B-56
UPAYA PENGEMBANGAN GREEN PORT
MELALUI PENGGANTIAN CAPTIVE POWER
PADA GANTRY JIB CRANE
Rahman Azis Prasojo1, Epiwardi2,Gatot Joelianto3
1Mahasiswa Program Studi Sistem Kelistrikan, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang 2,3Dosen Program Studi TeknikListrik, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang
ABSTRACT
Port of Panjang is located in Bandar Lampung, Lampung Province. As a strategic port in Indonesia, it requires the development of facilities and equipment to increase its functional role and meets the high standard of service. Four units of Gantry Jib Crane (GJC) in the Dock D is using on-board engine (diesel genset) as a captive power as power supply. Diesel genset operation cost much and poluuting the air around the port.
In effort to reach the category of Green Port, PT. Pelindo II intends to save energy and reduce air pollution in the port of panjang, replacing captive power of GJC, which has been using a captive power supply, will be replaced with electricity from the PLN grid. Diesel-gensets that already exist are used as stand-by unit to be operated when the power source of the electricity out or disrupted.
The captive power replacement designed and then operating cost analysis and environmental analysis are calculated. With maintaining the genset on each crane, the crane reliability level in the services, loading and unloading can take place continuously.
Keywords: Green Port, Gantry Jib Crane, Crane Power Supply, Cable reel System.
1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang
Pelabuhan Panjang terletak di Teluk Lampung 05°-28’-03” LS dan 05°-19’-03” BT yang berada di kota Bandar Lampung, propinsi Lampung. Karena posisinya yang strategis dan terletak di jalur pelayaran internasional serta tingkat pertumbuhan (growth) di Pelabuhan Panjang meningkat sangat pesat, maka Pelabuhan Panjang merupakan salah satu Cabang Pelabuhan unggulan dan sebagai Pelabuhan kelas I di lingkungan PT Pelabuhan Indonesia II (Persero).
Sebagai pelabuhan yang strategis di Indonesia
diperlukan pengembangan fasilitas/peralatan
sedemikian rupa, sehingga selain dapat
menjalankan perannya secara fungsional dengan lancar, tertib, aman dan rapi juga memenuhi standar pelayanan yang tinggi.
Saat ini di Pelabuhan Panjang telah dipasang 3 (tiga) unit Quayside Container Crane (QCC) di dermaga E, 4 (empat) unit Gantry Jib Crane (GJC) di dermaga D dan ke depan akan ditambahkan 4 (empat) unit GantryLuffingCrane (GLC). Alat-alat bongkar muat tersebut menggunakan captive
powerberupaengine on-board (diesel-generator set)
sebagai pembangkit listrik untuk mencatu sistem
penggeraknya. Operasi diesel genset ini
membutuhkan biaya yang cukup besar dan menimbulkan polusi udara di sekitar pelabuhan.
Konsep Green Port merupakan upaya
melindungi komunitas sekitar dari dampak negatif yang mungkin ditimbulkan oleh operasional pelabuhan. Dalam usaha untuk mencapai kategori
Green Port, PT. Pelindo II bermaksud untuk
melakukan penghematan energy dan mengurangi pencemaran udara dilingkungan pelabuhan Panjang dengan melakukan penggantian captive power alat bongkar muat(Container Crane), yang selama ini menggunakan captive power berupa engine
on-board (diesel-genset) diganti dengan suplai listrik
dari grid PLN. Diesel-genset yang sudah ada digunakan sebagai unit stand-by yang akan dioperasikan bila sumber daya listrik PLN padam atau terganggu. Penggantian captive power pada pelabuhan Panjang adalah empat unit alat bongka rmuat Gantry Jib Crane.
Analisis dilakukan dari aspek kelistrikan, ekonomi, dan lingkungan. Model analisis dan perancangan ini diharapkan dapat diterapkan pada pelabuhan lainnya di Indonesia.
Sesuai degan latar belakang diatas, penelitian ini akan ditekankan pada:
1. Bagaimana analisis kondisi eksisting alat bongkar muat Gantry Jib Crane di Pelabuhan Panjang ditinjau dari sisi kelistrikan, ekonomi, dan lingkungan.
B-57
2. Bagaimana perancangan penggantian captive
power alat bongkar muat Gantry Jib Crane di
Pelabuhan Panjang.
3. Bagaimana perhitungan pengurangan biaya
operasional Gantry Jib Crane setelah
penggantian captive power.
4. Bagaimana perhitungan pengurangan emisi gas buang Gantry Jib Crane setelah penggantian
captive power.
2. Gantry Jib Crane
2.1 Fungsi Operasional Crane
Menurut Bhatia A (2012), dalam buku berjudul “Electric Overhead Traveling Crane and Hoists”,
pada dasarnya sebuah Crane adalah alat
pengangkat dan pemindah material yang bekerja dengan perinsip kerja tali, crane digunakan untuk angkat muatan secara vertikal dan gerak kearah
horisontal bergerak secara bersama dan
menurunkan muatan ke tempat yang dituju.Dalam
proses operasionalnya Pelabuhan Panjang
dilengkapi alat bongkar muat crane yang terdiri atas 4 (empat) unit Gantry Jib Crane pada dermaga D sepanjang 486 meter. Gantry Jib Crane (GJC)
Adapun fungsi dan gerakan pada masing-masing bagian utama pada Gantry Jib Crane seperti ditunjukkan pada Gambar 1 adalah Luffing Hoist, Gantry Travel, Slewing, dan Main Hoist.
Gambar1.PrinsipKerjaGantry Jib Crane
LuffingHoistadalah gerakan naik dan turun
terhadap boom yang digerakkan oleh motor luffing. Dalam keadaan tidak beroperasi / standby, posisi boom pada sebuah crane harus pada posisi up/naik.
GantryTravel merupakan gerakan keseluruhan
unit Crane pada jalur rel baik ke arah kiri dan ke kanan. Gerakan ini berfungsi untuk memposisikan unit crane dalam operasional muat ke dalam kapal ataupun bongkar dari kapal .
Gerakan Slewing merupakan gerakan rotasi
3600 moving part pada GJC. Pengerak
menggunakan motor yang terhubung dengan gear.
Main Hoist adalah gerakan naik/ turun beban
yang telah dipasang pada kait diangkat atau
diturunkan dengan menggunakan drum, dalam hal ini putaran drum disesuaikan dengan drum yang sudah direncanakan. Drum digerakkan oleh motor listrik dan gerakan drum, dihentikan dengan rem sehingga beban tidak akan naik atau turun setelah posisi yang ditentukan sesuai dengan yang direncanakan
2.2 Captive Power Gantry Jib Crane- Engine On Board
Menurut Winarno T di dalam buku Overview
of Diesel Consumption for Captive Power in Indonesia, Captive Power Plant adalah pembangki
tlistrik yang menghasilkan energy listrik untuk penggunaan sendiri.
Captive Power GJC adalah Generator set yang terpasang pada unit crane tersebut sebagai sumber utama catuan dayanya. Kapasitas dan tipe masing-masing engine memiliki spesifikasi yang berbeda sesuai kapasitas angkutnya (Safe Working Load). Masing-masing unit Gantry Jib Crane keseluruhan penggerak utamanya menggunakan motor dan drive AC.
2.3 Cable ReelSystem
Secaraumum, CRS ini merupakan satu set (sistem) lengkap yang terdiri atas:
Trailing flexible cable
Cable guide Roller box Diverter Cable reel Motor drive Magneticcoupling
Gearbox (main, sekunder dan additional)
Slip ring
Cable reel System digunakan untuk menerima
tegangan dan membawanya ke atas melalui Cable
reel dan slip ring. Cable reel System berfungsi
sebagai penggulung atau pengulur trailing cable selama gerakan gantry terjadi. Cable reel ini digerakkan oleh motor AC yang terhubung ke
gearbox melalui kopling magnetik.
3. Metodologi Penelitian
Penelitian diawali dengan studi literature dan studi lapang. Studi lapang dilakukan di Pelabuhan Panjang Lampung. Selanjutnya dilakukan analisis
kondisi eksisting dilanjutkan perencanaan
penggantian captive power dengan sumber PLN, dan analisis ekonomi dan lingkungan setelah penggantian captive power terhadap 4 unit GJC di Pelabuhan Panjang.
4. Hasil Penelitian
4.1 Analisis Kelistrikan Kondisi Eksisting
Dalam analisis kelistrikan ini dibahas
B-58
perhitungan daya total, hingga penentuan
langganan PLN, dan penentuan denah dan peletakan gardu di Pelabuhan Panjang.
4.1.1 Perhitungan Daya Beban
Gerakan yang mengkonsumsi daya paling besar dan bersamaan adalah gerakan luffing,
slewing, dan gerakan hoist. Sementara gerakan gantry tidak mungkin dijalankan pada saat crane
bergerak hoisting, sehingga dalam perhitungan daya motor yang diperhitungkan adalah motor
Luffing, motor Hoist, motor Slewing, serta beban
auxiliary dijalankan bersama.
Tabel 1. Data Beban pada GJC 1-4 Nama Beban n P (kW) S (kVA) Q (VAR) S Tot CosӨ Aux 1 17 20 10.53 20 0.85 Luffing 1 37 46.25 27.75 46.25 0.8 Slewing 2 37 46.25 27.75 92.5 0.8 Hoist 2 200 250 150 500 0.8 Gantry 16 5.5 6.79 4.125 108.6 0.81 Berdasarkan Tabel 1, dihitung Daya satu unit GJC adalah 678.6 kVA.
4.1.2 PerhitunganDaya Total
Kebutuhan langganan daya untuk seluruh
beban dilakukan berdasarkan Tabel 2,
yaituTabelDemand factor for Multiple Cranes National Electrical Code (NEC).
Tabel 2. Demand factor for Multiple Cranes
Number of Crane Demand factor
1 1.00 2 0.95 3 0.91 4 0.87 5 0.84 6 0.81 7 0.78
(Sumber: 1996 National Electrical Code (NEC) copyright 1999)
SGJCtotal= SGJCmax x Demand factor 4 unit
crane
= 2361.54 kVA
Setelah daya total ditambahkan cadangan 20%, maka berlangganan TM 20kV, pengukuran disisi TM 20kV, dan pemakaian disisi TM 6.6 kV, golongan tariff industri I-3/TM di sistem 20 kV PLN sebesar 86 A atau 3 MVA. Sehingga mempunyai cadangan daya untuk pengembangan sistem sebesar 638.47 kVA.
4.1.3 Pemilihan Sistem Tegangan
Sistem tegangan dari PLN adalah 20 kV 50 Hz, sementara sistem tegangan dari masing-masing unit crane adalah 400 V, 50 Hz. Berdasarkan pertimbangan jatuh tegangan dan keamanan serta
ketersediaan peralatan, dipilih sistem tegangan distribusi crane 6.6 kV, sehingga tegangan 20 kV PLN diturunkan menjadi 6.6 kV, sebelum diturunkan kembali menjadi tegangan rendah menurut tegangan kerja setiap crane. Garis besar sistem tegangan ditunjukkan pada Gambar 2.
DISTRIBUSI PLN 20 KV PANEL 6.6 kV CRANE MOTOR LOAD TR 20/6.6 kV 6.6/0.4 kV Genset On-Board 0.4 kV KABEL FLEKSIBEL 6.6 kV SLIP RING 6.6 kV 0.4 kV
Gambar 2. Diagram Sistem Tegangan Crane 4.1.4 Perancangan Single Line Diagram
Dari sistem tegangan yang telah ditentukan, direncanakan single line diagram sesuai dengan kebutuhan penggantian captive power yang garis besarnya terdapat pada Gambar3.
Gambar 3.GarisBesar Single Line Diagram Konversi Daya
4.1.5 PenentuanDenahdanPeletakanGardu Peletakan gardu untuk penggantian captive
power GJC harus berdasarkan kepada denah
eksisting dan aktivitas pada Pelabuhan Panjang. Gambar 4 menunjukkan denah gardu baru.
Gambar 4. Denah Gardu Baru di Pelabuhan Panjang
4.2 Perancangan Penggantian Captive power Perancangan penggantian captive power
meliputi perhitungan breaking capacity,
perhitungan tegangan jatuh, perencanaan gardu
B-59
reelSystem, perencanaan gardu Crane Substation,
dan perencanaan Automatic Transfer Switch. 4.2.1 Perhitungan Breaking Capacity
Perhitungan digunakan untuk menentukan besarnya arus hubung singkat pada suatu titik dan breaking capacity pengaman, sehingga pengaman tersebut dapat mengamankan sirkit tanpa merusak pengaman tersebut pada saat hubung singkat.
Simulasi menggunakan software ETAP 7.5
dilakukan untuk mengetahui apakah Breaking capacity yang dipilih sesuai.
Tabel 3.Perbandingan Isc Hasil Simulasi dengan Pemilihan Breaking capacity Peralatan Berdasar
Perhitungan No Lokasi BC Dipilih (kA) Max IscSimulasi (kA) 1 HVMDP 16 14.64 2 MVMDP 8 6.11 3 CDP 8 5.71
Berdasarkan perhitungan dan simulasi, Tabel 3 menunjukkan Breaking capacity peralatan yang dipilih telah sesuai.
4.2.2 Perhitungan JatuhTegangan
Jatuh tegangan diperhitungkan untuk
menentukan apakah kabel yang dipilih sudah sesuai. Apabila jatuh tegangan melebihi standar, maka diperlukan penambahan kabel atau mengganti luas penampang kabel menjadi lebih besar. Setelah
dihitung juga dilakukan simulasi software
menggunakan ETAP 7.5 sebagai perbandingan hasil hitung.
Tabel 4. Perbandingan Jatuh Tegangan Hasil Simulasi dengan Perhitungan
No Lokasi Perhitungan Simulasi %V %drop %V %drop 1 MVMDP 96 4 96.3 3.7 2 CDP 95.31 4.69 95.6 4.4 3 GJC 95.1 4.9 94.9 5.1
Hasil simulasi load flow ditunjukkan di Tabel 4. Terdapat jatuh tegangan yang berada diambang batas standar, yaitu 5%, tetapi hasil itu didapat pada saat semua GJC bekerja secara maksimal bersama-sama, dimana keadaan ini tidak mungkin terjadi. Maka pemilihan penghantar pada rancangan ini sudah memenuhi standar dan tidak perlu diganti ke penampang yang lebih besar.
4.2.3 Perancangan Gardu Crane (Gardu CR) Peralatan yang direncanakan dalam gardu
crane adalah Transformator Utama, HVMDP, dan
MVMDP. Denah Gardu CR ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5. Peletakan Peralatan di Gardu
Crane
4.2.4 Perancangan Gardu CDP
Peralatan yang direncanakan dalam gardu CDP adalah Crane Distribution Panel ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6. Peletakan Peralatan di Gardu CDP
4.2.5 Perancangan Cable reel System
Cable reel System digunakan untuk menerima
daya 6,6, kV dari MVMDP-CDP dan membawanya keatas melalui Cable reel dan slip ring. Cable reel
System berfungsi sebagai penggulung atau pengulur
trailing cable selama gerakan gantry terjadi. Cable
reel ini digerakkan oleh motor AC yang terhubung
ke gearbox melalui kopling magnetik.
Ujung trailing cable di bagian atas
dihubungkan ke slip ring dan disadap oleh sikat (brush) untuk disalurkan ke CSS. Peletakan Cable
Reel pada GJC ditunjukkan pada Gambar 7.
B-60
4.2.6 Perancangan Compact Sub Station (CSS) Compact Substation (CSS) iniakan digunakan untuk menerima daya PLN 6.6 kV-50 Hz melalui reel system dan merubahnya menjadi daya tegangan rendah dan menyalurkannya ke panel ATS yang berfungsi sebagai pemilih catuan daya PLN atau genset. Denah dan dimensi CSS terdapat pada Gambar8.
Gambar8.Gambar Tampak CSS
1. Perhitungan dan Pemilihan Transformator Kering
Untuk menguji penentuan kapasitas
transformator kering metode pertama, dilakukan
analisis motor starting untuk mengetahui
kesesuaian kapasitas transformator terhadap arus starting yang terjadi pada saat pengoperasian GJC. Analisis menggunakan software ETAP 7.5. Dalam simulasi ini event yang dimasukkan berdasarkan prinsip kerja motor utama GJC.
Berdasarkan grafik hasil simulasi pada Gambar 9, terjadi lonjakan arus start pada saat motor dijalankan, dan yang terbesar adalah pada saat gerakan hoisting mulai dijalankan, yaitu 3.4 MVA pada detik 0.5. Sementara daya maksimum terjadi pada detik 1.0 – 2.0 yaitu dimana GJC melakukan gerakan Hoisting, Luffing, dan Slewing serta Auxiliary Load yang dinyalakan seluruhnya.
Berdasarkan standard IEC 600076-5:2000, transformator daya pada daya 1 MVA mempunyai impedansi hubung singkat minimal 5%.
Jika rating transformator kering di GJC adalah 1 MVA, 6600/400V, 5% impedansi. Kapasitas hubung singkat dari transformator adalah hingga 20 MVA, sehingga mampu menahan lonjakan daya pada saat gerakan hoisting dijalankan yaitu 3.4 MVA.
Gambar 9. Hasil Grafik Daya Semu dan Nyata pada Motor Starting Simulation
4.3 Analisis Ekonomi Penggantian Captive
power GJC
Analisis ekonomi dilakukan dengan
menghitung biaya operasional sebelum penggantian
captive power dibandingkan sesudah dilakukan
penggantian. Gambar 10 menunjukkan grafik biaya operasional sebelum dan sesudah penggantian
Captive Power menjadi sumber PLN pada GJC
Pelabuhan Panjang.
Persentase penghematan biaya operasional GJC dengan biaya operasional GJC sebelum dilakukan penggantian captive power adalah: % Penghematan =
= = 45 %
Gambar 10.Grafik Biaya Operasional Gantry Jib
Crane Periode 2012-2014
Dari hasil perhitungan analisis biaya
operasional Gantry Jib Crane diperoleh bahwa dengan penggantian captive power menjadi sumber PLN pada Gantry Jib Crane menghasilkan penghematan biaya operasional selama periode 3 tahun dari tahun 2012 hingga 2014 sebesar Rp.
5.436.726.994,- atau 45.56% dari biaya
operasional awal.
Dengan masih dipertahankannya genset pada masing-masing crane, maka tingkat kesiapan crane dalam melakukan pelayanan bongkar muat dapat berlangsung secara kontinu.
B-61
4.4 Analisis Lingkungan Penggantian Captive
power GJC
Pada bahasan ini emisi gas buang yang dihitung adalah emisi gas karbon atau CO2.
Gambar 11.Grafik Emisi Gas Buang GJC Periode 2012-2014
Ditunjukkan pada Gambar 30 dan Gambar 11 adalah pengurangan emisi gas buang sebelum dan setelah penggantian captive power. Dari hasil perhitungan analisis lingkungan operasional Gantry
Jib Crane diperoleh bahwa dengan penggantian captive power menjadi sumber PLN pada Gantry Jib Crane menghasilkan pengurangan emisi gas
buang CO2 yang disebabkan operasional Gantry
Jib Crane selama periode 3 tahun dari tahun 2012
hingga 2014 sebesar 516.370 Kg.
5. Kesimpulan
Salah satu upaya pengembangan green port dilakukan dengan cara penggantian ccaptive power dengan menggunakan listrik PLN dapat dilakukan pada Gantry Jib Crane. Sistem penggantian captive
power dengan sumber PLN pada GJC di Pelabuhan
Panjang direncanakan Gardu CR, Gardu CDP,
Cable reel System, Compact Substation, dan Panel
ATS. Pemilihan transformator kering mampu menanggung surja starting saat motor dijalankan.
Penggantian captive power menjadi sumber PLN pada Gantry Jib Crane menghasilkan penghematan biaya operasional selama periode 2012-2014 sebesarRp. 5.436.726.994,- atau 45.56% dari biaya operasional awal dan juga menghasilkan
pengurangan emisi gas buang CO2 yang
disebabkan operasional Gantry Jib Crane selama periode 2012-2014 sebesar 516.370 kg.
DAFTAR PUSTAKA
Bhatia, A, BE. 2012. Electric Overhead Traveling
Crane and Hoists.
Conductix. 2010. Cable Reel SystemAssemby and
Installation Instruction
Marsudi, D. 2006. Operasi Sistem Tenaga Listrik. Yogyakarta : Graha Ilmu
Winarno, T. 2013. Overview of Diesel Consumption
for Captive Power in Indonesia.
Schneider Electric. 2009. Medium Voltage
Technical Guide
Yi-Chih & Chang, Wei-Min. 2013. Performance Analysis of Electric-Rubber Tired Gantries
from a Green Container Terminal
Perspective. Proceedings of the Eastern Asia
Society for Transportation Studies, Vol9,
2013.
Ucapan Terima Kasih
Disampaikan terimakasih kepada PT.Pelindo II cabang Panjang Lampung yang telah memberikan tempat dan waktu pada penulis untuk melakukan observasi dan pengambilan data.
