BAB III
TINJAUAN PUSTAKA
3.1 PENDAHULUAN
3.1.1 Dasar Hukum
A) Gerakan Penghematan Energi dan Air.
PP 70 tahun 2009- Konservasi Energi.
Inpres No 13 Tahun 2011- Penghematan energi dan air.
Permen ESDM No 13 tahun 2012- Penghematan Listrik.
Permen ESDM No 14 tahun 2012- Manajemen Energi. B) Gerakan Nasional Indonesia Bersih.
Surat Edaran Sekretariat Wapres dan pencanangan Gerakan Indonesia Bersih oleh Wapres Nop Th 2011.
Launching Gerakan Indonesia bersih di BPPT Des 2011.
3.1.2 Tujuan dan Sasaran Kegiatan Penghematan Energi dan Air di BPPT
A) Tujuan
Menghemat pemakaian energi dan meningkatkan efisiensi energi tanpa mengurangi standar kenyamanan, kualitas produk, standar keselamatan dan standar lingkungan.
Memberikan motivasi kepada Pegawai BPPT untuk memiliki rasa peduli lingkungan dan budaya hemat energi, hemat air, bersih dan arsip tertata.
B) Sasaran
Sasaran dari program penghematan energi dan air ini adalah dapat terjadi penurunan pemakaian beban listrik sebesar 20%, penurunan pemakaian beban air dan BBM sebesar 10%.
3.2 TEORI KEGIATAN
3.2.1 Kapasitor Bank
Umumnya beban pada jaringan listrik adalah beban induktif. Beberapa beban induktif yang ada disebuah jaringan listrik, seperti heater, Neon, Motor listrik, dan lain lain. Sehingga beban listrik kebanyakan adalah beban inductive. Untuk menghilangkan/ mengurangi komponen daya inductive ini diperlukan kompensator yaitu kapasitor/
capacitor bank. PLN membebankan biaya kelebihan pemakaian KVARH pada pelanggan, jika rata-rata faktor dayanya (Cos phi) kurang dari 0.85. Untuk memperbaiki faktor daya sehingga tidak membayar denda, harus menggunakan Aplikasi Panel kapasitor Bank.
A) Fungsi utama kapasitor bank
Kapasitor bank menghilangkan denda / kelebihan biaya (kVARh).
Menghindari kelebihan beban transformer.
Memberikan tambahan daya tersedia.
Menghindari kenaikan arus/suhu pada kabel.
Kapasitor bank berfungsi memaksimalkan pemakaian daya (kVA).
Menghemat daya / efesiensi.
Menghindari Drop Line Voltage.
mengawetkan instalasi & Peralatan Listrik.
Kapasitor bank juga mengurangi rugi – ruugi lainnya pada instalasi listrik dengan makin tingginya biaya listrik di Indonesia maka pengguna listrik harus pandai – pandai memaksimalkan daya listriknya dan melakukan penghematan sehingga biaya listrik tidak menjadi mahal.
Gambar 3.1 Kapasitor Bank
(Sumber: Sek4w4n Servis Elektronik, 2012) B) Proses Kerja Kapasitor
Kapasitor yang akan digunakan untuk meperbesar pf dipasang paralel dengan rangkaian beban. Bila rangkaian itu diberi tegangan maka elektron akan mengalir masuk ke kapasitor. Pada saat kapasitor penuh dengan muatan elektron maka tegangan akan berubah. Kemudian elektron akan ke luar dari kapasitor dan mengalir ke dalam rangkaian yang memerlukannya dengan demikian pada saaat itu kapasitor membangkitkan daya reaktif. Bila tegangan yang berubah itu kembali normal (tetap) maka kapasitor akan menyimpan kembali elektron. Pada saat kapasitor mengeluarkan elektron (Ic) berarti sama juga kapasitor menyuplai daya treaktif ke beban. Karena beban bersifat induktif (+) sedangkan daya reaktif bersifat kapasitor (-) akibatnya daya reaktif yang berlaku menjadi kecil.
Gambar 3.2 Rangkaian Kapasitor Bank (Sumber: Taufan, 2011)
C) Komponen Panel Capasitor a) Main switch / load Break switch
Main switch ini sebagai peralatan kontrol dan isolasi jika ada pemeliharaan panel. Sedangkan untuk pengaman kabel / instalasi sudah tersedia disisi atasnya (dari) MDP.
Mains switch atau lebih dikenal load break switch adalah peralatan pemutus dan penyambung yang sifatnya on load yakni dapat diputus dan disambung dalam keadaan berbeban, berbeda dengan on-off switch model knife yang hanya dioperasikan pada saat tidak berbeban. Untuk menentukan kapasitas yang dipakai dengan perhitungan minimal 25 % lebih besar dari perhitungan KVar terpasang dari sebagai contoh: Jika daya kvar terpasang 400 Kvar dengan arus 600 Ampere, maka pilihan kita berdasarkan 600 A + 25 % = 757 Ampere yang dipakai size 800 Ampere.
b) Kapasitor Breaker
Kapasitor Breaker digunakan untuk mengamankan instalasi kabel dari breaker ke Kapasitor bank dan juga kapasitor itu sendiri. Kapasitas breaker yang digunakan sebesar 1,5 kali dari arus nominal dengan I m = 10 x Ir.Untuk menghitung besarnya arus dapat digunakan rumusI n = Qc / 3. VL Sebagai contoh: masing masing steps dari 10 steps besarnya 20 Kvar maka dengan menggunakan rumus diatas didapat besarnya arus sebesar 29 ampere, maka pemilihan kapasitas breaker sebesar 29 + 50 % = 43 A atau yang dipakai 40 Ampere.Selain breaker dapat pula digunakan Fuse, Pemakaian
Fuse ini sebenarnya lebih baik karena respon dari kondisi over current dan Short circuit lebih baik namun tidak efisien dalam pengoperasian jika dalam kondisi putus harus selalu ada penggantian fuse. Jika memakai fuse perhitungannya juga sama dengan pemakaian breaker.
c) Magnetic Contactor
Magnetic Contactor diperlukan sebagai Peralatan kontrol. Beban kapasitor mempunyai arus puncak yang tinggi, lebih tinggi dari beban motor. Untuk pemilihan
Magnetic Contactor minimal 10 % lebih tinggi dari arus nominal (pada AC 3 dengan beban induktif/kapasitif). Pemilihan magnetic dengan range ampere lebih tinggi akan lebih baik sehingga umur pemakaian Magnetic Contactor lebih lama.
d) Kapasitor Bank
Kapasitor bank adalah peralatan listrik yang mempunyai sifat kapasitif yang akan berfungsi sebagai penyeimbang sifat induktif. Kapasitas kapasitor dari ukuran 5 KVar sampai 60 Kvar. Dari tegangan kerja 230 V sampai 525 Volt.
e) Reactive Power Regulator
Peralatan ini berfungsi untuk mengatur kerja kontaktor agar daya reaktif yang akan disupply ke jaringan/ system dapat bekerja sesuai kapasitas yang dibutuhkan. Dengan acuan pembacaan besaran arus dan tegangan pada sisi utama Breaker maka daya reaktif yang dibutuhkan dapat terbaca dan regulator inilah yang akan mengatur kapan dan berapa daya reaktif yang diperlukan. Peralatan ini mempunyai bermacam macam steps dari 6 steps, 12 steps sampai 18 steps.
f) Peralatan tambahan yang biasa digunakan pada panel kapasitor antara lain:
- Push button on dan push button off yang berfungsi mengoperasikan Magnetic Contactor secara manual.- Selektor auto – off – manual yang berfungsi memilih system operasional auto dari modul atau manual dari push button.
- Exhaust fan + thermostat yang berfungsi mengatur ambein temperature dalam ruang panel kapasitor. Karena kapasitor, kontaktor dan kabel penghantar mempunyai disipasi daya panas yang besar maka temperature ruang panel meningkat. Setelah setting dari thermostat terlampaui maka exhust fan akan otomatis berhenti.
3.2.2 Lampu Hemat Energi
Ada tiga jenis lampu yang dirancang lebih efisein dari pada lampu neon lama, yaitu: lampu Energy Saving Incandescent, compact fluorescent lamp (CFL) dan light emitting diode (LED).
a) Energy Saving Incandescents
Lampu pijar jenis ini, lebih hemat 25% dan dapat bertahan tiga kali lebih lama dari pada lampu neon. Lampu ini tersedia dalam beberapa ukuran dan warna. Selain itu lampu jenis Energy Saving Incandescent ini, juga mampu digunakan dengan dimmer.
b) CFL – Mampu menghemat Energi hingga 75%
Lampu ini, hanya menggunakan sekitar seperempat energi dari pada lampu neon, dan mampu bertahan sepuluh kali lebih lama. Lampu CFL juga hadir dengan berbagai pilihan warna.
c) LED – Mampu menghemat energi hingga 75 - 80%
Meskipun lampu LED awalnya hanya digunakan untuk indikator dan lampu lalu lintas, LED merupakan aplikasi penerangan yang paling hemat. Lampu ini hanya menggunakan 20% - 25 % energi yang biasa digunakan lampu neon, dan mampu bertahan 25 kali lebih lama.
3.2.3 Sensor Gerak
Sensor adalah suatu alat atau rangkaian yang berfungsi untuk mengubah besaran, kebesaran lainnya. Sedangkan Sensor Gerak (sensor untuk kelistrikan/.elektronika) itu berarti komponen atau sebuah rangkaian yang berfungsi untuk mengubah suatu gaya gerak menjadi besaran besaran listrik. Besaran listrik tersebut bisa berupa Tegangan, atau Resistansi.
Berikut adalah contoh-contoh Sensor Gerak. Limited Switch
Gambar 3.3 Limited Switch
Prinsip kerja dari komponen ini sama dengan switch-switch lainnya, perbedaannya hanya pada bagian aktuasinya saja. Terdapat 3 kaki pada komponen ini, yaitu Supply (C), Normally Open (NO) dan Normally Close (NC)
Passive Infrared Sensor (PIR)
Gambar 3.4 Passive Infrared Sensor (PIR)
(Sumber: Akbar, 2013)
Semua benda hidup didunia ini pasti memiliki suhu tubuh, dan memancarkan energi panas dalam bentuk radiasi optik atau cahaya. Beberapa radiasi optik ini mungkin tidak terbaca oleh mata manusia, akan tetapi Sensor ini dapat membacanya.
Sensor ini bekerja dengan cara membaca radiasi optik yang dipancarkan suatu benda dan mengubahnya kedalam besaran listrik. Untuk menggunakan komponen ini sebagai sensor gerak, kita perlu menambahkan sebuah amplifier dan sebuah
comparator untuk mendukung alat ini bekerja.
Contoh penerapan Sensor ini dalam kehidupan sehari-hari dapat dilihat di Mal-Mal besar. Disana mungkin terdapat Pintu yang akan terbuka dengan otomatis ketika ada manusia hendak melintasi pintu tersebut. Kemungkinan besar pintu itu adalah mengaplikasikan Sensor ini.
Load Cell
Gambar 3.5 Load Cell
(Sumber: Akbar, 2013)
Load Cell adalah salah satu Sensor yang banyak digunakan di timbangan-timbangan elektronika. Kegunaan Load Cell antara lain untuk mengukur berat suatu benda. Load Cell mengubah suatu gaya tekanan, menjadi besaran listrik.
Load Cell juga dapat digunakan untuk mendeteksi adanya gerak-gerak pada suatu objek yang hendak diotomatiskan. Contohnya mungkin diindustri beras. Misal kita ingin mengarungkan beras dengan besar 50kg perkarung, nah disini kita bisa memakai Load Cell untuk mendeteksi bila 50kg itu sudah tercapai. Load Cell akan mengirim sinyal ke indikator bahwa karung tersebut sudah mencapai batasnya.
3.2.4 IPAL (Instalasi Pengolahan Air Limbah)
Instalasi pengolahan air limbah (IPAL) (Waste Water Treatment Plant, WWTP), adalah sebuah struktur yang dirancang untuk membuang limbah biologis dan kimiawi dari air sehingga memungkinkan air tersebut untuk digunakan pada aktivitas yang lain.
A) Fungsi-fungsi dari Instalasi pengolahan air limbah / IPAL:
Pada Pengolahan air limbah bagian pertanian, untuk membuang kotoran hewan, residu pestisida, dan sebagainya dari lingkungan pertanian.
Pada Pengolahan air limbah daerah perkotaan, untuk membuang limbah manusia dan limbah rumah tangga lainnya.
Pada Pengolahan air limbah di industri, untuk mengolah limbah cair dari aktivitas manufaktur sebuah industri dan komersial, termasuk juga aktivitas pertambangan. dll
B) Definisi atau Pengertian IPAL:
IPAL / Instalasi Pengolahan Air Limbah adalah suatu perangkat peralatan teknik beserta perlengkapannya yang memproses / mengolah cairan sisa proses produksi pabrik, sehingga cairan tersebut layak dibuang ke lingkungan .
C) Manfaat Instalasi pengolahan air limbah (IPAL):
IPAL itu sangat bermanfaat bagi manusia serta makhluk hidup lainnya, antara lain:
Mengolah Air Limbah domestik atau industri, agar air tersebut dapat di gunakan kembali sesuai kebutuhan masing-masing.
Agar air limbah yang akan di alirkan kesungai tidak tercemar.
Agar Biota-biota yang ada di sungai tidak mati. D) Tujuan Instalasi pengolahan air limbah (IPAL):
Tujuan IPAL yaitu untuk menyaring dan membersihkan air yang sudah tercemar dari baik domestik maupun bahan kimia industri.
E) Unit-Unit Pembuatan atau pemanfaatan Instalasi pengolahan air limbah IPAL 1. Pompa Air Baku (Raw water pump)
Pompa air baku yang digunakan jenis setrifugal dengan kapasitas maksimum yang dibutuhkan untuk unit pengolahan (daya tarik minimal 9 meter dan daya dorong 40 meter). Air baku yang dipompa berasal dari bak akhir dari proses pengendapan pada hasil buangan limbah industri pelapisan logam.
2. Pompa Dosing (Dosing pump)
Merupakan peralatan untuk mengijeksi bahan kimia (ferrosulfat dan PAC) dengan pengaturan laju alir dan konsentrasi tertentu untuk mengatur dosis bahan kimia tersebut. Tujuan dari pemberian bahan kimia ini adalah sebagai oksidator.
3. Pencampur Statik (Static mixer)
Dalam peralatan ini bahan-bahan kimia dicampur sampai homogen dengan kecepatan pengadukan tertentu untuk menghindari pecah flok.
4. Bak Koagulasi-Flokulasi
Dalam unit ini terjadi pemisahan padatan tersuspensi yang terkumpul dalam bentuk-bentuk flok dan mengendap, sedangkan air mengalir overflow menuju proses berikutnya.
5. Pompa Filter
Pompa yang digunakan mirip dengan pompa air baku. Pompa ini harus dapat melalui saringan multimedia, saringan karbon aktif, dan saringan penukar ion.
6. Saringan Multimedia
Air dari bak koagulasi-flokulasi dipompa masuk ke unit penyaringan multimedia dengan tekanan maksimum sekitar 4 Bar. Unit ini berfungsi menyaring partikel kasar yang berasal dari air olahan. Unit filter berbentuk silinder dan terbuat dari bahan
fiberglass. Unit ini dilengkapi dengan keran multi purpose (multiport), sehingga untuk proses pencucian balik dapat dilakukan dengan sangat sederhana, yaitu dengan hanya memutar keran tersebut sesuai dengan petunjuknya. Tinggi filter ini mencapai 120 cm dan berdiameter 30 cm. Media penyaring yang digunakan berupa pasir silika dan mangan zeolit. Unit filter ini juga didisain secara khusus, sehingga memudahkan dalam hal pengoperasiannya dan pemeliharaannya. Dengan menggunakan unit ini, maka kadar besi dan mangan, serta beberapa logam-logam lain yang masih terlarut dalam air dapat dikurangi sampai sesuai dengan kandungan yang diperbolehkan untuk air minum.
7. Saringan Karbon Aktif
Unit ini khusus digunakan untuk penghilang bau, warna, logam berat dan pengotor-pengotor organik lainnya. Ukuran dan bentuk unit ini sama dengan unit penyaring lainnya. Media penyaring yang digunakan adalah karbon aktif granular atau butiran dengan ukuran 1 – 2,5 mm atau resin sintetis, serta menggunakan juga media pendukung berupa pasir silika pada bagian dasar.
Gambar 3.6 diagram alir proses daur ulang secara lengkap
(Sumber: BPPT, 2016)
8. Saringan Penukar Ion
Pada proses pertukaran ion, kalsium dan magnesium ditukardengan sodium. Pertukaran ini berlangsung dengan cara melewatkan air sadah ke dalam unggun butiran yang terbuat dari bahan yang mempunyai kemampuan menukarkan ion. Bahan penukar ion pada awalnya menggunakan bahan yang berasal dari alam yaitu greensand yang biasa disebut zeolit, Agar lebih efektif Bahan greensand diproses terlebih dahulu. Disamping itu digunakan zeolit sintetis yang terbuat dari sulphonated coals dan condentation polymer. Pada saat ini bahan-bahan tersebut sudah diganti dengan bahan yang lebih efektif yang disebut resin penukar ion. Resin penukar ion
umumnya terbuat dari partikel cross-linked polystyrene. Apabila resin telah jenuh maka resin tersebut perlu diregenerasi. Proses regenerasi dilakukan dengan cara melewatkan larutan garam dapur pekat ke dalam unggun resin yang telah jenuh. Pada proses regenerasi terjadi reaksi sebaliknya yaitu kalsium dan magnesium dilepaskan dari resin, digantikan dengan sodium dari larutan garam.
9. Sistem Jaringan Perpipaan
Sistem jaringan perpipaan terdiri dari empat bagian, yaitu jaringan inlet (air masuk), jaringan outlet (air hasil olahan), jaringan bahan kimia dari pompa dosing dan jaringan pipa pembuangan air pencucian. Sistem jaringan ini dilengkapi dengan keran-keran sesuai dengan ukuran perpipaan. Diameter yang dipakai sebagian besar adalah 1” dan pembuangan dari bak koagulasi-flokulasi sebesar 2”. Bahan pipa PVC tahan tekan, seperti rucika. Sedangkan keran (ballvalve) yang dipakai adalah keran tahan karat terbuat dari plastik.
10. Tangki Bahan-Bahan Kimia
Tangki bahan kimia terdiri dari 2 buah tangki fiberglass dengan volume masing-masing 30 liter. Bahan-bahan kimia adalah ferrosulfat dan PAC. Bahan kimia berfungsi sebagai oksidator.
3.2.5 Solar Cell
Sel surya merupakan sebuah perangkat yang mengubah energi sinar matahari menjadi energi listrik dengan proses efek fotovoltaic, karenanya dinamakan juga sel fotovoltaic (Photovoltaic cell - disingkat PV).
Tegangan listrik yang dihasilkan oleh sebuah sel surya sangat kecil, sekitar 0,6 V tanpa beban (open circuit) atau 0,45 V dengan beban. Untuk mendapatkan tegangan listrik yang besar sesuai keinginan diperlukan beberapa sel surya yang tersusun secara seri. Jika 36 keping sel surya tersusun seri, akan menghasilkan tegangan nominal
Untuk mendapatkan tegangan keluaran yang lebih besar lagi maka diperlukan lebih banyak lagi sel surya. Gabungan dari beberapa sel surya ini disebut Panel Surya atau Modul Surya (Solar Modul or Solar Panel).
Gambar 3.7 Jenis – jenis Sel Surya (Sumber: legenda malaka: 2013) A) Definisi atau Pengertian IPAL:
a) Off Grid System
Merupakan sistem pembangkit listrik tenaga surya untuk daerah-daerah terpencil/pedesaan yang tidak terjangkau oleh jaringan PLN. Off Grid System disebut juga Stand-Alone PV system yaitu sistem pembangkit listrik yang hanya mengandalkan energi matahari sebagai satu-satunya sumber energi utama dengan menggunakan rangkaian photovoltaic modul (Solar PV) untuk menghasilkan energi listrik sesuai dengan kebutuhan.
Sistem off grid umumnya digunakan pada daerah/wilayah yang jauh / tidak terjangkau jaringan listrik (PLN). Beberapa produk Off Grid System diantaranya SHS (Solar Home System), PJUTS, dan PLTS Komunal untuk system berskala besar.
Gambar 3.8 Sel Surya Off Grid System
(Sumber: Solar Surya Indonesia, 2012) b) On Grid /Grid Tie System
Sistem ini menggunakan solar panel (panel photovoltaic) untuk menghasilkan listrik yang ramah lingkungan dan bebas emisi. Dengan adanya sistem ini akan mengurangi tagihan listrik rumah tangga, dan memberikan nilai tambah pada pemiliknya. Rangkaian sistem ini akan tetap berhubungan dengan jaringan PLN dengan mengoptimalkan pemanfaatan energi dari panel surya untuk menghasilkan energi listrik semaksimal mungkin.
Gambar 3.9 Sel Surya On Grid System
c) Hybrid System
Adalah penggunaan 2 sistem atau lebih pembangkit listrik dengan sumber energi yang berbeda. Umumnya sistem pembangkit yang banyak digunakan untuk hybrid adalah genset, PLTS, mikrohydro, tenaga angin. Sistem ini merupakan salah satu alternatif sistem pembangkit yang tepat diaplikasikan pada daerah-daerah yang sukar dijangkau oleh sistem pembangkit besar seperti jaringan PLN atau Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD).
Sistem hybrid ini memanfaatkan renewable energy sebagai sumber utama (primer) yang dikombinasikan dengan genset atau lainnya sebagai sumber energi cadangan (sekunder). Kami juga mendesain produk SHS yang dilengkapi fitur backup / input cadangan yang dapat disesuai dengan kebutuhan, diantaranya SHS Hybrid, dan UPS
Gambar 3.10 Sel Surya Hybrid System
