Pelatihan dan sertifikasi manajer energi, (3) PRINSIP PENGHEMATAN ENERGI DI INDUSTRI

Pelatihan dan sertifikasi manajer energi, (3) PRINSIP PENGHEMATAN ENERGI DI INDUSTRI

Kompetensi ketiga yang perlu dikuasi oleh manajer energi  megacu kepada SKKNI manajer energi adalah menerapkan tiga prinsip dasar dalam penghematan energi. Pembahasan tentang ketiga prinsip dasar tersebut akan diuraikan lebih gamblang dalam pelatihan manajer energi yang diadakan oleh enerco.

Prinsip penghematan energi oleh manajer energi

Prinsip dasar dalam penghematan energi yaitu mengurangi rugi-rugi energi, meningkatkan efisiensi peralatan pemanfaat energi dan mengurangi biaya energi.

1. MENGURANGI RUGI-RUGI ENERGI

pelatihan dan sertifikasi manajer energi konversi energi enercoDalam setiap proses konversi energi untuk menghasilkan energi yang dapat dimanfaatkan, rugi rugi energi selalu terjadi mengikuti Hukum Termodinamika 2 tentang entropi. Maka yang dapat dilakukan oleh seorang manajer energi adalah mengurangi seminimal mungkin rugi rugi energi tersebut. Pengurangan rugi-rugi energi dilakukan dengan cara : mengendalikan parameter operasi, melakukan pemeliharaan peralatan sesuai prosedur dan menyiapkan keahlian operator sesuai kebutuhan.

Meskipun perbaikan efisiensi energi adalah langkah strategis dalam peningkatan kinerja perusahaan, namum dalam prakteknya implementasi efisiensi energi masih terkendala antara lain karena:

  • Pengetahuan sumber daya manusia (SDM) tentang prinsip-prinsip penghematan energi masih terbatas.
  • Alat-alat ukur untuk memantaupenggunaan energi pada unit peralatan tidak tersedia.
  • Sistem manajemen energi belum sepenuhnya dipahami dan diterapkan.
  • Teknik audit energi belum dikuasai, kemampuan identifikasi potensi penghematan energi dan analisis data energi masih lemah.
  • Informasi konservasi energi yang bersifat best practice
  • Karakteristik operasi dan kinerja energi belum dipahami.

Karena itu penting bagi setiap perusahaan untuk mengikutkan tim manajemen energi dalam seminar, workshop ataupun pelatihan dan dilanjutkan dengan sertifikasi baik untuk manajer energi ataupun auditor energi.

a. Manajer energi mengendalikan parameter operasi

pelatihan dan sertifikasi manajer energi parameter operasi hemat energiParameter operasi kritis adalah faktor dominan yang mempengaruhi konsumsi energi atau intensitas energi peralatan/proses pemaanfaat energi. Berikut ini adalah contoh parameter operasi kritis beberapa peralatan pemanfaat energi untuk sistem termal dan sistem kelistrikan yang sering dijumpai di industri.

Parameter operasi sistem pembakaran

Kali ini, akan dibahas secara ringkas parameter operasi untuk sistem pembakaran yaitu komposisi gas buang (O2 atau C O2) dan temperatur gas buang. Ciri-ciri pembakaran efisien adalah kadar O2 pada gas buang rendah (optimum), suhu gas buang serendah mungkin. Pembahasan lebih detail disertai dengan tanya jawab dan diskusi studi kasus akan banyak diulas pada saat mengikuti pelatihan dan sertifikasi manajer ataupun auditor energi. 

Efisiensi pembakaran buruk ditandai dengan suhu stack gas yang tinggi (di atas 150 oC), excess air tinggi (kadar O2 di stack relatif inggi), dan pembakaran tak sempurna ditandai dengan adanya gas CO dan asap hitam pada cerobong. Indikator efisiensi sistem pembakaran adalah ratio udara dan suhu gas buang. Rasio udara adalah perbandingan antara udara pembakaran aktual dengan udara pembakaran teoritis. Kadar O2 atau CO2 pada gas buang mengindikasikan rasio udara pembakaran aktual. Dengan mengukur kadar oxygen (O2) pada gas buang maka rasio udara pembakaran dapat dihitung dengan formula : Rasio udara = 21/(21 – %O2)

pelatihan dan sertifikasi manajer energ rasio udara pembakaran optimum

Rule of thumb excess air

Pembakaran yang efisien diindikasikan dengan parameter operasi komposisi O2 atau COdalam persen (%) pada gas buang. Efisiensi pembakaran optimum jika rasio udara atau O2 berada pada batas optimum sebagaimana ditunjukkan dalam tabel berikut ini.

Excess air adalah cara lain menjelaskan parameter operasi sistem pembakaran. Pembakaran stoichiometric adalah pembakaran ideal secara teoritis. Namun dalam praktek kondisi stoichiometric tak mungkin untuk mendapatkan pembakaran sempurna. Agar bahan bakar terbakar sempurna, maka udara pembakaran yang dipasok ke ruang bakar harus lebih dari kebutuhan teoritis. Kelebihan udara tersebut disebut excess air. Berikut adalah patokan umum (rule of thumb) yang dapat digunakan dalam praktek untuk menentukan rugi-rugi energi pada sistem pembakaran.

  • Setiap excess air turun 5 %, akan meningkatkan efisiensi pembakaran 1 %.
  • Setiap O2 pada gas buang turun 1 %, efisiensi pembakaran naik 1 %.
  • Setiap suhu gas buang turun 20 oC, efisiensi pembakaran naik 1 %.
  • Setiap suhu udara pembakaran naik 18 oC, bahan bakar hemat 1 %.
b. Manajer energi bertanggung jawab atas pemeliharaan peralatan sesuai prosedur

Pemeliharaan adalah faktor yang mempengaruhi kinerja dan efisiensi operasi peralatan pemanfaat energi, selain juga berpengaruh pada umur operasi peralatan akan menjadi lebih panjang. Contoh sederhana adalah isolasi instalasi uap (outdoor).

Isolasi pipa khususnya instalasi uap yang berada di luar bangunan (outdoor) jika tidak dirawat dengan baik akan menimbulkan rugi-rugi panas cukup signifikan dari permukaan pipa Khususnya pada musim hujan akibat bahan isolasi basah oleh air hujan. Insulasi sistem uap yang tidak terpelihara /rusak menimbulkan kerugian ganda yaitu rugi-rugi energi konveksi dan konduksi serta kerugian akibat pendinginan langsung air hujan. Konsumsi uap meningkat pada saat musim hujan karena sebagian energi dari uap panas digunakan untuk memanasi air hujan yang meresap ke bahan isolasi.

 c. Menyiapkan keahlian operator sebagai tim manajer energi

Keahlian operator sebagai tuntutan operasional harus diterapkan perusahaan secara berkelanjutan, bukan sebagai upaya sesaat dan terputus. Kunci suksesnya penerapan manajemen energi adalah dukungan aktif dan keterlibatan seluruh unit kerja/staf dalam manajemen energi. Untuk itu semua staf khususnya operator yang berhubungan langsung dengan pengoperasian dan pemeliharaan pemanfaatan energi harus memahami prinsip dasar penghematan energi melalui pengendalian parameter kritis dan pemeliharaan rutin. Akan lebih baik jika staf terkait produksi mengerti isu tentang efisiensi energi dan pengaruhnya terhadap produktifitas dan biaya operasi. Disinilah perlunya manajer energi untuk memastikan kemampuan anggota tim energi yang terlibat.

Bidang keahlian operator yang diperlukan untuk meningkatkan kinerja pemanfaatan energi antara lain adalah yang berkaitan manajemen operasional. Seperti faktor operasi yang mempengaruhi efisiensi energi, parameter operasi kritis, teknik identifikasi penghematan energi, prosedur operasi dan pemeliharaan. Pengetahuan seperti disebut di atas akan memberi motivasi dan rasa percaya diri yang lebih baik bagi karyawan dalam implementasi sistem manajemen energi. Salah satu caranya dengan mengikuti pelatihan energi, baik bagi manajer energi ataupun auditor energi.

2. MENINGKATKAN EFISIENSI PERALATAN PEMANFAAT ENERGI

Pemborosan energi pada sistem termal sering terjadi antara lain karena peralatan energi didesain pada saat harga energi masih murah. Saat itu pertimbangan efisiensi energi belum prioritas. Saat ini kondisi sudah berubah, kesadaran akan kelangkaan dan efisiensi energi sudah menjadi pertimbangan dalam mendesain sistem/peralatan energi. Ciri-ciri boros pada sistem pembakaran antara lain rasio udara tinggi (excess air berlebihan), suhu gas buang relatif tinggi (di atas 200 oC).

 a. Daur ulang energi.

pelatihan sertifikasi manajer energi daur ulang energiUntuk mengurangi rugi-rugi energi dilakukan daur ulang panas dengan memanfaatkan kembali panas buangan. Misalnya untuk memanaskan udara pembakaran (air preheater) atau untuk keperluan lain yang bermanfaat. 

Metode daur ulang yang biasa digunakan adalah melalui pertukaran energi dari satu subsistem ke subsistem lain termasuk pemanfaatan kembali energi yang terbuang. Bentuk energi daur ulang pada sistem atau subsistem yang dimaksud kebanyakan adalah pertukaran panas dalam bentuk sensibel atau laten. Metode daur ulang ini dapat meminimalkan input energi sistem secara keseluruhan.

Beberapa peralatan yang memanfaatkan energi daur ulang adalah economiser, waste heat boiler, plate heat exchanger, rekuperator keramik, absorption chiller dll.

b. Inovasi teknologi konversi energi

Teknologi sistem konversi energi adalah rangkaian peralatan yang mengubah energi dari suatu bentuk ke bentuk energi lainnya. Sistem ini diperlukan untuk memanfaatkan kandungan energi secara efektif dengan mengubahnya menjadi bentuk lain yang dapat dimanfaatkan. Misalnya, energi kimia yang terkandung dalam bahan bakar diubah menjadi bentuk energi panas dalam ruang bakar. Energi panas ini oleh boiler dimanfaatkan kembali untuk memproduksi uap, uap digunakan menggerakkan turbin. Kemudian turbin menggerakkan generator, generator menghasilkan listrik dan listrik dimanfaatkan untuk berbagai keperluan sebagai cahaya, panas, pendingin dan lainnya.

Sistem energi merupakan serangkaian proses-proses individu yang membentuk siklus tertutup atau terbuka. Pada siklus tertutup fluida kerja tetap berada di dalam sistem tertutup. Iinterface dengan sekeliling terletak pada boundry dimana panas atau kerja dipindahkan. Misalnya pada lemari es konvensional, pembangkit listrik yang menggunakan sistem uap konvensional dimana fluida kerja tetap berada di dalam sistem.

Pada sistem terbuka, fluida kerjanya adalah udara sekitar yang menutup siklus tersebut. Misalnya pada mesin jet pesawat terbang dimana udara ditarik menuju mesin untuk mengalami proses pembakaran untuk bisa menghasilkan kerja dan selanjutnya dibuang kembali ke udara. Ada pula sistem yang menggabungkan siklus tertutup dan siklus terbuka dengan maksud untuk menghasilkan kerja secara lebih ekonomis. Sistem siklus yang lain adalah cogenerasi tenaga/listrik dan panas untuk keperluan proses pada sistem yang sama.

Siklus Carnot seperti ditunjukkan dalam gambar dibawah ini merupakan siklus paling efisien antara dua temperatur yang berbeda. Efisiensi siklus Carnot, : ηCarnot = (QA – QR)/QA = (T1- T2) /T1= 1 – T2 / T1

pelatihan-dan-sertifikasi-manajer-energi-siklus-carnot

3. MENGURANGI BIAYA ENERGI

Untuk mengurangi biaya energi, seorang manajer energi harus mampu mengidentifikasi sumber energi termurah sesuai spesisikasi kebutuhannya. Dapat dilakukan dengan mengidentifikasi satuan biaya energi berdasar sumber energi dan mengidentifikasi biaya pengadaan energi sesuai dengan spesifikasinya penggunannya.

Dalam operasional industri, masih banyak kalangan beranggapan bahwa mengelola energi adalah bagaimana memenuhi kebutuhan energi. Namun untuk industri tertentu tidaklah demikian. Bagi kalangan usaha atau manajemen, pengelolaan energi selalu dikaitkan dengan keuntungan (benefit). Kepedulian terhadap keuntungan sangat penting dan menjadi prioritas utama dibandingkan dengan kelangkaan penyediaan sumber daya energi. Oleh karena itu, selain mengelola sumber daya energi sesuai dengan kebutuhannya, seorang manager energi perlu memahami dengan baik fungsi biaya energi.

Seperti penggunaan motor listrik pada industri tertentu. Bisa jadi motor listrik adalah pemanfaat energi dengan porsi energi tidak terlalu besar (12%) tetapi biaya yang diperlukan dalam skala perusahaan cukup besar (34%). Manager energi harus harus mampu mengidentifikasi dengan baik, dan mempertimbangkan aspek biaya selain aspek penggunaan energinya.