## PENINGKATAN EFISIENSI ENERGI PADA SISTEM DISTRIBUSI SUMBERSARI PERUMDA AIR MINUM TUGU TIRTA KOTA MALANG
Galis Asmara 1 , Adhi Yuniarto 1 dan Muhammad Sundoro 2
1 Program Studi Teknik Lingkungan, Institut Teknologi Sepuluh November Jawa Timur
2 Direktorat Air Minum, Direktorat Jenderal Cipta Karya, Kementerian PUPR Email: galisasmara@pu.go.id

## ABSTRAK
Pelayanan air minum Kota Malang diselenggarakan oleh Perumda Air Minum Tugu Tirta Kota Malang menggunakan kombinasi sistem perpompaan (73%) dan sistem gravitasi  (27%).  Dominasi  sistem  perpompaan  mengakibatkan  biaya  energi  di Perumda Air Minum Tugu Tirta Kota Malang (Rp 478/m 3 ) lebih tinggi dibandingkan rata-rata  nasional  (Rp  345,77/m 3 ).  Lokasi  penelitian  pada  sistem  distribusi Sumbersari  dipilih  karena  operasional  pompa  berjalan  selama  24  jam  langsung melayani  pelanggan.  Pompa eksisting beroperasi  mengikuti  fluktuasi  debit penggunaan  pelanggan  yang  mengakibatkan  penggunaan  energi  menjadi  tidak efisien. Hal ini terjadi karena pompa beroperasi normal saat pemakaian air minimum pada jam pelayanan minimum (malam hari). Penelitian ini menganalisis peningkatan efisiensi  energi  pada  Sistem  Distribusi  Sumbersari  melalui  skema  pemasangan Variable Speed Drive (VSD) yang disimulasikan menggunakan aplikasi Epanet 2.0. Hasil  analisis  teknis  menunjukkan  bahwa  pemasangan  VSD  dapat  meningkatkan efisiensi  pada  sistem  eksisting  dengan  menghasilkan  penghematan  tagihan  listrik sebesar  10,16%  dan Specific  Energy  Consumption (SEC)  meningkat  semula  0,38 kWh/m 3 menjadi 0,35 kWh/m 3 .
Kata  kunci: Efisiensi  energi, Variable  Speed  Drive (VSD),  Sistem  Distribusi Sumbersari, Specific Energy Consumption (SEC)

## ABSTRACT
Malang City drinking water service organized by Perumda Tugu Tirta Malang City uses a combination of a pumping system (73%) and a gravity system (27%). The dominance of the pumping system resulted in energy costs at Perumda Tugu Tirta higher than the national average. The location in the Sumbersari distribution system was  chosen  because  the  operation  of  pump  runs  for  24  hours  directly  serving customers.  Existing  pumps  operate  following  the  fluctuations  in  customer  usage, which results in inefficient that occurs because the pump operates normally when the  water  usage  is  minimum  night  flow.  The  research  analyzes  energy  efficiency improvement in Sumbersari Distribution System through the Variable Speed Drive (VSD)  installation  scheme  using  Epanet  2.0.  The  results  showed  that  VSD  can increase the efficiency of the existing system by generating savings of electricity bill about 10.16% and Specific Energy Consumption (SEC) increase from 0.38 kWh/m 3 to 0.35 kWh/m 3 .
Keywords: Sumbersari Distribution System, Energy efficiency, Variable Speed Drive (VSD), Specific Energy Consumption (SEC)
“PENINGKATAN EFISIENSI ENERGI PADA SISTEM DISTRIBUSI SUMBERSARI PERUMDA AIR MINUM TUGU TIRTA KOTA MALANG” (GALIS ASMARA, ADHI YUNIARTO, MUHAMMAD
SUNDORO)

## PENDAHULUAN
Tantangan  saat  ini  dalam  sistem penyediaan  air  minum  adalah  memberikan pelayanan prima kepada pelanggan berdasarkan prinsip  4K,  yaitu  Kualitas,  Kuantitas, Kontinuitas  dan  Keterjangkauan.  Prinsip tersebut harus mampu dipenuhi oleh penyelenggara air minum dalam hal ini PDAM. Implementasinya mengharuskan PDAM mengupayakan  berbagai  cara  salah  satunya penggunaan  sistem  pemompaan.  Dampak  dari penggunaan sistem pemompaan akan berkontribusi  besar  pada  beban  biaya  energi listrik yang dikonsumsi oleh PDAM.
Perumda  Air  Minum  Tugu  Tirta  Kota Malang  adalah  perusahaan  milik  daerah  yang menyelenggarakan pelayanan air minum di Kota Malang.  Pelayanan  air  minum  yang  dilakukan oleh  Perumda  Air  Minum  Tugu  Tirta  Kota Malang  menggunakan  kombinasi  sistem perpompaan  sebesar  73%  dan  sistem  gravitasi sebesar 27%.  Dominasi sistem permompaan ini mengakibatkan  biaya  energi  di  Perumda  Air Minum  Tugu  Tirta  Kota  Malang  (Rp  478/m 3 ) menjadi  lebih  tinggi  dibandingkan  rata-rata biaya  energi  secara  nasional  Rp  345,77/m 3 ) (BPPSPAM, 2019).
Umumnya  konsumsi  energi  listrik terbesar  berasal  dari  penggunaan  pompa  untuk distribusi  air  minum  ke  pelanggan.  Konsumsi energi listrik tersebut dapat menjadi lebih besar lagi  apabila  operasional  pompa  selama  24  jam langsung  melayani  pelanggan  dan  mengikuti fluktuasi debit aliran berdasarkan pemakaian air harian. Operasional pompa ini akan mengakibatkan  penggunaan  energi  menjadi tidak  efisiensi,  karena  ketika  tidak  ada pemakaian  air  atau  jam  pelayanan  minimum (malam  hari)  pompa  tetap  beroperasi  secara normal.
Efisiensi  energi  adalah  bagian  penting untuk meningkatkan nilai ekonomi suatu sistem dengan  cara  mengurangi  penggunaan  energi. Pengurangan penggunaan energi dapat dilakukan dengan merubah cara operasional dan pemeliharaan,  investasi  pada  teknologi  yang lebih  efisien,  pengaturan  waktu  operasi,  dan melakukan  konversi  energi  (Thollander  et  al., 2020). Efisiensi energi ini dapat dicapai dengan mengkaji Unvoidable Minimum Energy (UME) yang digunakan sebagai acuan minimum dalam memastikan  pelayanan  air minum  yang  efisien
(Bolognesi  et  al.,  2014).  Setidaknya  ada  6 (enam)  langkah  yang  dapat  dilakukan  dalam pengurangan  energi,  yaitu  penilaian  awal penggunaan  energi,  diagnosis  sistem,  analisis sistem,  eksplorasi  potensi  tindakan,  menyusun priortitas  dengan  analisis  biaya-manfaat  dan melakukan sertifikasi (Cabrera et al., 2017).
Upaya  yang  telah  dilakukan  oleh Perumda  Air  Minum  Tugu  Tirta  Kota  Malang dalam  hal  efisiensi  energi  adalah  dengan melakukan  rekayasa  teknis,  diantaranya pembangunan  reservoir-reservoir  baru  untuk mengantisipasi  fluktuasi  aliran,  pemasangan kapasitor  bank di  panel  induk  reservoir Mojolangu untuk menghindari denda kVAr dan pemasangan Variable  Speed  Drive (VSD)  di pompa  menuju  wilayah  pelayanan  Plaosan. Berbagai upaya tersebut belum dilakukan secara menyeluruh.  Masih  terdapat  lokasi  stasiun perpompaan  yang  operasional  pompanya melayani  pelanggan  secara  langsung,  salah satunya Sistem Perpompaan Sumbersari. Sistem ini  beroperasi  selama  24  jam  tanpa  henti, mengikuti  pemakaian  puncak  dan  minimum pelanggan.
Skema pelayanan air minum di Sistem Distribusi  Sumbersari  menggunakan  sistem pengaliran  dengan  perpompaan  dengan  jenis submersible . Pompa yang digunakan berjumlah 1 buah dengan kapasitas 10 liter/detik, tekanan 40 meter dan daya (P) 11 kWh. Sumber air baku berasal dari sumur bor dengan rata-rata produksi air sebesar 6,97 liter/detik. Sampai dengan bulan Agustus  2021,  sistem  ini  memiliki  855 sambungan  rumah  yang  didominasi  tipe domestik  dengan  rata-rata  pemakaian  0,49 m 3 /hari/SR. Pengaliran ke pelanggan menggunakan jaringan pipa tipe cabang.
Berdasarkan data SIG dari Perumda Air Minum  Tugu  Tirta  Kota  Malang,  lokasi pelayanan  pada  Sistem  Distribusi  Sumbersari memiliki  kontur  wilayah  yang  bervariasi  pada rentang  elevasi  430-463  meter.  Adapun  lokasi sumur  bor  dan  pompa  berada  pada  ketinggian 452  meter  dengan  titik  SR  terjauh  pada ketinggian  463  meter.    Pelayanan  air  minum eksisting  menggunakan  jenis  pipa  yang  yaitu berbeda-beda,  yaitu  pipa  GIP,  PVC  dan  PE. Pipa-pipa tersebut memiliki diamater bervariasi sebesar 50 mm, 75 mm, 100 mm dan 150 mm.

## “PENINGKATAN EFISIENSI ENERGI PADA SISTEM DISTRIBUSI SUMBERSARI PERUMDA AIR MINUM TUGU TIRTA KOTA MALANG” (GALIS ASMARA, ADHI YUNIARTO, MUHAMMAD
SUNDORO)
Peningkatan efisiensi energi pada sistem ini  sangat  berpeluang  untuk  diterapkan. Alternatif  yang  dapat  diterapkan  dalam  hal meningkatkan  efisiensi  energi  adalah  dengan cara  pemasangan  VSD  yang  akan  membantu kerja  motor  bervariasi  berdasarkan  pemakaian pelanggan.
Variable Speed Drive (VSD) adalah salah satu cara untuk menghemat hemat energi, ketika pompa  memiliki  VSD,  kecepatan  rotasinya dapat  dikendalikan  dengan  pemrograman sehingga menghasilkan debit dan tekanan yang bervariasi  (Sunela,  2017).  Prinsip  kerja  VSD adalah  mengubah  input  motor  (listrik  AC) menjadi  DC  dan  kemudian  menjadi  AC  lagi dengan  output  frekuensi  yang  dikehendaki (Anindita et al., 2016). VSD dapat menurunkan biaya  operasional  pompa  dalam  sebuah  sistem air minum sebesar 5% dibandingkan Fix Speed Drive (FSD)  (Moreira  &  Ramos,  2013). Pengantian  pompa  yang  sesuai  dengan spesifikasi  dan  pemasangan Variable  Speed Pump (VSD)  akan  memberikan  peluang penghematan energi listrik bruto lebih dari 35% per tahun (Suparno, 2013).

## METODE PENELITIAN
Langkah  dari  penelitian  ini  adalah  1) melakukan audit energi untuk mengetahui total pemakaian  energi  eksisting,  selanjutnya  2) melakukan  kajian  teknis  pada  jaringan  pipa dengan  Epanet  2.0,  3)  melakukan  perencanaan sistem  dengan  pemasangan Variable  Speed Driver (VSD)  beserta  analisis  jaringan  pipa dengan  Epanet  2.0,  dan  4)  mengidentifikasi peningkatan  efisiensi  energi  dengan  cara menghitung  total  pemakaian  energi  dan  nilai SEC.
Langkah  pertama  audit energi  dilakukan dengan  mencari Specific  Energy  Consumption (SEC),  yaitu  dengan  membagi  seluruh  nilai energi  yang  terpakai  atau  konsumsi  energi (kWH)  terhadap  nilai  produk  atau  volume produksi  air  (1000  m 3 ).  Tolak  ukur  dari  SEC adalah  <  0,4.  Apabila  sebuah  PDAM mendapatkan nilai di atas 0,4 maka  terindikasi tidak efisien dalam memproduksi air minum.
Langkah  kedua  adalah  kajian  teknis jaringan  pipa eksisting melalui  aplikasi  Epanet dengan  memasukkan  data-data base  demand , jenis  pipa,  diamater, panjang  pipa,  debit  aliran dan elevasi lokasi penelitian Hasil simulasi akan
dibandingkan  dengan  kriteria  pada  Peraturan Menteri PUPR Nomor 27 tahun 2016, yaitu nilai kecepatan  dan  tekanan  minimum.  Adapun kecepatan minimum pada pipa distribusi adalah 0,3  meter/detik  dan  tekanan  minimum  adalah 0,5-1 bar pada titik pelayanan terjauh. Tekanan yang digunakan adalah sebesar 0,75 bar atau 7,5 meter sesuai SNI 7509:2011.
Langkah ketiga adalah perencanaan VSD dengan  cara  identifikasi  kerja  frekuensi minimum  motor  pompa eksisting melalui  data sekunder  berupa  spesifikasi  teknis  motor pompa. Kemudian identifikasi fluktuasi pemakaian  pelanggan  selama  24  jam  serta perhitungan  pengaruh  debit,  head¸  dan  daya pompa  saat  VSD  aktif  beroperasi.  Tahapan berikutnya adalah simulasi jaringan pada Epanet 2.0  dengan  membandingkan  kriteria pressure dan kecepatan.
Langkah  terakhir  adalah  analisis  total pemakaian  energi  dengan  skema  VSD.  Pada tahap  ini  dilakukan  perhitungan  berapa  persen peningkatan  efisiensi  yang  dapat  dicapai. Penghematan  tersebut  mengacu  pada  besaran konsumsi  listrik  yang  dihemat.  Selanjutnya dihitung nilai SEC untuk mengetahui perubahan / peningkatan nilai efisiensi jika VSD dipasang pada sistem.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## IDENTIFIKASI  KONDISI  EKSISTING SISTEM DISTRIBUSI SUMBERSARI
Skema  pelayanan  air  minum  di  Sistem Distribusi Sumbersari dari sumur bor memiliki rata-rata  produksi  air  (Mei-Juli)  sebesar  6,97 liter/detik. Sampai dengan bulan Agustus 2021, sistem ini memiliki 855 sambungan rumah yang didominasi  tipe  domestik  dengan  rata-rata pemakaian  0,49  m 3 /hari/SR.  Sistem  pengaliran air  minum  menggunakan  sistem  perpompaan dengan  jenis submersible .  Pompa  yang digunakan  berjumlah  1  buah  dengan  kapasitas 10 liter/detik, tekanan 40 meter dan daya (P) 11 kWh. Data SIG Perumda Air Minum Tugu Tirta Kota Malang juga menunjukkan bahwa Sistem Distribusi Sumbersari memiliki kontur wilayah yang bervariasi dengan rentang elevasi 430-463 meter, lokasi sumur bor dan pompa berada pada ketinggian  452  meter  dengan  titik  SR  terjauh pada ketinggian 463 meter.

## “PENINGKATAN EFISIENSI ENERGI PADA SISTEM DISTRIBUSI SUMBERSARI PERUMDA AIR MINUM TUGU TIRTA KOTA MALANG” (GALIS ASMARA, ADHI YUNIARTO, MUHAMMAD SUNDORO)
Pelayanan air minum eksisting menggunakan  jenis  pipa  yang  yaitu  berbeda- beda, yaitu pipa GIP, PVC dan PE. Pipa tersebut memiliki  diamater  bervariasi  (50  mm,  75  mm, 100 mm dan 150 mm). Informasi elevasi node dan diamater pipa dirangkum dalam Gambar 1 . Penggunaan  pompa  eksiting  berkontribusi dalam hal pengaliran air ke wilayah yang lebih tinggi  (node  warna  kuning  dan  merah)  dan menambah  tekanan  air  ke  wilayah  pelayanan yang  lebih  rendah.  Dalam  hal  operasional pompa,  aliran  air  didistribusikan  secara langsung  ke  pelanggan.  Sistem  ini  tidak dilengkapi  dengan  reservoir  sehingga  pompa beroperasi  terus-menerus  selama  24  jam. Operasional  pompa  ini  mengakibatkan  kerja pompa  mengikuti  fluktuasi demand di pelanggan, baik di jam minimum maupun di jam maksimum.
Gambar 1. Elevasi Node dan Diamater Jaringan Pipa Eksisting
Perbandingan  antara  debit  produksi  dan pemakaian  menunjukan  terjadinya  fluktuasi operasional  pompa,  yaitu  debit  air  yang diproduksi  oleh  pompa  berfluktuasi  dengan pemakaian  pelanggan  ( Gambar  2 )  yang menunjukan  bahwa  sistem  aliran jaringan  pipa eksisting selama 24 jam.
Gambar 2. Sistem Aliran Jaringan Pipa Eksisting
Analisis Jaringan Pipa Eksisting Analisis jaringan pipa eksisting menggunakan  simulasi  Epanet  2.0.  Data-data yang dimasukan  adalah base demand ril (Mei- Juli  2021),  data  kontur,  data  panjang  pipa, diamater pipa dan jenis pipa. Simulasi jaringan pada  aplikasi  Epanet  2.0  membutuhkan  data kurva operasional (debit 40 Liter/detik dan Head 40  meter)  dan Demand  pattern atau  fluktuasi pemakaian pelanggan ( Gambar 3 ).
Gambar 3. Fluktuasi Pemakaian Pelanggan di Sistem Distribusi Sumbersari
Kriteria  untuk  menilai  jaringan  pipa adalah  kriteria pressure dan  kecepatan.  Secara umum,  hasil  simulasi  jaringan  pipa eksisting dengan  periode  24  jam  menunjukan  bahwa kinerja jaringan pipa dapat dikatakan baik dari kriteria pressure karena  seluruh  wilayah pelayanan  memenuhi  batas  minimum  yang dipersyaratkan. Berbeda halnya dengan kecepatan,  kriteria  ini  tidak  tercapai  pada sebagian  besar  wilayah  pelayanan  karena menunjukan nilai dibawah batas minimum yang dipersyaratkan. Kriteria pressure yang digunakan  adalah  0,7  bar  (7  meter)  dan kecepatan  0,3-3  meter/detik  sesuai  dengan Peraturan  Menteri  PUPR  Nomor  27  Tahun 2016.
Hasil  simulasi  jaringan  di  Sistem Distribusi Sumbersari, baik pada jam minimum (Gambar  4) dan  jam  maksimum (Gambar  5) menunjukkan  jaringan  pipa  eksisting  dapat mengalirkan  air  ke  seluruh  pelanggan  karena setiap  node  memiliki  sisa  tekanan (pressure) , dimana kriteria tekanan di seluruh jaringan pipa telah  terpenuhi  karena  sudah  melebihi  kriteria minimum  0,7  bar  (7  meter).  Adapun  kriteria kecepatan  sebesar  0,3-3  meter/detik  tidak terpenuhi  karena  hampir  seluruh  wilayah pelayanan  memiliki  kecepatan  di  bawah  0,3 meter/detik  (warna  biru  muda  dan  biru  tua), hanya  terdapat sebagian  kecil  segmen  jaringan pipa yang memenuhi (warna hijau dan kuning)
“PENINGKATAN EFISIENSI ENERGI PADA SISTEM DISTRIBUSI SUMBERSARI PERUMDA AIR MINUM TUGU TIRTA KOTA MALANG” (GALIS ASMARA, ADHI YUNIARTO, MUHAMMAD
SUNDORO)
yaitu pipa yang berlokasi dekat dengan sumur. Nilai  kecepatan  yang  tidak  terpenuhi  tersebut dikarenakan penggunaan pipa yang berdiamater besar dibandingkan kebutuhan.  Diamater besar tersebut  oleh  Perumda  Air  Minum  Tugu  Tirta Kota Malang dipersiapkan untuk mengantisipasi pertumbuhan jumlah pelanggan ke depannya.
Gambar 4. Hasil Simulasi Jaringan Eksisting pada Jam Minimum
Gambar 5. Hasil Simulasi Jaringan Eksisting pada Jam Maksimum

## Total Energi dan Tagihan Listrik
Pengukuran  lapangan  dilakukan  dengan menggunakan power  meter untuk  parameter kelistrikan  dan  alat  ukur flow dan  tekanan  di SCADA  untuk  paramater  hidrolis.  Hasil pengukuran sebagai berikut.
Tabel 1. Hasil Pengukuran Data Hidrolis dan Kelistrikan Pengukuran Nilai Satuan Debit 6.97 liter/detik Head discharge 3.13 bar Head suction 3.6 bar Frekuensi 50 Hz Daya 9.35 kWh Berdasarkan  data  pada Tabel  1 , operasional  pompa  di  Sistem  Distribusi Sumbersari secara terus-menerus selama 24 jam
mengkonsumsi energi listrik sebesar 9,35 kWh atau  6881,47  kWh  dalam  1  bulan.  Sistem  ini termasuk dalam kategori B2 dengan tarif listrik per kWh sebesar Rp 1444,7. Pada kategori B2 berlaku  tarif  1  harga  atau  tidak  ada  perbedaan tarif saat Waktu Beban Puncak (WBP) dan Luar Beban  Puncak  (LWBP).  Adapun  total  tagihan yang  harus  dibayarkan  oleh  Perumda  Air Minum Tugu Tirta Kota Malang adalah sebesar Rp 9.941.662 setiap bulannya.

## Specific Energy Consumption (SEC)
Nilai  SEC  merupakan  indikator  atau acuan  yang  digunakan  untuk  menilai  tingkat efisiensi  energi  pada  Sistem  Distribusi Sumbersari  dimana  semakin  kecil  nilai  SEC maka  pemakaian  energi  dianggap  semakin efisien  (Kementerian  PUPR,  2014).  Nilai  SEC mencerminkan perbandingan antara nilai energi yang  terpakai  terhadap  volume  produksi  air yang  dihasilkan  dalam  periode  waktu  tertentu. SEC  diperoleh  dengan  cara  melakukan  audit energi.
Pengukuran lapangan dengan
menggunakan power  meter menunjukkan  rata- rata  energi  listrik  harian  adalah  sebesar  9,35 kWh  atau  6881,47  kWh  dalam  1  bulan, sedangkan produksi air berdasarkan rata-rata 3 bulan  terakhir  PDAM  Malang  (Mei-Juli  2021) sebesar  18.071  m 3 /bulan.  Berdasarkan  kedua angka tersebut diperoleh nilai SEC pada sistem ini sebesar 0,38 kWh/m 3 .

## PERENCANAAN VARIABLE SPEED DRIVE (VSD)
Prinsip kerja VSD adalah mengubah input motor  (listrik  AC)  menjadi  DC  dan  kemudian menjadi AC lagi dengan output frekuensi yang dikehendaki (Anindita et al., 2016). Penggunaan Variable Speed Drive (VSD) pada sebuah sistem perpompaan  memberikan  keuntungan  berupa tidak  terjadi  kelebihan  tekanan,  terjadi penghematan  energi  dan  mengurangi  biaya operasional  (Suparno,  2013).  Apabila  proses kerja  motor  melalui  VSD  bisa  disesuaikan dengan  kebutuhan  maka  sistem  menjadi  lebih efisien  karena  tidak  akan  ada  energi  yang terbuang  (Kusuma,  2020). Kebutuhan  untuk mencapai  sistem  perpompaan  yang  efisien muncul  karena  adanya  permintaan  air (demmand) yang  bervariasi  (Sunela,  2017). Sama  halnya  di  Sistem  Distribusi  Sumbersari, yaitu  diperlukan  menurunkan  frekuensi  motor berdasarkan  data  fluktuasi  pelanggan,  dimana ketika demand di  pelanggan  berada  pada  jam

## “PENINGKATAN EFISIENSI ENERGI PADA SISTEM DISTRIBUSI SUMBERSARI PERUMDA AIR MINUM TUGU TIRTA KOTA MALANG” (GALIS ASMARA, ADHI YUNIARTO, MUHAMMAD
SUNDORO)
minimum  (malam  hari)  maka  frekuensi  motor pompa juga akan bekerja minimum.
Pengaruh  VSD  terhadap  Debit,  Head  dan Daya
Penerapan  VSD dengan merubah frekuensi  motor  (hz)  akan  mempengaruhi kecepatan  putar  motor  (rpm).  Hal  ini  akan mempengaruhi kinerja secara keseluruhan. Doe (2004) menjelaskan bahwa pengaruh kecepatan putar terhadap kinerja pompa secara keseluruhan  dikenal  dengan  hukum  afinitas. Hukum  afinitas  memungkinkan  terbentuknya kurva  pompa  baru  untuk  kecepatan  yang berbeda  (Moreira  &  Ramos,  2013).  Hukum afinitas  tersebut  menjelaskan  hubungan  antara debit,  tekanan  dan  daya  pada  sebuah  pompa sebagai berikut (BPMA, 2009) :
𝑄 ≈ 𝑛 𝐻 ≈ 𝑛 2 𝑃 ≈ 𝑛 3
dimana Q = debit (liter/detik) H = head (meter) P = daya (kWh) n = kecepatan putar motor (rpm)
Tabel 2. Hubungan Antara Perubahan Frekuensi dengan Q, H, dan P di Sistem Distribusi Sumbersari
Frekuensi (Hz) Debit (Liter/detik) Tekanan (bar) Daya (kWh) 50 6.97 6.73 9.35 49 6.83 6.47 8.80 48 6.70 6.20 8.27 47 6.56 5.95 7.77 46 6.42 5.70 7.28 45 6.28 5.45 6.82 44 6.14 5.21 6.37 43 6.00 4.98 5.95 42 5.86 4.75 5.54 41 5.72 4.53 5.16 40 5.58 4.31 4.79 Sumber : Hasil Perhitungan (2021)
Berdasarkan Tabel 2 , dapat disimpulkan bahwa terjadi penurunan pada daya pompa jika frekuensi  motor  diturunkan.  Semakin  kecil frekuensi  maka  daya  yang  dihasilkan  juga semakin  kecil.  Hal  ini  didukung  dengan  hasil penelitian  Moreira  dan  Ramos  (2013)  dimana
pengurangan 10% kecepatan pompa memberikan  penurunan  sebesar  27%  daya  dan penurunan head pompa sebesar 19%.

## Pemilihan Frekuensi Kerja VSD
Hasil  pada Tabel  2 menunjukan  bahwa penurunan  frekuensi  kerja  motor  berbanding lurus dengan peningkatan efisiensi, dimana daya listrik yang dikonsumsi menjadi semakin kecil. Namun apabila dihubungkan dengan pelayanan air  minum  pada  Sistem  Distribusi  Sumbersari, tidak  seluruh  pengaturan  frekuensi  tersebut dapat diterapkan.  Penerapan VSD pada lokasi penelitian mempertimbangkan 1) Debit minimum berdasarkan demand pelanggan yang harus disediakan pompa ketika VSD aktif dan 2) Head minimum  untuk  menjangkau  seluruh wilayah pelayanan, nilai ini diperoleh dari total headloss pada simulasi Epanet 2.0 pada sistem eksisting dan mempertimbangkan sisa tekan 0,7 bar di titik pelayanan terjauh.
Selanjutnya, penggunaan VSD di Sistem Distribusi  Sumbersari  direncanakan  mulai beroperasi  pada  pukul  19.00  sampai  dengan pukul 03.00 setiap harinya sesuai dengan Tabel 3 , dimana di luar jam tersebut pompa beroperasi normal (VSD tidak aktif). Jam operasional yang ditentukan  adalah  waktu  dimana  pemakaian pelanggan berada pada jam minimum sehingga dapat  dilakukan  penurunan  frekuensi  kerja motor.  Nilai  kerja  frekuensi  yang  disarankan adalah  45  Hz  Pemilihan  frekuensi  tersebut didasarkan pada perbandingan antara debit dan tekanan  yang  dibutuhkan  pelanggan  agar  tidak mengganggu pelayanan.
Tabel 3. Operasional VSD di Sistem Distribusi
Sumbersari Jam Operasional VSD Frekuensi (Hz) Head (m) Debit (lps) Daya (P) 01:00 45 5.45 6.28 6.82 02:00 45 5.45 6.28 6.82 03:00 45 5.45 6.28 6.82 19:00 45 5.45 6.28 6.82 20:00 45 5.45 6.28 6.82 21:00 45 5.45 6.28 6.82 22:00 45 5.45 6.28 6.82 23:00 45 5.45 6.28 6.82 00:00 45 5.45 6.28 6.82 Sumber: Hasil perhitungan (2021)
“PENINGKATAN EFISIENSI ENERGI PADA SISTEM DISTRIBUSI SUMBERSARI PERUMDA AIR MINUM TUGU TIRTA KOTA MALANG” (GALIS ASMARA, ADHI YUNIARTO, MUHAMMAD
SUNDORO)

## Analisis Jaringan Pipa dengan VSD
Hasil simulasi jaringan distribusi eksisting yang dipasang VSD dengan Epanet 2.0 menunjukan bahwa kinerja jaringan pipa dapat dikatakan  baik.  Kriteria pressure pada  seluruh wilayah  pelayanan  memenuhi  batas  minimum yang  dipersyaratkan.  Namun  sama  halnya dengan sistem eksisting , kriteria kecepatan tidak tercapai pada sebagian besar wilayah pelayanan karena  menunjukan  nilai  dibawah  batas minimum.
Berkaitan  dengan pressure, perubahan jaringan pipa dengan pemasangan VSD terlihat dari penurunan tekanan ( Gambar 5 ). Penurunan pressure terjadi  karena  saat  VSD  aktif  di  jam minimum,  pompa  beroperasi  pada  kecepatan putar  yang  lebih  rendah.  Penurunan  ini  tidak mempengaruhi  kualitas  pelayanan  karena pressure tersebut  masih  mencukupi  untuk pengaliran ke pelanggan.
Gambar 5. Perbandingan Pressure di Titik Pelayanan Terjauh Sistem Eksisting dan
Pemasangan VSD
Selain perubahan pressure , terdapat juga perubahan  pada  debit  operasional. Gambar  6 menunjukkan  debit  operasional  pompa  yang dipasang  VSD  (garis  hijau)  mengalami penurunan  dibandingkan  sistem  eksiting  (garis biru). Penurunan debit juga tidak mempengaruhi pelanggan  karena  debit  produksi  masih  lebih besar daripada debit pemakaian.
Gambar 6. Perbandingan Sistem Aliran Jaringan Pipa Eksisting dengan Pemasangan VSD

## Total Energi dan Tagihan Listrik
Penurunan  frekuensi  karena  penggunaan VSD  berdampak  pada  penurunan  daya  pompa ( Gambar  7 ).  Daya  yang  berkurang  akan meningkatkan  efisiensi  karena  biaya  listrik menjadi  lebih  murah.  Peningkatan  efisiensi tersebut  adalah  sebesar  10,16%  yaitu  dari kebutuhan daya pompa semula  rata-rata  harian 9,35  kWh  berkurang  menjadi  8,4  kWh. Penurunan  daya  sebesar  10,16%  menjadikan Perumda  Tugu  Tirta  dapat  menghemat  biaya listrik sebesar Rp 999.408 setiap bulannya.
Gambar 7. Pengurangan Daya di Sistem Eksisting dengan VSD
Specific Energy Consumption (VSD) Produksi  air  dan  besaran  energi  listrik yang  terpakai  dengan  VSD  masing-masing adalah 17.221 m 3 /bulan dan 6027,10 kWh dalam 1  bulan,  sehingga  diperoleh  nilai  SEC  sebesar 0,38  kWh/m 3 .  Nilai  SEC  yang  dicapai mengalami  peningkatan  dibandingkan  dengan sistem eksiting tanpa menggunakan VSD.
“PENINGKATAN EFISIENSI ENERGI PADA SISTEM DISTRIBUSI SUMBERSARI PERUMDA AIR MINUM TUGU TIRTA KOTA MALANG” (GALIS ASMARA, ADHI YUNIARTO, MUHAMMAD
SUNDORO)

## KESIMPULAN
Berdasarkan  uraian  pada  hasil  dan pembahasan, dapat disimpulkan beberapa butir sebagai berikut:
1. Total  pemakaian  energi  listrik  di  Sistem Distribusi  Sumbersari eksisting adalah 6881,47 kW/bulan sehingga tagihan listrik yang  dibayarkan  Perumda  Air  Minum Tugu Tirta Kota Malang adalah sebesar Rp 9.941.662  setiap  bulannya.  Volume produksi rata-rata adalah 18.071 m 3 /bulan sehingga  nilai  SEC  adalah  sebesar  0,38 kW/m 3 ;
2. Hasil perencanaan
VSD dengan membandingkan  kebutuhan  debit  dan tekanan  minimum  maka  VSD  dapat beroperasi  pada  pukul  19.00  sampai dengan  03.00  dengan  frekuensi  kerja  45 Hz;
3. Peningkatan efisiensi energi dengan skema VSD berpengaruh  pada penurunan frekuensi kerja pompa semula konstan 50 Hz  menjadi  45  Hz  pada  saat  VSD  aktif sehingga  menurunkan  pemakaian  daya. Perubahan tersebut berpeluang menghemat tagihan  listrik  sebesar  Rp  999.408  per bulan atau turun sebanyak 10,16%. Adapun nilai  SEC  mengalami  peningkatan  dari semula  0,38  kWh/m 3 menjadi  0,35 kWh/m 3 .

## REKOMENDASI
Berdasarkan uraian, diberikan rekomendasi  berupa  perlu dilakukan penelitian lebih  lanjut  terkait  bagaimana  sistem  kontrol operasional  VSD berbasis  IoT (Internet  of Things) .

## UCAPAN TERIMAKASIH
Terimakasih  kepada  Kementerian  PUPR yang  telah  memberikan  kesempatan  mengikuti program  magister  super-spesialis  bidang  air minum  dan  Perumda  Air  Minum  Tugu  Tirta Kota Malang sebagai lokasi penelitian.

## DAFTAR PUSTAKA
Anindita, G., Setiawan, E., & Syahid, A. (2016).
Optimasi  Energi  pada  Motor  Induksi  3 Fasa dalam Memproduksi Kebutuhan Air (Studi  Kasus  di  PDAM  Karang  Pilang Surabaya). Seminar  Nasional  Maritim, Sains Dan Teknologi Terapan ,
01 (November), 87–94.
Badan  Standardisasi  Nasional.  (2011).  Standar Nasional  Indonesia  (SNI)  7509:2011 tentang  Tata  Cara  Perencanaan  Teknik Jaringan  Distribusi  dan  Unit  Pelayanan Sistem  Penyediaan  Air  Minum. Standar Nasional Indonesia , 28 hal.
Bolognesi, A., Bragalli, C., Lenzi, C., & Artina, S. (2014). Energy efficiency optimization in  water  distribution  systems. Procedia Engineering , 70 , 181–190. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.02.0
21
BPPSPAM.  (2019).  Buku  Kinerja  BUMD Penyelenggara SPAM. Kementrian PUPR . Cabrera, E., Gómez, E., Espert, V., & Cabrera, E.  (2017).  Strategies  to  Improve  the Energy  Efficiency  of  Pressurized  Water Systems. Procedia Engineering , 186 , 294– 302.https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017. 03.248 Doe.  (2004).  Variable  Speed  Pumping  —  A Guide to Successful Applications,
Executive  Summary  is  the  result  of  a collaboration  between  the  Hydraulic Institute,  Europump,  and  the  U.S. Department of Energy’s (DOE) Industrial Technologies  Program. A  Guide  to Variable Speed Pumping , 20.
Moreira, D. F., & Ramos, H. M. (2013). Energy Cost  Optimization  in  a  Water  Supply System  Case  Study. Journal  of  Energy , 2013 , 1–9.
https://doi.org/10.1155/2013/620698 Peraturan  Menteri  Pekerjaan  Umum  dan Perumahan  Rakyat  Nomor  27  /PRT  /M /2016  tentang  Penyelenggaraan  Sistem Penyediaan Air Minum
Sunela,  M.  (2017). Real-Time  Control Optimization  of  Water  Distribution System with Storage . https://digi.lib.ttu.ee/i/?9007
Suparno.  (2013).  Optimisasi  Penggunaan Energi  Listrik  Pada  Unit  Pengolahan Air  Minum  Selat  Panjang.  In Jurnal ELKHA (Vol. 5, Issue 1).
Thollander,  P.,  Karlsson,  M.,  Rohdin,  P., Wollin, J., & Rosenqvist, J. (2020). Energy auditing and measurements in practice. In Introduction to Industrial Energy Efficiency (pp. 89–146). Elsevier.
https://doi.org/10.1016/b978-0-12-
817247-6.00006-7