EFFESIENSI PEMAKAIAN STEAM

Lima hari yang lalu Bos memanggilku untuk membahas pencapaian Objektif, salah satunya soal efisiensi pemakaian steam. Si Bos bilang, "Pak Edy, pemakaian steam di pabrik ekstraksi 2012 turun 15% dibanding tahun sebelumnya dan bulan-bulan awal di tahun ini masih memenuhi target. Hal itu tidak jelek, tetapi angka bulanannya sebenarnya berfluktuasi, kenapa tidak bisa dijaga stabil pada kisaran angka yang rendah?"

Dalam hati aku mengeluh, "sudah dikasih sapi, masih minta gajah". Itulah Bos, sudah beberapa kali kujelaskan soal pemakaian steam di pabrik ekstraksi, tetapi dia tetap tidak mengerti atau mungkin tidak mau mengerti. Yang dia lihat adalah data, dan meminta pencapaian yang lebih bagus dari data tersebut atau setidaknya dijaga stabil data pada kisaran yang bagus, tanpa memberi masukan langkah-langkah atau solusi yang bisa dilakukan. Tetapi itu wajar, tugas bos memang seperti itu, yang dipikirkan adalah biaya operasional yang serendah mungkin dan saya harus selalu berpikir bagaimana untuk bisa mencapainya.

Apa yang bisa lakukan untuk menghemat steam?

Pertama untuk bisa menjawab pertanyaan ini kita harus tahu apa itu steam dan bagaimana sifatnya. Steam yang dipakai ada dua jenis, yaitu saturated steam dan superheated steam. Sedangkan fungsi dari steam bermacam-macam tergantung kebutuhan proses, tetapi secara umumnya steam dipakai sebagai media pemanas, pembawa, fluida penggerak, fluida pencipta vacuum, dll.

Saturated steam dikenal juga sebagai steam jenuh/steam basah merupakan steam yang berada dalam kondisi titik didihnya. Pernah ada kasus, di Pabrik Minyak Goreng (PMG) yang menggunakan pembangkit vacuum dengan steam jet ejector, kondisi vacuum  tidak tercapai sehingga proses pembuatan minyak goreng gagal, analisa penyebab masalah dari department (PMG) mengatakan; “vacuum nge-drop disebabkan oleh kondisi steam yang basah”. Sialnya bagi department pembangkit steam (boiler), bos percaya dengan analisa penyebab masalah tersebut (maklum, bos biasanya kurang memahami soal teknis/proses, mereka biasanya lebih memahami bisnis dan manajemen), sehingga department boiler yang kena getahnya.

Steam yang keluar dari boiler dipastikan merupakan steam basah/steam jenuh/saturated steam bila tidak ada proses lanjutan berupa pemanasan lanjut atau reducer tekanan. Dalam mesin boiler air dipanaskan hingga menguap, tekanan steam yang terjadi berhubungan dengan kecepatan penguapan dan flowrate pemakaian steam. Untuk flowrate pemakaian yang tetap, semakan besar tekanan  berarti semakin cepat proses penguapan dan berarti juga semakin besar kebutuhan panas/bahan bakar. Jadi adanya kasus vacuum nge-drop karena steamnya basah merupakan alasan yang tidak tepat selama tekanan steam sesuai spesifikasi dan stabil, sehingga dalam kasus ini, tidak selayaknya department boiler mendapat getahnya karena bisa dipastikan faktor penyebab vacuum nge-drop bukan dari steam.

Sebagai catatan, dalam proses transfer di pipe line dari boler ke pemakai steam, dipastikan akan terjadi proses kondensasi dan penurunan tekanan karena adanya panas yang hilang ke lingkungan. Oleh karena itu, dalam perancangan pipe line dari boiler ke pemakai steam harus dipertimbangkan faktor loss panas, sehingga steam yang sampai ke pemakai sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan.

Superheated steam atau biasa disebut steam kering/steam lewat jenuh merupakan steam dalam kondisi diatas titik didihnya. Superheated steam diciptakan dari saturated steam dengan cara pemanasan lanjut atau dengan flash/reducer steam. Superheated steam dibuat biasanya untuk penggunaan khusus misalnya kondensate yang terjadi merupakan pengganggu proses/alat atau yang dibutuhkan hanya pada kebutuhan aliran fluidanya, contohnya adalah untuk steam stripping, steam penggerak turbin, dll

Saya ingat ketika masih kuliah, Bapak Dosen pernah bertanya "Bila anda menggunakan steam sebagai media pemanas, anda pilih saturated atau superheated steam?" Bila jawabannya adalah superheated steam tanpa alasan lain, Pak Dosen pasti menyalahkannya, karena panas latent steam  sebesar 2100 kJ/kg jauh lebih besar daripada kapasitas panasnya (4,2 kJ/kg/K). Hal ini benar, tetapi jangan sampai tertanam dipikiran bahwa steam untuk pemanas harus saturated steam, bila ada superhated steam yang tidak terpakai (misalnya sisa penggerak turbin) bila dipakai pasti merupakan suatu penghematan yang sangat besar.

Pada prinsipnya, untuk berhemaat pemakaian steam  langkahnya cukup sederhana, yaitu jangan sampai terjadi overprocessing dan kebocoran, serta steam trap harus dalam kondisi normal.

Beberapa hari yang lalu, rekan kerja saya melihat bebapa bagian pipa steam tidak mempunyai isolasi. Dia mengatakan; “Pak Edy, itu pipa steam yang tidak berisolasi apa tidak sebaiknya diberi isolasi, klo terbuka begitu pasti banyak steam yang mengembun dan hal ini merupakan pemborosan steam”.

Benarkah pipa steam yang tidak berisolasi menyebabkan banyak panas steam yang hilang sehingga steam menjadi mengembun? 

Fungsi utama dari isolasi steam adalah fungsi untuk mencegah kecelakaan permukaan panas, bukan sebagai penghambat transfer panas karena sebenarnya hambatan transfer panas oleh isolasi lebih kecil daripada hambatan transfer panas oleh udara. Jadi udara lebih efektif untuk menghambat transfer panas daripada isolasi. Tetapi isolasi menjadi sangat penting untuk menghambat transfer panas di pipa steam bila pipa steam tersebut terletak diruang terbuka yang bisa terkena hujan dan hembusan angin. Hujan dan angin bisa menyebabkan panas steam terbuang.

PEMAKAIAN LISTRIK

Dalam sebuah pabrik, umumnya porsi biaya terbesar untuk biaya operasional (utility) disumbangkan oleh biaya pemakaian listrik. Sedikit saja kita bisa mengurangi pemakaian biaya untuk komponen yang memberikan porsi biaya terbesar dalam operasional, maka penurunan biaya operasional secara keseluruhan akan terasa significant. Oleh karena itu, biasanya bila ada Bos baru, hampir pasti bos tersebut akan menanyakan; “Pak Edy, kebutuhan listrik sebesar ini untuk apa saja? Bisakah lebih dikurangi?”.

Apa yang bisa kita lakukan untuk bisa menghemat pemakaian listrik?

Untuk menjawab pertanyaan itu, kita perlu mengidentifikasi setiap alat/mesin yang menggunakan listrik. Adakah yang bisa tidak perlu dioperasikan atau adakah yang perlu dilakukan pengaturan operasionalnya sehingga diperlukan listrik yang lebih rendah. Dalam identifikasi, sebaiknya dimulai dengan mesin listrik yang membutuhkan listrik yang besar. Pompa dengan power 80 kW tentu lebih berpengaruh terhapat biaya listrik dibanding lampu 100 watt.

Sebenarnya tahapan yang tidak kalah pentingnya adalah tahapan ketika perancangan pembangunan pabrik. Ketika dalam perancangan kita salah mimilih alat/mesin listrik dengan kapasitas yang melebihi kebutuhan proses (overprocessing), maka pemborosan pemakaian listrik akan terjadi selama pabrik dioperasikan dan hal ini merupakan biaya yang sangat besar. Misalnya adalah kita memilih motor untuk pompa, bila dalam perancangan kita memilih pompa yang terlalu besar (motor terlalu besar) dari pada kebutuhan proses, maka selama operasi diperlukan listrik lebih besar daripada yang seharusnya bisa dipakai. Bila sudah terjadi hal seperti ini, untuk mengganti pompa/motor sesuai kapasitas yang diinginkan berarti diperlukan biaya investasi baru lagi yang cukup besar dan hal ini umumnya jarang dilakukan bila overprocessingnya tidak terlalu besar.

Rumus pemakaian listrik adalah kW = 3^0,5 x 0,8 x V x A / 1000. V adalah tegangan listrik yang dalam pabrik biasanya stabil diangka 380 volt. Sedangkan A adalah arus listrik yang besarnya ada yang stabil dan ada yang berubah-ubah tergantung beban yang diberikan. Contoh arus listrik yang besarnya stabil misalnya untuk motor penggerak pompa sentrifugal, lampu, dll. Sedangkan motor untuk menggerakkan mesin yang bebannya berubah, misalnya mesin press, besarnya arus listrik tergantung beban yang diberikan.

Mesin listrik dengan arus stabil harus dipilih yang cocok untuk kebutuhan proses dan jangan sampai terjadi overprocessing. Bila overprocessing, berarti pemborosan untuk selamanya (selama dipakai), bila diganti dengan mesin yang sesui kebutuhan proses, berarti diperlukan investasi baru. Pilih mana yang lebih murah. Untuk mesin listrik dengan arus listrik yang besarnya sesuai beban, maka lakukan operasional yang memerlukan listrik yang paling kecil. Misalnya dengan cara jangan menambah jumlah mesin yang dioperasikan bila beban mesin yang telah dioperasikan belum mencapai maksimal. Satu mesin dengan beban maksimal akan memerlukan listrik lebih sedikit bila dibandingkan dengan mengoperasikan dua mesin dengan beban yang rendah untuk flowrate material proses yang sama.

KEKEKALAN, PENGHEMATAN DAN BIAYA ENERGI

DEFINISI UMUM

Kekekalan energy: Energy tidak dapat diciptakan atau dihilangkan, tetapi hanya bisa diubah dari bentuk energy satu ke energy bentuk lain

Penghematan energy: aktivitas yang dilakukan untuk menghasilkan pemakaian energy yang lebih sedikit

Biaya energy: harga yang harus dibayar untuk pemakaian energy

MOBIL/MOTOR LISTRIK

Sekarang banyak dikembangkan mobil/motor listrik. Benarkah mobil listrik itu bisa menghemat energy dan ramah lingkungan? Dari sisi kekekalan energy, mobil listrik dipastikan merupakan pemborosan energy dibanding dengan mobil berbahan bakar cair/gas bila sumber energy listrik berasal dari bahan bakar cair/gas/padat. Energy bahan bakar  untuk berubah menjadi energy listrik memerlukan tahapan pengubahan bentuk energy lain dan setiap terjadinya proses perubahan bentuk energy pasti ada loss energy yang tidak termanfaatkan. Sebagai contoh adalah turbin dengan bahan bakar batu bara. Batu bara akan dibakar menghasilkan energy pasas untuk memanaskan steam. Panas pembakaran pasti ada yang loss dan tidak semua diserap oleh steam. Energy panas steam akan diubah menjadi energy gerak turbin (pasti muncul loss energy). Dan terakhir energy gerak tubin diubah menjadi energy listrik juga pasti muncul loss energy. Umumnya 10%  energy pembakaran batubara bisa dikonversi menjadi energy listrik sudah merupakan pencapaian yang bagus dari sebuah pembangkit listrik berbahan bakar batu bara (produksi listrik 0,55 kWh dari 1 kg batu bara), ini berarti 90% energy pembakaran merupakan loss energy. Jadi secara kekekalan energy, pemakaian mobil listrik adalah pemborosan energy.

Dari sisi biaya energy, mobil listrik bisa lebih murah dibandingkan mobil berbahan bakar cair/gas bila sumber energy listrik berasal dari energy yang lebih murah dari bahan bakar cair/gas, misalnya batu bara atau energy matahari. Tetapi biaya energy bisa menjadi lebih mahal bila sumber energy listrik juga berasal dari bahan bakar cair (solar). Harga energy untuk jumlah satuan energy yang sama berbeda-beda tergantung jenis energinya.

Dari sisi lingkungan, belum tentu mobil listrik lebih ramah lingkungan dibanding mobil berbahan bakar cair/solar. Untuk mobil listriknya sendiri dipastikan ramah lingkungan karena tidak mengeluarkan gas buang, tetapi bila dilihat secara global (bila sumber energy listrik dari batu bara), pencemaran lingkungan akan dipindah ke pembangkit listrik dan hal ini dimungkinkan secara total jumlah gas buangnya bisa jauh lebih besar.

ALAT PENGUBAH AIR MENJADI BAHAN BAKAR KENDARAAN BERMOTOR

Pada tahun 2010, santer diberitakan di berita nasional penemuan alat untuk mengubah air menjadi bahan bakar yang bisa digunakan untuk menggerakkan kendaraan bermotor. Bahkan penemu alat tersebut adalah tim ahli dari Presiden Republik Indonesia.

Dari sisi kekekalan energy, air dijadikan energy bakar (gas hydrogen) pasti diperlukan energy yang lebih besar daripada energy yang dihasilkan karena panas pembentukan air sebesar 285,58kJ/mol. Ini artinya untuk menguraikan air menjadi hydrogen dan oksigen diperlukan energy sebesar 285,58 kJ/mol air. Energi ini merupakan energi minimal karena belum diperhitungkan loss energy. Untuk menguraikannya bisa dilakukan dengan eletrolisis yang membutuhkan energy listrik. Jadi bisa dipastikan (berdasarkan hukum kekealan energy) energy yang diperlukan untuk mengubah air menjadi energi hidrogen lebih besar daripada energi yang dihasilkan oleh pembakaran hidrogen.

Bila energy listrik berasal dari listrik luar (misalnya listrik turbin), hal ini pasti pemborosan energy dan dimungkinkan lebih mahal dari sisi biaya. Tetapi hal ini bisa dimungkinkan penghematan energy bila energy listrik elektrolisis berasal dari energy gerak roda kendaraan bermotor tetapi hal ini perlu pengkajian lebih lanjut (apakah loss energy bisa diminimalisir? Apakah bisa konsiten untuk jangka waktu lama? Apakah biaya lebih murah?)

KONVERSI DARI BAHAN BAKAR CAIR KE BAHAN BAKAR GAS

Ini merupakan program pemerintah dan faktor utama yang diperhatikan disini hanyalah pada harga bahan bakar gas yang lebih murah daripada bahan bakar cair. Tetapi pemakaian gas sebagai bahan bakar perlu disayangkan dan ini hanyalah program jangka pendek (pemerintah mengambil mudahnya saja) untuk menghemat biaya karena sebenarnya gas bisa digunakan untuk bahan baku industri petrokimia yang akan memberikan nilai tambah lapangan kerja

PEMAKAIAN PEMANAS LISTRIK MENGGANTIKAN PEMANAS STEAM DI PABRIK

Dari sisi kekekalan energy, pemakaian pemanas listrik menggantikan pemanas steam di pabrik hampir bisa dipastikan merupakan pemborosan energy (tergantung sumber energy listrik). Tetapi dari sisi biaya, hal ini bisa dihitung mana yang lebih murah sehingga bisa menurunkan biaya operasional pabrik.

PENUTUP

Harga energy persatuan energy mempunyai nilai berbeda-beda tergantung sumber dan bentuk energy. Pemborosan/penghematan pemakaian energy dari sisi kekekalan energy belum tentu meningkat/menurunkan biaya energy.  Dalam hukum kekekalan energy, setiap perpindahan bentuk energy pasti diikuti energy samping yang dalam aplikasinya merupakan loss energy (kerugian)