SISTEM OTOMASI

Kunci Penghematan Listrik di Gedung dan Pabrik

0
147
Membangun masa depan akan menyesuaikan konsumsi daya untuk pasokan energi yang terbarukan dengan sistem pemanas dan pendingin serta penggunaan mobil listrik untuk penyimpanan energi. (Foto: Picture of the Future/SIEMENS)

Teknologi otomatisasi penghemat listrik diterapkan di gedung perkantoran, pabrik, rumah,  kolam renang, dan sarana lain. Apa bila tidak dibutuhkan, secara otomatis gedung pintar itu akan memadamkan peralatan, dan menyalurkan listrik ke peralatan yang membutuhkannya.

Membangun masa depan akan menyesuaikan konsumsi daya untuk pasokan energi yang terbarukan dengan sistem pemanas dan pendingin serta penggunaan mobil listrik untuk penyimpanan energi. (Foto: Picture of the Future/SIEMENS)
Membangun masa depan akan menyesuaikan konsumsi daya untuk pasokan energi yang terbarukan dengan sistem pemanas dan pendingin serta penggunaan mobil listrik untuk penyimpanan energi. (Foto: Picture of the Future/SIEMENS)

Di masa depan, gedung-gedung pintar akan secara otomatis menyesuaikan konsumsi listriknya dengan pasokan tenaga surya dan angin yang berfluktuasi. Sebuah hasil penelitian menghasilkan tentang kelayakan teknis dari pendekatan yang semacam ini, yang mana akan melibatkan penyesuaian sistem dan pompa ventilasi tanpa memengaruhi kenyamanannya. Peralatan untuk menutupi konsumsi yang tinggi di dalam mencegah kelebihan muatan pada jaringan telah sejak lama digunakan secara umum di Amerika Serikat. Teknologi-teknologi otomatisasi yang baru akan membuatnya menjadi lebih hemat energi.

Atap-atap rumah-rumah keluarga dilapisi dengan modul-modul listrik bertenaga surya berwarna biru kehitaman yang cerah, bukit-bukit dipenuhi dengan kincir-kincir angin, dan pertanian-pertanian lepas pantai menghasilkan listrik bertenaga angin di tempat-tempat seperti di Laut Utara dan Laut Baltik. Akan tetapi,  suplai arus listrik dari matahari dan angin tidaklah memungkinkan berlangsung konstan, karena energi yang dihasilkan berfluktuasi dengan cuaca.

Advertisement

Fasilitas-fasilitas energi angin sekarang tercatat mencapai kurang lebih sebesar tujuh persen dari seluruh listrik yang dihasilkan misalnya  di Jerman—hampir  dua persen dari yang kira-kira dihasilkan oleh tenaga surya. Selama beberapa tahun terakhir, taman-taman angin Laut Utara telah berulang kali mati akibat kuatnya angin yang memengaruhi terjadinya kelebihan muatan pada  jaringan lokal.

Pada kasus yang lain, kelebihan listrik telah dikirimkan ke negara-negara tetangga, meskipun pada kenyataannya listrik tersebut tidak benar-benar dibutuhkan. Pengiriman ini kadangkala mengurangi harga-harga yang lebih jauh dapat membuat para suplier merugi, terutama karena mereka juga masih harus membayar biaya-biaya transmisi. Sementara itu, pada saat angin sedang lemah, maka pembangkit-pembangkit tambahan pastilah dihidupkan, yang membuat listrik menjadi lebih mahal.

140211-05b

Meningkatnya penggunaan energi dari sumber-sumber yang dapat diperbaharui akan menempatkan lebih banyak beban pada jaringan-jaringan energi di masa depan. Berdasarkan temuan German Energy Agency, jalur-jalur listrik baru sepanjang 3600 kilometer harus terbangun pada tahun 2020 di Jerman untuk mengantarkan listrik kepada para konsumen. Akan tetetapi, bila penambahan tersebut masih belum cukup, karena jaringan-jaringannya haruslah menjadi lebih pintar agar bisa menciptakan transparansi  yang lebih besar dan memastikan model-model penentuan harga yang lebih fleksibel dan distribusi listrik yang lebih baik.

Sekarang juga sedang dibicarakan bahwa unit-unit penyimpanan listrik yang menyediakan kelebihan listrik ketika angin bertiup dan matahari bersinar, dan kemudian mengembalikannya ke jaringannya ketika angin sedang tenang dan langit sedang mendung. Sebagai tambahannya, kendaraan-kendaraan listrik mungkin digunakan di masa depan sebagai suatu permintaan energi yang sangat besar dengan menggunakan baterai-baterai yang tidak terhingga jumlahnya. Meskipun demikian, baterai-baterai di dalam dua juta kendaraan listrik akan mempunyai suatu kandungan energi kira-kira 40 gigawatt hours listrik, yang menggabungkan kapasitas dari seluruh unit-unit penyimpanan di Jerman.

Konsumsi mengikuti produksi

Sekarang sebuah solusi potensial yang baru atas permasalahan energi yang terjadi melalui sebuah penerapan dari perkenalan secara sederhana akan suatu perangkat lunak yang canggih. Dikenal sebagai “perpindahan muatan”, gagasannya adalah untuk mengatur para pengguna, atau muatan, listrik, di gedung-gedung yang terutama memperbolehkan penggunaannya hanya ketika kincir-kincir angin dan modul-modul listrik bertenaga surya menghasilkan kelebihan energi, misalnya ketika listrik sedang murah.

Sebaliknya, sebanyak mungkin tenaga peralatan listrik diturunkan di malam hari atau ketika angin sedang lemah. Jumlah tenaga itu mengalami suatu paradigma perubahan, karena hari-hari pengoperasian pembangkit listrik bertenaga gas dan batu bara ini diarahkan pada perilaku konsumsi energi  di rumah-rumah tangga, pabrik-pabrik, dan kantor-kantor. Akan tetapi,  di masa depan, situasi tersebut akan secara tepat berubah. Bangunan-bangunan mungkin akan mengalihkan permintaan energinya sejalan dengan pasokan-pasokan energi yang terakhir. Konsumsi akan mengikuti produksi.

Peneliti SIEMENS sedang mengembangkan pengelolaan gedung yang konsumsi listrik, memungkinkan energi untuk diberdayakan tanpa mengorbankan kenyamanan.(Foto: Picture of the Future/SIEMENS)
Peneliti SIEMENS sedang mengembangkan pengelolaan gedung yang konsumsi listrik, memungkinkan energi untuk diberdayakan tanpa mengorbankan kenyamanan.(Foto: Picture of the Future/SIEMENS)

Para spesialis yang bekerja di  Siemens Building Technologies (SBT) dan para peneliti di Universitas Teknik Munich (TUM) telah menemukan bahwa suatu kisaran tentang perlengkapan untuk semua jenis bangunan yang bisa dihidupkan dan dimatikan di dalam suatu peralatan yang relatif sederhana. Tim SBT-TUM tersebut menghabiskan beberapa bulan untuk mengumpulkan data dari pusat manajemen gedung tentang semua hal dari sistem ventilasi dan aktivitas pompa air hingga temperatur di kantor-kantor dan ruang-ruang konferensi.

Mereka mengujakan pertanyaan-pertanyaan seperti: Berapa lama waktu yang diperlukan untuk sebuah kantor membuat bahan-bahan berbobot ringan untuk memanaskan setelah Anda mematikan sistem pendingin ruangan di gedung?

“Pertanyaan kunci bagi kita adalah berapa lama Anda bisa mematikan perlengkapan tertentu tanpa memengaruhi kenyamanan di dalam sebuah ruangan atau kantor,” kata Timm Rössel, seorang asisten peneliti di Departemen Klimatologi Bangunan dan Pelayanan Gedung di TUM. Standar-standar bangunan di Jerman menetapkan bahwa suhu kantor-kantor seharusnya jauh di bawah 21 Celcius jika hendak mempertimbangkan kenyamanannya. Rössel dan temannya Johannes Jungwirth yang bekerja di Departemen Sistem Energi dan Teknologi-Teknologi Aplikasi menganalisis empat jenis bangunan yang berbeda untuk penelitian, yang bangunan kantor dan administratif, rumah-rumah sakit, kolam renang dalam ruangan, dan sekolah.

Mereka menemukan bahwa potensi perpindahan muatan sangatlah tinggi di bangunan-bangunan perkantoran. Sebagai contoh, sistem-sistem ventilasi di dalam kantor dengan tingkat kepadatan normal bisa dimatikan secara sempurna selama sekitar setengah jam tanpa membuat ruangan menjadi sesak, dan hal ini bisa dikerjakan selama beberapa kali sehari. Sistem-sistem ventilasi di garasi bawah tanah juga mengalami hal yang sama. Para peneliti juga mengujikan seberapa sering dan, yang lebih penting, seberapa cepat perjalanan dari elevator-elevator di gedung-gedung kantor. Mereka memutuskan bahwa kecepatan elevator bisa dipersingkat beberapa jam setiap harinya di luar jam-jam sibuk pada pagi dan sore hari, sehingga mengurangi konsumsi listrik selama kira-kira sepuluh persen. Mereka juga menemukan bahwa para pengguna elevator tidak terganggu dengan pengurangan kecepatan.

140211-05d

Ada juga banyak ruang untuk pengembangan di dalam perlengkapan bangunan dengan sebuah sistem layanan air untuk pengurasan toilet. Pompa-pompa yang mengisi tangki-tangki sistem bisa dimulai dengan suatu penundaa selama sekitar 12 jam tanpa adanya bahaya apa pun bahwa tangki-tangki akan menjadi kosong. Di rumah sakit, usaha-usaha penghematan energi bisa berkonsentrasi pada perlengkapan sterilisasi untuk peralatan-peralatan bedah. Di dalam gedung yang dilengkapi dengan kolam-kolam renang  yang berada di ruangan yang menyebabkan potensi perpindahan muatan yang terbesar berada di dalam kompresor yang digunakan di dalam sistem-sistem pengurangan kelembaban, yang bisa benar-benar dimatikan untuk beberapa jam. Hal yang sama juga dilakukan untuk unit-unit ozon dan ultraviolet yang digunakan untuk pemurnian air.

“Hasil dari penelitian tersebut penting bagi kita karena membuktikan bahwa gedung-gedung besar mempunyai suatu potensi perpindahan muatan secara keseluruhan yang diberikan,” ujar Joachim Kiauk, seorang manajer proyek di Siemens Building Technologies (BT) di Zug, Swiss, yang bertanggung jawab terhadap penelitian tersebut.

Baca juga :   Bermanfaat untuk Mesin, Peralatan Industri, Mobilitas, dan Pasokan Energi

“Sederhananya, Siemens sekarang sedang mengembangkan peralatan perangkat lunak dengan TUM yang bisa digunakan untuk mengatur sistem-sistem pengendalian gedung yang sejalan dengan meningkatnya pasokan listrik yang berpusat pada energi yang dapat diperbaharui di masa depan.”

Sebuah regulasi yang baru mulai diterapkan pada tahun 2011 di Jerman, yang mensyarartkan para pemasok energi untuk menawarkan tariff listrik yang beragam sehingga berubah-ubah sepanjang hari sesuai dengan pasokan (supply) dan permintaan (demand). Meskipun sistem tersebut tidak diizinkan untuk fluktuasi harga dalam jangka waktu yang sangat singkat, para ahli percaya bahwa pada masa depan yang paling dekat kita akan mengetahui harga listrik yang berubah setiap jamnya atau setiap lima belas menit.

Di dalam skenario ini, sistem-sistem manajemen gedung akan mematikan atau menurunkan daya dari jenis-jenis peralatan tertentu ketika permintaan listrik tinggi dan kekuatannya menjadi lebih mahal. Pengerjaannya bisa dilakukan pada pagi hari atau pada sore hari ketika barang-barang seperti pengering rambut, pemanggang roti, dan pemanas air sedang digunakan. Penanda harga yang bekerja berdasarkan menit akan membuat sistem-sistem manajemen gedung bisa menghidupkan pompa-pompa  dan kipas-kipas terutama ketika tenaga surya dan angin sedang memenuhi jaringan dan harganya sedang turun.

Beberapa ratus tetapan dan nilai-nilai pengukur dimasukkan ke dalam sistem-sistem manajemen gedung modern saat ini—termasuk suhu-suhu di kantor dan hasil dari buangan kipas. Semua data itu akan terhubung bersama-sama dengan perangkat lunak pemindahan muatan. Para peneliti di TUM menggunakan  simulasi-simulasi gedung untuk memperhalus  spesifikasi-spesifikasi perhitungan yang berhubungan.

“Idealnya, kita akan mampu mengintegrasikan angka-angka ini ke dalam teknologi-teknologi pengendalian yang ada seperti sistem desigo yang kita miliki,” kata Kiauk dari Siemens Building Technologies.

Hanya saja pengetahuan yang dipersyaratkan akan digabungkan ke dalam produk-produk Siemens yang masih harus ditentukan. “Langkah pertamanya adalah penelitian dasar,” kata Christoph Hielscher, kepada dari Pengembangan Bisnis untuk Aplikasi Jaringan Pintar di Siemens Energy.

“Tujuan kami adalah untuk membuat gedung-gedung menjadi pintar dan membuatnya mampu untuk mencatat seberapa cepat proses pendinginannya, berapa banyak panas yang dibutuhkan, dan kapan gedung-gedung tersebut bisa mematikan peralatan-peralatan tertentu untuk menghemat listrik. Masing-masing  gedung mempunyai karakteristiknya tersendiri.”

 

Solusi penyaluran muatan

Di Amerika Serikat, manajemen muatan listrik telah menjadi biasa selama bertahun-tahun. Di sini, fokusnya tidaklah semata-mata pada fluktuasi produksi listrik sebagaimana yang dikenal sebagai penyaluran muatan. Amerika Serikat menghadapi sebuah situasi di mana pembangkit-pembangkit dan infrastruktur listrik dalam beberapa hal sudah tidak sesuai zamannya tetapi masih dipaksakan hingga mencapai batas kapasitasnya. Permasalahan ini terutama menjadi penting ketika jutaan orang Amerika menghidupkan pendingin ruangannya.

Untuk mencegah penyempitan pasokan, maka perusahaan-perusahaan listrik menghentikan konsumen-konsumen tertentu, misalnya dengan menyalurkan muatannya. Sebagai contoh, para pelanggan pribadi yang setuju untuk mematikan  pendingin ruangan mereka pada beberapa hari yang panas di sepanjang tahun akan dihargai dengan tarif listrik yang lebih murah. Hal yang sama dikerjakan pula bagi perusahaan-perusahaan industri dan gudang-gudang pendingin.

Sebagaimana halnya ramalan-ramalan cuaca yang tepat telah membuat tanda-tanda jangka pendek menjadi mungkin, perusahaan-perusahaan listrik telah mampu menginformasikan para pelanggan tersebut dengan mengirimkan e-mail atau meneleponnya sehari sebelumnya.

Sebesar 80 persen dari pelanggan yang menyalurkan muatannya secara langsung terinformasi melalui jalan ini. Langkah ini mungkin kedengarannya rumit, meskipun dengan sebuah layanan pusat informasi berskala nasional akan menjadi jauh lebih murah daripada membangun pembangkit-pembangkit listrik atau komponen-komponen jaringan yang baru.

Membangun sistem manajemen  akan mengambil ratusan parameter untuk  memperhitungkan secara real time dan akan mengubah kebutuhan listrik sesuai keadaan yang terjadi. (Foto: Picture of the Future/SIEMENS)
Membangun sistem manajemen akan mengambil ratusan parameter untuk memperhitungkan secara real time dan akan mengubah kebutuhan listrik sesuai keadaan yang terjadi. (Foto: Picture of the Future/SIEMENS)

Sebagai bagian dari strateginya untuk mengotomatisasikan pengoperasian manajemen muatan, Siemens meminta SureGrid, sebuah perusahaan yang mengembangkan perangkat lunak untuk manajemen muatan bagi sistem-sistem komunikasi dan komputer-komputer yang terpusat. Komputer pusat milik SureGrid di Austin, Texas misalnya, bisa menerima sebuah perintah dari sebuah perusahaan listrik untuk sejumlah listrik yang diminta dan lalu secara otomatis membagikan seluruh  jumlah ke seluruh gedung yang berpartisipasi di dalam suatu wilayah.

Cara ini memecahkan persoalan tentang ketidakcukupan tenaga listrik. Karena itulah ketika sebuah perusahaan listrik meminta penyaluran muatan melalui muatan, tidak ada jaminan bahwa pelanggan tersebut akan mengingat untuk mematikan pendingin ruangannya pada hari yang berikutnya. Pemasok listrik tersebut lalu membutuhkan untuk bermain aman dengan perencanaan lebih banyak penyaluran muatan daripada yang sebenarnya diperlukan. Di sisi lain, otomatisasi akan membuat perhitungan manajemen muatan lebih masuk akan dan aman di masa depan.

Otomatisasi juga menawarkan keuntungan yang lain. Pada kesempatan ini, para pemasok listrik harus menggunakan ramalan cuaca untuk memperkirakan secara kasar satu hari untuk perbaikan ketika dan untuk berapa lama mereka perlu menyalurkan muatan-muatan listrik. Sebaiknya pula di dalam contoh ini, mereka merencanakan di dalam suatu penyangga dan meminta para pelanggan untuk menghentikan peralatan mereka selama beberapa jam, yang pada sebagian besar contoh adalah lebih lama bila dibandingkan dengan yang sebenarnya dibutuhkan.

Otomatisasi akan mengizinkan perusahaan-perusahaan listrik untuk bereaksi tepat sebelum sebuah penyempitan terjadi, yang akan mengurangi durasi dari sebuah peristiwa penyaluran muatan.

Pasar listrik di Amerika Serikat sangatlah berbeda dibandingkan dengan  pasar Eropa. Segala sesuatu di Amerika Serikat berputar di sekitar berkurangnya pasokan, sedangkan di Eropa berkonsentrasi pada berfluktuasinya listrik sebagai hasil dari fasilitas angin dan tenaga surya. Amerika Serikat juga mengambil sebuah langkah awal yang penting kepada konsumsi listrik yang pintar dan cerdas di gedung yang lebih besar melalui sistem-sistem manajemen muatan yang terotomatisasi.

“Langkah yang berikutnya akan diterapkan pada jenis teknologi manajemen gedung yang sedang dikembangkan TUM, yaitu teknologi yang juga sangat fleksibel dan bisa bereaksi untuk merubah harga listrik,” kata Hielscher.

Keuntungannya jelas. Jika masyarakat mematikan pendingin ruangan mereka sekarang, mereka mulai hangat, sedangkan sebuah sistem manajemen muatan yang pintar akan tetap dengan sederhana mengurangi kecepatan lift-lift di gedung mereka. (Bahan diolah dari tulisan Tim Schröder, Pictures of the Future/SEMENS)

Incoming search terms:

Advertisement

Tulis Opini Anda