UPAYA PENGEMBANGAN GREEN PORT MELALUI PENGGANTIAN CAPTIVE POWER PADA GANTRY JIB CRANE

Transkripsi

1 UPAYA PENGEMBANGAN GREEN PORT MELALUI PENGGANTIAN CAPTIVE POWER PADA GANTRY JIB CRANE Rahman Azis Prasojo 1, Epiwardi 2,Gatot Joelianto 3 1 Mahasiswa Program Studi Sistem Kelistrikan, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang 2,3 Dosen Program Studi TeknikListrik, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang rahmanazisp@gmail.com ABSTRACT Port of Panjang is located in Bandar Lampung, Lampung Province. As a strategic port in Indonesia, it requires the development of facilities and equipment to increase its functional role and meets the high standard of service. Four units of Gantry Jib Crane (GJC) in the Dock D is using on-board engine (diesel genset) as a captive power as power supply. Diesel genset operation cost much and poluuting the air around the port. In effort to reach the category of Green Port, PT. Pelindo II intends to save energy and reduce air pollution in the port of panjang, replacing captive power of GJC, which has been using a captive power supply, will be replaced with electricity from the PLN grid. Diesel-gensets that already exist are used as stand-by unit to be operated when the power source of the electricity out or disrupted. The captive power replacement designed and then operating cost analysis and environmental analysis are calculated. With maintaining the genset on each crane, the crane reliability level in the services, loading and unloading can take place continuously. Keywords: Green Port, Gantry Jib Crane, Crane Power Supply, Cable reel System. 1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Pelabuhan Panjang terletak di Teluk Lampung LS dan BT yang berada di kota Bandar Lampung, propinsi Lampung. Karena posisinya yang strategis dan terletak di jalur pelayaran internasional serta tingkat pertumbuhan (growth) di Pelabuhan Panjang meningkat sangat pesat, maka Pelabuhan Panjang merupakan salah satu Cabang Pelabuhan unggulan dan sebagai Pelabuhan kelas I di lingkungan PT Pelabuhan Indonesia II (Persero). Sebagai pelabuhan yang strategis di Indonesia diperlukan pengembangan fasilitas/peralatan sedemikian rupa, sehingga selain dapat menjalankan perannya secara fungsional dengan lancar, tertib, aman dan rapi juga memenuhi standar pelayanan yang tinggi. Saat ini di Pelabuhan Panjang telah dipasang 3 (tiga) unit Quayside Container Crane (QCC) di dermaga E, 4 (empat) unit Gantry Jib Crane (GJC) di dermaga D dan ke depan akan ditambahkan 4 (empat) unit GantryLuffingCrane (GLC). Alat-alat bongkar muat tersebut menggunakan captive powerberupaengine on-board (diesel-generator set) sebagai pembangkit listrik untuk mencatu sistem penggeraknya. Operasi diesel genset ini B-56 membutuhkan biaya yang cukup besar dan menimbulkan polusi udara di sekitar pelabuhan. Konsep Green Port merupakan upaya melindungi komunitas sekitar dari dampak negatif yang mungkin ditimbulkan oleh operasional pelabuhan. Dalam usaha untuk mencapai kategori Green Port, PT. Pelindo II bermaksud untuk melakukan penghematan energy dan mengurangi pencemaran udara dilingkungan pelabuhan Panjang dengan melakukan penggantian captive power alat bongkar muat(container Crane), yang selama ini menggunakan captive power berupa engine onboard (diesel-genset) diganti dengan suplai listrik dari grid PLN. Diesel-genset yang sudah ada digunakan sebagai unit stand-by yang akan dioperasikan bila sumber daya listrik PLN padam atau terganggu. Penggantian captive power pada pelabuhan Panjang adalah empat unit alat bongka rmuat Gantry Jib Crane. Analisis dilakukan dari aspek kelistrikan, ekonomi, dan lingkungan. Model analisis dan perancangan ini diharapkan dapat diterapkan pada pelabuhan lainnya di Indonesia. Sesuai degan latar belakang diatas, penelitian ini akan ditekankan pada: 1. Bagaimana analisis kondisi eksisting alat bongkar muat Gantry Jib Crane di Pelabuhan Panjang ditinjau dari sisi kelistrikan, ekonomi, dan lingkungan.

2 2. Bagaimana perancangan penggantian captive power alat bongkar muat Gantry Jib Crane di Pelabuhan Panjang. 3. Bagaimana perhitungan pengurangan biaya operasional Gantry Jib Crane setelah penggantian captive power. 4. Bagaimana perhitungan pengurangan emisi gas buang Gantry Jib Crane setelah penggantian captive power. 2. Gantry Jib Crane 2.1 Fungsi Operasional Crane Menurut Bhatia A (2012), dalam buku berjudul Electric Overhead Traveling Crane and Hoists, pada dasarnya sebuah Crane adalah alat pengangkat dan pemindah material yang bekerja dengan perinsip kerja tali, crane digunakan untuk angkat muatan secara vertikal dan gerak kearah horisontal bergerak secara bersama dan menurunkan muatan ke tempat yang dituju.dalam proses operasionalnya Pelabuhan Panjang dilengkapi alat bongkar muat crane yang terdiri atas 4 (empat) unit Gantry Jib Crane pada dermaga D sepanjang 486 meter. Gantry Jib Crane (GJC) Adapun fungsi dan gerakan pada masingmasing bagian utama pada Gantry Jib Crane seperti ditunjukkan pada Gambar 1 adalah Luffing Hoist, Gantry Travel, Slewing, dan Main Hoist. Gambar1.PrinsipKerjaGantry Jib Crane LuffingHoistadalah gerakan naik dan turun terhadap boom yang digerakkan oleh motor luffing. Dalam keadaan tidak beroperasi / standby, posisi boom pada sebuah crane harus pada posisi up/naik. GantryTravel merupakan gerakan keseluruhan unit Crane pada jalur rel baik ke arah kiri dan ke kanan. Gerakan ini berfungsi untuk memposisikan unit crane dalam operasional muat ke dalam kapal ataupun bongkar dari kapal. Gerakan Slewing merupakan gerakan rotasi 3600 moving part pada GJC. Pengerak menggunakan motor yang terhubung dengan gear. Main Hoist adalah gerakan naik/ turun beban yang telah dipasang pada kait diangkat atau B-57 diturunkan dengan menggunakan drum, dalam hal ini putaran drum disesuaikan dengan drum yang sudah direncanakan. Drum digerakkan oleh motor listrik dan gerakan drum, dihentikan dengan rem sehingga beban tidak akan naik atau turun setelah posisi yang ditentukan sesuai dengan yang direncanakan 2.2 Captive Power Gantry Jib Crane- Engine On Board Menurut Winarno T di dalam buku Overview of Diesel Consumption for Captive Power in Indonesia, Captive Power Plant adalah pembangki tlistrik yang menghasilkan energy listrik untuk penggunaan sendiri. Captive Power GJC adalah Generator set yang terpasang pada unit crane tersebut sebagai sumber utama catuan dayanya. Kapasitas dan tipe masingmasing engine memiliki spesifikasi yang berbeda sesuai kapasitas angkutnya (Safe Working Load). Masing-masing unit Gantry Jib Crane keseluruhan penggerak utamanya menggunakan motor dan drive AC. 2.3 Cable ReelSystem Secaraumum, CRS ini merupakan satu set (sistem) lengkap yang terdiri atas: Trailing flexible cable Cable guide Roller box Diverter Cable reel Motor drive Magneticcoupling Gearbox (main, sekunder dan additional) Slip ring Cable reel System digunakan untuk menerima tegangan dan membawanya ke atas melalui Cable reel dan slip ring. Cable reel System berfungsi sebagai penggulung atau pengulur trailing cable selama gerakan gantry terjadi. Cable reel ini digerakkan oleh motor AC yang terhubung ke gearbox melalui kopling magnetik. 3. Metodologi Penelitian Penelitian diawali dengan studi literature dan studi lapang. Studi lapang dilakukan di Pelabuhan Panjang Lampung. Selanjutnya dilakukan analisis kondisi eksisting dilanjutkan perencanaan penggantian captive power dengan sumber PLN, dan analisis ekonomi dan lingkungan setelah penggantian captive power terhadap 4 unit GJC di Pelabuhan Panjang. 4. Hasil Penelitian 4.1 Analisis Kelistrikan Kondisi Eksisting Dalam analisis kelistrikan ini dibahas mengenai perhitungan daya beban eksisting,

3 perhitungan daya total, hingga penentuan langganan PLN, dan penentuan denah dan peletakan gardu di Pelabuhan Panjang Perhitungan Daya Beban Gerakan yang mengkonsumsi daya paling besar dan bersamaan adalah gerakan luffing, slewing, dan gerakan hoist. Sementara gerakan gantry tidak mungkin dijalankan pada saat crane bergerak hoisting, sehingga dalam perhitungan daya motor yang diperhitungkan adalah motor Luffing, motor Hoist, motor Slewing, serta beban auxiliary dijalankan bersama. Tabel 1. Data Beban pada GJC 1-4 Nama Beban n P (kw) S (kva) Q (VAR) S Tot CosӨ Aux Luffing Slewing Hoist Gantry Berdasarkan Tabel 1, dihitung Daya satu unit GJC adalah kva PerhitunganDaya Total Kebutuhan langganan daya untuk seluruh beban dilakukan berdasarkan Tabel 2, yaitutabeldemand factor for Multiple Cranes National Electrical Code (NEC). Tabel 2. Demand factor for Multiple Cranes Number of Crane Demand factor (Sumber: 1996 National Electrical Code (NEC) copyright 1999) S GJCtotal= S GJCmax x Demand factor 4 unit crane = kva Setelah daya total ditambahkan cadangan 20%, maka berlangganan TM 20kV, pengukuran disisi TM 20kV, dan pemakaian disisi TM 6.6 kv, golongan tariff industri I-3/TM di sistem 20 kv PLN sebesar 86 A atau 3 MVA. Sehingga mempunyai cadangan daya untuk pengembangan sistem sebesar kva Pemilihan Sistem Tegangan Sistem tegangan dari PLN adalah 20 kv 50 Hz, sementara sistem tegangan dari masing-masing unit crane adalah 400 V, 50 Hz. Berdasarkan pertimbangan jatuh tegangan dan keamanan serta B-58 ketersediaan peralatan, dipilih sistem tegangan distribusi crane 6.6 kv, sehingga tegangan 20 kv PLN diturunkan menjadi 6.6 kv, sebelum diturunkan kembali menjadi tegangan rendah menurut tegangan kerja setiap crane. Garis besar sistem tegangan ditunjukkan pada Gambar 2. DISTRIBUSI PLN 20 KV 20/6.6 kv PANEL 6.6 kv KABEL FLEKSIBEL 6.6 kv SLIP RING 6.6 kv 6.6/0.4 kv Genset On-Board 0.4 kv Gambar 2. Diagram Sistem Tegangan Crane Perancangan Single Line Diagram Dari sistem tegangan yang telah ditentukan, direncanakan single line diagram sesuai dengan kebutuhan penggantian captive power yang garis besarnya terdapat pada Gambar3. Gambar 3.GarisBesar Single Line Diagram Konversi Daya PenentuanDenahdanPeletakanGardu Peletakan gardu untuk penggantian captive power GJC harus berdasarkan kepada denah eksisting dan aktivitas pada Pelabuhan Panjang. Gambar 4 menunjukkan denah gardu baru. Gambar 4. Denah Gardu Baru di Pelabuhan Panjang 4.2 Perancangan Penggantian Captive power Perancangan penggantian captive power meliputi perhitungan breaking capacity, perhitungan tegangan jatuh, perencanaan gardu crane, perencanaan gardu CDP, perencanaan Cable 0.4 kv CRANE MOTOR LOAD TR

4 reelsystem, perencanaan gardu Crane Substation, dan perencanaan Automatic Transfer Switch Perhitungan Breaking Capacity Perhitungan digunakan untuk menentukan besarnya arus hubung singkat pada suatu titik dan breaking capacity pengaman, sehingga pengaman tersebut dapat mengamankan sirkit tanpa merusak pengaman tersebut pada saat hubung singkat. Simulasi menggunakan software ETAP 7.5 dilakukan untuk mengetahui apakah Breaking capacity yang dipilih sesuai. Tabel 3.Perbandingan Isc Hasil Simulasi dengan Pemilihan Breaking capacity Peralatan Berdasar Perhitungan No Lokasi BC Dipilih (ka) Max IscSimulasi (ka) 1 HVMDP MVMDP CDP Gambar 5. Peletakan Peralatan di Gardu Crane Perancangan Gardu CDP Peralatan yang direncanakan dalam gardu CDP adalah Crane Distribution Panel ditunjukkan pada Gambar 6. Berdasarkan perhitungan dan simulasi, Tabel 3 menunjukkan Breaking capacity peralatan yang dipilih telah sesuai Perhitungan JatuhTegangan Jatuh tegangan diperhitungkan untuk menentukan apakah kabel yang dipilih sudah sesuai. Apabila jatuh tegangan melebihi standar, maka diperlukan penambahan kabel atau mengganti luas penampang kabel menjadi lebih besar. Setelah dihitung juga dilakukan simulasi software menggunakan ETAP 7.5 sebagai perbandingan hasil hitung. No Tabel 4. Perbandingan Jatuh Tegangan Hasil Simulasi dengan Perhitungan Lokasi Perhitungan Simulasi %V %drop %V %drop 1 MVMDP CDP GJC Gambar 6. Peletakan Peralatan di Gardu CDP Perancangan Cable reel System Cable reel System digunakan untuk menerima daya 6,6, kv dari MVMDP-CDP dan membawanya keatas melalui Cable reel dan slip ring. Cable reel System berfungsi sebagai penggulung atau pengulur trailing cable selama gerakan gantry terjadi. Cable reel ini digerakkan oleh motor AC yang terhubung ke gearbox melalui kopling magnetik. Ujung trailing cable di bagian atas dihubungkan ke slip ring dan disadap oleh sikat (brush) untuk disalurkan ke CSS. Peletakan Cable Reel pada GJC ditunjukkan pada Gambar 7. Hasil simulasi load flow ditunjukkan di Tabel 4. Terdapat jatuh tegangan yang berada diambang batas standar, yaitu 5%, tetapi hasil itu didapat pada saat semua GJC bekerja secara maksimal bersamasama, dimana keadaan ini tidak mungkin terjadi. Maka pemilihan penghantar pada rancangan ini sudah memenuhi standar dan tidak perlu diganti ke penampang yang lebih besar Perancangan Gardu Crane (Gardu CR) Peralatan yang direncanakan dalam gardu crane adalah Transformator Utama, HVMDP, dan MVMDP. Denah Gardu CR ditunjukkan pada Gambar 5. B-59 Gambar 7. Peletakan Cable reel di GJC

5 4.2.6 Perancangan Compact Sub Station (CSS) Compact Substation (CSS) iniakan digunakan untuk menerima daya PLN 6.6 kv-50 Hz melalui reel system dan merubahnya menjadi daya tegangan rendah dan menyalurkannya ke panel ATS yang berfungsi sebagai pemilih catuan daya PLN atau genset. Denah dan dimensi CSS terdapat pada Gambar8. Gambar8.Gambar Tampak CSS 1. Perhitungan dan Pemilihan Transformator Kering Untuk menguji penentuan kapasitas transformator kering metode pertama, dilakukan analisis motor starting untuk mengetahui kesesuaian kapasitas transformator terhadap arus starting yang terjadi pada saat pengoperasian GJC. Analisis menggunakan software ETAP 7.5. Dalam simulasi ini event yang dimasukkan berdasarkan prinsip kerja motor utama GJC. Berdasarkan grafik hasil simulasi pada Gambar 9, terjadi lonjakan arus start pada saat motor dijalankan, dan yang terbesar adalah pada saat gerakan hoisting mulai dijalankan, yaitu 3.4 MVA pada detik 0.5. Sementara daya maksimum terjadi pada detik yaitu dimana GJC melakukan gerakan Hoisting, Luffing, dan Slewing serta Auxiliary Load yang dinyalakan seluruhnya. Berdasarkan standard IEC :2000, transformator daya pada daya 1 MVA mempunyai impedansi hubung singkat minimal 5%. Jika rating transformator kering di GJC adalah 1 MVA, 6600/400V, 5% impedansi. Kapasitas hubung singkat dari transformator adalah hingga 20 MVA, sehingga mampu menahan lonjakan daya pada saat gerakan hoisting dijalankan yaitu 3.4 MVA. Gambar 9. Hasil Grafik Daya Semu dan Nyata pada Motor Starting Simulation 4.3 Analisis Ekonomi Penggantian Captive power GJC Analisis ekonomi dilakukan dengan menghitung biaya operasional sebelum penggantian captive power dibandingkan sesudah dilakukan penggantian. Gambar 10 menunjukkan grafik biaya operasional sebelum dan sesudah penggantian Captive Power menjadi sumber PLN pada GJC Pelabuhan Panjang. Persentase penghematan biaya operasional GJC dengan biaya operasional GJC sebelum dilakukan penggantian captive power adalah: % Penghematan = = = 45 % Gambar 10.Grafik Biaya Operasional Gantry Jib Crane Periode B-60 Dari hasil perhitungan analisis biaya operasional Gantry Jib Crane diperoleh bahwa dengan penggantian captive power menjadi sumber PLN pada Gantry Jib Crane menghasilkan penghematan biaya operasional selama periode 3 tahun dari tahun 2012 hingga 2014 sebesar Rp ,- atau 45.56% dari biaya operasional awal. Dengan masih dipertahankannya genset pada masing-masing crane, maka tingkat kesiapan crane dalam melakukan pelayanan bongkar muat dapat berlangsung secara kontinu.

6 4.4 Analisis Lingkungan Penggantian Captive power GJC Pada bahasan ini emisi gas buang yang dihitung adalah emisi gas karbon atau CO2. from a Green Container Terminal Perspective. Proceedings of the Eastern Asia Society for Transportation Studies, Vol9, Ucapan Terima Kasih Disampaikan terimakasih kepada PT.Pelindo II cabang Panjang Lampung yang telah memberikan tempat dan waktu pada penulis untuk melakukan observasi dan pengambilan data. Gambar 11.Grafik Emisi Gas Buang GJC Periode Ditunjukkan pada Gambar 30 dan Gambar 11 adalah pengurangan emisi gas buang sebelum dan setelah penggantian captive power. Dari hasil perhitungan analisis lingkungan operasional Gantry Jib Crane diperoleh bahwa dengan penggantian captive power menjadi sumber PLN pada Gantry Jib Crane menghasilkan pengurangan emisi gas buang CO2 yang disebabkan operasional Gantry Jib Crane selama periode 3 tahun dari tahun 2012 hingga 2014 sebesar Kg. 5. Kesimpulan Salah satu upaya pengembangan green port dilakukan dengan cara penggantian ccaptive power dengan menggunakan listrik PLN dapat dilakukan pada Gantry Jib Crane. Sistem penggantian captive power dengan sumber PLN pada GJC di Pelabuhan Panjang direncanakan Gardu CR, Gardu CDP, Cable reel System, Compact Substation, dan Panel ATS. Pemilihan transformator kering mampu menanggung surja starting saat motor dijalankan. Penggantian captive power menjadi sumber PLN pada Gantry Jib Crane menghasilkan penghematan biaya operasional selama periode sebesarrp ,- atau 45.56% dari biaya operasional awal dan juga menghasilkan pengurangan emisi gas buang CO2 yang disebabkan operasional Gantry Jib Crane selama periode sebesar kg. DAFTAR PUSTAKA Bhatia, A, BE Electric Overhead Traveling Crane and Hoists. Conductix Cable Reel SystemAssemby and Installation Instruction Marsudi, D Operasi Sistem Tenaga Listrik. Yogyakarta : Graha Ilmu Winarno, T Overview of Diesel Consumption for Captive Power in Indonesia. Schneider Electric Medium Voltage Technical Guide Yi-Chih & Chang, Wei-Min Performance Analysis of Electric-Rubber Tired Gantries B-61