15 Budiyono-Konsumsi Energi-ref _141-150

5/16/2018 15 Budiyono-Konsumsi Energi-ref _141-150 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/15-budiyono-konsumsi-energi-ref-141-150 1/10

Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pengelolaan Limbah VIII

Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN ISSN 1410-6086

Pusat Penelitian Ilmu Pengetahuan dan Teknologi-RISTEK

*) Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN 141

ANALISIS KONSUMSI ENERGI LISTRIK

PADA FASILITAS INSTALASI PENGOLAHAN LIMBAH RADIOAKTIF

BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL

Budiyono, Sumarbagiono, Sugianto*)

ABSTRAK

ANALISIS KONSUMSI ENERGI LISTRIK PADA FASILITAS INSTALASI

PENGOLAHAN LIMBAH RADIOAKTIF BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL. Telahdilakukan analisis konsumsi energi listrik pada fasilitas Instalasi Pengolahan Limbah Radioaktif Badan Tenaga Nuklir Nasional. Analisis bertujuan mengevaluasi kebutuhan dan penggunaanenergi listrik Pusat Teknologi Limbah Radioaktif. Penelitian menggunakan metode pengumpulandata arus beban dan data kelistrikan lain untuk menghitung energi listrik terpakai. Hasil penelitiandiketahui bahwa 61% konsumsi energi listrik Pusat Teknologi Limbah Radioaktif digunakan untuk operasional Media Energy Supply. Peralatan dengan konsumsi energi terbanyak adalah chiller yaitu 36% dari total kebutuhan. Nilai pemakaian energi Pusat Teknologi Limbah Radioaktif

sebesar 87.553 kWh/bulan sampai dengan 165.088 kWh/bulan tergantung pada jenis kegiatanoperasi. Nilai batas pemakaian yang ditetapkan Badan Tenaga Nuklir Nasional dalam rangkaprogram hemat energi selama ini sebesar 69.872 kWh/bulan dinilai tidak mencukupi untuk operasiperalatan pengolahan limbah dan sarana pendukung secara optimal.

Kata kunci: konsumsi energi listrik, pengolahan limbah radioaktif, optimal

ABSTRACT

ELECTRICAL ENERGY CONSUMPTION ANALYSIS FOR RADIOACTIVE

WASTE MANAGEMENT INSTALLATION FACILITY NATIONAL NUCLEAR ENERGY AGENCY . An analysis has been done on electric energy consumption Radioactive Waste

Management Installation facility National Nuclear Energy Agency. The analysis aims to evaluate

demand and consumption of electric energy for installation of Radioactive Waste TechnologyCenter. The research conducted using electric current data methods and data load another

electricity to calculate the electric energy used. The research shows that 61% electrical energy

consumption of Radioactive Waste Technology Center for Media Energy Supply operations.

Equipment with the highest energy consumption is chiller that 36% of the total requirement. The

value of energy consumption of Radioactive Waste Technology Center of 87,553 kWh / month up to

165,088 kWh / month depending on the type of operations. Limit values set out the National

Nuclear Energy Agency in the framework of energy-saving programs during the registration

69,872 kWh / month is not considered sufficient for the operation of waste treatment equipment

and support facilities optimally.

Keywards: electrical energy consumtion, radwaste treatment, optimally

PENDAHULUAN

Pusat Teknologi Limbah Radioaktif (PTLR) adalah satuan kerja di bawahBATAN yang mengemban tugas dan fungsimelaksanakan pengelolaan limbah radioaktif untuk mencegah timbulnya radiasi terhadapmanusia dan lingkungan, sertamelaksanakan pengendalian keselamatanlingkungan untuk mendukung operasipemanfaatan iptek nuklir. Dalamoperasinya, PTLR mampu melayanipengolahan limbah radioaktif padat dan cair

yang berasal dari pengusaha instalasi nuklir

dan pengguna zat radioaktif baik di BATANmaupun luar BATAN seperti industri, rumahsakit, lembaga penelitian dan lain-lain.Untuk kegiatan layanan ini, PTLR memilikiInstalasi Pengolahan Limbah Radioaktif danfasilitas pendukung lainnya. Fasilitasinstalasi pengolahan terdiri dari; evaporator,kompaktor, insenerator, unit sementasi,dekontaminasi dan dekomisioning.Sedangkan fasilitas sarana pendukungadalah seluruh peralatan media energy

supply (MES).






142

Evaporator PTLR mampu mengolahlimbah cair anorganik aktivitas rendah dansedang dengan cara penguapan padatemperatur 100 °C. Kapasitas tampunglimbah radioaktif cair anorganik pra olah

sebanyak 200 m³ dan mampu mengevaporasilimbah sebanyak 0,75 m³⁄jam. Hasil olahanberupa konsentrat limbah radioaktif yangselanjutnya diimobilisasi dengan matrikssemen dan destilat yang dapat dibuang kelingkungan.

Kompaktor mampu mengkompaksilimbah padat dapat mampat aktivitas rendahdan sedang dengan gaya 600 kN dankemudian mengkapsulasi hasil kompaksi didalam matriks semen. Kapasitas proses unitkompaksi optimum adalah 14 drum 100 liter

terkompaksi di dalam 2 drum 200 literperminggu.

Insenerator mampu membakarsempurna limbah organik cair dan limbahpadat terbakar dengan temperatur hingga1100 oC dengan kapasitas pembakaran 50kg/jam. Abu hasil pembakaran diimoblisasidengan matriks semen di dalam wadahdrum 100 liter.

Fasilitas dekontaminasi memberikanlayanan dekontaminasi pakaian kerja, shoes

cover , peralatan-peralatan keselamatan kerja

kecil maupun paralatan-peralatan di instalasinuklir yang relatif besar, misalnya pompa,valve, motor, casing filter, ducting, blower dan lain-lain. Unit-Unit dekontaminasi yangtersedia di PTLR adalah laundry, bak perendaman, ultrasonic, sand blasting danwater jetting.

Fasilitas MES berfungsi memberikanlayanan media dan energi yang dibutuhkandalam proses pengolahan limbah. Unit-unityang tersedia adalah steam system, service

and domestic water system, demineralized

water system, compressed air system,

cooling water system, generator set,

ventilation air conditioning and off-gas

system.

Untuk mengoperasikan seluruhfasilitas pengolahan limbah dan saranadukung yang telah diuraikan diatas,dibutuhkan sumber energi listrik yang besar.Dalam usaha memenuhi kebutuhan listrik,PTLR memanfaatkan dua sumber energilistrik yaitu dari Perusahaan Listik Negara(PLN) dan Generator set. Kapasitas listrik PLN terpasang sebesar 1455 kVA (kilo volt

ampere). Sedangkan kapasitas generator set

untuk menyediakan sumber listrik sebesar625 kVA. Energi listrik didistribusikanmelalui dua buah trafo dengan identitasTrafo 1 dan Trafo 2. Trafo 1 khusus untuk mensuplai jaringan dengan beban 4 buah

chiller , sedangkan Trafo 2 untuk mensuplaibeban peralatan lainnya [1].

Dalam menindaklanjuti surat edaranKa. BATAN tentang penghematan energilistrik, PTLR telah melakukan langkah-langkah penghematan. Tindakan yangdiambil diantaranya telah dua kalimenurunkan daya listrik terpasang dari 2000kVA ke 1800 kVA tahun 2002 dan dari 1800kVA ke 1455 kVA tahun 2007. Disampingitu juga dikeluarkan kebijakan untuk meniadakan kegiatan proses shift malam,

merubah jam operasi peralatan, pemasangancapacitor bank serta mengatur danmengurangi lampu penerangan. Namunlangkah -langkah penghematan yang telahdilakukan diatas masih belum efisien jikadiukur dengan nilai batas penggunaan energilistrik yang diberikan ke PTLR saat inisebesar 69.872 kWh per bulan. Oleh karenaitu, tulisan ini bertujuan untuk menguraikandan mengevaluasi kembali konsumsi energilistrik secara riil pada fasilitas InstalasiPengolahan Limbah Radioaktif PTLR.

TEORI

Konsumsi energi listrik di fasilitaspengolahan limbah radioaktif lebih banyak digunakan sebagai suplai daya motor dengansirkuit tiga fase. Sirkuit tiga fase umumdigunakan pada mayoritas sistem transmisi,distribusi dan konversi energi yang tingkatdaya atau volt-amperenya (VA) beradadiatas 10 kilowatt (kW) atau kilovolt-ampere(kVA). Alasan mendasar menggunakansirkuit tiga fase berhubungan dengan daya

jenis ( power density), yaitu perbandingandaya ke massa suatu peralatan listrik ataupun daya ke volumenya. Peralatan listrik dengan berat tertentu dapat mengirimkanlebih banyak daya dalam bentuk tiga fasedari pada satu fase [2].

Dalam sistem tiga fase, ada duamacam hubungan yang dapat dibuat, yaituhubungan bintang dan hubungan delta.Secara umum, tegangan pada keduahubungan tersebut sama-sama terbagimenjadi dua jenis, yaitu tegangan fase dantegangan saluran. Untuk menghitung besardaya yang dipakai, hubungan bintang dan

delta mempunyai persamaan yang sama,






143

yaitu;

(1)

P = daya terpakai (watt)V = Tegangan tiga fase (volt)I = Arus beban yang mengalir pada

setiap fase (ampere)Cos Φ = power factor

Cos Φ atau sering dikenal denganistilah power factor adalah selisih sudutantara fase gelombang tegangan terhadapfase arus, yang menunjukkan kualitas dayayang dikonsumsi oleh peralatan listrik.

Power factor (PF) memiliki satuan tanpadimensi antara nol dan satu. Besarnya power

factor ditentukan dari jenis beban yangterhubung ke sistem suplai listrik. Jika bebanmerupakan resistif murni, maka power

factor berada pada nilai satu karenagelombang arus dan tegangan berada padafase yang sama. Apabila bebannya induktif seperti transformer, motor, dan semua jenisperalatan listrik dengan lilitan koil, makaakan menghasilkan daya reaktif dengan fasegelombang arus berjalan terlambat terhadapfase gelombang tegangan. Sebaliknya jika

bebannya kapasitif seperti kapasitor bank maka menghasilkan daya reaktif dengan fasegelombang arus mendahului fase gelombang

tegangan [3].

Power factor merupakanpenghubung antara daya yang diperlukanuntuk melakukan kerja (kW), daya reaktif

(kVAr), dan daya yang sebenarnyadikeluarkan (kVA). Hubungan ketiganyaterlihat jelas pada Gambar 1. Daya reaktif (kvar) ditimbulkan oleh beban induktif dankapasitif, yang mana keduanya mempunyai

jarak sudut 180o satu sama lain.

(2)

Berdasarkan hubungan segitiga diatas dapat

ditentukan nilai power factor :

(3)

Untuk menghitung jumlah energi terpakaidigunakan persamaan:

(4)

W = energi listrik yang terpakai (watt jam)P = daya terpakai (watt)t = waktu pemakaian (jam)

Gambar 1. Hubungan antara daya aktif, daya reaktif dan daya nyata

t PW .=

Ø

kW

kVA

kVAr (kapasitif)

kVAr (induktif)

kVAr (total)

φ Cos I V P ...3=

)(

)(tan 1

kWhdayaaktif

kVAr f dayareakti−

=φ

CosPF =






144

TATA KERJA

Dalam melakukan analisis,penulis terlebih dahulu melakukanpengamatan dan pengumpulan data sebelum

melakukan perhitungan. Adapun tahapanyang dilakukan adalah sebagai berikut.

1. Pengumpulan Data Kelistrikan

Instalasi Pengolahan LimbahRadioaktif PTLR memanfaatkan sumberenergi listrik utama dari PLN. Dari gambarsistem jaringan, suplai listrik PLN 20 kVterhubung ke trafo milik PTLR melaluisaklar utama. Trafo yang digunakan ada duayaitu satu trafo dihubungkan ke Low Voltage

Main Distribution Board (LV MDB) Imelalui motorized Magnetic Circuit Breaker

(MCB) dan trafo lainnya dihubungkan keLV MDB II juga dengan motorized

Magnetic Circuit Breaker (MCB). LV MDBI khusus mensuplai listrik ke jaringan bebanchiller sedangkan LV MDB II mensuplailistrik ke jaringan beban lainnya. Pada LVMDB II, jaringan dicabang ke jalur normaldan jalur emergency. Kedua jalur dipisahmenggunakan MCB model motorized

coupler . Pola kerja penyambungan masing-

masing MCB dapat dilakukan secaraotomatis/manual. Gambar online diagram tentang sistem kelistrikan PTLRdiperlihatkan pada Gambar 1.

2. Data Tagihan ListrikData penggunaan energi listrik

PTLR selama periode tahun 2006 sampaidengan tahun 2009 diperlihatkan padaTabel-1.

3. Perhitungan Konsumsi Listrik

Perhitungan energi listrik menggunakan dua sumber data yaitu hasilpengukuran arus beban dan data kelistrikansetiap peralatan. Pengukuran arus bebandilakukan pada peralatan yang beroperasirutin. Sedangkan data kelistrikan diambil

dari dokumen gambar dan name plate peralatan. Perhitungan daya terpakaimenggunakan persamaan 1 - 4. Hasilperhitungan kebutuhan listrik wajib untuk peralatan MES diperlihatkan pada Tabel-2.Kebutuhan listrik PTLR selain peralatanMES dapat dilihat pada Tabel-3.Kebutuhanlistrik untuk MES terkait jenis pengolahanlimbah diperlihatkan pada Tabel-4.

Tabel-1. Penggunaan Listrik PTLR Tahun 2006 – 2009






Gambar-2. Online diagram sistem kelistrikan Pusat Teknologi Limbah Rad


Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN

Pusat Penelitian Ilmu Pengetahuan dan Teknologi-Ristek






146

Tabel-2. Kebutuhan Listrik Wajib untuk Peralatan Media Energy Supply (MES)

Tabel-3. Kebutuhan Listrik PTLR selain Peralatan MES

NO NAMA SISTEM DAYA (TERPASANG)

kW kVA

1 EVAPORASI 46.40 58.00

2 SEMENTASI 72.13 90.16

3 KOMPAKSI 22.10 27.63

4 INSENERASI 123.12 153.90

5 DEKONTAMINASI 84.16 105.20

6 BENGKEL10.00 12.507 FIRE PROTECTION 39.20 49.00

8 PENERANGAN 82.87 103.59

9 AC SPLIT 40.00 50.00

10 PERALATAN LAB. 5.00 6.25

11 KOMPUTER 10.50 13.13






147

Tabel-4. Kebutuhan Listrik untuk MES terkait Jenis Pengolahan Limbah






148

PEMBAHASAN

Perhitungan konsumsi energi listrik pada masing-masing unit fasilitaspengolahan limbah radioaktif dan fasilitas

pendukung telah dilakukan. Perhitunganberdasarkan pada besarnya daya terpakaidan waktu operasi peralatan. Grafik hasilperhitungan konsumsi energi listrik diperlihatkan pada Gambar 3. Gambarmenunjukkan bahwa fasilitas dukung/ MESmembutuhkan energi listrik terbesar atau61% dari total kebutuhan listrik PTLR.Sebagai penyedia media dan energipendukung proses pengolahan limbah, MESmengoperasikan peralatan listrik berdayabesar dalam waktu lama sehingga kebutuhanenergi listrik juga besar. Sebagai gambaran:

satu sistem chiller mempunyai daya 120 kW,kompresor udara 30 kW, pompa servis 30kW dan exhaust fan 48 kW. Sistem tersebutrata-rata beroperasi selama 8 jam per harikerja. Prosentase terkecil kebutuhan energilistrik PTLR terdapat pada unit fire

protection yaitu 0,5 %. Meskipun kapasitasdayanya 39,20 kW namun waktu operasinyakecil. Sistem hanya dioperasikan saatkegiatan perawatan.

Prosentase 61% kebutuhan listrik PTLR yang digunakan MES, jika diuraikandalam bentuk grafik kebutuhan per unitperalatan dapat dilihat pada Gambar 4.Grafik menunjukkan bahwa prosentase

terbesar energi digunakan untuk operasionalchiller. Hal ini disebabkan untuk memenuhikebutuhan sistem Ventilation Air

Conditioning (VAC), MES harusmengoperasikan 3 sistem chiller secarabersamaan yang berarti 3 x 120 kW = 360kW. Sistem chiller beroperasi setiap harikerja selama 8 jam. Prosentase kebutuhanenergi listrik pada sistem MES yang lainlebih kecil karena masing-masing hanyaberoperasi satu dari dua sistem. Konsumsienergi terkecil terdapat pada fuel system yaitu 0,1 %, karena sistem hanya

berkapasitas 0,75 kW dan operasionalnyapun tidak kontinyu karena bersamaandengan operasi generator set atau steam

system.

Jika dihitung secara keseluruhanberdasarkan Gambar 3 dan Gambar 4,

kebutuhan energi listrik unit chiller tetapmenempati porsi paling tinggi yaitu 36%dari total kebutuhan energi PTLR. Olehkarena itu operasi sistem ini sangatmenentukan besar kecilnya jumlahpemakaian energi listrik setiap bulan.

Gambar 3. Prosentase konsumsi energi listrik PTLR






149

Gambar 4. Prosentase konsumsi energi listrik per unit peralatan MES

Hasil perhitungan konsumsi energilistrik setiap bulan berdasarkan jeniskegiatan dapat dilihat pada Gambar 5.Perhitungan menggunakan asumsi bahwa

operasi rutin adalah operasi MES dan unitpendukung lain tanpa proses pengolahanlimbah. Waktu operasi menggunakan 8 jamper hari dan 20 hari per bulan. Untuk sebagian kecil penerangan menggunakanwaktu operasi 24 jam selama 30 hari perbulan. Asumsi waktu proses dalamperhitungan konsumsi energi listrik saatpengolahan limbah adalah 8 jam per hari dan10 hari per bulan.

Grafik pada Gambar 5menunjukkan bahwa kebutuhan energi listrik setiap bulan untuk jenis kegiatan operasi

rutin adalah 87.553 kWh. Nilai inimerupakan batas minimal harus disediakandalam mengoptimalkan operasional MES.Apabila instalasi pengolahan limbahradioaktif beroperasi secara penuh makakonsumsi energi listrik per bulan adalah165.088 kWh.

Terdapat tiga jenis data nilai bataspemakaian energi listrik per bulan yaitu dariBadan Tenaga Nuklir Nasional sebesar69.872 kWh, rata-rata pemakaian tahun

2006 sampai dengan tahun 2009 sebesar78.150 kWh, dan hasil perhitungan sebesar87.553 kWh - 165.088 kWh tergantung jeniskegiatan operasi. Data nilai batas pertama

jelas terlalu kecil jika melihat besarnyafasilitas instalasi pengolahan limbah PTLR.Dengan data tersebut tidak mungkindiperoleh predikat efisien dalam rangkapenghematan energi. Data nilai batas keduamerupakan hasil rata-rata pemakaian tahun2006 - 2009. Pada periode tersebut sebagianperalatan instalasi pengolahan limbah dansarana pendukung dalam kondisi rusak

sehingga sistem tidak beroperasi secaraoptimal. Data nilai batas ketiga merupakankondisi riil saat ini. Revitalisasi peralatanyang telah dan sedang dilaksanakan akanmengembalikan fungsi masing-masingperalatan sehingga sistem bekerja optimal.Dengan optimalnya kinerja sistem makakonsumsi energi juga bertambah melebihinilai batas data pertama maupun kedua.






150

Gambar 5. Grafik kebutuhan energi listrik per bulan pada masing-masing jenis kegiatan

KESIMPULAN

Dari bahasan diatas dapat ditarik

beberapa kesimpulan sebagai berikut;1. Konsumsi energi listrik PTLR terbanyak

digunakan untuk operasional fasilitasmedia energy supply (MES) yaitu 61%dari total pemakaian.

2. Konsumsi energi listrik fasilitas MESterbanyak digunakan untuk operasionalchiller yaitu 61% dari total kebutuhanMES dan 36% dari total pemakaianPTLR.

3. Batas pemakaian energi listrik PTLRuntuk operasi optimal adalah 87.150sampai dengan 165.088 kWh per bulan

tergantung dari jenis kegiatanoperasinya.

4. Nilai batas pemakaian 69.872 kWh perbulan yang diberikan selama ini tidak mencukupi guna mengoperasikan secaraoptimal fasilitas pengolahan limbah dansarana dukung PTLR.

DAFTAR PUSTAKA

1. JONNER SITOMPUL, ”Pengoperasian

Sistem Catu Daya Pusat TeknologiLimbah Radioaktif” Prosiding HasilPenelitian dan Kegiatan PTLR,Tangerang, 2008.

2. WAHYUDI JONATHAN, ”Audit EnergiListrik pada Empat Mesin InjectionMoulding Utama di PT. M”, Surabaya,2007.http://dewey.petra.ac.id/jiunkpe_dg_5117.html

3. Wikipedia, The free Encyclopedia, 17March 2010 at 22:48.Http://en.wikipedia.org/

wiki/Power_Factor4. ZUHAL, ”Dasar Tenaga Listrik dan

Elektonika Daya”, Gramedia, Jakarta1995.

87.553

130.467 128.393121.665

127.814 129.746 134.163 132.235 135.517

165.088

0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

140.000

160.000

180.000

R u t i n

S

e m e n t a

s i

E

v a p o r a

s i

K

o m p a k

s i

D e

k o n t a

m i n

a s

i

I n s e n e r a

s i

S e m

e n t a

s i &

E v a p o r a

s i

S e m

e n t a

s i &

K o m p a

k s i

S e m e n t a

s i &

I n

s e n e r a

s i

O p e r a

s i P

e n u

h

Jenis Kegiatan

K o n s u m s i E n e r g i l i s t r i k ( K W H

/ b u l a n )

Documents

15 Budiyono-Konsumsi Energi-ref _141-150