Solusi menghemat biaya pemakaian listrik

• Apakah tagihan rekening listrik di perusahaan anda membengkak atau terkena denda oleh PLN?
• Pernahkah terpikir oleh anda untuk menghemat tagihan rekening listrik tanpa harus mengurangi kinerja usaha, justeru sebaliknya menaikkan kinerja usaha?
• Sudahkah perusahaan anda melakukan optimalisasi dan efisiensi pemakaian energi listrik?
• Relakah uang anda dikeluarkan untuk membayar tagihan rekening listrik yang cukup besar setiap bulan padahal ada solusi yang dapat menghemat tagihan rekening listrik?

Pertanyaan diatas hanyalah contoh dari beberapa analisa yang mungkin ada di benak anda dan tentunya hanya anda sendiri yang dapat memutuskan pilihan yang terbaik, namun tidak ada salahnya apabila anda kami ajak untuk mengenal sedikit banyak tentang listrik dan solusi aplikasinya.

Energi Reaktif
Sumber listrik arus bolak balik (Alternating Current) baik yang berasal dari generator maupun dari transformer mengeluarkan energi listrik dalam bentuk:

1. Energi Efektif (kW)
   Yaitu energi yang kita gunakan yang dikonversi menjadi energi mekanik, panas, cahaya dan sebagainya.
   
2. Energi Reaktif (kVAr)
   Yaitu energi yang diperlukan oleh peralatan listrik yang bekerja dengan sistem elektromagnet, untuk pembentukan medan magnet.

Faktor Daya (Cos phi)
Hubungan antara kVA, kW dan kVAr adalah sebagai berikut:


Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa tidak semua daya yang didapat dari PLN atau Generator dapat digunakan seluruhnya akan tetapi diantara kVA dan kW terdapat suatu faktor yang disebut sebagai Faktor Daya / Power Factor (Cos phi).

Biaya kVArh oleh PLN
PLN membebankan biaya kelebihan pemakaian kVArh kepada pelanggan pada golongan tarif tertentu apabila:

• Faktor Daya (Cos phi) pada instalasi pelanggan <>

• Pemakaian kVArh total > 0.62 x pemakaian kWh total (LWBP + WBP)
  
  KVArh = kVArh terpakai - ( 0.62 x kWh total terpakai )

Dari uraian diatas maka solusi yang harus kita lakukan untuk dapat melakukan penghematan energi listrik adalah dengan memperbaiki/mengkoreksi Faktor Daya (Cos phi) agar dicapai nilai Cos phi > 0.85.

Perbaikan faktor daya

Salah satu cara untuk memperbaiki faktor daya adalah dengan memasang kompensasi kapasitif menggunakan kapasitor pada jaringan tersebut. Kapasitor adalah komponen listrik yang justru menghasilkan daya reaktif pada jaringan dimana dia tersambung. Pada jaringan yang bersifat induktif dengan segitiga daya seperti ditunjukkan pada Gambar 3, apabila kapasitor dipasang maka daya reaktif yang harus disediakan oleh sumber akan berkurang sebesar Q koreksi(yang merupakan daya reaktif berasal dari kapasitor). Karena daya aktif tidak berubah sedangkan daya reaktif berkurang, maka dari sudut pandang sumber, segitiga daya yang baru diperoleh; ditunjukkan pada Gambar 4 garis oranye. Terlihat bahwa sudut phi mengecil akibat pemasangan kapasitor tersebut sehingga faktor daya jaringan akan naik.

Gambar 4. Perbaikan faktor daya

Pada artikel ini telah dibahas pengertian dari daya dan faktor daya pada jaringan listrik. Perbaikan faktor daya dapat dilakukan dengan cara kompensasi kapasitif menggunakan kapasitor.

Beberapa contoh permasalahan
Kasus 1
Suatu pabrik mempunyai sumber daya berupa 3 buah generator masing-masing 150kVA yang diparalel sehingga total daya dari 3 buah generator adalah: 3x150kVA = 450kVA
Jumlah bebannya adalah 210 kW. Setelah dicek Cos phi nya = 0.6 Berarti untuk menjalankan seluruh beban (210kW) diperlukan daya sebesar:
210kW : 0.6 = 350kVA, berarti harus dijalankan dengan 3 generator.
Tetapi setelah Cos phi nya ditingkatkan menjadi 0.95 maka daya yang dibutuhkan untuk menjalankan seluruh beban menjadi hanya:
210kW : 0.95 = 221kVA, maka cukup dijalankan dengan 2 buah generator saja.

Keuntungan yang diperoleh adalah:

• Dapat dihemat pemakaian bahan bakar untuk 1 generator.
• Pemakaian 3 generator dapat secara bergantian sehingga memperpanjang umur genset.
• 1 generator dapat dipakai sebagai cadangan sehingga tidak perlu ditambah dengan 1 generator lagi bila salah satu generator rusak sehingga proses produksi tidak akan terganggu.

Kasus 2
Suatu pabrik dengan sumber daya generator 500kVA, Jumlah beban 310kW, Cos phi = 0.65 maka daya yang diperlukan adalah:
310kW : 0.65 = 477kVA (berarti generator hampir overload)
Suatu ketika bebannya akan ditambah 100kW, sehingga jumlah beban bertambah menjadi 410 kW. Daya yang diperlukan menjadi:
410kW : 0.65 = 631kVA
Daya yang tersedia (500kVA) tidak mencukupi lagi untuk menanggung beban sebesar 631kVA.
Bagaimana mengatasinya?
Kita tingkatkan Cos phi nya menjadi 0.95, maka:
410kW : 0.95 = 432kVA

Dari perhitungan pada kasus ini dapat diambil kesimpulan bahwa:

• Sebelum dilakukan penambahan beban 100 kW, dengan ditingkatkannya Cos phi dari 0.65 menjadi 0.95 dapat dihemat daya sebesar 151kVA. ( 477kVA – 326kVA = 151kVA ).
• Dengan ditingkatkannya Cos phi menjadi 0.95 maka walaupun beban ditambah dengan 100kW masih dapat dijalankan dengan generator 500kVA, bahkan bebannya lebih ringan dari sebelumnya sehingga dengan makin ringannya beban berarti usia generator dapat lebih panjang.
• Bila Cos phi tidak diperbaiki (tetap 0.65) berarti harus dilakukan penambahan sumber daya (generator). Dengan demikian berarti dengan ditingkatkannya Cos phi maka dapat menghemat biaya untuk membeli generator berikut bahan bakarnya.

Kasus 3
Suatu pabrik telah mempunyai sumber daya PLN 520kVA. Jumlah bebannya 340kW, Cos phi 0.68.
Beban akan ditambah lagi dengan 120kW sehingga menjadi 460kW, maka diperlukan daya sebesar:
460kW : 0.68 = 676kVA.
Karena daya PLN (520kVA) sudah tidak cukup maka harus dilakukan penambahan daya sebesar 695 kVA.
Namun dengan ditingkatkannya Cos phi menjadi 0.95, maka setelah ditambah beban hanya diperlukan daya sebesar:
460kW : 0.95 = 484kVA
Dari perhitungan pada kasus ini dapat diambil kesimpulan bahwa:

• Dengan adanya penambahan beban tidak perlu dilakukan penambahan daya PLN, sehingga dengan demikian dapat dihemat biaya penyambungan daya ke PLN sebesar kira-kira 10.000.000,-
• Dapat dihemat biaya beban tetap setiap bulan (abunemen) yaitu sebesar kira-kira: Rp. 32.500,- x 170 kVA = Rp. 5.525.000,- / bulan.

Kasus 4
Suatu pabrik terdiri dari 3 bangunan gedung yaitu gedung A, gedung B dan gedung C. Pada gedung A akan diperluas dimana sebelum perluasan arusnya sebesar 200A dan Cos phi 0.6 serta dipakai kabel NYY 4 x 96 mm2 dengan kemampuan hantar arus maksimal sebesar 200A.
Perluasan tersebut mengakibatkan beban bertambah menjadi 260A sehingga kabel sudah tidak mampu lagi untuk dilalui arus tersebut. Bagaimana solusinya?

Pada Cos phi 0.6:
Arus 200A pada Cos phi 0.6 berarti daya yang dipakai adalah:
200A x 380 x akar 3 x 0.6 = 86kW
Arus 260A pada Cos phi 0.6 berarti daya yang dipakai adalah:
260A x 380 x akar 3 x 0.6 = 103kW (harus ganti kabel)

Pada Cos phi 0.95:
Daya 86 kW, Arusnya menjadi >> 86 kW :
(380 x akar 3 x 0.95) = 138 Ampere
Daya 103 kW, Arusnya menjadi >> 103 kW :
(380 x akar 3 x 0.95) = 165 Ampere (tidak perlu ganti kabel)

Dengan demikian berarti:

• Menghemat biaya penggantian / penambahan kabel
• Dengan turunnya arus listrik maka kemungkinan timbulnya panas pada kabel dapat dihindari karena arus (I) berbanding lurus dengan kalori/panas (Q). Bila I turun maka Q pun turun.

Analisa penghematan yang diperoleh
Contoh
Sebuah pabrik memiliki data instalasi sebagai berikut:
Trafo : 1.000 kVA
Waktu operasi : 07.00 – 17.00
Faktor daya : 0,65
Daya beban : 500 kW
Untuk alasan teknis, kepala pabrik akan meningkatkan faktor dayanya menjadi 0,95

Perhitungan pemakaian:
Pemakaian perbulan: 10 jam/hari x 30 hari x 500 kW = 150.000 kWh
Batas kVArh yang dibebaskan oleh PLN: 0,62 x 150.000 = 93.000 kVArh

Perhitungan sebelum kompensasi:
(cos phi = 0,65 maka tan phi = 1,17)
Daya reaktif terpakai:
Daya beban x tan phi
= 500 x 1.17
= 585 kVAr

Pemakaian Daya Reaktif perbulan:
= 585 kVAr x 10 jam/hari x 30 hari
= 175.500 kVArh

Denda kelebihan Daya Reaktif:
(175.500 – 93.000) x Rp. 571,-
Rp. 46.822.000,-

Perhitungan setelah kompensasi:
(cos phi = 0,95 maka tan phi = 0,33)
Daya reaktif terpakai:
Daya beban x tan phi
= 500 x 0,33
= 165 kVAr

Pemakaian daya reaktif perbulan:
= 165 kVAr x 10 jam/hari x 30 hari
= 49.500 kVArh

Denda kelebihan daya reaktif:
(49.500 – 93.000) x Rp. 571,-
Negatif

TIDAK MEMBAYAR DENDA & MENGHEMAT Rp. 561.864.000,- / Tahun

Keuntungan yang diperoleh dengan dipasangnya Power Capacitor

• Menghilangkan denda PLN atas kelebihan pemakaian daya reaktif.
• Menurunkan pemakaian kVA total karena pemakaian kVA lebih mendekati kW yang terpakai, akibatnya pemakaian energi listrik lebih hemat.
• Optimasi Jaringan:
  - Memberikan tambahan daya yang tersedia pada trafo sehingga trafo tidak kelebihan beban (overload).
  - Mengurangi penurunan tegangan (voltage drop) pada line ends dan meningkatkan daya pakai alat-alat produksi.
  - Terhindar dari kenaikan arus/suhu pada kabel sehingga mengurangi rugi-rugi.

Referensi: nirwanasakti.com