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)

Physical Properties Hexane terkait Keselamatan

Flammable Limits (% vol) : 1,2 - 7,4

     Flammable Limit merupakan batas konsentrasi hexane di udara yang bisa memunculkan terjadinya reaksi pembakaran. Hexane di udara dengan konsentrasi dibawah 1,2% atau diatas 7,4% tidak akan bisa terbakar. Tetapi perlu diingat, gas mempunyai sifat memenuhi ruangan sehingga ketika ada uap hexane dengan konsentrasi tinggi di udara, maka uap tersebut akan menyebar dan  lama-kelamaan konstentrasinya akan menurun dan akhirnya pasti masuk dalam range flammable limits sehingga potensi bahaya muncul.

     Dalam proses industri (umumnya hexane dipakai sebagai solvent dalam pabrik ekstraksi), munculnya konsentrasi hexane dalam range flammable limit harus dihindari baik di area lingkungan proses maupun di dalam peralatan proses. Ketika muncul sumber api diarea atau didalam ruang dengan konsentrasi hexane dalam range flammable, maka kebakaran bahkan ledakan akan terjadi. Proses kebakaran maupun ledakan yang terjadi akan berlangsung sangat cepat, dimungkinkan dalam hitungan detik. Jadi ketika kejadian tersebut terjadi, hampir tidak ada yang bisa dilakukan lagi.

     Untuk mencegah munculnya konsentrasi flammable di dalam peralatan proses bisa dilakukan dengan penambaan gas inert misalnya Nitrogen, Karbon Dioksida, Argon maupun Steam pada kondisi tertentu, misalnya saat start-up maupun purge. Sedangkan untuk mencegah munculnya konsentrasi flammable di area lingkungan sekitar pabrik bisa dilakukan dengan pencegahan kebocoran peralatan

     Sebagai catatan, range flammable tersebut berlaku pada kondisi suhu dan tekanan atmosferis, serta dalam ruang tube 2”.   Range tersebut akan melebar bila suhu, tekanan dan diameter ruang makin besar.

Ignition Temperature (oC):  225

     Ignition temperature merupakan suhu yang diperlukan untuk memulai atau menyebabkan ledakan dengan sendirinya walaupun tidak ada pemicu luar berupa api atau percikan. Kondisi operasi pabrik yang menggunakan hexane tidak boleh bersuhu diatas ignition temperature dan dalam prakteknya perlu 10% sebagai faktor keselamatan.

Flash Point (oC):  -26 

     Flash point merupakan cairan dimana bahan cair atau bahan mudah menguap memberikan uap yang cukup untuk membentuk campuran yang bisa terbakar dengan udara yang berada pada permukaan bahan cair tersebut. Jadi ketika hexane pada suhu lingkungan diberi api, maka hexane tersebut akan terbakar. Hal ini berbeda dengan cairan yang mempunyai flash point diatas suhu lingkungan, misalnya  minyak goreng yang mempunyai flash point 135oC, maka minyak goreng tidak akan terbakar pada suhu lingkungan, bahkan aman untuk menggoreng karena flash point-nya yang tinggi.

     Cairan dengan titik nyala dibawah 0 oC tergolong cairan sangat mudah sekali menyala.

Vapor Density (udara = 1):  2,975

     Vapor density menunjukkan perbandingan berat uap hexane dibanding dengan udara pada volume yang sama, suhu dan tekanan tertentu. Uap hexane 2,975 kali lebih berat daripada udara, sehingga uap cenderung mengalir dipermukaan, mengumpul di area bawah dalam ruang yang terkurung/tertutup. Oleh karena itu, dalam pabrik yang menggunakan hexane, tidak boleh terdapat basement, input vent blower diambil dari bagian bawah tangki, semua peralatan proses harus terdapat jalur drain dibagian dasar dan semua permukaan peralatan tidak boleh bersuhu diatas ignition point hexane. 

Boiling Point, pada tekanan 1 atm (oC):  69

     Boiling point merupakan suhu dimana hexane akan mendidih. Alat proses untuk penguapan hexane, misalnya evaporator, stripper dan toaster, suhu operasinya harus diatas boiling point, umumnya untuk memperoleh hasil penguapan yang maksimal digunakan suhu diatas 100oC. Sedangkan alat proses yang menggunakan hexane dalam bentuk cair, misalnya ekstraktor, suhu operasinya harus dibawah boiling point, biasanya dalam kisaran 50 - 60 oC.

     Dari sisi keselamatan, hexane tergolong mempunyai titik didih rendah. Hal ini berarti bila terjadi kebakaran pada tangki hexane, maka tekanan akan cepat meningkat. Bila tangki tidak menpunyai relief valve, maka ledakan besar akan cepat terjadi. Sedangkan bila tangki dilengkapi dengan relief valve, maka proses penyusutan quantity hexane akan berlangsung dengan cepat, akibatnya proses penyerapan panas oleh cairan hexane berkurang dan akhirnya tangki akan sobek dan meledak.

Vapor  Pressure, pada suhu 38 oC (atm):  0.34

     Vapor pressure adalah tekanan parsial suatu uap pada kesetimbangan dengan fase bukan uapnya. Nilai tekanan uap sangat dipengaruhi oleh suhu operasi, semakin tinggi suhu semakin besar tekanan uapnya dan semakin mudah cairan hexane menguap hingga dicapai suhu didih. 

     Tekanan uap menunjukkan jumlah fraksi uap dari suatu cairan dalam kondisi kesetimbangan. Dalam aplikasi di dunia industri, sifat tekanan uap ini digunakan dalam perancangan jumlah stage dalam proses destilasi maupun kondensasi. Sebagai contoh adalah kondesor untuk mengkondensari hexane, diperlukan jumlah kondensor yang lebih banyak (secara seri) bila dibandingkan jumlah kondensor untuk mengkondensasi air karena tekanan uap hexane yang jauh lebih besar dibanding tekanan uap air.

     Dari sisi keselamanan, peran tekanan uap serupa dengan boiling point. Hexane mempunyai tekanan uap yang tergolong besar, sehingga hexane di area terbuka dan pada suhu lingkungan akan menguap habis. Oleh karena itu, bila terjadi kebakaran, alat pemanam api yang tepat digunakan adalah alat pemanam api untuk gas yaitu tepung dan dilanjutkan dengan busa atau air untuk pendinginan lanjut.

Specific gravity, pada 16 oC (air=1): 0,664

     Specific gravity menunjukkan perbandingan berat cairan hexane per satuan volume, dibandingkan dengan berat air pada volume yang sama, suhu dan tekanan tertentu. Hal ini berarti, bila hexane dicampur dengan air, maka hexane akan berada di atas.

     Proses pemandaman api hexane dengan air tidak efektif  karena hexane akan muncul di permukaan sehingga oksigen sebagai bahan baku reaksi pembakaran akan terus tersedia. Selain itu, air juga bisa membuat api menyebar. Tetapi air bisa berfungsi sebagai pendingin peralatan atau bangunan.