6 BAB II DASAR TEORI 2.1. AUDIT ENERGI Audit energi adalah teknik yang dipakai untuk menghitung besarnya konsumsi energi pada bangunan gedung dan mengenali cara cara untuk penghematan. Tujuan suatu audit adalah untuk mengungkapkan peluang - peluang yang ada bagi pengiritan energi atau ECOs ( Energi Conservation Opportunities), yang kemudian dianalisa untuk menentukan ECO mana saja yang di ikutsertakan dalam penghematan atau pengurangan energi. Beberapa istilah yang digunakan dalam pelaksanaan audit energi pada bangunan gedung, diantaranya : a. Konsumsi energi bangunan adalah besarnya energi yang dibangunkan oleh bangunan gedung dalam periode waktu tertentu dan merupakan perkalian antara daya terpakai dan waktu pemakaian. Secara teoritis dapat dijabarkan dalam persamaan berikut : K e = D t x W p (2.1) Dimana : K e = Konsumsi daya energi bangunan gedung (kwh). D t = Daya terpakai pada bangunan gedung (kw). W t = Waktu pemakaian(jam). b. Intensitas konsumsi energi bangunan gedung adalah pembagian antara konsumsi energi bangunan gedung dengan satuan luas total bangunan gedung, dan dapat dinyatakan dengan persamaan:
7 K e IKE = ---------- (2.2) L b Dimana : IKE = Intensitas konsumsi energi bangunan gedung (kwh/m 2 ) K e = Konsumsi energi bangunan gedung (kwh) L b = Luas total banguanan gedung (m 2 ) Sebagai target besarnya intensitas konsumsi energi (IKE) listrik untuk indonesia, mengunakan hasil penelitian yang dilakukan oleh ASEAN USAID pada tahun 1987 yang laporanya baru dikeluarkan pada tahun 1992 dengan rincian sebagai berikut : IKE untuk perkantoran (komersial ) = 240 Kwh/m 2 pertahun IKE untuk pusat belanja IKE untuk hotel /apartemen IKE Rumah sakit = 330 kwh/m 2 perthaun = 300 kwh/m 2 pertahun = 380 kwh/m 2 pertahun. c. Biaya energi listrik bangunan gedung merupakan biaya yang dikeluarkan oleh suatu bangunan gedung yang berkaitan dengan besarnya konsumsi energi listrik yang digunakan dalam periode waktu tertentu, yang dinyatakan dalam persamaan : B B e = --------- (2.3) K e Dimana : B e = Biaya energi listrik bangunan gedung (Rp/kWh). B = Biaya yang dikeluarkan oleh suatu bangunan gedung(rp)
8 K e = Konsumsi energi bangunan gedung (kwh). 2.2. PROSES AUDIT ENERGI. Pada intinya audit energi yang dilakukan terdiri atas dua bagian, yaitu : a. Audit energi awal. b. Audit energi terinci. Audit energi awal pada prinsipnya dapat dilakukan pemilik atau pengelola gedung yang bersangkutan berdasarkan pada data rekening pembayaran energi yang dikeluarkan dan luas bangunan. Disarankan IKE dari hasil audit energi awal disampaikan kepada asosiasi profesi atau instansi yang bersangkutan untuk dijadikan bahan informasi dan masukan dalam menetapkan nilai IKE yang baru. Proses audit energi yang disarankan dapat dilihat dalam gambar 2.1 :
9 Mulai Pengumpulan dan penyusunan data historis energi tahun sebelumnya Data historis energi tahun sebelumnya Menghitung Intensitas konsumsi energy ( IKE ) tahun sebelumnya Audit energi awal Periksa IKE > Target Penelitian dan pengukuran konsumsi energi Data konsumsi energi hasil Pengukuran Periksa IKE > Target Mengenali kemungkinan peluang hemat energy ( PHE ) Analisis PHE Audit energi Tidak ya Rinci Rekomendasi PHE tidak Implementasi Periksa IKE > Target Stop
10 Gambar 2.1. Proses audit energi listrik 2.3. WAKTU PEMAKAIAN DAYA LISTRIK. Pemakaian daya listrik dalam waktu 24 jam terbagi menjadi 2 ( dua ) jenis waktu pemakaian atau pembebanan, yaitu : a. WBP (waktu beban puncak) adalah waktu tertentu tingkat pemakaian daya listrik pada konsumen mencapai puncak kapasitas pembebanan. Waktu beban puncak ini berlaku mulai jam 18.00 WIB sampai dengan 22.00 WIB. b. LWBP ( Luar waktu beban puncak) adalah waktu tertentu tingkat pemakaian daya listrik pada konsumen saat masih di bawah puncak kapasitas pembebanan. Luar waktu beban puncak ini berlaku mulai jam 22.00 WIB sampai dengan 18.00 WIB. Adanya pembebanan waktu pemakaian daya atau pembebanan ini maka timbul tarif pemakaian beban yang berbeda pula. Untuk mengukur besarnya pemakaian daya listrik ini digunakan kwh meter tarif ganda. 2.4. PERHITUNGAN PROFIL PENGGUNAAN ENERGI Besarnya tingkat konsumsi energi masing masing peralatan terpasang pada bangunan, dapat dihitung menggunakan persamaan : K e.pr P pe = ------------- (2.4) K e.b Dimana : P pe = Profil penggunaan energi (%)
11 K e.pr = Besarnya konsumsi energi peralatan (kwh). K e.b = Besarnya konsumsi energi total bangunan (kwh). Profil penggunaan energi yang dianjurkan pemerintah untuk jenis bangunan mall/pusat perbelanjaan diindonesia, dapat dilihat pada table berikut : Tabel 2.1 Pofil penggunaan energi bangunan pusat perbelanjaan/mall. Jenis peralatan Penggunaan energi Pendinginan 66 Peralatan / pencahayaan 17.4 Lift 3 Pompa 4.9 Peralatan lain - lain 8.7 Total 100 2.5. BEBERAPA METODE YANG DIGUNAKAN DALAM RANGKA PENGHEMATAN ENERGI LISTRIK. Penghematan energi dapat dilihat pada tabel 2.2. Tabel 2.2. Metode - metode penghematan energi Nilai investasi Energi listrik Metode penghematan Murah sekali Pengurangan waktu Cara pengoperasian pemakain listrik Murah Penurunan daya akktif (kw) dengan melakukan peralatan listrik Dengan perawatan intensif yang dilakukan terhadap
12 perbaikan dalam efesiensi peralatan listrik. Sedang Relatif mahal pemakaian listrik Mengurangi daya reaktif (kvar) & penurunan dya aktif (kw) secara terbatas Mengurangi daya reaktif (kvar)& penurunan daya akktif (kw) secara terbatas EASI linier partial treatment Capasitor bank EASI linier Partial treatment Mahal Penurunan daya aktif (kw) dengan melakukna retrofit / pengantoian Thermal energi storage system (christopia) Mahal sekali peralatan Penurunan daya aktif(kw) karena peralatan baru Pengantian peralatan dan re-engineering baru. Energi dapat diibaratkan seperti uang, karena sangat vital bagi kebutuhan suatau perusahan atau industri dan juga kini persediana dari energi yang tidak dapat diperbaharui sudah mulai menipis. Pemakainan haruslah bijaksana, seproduktif dan seefisien mungkin. Karena harga dari energi tersebut tidaklah murah, maka sebagai suatu perusahan atau industri haruslah melakukan upaya yang bertitik berat pada penghemataan energi.
13 Suatu peluang penghematan adalah potensi yang dimiliki untuk menghemat pemakaian listrik. Oleh karena itu upaya penghematan haruslah diarahkan untuk : a. Dapat menurunkan daya terpasang dengan meminimunkan beban peralatan/ sistem dengan meningkatkan efiseinsi kerjanya. b. Pengurangan jam kerja, atau c. Kombinasi dari kedua upaya tersebut. Peluang penghematan yang mungkin ada pada suatu bangunan meliputi : a. Selubung bangunan, pengurangan perolehan panas pada selubung bangunan melalui jendela-jendela kaca dan pintu-pintu kaca dengan peneduh luar. Pengurangan perolehan panas tersebut dilakukan dengan pelapisan jendela/pintu tadi dengan film yang memantulkan panas atau dengan penyekatan dan pemdempulan jendela/pintu yang kurang baik akan menaikan beban pendinginan/pemanasan karena ilfiltrasi/eksfiltrasi udara. Selain cara tersebut diatas yang berhubungan dengan penghematan energi pada selubung bangunan adalah isolasi dan warna yang lebih terang untuk atap dan dinding serta plafon atap yang berventilasi. b. Penyetelan mesin pendingin, cakupan pada penyetelan mesin pendingin yang dapat menghemat atau mengurangi penggunaan energi listrik dapat dilakukan dengan cara setting temperatur suhu ruangan, penyimpanan thermal, pengantian mesin pendingin jika sudah tidak memadai lagi,serta melakukan perawatan sesuai dengan schedule yang ada.
14 c. Unit-unit pengaturan udara (Ducting udara ), peluang penghematan yang dapat dilakukan pada ducting udara adalah dengan memastikan isolasi pekerjaan saluran dalam keadaan baik, serta koreksi kebocoran udara serta mengurangi ruangan-ruangan yang membutuhkan kondidi udara yang khusus. d. Pengendalian atau scheduling, peluang penghematan energi listrik yang dapat dilakukan pada sistem pengendalian yaitu dengan menambahkan sistem BAS ( Building Outomatic Sistem) untuk penjadwalan start stop pada sistem pendingin dan juga on off pada sistem penerangan sehingga lebih mudah dalam mengkontrol peralatan yang ada pada bangunan gedung. 2.6. MACAM-MACAM DAYA LISTRIK Dalam sistem tenaga listrik dikenal ada tiga (3) macam daya yang dibangkitkan antara lain : a. Daya aktif atau daya nyata (P). b. Daya Reaktif (Q) c. Daya Komplek(S). 2.6.1. DAYA AKTIF. Daya aktif atau daya nyata merupakan daya listrik yang berubah menjadi suatu tenaga mekanis yang terpakai atau daya listrik yang digunakan untuk melakukan kerja pada beban, dan bisa dikatakan juga daya listrik yang di
15 perlukan untuk beban. Satuan daya aktif ini dinyatakan dalam Watt atau kilowatt. Secara teoritis daya aktif dapat dinyatakan dalam persamaan : P = 3 x V x I x Cos φ (2.5) Dimana : P V = Daya aktif (kilowatt/ kw). = Tegangan ( Volt/ V). I = Arus ( Ampere/ A) Cos φ = Faktor daya. 2.6.2. DAYA REAKTIF Daya reaktif dibedakan menjadi 2 yaitu : a. Daya reaktif induktif adalah daya reaktif yang dibutuhkan untuk menghasilkan medan magnet yang diperoleh dari alat-alat induksi daya yang diakibatkan mengalirnya arus listrik melalui komponenkomponen kawat listrik seoerti pada motor-motor listrik, trafo, ballast dan lain lain. b. Daya reaktif kapasitif adalah daya listrik yang timbul akibat mengalirnya aus listrik pada sebuah atau beberapa kapasitor. Satuan dari daya reaktif adalah Volt Ampere reaktif(var) atau kilovolt Ampere reaktif (kvar). Secara teoritis daya reaktif dapat dinyatakan dalam persamaan : Q = P x Tan Q ( 2.6) Dimana :
16 Q P = Daya reaktif. = Daya aktif. Tan Q = Tangen sudut beda fassa antara arus dan tegangan. 2.6.3. DAYA KOMPLEK Daya komplek adalah penjumlahan secara vektor antara daya aktif dan daya reaktif. Daya ini digunakan sebagai perencanaan pembangkit energi listrik, misalnya pada generator dan tranformator. Daya komplek juga dapat dinyatakan perkalian antara arus listrik dengan tegangan listrik pada suatu beban. Satuan daya komplek ini dinyatakan dalam Volt Ampere (VA) atau kilo Volt Ampere(kVA). Secara teoritis dapat dinyatakan dalam persamaan : S = 3 x V x I (2.7) 2.7. SEGITIGA DAYA Ketiga macam daya yang dijelaskan diatas, mempunyai hubungan yang dinamakan segitiga daya. Hubungan segitiga daya dapat di lihat pada gambar 2.2. S Q φ P Gambar 2.2. Gambar segitiga daya.
17 Dari segitiga daya pada gambar 2.2 hubungan antara ketiga daya listrik tersebut, secara matematis dapat dinyatakan sebagai berikut : S 2 = P 2 x Q 2 ( 2.8) 2.8. FAKTOR DAYA Faktor daya adalah istilah yang dipakai untuk daya listrik yang terpakai kw terhadap daya total yang disampaikan oleh perusahaan listrik negara (PLN) kesuatu perusahaan. Dengan kata lain faktor daya adalah suatu perbandingan antara daya aktif (P) dengan daya komplek (S) atau umumnya faktor daya disebut cos φ. Secara teoritis faktor daya dapat dinyatakan dalam persamaan: P Cos φ = ---------- (2.9) S PT. PLN ( Perusahan Listrik Negara) mempunyai ketentuan bahwa batas minimal nilai faktor daya ( cos φ ) pada bangunan gedung sebesar 0.85. jika di bawah angka tersebut maka dikenakan denda kvar. Pada pemakaian arus bolak-balik (AC) terjadi pergeseran antara fasa tegangan dan arus, tetapi ada kalanya pergeseran fasa tersebut sama dengan nol, yaitu jika beban bersifat resistif misalnya lampu pijar. Beban listrik yang banyak digunakan pada bangunan gedung umumnya beban yang bersifat induktif misalnya motor-motor listrik, lampu TL, dan sebagainya. Dimana mengakibatkan tegangan dan arus tidak sefasa, dan dapat dilihat pada gambar 2.3.
18 IR =I Cos φ φ V IX = I sin φ I Gambar 2.3. Tegangan dan arus pada beban induktif. Pada gambar 2.3. dapat dilihat bahwa arus yang menghasilkan energi adalah I cos Q, dengan demikian semakin besar sudut cos Q semakin kecil nilai cos Q akibatnya merupakan suatu kerugian. Berdasarkan pada hubungan segitiga daya bahwa suplai dari PLN (kva) terdiri dari 2 komponen, yaitu: a. Komponen daya nyata ( P ) yang di hasilkan daya terpakai Watt (W). b. Komponen daya reaktif ( Q ) yang tidak menghasilkan daya terpakai Volt Ampere reaktif (Var). Faktor daya yang rendah mengakibatkan beberapa kerugian, berupa : a. Meningkatkan rugi-rugi hantaran (FR). b. Kapasitas daya komplek (S) terpasang terbuang percuma (kva). c. Dikenakan denda faktor daya ( kvar). d. Biaya pemeliharaan peralatan meningkat. e. Biaya listrik meningkat. Oleh karena itu nilai faktor daya ( cos φ ) yang rendah perlu di perbaiki dengan mengunakan atau memasang kapasitor yang dipasang pararel dengan beban. Hal ini penting karena merupakan salah satu faktor dalam upaya penghematan energi listrik.