BAB I I I ANALISA POTENSI PENGHEMATAN ENERGI. Dari survei dan pengamatan yang di lakukan di PT. PANARUB

BAB I I I

ANALISA POTENSI PENGHEMATAN ENERGI

Dari survei dan pengamatan yang di lakukan di PT. PANARUB INDUSTRY Tangerang ditemukan beberapa peluang potensi untuk penghematan/konservasi yang bisa dilakukan seperti yang dijelaskan pada bagian berikut :

3.1 ANALISA PENGHEMATAN DENGAN PEMILIHAN BAHAN

BAKAR

Bahan bakar adalah suatu materi apapun yang bisa diubah menjadi energi. Biasanya bahan bakar mengandung energi panas yang dapat dilepaskan dan dimanipulasi. Kebanyakan bahan bakar digunakan manusia melalui proses pembakaran (reaksi redoks) dimana bahan bakar tersebut akan melepaskan panas setelah direaksikan dengan oksigen di udara. Proses lain untuk melepaskan energi dari bahan bakar adalah melalui reaksi eksotermal dan reaksi nuklir. Hidrokarbon (termasuk di dalamnya bensin dan solar) sejauh ini merupakan jenis bahan bakar yang paling sering digunakan manusia. Bahan bakar lainnya yang bisa dipakai adalah logam radioaktif.

Sumber :http://id.wikipedia.org/wiki/Bahan_bakar. Adapun jenis-jenis bahan bakar adalah sebagai berikut : 1. Berdasarkan materinya

Bahan bakar padat merupakan bahan bakar berbentuk padat, dan kebanyakan menjadi sumber energi panas. Misalnya kayu dan batubara. Energi panas yang dihasilkan bisa digunakan untuk memanaskan air menjadi uap untuk

menggerakkan peralatan dan menyediakan energi. Berdasarkan materinya bahan bakar terdiri dari:

Bahan bakar tidak berkelanjutan

Bahan bakar tidak berkelanjutan bersumber pada materi yang diambil dari alam dan bersifat konsumtif. Sehingga hanya bisa sekali dipergunakan dan bisa habis keberadaannya di alam. Misalnya bahan bakar berbasis karbon seperti produk-produk olahan minyak bumi.

Bahan bakar berkelanjutan

Bahan bakar berkelanjutan bersumber pada materi yang masih bisa digunakan lagi dan tidak akan habis keberadaannya di alam. Misalnya tenaga matahari.

2. Bahan bakar cair

Bahan bakar yang berbentuk cair, paling populer adalah bahan bakar minyak atau BBM. Selain bisa digunakan untuk memanaskan air menjadi uap, bahan bakar cair biasa digunakan kendaraan bermotor.

3. Bahan bakar gas

Bahan bakar gas ada dua jenis, yakni Compressed Natural Gas (CNG) dan Liquid Petroleum Gas (LPG). CNG pada dasarnya terdiri dari metana sedangkan LPG adalah campuran dari propana, butana dan bahan kimia lainnya. LPG yang digunakan untuk kompor rumah tangga, sama bahannya dengan Bahan Bakar Gas yang biasa digunakan untuk sebagian kendaraan bermotor.

Berdasarkan pada data yang diperoleh pada saat audit, diketahui bahwa

PT. PANARUB INDUSTRY Tangerang menghasilkan outsole sepatu yang

nantinya akan di transfer ke CSA untuk di assembling menjadi sepatu. Pemakaian

Energi Bolier PT Panarub Industry sudah mengalami beberapa pergantian sumber energi mulai dari Solar, Residu dan CNG dan saat ini gas PGN.

Pemakaian energi CNG adalah sebagai berikut :

Dari data diatas pemakaian energi CNG masih diangap terlalu mahal, maka sekarang telah di lakukan pergantian bahan bakar menjadi Gas alam dari PGN, dengan harga lebih murah.

Adapun perbandingan pemakaian antara CNG dan PGN adalah sebagai berikut :

Gambar 3.1 Analisa Compare Source Energi Total Boiler Sept 2012 Tabel 3.2 Analisa Volume Order CNG vs PGN Tahun 2012

FEB 50.031,60 105.416,00 IDR 348.450.498,15 IDR 221.208.301,00 IDR 569.658.799,15 MARET 50.010,50 109.184,00 IDR 353.035.429,63 IDR 228.761.138,81 IDR 581.796.568,44 APRIL 48.202,50 104.904,00 IDR 353.615.907,82 IDR 220.448.676,96 IDR 574.064.584,78 MEI 39.203,20 113.213,00 IDR 387.422.008,00 IDR 250.892.624,29 IDR 638.314.632,29 JUNI 39.968,00 119.055,00 IDR 292.044.964,00 IDR 234.185.053,61 IDR 526.230.017,61 JULI 35.027,00 111.329,00 IDR 256.127.806,29 IDR 234.185.053,61 IDR 490.312.859,90 AGST 35.042,50 61.029,00 IDR 255.756.606,26 IDR 148.221.848,62 IDR 403.978.454,88

SEPT 35.000,00 114.000,00 28.800,00 IDR 293.377.067,31 IDR 364.291.779,03 245.520.000,00 IDR 657.668.846,34 IDR 609.811.779,03 ESTIMASI COST ENERGY

ANALISA VOLUME ORDER CNG VS PGN TAHUN 2012 KHUSUS UNTUK KONSUMSI BOILER PLANT

N/A N/A N/A

KETERANGAN TOTAL COST GAS

( PGN DAN CNG ) COST ACTUAL RESIDU TOTAL COST PGN + RESIDU CNG PGN CNG (M3_{) PGN (M}3₎ BULAN

VOLUME ACTUAL CONSUMPTION RESIDU ( LITER )

N/A

REMARK :

1. ESTIMASI ILUSTRASI BILA KONSUMSI RESIDU 1200 LITER / UNIT, JADI BILA RUNNING 2 UNIT MEMERLUKAN KONSUMSI 2400 LITER / HARI

MAINTENANCE COST APABILA RUNNING RESIDU : 1. SERVICE SEMEN TAHAN API ( 2 X IDR. 35.000.000 ) 2. SERVICE CLEANING CEROBONG 2 UNIT X IDR. 5.000.000

Gambar 3.2 Analisa Compare Source Energy Total Boiler Per Oktober 2012 & Gap Cost Estimate Sep 2012 Tabel 3.3 Analisa Compare Source Energy Total Boiler

FEB 50.031,60 105.416,00 IDR 348.450.498 IDR 221.208.301 IDR 569.658.799,15 MAR 50.010,50 109.184,00 IDR 353.035.430 IDR 228.761.139 IDR 581.796.568,44 APRIL 48.202,50 104.904,00 IDR 353.615.908 IDR 220.448.677 IDR 574.064.584,78 MEI 39.203,20 113.213,00 IDR 387.422.008 IDR 250.892.624 IDR 638.314.632,29 JUNI 39.968,00 119.055,00 IDR 292.044.964 IDR 234.185.054 IDR 526.230.017,61 JULI 35.027,00 111.329,00 IDR 256.127.806 IDR 234.185.054 IDR 490.312.859,90 AGST 35.042,50 61.029,00 IDR 255.756.606 IDR 148.221.849 IDR 403.978.454,88

SEP 35.000,00 114.000,00 1.680,00 28.800,00 IDR 293.377.067 IDR 364.291.779 IDR 17.040.240 IDR 245.520.000 IDR 7.500.000 IDR 657.668.846,34 IDR 654.114.511 ESTIMASI COST

ENERGY

OKT 120.000,00 29.000,00 IDR 384.054.271 IDR 199.523.292 - IDR 583.577.562 ESTIMASI COST

ENERGY

COST ACTUAL

BULAN TOTAL COST GAS _{( PGN DAN CNG )} KETERANGAN

CNG (M3) PGN (M3) _{( LITER )}RESIDU CNG PGN RESIDU

MAINTENANCE COST(RESIDU )

N/A N/A N/A N/A

LNG (M3) LNG

TOTAL COST PGN + LNG VOLUME ACTUAL CONSUMPTION

SOLAR

( LITER ) SOLAR

N/A

N/A N/A N/A N/A

TOTAL COST GAS + RESIDU +

SOLAR

MAINTENANCE COST APABILA RUNNING RESIDU : 1. SERVICE SEMEN TAHAN API ( 2 X

Adapun perbandingan Pemakaian CNG, LNG dan Solar adalah sebagai berikut :

Gambar 3.3 Grafik Perbandingan Cost Per Hari CNG, PGN dan Solar

Tabel 3.4 Perbandingan Energi Cost Perhari CNG, PGN, dan Solar Update Mei 2012

Adapun perbandingan Pemakaian CNG, LNG,Solar, dan Residu adalah sebagai berikut :

Gambar 3.5 Grafik Perbandingan Cost Per Hari CNG, PGN,Solar, dan Residu Tabel 3.5 Perbandingan Energi Cost Perhari CNG, PGN, dan Solar Update Mei 2012

Dari hasil analisa yang dilakukan dengan melakukan perbandingan beragai bahan bakar yang digunakan di PT Panarub Industry diantaranya CNG, Solar, Residu dan PGN diperoleh bahwa penggunaan PGN lebih murah. Berdasarkan hasil analisa perhitungan potensi penghematan dengan mengganti bahan bakar menjadi Natural Gas (PGN).

3.2 ANALISA STEAM TRAP YANG BOCOR

Steam trap ialah suatu alat yang di gunakan untuk memisahkan kondensat

dari aliran steam, supaya steam tetap kering (dry steam). Kondensat bila terbawa

steam yang bertekanan lama kelamaan pipa terbanjiri kondensat, bila kondensat tidak segera terpisahkan, akan mengurangi efektivitas pertukaran panas. Kebanyakan steam traps tidak lebih dari katup otomatis. Alat ini membuka, menutup atau memodulasi otomatis. Lainnya, seperti venturi perangkap, didasarkan pada arus 2-fase turbulen untuk menghambat aliran uap.

PT Panarub Industry memiliki mesin hot outsole press yang berfungsi

mencetak outsole sepatu dengan sistem pemanasan. Pemanas yang digunakan

pada mesin ini adalah steam yang bersumber dari boiler. Proses transfer flow

steam dari boiler ke outsole press menggunakan pipa yang dilengkapi dengan

steam trap.

Steam traps dapat dibagi menjadi empat jenis utama :

1. Mechanical traps. Mereka memiliki pelampung yang naik dan turun dalam kaitannya dengan tingkat kondensat dan ini biasanya memiliki hubungan mekanis terpasang yang membuka dan menutup katup. Perangkap mekanik beroperasi di hubungan langsung dengan tingkat kondensat hadir dalam tubuh steam trap. Ember terbalik dan perangkap mengambang adalah contoh dari perangkap mekanis.

2. Temperature traps. Mereka memiliki katup yang digerakkan on/off kursi dengan baik ekspansi/kontraksi yang disebabkan oleh suhu berbeda dari perangkap mekanik dalam desain mereka mengharuskan mereka untuk

menahan beberapa kondensat menunggu untuk itu untuk mendinginkan cukup untuk memungkinkan katup untuk membuka. Dalam sebagian besar keadaan ini tidak diinginkan sebagai kebutuhan kondensat untuk dihapus segera setelah terbentuk. Perangkap termostatik, perangkap Bi-termostatis dan perangkap bimetal adalah contoh suhu perangkap dioperasikan.

3. Thermodynamic (TD) traps. Perangkap Termodinamika bekerja pada perbedaan dalam respon dinamis untuk perubahan kecepatan dalam aliran kompresibel dan cairan mampat. Sebagai uap masuk, tekanan statis di atas disk memaksa hardisk dengan dudukan katup. Tekanan statis lebih besar daerah mengatasi tekanan inlet tinggi uap. Seperti uap mulai mengembun, tekanan terhadap disk dan mengurangi siklus perangkap. Ini pada dasarnya membuat perangkap TD "waktu siklus" perangkat: akan membuka bahkan jika ada hanya hadir uap, ini dapat menyebabkan keausan dini. Jika gas non terkondensasi yang terperangkap di atas disk, dapat menyebabkan perangkap akan terkunci menutup.

4. Venturi (orifice) traps. Jenis ini bekerja dalam rezim aliran dua fase turbulen. Internal itu terdiri dari jenis katup venturi dengan bentuk tertentu. Kondensat sepenuhnya habis sementara akhirnya uap juga berusaha untuk melewati venturi. Tapi sementara melintasi venturi menuju zona tekanan rendah uap mengembang dan tersedak throughput bersama dengan kondensat lambat. Karena itu, jumlah uap hidup keluar orifice diabaikan.

Berikut adalah perhitungan analisa kerugian akibat bocornya steam trap, dapat dihitung dengan rumus :

Persamaan Modified Napier :

dengan: m : kebocoran uap (kg/jam)

0,41 : faktor koreksi satuan

0,5 : faktor koreksi lubang

P : tekanan uap (bar absolut)

D : diameter lubang kebocoran (mm)

CD : koefisien discharge (buang), nilai 0,6 – 0,65

Gambar 3.7 Jenis - Jenis Steam Trap

Dalam pemakaian dilapangan total steam trap yang terpasang di plan PT Panarub Industry adalah sebanyak 34.

Gambar 3.9 Steam Trap Bocor PT Panarub Industry

Gambar 3.8 Lay Out Steam Trap PT Panarub

Dari hasil identifikasi lapangan telah ditemukan steam trap yang bocor, namun masih diabaikan, karena dianggap tidak begitu berpengaruh terhadap pemakaian steam yng diproduksi oleh boiler. Padahal kerugian yang diakibatkan

oleh kebocoran steam trap tesebut tergolong besar bila diperhtungkan dan

dikonversikan dalam bentuk rupiah.

Adapun analisa perhitungan yang didapatkan dari kebocoran steam trap PT. Panarub Industry adalah sebagai berikut :

Tekanan Uap

Boiler (P) Diameter lubang kebocoran (D)

Koefisien Discharge (CD) Nilai Kalor PGN Harga PGN 6,5 bar 2,5 mm 0,625 8.988 kkal/ m3 Rp. 3200/ m3

Uap terbuang (m) = 0,41 x 7,5 x (2,5)2 x 0.625 x 0,5 = 6,005 kg/jam

Energi terbuang = 6,005 kg/jam x (2757 – 4,2 x 30) kJ/kg

= 15.799 kJ/jam = 4.35 kW

Nilai Kalor Nature Gas = 8.988 kkal/m3 _{= 8.988(4,35) kJ/m}3 _{= 37749,6 KJ/m}3

Tabel 3.6 Data Perhitungan Analisa Kebocoran Steam Trap

m = 0,41 x P x D2 _{x CD x 0,5 ( pembuangan ke atmosferik )}

BB terbuang = 15.799 kJ/jam : 37749,6 m3 = 0,41 m3 / jam Pemborosan biaya = 0,41 m3/jam x Rp 3200,452 /m3 = Rp 1312 /jam. Atau Rp.944.640 juta/bulan = Rp.11.335.680/ tahun

Di PT. Panarub Industry terdapat 34 Steam Trap, dan steam trap yang bocor ada 8, sehingga dapat diasumsikan pemborosan biaya untuk kebocoran 8 steam trap tersebut adalah:

3.3 PEMANFAATAN GAS BUANG MELALUI PEMASANGAN

PREHEATER DAN ECONOMIZER

1. PREHEATER

Preheater merupakan peralatan yang berfungsi sebagai pemanas awal udara sampai ke tingkat temperatur tertentu sehingga dapat terjadi pembakaran optimal dalam boiler. Dalam prosesnya, preheater menggunakan gas buang (flue gas) hasil pembakaran di boiler sebagai sumber panasnya, kemudian mentransfer panas tersebut ke aliran udara melalui elemen pemanas berputar (rotating heat exchanger).

„‟Suhu udara pembakaran naik 20 0_{C (akibat pemanfaatan panas gas}

buang/preheater ), bahan bakar hemat 1 %‟‟

Tabel 3.8 Hasil Perhitungan Pemborosan Biaya Bahan Bakar/ Tahun akibat

Kebocoran Steam Trap

EQUIPMENT

Jumlah Steam

_{Trap Bocor}

_{Bahan Bakar/tahun}

Pemborosan Biaya

Gambar 3.10 Preheater PT Panarub Industry

Berdasarkan hasil percobaan , suhu pembakaran naik 200C akibat pemanfaatan panas gas buang/preheater, bahan bakar hemat 1%, maka dari hasil percobaan diatas potensi penghematan sebagai berikut :

Eqp Bahan Bakar/ Kebutuhan Bulan (m3)

Harga PGN/ m3 (Rp)

Biaya / Bulan (Rp) Tanpa Menggunakan Preheater 120.000 3.200 384.000.000

Menggunakan Preheater 118.800 3.200 380.160.000

3.840.000 46.080.000 Penghematan Bahan Bakar/ Bulan ( Rp)

Penghematan Bahan Bakar/ Tahun ( Rp)

Penggunaaan Preheater efisiensi bahan bakar 1% yaitu sebesar Rp. 3.840.000/ bulan atau Rp. 46.080.00/ tahun.

Gambar 3.12 Perbandingan Cost Penggunaan Preheater

2. Ekonomizer

Ekonomizer adalah jenis penukar kalor antara Gas dan Cairan, dimana dengan system ini kalor dari Gas asap Boiler dimanfaatkan sebagai pemanas air untuk proses produksi ataupun sebagai umpan Air ke Boiler . Secara umum Boiler akan mengalami peningkatan effesiens sekitar 1 % untuk setiap penurunan temperature 20 oC dari Gas Asap.

“Setiap suhu air pengisi boiler naik 6 0_{C, efisiensi boiler meningkat 1 %”}

Boiler dengan kapasitas 5000 kg/hr menggunakan economizer dengan kondisi pengoperasian sebagai berikut :

Waktu pengoperasian Boiler : 24 Jam per hari 26 Hari per bulan Temperatur Gas Asap Boiler : 2600_C

Tekanan Steam : 6,5 Barg

Bahan Bakar : Natural Gas

Penghematan Bahan bakar per jam = ( 179.200 / 8.988) x 1 m3 _{= 19,93 m}3_/jam Penghematan Bahan Bakar per tahun adalah :

= 19,93 x ( 24 x 26 x 12 ) x Rp 3.200 = Rp. 477.554.688/ tahun

3.4 PENGHEMATAN MELALUI BLOWDOWN

Blowdown adalah tindakan pengurasan kotoran/endapan dari dalam boiler,

dilakukan sesuai keperluan. Konsentrasi CaCO3 atau CaCO4 yang semakin tinggi

harus dihindari agar kerak tidak terbentuk pada permukaan boiler. Timbulnya kerak menjadikan aliran panas dari gas ke air/uap terhalang dan efisiensi boiler turun.

Adanya kerak pada permukaan pipa pemanas boiler diindikasikan dengan: Naiknya suhu gas buang.

TDS air boiler tinggi melebihi rekomendasi manufatur.

Pentingnya boiler blowdown sering diabaikan. Blowdown yang tidak benar dapat menyebabkan konsumsi bahan bakar yang meningkat , tambahan pemakaian bahan kimia, dan kehilangan panas. Selain itu, Air blowdown memiliki suhu dan tekanan yang sama seperti air boiler. Panas Blowdown dapat di pulihkan dan di gunakan kembali dalam operasi boiler.

Adapun manfaat blowdown adalah sebagai berikut :

Mengurangi pemakaian Air umpan, bahan bakar dan bahan kimia yang diperlukan.

Penghematan biaya pemeliharaan dan perbaikan (carryover dan kerak bisa

diminimalkan )

Menghemat pengawasan manual untuk tugas-tugas lain (dengan kontrol otomatis)

Uap steam yang lebih bersih dan lebih efisien

Mengurangi biaya operasi (pengurangan konsumsi, pembuangan, dan pemanasan air umpan)

Memperkecil kehilangan energi dari blowdown boiler dapat menghemat sekitar 2 persen dari total fasilitas penggunaan energi dengan pengembalian modal rata-rata kurang dari satu tahun

“Setiap kenaikan suhu gas buang 18 0C, berarti konsumsi bahan bakar meningkat 1 %”

Jumlah blowdown dihitung dari data TDS atau konductivitas electric yang dibolehkan dalam air umpan dan air boiler sebagai berikut :

Dengan : X = Jumlah blowdown dalam persen (%) uap.

a = TDS atau konduktivitas electric air umpan boiler.

b = Selisih TDS air boiler yang diizinkan dan TDS air umpan. = TDS yang diijinkan – TDS air umpan boiler.

Kotoran yang ditemukan dalam boiler tergantung pada kualitas air umpan yang tidak diolah, proses pengolahan yang digunakan dan prosedur pengoperasian boiler. Sebagai aturan umum,semakin tinggi tekanan operasi boiler akan semakin besar sensitifitas terhadap kotoran.

Blowdown : X = a/b x 100 % .

TDS maksimum yang diijinkan pada boiler : 3000 ppm Persentase make up water : 10%.

TDS feed water : 250 ppm,

Maka persentase blow down adalah = 250 x 10 3000 – 250

= 0.9 % Jika produksi uap : 3000 kg/jam,

maka rugi-rugi blow down adalah: = 3000 x 0.9 100 = 27 kg/hr.

Persentase blowdown 0,9 % pada produksi uap 3000 kg/jam mengakibatkan rugi-rugi akibat blowdown 27 kg/hr.

Energi terbuang = 27 kg/jam x (2757 – 4,2 x 30) kJ/kg

= 71.037 kJ/jam = 19,56 kW

Nilai Kalor Nature Gas = 8.988 kkal/m3 _{= 8.988(19,56) kJ/m}3 _{= 175.805 KJ/m}3

BB terbuang = 71.037 kJ/jam : 175.805 m3 _{= 0,4 m3 / jam} Pemborosan biaya = 0,4 m3/jam x Rp 3200 /m3 = Rp 1280 /jam. Atau Rp. 921.600 juta/bulan = Rp.11.059.200/ tahun

3.5 ISOLASI

Isolasi adalah metode atau proses yang digunakan untuk mengurangi perpindahan panas (kalor). Bahan yang digunakan untuk mengurangi laju perpindahan panas itu disebut isolator. Energi panas (kalor) dapat ditransfer secara konduksi, konveksi, dan radiasi. Panas dapat lolos meskipun ada upaya untuk menutupinya, tapi isolator mengurangi panas yang lolos tersebut.

Faktor-faktor penting yang harus dipertimbangkan ketika memilih bahan-bahan isolasi adalah:

1. Suhu operasi sistim

2. Jenis bahan bakar yang sedang dibakar

3. Ketahanan bahan terhadap panas, cuaca dan kondisi yang merugikan

4. Konduktivitas panas bahan

5. Kemampuan bahan bertahan pada berbagai kondisi, seperti kejutan panas,

getaran dan serangan bahan kimia

6. Ketahanan bahan terhadap nyala/api

7. Daya tembus/permeabilitas bahan

8. Biaya total, termasuk pembelian, pemasangan dan perawatan Biaya

Dibawah ini jenis bahan isolasi berdasarkan ketahanan, penggunaan dan keuntungannya sesuai type yang diinginkan.

Fiberglass Glasswoll

Kalsium Silikat

Gambar 3.15 Glasswoll, Fiberglass, dan Kalsium Silikat Tabel 3.11 Jenis Bahan Isolasi

Tabel 3.12 Data Ketebalan Minimum Isolasi ( in)

Asumsi untuk 1 line, luas permukaan pipa tidak terisolasi 0,319 m2_{, Total line =}

34 line maka total keseluruhan pipa tidak terisolasi = 34 line x 0,319 = 10,8 m2

Perhitungan rugi-rugi akibat pipa tidak terisolasi :  Perhitungan T pipa : 95 + 273,15 = 368,15 K T lingkungan : 35 + 273,15 = 308,15 K Emisivitas : 0,6 konstanta : 5,67 x 10-8 _W/m2 _K4  Rumus : e . ζ . T4 . A _{: 0,6 x 5,67 x 10}-8 _{x [(368,15)}4 _{– (308,15)}4_{] x 10,8} : 3436,38 W = 3436,38 Joule / detik : 2956,6 kcal /jam

Penghematan Bahan bakar per jam = ( 2956,6/ 8.988) x 1 m3 _{= 0,33 m}3_/jam

Penghematan Bahan Bakar per tahun adalah = 1419,6 m3_{/tahun x Rp 3.200} = Rp. 4.542.654/ tahun atau untuk 34 line yang tidak terisolasi adalah sebagai

berikut = Rp. 154.450.236/ tahun