Charge Discharge
oleh: Azwani Dadeh (azwanidadeh@gmail.com)Abstrak
Charge discharge atau lebih sering disingkat dengan CDC adalah teknik untuk melakukan efisiensi bahan bakar minyak (BBM) dengan mengkonversi catu daya site BTS (Base Transceiver Station) dari dua genset menjadi satu genset dan baterai berikut rectifier pada remote area dimana catu daya dari PLN sulit diperoleh.Berdasarkan data aktual, dengan teknik CDC ini menyebabkan penghematan pemakaian bahan bakar hingga sebesar 75% dibanding teknik sebelum nya. Teknik ini diimplementasikan pada lebih dari 500 site BTS di sebuah operator di Indonesia. Sebuah upaya efisiensi energi yang signifikan menuju green ICT. Payback period sebesar 18 bulan dengan penghematan sebesar lebih dari 40 juta dolar AS dalam kurun waktu 4 tahun.
Informasi Teknis
Metode konvensional yang dilakukan untuk remote area adalah menggunakan dua unit generator set (genset) yang bekerja secara bergantian selama 7 x 24 jam sepanjang tahun. Sistem seperti ini dikenal sebagai sistem double genset. Metode ini memberi tekanan yang cukup besar pada keuangan mengingat tingginya biaya operasional yang harus ditanggung oleh Perusahaan di tengah persaingan antar operator telekomunikasi yang semakin ketat.Inovasi sistem CDC didukung dengan kejelian dan kecermatan menghitung durasi aktif dan non-aktif genset lalu merancang sistemnya. CDC tidak memerlukan teknologi yang canggih untuk mengefisienkan penggunaan BBM di site. Cukup dengan menggunakan controller atau bahkan dengan timer pun sistem ini sudah bisa beroperasi dengan baik.
Skema diagram CDC seperti pada gambar berikut.
 |
| Sistem Double Genset dan Sistem Charge Discharge |
Genset aktif akan mencatu beban (BTS, radio microwave, DC fan dan perangkat lainnya) dan di saat yang sama men-charge baterai. Ketika baterai sudah penuh, genset akan berhenti bekerja dan beban dicatu oleh baterai (discharge). Untuk mencapai efisiensi pemakaian bahan bakar yang tinggi diusahakan membuat durasi aktif genset sesingkat mungkin, akan tetapi masih mampu men-charge baterai yang sanggup mencatu beban cukup lama.
Pada umumnya, konfigurasi double genset yang digunakan adalah 2x20 kVA atau 2x17kVA dan beban total rata-rata sebesar 2.000 watt. Dengan melakukan teknik modelling ditemukan waktu charge dan discharge yang paling efisien yaitu sebesar 6 jam dan18 jam sehari. Kapasitas baterai yang dibutuhkan adalah sekitar 860 Ah dan kapasitas rectifier sekitar 12,000 Watt. Data selengkapnya pada tabel berikut.
 |
| Data Teknis Sistem Charge Discharge |
Payback Period
Perhitungan biaya operasional (opex) dihitung berdasarkan biaya operasional genset per jam. Untuk kasus site dengan double genset, dimana setiap genset aktif selama 12 jam per hari, maka biaya per jamnya adalah USD 4.36 dan biaya ini sudah termasuk bahan bakar dan pemeliharaan rutin serta biaya transportasi untuk pemeliharaan.Jika genset aktif selama 6 jam per hari maka biayanya hanya USD 3.97 per jam. Perbedaan ini disebabkan menurunnya biaya biaya transport dan pemeliharaan.
Dari hasil perhitungan ditemukan bahwa setiap bulannya akan terjadi penghematan sebesar USD 1.4 juta. Dengan investasi total sebesar 25.4 juta dolar AS, maka biaya investasi tersebut akan tergantikan dengan penghematan yang terjadi selama 18 bulan atau 1.5 tahun. Sehingga sisa 2.5 tahun berikutnya adalah total penghematan yang bernilai sekitar USD 40 juta.
Boleh juga.... Salut. Dan, ini tentunya masih bisa ditingkatkan... Mari kita dukung dengan diskusi yang positif.
BalasHapusAda satu hal yang belum saya pahami dalam kasus ini, yaitu pada prinsipnya genset menghasilkan kWh yang sama (liter diesel yang kurang lebih sama dalam) untuk penggunaan yang sama. Misalnya Genset menghasilkan 1000 kWh, seberapapun disimpan maka akan tetap menyimpan besaran yang listrik yang sama bahkan kurang dari 1000 kWh. Bagaimana bisa terjadi penghematan bahan bakar? Apakah ada karakteristik operasi yang mempengaruhi ataukah ada data/faktor lain?
BalasHapusPak Widya Yth, pada prinsipnya, konsumsi BBM genset tergantung dari putaran mesin dan loadnya. Untuk kasus ini, genset yang digunakan adalah genset biasa yang sudah terpasang sejak awal 20 kVA (bukan variabel), konsumsi BBM nya sekitar 3.5 liter/jam. Genset ini akan menghasilkan 16 kW (cos phi 0.8), sebesar apapun load yang dipasang, asal tidak lebih besar dari kapasitas. Setelah dilakukan penggantian (modernisasi) perangkat BTS, dimana loadnya menjadi lebih rendah (2kW) dan tidak lagi memerlukan AC (pendingin). Jadi, kalau load-nya 2kW, berarti ada kelebihan daya 14kW. Daya inilah yang disimpan di batere.
BalasHapusSelain menghemat, CDC ini bermanfaat untuk menjaga mesin agar tidak cepat rusak. Karena jika load terlalu rendah, genset tidak efisien dan kurang panas. Akibatnya, pemuaian (expansion) piston di dalam silinder mesin tidak maksimal sehingga ada oli yang masuk disela-sela piston dan silinder. Akibatnya terjadi carbonizing (karena oli ikut terbakar/panas), dan ini dalam waktu lama akan merusak mesin.
Demikian Pak Widya.
Terma kasih atas pertanyaannya. semoga bisa menjawab.
Wass. Azwani
Tambahan dari jawaban saya sebelumnya:
BalasHapusKelebihan energi yang disimpan di batere tsb, pada saat batere telah penuh, genset akan berhenti bekerja dan energi yang disimpan di batere tsb akan dikeluarkan, setelah energi di batere habis atau sisa sedikit, genset hidup lagi, begitu seterusnya.
Jadi, efisiensi terjadi karena mengurangi jam kerja genset. dalam kasus ini dari 24 jam menjadi hanya 6 jam sehari.
Demikian Pak Widya.
Salam
Azwani
Sekedar sharing, menarik pertanyaan Pak Widya Adi Nugroho apakah ada karakteristik operasi yang mempengaruhi atau data/faktor lain yang mempengaruhi?
BalasHapusDari jawaban Pak Azwani, inovasi yang telah dilakukan adalah dengan melakukan penggantian (modernisasi) perangkat BTS, dimana loadnya menjadi lebih rendah (2kW) dan tidak lagi memerlukan AC (pendingin). Jadi, kalau load-nya 2kW, berarti ada kelebihan daya 14kW. Daya inilah yang disimpan di batere.
Dari data teknis sistem CDC diatas total load : 2.000 watts (2 kw) dan total battery charging 10.000 watts(10kw) serta total rectifier capacity 12,000 watts (12 kw). Mungkin bisa dijelaskan lebih jauh penggantian disisi mananya sehingga menyebabkan penghematan dan data teknis perangkat sebelumnya seperti apa? Dengan demikian bisa kita lakukan gerakan penghematan atau review desain dan inovasi untuk alat atau perangkat-perangkat lain. Dampak kemajuan teknologi (penghematan) ini bisa mempengaruhi prediksi kebutuhan energi riil yang dibutuhkan dimasa mendatang.
Kalau saya tangkap dari penjelasan Pak Azwani (mohon koreksi bila salah) bisa saya uraikan sbb:
1. Dengan melakukan penggantian (modernisasi) senilai 25.4 Juta USD telah dilakukan penghematan dari pola operasi sebelumnya 24 jam operasi per harinya (non stop) menjadi dengan cukup mengoperasikan 6 jam per harinya. Ada penghematan 18 jam operasi atau 75%. Inovasi yang fantastis sehingga dengan perhitungan matematika sederhana bisa diketahui penghematan sekitar 1.4 Juta USD per bulan untuk 500 site dan investasi penggantian (modernisasi) akan tergantikan dalam kurun waktu sekitar 18 bulan atau 1.5 tahun.
2. Kalau dari sisi pembangkit (prime mover) atau diesel genset pemakaian bahan bakar tergantung beban yang disangganya atau ‘rated power output’. Bila beban rendah konsumsi bahan bakarpun akan rendah demikian sebaliknya. Dari literature/brosur/data sheet yang ada dari pabrikan diesel genset (Caterpilar, Perkins,Kohler, dll) mereka menyatakan beban tidak boleh kurang dari 35% dari kapasitasnya. Dari uraian pak Azwani beban yang disangga tetap yakni 16 kW (dan 14 kW nya dialokasikan untuk disimpan dibaterai), dan system charge-dischargenya menggunakan sensor kondisi baterai bila sudah pada posisi ‘low’ genset akan hidup dan bila baterai ‘full’ genset akan mati, demikian seterusnya dan genset beroperasi secara bergantian antara genset 1 dengan genset 2.
Salam
Pak Very Yth.
HapusBetul Pak. Kapasitas genset 20kVA (16 kW) tetapi digunakan untuk mencatu 2kW (beban total BTS dan aksesoris) menyebabkan banyak energi genset terbuang.
Konfigurasi awalnya adalah BTS dengan daya 3 – 5 kW, radio microwave dengan daya 0,2 – 1 kW (tergantung konfigurasi), AC (Air Conditioner) 2,5 PK atau sekitar 2kW serta penerangan site dan tower. Total beban maksimum sekitar 10 kW. Dengan pertimbangan efisiensi genset 80%, total kebutuhan genset sebenarnya sekitar 12.5 kW atau 16 kVA. Untuk mengantisipasi beban lainnya, seperti pemakaian oleh penjaga site, maka dipilih genset dengan kapasitas 20 kVA.
Peralatan power yang terpasang di site selain genset 2x 20 kVA adalah rectifier kapasitas 6kW dan batere 2 hingga 3 bank batere 180 Ah (maksimum 540 Ah) .
Setelah dilakukan penggantian (modernisasi) BTS, dimana BTS tersebut memiliki efisiensi yang cukup tinggi dan dapat beroperasi di suhu 40% sehingga tidak memerlukan AC, tetapi cukup DC fan saja, BTS tersebut bisa ditempatkan di luar shelter (outdoor). Rata-rata permakaian daya oleh BTS dan radio microwave tidak lebih dari 1500 Watt. DC Fan kabinet batere mengkonsumsi sekitar 50 - 200 Watt (variable speed, tergantung suhu) dan sisanya digunakan untuk keperluan penerangan tower dan halaman serta untuk charger laptop dan handphone ketika teknisi bekerja di site.
Untuk mengkonversi site tersebut ke CDC, dilakukan penggantian rectifier menjadi 12 kW dan batere menjadi 900 Ah. Recitifier dan batere ini dipasang di kabinet yang didesain khusus untuk diletakkan di luar shelter, di dekat BTS. Selanjutnya diperlukan controller sebagai otak untuk mengatur kerja genset dan batere secara bergantian dan mengirimkan informasi di site ke Network Operation Center, NOC.
1. Ketika tulisan CDC ini diupload, biaya investasi total sekitar 25,4 juta dollar tersebut masih berupa business plan dan belum dilakukan negoisasi harga. Harga tersebut sebenarnya fluktuatif, tergantung harga komponen, terutama batere sebagai komponen terbesar. Komponen terbesar dari batere adalah timah. Harga timah ini fluktuatif, mengacu ke LME (London Metal Exchange).
Tetapi, ketika direalisasikan, melalui tender dan negosiasi, biaya konversi dari double genset menjadi CDC menjadi lebih rendah lagi. Biaya investasi per site di tahun pertamasekitar Rp 200 juta (batere, rectifier dan controller). Setelah dua tahun, perlu dilakukan penggantian batere dengan biaya tidak lebih dari Rp 100 juta. Total investasi (capex) empat tahun adalah sekitar Rp 300 ratus juta per site. Total 500 site menjadi Rp 150 miliar atau sekitar 15,5 juta dollar (kurs Rp 9800 per dollar)
Dengan investasi yang lebih rendah tersebut, maka tingkat pengembalian investasi menjadi lebih cepat lagi. Biaya operasional double genset sebulan mencapai Rp 30 juta. Dengan CDC hanya Rp 7.5 juta, sehingga penghematan Rp 22,5 juta sebulan, sehingga biaya investasi bisa kemabli dari penghematan selama kurang dari 14 bulan. Selama 34 bulan sisanya, untuk 500 site, akan terjadi penghematan sebesar Rp 383 milyar atau sekitar 40 juta dollar.
2. Beban yang kecil memang akan mengkonsumsi bahan bakar genset lebih sedikit, tetapi ini tidak linier, kecuali kita menggunakan mesin diesel yang variable speed (kecepatan atau RPM mesin menyesuaikan dengan beban). Efisiensi penggunaan bahan bakar akan tinggi jika besarnya beban antara 50% – 70% dari total kapasitas. Sangat direkomendasikan untuk tidak menggunakan genset dengan beban dibawah 35% kapasitas karena akan merusak mesin. Hal ini disebabkan piston genset tidak memuai maksimal karena mesin tidak mencapai panas yang optimal akibat beban yang rendah. Dampaknya adalah oli/pelumas di sela-sela piston akan masuk ke ruang bakar dan ikut terbakar. Lama kelamaan akan terjadi penumpukan arang/karbon sisa pembakaran oli di ruang bakar dan akibatnya mesin akan rusak.
Saya koreksi kalimat terakhir Pak Very, mengenai prinsip kerja CDC. Genset yang digunakan hanya satu unit. Jadi, genset bergantian dengan batere.
Salam
Sangat menarik. Pak Azwani perkenalkan nama saya ALI MAKRUS. Saya bekerja di sebuah perusahaan. Dan kebetulan saya di bagian elektrikal. Saya di berikan tantangan oleh atasan saya, bahwasannya harus meng efisiensikan konsumsi solar pada genset. Yang saya mau tanyakan, apabila genset yang saya gunakan adalah type komatsu 360 KVA, 50 Hz. apakah ada hubungannya antara besar beban dengan solar yang dikonsumsi? Perhitungannya seperti apa pak Azwani? Sedangkan desain pembebanannya di 65%. Mohon bantuan pencerahan Pak.
BalasHapus