Optimisasi Penggunaan Energi Listrik Pada  Unit Pengolahan Air Minum Selat  Panjang

## Suparno
Department of Electrical Engineering, State Polytechnic of Pontianak e-mail : suparnospdi@yahoo.com
Abstract–  Optimization  of  the  annual  energy  cost  of  a pumping  station  at  the  drinking  water  company  can increase  profits  and  improve  the  competitiveness  of enterprises.  This  optimization  model  is  a  non-linear program  which  consists  of  three  characteristic equations,  namely  the  piping  systems,  pump  and  the annual  load  .  This  model  can  be  used  to  evaluate  the performance  of  a  pumping  station  and  choose  the  most efficient pump specification by setting discharge using a variable  speed  drive  equipment.  Implementation  of  the program  on  Selat  Panjang  drinking  water  processing installations  unit  with  real  data  that  exist  in  the  field indicated  that,  the  performance  of  the  existing  system installation  is  less  efficient.  Pump  replacement  with  a more  suitable  specification  based  on  the  results  of program  implementation  and  installation  of  variable speed  drives  with  closed-loop  control  actions  can  save energy by more than 25% of the previous conditions.
Keywords– Energy Saving, Pumps,  Efficiency, Variable Speed Drives.

## 1. Pendahuluan
Unit  instalasi  pengolahan  air  minum  (IPA)  Selat Panjang  merupakan  bagian  dari  Perusahaan  Daerah  Air Minum  (PDAM)  Tirta  Khatulistiwa  Kota  Pontianak, yang  berlokasi  di  Siantan  Hilir,  Kec.  Pontianak  Utara, mulai  beroperasi  pada  tahun  1999,  dengan    kapasitas terpasang  sebesar  300  liter  per  detik.  Produksi  rata-rata pada  tahun  2011  sebesar  203  liter  per  detik,  hal  ini dipengaruhi  oleh  kualitas  air  baku  dari  sungai  Landak. Untuk memenuhi kebutuhan pelanggan  yang tersebar di kawasan  Pontianak  Utara  dan  Pontianak  Timur,  IPA Selat Panjang beroperasi selama 24 jam sehari sepanjang tahun.
Biaya  energi  listrik  yang  semakin  mahal  sangat berpengaruh terhadap harga  pokok produksi pengolahan air minum di PDAM Tirta Khatulistiwa Kota Pontianak. Berdasarkan  data  hasil  audit  energi  pada  bulan Nopember 2011, efisiensi sistem pompa  yang terpasang pada PDAM Tirta Khatulistiwa Kota Pontianak rata-rata berkisar antara 45% hingga 50%, padahal mengacu pada technical  data  book dari  pabrikan,  efisiensi  pompa sentrifugal  tipe split  casing yang  terpasang  dapat mencapai diatas 70%. Penurunan efisiensi pompa hingga lebih dari 20%, dari sejumlah pompa terpasang pada unit pengolahan  air  minum  Selat  Panjang,  merupakan pemborosan  yang  cukup  besar  sekaligus  peluang
konservasi  yang  cukup  berarti  untuk  meningkatkan kinerja perusahaan.  Permasalahan  tersebut telah berlangsung  selama  bertahun-tahun  dan  hingga  saat  ini belum dapat diatasi.
Solusi  untuk  mengatasi  pemborosan    energi  pada stasiun pompa unit instalasi pengolahan air minum Selat Panjang dapat dilakukan dengan:
1. Mengevaluasi unjuk kerja stasiun pompa.
Pemborosan  energi  pada  stasiun  pompa  dipengaruhi oleh  beberapa  faktor  diantaranya  adalah  ketidak sesuaian  antara  spesifikasi  pompa  dengan  kurva karakteristik  beban.  Untuk  memilih  pompa  yang benar-benar  sesuai  dengan  kebutuhan  sangat  sulit diperoleh, apalagi jika instalasi sistem pemipaan telah mengalami perubahan karakteristik karena pemakaian yang  cukup  lama.    Optimalisasi  unjuk  kerja  pompa dapat  dilakukan  melalui  evaluasi  dan  kajian spesifikasi  pompa  terhadap  karakteristik  sistem pemipaan dan kurva beban tahunan.
2. Memperbaiki sistem operasional stasiun pompa. Operasional  stasiun  pompa  air  baku  maupun  air bersih  di  IPA  Selat  Panjang  masih  dilakukan  secara manual,  untuk  mengatur  kebutuhan  debit  dilakukan dengan  mengatur discharge  valve atau  mengatur operasional pompa secara on – off . Sistem operasional tersebut  akan  berdampak  pada  pemborosan  energi. Penggabungan  aksi  kontrol on  -  off dan  pemasangan peralatan variable  speed  drive (VSD) loop tertutup akan  memberikan  efisiensi  yang  lebih  baik  untuk pompa  yang bekerja     tunggal maupun paralel [1,7]. Peralatan VSD digunakan untuk  menyesuaikan unjuk kerja  pompa  dengan  karakteristik  beban  [2]. Penggunaan VSD pada variasi debit kurang dari 30% tidak terlalu berpengaruh terhadap efisiensi  pompa.
Estimasi  penggunaan  energi  pada  stasiun  pompa melalui    pemilihan  spesifikasi  dan  perbaikan  sistem operasional  sebagaimana  dijelaskan  diatas  dapat dilakukan  menggunakan  program  komputer.  Sebagai masukan  program  data  k urva kebutuhan air  tahunan, kurva  beban  (sistem  pemipaan)  dan    kurva  unjuk  kerja pompa  dari  berbagai  merk  dan  spesifikasi,  diubah menjadi data diskrit dengan menggunakan teknik regresi least square [3]. Komputasi data menggunakan program aplikasi matlab.
2.  Penggunaan  Energi  Listrik  Pada  Instalasi Pengolahan Air Minum Selat Panjang
Untuk operasional IPA Selat Panjang, dibutuhkan  daya listrik sebesar 345  kVA  yang di  pasok dari  PLN  dan  250  kVA  dari  genset  sebagai  cadangan.
Energi  listrik  tersebut  sekitar  85%  digunakan  untuk menggerakkan pompa dan selebihnya  untuk operasional kantor dan  penerangan. Saat  ini pada  stasiun pompa air baku  maupun  air  bersih  terpasang  sejumlah  pompa. dengan  spesifikasi  yang  berbeda  satu  sama  lain. Spesifikasi  yang  berbeda  akan  menyulitkan  dalam operasional dan merupakan sumber pemborosan energi.
2.1  Operasional Stasiun Pompa Besarnya  debit  dan head supplay air  baku  pada instalasi  pengolahan  air  minum  maupun  pada  sistem transmisi  air  bersih  merupakan  dasar  untuk  pemilihan spesifikasi  pompa  dan  sistem  pemipaan.  Hubungan antara  debit  ( q ), head ( h )  dan  daya  poros  pompa  ( P sh ) adalah : m    = ρ.V (kg) (1) P sh =  ρ.q.g.h / η p (Nm/det) (2)
Sedangkan  hubungan  antara  debit  dengan  kecepatan  air di dalam pipa adalah:
v = q /A  (m/det) (3)
Kecepatan air dalam pipa  akan mempengaruhi rugi-rugi gesek ( head dynamic).
Pengaturan debit dan head pompa sentrifugal dapat dilakukan  dengan  beberapa  cara  yaitu;  mengatur discharge valve , memasang bypass valve dan memasang variable  speed  drive (VSD).    Pengaturan  debit  dengan discharge  valve akan  berdampak  pada  kenaikan temperatur  air  di  dalam casing pompa,  menimbulkan efek cavitasi ,  mengurangi  umur  bantalan  dan seal , perputaran  air  pada  bagian  isap,  perputaran  air  pada bagian  tekan  dan  pengaruh  lainnya  yang  berdampak pada penurunan efisiensi [4].
Sistem operasional stasiun pompa yang berorientasi pada  penghematan  energi  dapat  dilakukan  melalui gabungan  antara  model  kontrol on  –off dari  beberapa buah  pompa  dengan  pengaturan  kecepatan  motor penggerak pompa menggunakan peralatan VSD.
Gambar 1. Kurva affinity law pada unjuk kerja pompa sentrifugal [5]
Pengaturan kecepatan  putaran poros pompa berdasarkan affinity law akan  berpengaruh  terhadap  debit, head dan daya sebagai berikut:
α = (4) q 1 =  q 0 x α (5) h 1 =  h 0 x α 2 . (6) P 1 = P 0 x α 3 (7)
Pengaturan  putaran  yang  tidak  terlalu  lebar  tidak  akan menyebabkan  penurunan  efisiensi  yang  signifikan. Keuntungan  dari  pengaturan  kecepatan  pada  poros pompa  sentrifugal  adalah;  tidak  terjadi  kelebihan tekanan,  pengasutan  lebih  halus  karena  menggunakan frekuensi converter ,  terjadi  penghematan  energi  dan mengurangi biaya operasional.
2.2  Rugi-rugi  Energi  pada Sistem Distribusi Air Melalui Saluran Pipa
Energi  aliran  air  di  dalam  saluran  pipa  terbagi dalam  tiga  komponen  yaitu;  energi  potensial,  energi kinetik  dan  energi  rugi  gesekan  dengan  dinding  pipa. Berdasarkan  persamaan  Bernoulli  tentang  kontinyuitas energi,  tekanan  fluida  pada  berbagai  titik  di  sepanjang sistem pemipaan dinyatakan sebagai berikut:
+ + ℎ = + + ℎ + ( ) + ∑ (8)
Di  dalam  sistem  penyaluran  air  yang  melibatkan sejumlah pipa dengan berbagai ukuran dan perlengkapannya  ( valve,  reducer,  elbow, dll),  akan menimbulkan    rugi-rugi  gesekan.  Rugi-rugi  gesekan tersebut  dipengaruhi  oleh    beberapa  faktor  diantaranya; berat  jenis  air,  kekentalan  ( viscosity ),  kekasaran permukaan  pipa  bagian  dalam  ,  kecepatan  aliran  air, diameter  pipa,  panjang  pipa  dan  hambatan  elemen sistem  pemipaan  ( pipe  fitting ).  Aliran  fluida  di  dalam pipa  dibagi  dalam  dua  bagian  yaitu laminer dan turbulent . Aliran laminer terjadi pada kecepatan rendah, dimana  antar  lapisan  fluida  yang  mengalir  tidak tercampur  satu  sama  lain.  Aliran laminer memiliki Reynold  number kurang  dari  2x10 4 .    Aliran turbulent terjadi  pada  kecepatan  tinggi,  dimana  antar  lapisan fluida  yang  mengalir  tercampur  satu  sama  lain  dan membentuk pusaran. Aliran turbulent memiliki Reynold number lebih besar dari 4x10 4 .
Rugi-rugi  energi  pada  persamaan  (8)  dapat  juga dinyatakan  dalam  bentuk  rugi-rugi head ,  dengan membagi kedua ruas dengan  masa fluida  yang  mengalir (ρ.g):
. + + ℎ = . + + ℎ + + ∑ (9) = + + ( ℎ − ℎ ) + + ∑ (10) dimana: p = tekanan fluida, N/m 2 ρ = masa jenis fluida, kg/dm 3 H = ( p/ρ.g ) = head dalam pipa, (m) v = kecepatan aliran fluida, m/det
g = percepatan grafitasi, m/det 2
h = head elevasi, m
= faktor gesekan Darcy - Weisbach
= panjang pipa, m
= diameter bagian dalam pipa, m
K =  koefisien  resistansi  aliran  fluida  ( head  minor coefficient ) besarnya tergantung valve  & fitting dan sistem pemipaan.
V = volume (m 3 ) A = luas penampang pipa (m 2 )
Rugi-rugi head akibat  gesekan  fluida  dengan  dinding pipa  dibagi  menjadi  dua  bagian  yaitu  rugi head mayor;
h L major =
dan  rugi head minor; h L minor = ∑ , K nilai koefisien untuk berbagai jenis valve and fitting . Rugi head mayor terjadi  pada  saluran  pipa, sedangkan  rugi head minor terjadi  pada  elemen pemipaan  seperti  katub  ( valve ),  lengkungan  ( elbow ), perubahan  diameter  pipa  ( expansion  and  contraction ), dan  lain-lainnya.  Faktor  gesekan  aliran  air  dengan dinding  pipa  dipengaruhi  oleh  kecepatan  aliran  fluida, berat  jenis, kekentalan, diameter  bagian dalam  pipa dan kekasaran permukaan pipa bagian dalam.
Hubungan  antara  faktor  gesekan  ( f ), Reynold number ( = ) dan  perbandingan  kekasaran permukaan  pipa  bagian  dalam  dengan  diameter  pipa ( relative  roughness )  (ε/D), dapat  dibaca  dalam  kurva Moody chart .  Untuk  aliran  laminer = 64 / ; sedangkan  untuk  aliran  turbulent  nilai f dapat  dibaca pada kurva atau dihitung dengan formula:
= 0.0055 1 + 20000 + (11)
dimana :
μ = kekentalan fluida ( viscosity )
ε = kekasaran permukaan pipa bagian dalam ( roughness ), mm
2.3  Model Matematis Optimisasi Stasiun Pompa
Estimasi  perhitungan  potensi  penghematan  energi pada  operasional  pompa  dengan  aksi  kontrol loop tertutup melalui pengaturan kecepatan  motor  penggerak pompa dapat dilakukan menggunakan program komputer.  Program  yang  dibuat  tidak  hanya  digunakan untuk  menghitung  besarnya  kebutuhan  energi  stasiun pompa  tetapi  juga  dapat  digunakan  untuk  memilih spesifikasi  pompa  yang  paling  efisien  dalam  satu stasiun.    Sebagai  masukan  program  diperlukan  data kebutuhan  debit  maksimum,  debit  harian,  kurva  sistem pemipaan  dan  kurva  karakteristik  pompa  dalam  bentuk data  diskrit.  Perhitungan  optimisasi  energi  stasiun pompa menggunakan program matlab.
Untuk  mengubah  kurva  karakteristik  pompa menjadi  data  diskrit,    digunakan  teknik  regresi least square ,      kurva h dc =f(q) di  dekati  dengan  persamaan kuadrat,    sedangakan  kurva η =  f(q) didekati  dengan persamaan pangkat tiga.
h dc = Aq 2 + Bq + C (12), η = Dq 3 + Eq 2 + fq + g (13)
Data diskrit unjuk kerja  pompa akan akurat jika nilai R 2 sama  dengan  atau  mendekati  100%.  Demikian  juga halnya  untuk  data  kurva  karakteristik  sistem  pemipaan, didekati dengan persamaan  kuadrat. Kurva  karakteristik sistem  pemipaan  dapat  diperoleh  melalui  perhitungan berdasarkan  data  lapangan  (persamaan  10)  atau pengukuran.
2.3.1  Optimisasi Pemilihan spesifikasi dan Operasional Pompa dengan VSD
Besarnya  daya  masukan  pompa  pada  putaran variabel  dengan  memperhitungkan  rugi-rugi  pada seluruh komponen sistem pompa adalah:
Pin = (14)
η t  = η p . η m . η v (15) Besarnya daya hidrolis atau daya keluaran pompa, Pout = ρ.q.g.h (Watt) (16) Pada putaran pompa sebesar ( n 1 )  yang lebih rendah dari putaran nominal ( n 0 ), efisiensi  motor ( η m )  dan efisiensi VSD  ( η v )  akan  berubah  seperti  dalam  persamaan  (17- 18) dengan  k = ( ), [6].
η m = 0.94187 (1- . ) (17) η v = 0.5087 + 1.283k – 1.42k 2 = 0.5834k 3 (18)
Untuk  menghitung  besarnya  biaya  energi  tahunan dari  stasiun  pompa  yang  terdiri  dari  sejumlah  pompa berdasarkan  kebutuhan  debit harian  rata-rata  dan sistem tarif  yang  berlaku  di  Indonesia  dapat  dihitung menggunakan  persamaan (19). Fungsi tujuan optimisasi biaya energi tahunan dari suatu stasiun pompa adalah:
Min(AEC)= ∑ ∑ . . ( ) ( ) ( )
( ) . ∆ ( ) + . ∆ ( ) (19)
Fungsi kendala: q j (d) ≤ q max(j) ; 60% h max(j) ≤ h dc(j) (d) ≤ h max(j) ; η t (d) ≥ 70% m = periode waktu dalam satu tahun
n = jumlah pompa yang bekerja pada periode waktu d
q
= debit pompa (liter/detik)
h dc = total discharge head pompa (meter) η t = efisiensi total sistem pompa
t lf = tarif waktu luar beban puncak (Rp./kWh) ∆t lf = periode waktu luar beban puncak t f = tarif waktu beban puncak (Rp./kWh) ∆t f = periode waktu beban puncak
Stasiun pompa direncanakan untuk  mengalirkan air dengan  debit  yang  dapat  diubah  sesuai  dengan kebutuhan.  Berdasarkan  kondisi  instalasi,  variasi  debit diharapkan  berkisar  antara  70%  hingga  100%  dari kapasitas  nominal.  Pangaturan  debit  dapat  dilakukan dengan  mengatur  putaran  motor  penggerak  pompa. Dengan  memasukkan  persamaan  (4)  ke  dalam persamaan (12) dan (13)  diperoleh:
h dc(1) = Aq 1 2 + Bq 1 α + C α 2 (20)
η 1 =  Dq 1 3 + Eq 1 2 α + Fq 1 α 2 + G α 3 (21) Subscrip ( 1 )  menunjukkan  nilai  variabel  pada  putaran tertentu.
2.3.2  Sketsa  Perhitungan  energi  pada  Stasiun  Pompa dengan Model Matematis
Estimasi  perhitungan  penggunaan  energi  dengan solusi  model  matematis  dapat  digunakan  pada  sistem pompa  dengan  pengaturan  debit  secara  konvensional maupun menggunakan peralatan VSD . Metode perhitungan didasarkan pada  pengaturan sebuah  pompa, namun  dapat  juga  digunakan  untuk  sejumlah  pompa
yang  bekerja  secara  paralel  dengan  karakteristik  yang identik.  Proses  perhitungan  secara  analisa  matematis dapat  dijelaskan  berdasarkan  gambar  2.  Titik  kerja pompa  adalah  perpotongan  antara  kurva  sistem pemipaan  dengan  kurva  unjuk  kerja  pompa.    Pada contoh  kasus  gambar  2,  kurva  pompa  merupakan gabungan  dari  tiga  buah  pompa  identik,  titik  A  adalah perpotongan  kurva  unjuk  kerja  pompa  pada  putaran nominal  sebesar  n 0 dengan  kurva  sistem  pemipaan. Efisiensi  pompa  pada  titik  kerja  A  dapat  dibaca  pada kurva  efisiensi  pada  nilai  debit  yang  sama  sebesar  q A . Titik A merupakan titik kerja paling optimal unjuk kerja pompa dengan pengaturan debit menggunakan katup.
Jika operasional pompa dikehendaki untuk menghasilkan debit sebesar q B melalui pengaturan katub ,  maka  titik  kerja  pompa  akan  bergeser  dari  titik  A  ke titik  B.  Daya  bruto  masukan    pompa  sebesar P in = ρ .g h C .q B / η , sedangkan daya hidrolis keluaran pompa P out = ρ .g.h B .q B . Pengaturan  debit menggunakan  katub  akan menimbulkan rugi-rugi tekanan ( head ) sebesar ∆h , yaitu perbedaan  tekanan  antara  titik  B  dengan  titik  C,  yang berarti  juga  terjadi  rugi-rugi  daya  sebesar ∆P  =ρ .g. ∆h.q B / η . Efisiensi  pembebanan  pada  titik  B  dan  C sama, pada debit q B besarnya efisiensi dapat dibaca pada kurva η = f(q). Pengaturan debit sebesar qb dapat dilakukan dengan menurunkan  putaran  motor  penggerak  menjadi  n 1 menggunakan  VSD,    sehingga  besarnya  daya  masukan yang diperlukan oleh pompa pada titik  B sebesar: P B = ρ .g.  h B .q B  / η . Berbeda  dengan  pengaturan  debit  secara konvensional,  efisiensi  pompa  pada  titik  B  dapat diperoleh  dengan  membuat    garis  lintasan  kurva  h parabola  hingga  memotong  kurva  unjuk  kerja  pompa pada  putaran  nominal n 0 ,  yaitu  pada  titik  D.  Pada pengaturan  putaran    sebesar  60%,  seperti  ditunjukkan dalam  gambar  3,  besarnya  efisiensi  pompa  pada  titik  B sama  dengan  efisiensi  pada  titik  kerja  D.  Kurva  h parabola  adalah  kurva  yang  dibuat  berdasarkan  hukum affinity ,  dengan  garis  lintasan  yang  selalu  berubah mengikuti  titik  kerja  operasional  pompa.  Efisiensi  pada titik D dapat dihitung dengan memasukkan nilai q D pada persamaan (21).
Gambar 2 . Sketsa model perhitungan energi pada operasional pompa dengan pengaturan putaran (VSD)
Estimasi  penggunaan  energi  dari  sejumlah  pompa identik  yang  bekerja  secara  paralel  dalam  satu  stasiun dapat  dihitung  menggunakan program  computer berdasarkan  uraian  gambar  2,  dan  diagram  alir  proses perhitungan  dengan  solusi  model  matematis  seperti dalam  gambar  4.,  dengan  beberapa  asumsi  dan  kriteria sebagai berikut:
1.  Stasiun  pompa  terdiri  dari  sejumlah  pompa  dengan karakteristik  yang  identik.  Hal  ini  dimaksudkan untuk  memudahkan  dalam  perhitungan  maupun proses  pengendalian  putaran  motor  menggunakan VSD

## Gambar 4 Diagram alir pemilihan pompa dengan solusi model matematis
2.  Dari  data  kebutuhan  debit  rata-rata  harian  dalam setahun, diambil debit tertinggi sebagai acuan  untuk menentukan  kapasitas  debit  maksimum  pompa (q max ). Pada debit  maksimum tersebut dipilih  pompa yang  memiliki  efisiensi  mendekati  maksimal  ( best efficiency point ).
3.  Karena  sulitnya  untuk  memilih  pompa  yang  benar- benar  sesuai  dengan  kebutuhan,  maka  debit  pompa ditentukan  pada  kisaran  100  s/d  150  persen  dari debit  yang  dibutuhkan  (q R ),  sedangkan  kebutuhan discharge head minimal  (h dc.min ),  ditentukan  pada kisaran  100  s/d  200  persen  dari discharge  head yang dibutuhkan (h dc.R ). Hal ini dimaksudkan untuk membatasi  besarnya  investasi  pengadaan  pompa dan memudahkan proses komputasi.
4.  Pengaturan  operasional  pompa  adalah  gabungan antara  kontrol on  –  off dan  kontinyu  dengan  aksi kontrol PID.
5.  Dalam  kurun  waktu  satu  tahun  kurva  sistem dianggap tidak mengalami perubahan.
6.  Perhitungan  biaya energi untuk operasional pompa berdasarkan    persamaan    (19),  dengan  tarif  listrik sebagaimana  diatur  dalam  Peraturan  Presiden Republik Indonesia Nomor 8 Tahun 2011.
7.  Dari  hasil  perhitungan  komputer  dipilih  satu diantara  sejumlah  spesifikasi  pompa    yang menghasilkan biaya energi tahunan paling murah.

## 3.   Penerapan Model Optimisasi
Model  optimisasi penggunaan energi ini diterapkan pada  stasiun  pompa  unit  pengolahan  air  minum  Selat Panjang.  Sasaran  dari  penerapan  model  adalah    untuk mensimulasikan  perhitungan  penggunaan  biaya  energi listrik,  bilamana  pada  stasiun  pompa  dilakukan penggantian  pompa  dengan  spesifikasi  yang  lebih  tepat dan  perbaikan  sistem  operasional  dengan  mengga- bungkan  kontrol on  –  off dengan    peralatan  VSD. Hasil  perhitungan  dari  penerapan  model  dibandingkan dengan  penggunaan  energi  pada  kondisi  sebelumnya untuk mengetahui besarnya  peluang penghematan biaya energi tahunan.
3.1  Karakteristik Produksi Air Bersih Tahunan
Kapasitas  produksi  air  bersih  unit  pengolahan  air minum Selat Panjang sangat tergantung pada kualitas air baku  dari  sungai  Landak.  Kualitas  air  baku  sungai Landak  selalu  berubah  dalam  siklus  satu  tahun,  yang dipengaruhi  oleh    kondisi  cuaca.  Pada  musim  kemarau air  sungai  Landak  mengalami  pasang  surut,  sehingga harus  berhenti  produksi  atau  mengurangi  kapasitas produksinya  akibat  kandungan  garam  pada  air  baku cukup tinggi, demikian juga pada  musim penghujan, air baku berwarna coklat tua mengandung gambut. Instalasi pengolahan  air  minum  Selat  Panjang  dirancang  hanya untuk  kualitas  air  baku  normal,  sehingga  kapasitas produksinya  akan terganggu bilamana kualitas air baku tidak  standar.  Kapasitas  produksi harian  air  bersih  pada tahun  2011  bervariasi  antara  70  s/d  253  liter  /  detik. Instalasi pengolahan air minum Selat Panjang dilengkapi dengan  satu  stasiun  pompa  air  baku  dan  satu  stasiun pompa air bersih, dengan kapasitas debit yang sama.
3.2  Karakteristik  Sistem  Pemipaan  Air  Baku  dan  Air Bersih
Hambatan  sistem  pemipaan  yang  melibatkan berbagai  jenis  komponen,  material  pipa  dan  sifat  fluida yang dialirkan, dapat dihitung menggunakan persamaan (10).  Berdasarkan  data  hasil  pengukuran  lapangan  dan data  karakteristik  berbagai  jenis  pipa, fitting,  valve , dan lain-lainnya  (komponen  mayor  dan  minor),  dari  hasil komputasi dan interpolasi kurva diperoleh  persamaan h = f(q) untuk sistem pemipaan air baku:
h = 0.000083q 2 – 0.001101q + 10.087288 dan h=f(q) untuk sistem pemipaan air bersih: h = 0.000112q 2 + 0.020430q + 5.893734
3.3  Stasiun Pompa
Unit  instalasi  pengolahan  air  minum  Selat  Panjang dilengkapi  dengan    stasiun  pompa  air  baku  dan  air bersih.  Stasiun  air  baku  untuk  melayani  dua  unit instalasi pengolahan air minum, masing-masing berkapasitas  100  dan  200  liter  /  detik.  Untuk memudahkan operasional masing-masing stasiun pompa dipasang 3 buah pompa dengan spesifikasi yang identik. Data  pompa  sebagai  masukan  program  adalah:  debit maksimum  (q max ),  head  minimum  (h dcmin )  dan  koefisien persamaan  unjuk  kerja  pompa  ( h=f(q) dan η=f(q) ). Untuk  mendapatkan  spesifikasi  pompa  yang  paling sesuai dengan kebutuhan, dalam kasus ini dinominasikan  sebanyak  30  tipe  dari  berbagai  merk termasuk yang terpasang saat ini.
3.4  Implementasi Program Optimisasi
Implementasi  dari  program  optimisasi  penggunaan energi  pada stasiun pompa  IPA Selat Panjang diperoleh hasil sebagai berikut:
Tabel 1. Hasil pemilihan spesifikasi pompa dan estimasi penggunaan energi stasiun pompa air baku
No. Pompa Type Pompa q(l/det) h(m) Energi (kWh) 8 Wilo-ASP125B-335 85,00 29,00 423.914 10 Wilo-ASP150A-260 110,00 15,00 366.433 11 Wilo-ASP150A-275 110,00 18,00 366.994 12 Wilo-ASP150A-290 110,00 22,00 364.972 27 Ebara 200DL522 90,00 15,20 449.728 28 Ebara150x125FS4 KA530-318 100,00 25,30 366.602
Tabel 2. Hasil pemilihan spesifikasi pompa dan estimasi penggunaan energi stasiun pompa air bersih No. Pompa Type Pompa q(l/det) h(m) Energi (kWh) 8 Wilo-ASP125B-335 85,00 29,00 392.212 11 Wilo-ASP150A-275 110,00 18,00 359.938 12 Wilo-ASP150A-290 110,00 22,00 353.845 28 Ebara 150x125FS4 KA530-318 100,00 25,30 358.423
Dari  hasil  kompilasi  data  pada  stasiun  pompa  air baku  tabel  1.,  diperoleh  enam  tipe  pompa  yang memenuhi  kriteria  dan  pompa  merk  Wilo  tipe ASP150A-290    merupakan  pompa  yang  paling  efisien dengan total penggunaan energi sebesar 364.972 kWh per tahun. Pompa  Ebara  tipe  150x125FS4KA530-318  yang digunakan  saat  ini  menempati  urutan  ke  tiga  paling efisien  dengan  konsumsi  energi  sebesar  366.602  kWh per tahun.
Sedangkan  implementasi  program  pada  stasiun transmisi air bersih tabel 2., diperoleh empat tipe pompa yang  memenuhi  kriteria  dari  30  tipe  pompa  yang disediakan.  Diantara  ke  empat  tipe  pompa  tersebut terdapat  satu  tipe  pompa  yang  paling  efisien  yaitu pompa  merk  Wilo-  ASP150A-290  dengan  konsumsi energi  listrik  sebesar  353.845  kWh  per  tahun.  Pompa Ebara tipe 150x125FS4KA530-318 yang digunakan saat
ini  menempati  urutan  ke  dua  paling  efisien  dengan konsumsi energi sebesar 358.423 kWh per tahun.
Berdasarkan data rekening PLN, penggunaan energi listrik  untuk  penggerak  pompa  pada  IPA  Selat  Panjang pada  tahun  2011  sebesar  1.091.586  kWh.  Penerapan program  optimisasi  memerlukan  energi  listrik  sebesar 712.268 kWh per tahun, sehingga diperoleh penghematan  energi  listrik  sebesar  379.318  kWh  per tahun. Besarnya biaya energi listrik yang dapat di hemat dengan penggantian spesifikasi pompa dan  pemasangan peralatan VSD  ditunjukkan dalam tabel 4.
Tabel 3.  Peluang penghematan energi listrik
Penggunaan energi listrik Th.2011 (kWh) Penggunaan energi listrik setelah optimasi (kWh) Peluang penghematan energi listrik (kWh) 1.091.586 712.268 379.318 Tabel  4.  Peluang    penghematan    biaya  energi  listrik tahunan dengan tarif rata-rata Rp.763 / kWh Biaya energi listrik Th.2011 (Rp.) Biaya energi listrik setelah optimasi (Rp.) Peluang penghematan Biaya energi listrik (Rp.) 832.880.118 543.460.484 289.419.634

## 4.  Kesimpulan
Pemborosan  energi  listrik  pada  unit  instalasi pengolahan  air  minum  Selat  Panjang  telah  berlangsung cukup  lama.  Spesifikasi  pompa  yang  terpasang  pada stasiun  pompa  air  baku  maupun  air  bersih  sudah  tidak lagi  sesuai  dengan  kondisi  pembebanan  saat  ini. Karakteristik sistem pemipaan telah mengalami perubahan,  terutama  akibat  terjadinya  sedimentasi  pada pipa  bagian  dalam.  Endapan  kapur  dan  bahan  kimia yang  telah  berlangsung  cukup  lama  akan  meningkatkan kekasasaran  dan  mengurangi  luas  permukaan  pipa bagian  dalam. Head dinamik  pada  kurva  sistem pemipaan  akan  selalu  berubah  seiring  dengan  waktu pemakaian.
Sistem operasional stasiun pompa secara konvensional,  memerlukan  operator  yang  memiliki pengalaman  dan    keahlian  yang  cukup.  Monitoring terhadap  kinerja  pompa  harus  dilakukan  secara  terus- menerus,  terutama  jika  terjadi  perubahan  kondisi kualitas air sungai Landak. Kondisi demikian menyebabkan  operasional  instalasi  pengolahan  air minum  kurang  efektif    dan  berpengaruh  terhadap  mutu produksi.
Permasalahan  pemborosan  energi  pada  stasiun pompa  dapat  diatasi  melalui  dua  hal  yaitu  evaluasi spesifikasi  pompa  dan  pemasangan  peralatan variable speed drive sebagai pengendali debit dengan pengaturan loop  tertutup.  Berdasarkan  hasil  implementasi  program pada  instalasi  pengolahan  air  minum  Selat  Panjang menunjukkan  bahwa,  penggunaan  energi  listrik  untuk operasional  stasiun  pompa  masih  tergolong  boros. Penggantian  pompa  terpasang  dengan  spesifikasi alternatif    hasil  komputasi  program  dan  pemasangan
VSD  akan  memberikan  peluang  penghematan  energi listrik bruto lebih dari 35% per tahun. Estimasi  tersebut masih  perlu  dilakukan  koreksi  terhadap  validitas  data masukan  dan  faktor  lainnya  yang  secara  keseluruhan tidak lebih dari 10%.

## Referensi
[1]  Mecro,  B.C.,  Jack,  A.G.  2008.  Efficiency  trends  in electric  machine  and  drive, Energy  Policy ,    vol  36,  pp. 4336-434.
[2] Garibotti  Edoardo.  2008.  Energy  saving  and  better performances through variable speed drive application in desalination  plant  brine  blowdown  pump  service, Desalination , vol. 220, pp. 496-501.
[3] Pulido-calvo Inmaculada, Gutierrez-Estrada Juan Carlos, Asensio-Fernandes Ricardo, Optimal design of pumping station  of  island  intensive  fishfarms ,  Aquacultural Engineering, 2006, vol. 35, pp. 283-291.
[4] Da  Cruz  Bernard, PUMPS:  Maintenance,  Design,  and Reliability Conference , IDC Technologies, 2009
[5] Kneissl  Johan, Energi Optimization of System by Using Variable Speed Driven Pumps , ITT 2010
[6] Fu Yongzheng, Cai Yaqiau, Wu Keqi. Forecasting The Energy  Saving  Benefit  of  Variable  Speed  Pump ,  Task Quarterly 10 No 1, 27–33, 2005.
[7] Zhang  He,  Xia  Xiaohua,  Zhang  Jiangfeng, Optimal sizing  and  operation  of  pumping  system  to  achieve energy  efficiency  and  load  shifting ,  Electric  Power Systems Research, 2011.

## Biography
Suparno, lahir di Trenggalek 13 September 1964. Lulus Diploma  Teknik  Elektro  (D3)  Politeknik  Institut Teknologi Bandung tahun 1989, lulus S1 Teknik Elektro Universitas  Brawijaya Malang tahun 1996  dan lulus S2 Teknik  Elektro  Universitas  Tanjung  Pura  pada  tahun 2013.  Dari  tahun  1990  hingga  saat  ini  bekerja  sebagai tenaga  pengajar  di  jurusan  Teknik  Elektro  Politeknik Negeri Pontianak.