Dunia Kereta – Smart Maintenance Bantu Kurangi Polusi

Revolusi Industri 4.0 telah membawa pengaruh besar, tidak terkecuali di dunia kereta api yang itu dengan digitalisasi. Salah satunya yaitu dengan smart maintenance, yaitu maintenance atau perawatan yang dilakukan dengan bantuan sensor dan big-data. Lebih detail yaitu dengan bantuan teknologi Internet of Things (IoT). IoT memungkinkan pengamatan pada benda jarak jauh dengan memanfaatkan jaringan internet. Teknologi ini dimanfaatkan dengan menempatkan sensor pada beberapa komponen di kereta untuk diamati jarak jauh di control center. Saking banyaknya data maka untuk mengolahnya perlu metode big-data.

Data yang telah diolah dipakai untuk pertimbangan maintenance yaitu dengan melihat pola yang ada. Misalnya data grafik pada suhu engine, apakah masih normal atau sudah diatas batas normal dan lain sebagainya. Dengan smart maintenance ini maka perusahaan akan lebih mudah dan tepat dalam melakukan perawatan kereta.

Smart maintenance ternyata bisa juga dipakai untuk mengurangi polusi. Bagaimana caranya? Sebuah projek bernama IN2STEMPO (Innovative Solutions in Future Stations, Energy Metering and Power Supply) di Eropa menggarap sebuah projek smart maintenance yang bertujuan untuk mengurangi polusi yang dihasilkan oleh kereta. Fokus projek ini ada tiga yaitu: smart power supply, smart metering, effective station design.

Smart metering dilakukan dengan menggunakan smart meter yang mengukur konsumsi daya listrik dari kereta. Dengan smart meter ini maka data konsumsi energi kereta dapat diperoleh dan dianalisa yang selanjutnya untuk mengampil tindakan dalam upaya penghematan energi. Misalnya dengan mengetahui kapan konsumsi energi bedar dan konsumsi energi sedikit maka perusahaan bisa memperkirakan pembelian daya listriknya.

Smart power supply dilakukan dengan menggunakan FACTS (Flexible AC Transmission System). FACTS membantu perusahaan dalam mempermudah pengendalian supply energi ke kereta. Sedangkan Effective Station Design bertujuan untuk mendapatkan manajemen antrian yang lebih bagus sehingga biaya pembuatan stasiun dapat lebih efektif dan ramah lingkungan.

Secara keseluruhan projek N2STEMPO bertujuan untuk meningkatkan efisiensi konsumsi energi sehingga mampu mengurangi polusi. Selain itu, untuk membantu penumpang agar lebih merasa nyaman bepergian dengan kereta api.

Reff:

IN2STEMPO: How smart maintenance could help support the decarbonisation of our rail network, Global Railway Review, October 2020.

Read More

Dunia Kereta-Kereta paling ramah lingkungan?

Pada artikel ini, kita akan membahas tentang jenis kereta apa yang paling ramah lingkungan. Paling ramah lingkuangan dalam artian paling rendah emisi yang dihasilkan. Ada beberapa kandidat yang akan kita bandingkan disini, yaitu kereta listrik, kereta diesel, kereta baterai, kereta hydrogen, dan kereta biogas. Pada pembahasan kali ini, akan diulas secara komprehensif, dalam artian, meninjau emisi yang dihasilkan mulai dari awal pembentukan bahan bakar, tidak hanya saat kereta beroprasi. Mari simak dan baca sampai selesai.

Kita tengok sebentar tentang sejarah. Dimulai dari kereta uap yang memiliki kecepatan rendah dan polusi yang tinggi. Kemudian digantikan dengan kereta disel dengan kecepatan yang lebih tinggi dan polusi yang berkurang. Selanjutnya, muncul kereta listrik yang dapat melanju lebih cepat dibandingkan kereta disel dan dengan emisi yang lebih rendah dalam pengoperasian kereta. Akan tetapi, kereta listrik membutuhkan prasarana berupa catenary atau LAA (Listrik Aliran Atas). Hal ini, membuat kereta listrik tidak fleksibel dan tidak dapat dioperasikan disemua jalur. Kereta disel masih merajai karena dapat dioperasikan di semua jalur. Kemudian, penelitian tentang alternatif lain dimulai.

Gambar 1. Ilustrasi kereta biogas

Panel Surya.  Sempat ada penelitian tentang kereta dengan tenaga panel surya. Akan tetapi, dengan tenaga panel surya, meski semua atap kereta diberi panel surya, dan kereta berada pada terik siang hari, energi yang dihasilkan panel surya tidak akan mencukupi untuk menggerakkan kereta pada kecepatan operasi yang memadai.

Baterai. Kereta baterai pada dasarnya adalah kereta listrik yang energi listriknya disimpan di baterai. Akan tetapi, kelemahan dari kereta berbasis baterai ini adalah, jarak tempuh yang terbatas karena keterbatasan baterai dan juga biaya perawatan beterai akan mahal. Selain itu, aplikasinya untuk kereta main-line (jarak jauh) tidak bisa menampung energi dari regenerative braking secara optimal karena kereta main-line biasanya percepatan/ perlambatannya rendah.

Hidrogen. Kereta jenis ini memakai fuel cell untuk mengubah hydrogen menjadi listrik. Sistem ini memerlukan beban listrik yang stabil, sehingga kereta ini juga dilengkapi betarai. Jika permintaan daya lisrik besar, maka baterai ikut membantu. Jika permintaan daya listrik kecil, hasil listrik dari fuel cell disimpan di baterai. Sehingga baban listrik fuel cell bisa stabil. Kereta ini memerlukan biaya yang mahal saat ini. Mulai dari proses pembembuatan hydrogen, perawatan komponennya, bahkan jalur suplay hydrogen ke stasiun kereta.

Biogas. Kereta biogas pada dasarnya adalah kereta disel yang memiliki bahan bakar biogas. Biogas adalah bahan bakar ramah lingkungan dari daur ulang sampah organic.

Semua sumber energi kereta yang telah dibahas diatas memilik kelebihan dan kekurangan masing – masing. Gambar 2 bagian atas menunjukkan, bahwa suatu kereta yang membutuhkan energi yang sama tetapi disuplai dari beberapa sumber energi berbeda. Terlihat bahwa enegi permintaan kereta sama. Akan tetapi, energi yang diberikan berbeda pada tiap sumber energi. Terlihat bahwa, energi yang diberikan kereta disel biasa dan disel biogas paling tinggi. Sedangkan pada kereta listrik, sumber listrik mensuplai energi paling sedikit. Hal ini menunjukkan bahwa kereta berbasis disel memiliki efisiensi energi paling kecil. Sedangkan efisiensi paling baik ada pada kereta listrik.

Gambar 2. Energi dan emisi kereta

Kereta paling efisien belum tentu paling ramah lingkungan. Hal ini karena, kita perlu lihat secara keseluruhan sumber energi tadi diperoleh. Gambar 2 bagian bawah menunjukkan emisi greenhouse gas pada setiap jenis kereta. Terlihat bahwa, berdasarkan emisi sumber energi, kereta hydrogen menghasilkan paling banyak polutan dari hasil pembuatan hydrogen. Selanjutnya kereta baterai dari hasil proses produksi baterai dan kereta listrik pada pembangkitan energi listrik. Sedangkan pada kereta disel, polusi lebih banyak dihasilkan pada saat operasional kereta bukan pada proses pembuatan bahan bakarnya. Sedangkan kereta biogas, adalah kereta paling ramah lingkungan dengan polusi paling kecil.

Berdasarkan pembahasan diatas, maka dapat kita simpulkan bersama, kereta paling ramah lingkungan adalah kereta biogas. Sedangkan kereta paling efisien adalah kereta listrik. Semoga bisa menambah pengetahuan kita. Tinjauan diatas tidak mempertimbangkan secara ekonomi. Karena lebih komplek lagi. Sehingga banyak operator memakai banyak jenis kereta untuk saling melengkapi dengan Analisa keuntungan yang utama.

Ref.

Rouqutte, F., Ficot-Boulet, D., Melenchon, M., In search of the zero-emission train, Railway Gazette International, December 2020.

Read More

Kereta Listrik atau Kereta Hidrogen?

Pemanasan global dan polusi udara menjadi isu utama saat ini. Negara-negara di dunia menaruh perhatian dan berupaya mengurangi polusi udara tidak terkecuali sector kereta api. Meskipun kereta api merupakan salah satu moda transportasi massal dengan energi yang paling effisient, kereta masih banyak menyumpang polusi udara. Banyak upaya telah dilakukan untuk mengurangi polusi udara pada kereta api. Salah satunya dengan membuat kereta bertenaga listrik, kereta bertenaga baterai, dan kereta bertenaga hydrogen.

Kereta bertenaga listrik yang dimaksut adalah kereta dengan listrik aliran atas (LAA) atau third rail yang sering kita kenal dengan kereta rel listrik(KRL). Kereta bertenaga baterai adalah kereta yang menggunakan baterai sebagai sumber energinya seperti pada mobil listrik. Sedangkan kereta hydrogen adalah kereta yang menggunakan fuel cell sebagai sumber energinya, yaitu dengan mengubah hydrogen menjadi listrik. Pada artikel kali ini akan dibahas perbandingan antara kereta listrik, kereta baterai, dan kereta hydrogen. Manakah yang paling ramah lingkungan dengan polusi udara paling kecil.

Berikut adalah tabel perbandingan antar jenis kereta diatas yang diabuat oleh Shift2Rail eropa:

Diatas adalah Analisa secara umum, kemudian kita lebih perdalam pada Analisa emisi karbon yang dihasilkan. Jika dilihat sekilas memang kereta berbahan bakar hydrogen paling ramah lingkungan, tetapi dalam hal ini kita akan lihat secara keseluruhan meliputi proses yang diperlukan untuk menghasilkan hydrogen dan memproduksi baterai.

Ketika kita melihat proses secara keseluruhan maka kereta listrik adalah kereta paling efisien, karena listrik yang dihasilkan dari pembangkit langsung disalurkan menuju LAA. Sedangkan pada kereta baterai dan kereta hydrogen, listrik dari pembangkit dipakai untuk memproduksi baterai dan hydrogen baru dipakai pada kereta. Secara lamanya alur proses, maka kereta listrik juga paling efisien jika dilihat secara menyeluruh. Gambar dibawah merupakan ilustrasinya. Jika energi total yang dibutuhkan kereta 1557 MJ (mega joule) dan kereta bisa menghasilkan energi regenerative braking 397 MJ maka energi total yang terpakai 1160 MJ. Energi ini jika dipenuhi dengan bahan bakar hydrogen maka total energi beserta loses pada proses yang dibutuhkan untuk membuat hydrogen menjadi 3432 MJ. Sedangkan apabila digunakan bahan bakar baterai energi yang dituhkan adalah 1311 MJ.

Kereta listrik saat ini masih merupakan kereta yang paling effisient dan dengan emisi paling kecil. Akan tetapi, kereta listrik hanya dapat berjalan pada lintas yang memiliki LAA, sehingga kereta baterai dan kereta hydrogen tetap menjanjikan kedepannya. Apalagi dengan teknologi produksi baterai dan hydrogen yang semakin effisient.

Ref:

Martin Streichfuss and Andreas Schwilling, Accelereting the Decarbonisation of rail, Railway Gazzete, Nov 2019.

Read More

Dunia Kereta - 3 Cara Optimalkan Regenerative Braking pada Kereta Api

Apa itu regenerative braking? Pasti semua sudah tahu karena sudah sering kita bahas. Sekedar pengingat saja, regenerative braking adalah salah satu jenis pengereman elektrik dengan cara mengubah motor traksi menjadi generator sehingga menghasilkan listrik yang dapat dimanfaatkan lagi. Bagaimana caranya motor traksi bisa jadi generator? Mudah, yaitu dengan cara mengubah kutub medan magnet di dalam motor traksi. Ini semua sudah dikendalikan oleh train controller.

Pada artikel ini akan kita bahas bagaimana cara mengoptimalkan metode regenerative braking untuk melakukan penghematan energi pada kereta. Listrik hasil regenerative braking dapat dimanfaatkan sehingga dapat mengurangi konsumsi energi total kereta. Akan tetapi, beberapa kereta tidak memanfaatkannya dan hanya membuangnya ke brake resistor menjadi panas. Sebelum pembahasan lebih lanjut, ingat ya, kalua pengereman ini hanya dapat dilakukan pada kereta yang memiliki motor traksi seperti KRDE, KRL, dan LRT serta MRT.

Ada tiga cara yang sudah umum dipakai dibidang kereta api di seluruh dunia dalam memanfaatkan listrik hasil regenerative braking untuk melakukan penghematan energi yaitu pertama optimalisasi penjadwalan, kedua penggunaan ESS, dan yang terakhir reversible substasion. Tambah bingung! Mari kita bahas satu demi satu.

Optimalisasi penjadwalan dapat dilakukan untuk mengoptimalkan energi hasil regenerative braking untuk penghematan energi. Fase gerak kereta secara umum ada empat yaitu acceleration (percepatan awal gerak kereta), cruising (kondisi kecepatan konstan), coasting (kondisi kereta berjalan meluncur ketika listrik ke motor diputus), dan deceleration (kondisi pengereman). Dari keempat kondisi tadi, jelas acceleration memerlukan energi paling banyak. Sedangkan regenerative braking dilakukan pada saat coasting dan deceleration. Akan tetapi, energi paling banyak pasti saat pengereman atau deceleration. Optimalisasi penjadwalan dilakukan dengan membuat kondisi dimana ketika kereta A hendak masuk ke stasiun 1 dan malakukan pengereman (kondisi deceleration dan menghasilkan energi dari regenerative braking) maka kereta B mulai bergerak dari stasiun B. Sehingga kebutuhan energi kereta B saat acceleration dapat dibantu oleh energi yang dihasilkan kereta A saat deceleration. Metode ini dapat menghemat konsumsi energi hingga 34,5 %.

Cara kedua adalah dengan munggunakan ESS(Energy Storage System) atau piranti penyimpan energi. Jenis ESS yang banyak dipakai adalah baterai, flywheel, dan super-capacitor. Baterai paling banyak dimanfaatkan kerena teknologinya sudah matang. Selanjunya super-capasitor kerena memiliki berat yang ringan hamper sama dengan baterai. Akan tetapi, keunggulan dari super-capacitor adalah mampu melakukan charging dan discharging (pengisian dan penggunaan energi) dalam jumlah besar pada waktu yang singkat. Sedangkan flywheel masih jarang dipakai karena bobotnya yang berat. Selanjutnya ESS dapat dipasang di samping lintas (track side) maupun di kereta (on-board). Penggunaan ESS diklain dapat menurunkan konsumsi energi hingga 30%.

Terakhir dengan menggunakan reversible sustasiun. Mungkin masih asing dengan istilah ini. Maksut dari reversible substation adalah penggunaan converter pada substation yang dapat bekerjad dua arah (reversible). Jika substation menggunakan listrik AC, kemudian masuk ke converter dan disalurkan ke LAA dalam bentuk listrik DC. Maka reversible converter ini mampu mengubah listrik DC menjadi listrik AC dan disalurkan ke substation untuk dimassukkan ke jaringan listrik umum. Dengan metode ini, energi hasil regenerative braking dikembalikan ke jaringan listrik. Dengan demikian, apabila konsumsi listrik kereta 100 MW dan regenerative braking mampu menghasilkan 20 MW, maka pajak yang harus dibayar bisa berkurang menjadi 80 MW saja. Catatan: tergantung kebijakan masing – masing negara/ perusahaan.

Demikian pembahasan tentang cara pemanfaatan listrik hasil regenerative braking untuk meghemat konsumsi energi. Semoga bermanfaat. #railwayforbetterindonesia

Baca juga: Regenerative Braking dan ESS

Referensi:

M. Khodaparastan, A. A. Mohamed and W. Brandauer, "Recuperation of Regenerative Braking Energy in Electric Rail Transit Systems," in IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, vol. 20, no. 8, pp. 2831-2847, Aug. 2019.

Y. Jiang, J. Liu, W. Tian, M. Shahidehpour and M. Krishnamurthy, "Energy Harvesting for the Electrification of Railway Stations: Getting a charge from the regenerative braking of trains.A," in IEEE Electrification Magazine, vol. 2, no. 3, pp. 39-48, Sept. 2014.

Read More

Dunia Kereta - Energi Meter: Bantu Berikan Solusi Energi Pada Kereta

Pada kesempatan kali ini akan kita bahas bagaimana data hasil pengukuran performa kereta api dapat dipakai untuk penentuan strategi penghematan energi pada operasional kereta api. Konsumsi energi pada kereta api dapat diamati dengan akurat menggunakan energi meter. Energi meter dapat dipakai untuk mengukur energi yang dikonsumsi kereta maupun energi yang dihasilkan kereta melalui regenerative braking. Dengan demikian, di beberapa negara, pajak konsumsi energi kereta adalah selisih antara enegi yang dipakai dan energi yang dihasilkan kereta api.

Penasaran seperti apakah kira-kira energi meter kereta itu? Contoh sederhana energi meter yang sering kita jumpai adalah kWh meter atau meteran listrik rumah. Meteran listrik rumah kita dapat mencatat konsumsi energi listrik dari pemakaian listrik dirumah. Sedangkan energy meter kereta api tentunya dilengkapi logger atau pencatat kejadian (event) pada kereta, misalnya kecepatan kereta, gaya traksi dan masih banyak lagi.

Salah satu contoh pemakaian energy meter dilakukan oleh operator kereta api Jerman, Deutsche Bahn (DB), pada tahun 2000. Setelah dievaluasi ternyata data menunjukkan bahwa konsumsi energi berbeda hampir 20% satu hari dengan hari lainnya. Dengan trafik (penjadwalan) yang sama hal ini tidak dapat diprediksi melalui simulasi. Hal ini menunjukkan pentingnya data performa atau data riil pengamatan konsumsi energi yang dapat merekan konsumsi energi dan kejadian selama operasi kereta api. Melalui data tersebut dapat dicari alternative penghematan energi yang terbaik. Misalnya dengan memperbaiki penjadwalan pada waktu – waktu tertentu atau dengan memperbaiki pola operasi dan memperbanyak regenerative braking pada posisi lintasan tertentu.

Pada era revolusi industry 4.0 ini, semua terkoneksi dengan internet, tidak terlepas dengan mesin dan sensor yang disebut dengan istilah Internet of Things (IoT). Melalui teknologi IoT konsumsi energi kereta yang diukur melalui energy meter dapat dikirimkan ke server dan dipantau secara real time. Tidak hanya konsumsi energi, bahkan komponen – komponen penting kereta, seperti suhu bearing, kondisi mesin dan system propulsi juga bisa diamati secara langsung dengan mangaplikasikan IoT.

English title: Energy Meter: Offers solution for reducing energy consumption

Artikel terkait:

Rangkaian FleksibelPerbaiki Load Factor dan Konsumsi Energi Kereta Effisiensi Hemat Energi denganPengaturan Pola Operasi Kereta Api

Reff: www.railway-energy.com, https://www.secheron.com

Read More

Dunia Kereta - Rangkaian Fleksibel Perbaiki Load Factor dan Konsumsi Energi Kereta

Pada artikel kali ini akan kita lanjutkan pembahasan tentang cara – cara melakukan penghematan energy pada operasional kereta api. Salah satu cara yang bisa dilakukan  untuk penghematan konsumsi energy ini adalah dengan menggunakan rangkaian fleksibel. Apa itu rangkaian fleksibel? Yaitu rangkaian kereta yang dapat dipasang dengan jumlah kereta (car) yang banyak dan sedikit berdasarkan jumlah penumpang yang ada. Hal ini akan memperbaiki load factor, yaitu perbandingan jumlah penumpang dan jumlah kursi yang ada. Semakin banyak penumpang atau kursi yang terpakai maka energy yang dikeluarkan dapat terfungsikan dengan baik.

Mari kita bahas lebih dalam pada kereta penumpang maupun kereta barang. Pada kereta penumpang ada dua tipe yaitu kereta yang ditarik lokomotif dan kereta berpenggerak (multiple unit – MU). Pada kereta tipe pertama jika jumlah kereta dalam satu rangkaian dapat dipadatkan sesuai jumlah penumpang yang ada maka secara tinjauan konsumsi energy pasti akan lebih hemat. Misalkan rangkaian dengan sepuluh kereta untuk berjalan dengan kecepatan 100 km/jam memerlukan total energy 500 kJ, maka jika jumlah penumpang sedikit, rangkaian dapat dipadatkan menjadi 8 kereta hal ini akan mengurangi konsumsi menjadi, katakana, 450 kJ. Hal ini karena energy diperoleh dari formula W=P*t sedangkan daya (P) diperoleh dari rumus P=F.v artinya dengan kecepatan yang sama, jika F kecil maka P kecil dan dantinya W juga kecil. Sedangkan F kita tahu sendiri sebanding dengan massa kereta dimana F=Ma, massa kali percepatan kereta api.

Sedangkan untuk kereta tipe MU biasanya berbentuk train set dan sulit untuk dipisahkan antar keretanya. Maka solusi rangkian fleksibel pada MU adalah dengan membuat rangkaian trainset yang tidak terlalu panjang. Misal, satu set MU awalnya terdiri dari enam kereta dipecah menjadi dua set dengan masing – masing set hanya tiga kereta.Cara ini akan meningkatkan fleksibilitas rangkaian. Dimana ketika full load kereta dapat disatukan, sebaliknya ketika penumpang sepi kereta dapat dipisahkan menjadi dua dan bisa melayani rute yang berbeda.

Bagaimana kasusnya untuk kereta barang? Mari kita diskusikan bersama, coba tuliskan pendapat Anda di kolom komentar.

English title: Flexible train help reduce energy consumption

Artikel terkait:

Regenerative braking dan ESS pada Kereta Api

Kereta Api Ramah Lingkungan

Reff: www.railway-energy.com, http://www.railway-technical.com

Read More

Dunia Kereta - Hemat Energi dengan Pengaturan Pola Operasi Kereta Api

Upaya penghematan energi pada kereta api telah banyak dilakukan. Selain dengan cara optimisasi desain dan sistem pada rolling stock, cara lain yang sudah banyak dipakai adalah dengan memperbaiki pola operasi kereta api. Bagaimana bisa pola operasi mempengaruhi konsumsi energi? Sebagai contoh, kereta rel listrik (KRL) A dan B ketika melewati jalur yang sama dari stasiun X menuju Y, apakah kita bisa memastikan konsumsi energi kedua kereta sama?

Pola operasi sangat mempengaruhi konsumsi energi. Pada contoh diatas, sudah dapat dipastikan bahwa akselerasi atau percepatan dan pengereman kedua kereta tidak sama meskipun jalur yang dilalui sama. Pola ini bisa dioptimiasi untuk dapat menekan konsumsi energi, misalnya pada jarak sekian sampai sekian kereta harus akselerasi, kemudian coasting, kemudian braking atau lainya. Sudah banyak penelitian dilakukan tentang optimisasi energi kereta api berdasarkan pola operasi ini.

Untuk mendapatkan energi efisien pada operasional kereta api maka ada beberapa hal yang perlu ditinjau yaitu: penjadwalan, dwelltime, driving advice system, dan pemakaian lintas. Selanjutnya, akan kita bahas satu demi satu secara ringkas dan padat.

Gambar. Pusat Kendali Lintas Kereta Api

(railtechnologymagazine.com)

Pertama penjadwalan. Secara teori, efisiensi energi yang tinggi pada kereta api akan diperoleh jika kecepatan rendah dan juga tidak berhenti ditengah perjalanan. Berhenti ditengah perjalanan, berarti akan ada akselerasi untuk menjalankan kereta api lagi yang memakan banyak energi. Akan tetapi, kenyataannya, penjadwalan kereta api lebih berpedoman pada penggunaan lintas untuk bisa mengangkut sebanyak mungkin penumpang. Untuk itu, salah satu cara yang bisa dilakukan adalah dengan driving advice system yang mana buffer time penjadwalan bisa diatur lebih fleksibel berdasar kondisi kepadatan lintas. Buffer time adalah waktu jeda antara jadwal satu kereta dengan kereta lain. Pada operasional KRL misalnya, ketika di jam luang maka buffer time antar kereta bisa diperbesar dan sebaliknya.Hal ini karena semakin lama waktu perjalanan, maka kereta api bisa berjalan pelan dengan energi yang minimum.

Kedua dwell time. Dwell time adalah waktu berhenti di stasiun. Waktu kedatangan kereta api di stasiun sangat memperngaruhi ketepatan jadwal. Sedangkan terjadinya delay berarti kemungkinan hemat energi berkurang. Delay bisa disebabkan oleh: problem pada kereta maupun lintas, jumlah penumpang keluar masuk kereta yang banyak, dan lamanya waktu penumpang mencari kereta sesuai tiketnya. Salah satu upaya untuk mengurangi kemungkinan delay ini adalah dengan memperbaiki platform stasiun sehingga penumpang bisa dengan mudah menemukan kereta yang akan dinaiki meskipun kondisi crowded.

Ketiga, driving advices system (DAS). Seperti dibahas sebelumnya bahwa buffer time merupakan kesempatan emas untuk dapat melakukan penghematan energi. Karena, dengan semakin banyak buffer time maka kereta dapat berjalan lebih pelan yang berkaitan degan konsumsi energi lebih rendah. Untuk bisa memanfaatkan buffer time dengan baik maka diperlukan driving advice system, yaitu sistem yang dapat menyarankan pola operasi yang paling effisien kepada driver atau masinis. Tanpa DAS, maka masinis hanya berpatokan pada jadwal, dalam artian masinis bisa memacu kereta sampai speed limit, kemudian ketika sampai lebih cepat di stasiun tujuan maka bisa istirahat sambil menunggu jam keberangkatan. Pola yang demikian berarti tidak bisa memanfaatkan buffer time dengan baik untuk menghemat energi. DAS yang terkoneksi secara online bisa memperkirakan dan memberi masukan masisnis tantang pola operasi yang paling hemat energi. Misalnya pada jarak tertentu kecepatan kereta harus diset berapa, pada jarak tertentu kapan kereta harus coasting, braking , dan sebagainya. Coasting adalah kondisi dimana kereta api berjalan meluncur karena traction motor dimatikan, ibaratnya motor yang kita lepas gas masih berjalan sendiri.

DAS sudah banyak dikembangkan, salah satunya di Jerman dengan sistemnya yang bernama ESF (Energiesparende Fahrweise). Sistem yang dikembangkan oleh German DB AG bekerjasama dengan Hannover University ini mampu memberikan saran kepada masinis kapan waktu yang tepat untuk coasting berdasarkan data lintas, data kereta, penjadwalan, posisi, dan waktu. Sistem ini sudah dibuktikan mampu memberikan penghematan energi hingga 5 % pada kereta German ICE.

Keempat, pemakaian lintas. Seperti dijelaskan sebelumnya, delay sangat dihindari dalam upaya penghematan energi pada kereta api. Kondisi saat ini adalah semakin banyak jumlah kereta dengan lintas yang terbatas. Bahkan di beberapa negara kapasistas lintas sudah mendekati limit. Sehingga terkadang terjadi kemacetan, dalam artian penumpukan kereta di persilangan dan menimbulkan delay. Salah satu cara untuk keluar dari masalah ini adalah dengan menggunakan sistem moving block signaling sehingga utilitas penggunaan lintas dapat lebih fleksibel. Cara lain adalah dengan mengintegrasikan semua kereta pada DAS sehinga kecepatan kereta bisa diatur dan tidak datang ke persilngan secara bersamaan.

Demikian pembahasan pada tema hemat energi dengan pengaturan pola operasi kereta api. Dapat disimpulkan bahwa penghematan energi dengan pola operasi dapat diwujudkan dengan menggunakan DAS, Driving Advice System. Semoga menambah pengetahuan dan bermanfaat.

English title: Energy Efficient Driving

Artikel terkait:

Hemat energi dengan kurangi konsumsi auxiliary

Lokomotif Listrik

Reff: www.railway-energy.com

Read More

Dunia Kereta - Hemat Energi dengan Kurangi Konsumsi Auxiliary

Selain dipakai untuk tenaga penggerak propulsi, energi pada kereta juga digunakan untuk beban – beban auxiliary seperti lampu, air conditioning (AC), audio-video dan sebagainya. Bahkan di Eropa, hampir seperlima energi pada kereta api terpakai untuk komponen auxiliary. Oleh kerana itu, dengan mengurangi konsumsi eneri auxiliary, maka konsumsi energi kereta secara keseluruhan bisa dihemat.

Komponen auxiliary yang menyedot energi terbanyak adalah AC atau HVAC (Heating Ventilating Air Conditioner). HVAC dipakai di negara empat musim dimana pada musim panas berfungsi sebagai pendingin dan sebaliknya pada musim dingin sebagai pemanas. Gambar 1 adalah data konsumsi energi dari beberapa komponen auxiliary. Terlihat bahwa HVAC menghabiskan 83 % dari total energi yang diserap auxiliary.

Gambar 1. Prosentase konsumsi energi komponen auxiliary

Cara pertama untuk menekan konsumsi energi dari sistem AC atau untuk meningkatkan efisiensi adalah dengan memperbaiki isolasi ruangan sehingga udara dingin atau panas yang dihasilkan tidak bocor keluar dan udara luar tidak masuk ke dalam kereta. Akan tetapi, aturan perkeretaapin mensyaratkan adanya fresh air atau udara luar yang masuk (ventilasi) sebesar 20 m³/ jam/ seat (untuk eropa). Karena hal ini, maka di kereta ada ventilasi yang dibuat. Oleh karena itu, solusi kedua adalah dengan menggunakan smart window ventilasi dimana hanya terbuka saat diperlukan sehingga udara AC tidak bocor keluar. Salah satu teknologi smart window adalah dengan memanfaatkan sensor CO2, dimana CO2 mencerminkan jumlah penumpang, sehingga udara ventilasi tidak lagi 20 m³/ jam/ seat tetapi 20 m³ /jam/ penumpang. Standar untuk Indonesia sendiri adalah minimum 9 m³/jam/ penumpang.

Selanjutnya, pada HVAC mode pemanas, maka dapat dilakukan cara ketiga yaitu dengan memanfaatkan panas dari sistem propulsi sehingga energi panas tidak terbuang percuma. Hal ini dapat dilakukan dengan heat exchanger. Terakhir cara keempat yaitu dengan menerapkan teknologi inverter. AC inverter sudah banyak dipakai pada ruangan karena kelebihannya. Gambar 2 menunjukkan perbandingan AC non-inveter dan AC-inverter secara umum, tidak khusus railway.

Gambar 2. AC inverter vs AC Non-Inverter

Berdasarkan gambar 2 maka dapat disimpulkan bahwa kelebihan AC inverter dibanding AC non-inverter adalah:

• Lebih cepat dingin, atau menuju suhu yang disetting
• Variable speed, artinya motor kompresornya bisa diatur kecepatannya sehingga dapat dengan halus mencapai suhu setting dengan energy yang lebih rendah. Inilah faktor kenapa AC inverter lebih hemat energi. AC non-inverter memakai kecepatan konstan, sehingga kalau suhu panas komprosor bekerja, ON, setelah suhu terlalu dingin, compressor OFF, mekanisme ini dilakukan untuk menuju suhu setting. Seperti terlihat pada gambar 2 jalur yang naik – turun.
• Lebih tenang suaranya, karena tidak ada mekanisme ON-OFF seperti pada AC non-inverter

Akan tetapi, dimana ada kelebihan pasti ada kekurangan. Kekurangan utama AC inverter adalah harganya yang mahal. Sehingga dari segi harga, untuk saat ini, AC non-inverter masih unggul. Aplikasi AC kereta sendiri, beberapa produk baru sudah menerapkan AC inverter.

Gambar 3. AC Kereta Api

English title: Reducing auxiliary power consumption

Artikel terkait:

Kereta Api Ramah Lingkungan

Reff:

www.railway-energy.com

www.bijlibachao.com

www.masstransitmag.com

Read More

Dunia Kereta - Kereta Api Ramah Lingkungan

Di era global warming ini, banyak pihak yang berusaha menekan polusi dan menggerakkan program ramah lingkungan. Tidak ketinggalan, produsen kereta api dunia saling berlomba untuk memberikan kereta api terbaik yang ramah lingkungan. Beberapa cara yang bisa dilakukan untuk menekan konsumsi energi pada kereta api telah dibahas sebelumnya, misalnya Penggunaan Space dan RegenerativeBraking. Pada kesempatan ini pembahasan kita fokuskan pada sumber energi kereta.

Dari segi keramahan lingkungan, diantara kereta diesel dan kereta listrik, manakah yang lebih environment friendly (ramah lingkungan)? Mungkin banyak diantara kalian yang menjawab bahwa kereta api listrik lebih ramah lingkungan karena tidak menghasilkan asap. Coba pikirkan kembali. Memang kereta listrik mendapatkan listrik dari mana? Listrik untuk jaringan LAA juga diperoleh dari pembangkitan, dimana sebagian besar pembangkit listrik di Indonesia adalah tanaga uap( hasil pembakara batu bara) dan tenaga diesel juga. Bedanya hanya, polusi yang dihasilkan oleh kereta api listrik terfokus di lingkungan pembangkitan tetapi dalam jumlah besar, sedangkan polusi yang dihasilan kereta api diesel dibawa sepanjang lintas namun dalam jumlah kecil. Jika dilihat dari kemampuan regenerative braking, kereta api diesel elektrik pun bisa melakukan regenerative braking dengan menyimpan energinya di ESS (Energy Storage System) seperti super capasitor dan baterai ( konsep kereta api hybrid).

Untuk meningkatkan environment friendly inilah maka dikembangkan kereta api berbahan bakar hydrogen yang gas. Kereta api berbahan bakar hydrogen sering disebut dengan Hydrail sedangkan kereta api berbahan bakar gas biasanya memakai gas jenis LNG (Liquid Natural Gas).

Gambar 1. Lokomotif berbahan bakar LNG, Kanada

(www.ge.com)

LNG menjadi pilihan dengan dua alasan utama. Pertama harganya lebih murah dibanding HSD untuk diesel. Kedua reduksi atau pengurangan emisi yang ditawarkan LNG cukup signifikan. Menurut data dari www.railway-technology.com, LNG dapat mengurangi emisi karbon sampai 30 % dan emisi nitrogen sampai dengan 70 %. Sedangkan kekurangan bahan bakar ini adalah efisiensi mesin gas yang masih rendah. Seiring riset dan peningkatan effisiensi mesin bahan bakar LNG kedepannya akan sangat menjanjikan. Adapun Kanada sudah membuat prototype lokomotif berbahan bakar LNG ini pada September 2012.

Selain LNG, hydrogen banyak dilirik oleh produsen kereta api. Pasalnya, jenis bahan bakar ini sangat ramah lingkungan, dimana energy dari hydrogen diperoleh melaui fuelcell yang mengkonversi hydrogen menjadi air. Gambar berikut menunjukkan proses untuk mendapatkan energi dari hydrogen.

Gambar 2. Skematik full cell dengan hydrogen [1 ]

Kereta api berbahan bakar hydrogen pertama adalah Coradia iLint yang diproduksi oleh perusahaan Corodia Lint (milik Alstom). Diperkenalkan pada Innotrans 2016 dan berikutnya akan dioperasikan secara komersil pertama di Jerman. Kereta api dengan top speed 140 km/jam ini mampu menempuh jarak hingga 800 km dengan satu tangki penuh hydrogen dan membawa 300 orang penumpang. Salah satu kendala pengembangan hydrail adalah fasilitas operasi yang belum memadai, seperti misalnya tempat pengisian bahan nakar dan lain sebagainya.

Gambar 3. Corodia iLint (http://www.renewableenergyfocus.com)

English title: Renewable Energy for Railway

Artikel terkait:

Regenerative Braking dan ESS pada Kereta Api

Effisiensi Penggunaan Space pada Kereta Api

Reff:

www.railway-technology.com

[1 ] S Hillmansen, The application of fuel cell technology to rail transport operation, Department of Mechanical Engineering, Imperial College, iMechE 2003

Read More

Dunia Kereta - Regenerative Braking dan ESS pada Kereta Api

Salah satu cara yang bisa dilakukan untuk melakukan penghematan pada konsumsi energi kereta api adalah dengan menggunakan regenerative braking dan ESS. Regenerative braking adalah proses brake pada motor traksi dimana motor diubah menjadi generator sehingga mengubah energi kinetic kereta api menjadi energi listrik. Sedangkan ESS sendiri adalah singkatan dari Energy Storage System, pada kereta biasanya dipakai super capasitor, baterai, atau flywheel.

Seperti pengertian dari regenerative braking, maka metode ini bisa diterapkan pada setiap kereta yang memiliki motor traksi baik kereta diesel maupun kereta listrik. Menurut salah satu rujukan, regenerative braking pada MRT bisa memberikan penghematan energi hingga 30 % [1]. Pada KRL dan KRDE bahkan cukup dengan mengandalkan regenerative braking bisa menghentikan kereta hal ini karena motor traksi pada KRL dan KRDE cukup banyak, multiple unit. Sedangkan pada lokomotif regenerative braking hanya membantu sedikit motor traksi hanya ada di loko saja.

Gambar. Penempatan ESS di stasiun [2]

Listrik hasil regenerative braking juga tidak dapat dimanfaatkan sepenuhnya. Biasanya listrik regenerative braking dari kereta yang datang ke stasiun dipakai oleh kereta lain yang akan berangkat dari stasiun. Cara seperti ini perlu pengaturan jadwak kereta yang baik. Sedangkan jika listrik hasil regenerative braking yang mengalir balik ke Listrik aliran Atas (LAA) tetapi tidak ada kereta lain yang menggunakan maka akan membahayakan kabel LAA karena terjadinya overvoltage (kelebihan tegangan kabel). Untuk itu, biasanya setiap kereta yang mampu melakukan regenerative braking dilengkapai dengan brake resistor (BR) untuk membuang overvoltage tadi.

Pemakaian BR berarti membuang energi listrik menjadi panas dan tidak termanfaatkan. Para meneliti ahirnya menggunakan ESS (energy storage system) yang dipakai untuk menyimpan energi hasil regenerative braking agar dapat dimanfaatkan kembali. Beberapa alternative ESS adalah baterai, super capasitor, dan flywheel. Super capasitor menjadi unggulan karena mampu charge dan discharge dalam waktu cepat. Charge cepat diperlukan untuk menampung energi hasil regenerative braking yang besar namun singkat. Sedangkan discharge cepat diperlukan untuk akselerasi kereta. Baterai tidak diunggulkan karena proses charge dan discharge yang lama. Sedangkan flywheel karena massa nya terlalu berat.

Dengan adanya ESS pada kereta, maka energi hasil regenerative dapat disimpan untuk dipakai nanti. Akan tetapi, adanya ESS membuat berat kereta bertambah. Untuk itu, ada usulan alternative lain dimana ESS ditempatkan statis di stasiun. Jadi setiap ada kereta api yang hendak berhenti dengan regenerative brake ke sebuah stasiun, energi hasil pengeremannya disimpan dalam ESS statis. Dari ESS statis, energi listrik bisa dipakai untuk kebutuhan stasiun seperti pencahayaan, AC dan lain sebagainya. Baca: Flywheel: Solusi Efisiensi Kereta Listrik.

English title: Reducing energy consumption of railway by applied regenerative braking and ESS

Artikel terkait:

Loses pada Konversi Energi Kereta Api

Effisiensi Penggunaan Space pada Kereta Api

Reff: www.railway-energy.com

[1] C. Chen, H. Chuang, and J. L. Chen, Analysis of dynamic load behaviour for electrified mass rapid transit systems, in 34th IEEE In- dustry Applications Conference (Thirty-Fourth IAS Annual Meeting), 1999, vol. 2, pp. 992-998.

[2] Arturo Gonzalez-Gil, Roberto Palacin, Paul Batty, Sustainable urban rail systems: strategies and technologies for optimal management of regenerative braking energy, www. Elsevier.com.

Read More