BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Untuk mendukung program tentang kebijakan energi nasional berdasarkan UU No. 30 tahun 2007 dan dengan dikeluarkannya Peraturan Pemerintah No. 70 tahun 2009 tentang konservasi energi dan menerapkan teknologi ramah lingkungan, maka dapat dilakukan suatu tindakan konservasi energi pada industri pulp pulp dengan cara melakukan audit energi untuk meningkatkan kinerja dan efisiensi penggunaan energi dengan tidak mempengaruhi kualitas dan kuantitas produksi atau layanan pada industri tersebut. (Kementrian Perindustrian, 2011) Manajemen energi yang efektif harus berdasarkan tujuan industri yang telah ditetapkan dan harus diuraikan secara rinci berbagai tindakan yang diperlukan untuk mencapai tujuan tersebut. Berkaitan dengan itu, untuk membatasi program manajemen energi di industri, perlu ditentukan dengan teliti jenis dan jumlah energi yang digunakan pada setiap proses yang berjalan di industri tersebut. Oleh karena itu, diperlukan suatu prosedur perencanaan penggunaan energi secara sistematis dan berkesinambungan untuk keperluan pengumpulan data yang kemudian akan diikuti dengan anlisa dan pendefinisian kegiatan konservasi energi yang akan dilaksanakan merupakan suat proses audit energi. Dalam sektor industri, terdapat beberapa industri yang termasuk dalam pengguna energi terbesar baik sebagai bahan bakar maupun sebagai bahan baku, daintaranya adalah industri baja, industri semen, industri pupuk, industri pulp pulp dan kertas, industri keramik, industri tekstil, hingga pengguna energi terkecil yaitu kelapa sawit. ( Kementrian Perindustrian, 2012) 2012) Industri pulp pulp dan kertas merupakan salah satu industri yang mengkonsumsi energi cukup besar, rata-rata sebesar 365.000 TOE/tahun dengan produksi pulp sebesar 450.000 ton/tahun ( Dokumentasi PT. Tanjungenim Lestari Pulp adn Paper, 2015). 2015 ). Hal ini berarti penggunaan energi pada industri ini 60 kali lebih tinggi dari jumlah energi yang diwajibkan pemerintah untuk melakukan tindakan konservasi energi. Ruang lingkup pekerjaan yang akan di audit yaitu pada area Lime Kiln Plant pada Recausticizing and Lime Kiln. Kiln. Area ini merupakan satu-satunya unit yang masih menggunakan bahan bakar fosil di industri pulp, pulp, seperti natural gas gas dengan penggunaan sekitar 6% dari keseluruhan penggunaan energi di industri berdasarkan Energy Benchmark Study Study PT. Tanjungenim Lestari Pulp Pulp and Paper tahun 2015, dan sisanya digunakan listrik 1
(power) untuk menggerakkan motor-motor listrik yang digunakan di plant tersebut. Dari kedua bagian recausticizing dan dan lime kiln penggunaan kiln penggunaan energi paling besar berupa natural gas yang digunakan pada area lime kiln untuk kiln untuk proses pembakaran lime mud . Oleh karena itu, area lime kiln plant akan akan menjadi fokus area kerja audit energi.
1.2
Tujuan
Tujuan dilaksanakannya audit ini adalah untuk mengidentifikasi peluang penghematan energi di unit lime kiln plant yang yang merupakan unit yang menggunakan konsumsi konsumsi energi terbesar di lingkup area kerja recausticizing and lime kiln departement .
1.3
Manfaat
Manfaat dilaksanakannya udit ini, yaitu : 1. Didapatkannya hasil temuan peluang penghematan energi di area lime kiln plant . 2. Dikembangkannya pengetahuan mengenai sistem manajemen energi melalui audit energi terinci yang dilakukan, khususnya pada industri pulp. pulp. 3. Dapat dijadikan refrensi pembelajaran tentang audit energi.
1.4
Rumusan Masalah
Rumusan masalah yang akan dibahas pada penelitian ini adalah bagaimana cara menurunkan konsumsi konsumsi energi akibat adanya pemborosan penggunaan penggunaan energi di area lime kiln plant . Ruang lingkup energi yang akan menjadi fokus untuk menurunkan konsumsi energi terbesar di area tersebut, ters ebut, yaitu sumber energi termal yang digunakan sebagai bahan bakar.
2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Manajemen Energi
Sistem manajemen energi merupakan metode perbaikan efisiensi energi yang berkelanjutan dengan mengintegrasikan kegiatan efisiensi energi dalam sistem manajemen yang sudah ada sehingga dapat memperhitungkan faktor biaya, lingkungan, ketersediaan energi, risiko usaha. Kegiatan pengelolaan energi di suatu perusahaan yang terorganisasi dengan menggunakan prinsip-prinsip manajemen yang dilakukan melalui audit energi (Gambar 1).
Sumber : PT Energy Management Indonesia, 2011
Gambar 1. Audit Energi dalam Sistem Manajemen Energi
Tahapan Sistem Manajemen Energi (SME) sebagai berikut: 1. Perencanaan Energi ( Plan), meliputi: Plan), meliputi: a. Pemilihan atau penetapan target tujuan perusahaan b. Penentuan strategi untuk rencana tujuan : 1) Proyek yang akan dilaksanakan. 2) Dana yang diperlukan. 3) Peralatan yang diperlukan. 4) Organisasi dan karyawan yang diperlukan. 2. Implementasi (Do) meliputi: (Do) meliputi: a. Penyusunan Program yang terdiri atas: 3
1) Proyek-proyek yang akan dilaksanakan. 2) Target yang ingin dicapai dengan proyek tersebut. 3) Strategi yang ingin digunakan. 4) Struktur organisasi dan personel yang diperlukan. 5) Biaya yang diperlukan. b. Pelaksanaan Program, terdiri dari: 1) Meningkatkan kesadaran karyawan mengenai pentingnya program dengan tatap muka, leaflet, poster dan stiker. 2) Melakukan pelatihan untuk personel yang secara langsung akan turut berperan dalam pelaksanaan program. 3) Menyusun SOP dan format-format pelaporan pelaksanaan. 4) Melakukan uji coba pelaksanaan program yang sudah ditetapkan. 5) Melakukan pengarahan, pengawasan dan monitoring uji coba. 6) Menyiapkan peralatan dan melakukan modifikasi. 3. Monitoring dan Evaluasi (Check), (Check), meliputi kegiatan: a. Memperoleh gambaran/pola pemakaian energi, produksi, limbah produksi, emisi GRK, dll. b. Tersedianya Database. c. Terbangunnya baseline penggunaan energi/IKE. d. Kemudahan untuk menemukan sumber-sumber inefisiensi dan PPE. e. Dapat mengetahui dampak biaya yang terjadi. f. pengelolaan energi yang efektif dan efisien. g. Menumbuhkan budaya hemat energi bagi seluruh lapisan karyawan. 4. Perbaikan dan Penyesuaian ( Action), Action), terdiri atas: a. Grade prioritas Grade prioritas dari hasil monitoring dan perlakuan. b. Fokus monitoring dan analisis energi pada peluang penghematan energi mulai dari yang terbesar. c. Kemudahan dalam pengambilan keputusan dan tindakan terkait perbaikan efisiensi dan IKE.
4
2.1.1
Audit Energi
Berdasarkan Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia Nomor 14 Tahun 2012 tentang manajemen energi, audit energi merupakan proses evaluasi pemanfaatan energi dan identifikasi peluang penghematan energi serta rekomendasi peningkatan efisiensi pada pengguna energi dan pengguna sumber energi dalam rangka konservasi energi. Peraturan Pemerintah No. 70 Tahun 2009, Pasal 12 tentang konservasi energi yang berisi : 1. Pemanfaatan energi oleh pengguna sumber energi dan pengguna energi wajib dilakukan secara hemat dan efisien. 2. Pengguna energi/sumber energi yang mengkonsumsi energi lebih besar atau sama dengan 6.000 (enam ribu) setara ton minyak per tahun wajib dilakukan konservasi energi melalui manajemen energi. 3. Manajemen energi sebagaimana dimaksud dilakukan dengan : a. menunjuk manajer energi. b. menyusun program konservasi energy. c. melaksanakan audit energi secara berkala. d. melaksanakan rekomendasi hasil audit energy. e. melaporkan pelaksanaan konservasi energi setiap tahun kepada menteri, gubernur, bupati/walikota sesuai dengan kewenangannya masing – masing. Tujuan audit energi untuk menentukan cara yang terbaik untuk mengurangi penggunaan energi per satuan output (produk) dan mengurangi biaya operasi (biaya produksi). Pentingnya audit energi dikarenakan alasan berikut: a.
Kurangnya awareness konsumen terhadap efisiensi energy.
b.
Kompleksitas peralatan pengguna energi (di industri/komersial).
c.
Prosedur pemeriksaan energi lebih efektif dan komprehensif.
d.
Identifikasi penghematan energi dapat dilakukan secara cermat.
e. Accountability terhadap pengelolaan energi lebih baik. f.
Kuantifikasi didalam program penurunan beban lebih akurat.
g.
Program pengurangan/manajemen beban lebih terarah .
Keuntungan
yang
diperoleh
setelah
audit
energi
diantaranya:
dapat
mengkuantifikasi kebutuhan energi dan biaya energi disetiap kelompok fasilitas pengguna energi (pusat biaya energi), mengidentifikasi distribusi dan porsi penggunaan energi di setiap pusat biaya energi melalui neraca energi, memonitor pemakaian energi 5
secara periodik (harian, mingguan, bulanan, tahunan), mengidentifikasi kerugian (losses) energi, mengambil langkah-langkah konservasi energi, menunjang prosedur (SOP) pemeliharaan fasilitas energi, memberikan sistem pelaporan energi yang efisien dan efektif, membantu meningkatkan efisiensi dan produktivitas perusahaan. 2.1.2
Jenis Kategori Audit Energi
Jenis kategori audit energi (Parlindungan Marpaung, 2014) ditentukan berdasarkan beberapa faktor yaitu: 1. Target penghematan energy. 2. Lingkup area. 3. Kedalaman audit (analisis data) yang diperlukan. 4. Sumber daya yang tersedia. Berdasarkan faktor tersebut, audit energi terdiri dari tiga bagian yaitu: 1. Audit energi singkat (walk-through audit) 2. Audit energi awal ( preliminary audit) 3. Audit energi rinci (detailed audit) Audit energi singkat merupakan audit energi dengan tingkat kegiatan paling rendah yaitu level 1. Aktifitasnya melalui pengumpulan data (bersifat umum), pengamatan singkat secara visual dan wawancara. Analisis dan evaluasi data sistem pemanfaat energi, intensitas pemakaian energi dan kecendrungannya, serta benchmark intensitas energi rata-rata terhadap perusahaan sejenis dan menggunakan peralatan atau teknologi serupa. Tujuannya adalah untuk mendapatkan gambaran umum pengelolaan energi di area terkait. Audit awal merupakan level kedua dari tingkat kegiatan audit energi. Kegiatan ini dimaksudkan untuk mengetahui besarnya potensi penghematan energi. yang lebih lengkap dari audit level satu, data dan informasi yang digunakan sudah didasarkan dengan hasil pengukuran, mengenali sumber-sumber pemborosan energi dan tindakantindakan sederhana yang dapat diambil untuk meningkatkan efisiensi energi dalam jangka pendek. Audit energi terinci merupakan level ke 3 dan tertinggi dalam kegiatan audit energi. Audit ini lebih mendalam dengan lingkup yang lebih luas, rekomendasi didasarkan atas kajian engineering dengan urutan prioritas yang jelas. Output audit rinci adalah uraianlengkaptentang jenis dan sumber energi, rugi-rugi energi, faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi energi,
karakteristik operasi peralatan/sistem
energi, 6
potensi penghematan energi berdasarkan analisis data secara lengkap dan rekomendasi. Audit ini dilakukan apabila nilai IKE lebih besar dari nilai standar. Rekomendasi yang disampaikan oleh Tim Hemat Energi (THE) yang dibentuk oleh industri, dilaksanakan hingga diperolehnya nilai IKE sama atau lebih kecil dari nilai standar sebelumnya dan selalu diupayakan agar dipertahankan ataupun lebih rendah di masa mendatang ( Parlindungan Marpaung,
2014).
Perbandingan
level
kedalaman
audit
energi
ditunjukkan pada tabel 1. Tabel 1. Level Kedalaman Audit Energi Aktifitas Level 1 Mengumpulkan data energi dan wawancara Dokumen teknikal Interview Pengukuran peralatan utama Pengukuran semua level Evaluasi dasar sistem teknikal Heat balance Potensi penghematan Usulan investment : guiding Usulan investment : well-grounded 1) meteran pengukur energi terpasang
1) x
Level Audit Level 2
Level 3
1) x
1) x
x -
X X X X
x x x x x
1) x
1) x
x -
X X -
x x
Sumber : Parlindungan Marpaung, 2014
7
Proses audit energi yang disarankan seperti ditunjukkan dalam bagan berikut ini :
Sumber : Kementerian Perindustrian, 2011
Gambar 2. Bagan Alur Proses Pelaksanaan Audit Energi
8
2.1.3
Rincian Langkah Audit Energi
2.1.3.1 Penentuan Target dan Sasaran Audit Energi (Persiapan)
Target adalah besaran penghematan energi yang ingin dicapai (%). Sedangkan sasaran berarti cakupan area kegiatan audit energi yang dibatasi berdasarkan target penghematan dan kemampuan untuk melakukannya (Parlindungan Marpaung, 2014): 1.
Penentuan Target Penentuan Target dapat dilakukan dengan berbagai metode yaitu : a. Tanpa Kriteria Metode ini sulit atau terlalu mudah dicapai karena metode ini menentukan target tanpa pertimbangan internal maupun eksternal. b. Berdasarkan Informasi Internal Cara ini adalah cara yang terbaik dalam menentukan target penghematan energi yang digunakan karena target yang didapatkan berdasarkan informasi baseline EEI ( Energy Efficiency Index) atau rekomendasi hasil audit energi. c. Berdasarkan Informasi External Penentuan target dengan cara ini berdasarkan benchmarking (EEI) dengan perusahaan yang sejenis. Misalnya EEI adalah 425 kWh/kg, sedangkan di perusahaan lain yang sejenis industrinya memiliki EEI rata – rata 400 kWh/kg, EEI tertinggi 450 kWh/kg dan EEI terbaik yaitu 350 kWh/kg. Maka target dapat diset misalnya 400 kWh/kg. Target Penghematan Audit Energi harus dinyatakan secara spesifik pada area
tertentu dengan besaran yang dapat dijangkau dalam suatu periode yang ditentukan. Target memiliki beberapa persyaratan yang harus dipenuhi (Parlindungan Marpaung, 2014) yaitu : a.
Harus sesuai dan memenuhi kriteria kebijakan perusahaan.
b.
Besarnya target harus realistis.
c.
Target harus terukur dan bisa dilakukan.
d.
Mendapat dukungan dari seluruh unit kerja terkait.
2.
Metode Penentuan Target dan Sasaran Metode – metode berikut ini dapat digunakan dalam pelaksanaan asesmen energi
(Kementerian Perindustrian, 2011) antara lain adalah : a.
Goal Seek Methode/ Intensitas Konsumsi Energi (IKE)
9
Intensitas Konsumsi Energi merupakan parameter utama yang harus dicari dan ditentukan, baik pada sistem proses produksi maupun pada peralatan utility (boiler , chiller , compressor , pompa, dll). Dengan besaran/nilai IKE tersebut dapat dikembangkan menjadi formulasi dan simulasi analisis peluang penghematan energi. b.
Pareto Chart/ Distribusi Pareto Distribusi Pareto merupakan grafik yang dapat dijadikan alat/tools untuk menentukan permasalahan utama atau identifikasi masalah inti. Mekanisme pendekatan masalah menggunakan pareto chart , sebagai berikut : 1)
Tentukan karakteristik mutu, misalnya teknologi pengguna energi terbesar sebagai kunci untuk diasumsikan bahwa persentase penghematan yang akan diperoleh memiliki nilai energi yang besar, meskipun untuk sementara belum diketahui berapa persen potensi hemat energi yang akan didapat. Apabila presentase potensi yang diperoleh kecil, dikalikan dengan kapasitas yang besar, maka nilai yang diperoleh cukup signifikan.
2)
Memperoleh bobot pengguna energi terbesar, maka dilakukan stratifiksasi objek peralatan.
3)
Hasil stratifikasi diperoleh sebaran objek (peralatan pengguna energi) mulai pengguna energi terbesar hingga ke peralatan pengguna energi yang terkecil.
c.
Metode 5W+1H Metode ini digunakan untuk mencari akar masalah (sumber pemborosan yang dapat dikonversi menjadi potensi/peluang hemat energi) pada peralatan pengguna energi yang telah ditentukan dari hasil pareto chart . Mekanisme pendekatan masalah menggunakan metode 5W+1H, sebagai berikut : 1)
Where, untuk menentukan dimana sumber yang berpotensi terjadinya pemborosan energi.
2)
What ,untuk mengidentifikasi apa yang menyebabkan hingga terjadinya pemborosan energi.
3)
Why, untuk mengidentifikasi penyebab hal itu terjadi.
4)
Who,untuk mengidentifikasi siapa yang menjadi trigger (aktor utama) terjadinya potensi pemborosan energi pada peralatan yang sedang diteliti. Analisa berdasarkan 5M ( Man/Manpower , Machine, Material , Metode, Mother Nature/Lingkungan Kerja).
10
5)
When,untuk mengidentifikasi waktu terjadinya masalah, dapat didiskusikan dengan operator apakah kejadiannya bersifat siklus, tidak menentu ataukah ada pengaruh dari proses operasi peralatan lain.
6) How, bagaimana mengatasi akar masalah (sumber pemborosan yang dapat dikonversi menjadi potensi/peluang hemat energi) tersebut. d.
Metode Pengamatan dan Pengukuran 1)
Metode pengamatan (observasi) Maksud oservasi adalah melihat secara langsung fisik dan kelainan yang terjadi pada peralatan energi, jenis teknologi peralatan yang digunakan sudah hemat energi serta mengetahui kondisi operasi, pemeliharaan apakah sudah sesuai dengan prosedur yang berlaku. Beberapa metode observasi yang dilakukan yaitu: a)
Observasi langsung Observasi langsung dilakukan dengan mengamati secara langsung kondisi fisik peralatan energi, data operasi (P,T) dan pemeliharaan.
b)
Observasi instalasi Kerugian energi sering terjadi dalam praktek mulai dari yang kecil hingga ukuran yang cukup besar seperti bocoran uap, radiasi panas dan lain-lain. Kerugian energi akibat bocoran tersebut dapat terjadi karena masalah instalasi dan pemeliharaan. Jika dihitung dalam satu tahun dapat mencapai nilai ratusan hingga ribuan juta rupiah pertahun.
2)
Metoda pengukuran Metode Pengukuran digunakan untuk melihat efektifitas, dan performansi operasi peralatan yang ada. Data – data primer (pengamatan langsung dan hasil pengukuran) dan data sekunder (log-sheet dan hasil wawancara) sangat diperlukan untuk membantu dalam analisa peluang penghematan energi (PPE).
Hasil
pengukuran
yang
diambil
berdasarkan
pertimbangan
peningkatan efektifitas dan efisiensi peralatan (menghindari terjadinya penurunan performa akibat efek kegiatan efisiensi
energi). Metoda
pengukuran dapat menggunakan instrumen ukur audit energi seperti thermogan, clamp meter , water flow meters. 3)
Metode pemeriksaan Metode pemeriksaan didasarkan analisis suara dengan menggunakan visual, alat ukur pendengar ( sound device) dan infra red (thermography). Setelah 11
dilakukan pemeriksaan ( steam trap), jika steam trap berfungsi dengan baik/normal suara yang dihasilkan adalah siklus, dan dengan menggunakan alat pendengar ( sound device) seseorang dapat mendengarkannya secara fisik. Alat pendengar suara sangat bervariasi dalam hal kecanggihan mulai dari yang sederhana seperti handmade steel welding rod hingga yang canggih seperti ultrasonic testing equipment (Kementerian Perindustrian, 2011).
2.1.3.2 Pengumpulan Data
Pengumpulan data dilakukan melalui pengumpulan berbagai kebutuhan data yang dapat mendukung analisis dalam penggunaan energi baik data sistem manajemen energi maupun data di lapangan. Adapun pengumpulan data yang dilakukan dengan wawancara, dilakukan melalui sistem manajemen energi terkait, yang terdiri dari senior management , manager/engineer ( plant engineer ), dan operator. Pihak terkait tersebut diberikan pertanyaan berupa historis penggunaan energi, bahan baku, produk yang dihasilkan, spesifikasi
peralatan,
serta
informasi-informasi
pendukung
lainnya.
Sedangkan
pengumpulan data di lapangan dilakukan dengan berbagai aktifitas seperti melihat, mencatat, mengukur, wawancara dan diskusi (Parlindungan Marpaung, 2014). Data yang dikumpulkan berupa data primer, data sekunder, data historisis, data teknis, serta informasi lainnya. a.
Data primer merupakan data yang didapat dari sumber pertama baik dari individu seperti hasil pengisian kuesioner maupun pengukuran. Data primer dapat berupa data primer sistem kelistrikan, data primer sistem termal serta data primer proses produksi.
b.
Data sekunder merupakan data primer yang telah diolah lebih lanjut yang disajikan baik oleh pengumpul data primer atau pihak lain.
c.
Data historis merupakan informasi umum tentang obyek audit konsumsi energi beberapa tahun terakhir.
d.
Data teknis merupakan data tentang peralatan utama pemanfaat energi seperti kapasitas, jumlah unit serta performance (aktual dan design).
e.
Informasi lain berupa konsumen energi utama, tingkat produksi, beban peralatan, jam kerja, standar (SOP) yang digunakan, petugas energi, kompetensi, sistem manajemen energi, pemeliharaan (jadwal dan pelaksanaan) serta indikator keberhasilan kinerja.
12
2.1.3.3 Analisis/Evaluasi Data
Analisis data dilakukan melalui teknik analisis data, seperti membuat matrik manajemen energi, tabulasi data, penggambaran data, benchmarking , analisis statistik, kecenderungan, kinerja sistem energi, faktor yang mempengaruhi kinerja, diagram sebab akibat serta cost benefit (A. Roni Alwis, 2014). 1.
Matrik manajemen energy Matriks manajemen energi teridiri dari 6 kolom dan 5 baris, dimana: a.
Setiap kolom berkaitan dengan satu dari enam aspek pilar manajemen energi dalam organisasi.
b.
Baris matrik menggambarkan posisi penerapan manajemen energi organisasi.
c.
Semakin ke atas baris dalam tiap kolom semakin baik pengendalian aspek manajemen energi di organisasi tersebut.
Analisis profil organisasional akan mengindikasikan kekuatan dan kelemahan dari manajemen energi. Terdapat lima
tingkat, “0-4”, yang menggambarkan tingkatan
terburuk hingga terbaik. Bentuk yang berbeda dari profil organisasional berarti permasalahan yang berbeda untuk pengambilan tindakan.Bentuk matrik manajemen energi yang menggambarkan profil organisasional yaitu status implementasi sistem manajemen energi organisasi (Tabel 2) Tabel 2. Matrik manajemen energi
Sumber : HAKE Ir. Parlindungan Marpaung (Melakukan Audit Energi di Industri)
13
Baris 0 s/d 4 merepresentasikan tingkat perbaikan status masing – masing isu manajemen energi. Salah satu tujuan penerapan matriks adalah untuk memetakan level atau status diri (Tabel 3). a.
Level 0 Pada level ini manajemen energi belum merupakan agenda dari organisasi. Artinya tidak ada kebijakan manajemen energi, tidak ada struktur manajemen energi formal, tidak ada pelaporan, tidak ada orang yang khusus menangani energi.
b.
Level 1 Status pada level ini sudah selangkah lebih maju dalam manajemen energi. Namun perusahaan belum memiliki kebijakan resmi tentang manajemen energi. Penugasan/penunjukan manajer energi sudah dilakukan. Manajer energi mempromosikan kesadaran energi melalui jaringan informal yang longgar dan berhubungan langsung dengan konsumsi energi. Manajer memberikan saran dan rekomendasi perbaikan efisiensi energi.
c.
Level 2 Pentingnya manajemen energi sudah dipahami oleh pihak manajemen senior di perusahaan. Akan tetapi dalam prakteknya komitmen atau dukungan dalam aktifitas manajemen energi belum ada.
d.
Level 3 Manajer senior perusahaan sudah memahami nilai dan manfaat program penghematan energi. Isu konsumsi energi sudah masuk secara terintegrasi dalam struktur organisasi. Sistem informasi dan pelaporan yang lengkap juga sudah diterapkan. Selain itu juga sudah disetujui sistem manajemen energi dan investasi.
e.
Level 4 Pada level ini konsumsi energi sudah merupakan prioritas utama di seluruh organisasi. Kinerja aktual dipantau secara rutin dan dibandingkan dengan target, keuntungan finansial dari setiap langkah-langkah efisiensi dihitung. Pencapaian dibidang manajemen energi dilaporkan dengan baik dan konsumsi energi dihubungkan dengan isu lingkungan hidup. Manajer senior sangat berkomitmen dengan efisiensi energi. 14
Setelah status manajemen energi dalam organisasi (profil organisasional) diketahui, maka kelemahan dan kelebihan dari tiap elemen sistem manajemen energi sudah diketahui. Rekomendasi perbaikan dibuat sesuai potret profil organisasional manajemen energi tersebut yaitu: menggeser profil organisasional ke level atas dan menyeimbangkan level masing-masing isu pada kolomnya (Parlindungan Marpaung, 2014).
15
Tabel 3. Diagnosa Umum Bentuk Matrik Manajemen Bentuk 1
Diskripsi
Diagnosa
Nilai 3 atau lebih
Kinerja sangat bagus,
pada semua kolom
masalahnya adalah dalam Mempertahankannya
Seimbang Tinggi 2
Nilai Kurang dari 3
Terjadi stagnasi
pada semua kolom
Seimbang Rendah 3
Ada 2 kolom di dalam
Ekspektasi menaik
nilai rendah
Bentuk U 4
Ada 2 kolom diluar
Pencapaian di tengah sia-sia
nilai rendah
Bentuk N 5
Ada 1 kolom sangat
Pencapaian yang sangat
rendah dibanding lain
rendah pada kolom ini akan menghambat keberhasilan
Bentuk V 6
Ada 1 kolom sangat
Usaha pada area ini akan sia-
tinggi dibanding lain
sia karena kekurangan pada area-area yang lain
Bentuk Puncak 7
Ada 2 atau 3 kolom
Semakin besar
mempunyai nilai
ketidakseimbangan akan
kurang dari 2
semakin sulit mengatasinya
Tidak Seimbang sumber: Parlindungan Marpaung, 2014
16
2.
Analisis Data Historis Analisis data historis dilakukan dengan membuat tabulasi data, pengelompokkan
data serta penggambaran data (bentuk gambar/grafik), baik data sistem kelistrikan maupun data sistem termal. 3.
Analisis Teknis Analisis teknis dilakukan dengan menganalisa kondisi operasi produksi, neraca
energi, serta potensi penghematan energi. 4.
Analisa Biaya/Cost Analisa biaya mempertimbangkan besaran dari potensi penghematan energi
terhadap investasi yang harus dikeluarkan untuk menjalankan proyek tersebut termasuk rekomendasi yang diusulkan. Berdasarkan UU No 14 Tahun 2012 tentang Manajemen Energi pasal 10,11, 12 disebutkan bahwa rekomendasi terdiri atas: a. Rekomendasi Tanpa Investasi Rekomendasi hasil audit energi yang tidak membutuhkan biaya dalam pengimplementasiannya. b. Rekomendasi Investasi Rendah Rekomendasi hasil analisis biaya dengan kriteria penghematan energi sampai dengan 10% sampai 20% dari waktu pengembalian investasi antara 2 tahun sampai 4 tahun. c. Rekomendasi Investasi Menengah Rekomendasi hasil analisis biaya dengan kriteria penghematan energi sampai dengan 10% sampai 20% dari waktu pengembalian investasi antara 2 tahun sampai 4 tahun. d. Rekomendasi Investasi Tinggi Rekomendasi hasil analisis biaya dengan kriteria penghematan energi lebih dari 20% dari waktu pengembalian investasi lebih dari 4 tahun.
2.2
Gambaran Umum Penggunaan Energi di Industri Pulp
Salah satu sektor industri dengan intensitas energi yang tinggi adalah industri pulp. PT. Tanjungenim Lestari Pulp and Paper merupakan pabrik pulp yang pertama di Sumatera Selatan. Pabrik PT.TEL PP berlokasi di Kabupaten Muara Enim, Sumatera Selatan dan mulai memproduksi pulp pada Desember 1999. Produksi utama perusahaan ini adalah market pulp yang dibuat dari pohon Acasia Manginum, dengan produksi rata-rata 450.000 ton pulp per tahun dan konsumsi energi rata-rata sebesar 365.000 TOE per tahun (A. Roni Alwis, 2014).
17
Karakteristik teknologi yang digunakan untuk industri pulp bergantung dari jenis bahan baku, proses pembuatan pulp dan kualitas produk yang dihasilkan. PT TEL PP memiliki pembangkit energi yang diperlukan untuk proses pembuatan pulp dengan memanfaatkan limbah kayu sebagai sumber energi utamanya, yaitu kulit kayu (bark ) dan black liquor . Selain itu, digunakan pula sumber energi lain, yaitu gas alam untuk proses pembakaran di lime kiln dan NCG Treatment Plant serta MFO (Marine Fuel Oil) dan Solar untuk memenuhi kekurangan bahan bakar di pembangkit listrik ( Power Boiler dan Recovery Boiler ). Jenis energi utama yang digunakan di proses pembuatan pulp adalah energi thermal ( steam) dan listrik. Steam digunakan terutama diproses pemasakan, chemical recovery dan pengeringan pulp. Ada dua jenis steam yang digunakan dalam proses produksi Pulp, yaitu Medium Pressure Steam (tekanan 12,45 bar dan suhu 253,6 0C) dan Low Pressure Steam (temperatur tekanan 3,46 bar dan suhu 150,89 0C). Steam yang diproduksi selain digunakan untuk membangkitkan listrik juga didistribusikan untuk proses pembuatan pulp maupun di proses Chemical plant dan Chemical recovery. Energi Listrik digunakan untuk menggerakkan motor-motor listrik yang digunakan pada proses produksi pulp. Secara umum, konsumsi energi di industri ini digunakan dalam produksi pulp yang dideskripsikan pada Gambar 3.
Gambar 3. Distribusi Proses PT TEL Pulp and Paper Pada industri pulp area recausticizing and lime kiln merupakan proses pendukung dalam pembuatan pulp yang mendaur ulang black liquor menjadi white liquor kembali dan menyediakan CaO untuk proses tersebut, area lime kiln plant juga merupakan satu-satunya yang masih menggunakan bahan bakar fosil berupa natural gas sebagai bahan bakarnya yang
18
cukup besar penggunaannya sedangkan pada area recausticizing plant hanya menggunakan energi listrik sebagai penggerak motor-motornya. Oleh karena itu, fokus AET ini dilakukan pada area lime kiln plant . Pemetaan Energi Area Lime Kiln Plant
Gambar 4. Pemetaan Energi Area Lime Kiln Plant Lime mud yang berasal dari lime mud filter dan berwarna hijau diangkut menggunakan belt comveyor kemudian dilanjutkan menggunakan screw conveyor menuju ke vertical drying duct . Screw conveyor ini berfungsi sebagai alat pengangkut sekaligus pengatur jumlah lime mud yang akan masuk ke lime kiln. Lime mud ini dibawa menuju ke vertical drying duct untuk proses pengeringan awal menggunakan flue gas yang berasal dari lime kiln dengan cara lime mud yang masuk akan terangkat oleh flue gas bersama dust dari proses pembakaran yang terbawa oleh flue gas dan berputar-putar, oleh karena itu vertical drying duct juga biasa disebut cyclone. Setelah itu, lime mud masuk ke lime kiln secara counter current dengan bahan bakarnya berupa natural gas yang digunakan untuk membakar lime mud dengan temperatur tinggi (500 oC – 1100oC). pembakaran ini juga menggunakan udara yang diambil menggunakan primary air fan dengan temperatur reference atau temperatur lingkungan. Lime mud akan kontak langsung dengan api pembakaran di dalam lime kiln dan menghasilkan burnt lime (CaO) yang berwarna putih. Sebelum keluar dari lime kiln, burnt lime terlebih dahulu didinginkan di sector cooler dan selanjutnya diproses berdasarkan ukurannya. Apabila produk berbentuk bongkahan ( oversize) maka perlu dilakukan pengecilan ukuran di crusher yang hasilnya akan bergabung dengan produk yang berukuran lebih kecil ( small size) dan digeret menggunakan drag chain conveyor menuju bucket elevator dan selanjutnya dibawa menuju burnt lime bin/silo. Burnt lime yang disimpan di silo ini kemudian akan digunakan di slaker yang ada di recausticing plant sebagai bahan campuran green liquor agar dapat menjadi cairan pemasak berupa white liquor kembali.
19
2.3
Intensitas Penggunaan Energi di Industri Pulp dan Kertas
Intensitas penggunaan energi di industri pulp dan kertas bergantung pada beberapa faktor antara lain teknologi, bahan bakum product mix, dan tingkat kapasitas produksi. Industri pulp dapat menggunakan hampir seluruh byproduct -nya atau produk samping (black liquor dan biomassa) untuk memenuhi kebutuhan energi untuk keseluruhan mill , sedangkan pada industri kertas masih sangat bergantung pada energi penunjang lain berupa bahan bakar fosil. Hal ini menyebabkan biaya energi per ton produk industri pulp akan lebih rendah dibandingkan industri kertas. Tabel 4. Intensitas Konsumsi Energi di Industri Pulp dan Kertas (2010) Industri
Jenis Produk
IKE Steam (GJ/ton)
IKE Listrik (kWh/ton)
Pulp
Market Pulp
18,5
680
Kertas
Corrugated
21,9
731
Cigarette
8,9
1569
Container Board 7,1
531,7
Kertas Berharga
9,9
897
Liner
5,4
557
Newsprint
5,8
1140
Pulp dan Kertas
Pulp
24,5
1036
Terintegrasi
Kertas
6,6
642,6
Tissue
8,7
1230
Sumber : Hasil Audit Energy (2010) P T. Energy Management Indonesia (Persero) 2011.
20
Perbandingan penggunaan energi (benchmark energy) pada pembuatan pulp dan kertas di beberapa negara dapat dilihat pada Tabel 5. Tabel 5. Konsumsi Energi Industri Pulp dan Kertas di beberapa Negara Konsumsi Steam Konsumsi Listrik (kWh/Ton) (ton steam / ton produk) Unit Proses
Brazil (Mill A) Jepang Scandinavia
Brazil
Jepang LPStea
MPSt
Total
M
eam
Steam
Wood Handling 60
24 – 32
-
-
-
-
Fiber Line
275
266 – 302
290
-
-
-
Digester –
-
-
-
Bleaching,
1 0,55
0,72
-
-
-
0,4
120
-
-
0,04
0,85
-
-
304
-
2,6
0,48
-
Chemical Plant Pulp Drying Recovery dan Utilitas Sumber : Laporan Audit Energi PT. TeL PP (2014)
2.4
Parameter Utama Analisis Audit Energi
2.4.1
Konsumsi Energi Listrik
Daya listrik didefinisikan sebagai kecepatan aliran energi listrik pada satu titik jaringan listrik tiap satu satuan waktu. Dengan satuan Watt atau Joule per detik dalam SI, daya listrik menjadi besaran terukur adanya produksi energi listrik oleh pembangkit, maupun adanya penyerapan energi listrik oleh beban listrik. Daya listrik menjadi pembeda antara beban dengan pembangkit listrik, dimana beban listrik bersifat menyerap daya sedangkan pembangkit listrik bersifat mengeluarkan daya. Berdasarkan kesepakatan universal, daya listrik yang mengalir dari rangkaian masuk ke komponen listrik, maka daya tersebut bernilai negatif. Daya listrik ini sendiri terbagi menjadi tiga atau yang biasa disebut sebagai segitiga daya, yaitu daya nyata, daya semu, dan daya reaktif.
Daya Nyata Secara sederhana, daya nyata adalah daya yang digunakan konsumen setelah
dikalikan cos ϕ. Daya nyata merupakan daya listrik yang digunakan untuk keperluan menggerakkan mesin-mesin listrik atau peralatan lainnya.
21
-
Fasa ke netral (1 fasa)
: P = V × I × cos ϕ ………………………………(2)
-
Fasa ke fasa (3 fasa)
: P = V × I × cos ϕ ×√3 ……..............…………...(3)
Keterangan: P = daya nyata (Watt atau J/s) V=
tegangan (Volt)
I = arus yang mengalir pada penghantar (Ampere) cos ϕ = faktor da ya
Daya Reaktif Secara sederhana, daya reaktif adalah daya yang timbul akibat beban reaktif
(induktif/kapasitif). Daya reaktif merupakan selisih antara daya semu yang masuk pada pengantar dengan daya reaktif pada penghantar itu sendiri, dimana daya ini terpakai untuk daya mekanik dan panas. Daya reaktif ini adalah hasil kali antara besarnya arus tegangan yang dipengaruhi oleh faktor daya dengan satuan Volt Ampere Reactive (VAR). -
Fasa ke netral (1 fasa)
: Q = V × I × sin ϕ ………………………………(4)
-
Fasa ke fasa (3 fasa)
: Q = V × I × sin ϕ ×√3 ……..............…………..(5)
Keterangan: Q = daya reaktif (VAR) V = tegangan (Volt) I = arus (Ampere) sin ϕ = faktor daya
Daya Semu Daya semu adalah daya yang dihasilkan dari sumber energi listrik atau pembangkit
listrik. Daya semu merupakan daya listrik yang melalui tegangan dan arus yang melalui penghantar dengan satuan Volt Ampere (VA). -
Fasa ke netral (1 fasa)
: S = V × I ……………………………………….(6)
-
Fasa ke fasa (3 fasa)
: S = √3 × V × I …………………………………(7)
Keterangan: S = daya semu (VA) V = tegangan (Volt) I = arus yang mengalir pada penghantar (Ampere) Dari penjelasan ketiga macam daya diatas, dikenal juga sebagai segitiga daya. Dimana definisi umum dari segitiga daya adalah suatu hubungan antara daya nyata, daya semu, dan daya reaktif, yang dapat dilihat hubungannya pada Gambar 5.
22
Sumber: www.electronics-tutorials.ws/accircuits/reactive-power.html, 2016
Gambar 5. Segitiga Daya ( Power Triangle) Sesuai dengan hubungan segitiga daya tersebut maka hubungan antara daya nyata, daya reaktif dan daya semu dapat diekspresikan ke dalam sebuah persamaan pitagoras. Berdasarkan rumus yang dikutip dari
www.electronics-tutorials.ws/accircuits/reactive-
power.html.
= √ ............................................................................................................(8)
Sistem Instalasi Listrik Satu Fasa Sistem satu fasa adalah sistem instalasi listrik yang menggunakan dua kawat
penghantar, yaitu 1 kawat fasa dan 1 kawat 0 (netral). Maksudnya 1 fasa berarti 1 kabel bertegangan dan 1 kabel netral, umum 220 V digunakan kebanyakan orang.
Sistem Instalasi Listrik Tiga Fasa Sistem tiga fasa adalah sistem instalasi listrik yang menggunakan tiga kawat fasa
dan satu kawat 0 (netral) atau kawat ground . Menurut istilah 3 fasa berarti kabel bertegangan listrik dan 1 kabel netral umum bertegangan 380 V yang digunakan di industri/pabrik. 2.4.2
Rugi Panas pada Dinding Lime K iln Shell
Rugi panas yang terdapat pada area Lime Kiln ini ada dua, yaitu akibat radiasi dan konveksi yang digunakan untuk menghitung rugi panas pada lime kiln shell . Berdasarkan rumus yang dikutip dari buku Terry N, Adams, Ph. D.
Rugi Panas Akibat Konveksi Rugi panas akibat konveksi yang terjadi pada lime kiln shell (dinding lime kiln)
dapat dihitung dengan rumus: qc = 1,175 [22,75 x V 2 + 1,8 x (T sh – 25)]0,35 (Tsh – 25).................................................(9) Keterangan : qc
= rugi panas akibat konveksi (W/m 2)
V
= kecepatan udara (m/s)
Tsh
= temperatur shell kiln (oC)
23
Rugi Panas Akibat Radiasi Rugi panas akibat radiasi yang terjadi pada lime kiln shell dapat dihitung dengan
rumus: qr = 5,668 x 10 -8 sh {(Tsh + 273)4 – 2984}...................................................................(10) Keterangan : qr
= rugi panas akibat radiasi (W/m2)
sh
= shell emissivity
Tsh
= temperatur shell kiln (oC)
Rugi Panas Lime Kiln Shell Rugi panas pada lime kiln shell secara keseluruhan dapat dihitung dengan
menggabungkan hasil dari perhitungan sebelumnya dengan rumus: qsh = ½ D i x (qc + qr )i ..........................................................................................(11) Keterangan : qsh
= rugi panas pada lime kiln shell (W)
D
= diameter luar kiln (m)
x
= panjang kiln (m)
24
BAB III METODELOGI PENELITIAN
3.1
Waktu dan Tempat
Waktu penelitian dilaksanakan selama 6 bulan dari tahap persiapan sampai selesai. Penelitian ini mengambil lokasi di PT. Tanjungenim Lestari Pulp and Paper pada Recausticizing Lime Kiln. 3.2
Bahan dan Alat
Bahan dan alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : a.
Bahan Penelitian Bahan penelitian berupa lingkup kerja yang akan diaudit mulai dari area Recauticizing hingga Lime Kiln yang mencakup mesin, manusia/operator, metode sistem operasi serta material. 1) Mesin, melakukan pengukuran dan penelitian kinerja operasi mesin di area Recausticizing Lime Kiln. 2) Manusia, melakukan pengamatan dan evaluasi karakteristik manusia yang berinteraksi dalam proses di area Recausticizing Lime Kiln. 3) Metode, melakukan pengamatan dan evaluasi optimalisasi metode yang digunakan dalam suatu sistem di area Recausticizing Lime Kin. 4) Material, melakukan pengamatan dan evaluasi material dalam sistem di area Recausticizing Lime Kiln. 5) Mother Nature, mengamati kondisi lingkungan kerja (apakah mendukung performance operator atau tidak).
b.
Peralatan Penelitian Peralatan penelitian yang digunakan adalah sebagai berikut : 1) Indra pengelihatan, untuk mengobservasi kondisi lapangan secara langsung baik observasi kondisi fisik peralatan, data operasi dan pemeliharaan serta instalasi di area Recausticizing Lime Kiln. 2) Instrumen
pengukuran,
seperti
clamp
meter,
combustion
analyzer,
serta
thermometer infra red. 3) Pelindung diri K3, seperti safety shoes, helmet, ear plug , masker, atau perlengkapan lain yang dianggap perlu.
25
3.3
Prosedur Pelaksanaan Studi Kasus Industri
Pelaksanaan penelitian ini dilakukan secara sistematis berdasrakan sistem manajemen energi dalam perencanaan dan pelaksanaan audit energi terinci di PT. Tanjungenim Lestari Pulp and Paper . Proses sistem manajemen energi yang berdasarkan pada tujuan yang telah ditetapkan dalam internal memo yang dikeluarkan industri terkait dan harus secara rinci tindakan-tindakan yang diperlukan untuk mencapai tujuan tersebut. Langkah 1 : Perencanaan keseluruhan kegiatan audit yang akan dilakukan. Tindakan ini mencakup penentuan tujuan audit, pembagi fasilitas pabrik menjadi bagian pelaksanaan atau cost center , pemilihan anggota team audit serta pemberian tanggung jawabnya, dan pemilihan instrumen yang di perlukan. Langkah 2 : Inisiasi pertemuan dan diskusi teknis dengan tim pendamping area lime kiln. Survei awal yang bertujuan untuk mendapatkan data awal, penyampaian technical message dan rencana kerja ke area yang akan diaudit. Diharapakan dari kunjungan ini terjalin komunikasi, kordinasi kerja dan sinergi antara pihak mekanis lingkup lime kiln dengan auditor. Langkah 3 : Pengamatan singkat lapangan yang sekaligus dapat melakukan in house training tim pendamping lime kiln. Kegiatan pelatihan ini meliputi : a) Pemberian materi mengenai pengelolaan energi dan teknik-teknik konservasi energi. b) Pemberian evaluasi kepada peserta pelatihan guna menentukan SDM (Sumber Daya Manusia) yang akan turut serta mengikuti audit energi bersama dengan konsultan. c) Pempentukan tim pendamping audit energi ( team industry obyek ). Langkah 4 : Pengumpulan data pemakaian energi da data produksi yang diambilkan dari bagian atau cost center tertentu ( form data sheet , data historis, dan lain-lain). Langkah 5 : Pengolahan data dan evaluasi awal untuk mendpatkan intensitas energi serta mengidentifikasi Peluang Penghematan Energi (PHE). Hasil identifikasi PHE selanjutnya dianalisis untuk menghasilkan daftar PPE berdasarkan besaran penghematan yang diperoleh dengan kinerja tanpa biaya, biaya rendah, biaya sedang dan biaya tinggi yang dapat ditindaklanjuti oleh pihak industri. Langkah 6 : 26
Presentasi dan diskusi dengan tim pendamping lime kiln terhadap berbagai temuan dan hasil dafta PPE awal yang diperoleh. Langkah 7 : Melakukan evaluasi dan analisis rinci terhadap PPE yang diperoleh. Langkah 8 : Menyusun laporan audit energi mencakup berbagai rekomendasi PPE dan manajemen energi yang disampaikan kepada industri. Tahapan-tahapan pelaksanaan audit yang menggambarkan berbagai kegiatan awal pelaksanaan sampai kegiatan akhir audit energi ada pada Gambar 6.
27
Kick of Meeting
Survei awal identifikasi industri
PERSIAPAN
Rencana kerja dan infrastruktur kegiatan
Laporan Rencana Kerja
Mobilisasi personel
Pelaksanaan Audit Energi
Identifikasi PHE
Identifikas Program
(Peluang Hemat Energi)
Hemat Energi
Rencana konservasi energi di perusahaan/industri
Penghematan/Penelitian dan
Pengukuran Konsumsi Energi
Mengetahui kegiatan konsen yang sedang dilaksanakan
Data konsumsi energi :
Laporan Survei
Data primer
Data sekunder
ANALISA PHE .
(Analisa Energi) 1. Evaluasi konsumsi energi sistem kelistrikan daan sistem termal 2. Evaluasi efisiensi dan performasi peralatan (utilitas dan mesin produksi) 3. Evaluasi modus operasi
Pola suplai dan demand energi
Pola produksi Pola penanganan peralatan energi
REKOMENDASI
No/Low Cost
Mediuam CostHigh Cost
Gambar 6. Tahapan Pelaksanaan Kegiatan Audit Energi
28
3.4
Pengamatan Prosedur Studi Kasus Industri
Pada pelaksanaan audit energi data-data yang harus dikumpulkan antara lain data kuesioner, data sekunder, pegamatan dan interview, serta pengukuran. 1.
Data Kuesioner Data kuesioner terdiri dari beberapa data diantaranya yaitu : a.
Data Umum, berisi lingkup area kerja audit energi, struktur organisai, sejarah, serta kapasitas produksi.
b.
Data Proses dan Peralatan meliputi : 1)
Diagram alir proses lime kiln (produksi, kelistrikan, pasokan energi, instumentasi, dll)
c.
2)
Jenis-jenis peralatan utama dan spesifikasi yang digunakan dia rea lime kiln
3)
Jenis-jenis peralatan utilitas dan spesifikasi yang digunakan di area lime kiln
Data Produksi (bulanan, tahunan) 1)
Jenis produk (nama, spesifikasi) dan volume produksi (bulanan, tahunan)
2)
Jenis bahan baku (nama, spesifikasi) dan volume penggunaan (bulanan, tahunan)
d.
e.
2.
Data Penggunaan Energi (bulanan, tahunan) 1)
Sumber energi (jenis, biaya, dan volume penggunaan)
2)
Penggunaan energi (per lokasi, per alat)
3)
Biaya energi (kontrak, biaya satuan)
Status Manajemen Energi 1)
Komitmen manajemen (kebijakan, organisasi, personil)
2)
Audit energi dan evaluasi kinerja
3)
Program efisiensi energi
4)
Sistem monitoring penggunaan energi
5)
Penigkatan kesadaran (sosialisai, kampanye, insentif, disinsentif)
Data Sekunder, Pengamatan dan Interview a.
Data Sekunder berisi tentang data : 1)
Rekening penggunaan energi (bahan bakar, listrik, air, steam atau udara)
2) Design proses dan peralatan, single line, diagram kelistrikan 3)
Data bahan baku, produk
4) Log sheet operasional peralatan b.
Pengamatan 1)
Indikator-indikator pemborosan energi (kebocoran) 29
3.
4.
2)
Aliran proses dan setting operasi
3)
Penerapan kaidah-kaidah efisiensi energi
4)
Kondisi fisik peralatan
5)
Keberadaan alat ukur
Interview a.
Cara pengoperasian (SOP, keselamtan, touble shooting, maintance)
b.
Masalah-masalah dalam pengoperasian
c.
Komunikasi antar staf
d.
Pembinaan pegawai (training )
Pengukuran a.
Pengukuran Spot 1)
Untuk parameter-parameter yang tidak banyak berubah selama operasi
2)
Pengukuran dengan rentang waktu yang jarang
3)
Verifikasi indikator alat ukur di lapangan
4)
Kebutuhan pengukuran secara cepat
5)
Alat ukur meliputi Clamp Meter, Meteran, dan Thermogun/Infra red (thermography)
b.
Pengukuran Online 1)
Untuk kebutuhan melihat fluktuasi dan profil energi
2)
Melihat korelasi antara beberapa parameter secara simultan
3)
Alat ukur meliputi online data recorder, power meter, ultrasonic flowmeter
30
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Hasil Penelitian
4.1.1
Audit Energi Terinci Pada Lime K iln Plant
Kegiatan audit energi dilakukan pada industri pulp dengan fokus area utilitas atau area penunjang proses industri pulp. Data-data penggunaan energi diperoleh melalui proses wawancara kepada pihak terkait yang terlibat secara langsung dan laporan penggunaan energi seperti data produksi dan data penggunaan energi (data historis) sehingga menetapkan area yang akan diaudit, yaitu lime kiln plant . Pelaksanan Audit Energi Terinci (AET) diperlukan untuk memeriksa penggunaan energi secara rinci pada area lime kiln plant berdasarkan kajian engineering dengan urutan prioritas yang jelas. Pada area ini digunakan dua jenis energi, yaitu energi termal yang berasal dari natural gas dan listrik yang berasal dari pembangikt listrik di industri terkait. Pada area lime kiln plant, penggunaan energi terbesar adalah natural gas. Area ini juga merupakan satu-satunya area yang masih menggunakan bahan bakar fosil dalam prosesnya di industri terkait. Oleh karena itu, audit energi yang dilakukan akan difokuskan pada penggunaan energi natural gas yang lebih besar, sedangkan energi listrik pada area ini cenderung lebih sedikit. Natural gas digunakan sebagai bahan bakar untuk proses pembakaran di dalam rotary lime kiln di industri pulp terkait untuk mendaur ulang lime mud dengan proses kalsinasi menjadi kapur yang akan digunakan lagi pada proses sebelumnya, recausticizing . Energi listrik pada area ini digunakan sebagai sumber energi untuk menggerakkan motor listrik, pompa, dan peralatan lain yang menggunakan listrik di area tersebut. Perkembangan komposisi konsumsi energi pada area lime kiln plant sejak tahun 2011 hingga 2015 dapat dilihat dari Tabel 6.
31
Tabel 6. Komposisi Konsumsi Energi Area Lime Kiln Plant Produksi Tahun
4.1.2
Konsumsi Energi
Burnt Lime
Natural Gas
Listrik (A 13)
ton
MMBtu
MMBtu/ton
kWh
MMBtu
2011
139.452,40
711.653,45
2.185,00
7.582.599,00
25.872,89
2012
117.219,00
765.182,18
7.400,00
7.266.182,00
24.793,23
2013
102.722,00
717.386,46
2.963,66
7.132.492,00
24.337,06
2014
110.069,00
800.754,51
2.688,87
7.248.527,51
24.732,99
2015
121.696,00
949.738,60
3.859,12
8.546.685,00
26.192,39
Peluang Penghematan Energi
Peluang Penghematan Energi (PPE) diperoleh dengan cara menganalisa faktor-faktror yang diindikasikan menjadi penyebab dari adanya peningkatan/pemborosan penggunaan energi di area lime kiln plant . PPE kemudian akan diolah dan dianalisa berdasarkan kelayakan teknis-ekonomi dengan mempertimbangkan PPE yang diperoleh terhadap biaya investasi atau modal awal yang harus dikeluarkan dan lamanya waktu pengembalian modal awal untuk akhirnya industri terkait dapat memperoleh keuntungan dari PPE yang direkomendasikan. Kegiatan audit energi dilakukan untuk menemukan PPE yang hasilnya adalah penurunan konsumsi energi di area yang di audit, dalam hal ini lime kiln plant , dengan melakukan
wawancara
terhadap
pihak-pihak
yang
terlibat
secara
langsung
dan
berpengalaman di area tersebut, maupun melakukan observasi secara langsung ke area lime kiln plant yang memberikan hasil berupa penemuan peluang untuk penurunan konsumsi energi, yaitu : 1.
Pengurangan intesitas penggunaan air bersih untuk membersihkan debu kapur disekitar area lime kiln plant .
2.
Pemanfaatan kiln shell heat loss pada rotary lime kiln untuk digunakan sebagai pemanas udara masuk kiln ( primary air heater ) dengan penambahan primary air hood .
4.2
Pembahasan Hasil Penelitian
4.2.1
Analisa Peluang Penghematan Energi
Rotary lime kiln merupakan peralatan utama dalam pembakaran ulang kapur. Kiln adalah drum baja yang berbentuk silinder horizontal dan dilapisi batu tahan api dibagian
32
dalamnya, diameter 3,6 m dan panjang 95 m dengan kemiringan 2,5%. Pendistribusian panas di dalam kiln dapat dirubah dengan mengatur bentuk api yang mana pembentukannya diatur oleh kecepatan aliran udara melalui primary air fan dan ID fan. Reaksi kalsinasi terjadi pada temperatur sekitar 1100oC di dalam kiln. Proses reburning di rotary lime kiln terbagi menjadi 4 fase yang berbeda, yaitu : 1.
Pengeringan, dimana air di dalam lime mud diuapkan.
2.
Pemanasan, dimana lime mud dipanaskan ke temperatur reaksi.
3.
Kalsinasi, dimana peruraian kalsium karbonat menjadi kalsium oksida dan karbon dioksida terjadi (temperatur sekitar 1100oC).
4.
Pendinginan, dimana
burnt lime didinginkan pada sector
cooler sebelum
meninggalkan kiln. Kiln shell heat loss merupakan panas yang terbuang dari bagian kiln shell ke lingkungan sekitar area kiln secara radiasi maupun konveksi. Temperatur kiln shell heat loss berbeda beda di setiap titik pengukuran tergantung seberapa dekat titik pengukuran dengan burner . Temperatur yang masih cukup tinggi ini mengakibatkan suhu di sekitar lingkup kerja lime kiln plant ini terasa panas. Pemanfaatan kiln shell heat loss sebagai pemanas udara masuk kiln atau primary air heater dengan penambahan hood sebagai media perangkap heat loss dari kiln shell . Pemanfaatan ini akan mengurangi konsumsi energi natural gas yang merupakan konsumsi energi tertinggi di area tersebut. Dari hasil observasi pemanfaatan kiln shell heat loss ditemukan Peluang Penghematan Energi (PPE) dengan didapatkannya data temperatur kiln shell yang masih bisa dimanfaatkan dan dapat dilihat pada Lampiran. Berdasarkan pengukuran temperatur secara langsung diketahui bahwa temperatur kiln shell yang bisa dimanfaatkan berada pada meter ke 14 hingga 33 dikarenakan temperaturnya masih cukup tinggi, yaitu diatas 200 oC. Dari hasil perhitungan PPE pemanfaatan kiln shell heat loss pada Lampiran, dapat dianalisa bahwa hood (x) yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur udara dari 30oC hingga mencapai target temperatur 150 oC adalah 8 m. Pada Lampiran, dari hasil perhitungan yang dilakukan untuk mendapatkan biaya energi didapatkan penghematan natural gas sebesar 14,63 MMBtu/d dengan persentase penghematan 0,61% dan total penurunan konsumsi natural gas dalam 1 tahun sebesar 5119,67 MMBtu dengan efisiensi hari kerja dalam satu tahun adalah 350 hari. Jika PPE ini dikonversikan setara solar (toe) maka penghematan yang dilakukan adalah sebesar 174674,5 L/tahun dengan asumsi nilai kalor solar/GCV solar sebesar 9240 kkal/L dengan efisiensi boiler 0,8.
33
4.2.2
Analisa Teknis Kelayakan Ekonomi
Analisa teknis kelayakan ekonomi perlu dilakukan dalam Audit Energi Terinci sebagai rekomendasi yang dilakukan sesuai dengan kajian engineering dan prioritas yang jelas jika terdapat lebih dari satu peluang penghematan yang dapat dilakukan. Berdasarkan hasil perhitungan peluang penghematan energi yang telah dilakukan dapat dianalisa perbedaan pra audit dan pasca audit pada Tabel 7 yang diambil berdasarkan perhitungan pada Lampiran. Tabel 7. Laporan Teknis Kelayakan Ekonomi Peluang Penghematan Energi (PPE) Penghematan per tahun PPE
Natural Gas
Solar
Biaya
Investasi
Pengembalian
(MMBtu)
(L)
(Rp.)
(Rp.)
Modal
5.119,67
174.674,50
Primary Air Heater
1.048.047.000,- 703.782.240,-
8,04 bulan
Dari Tabel 7 Dapat dianalisa bahwa biaya investasi yang diperlukan untuk mengimplementasikan rekomendasi ini cukup besar, yaitu Rp. 703.782.240,-. Analisa teknis kelayakan
ekonomi
tidak
hanya
melihat
untung
atau
rugi
mengimplementasikan
rekomendasi, tetapi juga harus diperhatikan berapa besar modal awal atau investasi yang harus dikeluarkan, keuntungan dari diaplikasikannya PPE yang direkomendasikan serta waktu pengembalian modal atau investasi dapat diperoleh. PPE pemanfaatan kiln shell heat loss sebagai primary air heater ini direkomendasikan untuk diaplikasikan karena selain menghemat biaya energi yang harus dikeluarkan industri terkait juga mengurangi penggunaan natural gas yang merupakan bahan bakar fosil sehingga rekomendasi ini juga turut mendukung meminimalisir penggunaan bahan bakar fosil. Selain menghemat natural gas sebanyak 5119,67 MMBtu per tahun atau setara dengan Rp. 1.048.047.000,- dengan persentase penghematan 0,61%, PPE ini juga mengurangi heat loss pada area sekitar rotary lime kiln sehingga suhu udara di sekitar area kiln dapat lebih rendah. Dengan besar investasi Rp. 703.782.240,- PPE ini tergolong high cost dengan pengembalian modal dari penghematan biaya penggunaan energi selama 8,04 bulan.
34
Table 8. Intensitas Konsumsi Energi Natural Gas Pra dan Pasca Audit Energi
Natural Gas
Peluang Penghematan Energi per Tahun (MMBtu/ton) Pra Audit
Pasca Audit
2583,52
2567,77
Dari Tabel 8 berdasarkan perhitungan di Lampiran, dapat dianalisa bahwa konsumsi natural gas per ton produk burnt lime dalam satu tahun akan mengalami penurunan yang tidak terlampau jauh, dimana konsumsi natural gas pra audit sebesar 2583,52 MMBtu/ton sedangkan konsumsi natural gas pasca audit sebesar 2567,77 MMBtu/ton. Meskipun begitu, jika PPE diimplementasikan akan menghasilkan biaya penghematan energi yang cukup besar dan akan memberikan keuntungan untuk jangka panjang kepada industri terkait.
35
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan
Dari Hasil penelitian dan pembahasan yang telah dilakukan dapat disimpulkan sebagai berikut: Faktor yang menyebabkan peningkatan penggunaan energi natural gas pada unit lime kiln plant adalah tingginya temperatur kiln shell sehingga heat loss-nya pun tinggi dan belum dimanfaatkan. Salah satu cara meminimalisir konsumsi natural gas adalah dengan memanfaatkan heat loss yang terbuang dari kiln shell sebagai pemanas udara masuk ( primary air heater ), dengan dinaikkannya temperatur udara masuk maka konsumsi natural gas akan turut berkurang dikarenakan temperatur pembakaran yang sudah cukup tinggi sehingga beban pembakaran menurun. Hasil identifikasi dan analisis PPE yang diperoleh berdasarkan kelayakan teknis
– ekonomi, kategori rekomendasi yang dapat dilakukan yaitu PPE
pemanfaatan kiln shell heat loss dengan presentase penghematan sebesar 0,61% dapat menghemat konsumsi natural gas sebesar 14,63 MMBtu dengan pengembalian modal selama 8,04 bulan terkategori investasi high cost . 5.2
Saran
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan ada beberapa saran yang dapat dilakukan oleh peneliti selanjutnya yang juga merupakan kekurangan dari hasil penelitian ini, yaitu kegiatan pelaksanaan penelitian di indsutri sebaiknya dilakukan dalam kurun waktu 2 atau 3 bulan pengambilan data terutama jika peneliti belum menguasai atau belum ahli di bidang area audit tersebut. Hal ini dikarenakan peneliti menyadari dari hasil analisa bahwa analisa temuan observasi secara langsung tidak begitu banyak yang bisa dijadikan rekomendasi untuk menekan lebih banyak penggunaan konsumsi energi. Sehingga, peneliti menyarankan sebaiknya peneliti selanjutnya lebih memahami proses di area audit yang dipilih untuk menemukan lebih banyak Peluang Penghaematan Energi (PPE).
36
LAMPIRAN 1.
Data Untuk Audit Energi
Tabel 9. Intensitas Konsumsi Energi Natural Gas Area Lime Kiln Plant Bulan Februari 2016
37
2.
Peluang Penghematan Energi
Pemanfaatan Kiln Shell Heat Loss sebagai Primary Air Heater a)
Data temperatur kiln shell untuk pemanfaatan heat loss. Tabel 10. Data Temperatur Pemanfaatan Kiln Shell Heat Loss
Temperatur rata-rata kiln shell : Tsh =
.−.
(+,+,++9,+99,+ ) Tsh = , Tsh =
Tsh = 213,02 oC b)
Spesifikasi dan Data Operasi Spesifikasi Kiln Shell Kiln diameter : 3600 mm = 3,6 m Pemanfaatan kiln shell heat loss dilakukan dengan menambahkan hood sebagai perangkap panas yang dikeluarkan melalui dinding kiln untuk memanaskan udara yang akan digunakan sebagai input udara kiln ( primary air heater ).
38
Gambar 7. Sketsa Pemanfaatan Kiln Shell Heat Loss dengan Penambahan Hood Hood clearance (X), X A = XB : 200 mm = 0,2 m Panjang hood diestimasi (hood est ) 7 m dengan pengambilan data di 8 titik pada bagian 14.c hingga 33.7. Menghitung Cross Section Area : CSA
= 2A + 2B = {1/4 x 2 x x [(Dkiln + X)2 – Dkiln2]} + [(X x hood est ) x 2] = {1/4 x 2 x 3,14 x [(3,6 m + 0,2 m)2 – (3,6 m)2]} + [(0,2 m x 7 m) x 2] = 2,43 m2 + 2,80 m2 = 5,23 m2
Data Operasi Laju alir udara diestimasi sebesar (vudara) 1,75 m3/s dengan nilai CSA sebesar 5,23 m 2. Kecepatan primary air (udara sekitar kiln) : V , m/s v primary air = ,
v primary air =
v primary air = 0,33 m/s c)
Menghitung Heat Recovery Temperatur primary air sebelum pemanfaatan kiln shell heat loss (Ti). Primary air temp, Ti
= 30oC
= 303 K
Temperatur primary air yang diharapkan setelah pemanfaatan kiln shell heat loss (To). Primary air temp req., To= 150oC
= 423 K
39
Spesifikasi Primary Air Fan Primary air flow rate
= 1,75 Nm3/s (pada 6000 Pa dibagian inlet bruner )
Primary air pressure, Po = 6000 Pa = 6,0 kPa ( gauge) = 1,059 atm abs (1 kPa = 0,00987 + 1 atm absolut) Menghitung densitas udara masuk kiln pada To Pada Tabel A.3-3 Physical properties of air at 101,325 kPa (1 atm abs) dalam buku Transport Process and Unit Operation, Appendix A.3-3, halaman 809. Tabel 11. Physical Properties of air at 101,325 kPa
, To = 1
T (oC)
(kg/m3)
148,9
0,838
176,7
0,785
( − ) (2 1) ( − ) (−,9)℃ ,−,9)℃
, To = 0,838 /3 (
(0,785 0,838)/3
, To = 0,836 kg/m 3 Menghitung laju alir massa primary air (m) m
=vx = 1,75 m3/s x 0,836 kg/m 3 = 1,463 kg/s
Menghitung cp udara pada 150 oC Pada Tabel A.3-3 Physical properties of air at 101,325 kPa (1 atm abs) dalam buku Transport Process and Unit Operation, Appendix A.3-3, halaman 809. Tabel 12. Physical Properties of air at 101,325 kPa
cpudara = 1 cpudara =
T (oC)
cp (kJ/kg.K)
148,9
1,0174
176,7
1,0216
( − ) (2 1) ( − )
(−,9)℃ (1,0216 1,0174) 1,0174 . (,−,9)℃ .
cpudara = 1,018 kJ/kg.K
40
d)
Menghitung Kiln Shell Heat Loss Rumus yang digunakan untuk menghitung kiln shell heat loss diambil dari artikel Lime Kiln Principles and Operation, Terry N. Adams, Ph.D. v primary air = 0,33 m/s Tsh
= 213,02oC
sh
= 0,74 ( steel )
D (kiln)
= 3,6 m
Menghitung Panas Konveksi qc = 1,175 [22,75 x V 2 + 1,8 x (T sh – 25)]0,35 (Tsh – 25) = 1,175 [22,75 x (0,33m/s) 2 + 1,8 x (213,02 – 25)oC]0,35 x (213,02 – 25)oC = 1902,2 W/m 2 = 1,9022 kW/m 2 Menghitung Panas Radiasi qr = 5,668 x 10 -8 sh {(Tsh + 273)4 – 2984} = 5,668 x 10 -8 x 0,74 {(213,02 + 273) 4 – 2984} = 2009,57 W/m 2 = 2,010 kW/m 2 Menghitung Kiln Shell Heat Loss qsh = ½ D i x (qc + qr )i = ½ x 3,14 x 3,6 m x x (1902,2 + 2009,57) W/m 2 = 22109,02 x W/m = 22,109 x kW/m e)
Menghitung Panjang Hood Panjang hood yang diperlukan untuk pemanfaatan kiln shell heat loss sesuai dengan desain yang diinginkan dapat menggunakan rumus : Entalpi udara
= kiln shell heat loss
Atau bisa ditulis sebagai : Qudara
= Qsh
Maka, panjang hood yang diperlukan : Qudara
= Qsh
178,623 kW
= 22,109 x kW/m , ,9 /
x
=
x
= 8,079 m 41
Jadi, panjang hood yang diperlukan untuk menaikkan temperatur primary air menggunakan kiln shell heat loss dari 30oC menjadi 150 oC adalah 8,079 m. 3.
Laporan Biaya Konsumsi Energi
Laporan konsumsi energi ini digunakan untuk melihat perbandingan sebelum dan setelah proses audit energi dilakukan pada produksi 325,18 ton burn lime. a)
Konsumsi Natural Gas
1)
Konsumsi energi natural gas digunakan pada unit lime kiln pada Lime Kiln Plant sebesar 2400,31 MMBtu/d. Peluang Penghematan Energi (PPE) akibat kiln shell heat loss sebesar 178,623 KJ/s atau sama dengan 15433,04 MJ/d. Sehingga, jika PPE ini diimplementasikan, PPE Natural Gas
=
, / , /
= 14,63 MMBtu/d Konsumsi Natural Gas
= 2400,31 MMBtu/d – 14,63 MMBtu/d = 2385,68 MMBtu/d
Penerunan Natural Gas/tahun
= 14,63 MMBtu/d x 350 d/ year = 5119,67 MMBtu/ year
Persentase penghematan
100% , / = 100% , /
=
= 0,609% = 0,61% b)
Konsumsi Setara Bahan Bakar Solar GCV Solar
= 9240 kkal/L
boiler
= 0,8
, = 605272730,964 kkal/d Konsumsi NG setara solar pra =
Konsumsi NG
= 2400,31
=
,9 / 9 ,
= 81882,13 L/d PPE NG
= 14,63MMBtu/d x 252164,40 kkal/MMBtu = 3689165,17 kkal/d
42
PPE NG setara solar
=
=
,9 / 9 ,
= 499,07 L/d Sehingga, jika PPE diimplementasikan, Konsumsi NG setara solar pasca = (81882,13 – 499,07) L/d = 81383,06 L/d Penghematan setara solar/tahun = 499,07 L/d x 350 d/tahun = 174674,5 L/tahun 100% 99, / = 100% , /
Persentase penghematan
=
= 0,609% = 0,61% c)
Biaya Energi Harga solar industri = Rp. 6.000,-/L Konsumsi NG setara solar pra audit
= 81882,13 L/d x Rp. 6.000,-/L = Rp. 491.292.780,-
Konsumsi NG setara solar pasca audit
= 81383,13 L/d x Rp. 6.000,-/L = Rp. 488.298.368,-
Penghematan biaya per hari
= Rp. 491.292.780 - Rp. 488.298.368 = Rp. 2.994.420,-
Penghematan biaya per tahun
= Rp. 2.994.420 x 350 d/tahun = Rp. 1.048.047.000,-
Tabel 13. Biaya Investasi PPE Pemanfaatan Kiln Shell Heat Loss sebagai Primary Air Heater
43
