Adapun hal tersebut diwujudkan dalam mediasi dan melakukan diskusi dan Tanya jawab dengan dosen pembimbing yang telah di tunjuk oleh pihak Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik USU dan para dosen lainnya tentang topik Tugas Akhir ini.

3. Pengukuran dan Pengambilan Data

Sebelum melakukan hal ini ada baiknya melakukan kalibrasi pada peralatan ukur terlebih dahulu untuk mendapatkan data yang akurat. Pengambilan data primer dengan cara mengukur variable tegangan, arus, faktor daya,dan temperatur menggunakan alat ukur yang sesuai. Sementara data sekunder berupa slip rekening listrik, data umum tinjauan, datadaya terpasang dan pembangkit cadangan serta denah di dapat melalui administrasi. Kemudian data data yang diperoleh dikumpulkan dan direkap.

4. Perhitungan dan Pengolahan Data

Data primer dan sekunder yang diperoleh dari pengukuran kemudian diolah dengan cara perhitungan berdasarkan persamaan-persamaan yang sesuai ataupun dibandingkan dengan standar yang ada.

(22)

5. Pengambilan kesimpulan dan rekomendasi

Kesimpulan didapat setelah pengambilan data, selanjutnya diberikan rekomendasi sistem yang lebih baik agar penggunaan energi selanjutnya lebih efisien.

1.7 Sistematika Penulisan

Penulis menyusun proposal penelitian ini dalam tiga bab yang sistem penulisannya teangkum sebagai berikut :

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini merupakan pendahuluan yang berisikan tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah dan sistematika penulisan

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini membahas tentang energi dan daya secara umum, manajemen energi, konservasi energi, audit energi, sistem instalasi tata cahaya dan tata udara, serta peluang hemat energi

BAB III : METODE PENELITIAN

Bab ini berisi tentang waktu dan tempat penelitian, prosedur pengujian, dan prosedur penelitian.

BAB IV : HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi data data hasil penelitian dan analisis pembahasan berdasarkan hasil olahan data.

(23)

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan penulis mengenai pembahasan pada bab-bab sebelumnya serta saran atau rekomendasi dari penulis mengenai permasalahan di dalam penulisan Tugas Akhir ini.

(24)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Audit Energi

Audit energi merupakan kegiatan untuk mengidentifikasi dimana dan berapa besar energi yang digunakan serta langkah langkah apa yang dapat dilakukan dalam rangka konservasi energi pada suatu fasilitas pengguna energi. Kegiatan audit energi ini dilakukan untuk menghitung besarnya konsumsi energi listrik pada tinjauan serta untuk mengenali atau mengetahui langkah-langkah penghematan energi yang dapat diambil agar tercapai efisiensi pemakaian energi listrik.

Kegiatan ini dimulai dari survei data sederhana hingga pengujian data yang sudah ada secara rinci, dianalisis dan dirancang untuk menghasilkan data baru.

Melalui audit energi, dapat diperoleh potret penggunaan energi pada sebuah industri yaitu gambaran mengenai jenis, jumlah penggunaan energi, peralatan energi, intensitas energi, maupun data data lainnya.

Intensitas Konsumsi Energi (IKE) listrik menggambarkan banyaknya energi listrik yang dikonsumsi per satuan produksi ataupun pada wilayah yang diaudit parameter tersebut dikaitkan dengan kapasitas penumpang dalam rentang waktu tertentu. IKE dapat dirumuskan sebagai berikut:

... (1.1) Dari nilai IKE inilah nantinya ditentukan tingkat efisiensi penggunaan energylistrik berdasarkan standar yang digunakan.

Audit energi dilakukan untuk mencapai hal sebagai berikut:

(25)

1. Untuk mengetahui nilai Intensitas Konsumsi Energi dan profil pemakaian energi eksisting operasional fasilitas suatu industri pada periode tertentu.

2. Untuk mengidentifikasi jenis alternatif konservasi energi, maupun penghematan energi sebagai bagian dari manajemen energi sebuah industri.

3. Memilih suatu keputusan alternatif jenis konservasi energi yang terbaik sebagai rekomendasi perencanaan manajemen energi industri.

Pelaksanaan audit energi pada dasarnya akan menguntungkan pihak itu sendiri. Kerena ada Aspek Pencapaian yang diharapkan dari proses Audit Energi, yaitu

 saving in money : adanya manajemen energi, dapat mengurangi biaya operasional. Dengan demikian keuntungan yang diperoleh perusahaan akan meningkat.

 environmental protection : adanya penggunaan energi yang efisien maka akan memberikan kontribusi bagi dunia dalam hal membantu pelestarian alam dengan menjaga dan mempertahankan cadangan minyak bumi dunia agar tidak segera habis.

 sustainable development : adanya penggunaan energi yang efisien maka akan memberikan kontribusi bagi perusahaan di bidang pertumbuhan yang berkelanjutan baik di sisi finansial maupun penggunaan peralatan industri yang memiliki lifetime maksimum/optimum.

Pada prinsipnya, kegiatan penghematan energi merupakan rangkaian tahapan kerja yang bersifat kontinyu dan dinamis, yang terdiri dari langkah- langkah sebagai berikut:

(26)

Gambar 2.1Langkah Penghematan Energi

2.2 Manajemen Energi dan Konservasi Energi

2.2.1 Manajemen Energi

Menurut Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia Nomor 14 Tahun 2012 dan disempurnakan dengan Keputusan Menteri Ketenagakerjaan Republik Indonesia Nomor 80 Tahun 2015, disimpulkan bahwa Manajemen energi adalah kegiatan terpadu untuk mengendalikan konsumsi energi agar tercapai pemanfaatan energi yang efektif dan efisien untuk menghasilkan keluaran yang maksimal melalui tindakan teknik secara terstruktur dan ekonomis untuk meminimalisasi konsumsi bahan baku dan pendukung.Manajemen energi merupakan sistem perencanaan, operasi dan perawatan pada pembangkitan energi dan pemakaiannya dengan mempertimbangkan efisiensi, konservasi sumber daya, dampak lingkungan dan penghematan biaya. Hal yang dapat dilakukan dalam menerapkan program manajemen energi antara lain:

a. Melaksanakan audit energi untuk mengetahui dimana dan bagaimana mengefektifkan pemakaian energi.

(27)

b. Menerapkan penghematan energi.

c. Mengumpulkan dan menganalisis data pemakaian energi saat ini.

d. Pada anggaran energi untuk menyiapkan sumber-sumber energi yang dibutuhkan.

Ada dua strategi pokok manajemen energi, yaitu

1. Konservasi energi. Melalui pemakaian energi yang tidak perlu dapat dihindari.

2. Efisiensi energi. Pengurangan pemakaian energi pada saat penggunaan.

2.2.2 Konservasi Energi

Konservasi energy atau Penghematan energi ,hal tersebut dapat dicapai dengan penggunaan energi secara efisien di mana manfaat yang sama diperoleh dengan menggunakan energi lebih sedikit, ataupun dengan mengurangi konsumsi dan kegiatan yang menggunakan energi. Penghematan energi dapat menyebabkan berkurangnya biaya operasi,sedangkan pengguna komersial dan industri dapat meningkatkan efisiensi dan keuntungan dengan melakukan penghemaan energi.

Penghematan energi adalah unsur yang penting dari sebuah kebijakan energi.

Penghematan energi menurunkan konsumsi energi dan permintaan energi per kapita, sehingga dapat menutup meningkatnya kebutuhan energi akibat pertumbuhan populasi. Hal ini mengurangi naiknya biaya energi, dan dapat mengurangi kebutuhan pembangkit energi atau impor energi. Berkurangnya permintaan energi dapat memberikan fleksibilitas dalam memilih metode produksi energi.Penghematan energi sering merupakan cara paling ekonomis dalam

(28)

menghadapi kekurangan energi, dan merupakan cara yang lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan meningkatkan produksi energi.

Selain itu, konservasi energi di Indonesia juga diatur dalam Instruksi Presiden No. 9 Tahun 1982 tentang Konservasi Energi. Undang-undang yang secara langsung terkait dengan konservasi energi adalah Undang-undang No. 30 Tahun 2007 tentang Energi. Undang-undang ini menjadi payung hukum bagi kebijakan energi nasional termasuk didalamnya kebijakan konservasi energi.

2.3 Motor Listrik, Daya Listrik, dan Tarif Listrik

2.3.1 Motor Listrik

Motor Listrik yang sering digunakan adalah mesin asinkron atau induksi.

Motor induksi adalah motor listrik arus bolak-balik (ac) yang putaran rotornya tidak sama dengan putaran medan putar pada stator, dengan kata lain putaran rotor dengan putaran medan pada stator terdapat selisih putaran yang disebut slip. [7]

Motor induksi, merupakan motor yang memiliki konstruksi yang baik, harganya lebih murah dan dalam pengaturan kecepatannya, stabil ketika berbeban dan mempunyai efisiensi tinggi. Mesin induksi adalah mesin ac yang paling banyak digunakan dalam industri dengan skala besar maupun kecil, dan dalam rumah tangga. Alasannya adalah bahwa karakteristiknya hampir sesuai dengan kebutuhan dunia industri, pada umumnya berkaitan dengan harga, kesempurnaan, pemeliharaan, dan kestabilan kecepatan. Mesin induksi (asinkron) ini pada umumnya hanya memiliki satu suplai tenaga yang mengeksitasi belitan stator.

Belitan rotornya tidak terhubung langsung dengan sumber tenaga listrik,

(29)

melainkan belitan ini dieksitasi oleh induksi dari perubahan medan magnetic yang disebabkan oleh arus pada belitan stator.

Motor induksi sangat banyak dipakai sebagai penggerak di perindustrian karena banyak memiliki keuntungan, tetapi ada juga kelemahannya. [8]

Keuntungan motor induksi:

 Motor induksi sangat sederhana dan kuat.

 Biayanya murah dan dapat diandalkan.

 Motor induksi memiliki efisiensi tinggi pada kondisi kerja normal.

 Perawatannya mudah.

Kerugian motor induksi:

 Kecepatannya tidak bisa bervariasi tanpa perubahan efisiensi.

 Kecepatannya tergantung beban.

 Pada torsi start memiliki kekurangan.

Motor induksi adalah peralatan pengubah energi listrik ke bentuk energi mekanik. Perubahan energi ini bergantung pada keberadaan fenomena alami magnetic, medan listrik, gaya mekanis dan gerak.

Jika pada belitan stator diberi tegangan tiga phasa, maka pada belitan stator akan mengalir arus tiga phasa, arus ini menghasilkan medan magnet yang berputar dengan kecepatan sinkron (n_s). Medan magnet ini akan memotong belitan rotor, sehingga pada belitan rotor akan diinduksikan tegangan seperti halnya tegangan yang diinduksikan dalam lilitan sekunder transformator oleh fluksi yang dihasilkan arus pada belitan primer. Rangkaian rotor merupakan rangkaian tertutup, baik melalui cincin ujung atau tahanan luar. Tegangan induksi pada rotor

(30)

akan menghasilkan arus yang mengalir pada belitan rotor. Arus yang mengalir pada belitan rotor berada dalam medan magnet yang dihasilkan stator, sehingga pada belitan rotor akan menghasilkan gaya (F). Gaya ini menghasilkan torsi (τ) dan jika torsi yang dihasilkan lebih besar dari torsi beban, maka rotor akan berputar dengan kecepatan n_r yang searah dengan medan putar stator. [7]

Pada motor induksi, tidak ada sumber listrik yang langsung terhubung ke rotor, sehingga daya yang melewati celah udara sama dengan daya yang diinputkan ke rotor. Daya total yang dimasukkan pada kumparan stator (Pin) dirumuskan dengan

√ ... (1.2) Dimana :

V₁ = tegangan sumber (Volt)

I1 = arus masukan (Ampere)

= perbedaan sudut phasa antara arus masukan dengan tegangan sumber.

Sebelum daya ditransfer melalui celah udara, motor induksi mengalami rugi-rugi berupa rugi-rugi tembaga stator (P_scl) dan rugi-rugi inti stator (P_c). Daya yang di transfer melalui celah udara (PAG) sama dengan penjumlahan rugi-rugi tembaga rotor (P_rcl) dan daya yang dikonversi (P_conv). Daya yang melalui celah udara ini sering juga disebut sebagai daya input motor.

Efisiensi motor induksi adalah ukuran keefektifan motor induksi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanis yang dinyatakan sebagai perbandingan Antara masukan dan keluaran atau dalam bentuk energi listrik

(31)

berupa perbandingan watt keluaran dan watt masukan. Defenisi NEMA terhadap efisiensi energi adalah bahwa efisiensi merupakan perbandingan atau rasio dari daya keluaran yang berguna terhadap daya input total dan biasanya dinyatakan dalam persen juga sering dinyatakan dengan perbandingan Antara keluaran dengan keluaran ditambah rugi-rugi, yang dirumuskan dalam persamaan berikut.

ᶯ

⁼⁼ ⁼ x 100% ... (1.3)

Dimana :

ᶯ

= Efisiensi (%)

Pout = Daya output (W) = Daya input (W)

Dari persamaan terlihat bahwa efisiensi motor bergantung pada besar rugi- ruginya. Rugi-rugi pada persamaan tersebut adalah penjumlahan keseluruhan komponen rugi-rugi yang di bahas sebelumnya.Pada motor induksi pengukuran efisiensi motor induksi ini sering dilakukan dengan beberapa cara seperti:

 Mengukur langsung daya elektris masukan dan daya elektris keluaran.

 Mengukur langsung seluruh rugi-rugi dan daya masukan.

 Mengukur setiap komponen rugi-rugi daya dan daya masukan.

Dimana pengukuran daya masukan tetap dibutuhkan pada ketiga cara diatas.

Umumnya, daya elektris dapat diukur dengan sangat tepat, keberadaan daya

(32)

mekanis yang lebih sulit untuk diukur. Saat ini sudah dimungkinkan untuk mengukur torsi dan kecepatan dengan cukup akurat yang bertujuan untuk mengetahui harga efisiensi yang tepat. Pengukuran pada keseluruhan rugi-rugi ada yang berdasarkan teknik kalorimetri. Walaupun pengukuran dengan metode ini relative sulit dilakukan, keakuratan yang didapat dapat dibandingkan dengan hasil yang didapat dengan pengukuran langsung pada daya keluarannya.

Kebanyakan pabrikan lebih memilih melakukan pengukuran komponen rugi-rugi secara individual, karena dalam teorinya metode ini tidak memerlukan pembebanan pada motor, dan ini adalah suatu keuntungan pabrikan. Keuntungan lainnya yang sering disebut-sebut adalah bahwa memang benar error pada komponen rugi-rugi secara individual tidak begitu mempengaruhi keseluruhan efisiensi. Keuntungannya terutama adalah fakta bahwa ada kemungkinan koreksi untuk temperatur lingkungan yang berbeda. Biasanya data efisiensi yang disediakan oleh pembuat diukur atau dihitung berdasarkan standar tertentu.

2.3.2 Daya Listrik

Daya listrik adalah besarnya laju hantaran energi listrik yang terjadi pada suatu rangkaian listrik. Dalam satuan internasional daya listrik adalah W (Watt) yang menyatakan besarnya usaha yang dilakukan oleh sumber tegangan untuk mengalirkan arus listrik tiap satuan waktu J/s (Joule/detik). Berikut ini adalah rumus yang digunakan untuk menghitung daya listrik :

... (1.4)

Keterangan : P = Daya (W)

(33)

W = Usaha (J) t = Waktu (s)

Energi listrik merupakan energi utama yang dibutuhkan suatu perlatan listrik untuk melakukan kerja seperti menggerakkan motor, lampu penerangan, pemanasan, dsb.Energi yang digunakan oleh suatu peralatan listrik merupakan daya dikalikan dengan waktu pemakaian daya tersebut. Secara matematis di tuliskan sebagai berikut :

... (1.5) Dimana :

P =Daya listrik (Watt)

t =Waktu selama peralatan digunakan (jam atau hour)

W = Energi listrik yang dikonsumsi peralatan (Watt hour) Dalam listrik bolak-balik terdapat tiga jenis daya yaitu :

1. Daya Aktif (P)

Daya aktif adalah daya yang sesungguhnya dibutuhkan oleh beban. Satuan daya aktif adalah W (Watt) dan dapat diukur dengan menggunakan alat ukur listrik Wattmeter. Daya Aktif pada beban yang bersifat resistansi (R), dimana tidak mengandung induktor grafik gelombang tegangan (V) dan arus se fasa, sehingga besar daya sebagai perkalian tegangan dan arus menghasilkan dua gelombang yang keduanya bernilai positif. besarnya daya aktif adalah P. Sisa puncak dibagi menjadi dua untuk mengisi celah-celah kosong sehingga kedua rongga terisi oleh dua puncak yang mengisinya.

(34)

Gambar 2.2Gelombang daya aktif pada beban yang bersifat resistansi

Persamaan Daya aktif (P) pada beban yang bersifat resistansi :

... (1.6)

Keterangan :

P = Daya Aktif (W)

P_m = Daya maksimum (W) Im = Arus listrik maksimum (A) V_m = Tegangan maksimum (V) V = Tegangan listrik (V) I = Arus listrik (A)

(35)

Daya aktif pada beban impedansi (Z), beban impedansi pada suatu rangkaian disebabkan oleh beban yang bersifat resistansi (R) dan induktansi (L).

Maka gelombang mendahului gelombang arus sebesar φ. Perkalian gelombang tegangan dan gelombang arus menghasilkan dua puncak positif yang besar dan dua puncak negatif yang kecil. Pergeseran sudut fasa bergantung seberapa besar nilai dari komponen induktor nya. Pada Gambar 2 Gelombang tegangan mendahului arus sebesar φ = 60^o.

Gambar 2.3Gelombang daya aktif dengan beban impedansi

Persamaan daya aktif (P) pada beban yang bersifat impedansi :

... (1.7)

Kerangan :

P = Daya aktif (W) V = Tegangan (V) I = Arus listrik (A) cos φ = Faktor daya

(36)

2. Daya Reaktif (Q)

Daya reaktif adalah daya yang dibutuhkan untuk pembentukan medan magnet atau daya yang ditimbulkan oleh beban yang bersifat induktif. Satuan daya reaktif adalah VAR (Volt.Amper Reaktif). Untuk menghemat daya reaktif dapat dilakukan dengan memasang kapasitor pada rangkaian yang memiliki beban bersifat induktif. Hal serupa sering dilakukan pada pabrik-pabrik yang mengunakan motor banyak menggunakan beban berupa motor-motorlistrik.

Persamaan daya reaktif :

... (1.8) Keterangan :

Q = Daya Reaktif (VAR) V = Tegangan (V) I = Arus listrik (A) sin φ = Faktor reaktif

3. Daya Semu (S)

Daya semu adalah daya yang dihasilkan dari perkalian tegangan dan arus listrik. Daya nyata merupakan daya yang diberikan oleh PLN kepada konsumen.

Satuan daya nyata adalah VA (Volt.Ampere).

Beban yang bersifat daya semu adalah beban yang bersifat resistansi (R), contoh : lampu pijar, setrika listrik, kompor listrik dan lain sebagainya. Peralatan listrik atau beban pada rangkaian listrik yang bersifat resistansi tidak dapat dihemat karena tegangan dan arus listrik se fasa perbedaan sudut fasa

(37)

adalah 0^o dan memiliki nilai faktor daya adalah 1. Berikut ini persamaan daya semu :

... (1.9) Keterangan :

S = Daya semu (VA) V = Tegangan (V) I = Arus listrik (A)

ketiga macam daya tersebut saling berhubungan dan diimplementasikan kedalam segitiga daya sebagai berikut.

Gambar 2.4Segitiga Daya

Daya aktif (P) digambarkan dengan garis horizontal yang lurus. Daya reaktif (Q) berbeda sudut sebesar 90^o dari daya aktif. Sedangkan daya semu (S) adalah hasil penjumlahan secara vektor antara daya aktif dengan daya reaktif. Jika mengetahui dua dari ketiga daya maka dapat menghitung salah satu daya yang belum diketahui dengan menggunakan persamaan berikut :

...

√ ... (1.10) P

Q S

φ º

(38)

Keterangan : P = Daya aktif Q = Daya reaktif S = Daya semu

Permasalahan Kualitas Daya Listrik

Identifikasi kualitas daya listrik perlu dilakukan untuk melakukan perbaikan atau peningkatan kualitas daya. Beberapa permasalahan pada kualitas daya listrik antara lain :

 Tegangan Turun (Voltage Dip)

Penurunan nilai tegangan RMS pada kisaran 10-90% dalam kurun waktu antara 0,5 siklus hingga kurang dari satu menit. Penyebab kejadian ini antara lain adanya kenaikan beban atau pengasutan motor kapasitas besar. Gejala ini berakibat pada terganggunya rangkaian sensing pada komputer dan kontrol, serta terdapat beberapa peralatan yang tidak dapat bekerja.

 Tegangan Swell

Peningkatan nilai tegangan RMS pada kisaran 110- 180% dalam kurun waktu antara 0,5 siklus hingga kurang dari satu menit. Penyebab kejadian ini antara lain kegagalan sistem, switching loads dan switching kapasitor. Akibat dari gejala swell adalah rusaknya peralatan karena kegagalan isolasi.

 Transien

Penyimpangan sesaat yang tidak diinginkan dari tegangan suplainya atau arus beban.

 Harmonik

(39)

Merupakan distorsi sinusoidal periodik tegangan suplai atau arus beban yang disebabkan oleh beban non linier. Akibat dari distorsi harmonik adalah overheating pada motor berbeban, gangguan pada relai, dan rusaknya isolasi.

 Distorsi Tegangan

Bentuk gelombang arus mengandung distorsi periodik yang bersifat sinusoidal, yang tidak merupakan kelipatan bilangan bulat dari frekuensi pasokan mendasar.

 Flicker

Istilah yang digunakan untuk menggambarkan efek visual variasi tegangan kecil pada peralatan pecahayaan tegangan listrik.Rentang frekuensi gangguan yang mempengaruhi perlatan pencahayaan , yang terdeteksi mata manusia adalah 1-30 Hz.

 Ketidakseimbangan Tegangan

Adanya perbedaan tegangan pada masing-masing phasa pada sisem tiga phasa, dimana sudut normal antar phase adalah 120^o. Akibat dari ketidakseimbangan tegangan adalah timbul overheating pada perlatan tiga phasa.

 Deviasi frekuensi

Variasi frekuensi dari frekuensi pasokan nominal, di atas atau di bawah tingkat yang telah ditentukan, biasanya ± 0,1 %.

 Gangguan Transien

Didefinisikan sebagai penurunan tegangan suplai atau arus beban, ke tingkat yang kurang dari 10 % dalam waktu yang tidak lebih dari 1 menit. Kegagalan dapat disebabkan oleh kesalahan sistem, kegagalan peralatan sistem atau kerusakan control dan proteksi.

(40)

 Outage

Gangguan yang memiliki durasi lebih dari satu menit. Akibat dari gejala outage adalah peralatan shutdown atau tidak bekerja.

2.3.3 Tarif Daya Listrik

Tarif listrik merupakan tarif yang dikenakan kepada konsumen yang menggunakan energi listrik yang bersumber dari Perusahaan Listrik Negara (PLN). Berdasarkan peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia Nomor 09 Tahun 2014, tarif tenaga listrik ditetapkan berdasarkan golongan tarif.

Tarif tenaga listrik dibedakan atas dibedakan atas beberapa golongan, sebagai berikut:

1. Tarif tenaga listrik untuk keperluan Pelayanan Sosial.

2. Tarif tenaga listrik untuk keperluan Rumah Tangga.

3. Tarif tenaga listrik untuk keperluan Bisnis.

4. Tarif tenaga listrik untuk keperluan Industri.

5. Tarif tenaga listrik untuk keperluan Kantor Pemerintah dan Penerangan Jalan Umum.

6. Tarif tenaga listrik untuk keperluan Traksi pada tegangan menengah, dengan daya diatas 200 KVA (T/TM) diperuntukkan bagi Perusahaan Perseroan (Persero).

Biaya listrik yang dibayarkan konsumen terdiri atas dua komponen, yaitu:

1. Biaya Awal

(41)

Untuk mendapatkan suplai listrik oleh pihak penyedia listrik pertama kali, maka konsumen harus membayar biaya awal.Biaya awal terdiri atas biaya penyambungan dan biaya jaminan listrik.

2. Biaya Perbulan (Pemakaian)

Biaya perbulan merupakan biaya yang dibayarkan oleh konsumen setiap bulan, biaya ini terdiri atas:

a. Biaya Beban (Abonemen) b. Biaya Pemakaian (kWh)

c. Biaya kelebihan Pemakaian kVARh d. Biaya Pemakaian Trafo (jika ada) e. Biaya lain-lain yang terdiri dari:

 Biaya Pajak Penerangan Jalan

 Biaya Materai

 Biaya Pajak Pertambahan Nilai

2.4 Instalasi Listrik

Instalasi Listrik adalah susunan perlengkapan listrik yang berhubungan yang satu dengan yang lain, serta memiliki ciri terkoordinasi, untuk memenuhi satu atausejumlah tujuan tertentu.Instalasi berhubungan dengan bagaimana menghubungkan peralatan listrik seperti tinjauan motor-motor listrik lainnya seperti conveyor, lift, dsb. Instalasi yang benar dan sesuai akan sangat berpengaruh terhadap efisiensi energi yang digunakan.

(42)

2.5 Efisiensi Energi

Efisiensi energi umumnya dinyatakan sebagai rasio atau perbandingan energi yang dihasilkan / keluaran / output dengan energi yang diambil / masukan / input. Efisiensi dapat dinyatakan sebagai pecahan ataupun persentasi.

Adapun persamaan efisiensi energi secara umum yaitu:

... (1.11)

Dimana :

η = efisiensi (%)

Pout = daya keluaran (kWh)

Pin = daya masukan (kWh)

2.6 Harmonisa

Harmonisa adalah gangguan yang terjadi dalam sistem distribusi tenaga listrik yang disebabkan adanya distorsi gelombang arus dan tegangan. Distorsi gelombang arus dan tegangan ini disebabkan adanya pembentukan gelombang gelombang dengan frekuensi kelipatan bulat dari frekuensi fundamentalnya.

Dalam menganalisis harmonisa terdapat berapa indeks yang penting untuk mengetahui efek dari harmonisa tersebut pada sistem tenaga, yaitu Individual Harmonic Distortion (IHD) dan Total Harmonic Distortion (THD). [14]

2.6.1 Individual Harmonic Distortion (IHD)

Individual harmonic distortion (IHD) adalah perbandingan antara nilai rms dari individual harmonisa terhadap nilai rms fundamentalnya. IHD ini berlaku

(43)

untuk tegangan dan arus. Adapun rumus untuk menghitung IHD pada harmonisa ke-n adalah sebagai berikut:

... (1.12)

Dimana:

= Arus pada harmonisa ke-n (A)

= Arus fundamental (A)

Menurut standart Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) akan selalu bernilai 100%.

2.6.2 Total Harmonic Distortion (THD)

Total harmonic distortion (THD) adalah perbandingan antara nilai rms dari seluruh komponen harmonisa terhadap nilai rms fundamentalyang berlaku untuk tegangan dan arus. Adapun rumus dari THD adalah:

^√∑ ... (1.13)

Dimana:

= Tegangan pada harmonisa ke-n (V)

= Tegangan fundamental (V)

Adapun rumus THD untuk arus adalah sebagai berikut:

^√∑ ... (1.14)

(44)

Dimana:

= Arus pada harmonisa ke-n (A)

= Arus fundamental (A)

Harmonisa yang dihasilkan harus dibatasi karena jumlah harmonisa tersebut dapat merusak peralatan listrik yang terdapat pada jaringan tenaga listrik. Standar harmonisa arus menurut EEC (Electrical Energy Code) dan harmonisa tegangan menurut IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) diperlihatkan pada Tabel 2.1 dan 2.2 sebagai berikut:

Tabel 2.1Standar Harmonisa Arus Menurut EEC

Batas Arus pada kondisi tegangan 380V /

220V Maksimum THDi

I < 40A 20.0%

40A ≤ I < 400A 15.0%

400A ≤ I < 800A 12.0%

800A ≤ I < 2000A 8.0%

I ≥ 2000A 5.0%

Tabel 2.2Standar Harmonisa Tegangan Menurut IEEE

Tegangan Bus pada Titik

Pengukuran Maksimum IHDv Maksimum THDv

V ≤ 1,0 Kv 5,0% 8,0%

1 kV <V ≤ 69 kV 3,0% 5,0%

69 kV <V ≤ 161 kV 1,5% 2,5%

161 kV <V 1,0% 1.5%

2.7 Menetapkan Strategi Peluang Penghematan Energi

Langkah-langkah penghematan energi pada sebuah industry secara umum dapat dilakukan melalui:

(45)

 Menekan penggunaan energi hingga sekecil mungkin (mengurangi daya terpasang/terpakai dan jam operasi)

 Memperbaiki kinerja peralatan dan Peningkatan efisiensi kerja peralatan

 Menggunakan sumber energi yang murah

 Memperbaiki faktor daya pada saluran yang disebabkan oleh besarnya tanggungan terhadap beban reaktif pada motor listrik.

 Melakukan optimasi penggunaan alat berat dan ringan.

Langkah ini dimulai dengan melakukan pengecekan antara kapasitas dan durasi penggunaan alat terhadap kebutuhan aktual.

 Penggunaan alat / bahan penghemat BBM.

Menghemat BBM dengan cara menaikkan kesempurnaan pembakaran BBM, yaitu dengan alat dan dengan bahan.

 Sistem pengendalian biaya energi.

Diperlukan sistem pengendalian biaya yang lebih baik dari sebelumnya. Sistem ini haruslah tidak menambah kerumitan, tapi harus diupayakan tetap efektif. Penetapan strategi ini bertujuan untuk mendapatkan efisiensi energi.

(46)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu

Penelitian akan dilaksanakan pada Gedung Terminal Bandara International Kuala Namu. Penelitian dilaksanakan selama 1 Bulan dan pengolahan data direncanakan selama 2 bulan yakni mulai dari bulan Mei 2018 hingga juli 2018.

3.2 Peralatan yang Digunakan

Peralatan yang akan digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Schneider Electric Power Logic(PM-710)

2. Multitester SANWA CD-800A 3. Clamp meter UNI-T UT201

4. Krisbow KW06 Infra Red Thermometer

3.3 Variabel yang Diamati

Variabel yang diamati dalam penelitian ini adalah :

1. Besaran besaran listrik - Arus danTegangan - Faktor daya

- Harmonisa (Arus, Tegangan) -Daya (aktif, reaktif dan semu)

2. Rekap penggunaan beban dalam harian (selama 1 minggu).

3. Intensitas Konsumsi Energi (IKE)

(47)

3.4 Rangkaian Pengujian

Berikut ini adalah menunjukkan rangkaian pengujian pada saat pengukuran pada Unit Terminal Bandara:

Gambar 3.1 Rangkaian pengukuran kualitas daya listrik

3.5 Prosedur Penelitian

Prosedur dalam melakukan kegiatan audit energi dan perancangan manajemen energi pada Bandara International Kuala Namu yaitu :

1. Pengumpulan dan penyusunan data historis pemakaian energi Berikut ini data-data yang dibutuhkan dalam penelitian:

a. Dokumentasi Bangunan yang terdiri dari:

1. Denah bangunan gedung tiap lantai Terminal.

(48)

2. Diagram satu garis, lengkap dengan penjelasan penggunaan daya listrik dan penyambungan daya listrik PLN serta besar daya listrik cadangan dari Diesel Generating Set.

b. Rekap penggunaan Beban Dinamis Pada Bangunan Terminal.

2. Hitung IKE

Setelah data diperoleh, selanjutnya dihitung IKE listrik pada bangunan gedung yang bersangkutan.

3. Memeriksa tingkat efisiensi penggunaan energi listrik

Dari nilai IKE yang diperoleh melalui hasil perhitungan sebelumnya, maka ditentukan tingkat efisiensi penggunaan energi listrik bangunan gedung tersebut, efisienkah atau masih dalam kategori boros.Penentuan tingkat efisiensi penggunaan energi listrik berdasarkan standar yang telah ditentukan.

4. Pengukuran parameter audit energi

Selanjutnya dilakukan pengukuran terhadap parameter audit energi, seperti arus, tegangan, daya, faktor daya, THDdan suhu. Langkah yang dilakukan sebagai berikut:

a. Mendatangi pusat kontrol perkantoran FLB ( Fasilitas Listrik Bandara), untuk mendapatkan izin pengukuran.

b. Patut diketahui bahwa Unit Terminal Bandara terbagi atas dua Zona, yaitu: Zona A dan Zona B. Zona A mewakili bagian terminal Internasional dengan nama kubikel SST VIII sedangkan Zona B bagian terminal Domestik dengan nama kubikel SST IX.

(49)

c. Berikutnya mendatangi Kubikel SST yang letaknya di ujung Gedung terminal tersebut.

d. Terdapat 13 panel LVMDP yang masing-masingnya terpasang alat ukur Schneider Electric Power Logic (PM-710).

e. Catat atau rekam data hasil pengukuran.

f. Percobaan selesai.

5. Pengolahan data

Dilakukan analisa terhadap hasil pengukuran maupun data-data lainnya yang diperoleh melalui hasil pengukuran kemudian bandingkan dengan standar yang sesuai.

6. Identifikasi peluang hemat energi

Dari analisa yang didapat, temukan sektor mana sajakah yang dapat dilakukan penghematan.

7. Analisa peluang hemat energi

Membandingkan potensi perolehan hemat energi dengan biaya yang harus dibayar untuk pelaksanaan rencana penghematan energi yang direkomendasikan. Hitung pula besar energi dan cost yang dapat ditekan apabila rekomendasi PHE telah di terapkan (anggap variabel kontrol di abaikan).

8. Rekomendasi peningkatan efisiensi energi listrik

Selanjutnya dibuat suatu rekomendasi yang berisi saran penghematan maupun rancangan yang dapat diterapkan oleh pemilik dan pengguna gedung agar efisiensi peggunaan energi listrik dapat ditingkatkan.

(50)

Adapun diagram alir penelitian ditunjukkan pada Gambar 3.2 berikut ini :

Gambar 3.2 Diagram alir penelitian audit energi ya

tidak ya

tidak

Analisa PHE atau ECO Pengumpulan dan Penyusunan Data

Observasi Energi selama sebulan.

Data Konsumsi Energi Hasil Pengukuran

Hitung IKE

IKE > Target

Lakukan Penelitian dan Pengukuran Parameter Energi

Identifikasi PHE atau ECO

Rekomendasi Peningkatan Efisiensi Energi Listrik

Data Observasi Energi

IKE > Target START

STOP

(51)

3.6 Jadwal Kegiatan

JADWAL KEGIATAN TUGAS AKHIR DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

TAHUN AJARAN 2018/2019

No Kegiatan Bulan

April Mei Juni Juli

1. Pengumpulan Proposal Tugas Akhir (batas akhir)

✓

2. Seminar Proposal Tugas Akhir

✓

3. Pengambilan data di perusahaan terkait

✓ ✓ ✓

4. Masa Bimbingan Tugas Akhir

✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

5.

Pengambilan dan Pengembalian Form Seminar Tugas Akhir

✓

6. Pengumpulan draft akhir Laporan TA

✓

7. Masa Seminar Hasil TA ✓

8. Revisi Tugas Akhir ✓

9. Sidang Tugas Akhir ✓

10. Revisi Tugas Akhir (selesai sidang)

✓

11. Pembuatan Jurnal Ilmiah ✓

12. Yudisium ✓

(52)

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Profil Terminal Bandara International Kuala Namu

Terminal Bandara International Kuala Namu berada di Jalan Bandara Kuala Namu, Deli Serdang. Hingga saat ini, deskripsi gedung terminal yang memiliki lantai 1, lantai megazine, lantai 2 dan juga lantai pier dengan luas bangunan total 118.930 m², berfungsi sebagai kantor pusat kegiatan penerbangan mulai dari terminal keberangkatan dan kedatangan, ruang tunggu, pertokoan atau tenant dan juga pusat kontrol listrik gedung terminal. Terminal Bandara International Kuala Namu ditunjukkan pada Gambar 4.1 berikut.

Gambar 4.1Gedung Terminal Bandara International Kuala Namu

Berdasarkan arsip yang diterima dari Unit Kelistrikan Bandara International Kuala Namu yang dinaungi oleh PT. Angkasa Pura II, denah bangunan keseluruhan Gedung Terminal dintunjukkan pada Gambar 4.2, 4.3, 4.4 dan 4.5.

(53)

Gambar 4.2 Gedung Terminal Lantai 1

Gambar 4.3 Gedung Terminal Lantai Mezzanine

(54)

Gambar 4.4 Gedung Terminal Lantai 2

Gambar 4.5Gedung Terminal Lantai Pier

Adapun fungsi dan aktivitas gedung terminal di setiap lantainya ditunjukkan pada Tabel 4.1 berikut.

(55)

Tabel 4.1Aktivitas dan fungsi setiap lantai

Lantai Aktivitas dan Fungsi

1 Terminal Kedatangan Domestik dan International, Pusat Perkantoran, Tenant, Baggage Claim Domestik dan International, Departure / Boarding Lounge, Kantor Maskapai.

Mezzanine Hotel, Ruang Sholat.

2 Terminal Keberangkatan Domestik dan International, Check in Area, Tenant.

Pier Ruang Tunggu Keberangkatan, koridor menuju Garbarata.

4.1.1 Sistem Kelistrikan pada Gedung Terminal

Secara Keselurahan Bandara International Kuala Namu di suplai oleh PLN Spesifikasi Rekening Listrik Bandara Seabagai Berikut:

Nama Pengguna : PT. ANGKASA PURA II PERSERO

Alamat : Jl. Ds. Psr Vi Kualanamu, L.Pakam K.Beringin Golongan Tarif : B3/LB3 /23 MVA

Id Pelanggan : 126120706899

No Invoice : 1261120706899-0418

a) Daya Listrik Terpasang

Energi listrik pada Bandara International Kuala Namu disuplai oleh Perusahaan Listrik Negara (PLN) dengan Kapasitas 23 MVA. Dimana terdapat dua suplai 23 MVA dari PLN berasal dari dua gardu hubung yang berbeda (Jika salah satu aktif yang satunya lagi non aktif). Menurut informasi yang didapatkan kedua suplai tersebut bekerja secara bergantian kurun waktu 6 bulan. Dalam kurun waktu tersebut dilakukan perawatan di sisi yang non aktif.

(56)

Selain disuplai dari PLN, Bandara International Kuala Namu memiliki suplai daya cadangan yang akan stand by jika suplai PLN alami gangguan berupa 5 unit Generator Diesel atau Genset dengan kapasitas 2000 kVA yang terletak di Pusat Listrik Bandara yaitu MPS (Main Power Station). Berikut Tabel Suplai Terpasang Bandara International Kuala Namu.

Tabel 4.2Suplai Terpasang Bandara International Kuala Namu

1 Surmber

PT.PLN (Persero) Kontrak daya: 23 MVA

Diesel Daya: 5 X 2000 KVA

2

Klasifikasi No/Unit Kapasitas (KVA)

PT.PLN (Persero)

PLN1 23.000

PLN2 23.000

Diesel

DS1 2000

DS2 2000

DS3 2000

DS4 2000

DS5 2000

Diesel atau Genset berbahan bakar bensin merupakan back up jika PLN mengalami gangguan ataupun black out, secara langsung ACOS aktif membuat Diesel atau Genset Menyala dan Start, selama proses starting diesel atau genset peralatan vital biasanya di back up oleh UPS sementara waktu. Berikut juga dijelaskan spesifikasi diesel pada unit MPS.

(57)

Tabel 4.3Spesifikasi Diesel

Diesel

Generator Jenis Merk Tahun Lokasi Kapasitas

DS-1 Swing MTU/M015710/02E 2012 MPS 2000 KVA

b) Pembagian Panel Pada Gedung Terminal

Pada Gedung Terminal Terdapat 2 Kubikel penyalur listrik utama atau dinamakan SST (Sub Station), yaitu SST VIII dan SST IX. Incoming pada SST adalah tegangan menengah lalu masuk ke trafo step down untuk menurunkan tegangan, setelah itu outgoingnya masuk ke panel-panel pembagi tegangan rendah LVMDP (Low Voltage Main Distribution Panel). Dari panel LVMDP masuk ke SDP (Sub Distribution Panel) ataupun PP (Power Panel) yang pada disuplai masuk ke beban. Berikut Rician Panel-Panel pada Gedung Terminal:

Gambar 4.6Panel LVMDP A1 Prioriti

(58)

Gambar 4.7Panel LVMDP A1 Non Prioriti

(59)

Gambar 4.12Panel LVMDP TENANT A

(60)

Gambar 4.13Panel LVMDP B1 Prioriti

Gambar 4.14Panel LVMDP B1 Non Prioriti

Gambar 4.15Panel LVMDP B2 Prioriti

(61)

Gambar 4.18Panel LVMDP TENANT B

(62)

Berikut dijelaskan Mengenai Spesifikasi Trafo yang dipergunakan dimasing-masing Panel.

Tabel 4.4Spesifikasi Trafo tiap Panel LVMDP di SST VIII dan IX

Trafo Tipe Merk Tahun Lokasi Kapasitas

Trafo-A1P Step Down UNINDO 2012

SST

VIII 1600 KVA Trafo-A1NP Step Down UNINDO 2012

SST

VIII 1000 KVA Trafo-A2P Step Down TRAFINDO 2012

SST

VIII 1600 KVA

Trafo-A3P Step Down UNINDO 2012

SST

VIII 2500 KVA Trafo-B1P Step Down UNINDO 2012 SST IX 1600 KVA Trafo-B1NP Step Down UNINDO 2012 SST IX 1000 KVA Trafo-B2P Step Down TRAFINDO 2012 SST IX 2500 KVA Trafo-B2NP Step Down UNINDO 2012 SST IX 1600 KVA Trafo-B3NP Step Down UNINDO 2012 SST IX 1600 KVA Trafo-B4NP Step Down TRAFINDO 2012 SST IX 2500 KVA

c) Beban Terpasang

Dari data yang diperoleh terdapat beberapa unit yang terkait terhadap pembebanan diantaranya:

a. Unit EAF (Electrical Airport Facilities)

Sebagai Unit terkait terhadap suplai listrik Dari SST, LVMDP, SDP hingga ke beban.

b. Unit Mechanical

(63)

Sebagai Unit terkait yang bertanggung jawab atas beroperasinya dan perawatan untuk pembebanan Chiller, CHWP, AHU,

Escalator, Travelator dan Lift/Elevator.

c. Unit Equipment

Sebagai Unit terkait yang bertanggung jawab atas beroperasinya dan perawatan untuk pembebanan Pompa Hydrant, Pompa Air Bersih, Pompa Sumpit, Pompa Collpit.

d. Unit Electronics

Sebagai Unit terkait yang bertanggung jawab atas beroperasinya dan perawatan untuk pembebanan BHS (Baggage Handling System), dan X-Ray.

Data-data yang diperoleh terdapat beberapa unit yang terkait didapatkan dari penyesuaian dengan name plate mesin tersebut dan juga arsip data sheet peralatan yang disimpan oleh personil unit terkait.Diperoleh beban yang terpasang pada Gedung Terminal ditunjukkan oleh Tabel 4.5 berikut.

Tabel 4.5Daftar Kapasitas Pembebanan Unit Mechanical

No Nama

peralatan

Jumlah Unit

Jumlah Motor

Daya per Unit (Kw)

Total Daya Peralatan (Kw)

1 Chiller 16 16 555 8880

2 CHWP 16 16 75 1200

3 AHU 24

10 37 370

11 55 605

3 45 135

4 Lift / Elevator 12 12 6,2 74,4

5 Escalator 10 8 7,5 60

2 9,5 19