TUGAS UAS EFISIENSI KONSUMSI ENERGI Disusun Oleh : Awaluddin Lazuardi Akbar Ashabul Kahfi (11/314115/TK/38047) Bumi Hera Rihlatu (11/313352/TK/37880) Erdian Aditia Viriawan (11/317667/TK/38082) Faldi Haris (11/313036/TK/37766) Moh. Nawafil (11/314117/TK/38048) Sanudi (12/333406/TK/39770) PROGRAM STUDI TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
TUGAS UAS
EFISIENSI KONSUMSI ENERGI
Disusun Oleh :
Awaluddin Lazuardi Akbar Ashabul Kahfi (11/314115/TK/38047)
Bumi Hera Rihlatu (11/313352/TK/37880)
Erdian Aditia Viriawan (11/317667/TK/38082)
Faldi Haris (11/313036/TK/37766)
Moh. Nawafil (11/314117/TK/38048)
Sanudi (12/333406/TK/39770)
PROGRAM STUDI TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
TAHUN 2015
A. Pendahuluan
Energi sudah merupakan kebutuhan pokok dalam kehidupan manusia, mulai dari
transportasi, hiburan, dan keperluan sehari-hari. Kebutuhan energi pun terus meningkat
sepanjang waktu, oleh sebab itu perlu dilakukan upaya untuk mengoptimalkan konsumsi
energi dengan cara mengurangi pemborosan energi serta meningkatkan efisiensi dari
distribusi dan pemakaian energi. Beberapa sektor yang menjadi fokus utama ialah
transportasi dan gedung komersial seperti hotel dan pusat perbelanjaan (mall).
B. Efisiensi Konsumsi Energi pada Transportasi
- Kondisi Terkini
Teknologi mesin yang di pakai oleh kendaraan transportasi di DI Yogyakarta berupa mesin
otto 2 dan 4 siklus dan mesin diesel dengan konsumsi rata – rata bahan bakar sebagai
berikut:
Jenis Kendaraan Konsumsi rata – rata BBM (km/Liter)Sepeda Motor 40Mobil 12Bus 4Lokomotif 0,33
Sumber : Laporan status lingkungan hidup daerah (SLHD) Daerah Istimewa Yogyakarta
tahun 2013
Teknologi mesin diesel dan mesin otto mengunakan bahan bakar minyak secara
penuh jadi menjadikan konsumsi BBM harian untuk wilayah DIY menjadi sangat tinggi,
berikut adalah data konsumsi BBM kendaraan bermotor di DIY :
No Jenis kendaraan BBM/Hari(Liter) BBM/Tahun(Liter) Jenis BBM1 Sepeda Motor 3.187.848 1.147.625.280 Bensin2 Mobil Penumpang 722.775 260.199.000 Bensin/Solar3 Bus 211.200 76.032.000 Solar4 Mobil Beban dan
truck423.909 152.607.240 Solar
5 Kendaraan Khusus 2.495 898.200 Solar6 Total 4.548.227 1.637.361.720
Sumber : Tim RAD GRK DIY 2013
Motor sangat banyak digunakan di daerah yang sibuk seperti Yogyakarta, karena
harga unitnya yang terjangkau oleh masyarakat menegah kebawah dan konsumsi bahan bakar
yang irit jika dibanding dengan mode transportasi lainya. Kebutuhan mobilitas mahasiswa
serta masyarakat di Yogyakarta mempengaruhi jumlah motor dan berpengaruh pada
konsumsi bensin sebagai bahan bakar motor.
Lampu penerangan jalan merupakan salah satu sarana penting dalam meningkatkan
kenyamanan dan membantu penglihatan di jalan raya terutama pada malam hari. Penerangan
jalan raya dan jalan kolektor di DIY masih banyak mengunakan teknologi lampu jalan
Lampu gas Sodium bertekanan rendah (SOX) dengan spesifikasi :
Jenis lampu Efisiensi Rata- Rata
(lumen/watt)
Umur Rata-Rata
(jam)
Daya (Watt)
Pengaruh Terhadap
Warna Objek
Keterangan
Lampu gassodiumbertekananrendah(SOX)
100 - 200 8.000 – 10.000
90 ; 180 Sangat Buruk
untuk jalan kolektor, lokal,persimpangan, penyeberangan, terowongan, tempat peristirahatan (rest area)
Sumber : SNI 7391:2008 (Spesifikasi penerangan jalan di kawasan perkotaan)
- Solusi
Solusi dibutuhkan untuk menghemat pemakaian energi dari BBM tanpa mengurangi fungsi
dan kenyamanan dari alat transportasi. Konservasi energi adalah salah satu solusi yang dapat
digunakan untuk menghemat pemakaian BBM pada alat transportasi, langkah konservasi
energi dapat dilakukan dengan cara mengunakan teknologi Hybrid atau mengkonversi
konsumsi BBM jenis solar ke Biosolar. Berikut adalah solusi yang mengunakan prinsip
Konservasi energi :
B.1. Mobil
Solusi pertama, mengunakan mobil hybrid yang menyimpan energi buang dari deakselerasi
mobil menjadi energi listrik dan mengunakan energi listrik untuk membantu memutar roda
mobil dengan induksi magnet saat mobil membutukan akselerasi sehinga mobil
membutuhkan lebih sedikit konsumsi bahan bakar. Berikut data tabel konsumsi bahan bakar
mobil hybrid :
Tabel konsumsi rata – rata bahan bakar Mobil Hybrid
No Nama Mobil Konsumsi Bahan Bakar (km/Liter)
1 Honda Brio Satya 20,012 Chevrolet Spin TDCi 20,963 Nissan Grand Livina X-Gear 1.5 18,44 Peugeot 107 19,725 Mitsubishi Mirage Exceed 21,46 BMW 320d 24,57 Rata – rata konsumsi 20,84
Sumber : tips.autobild.co.id
Selisih efisiensi dari konsumsi bahan bakar mobil hybrid dengan mobil teknologi
yang banyak dipakai di DIY adalah 8,84 km/Liter atau 73% dari lebih efisien dalam
konsumsi bahan bakar dinbanding mobil yang hanya memakai bahan bakar minyak.
Teknologi mobil hybrid dapat diterapkan di DIY dengan membuat regulasi baru yang
mewajibkan pembelian mobil baru diatas tahun 2015 harus berteknologi hybrid dan
pemerintah memberikan insentif dengan memberikan pajak yang ringan untuk mobil Hybrid.
Solusi kedua, memberi insentif untuk mobil taxi atau masyarakat dapat membeli
mobil hybrid dengan harga yang lebih murah untuk digunakan sebagai taxi sehinga mobil ini
tidak dipakai hanya untuk membawa satu orang.
B.2. Bus
Bus merupakan alat transportasi umum paling banyak di pakai oleh masyarakat DIY.
Di DIY terdapat bus Trans Jogja dan Kopaja yang mengunakan mesin konvesional dengan
kondisi kendaraannya yang jarang di servis sehinga boros dalam mengkonsumsi BBM dan
menghasilkan gas buang yang menghasilkan asap tebal sehingga menganggu kenyamanan
penguna Transportasi lain. Bus kopaja dan transjogja rata – rata menempuh 4 Km untuk
konsumsi 1 liter solar.
Solusi pertama, menganti bahan bakar Solar menjadi Biosolar10 (B10) yaitu dengan
mencampur 90 % solar konvensional dengan 10 % Biofuel. Solusi ini belum sepenuhnya
belum diterapkan di DIY dengan hambatan tidak tersedianya pabrik besar untuk melakukan
percampuran bahan bakar dan produksi biofuel yang masih sangat sedikit jika dibanding
dengan konsumsi solar tahunan di DIY.
Solusi kedua, menganti bus dengan solarbus yang dapat mengunakan BBM jenis
solar dan biodiesel (biosolar) sepenuhnya, selain itu hasil pembuagan dari solarbus lebih
ramah lingkungan karena kadar NOx dan COx yang rendah jika dibandingkan dengan bus
konvensional (solarbus.org/biodiesel). Solusi ini dapat di terapkan di DIY dengan
konsekuensi mengimpor bahan bakar jenis Biosolar (B20 – B50) seharga 0,8 USD per Gallon
atau sekitar Rp 3.500 per Liter (Nathan Sacks, Georgia Institute of Technology 2014).
Solarbus jenis Schoolbus rata – rata mengkonsumsi 1 gallon bahan bakar untuk 7
milles jarak tempuh atau 3 km per liter bahan bakar, lebih boros 25 % dibanding konsumsi
bahan bakar bus konvensional tetapi bahan bakar solar bus lebih murah, lebih sedikit polusi
dan Solar bus mempunyai kapasitas angkut 2 kali lebih banyak dibanding bus konvensional
seperti transjogja atau kopaja.
Solusi ketiga, mengunakan bus hybrid listrik sebagai alat transportasi dalam kota.
Teknologi bus hybrid telah banyak digunakan di benua Eropa, kelebihan dari teknologi bus
listrik adalah mengunakan solar dan listrik sebagai bahan bakar, emisi gas buang dan tingkat
kebisingan rendah sehingga dapat meningkatkan kenyamanan pada penguna alat transportasi.
Teknologi bus listrik juga telah dikembangakan dengan teknologi photovoltage sehingga
listrik dapat memenuhi kebutuhan elektrifikasi yang dibutuhkan seperti pengkondisian udara,
pengkondisian cahaya serta peralatan pendukung.
Bus jenis Volvo 7900 Electric Hybrid yang berstandar Euro 6 dapat menempuh 6,4
km per liter atau lebih hemat 60 % bahan bakar dibanding bus konvensional dan hanya
membutukan waktu beberapa menit untuk melakukan pengisian listrik. Kendala yang
dihadapi untuk menerapkan teknologi ini di DIY adalah tidak tersedianya tempat atau stasiun
untuk mengisi ulang listrik.
B.3. Sepeda Motor
Solusi yang bisa diaplikasikan adalah mulai mengimpor motor berteknologi hybrid
dengan pencampuran energi listrik dan bahan bakar minyak. Selain lebih hemat dalam
konsumsi bahan bakar, hasil pembakaran dari motor Hybrid lebih ramah lingkungan, berikut
beberapa tipe motor hybrid yang telah diproduksi secara masal :
Nama Produk Kapasitas Mesin (cc) Konsumsi Bahan Bakar (km/liter)Eko ET-120 120 120Piaggio MP3 300ie 300 60Izh-1 850 34Yamaha Gen-Ryu 600 50Schneider Electric Hybrid 1.600 30Rata - rata 694 58,8
Sumber : five hybrid motorcycle product
Perbandingan konsumsi bahan bakar motor hybrid dengan motor konvensional biasa
adalah 47% untuk kapasitas mesin rata – rata 694cc.
B.4. Lampu Penerangan Jalan
Solusi pertama, menganti lampu jalan dengan solar road lighting atau lampu
penerangan jalan yang di integrasikan dengan panel surya. Kelebihan dari solar road lighting
adalah dapat melakukan penyimpanan energi pada siang hari sehinga pada malam hari lampu
jalan dapat menyala lebih efisien dengan bantuan dari energi yang tersimpan.
Salah satu lampu jalan yang sudah digunakan di Jakarta adalah solar road lighting
Philips code AP4. Paket lampu Philips AP3 mempunyai 2 panel surya, 1 battre dan 1 lampu
LED. Berikut spesifikasinya :
Sumber : Philips solar road solution
Konsumsi daya dari lampu Philips AP4 adalah 30 watt atau 3 kali lebih efisien jika
dibanding lampu jalan gas sodium bertekanan rendah (SOX). Pada kondisi cuaca pada siang
hari cerah, konsumsi energi lampu dapat di cukupi dengan penyimpanan energi yang didapat
dari siang hari.
C. Efisiensi Konsumsi Energi di Mall
Batasan:
- Karena kendala kesulitan mencari data yang akurat dan aktual mengenai jumlah konsumsi
energi listrik pada mall atau pusat perbelanjaan di Yogyakarta, maka kami memutuskan
untuk melakukan kegiatan audit energi secara kualitatif.
- Studi kasus audit energi kualitatif adalah Ramai Mall di Jalan Malioboro.
- Jam operasional mall adalah mulai pukul 09.00 hingga 21.00 WIB, yakni 12 jam sehari dan
buka hari senin – sabtu.
- Kegiatan audit berfokus pada 3 faktor utama, yaitu : pencahayaan, pengkondisian suhu, dan
alat pendukung mall seperti eskalator atau tangga berjalan.
C.2. Pengkondisian Suhu
Sistem pendingin udara pada Ramai Mall seluruhnya menggunakan sistem AC
terpusat atau central air conditioner system. Untuk dapat memperhitungkan daya AC
terpusat, pertama harus mengetahui kapasitas beban termal yang dibutuhkan untuk
keseluruhan mall. Perhitungan BTU (British Thermal Unit) menggunakan bantuan BTU
calculator, dengan asumsi luas tiap lantai pada Ramai Mall adalah sama yaitu 30m x 100m
dengan tinggi langit-langit 4 meter, apabila ingin menurunkan suhu sebesar 5oC maka didapat
beban termal per lantai adalah 156.550 BTU/hour atau dibutuhkan AC berdaya 45.880 Watt.
Jadi kebutuhan beban termal keseluruhan (3 lantai, yakni basement, lantai 1, dan lantai 2)
sebesar 469.650 BTU/hour atau dibutuhkan AC berdaya 137.640 Watt.
Tabel C.2. Total konsumsi listrik pengkondisian suhu
Daya central AC
(Watt)
waktu operasional/hari
(jam/hari)
Jumlah hari
operasional dalam
setahun
Konsumsi
energi/tahun
(kWh/tahun)
137.640 12 365 602.863,2
C.2.1. Kondisi Terkini Teknologi Pengkondisian Suhu
Ketika survey, didapati beberapa lokasi seperti cafetaria, counter stand HP, dan stand
jualan komputer terlihat ventilasi udara dari central AC hanya beberapa yang menyala
(dilihat dari indikator pita merah yang bergerak tertiup angin). Hal ini menyebabkan suhu
lingkungan terasa kurang dingin. Hal ini dapat disebabkan oleh beberapa hal, yaitu:
a. kerusakan pada pipa transmisi udara (duct system), atau;
b. kebocoran pada pipa transmisi udara (duct system).
Kebocoran pada pipa akan berakibat udara dingin tidak dapat sampai pada ruangan
yang dituju, karena pada kondisi normal. Solusi yang tepat yaitu dengan melakukan
pengecekan secara berkala pada pipa transmisi udara dan memasang sealing pada pipa
transmisi atau biasa dikenal dengan istilah duct sealing. Duct sealing bertujuan untuk
meminimalisir terjadinya kebocoran dan perpindahan panas dari udara luar ke dalam pipa
transmisi. Karena pada kondisi normal pun udara dingin pada pipa transmisi akan perlahan
mengalami pemanasan sebanding dengan jarak tempuh dari central ac cabinet yang terletak di
atap mall, semakin jauh transmisi udara maka semakin besar perpindahan panas yang terjadi.
C.2.2. Solusi Teknologi Pengkondisian Suhu
Terdapat banyak macam material pelapis untuk duct sealing, namun salah satu bahan
yang umum digunakan sebagai pelapis adalah fiberglass duct sealing. Material ini banyak
digunakan karena proses pelapisan yang tergolong mudah, yakni dengan terlebih dahulu
melapisi pipa transmisi dengan spons setebal 1” hingga 3”, kemudian menutupnya dengan
lapisan fiberglass yang bisa dipotong dan ditekuk mengukuti bentuk pipa transmisi. Yang
perlu diperhatikan adalah ketika melapisi bagian fittings atau sambungan, karena banyak
terdapat simpangan pipa di mana sering terjadi kebocoran. Apabila dilakukan dengan baik
dan cermat sehingga kebocoran dapat diminimalisir sekecil mungkin, maka akan didapat
peningkatan efisiensi transmisi udara dingin sebesar 20% hingga 30%
Jenis Lampu Jumlah TitikLampu Halogen 35 Watt 22420 Watt LED Ceiling Light 471
- Analisis Sistem Pemanas Air
Pemanas Air yang digunakan pada Hotel Arjuna menggunakan Pemanas Air Listrik
i. Energi Calculation
Kebutuhan Air Panas = 4000 liter/hari (4m3 /hari)
Water Intake Temperature = 25º C
Water Outlet Temperature = 55º C
Q Load = 502320 kJ/day
= 139,5 kWh/day
ii. Perhitungan Biaya operasional
Total kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan air = 502320 kJ/day
= 139,5 kWh/day
Harga listrik industri per kWh rata-rata (Rp) = 1350
Biaya Operasional Pemakaian Listrik = Rp 188.325 per hari
= Rp 5.649.750 per bulan
D.2 Solusi
- Menggunakan Heat Pump sebagai pemanas air
Heat Pump merupakan suatu alat pemanas air yang sangat hemat energi dengan
tingkat efisiensi lebih tinggi dibandingkan dengan alat pemanas air lainnya. Prinsip kerja
heat pump adalah memanfaatkan zat refrigeran (Non CFC) untuk menyerap panas udara
diluar dan disirkulasikan menuju heat exchanger (HE) untuk memanaskan air.
Pemakaian daya listrik heat exchanger sangat hemat karena daya yang diperlukan
untuk menjalankan kompresor dan kipas saja. Sedangkan pemanasan dilakukan oleh sirkulasi
zat refrigeran yang menyerap panas secara maksimal untuk memanaskan air melalui heat
excharger. Berbeda dengan electric water heater atau gas heater dimana pemanasan air
mengambil energi langsung sehingga boros daya.
Perhitungan Biaya operasional dengan Heat Pump adalah sebagai berikut:
Daya Heat Pump = 9,6 kW
Kebutuhan Air Panas = 4000 liter
Waktu Pemanasan yang dibutuhkan = 5 jam
Kebutuhan Heating Capacity = 14,97 kW (2 buah Heat Pump)
Total Energi yang dibutuhkan = 9,6 x 2 x 5 jam
= 96 kWh
Harga listrik industry per kWh (Rp) = 1350
Biaya Operasional Pemakaian Listrik= Rp 129.600 per hari
= Rp 3.888.000 per bulan
Tabel D.5. Perbandingan Energi Sebelum dan Sesudah Penghematan
Sistem Pemanas Air Total Energi per hari Jumlah (Rp)Electric Water Heater 139,5 kWh Rp 188.325Heat Pump 96 kWh Rp 129.600Penghematan 43,65 kWh Rp 58.725
- Mengganti Lampu dengan Jenis Lain yang Berdaya Lebih Rendah
Langkah konservasi energi yang dapat dilakukan dengan sistem pencahayaan Hotel
Arjuna adalah dengan cara pergantian lampu Halogen 35 Watt ke lampu 20 Watt LED
Ceiling Light dan pergantian lampu 20 Watt LED Ceiling Light dengan lampu 18W Compact
Fluorescent Lamps Warm White.
Tabel D.6. Perbandingan Energi Sebelum dan Sesudah Penghematan
Jenis Lampu Jumlah Titik Total Energi per
Hari
Total
Halogen 35 Watt 224 109,760 kWh 241,64 kWh
20 Watt LED
Ceiling Light
471 131,88 kWh
20 Watt LED
Ceiling Light
224 62,720 kWh 181,412 kWh
18W Compact
Fluorescent Lamps
Warm White.
471 118,692 kWh
Penghematan 60,228 kWh
- Mengganti AC dengan AC Terpusat
Konservasi energi yang dapat dilakukan adalah dengan menggunakan sistem
AC terpusat atau central air conditioner system. Untuk dapat memperhitungkan daya
AC terpusat, pertama harus mengetahui kapasitas beban termal yang dibutuhkan
untuk keseluruhan hotel. Apabila ingin menurunkan suhu sebesar 5oC maka didapat
beban termal per kamar dengan ukuran 4m x 5m x 3m adalah 3441 BTU/hour atau
dibutuhkan AC berdaya 1008 Watt. Dengan jumlah kamar keseluruhan adalah 112,
maka kebutuhan beban termal keseluruhan adalah 385.392 BTU/hour atau dibutuhkan
AC berdaya 112.896 Watt.
Tabel D.7. Perbandingan Energi Sebelum dan Sesudah Penghematan
Sistem Pendingin Udara Total Energi per hariAC Konvensional 171,84 kWhAC Terpusat 112,896 kWhPenghematan 58,944 kWh
E. Kesimpulan
- Perlu dilakukan peningkatan efisiensi di sektor transportasi dan komersial karena
merupakan sektor dengan konsumsi energi terbesar setelah sektor industri.
- Tidak semua solusi bisa di terapkan karena faktor teknologi dan biyaya.
F. Daftar Pustaka
- Laporan status lingkungan hidup daerah (SLHD) Daerah Istimewa Yogyakarta tahun
2013
- W Xiong, Y Zhang, C Yin - Energy conversion and management, 2009 – Elsevier