INNOVATIVE: Journal Of Social Science Research Volume 4 Nomor 3 Tahun 2024 Page 2293-2308 E-ISSN 2807-4238 and P-ISSN 2807-4246
Website: https://j-innovative.org/index.php/Innovative

## Systematic Literature Review: Penggunaan Energi Regeneratif dari Sistem Pengereman pada Kereta Listrik/Electric Multiple Unit (EMU)
Mutaqqin 1 ✉ , Dimas Adi Prawira 2 , Arief Darmawan 3 , Edi Nyoto Setyo Marsusiadi 4
Politeknik Perkeretaapian Indonesia Madiun
Email: muttaqin@ppi.ac.id 1 ✉

## Abstrak
Salah satu cara untuk mengurangi konsumsi energi kereta listrik adalah dengan menggunakan metode regenerative braking. Artikel ini bertujuan menyajikan tinjauan literatur tentang  pemanfaatan energi pengereman regeneratif pada kereta listrik  (Electric Multiple Unit/EMU). Penelitian deskriptif dengan pendekatan  kualitatif  studi  literatur  reviu.  Pemanfaatan  energi  pengereman  regeneratif  pada  kereta listrik (EMU). Sebanyak 10 studi yang dilakukan antara tahun 2019-2023 dimasukkan dalam tinjauan ini secara  keseluruhan  sebanyak  1.788  judul  diidentifikasi  didapatkan  10  studi  yang  memenuhi syarat/kriteria yang membahas tentang pemanfaatan energi pengereman regeneratif pada kereta listrik (EMU).  Fungsi  ESS  (Energy  Storage  System)  atau piranti  sebagai  penyimpan  energi  dalam kapasitas besar yang menghasilkan regenerative braking di kereta api pada baterai, flywheel, super-capasitor dan disalurkan langsung dari kereta satu ke kereta lainnya untuk  meningkatkan pemanfaatan listrik  hasil regenerative  braking  yaitu  pengaturan  penjadwalan,  reversible  substation,  dan  pemasangan  ESS sehingga mampu menghemat energi hingga 30 %.
Kata Kunci: Kereta Listrik (EMU), Energi Pengereman Regeneratif
Abstract
One way to reduce energy consumption in electric trains is by using regenerative braking methods. This article aims to present a literature review on the utilization of regenerative braking energy in Electric Multiple Unit (EMU). A descriptive study with a qualitative literature review approach was conducted. The  utilization  of  regenerative  braking  energy  in  Electric  Multiple  Unit  (EMU).  A  total  of  10  studies conducted between 2019-2023 were included in this review, out of a total of 1,788 identified titles. These 10 studies met the criteria discussing the utilization of regenerative braking energy in Electric Multiple Unit (EMU) trains. The function of Energy Storage Systems (ESS) or devices as large-capacity energy storage which generates regenerative braking in trains through batteries, flywheels, supercapacitors, and is distributed directly from one train to another to enhance the utilization of electric energy from regenerative braking, including scheduling regulation, reversible substations, and ESS installation, thus capable of saving energy by up to 30%.
Keywords: Electric Train (EMU), Regenerative Braking Energy

## PENDAHULUAN
Transportasi  merupakan  bidang  kegiatan  yang  sangat  penting  dalam  kehidupan masyarakat, antara lain karena keadaan geografis Indonesia yang terdiri dari ribuan pulau kecil dan besar, perairan yang sebagian besar terdiri dari lautan, sungai dan danau. Hal ini memungkinkan pengangkutan dilakukan melalui jalur darat, perairan, dan udara dengan menggunakan alat transportasi yang cepat dan nyaman. Seiring  dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, kereta api telah menjadi salah satu solusi dalam mengatasi permasalahan  transportasi  perkotaan  yang  semakin  kompleks  untuk  kota-kota  besar  di Indonesia (Rahmalina, 2023). Teknologi kereta api sudah banyak berkembang, kereta api listrik memerlukan energi listrik sebagai sumber energinya, tetapi kereta api listrik ternyata menyerap energi listrik yang cukup besar setiap tahunnya (Adam, 2021).
Salah  satu faktor yang menyebabkan  kurang baik  dan efisiennya sistem kerja KRL adalah  kurang  optimal  dalam  penggunaan  sistem  pengereman  pada  KRL.  Sistem pengereman pada KRL menggunakan gabungan dari pengereman elektrik (pengereman regeneratif) dan pengereman mekanik (pengereman pneumatic). Optimalisasi pengereman yang  kurang  dapat  menyebabkan  sistem  kerja  yang  kurang  baik  dan  efisien  melalui optimalisasi  pengereman  dengan metode  regenerative  braking.  Pada  kendaraan  listrik, operasi pegereman regeneratif yaitu merubah energi mekanik menjadi energi listrik dengan generator.  Penggunaan  regenerative  braking  dapat  mengurangi  emisi  dan  menambah efisiensi energi. Regenerative braking terbukti dapat menghemat konsumsi energi hingga 33%.  Peran  ESS-OB  dalam  mengurangi  beban  puncak  substation  dan  juga  dalam
penyerapan  energi  hasil  regenerive  braking.  Peluang  penggunaan  ESS-OB  khususnya baterai  untuk  mengurangi  beban  puncak  dan  meningkatkan  penyerapan  energi r egenerative braking pada kereta api (Wilk, 2020). Hal inilah yang membuat peneliti tertarik melakukan  literatur  reviu  mengenai  pemanfaatan  energi  pengereman  regeneratif  pada kereta listrik EMU.

## METODE PENELITIAN
Rancangan  penelitian  yang  digunakan  adalah  metode  penelitian  deskriptif  dengan pendekatan  kualitatif  studi  literatur  reviu  atau  tinjauan  pustaka  dengan  menggunakan internet dan pencarian manual. Penelusuran dilakukan dengan menggunakan kata kunci “pemanfaatan  energi  pengereman  regeneratif  pada  kereta  listrik  EMU”.  Kriteria  inklusi penelitian ini adalah artikel yang dijadikan literatur adalah artikel penelitian, baik original article maupun kajian/reviu. Artikel atau literatur membahas tentang pemanfaatan energi pengereman regeneratif pada kereta listrik EMU yang diterbitkan dari 2019-2023. Peneliti menemukan artikel yang sesuai kata kunci tersebut dengan rincian Google Scholar (n = 1.100), Academia.edu (n = 651),  SciencDirect (n = 36) dan Researchgate (n = 1) yaitu n = 1788.  Hasil  pencarian  yang  sudah  didapatkan  kemudian  diperiksa  duplikasi  dengan mendeley  dan  ditemukan  artikel  yang  sama  sehingga  ada  artikel  yang  dikeluarkan  atau duplikasi (n = 1003). Peneliti melakukan skrinning berdasarkan judul (n = 850), kemudian di dapatkan  abstrak  (n=53)  kemudian  dilakukan  skrinning  berdasarkan  kriteria  inklusi  dan ekslusi pada keseluruhan teks ( full text) sehingga didapatkan sebanyak (n = 10) yang dapat digunakan dalam systematic literature reviu.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  studi  menunjukkan  sebanyak  8  artikel  memenuhi  kriteria  berdasarkan  topik literature  reviu.  Hasil  karakteristik  studi  dari  4  database  (Google  Scholar,  Academia.edu, SciencDirect dan Researchgate) tergambar dalam tabel 1 berikut ini :
Tabel 1. Rangkuman Artikel Referensi No Penulis Dan Tahun Judul Penelitian Metode Penelitian Hasil Penelitian Database 1. Dian Samodraw ati, Basilius Kevin Analisis Perhitungan Energi Pengereman Literatur review Berat kereta saat AW0 (205 ton), AW1 (221,64  ton),  AW2  (253,36  ton),  dan
AW3  (322,12  ton)  tidak  signifikan terhadap  perubahan  energi  yang
Google Scholar http://jurnalftij ayabaya.ac.id/i
Triantoro (2022) Regeneratif Kereta MRT Berdasarkan Mode Operasi Otomatis Kereta MRT Jakarta dihasilkan  kereta  saat  melakukan pengereman regeneratif. Rainy mode menyebabkan perubahan dalam hasil energi  regeneratif  yang  dihasilkan pada  kereta  MRT  Jakarta  dan  juga menyebabkan  bertambahnya  waktu dan  jarak  pengereman.  Sebagai perbadingan  waktu  dan  jarak pengereman saat mode normal yakni 40  detik  dengan  jarak  515  m, sedangkan  pada  saat mode  rainy waktu  yangdibutuhkan  menjadi  56 detik  dengan  jarak  652  m.  Energi pengereman  regeneratif  pada  Loksi Stasiun  Fatmawati  menuju  Stasiun Cipete Raya merupakan yang terbesar dengan  energi  rata-rata  yang dihasilkan  6  kWh  pada  saat  mode normal  dan  energi  pengereman regeneratif  terkecil  terdapat  pada Stasiun Blok M menuju Stasiun ASEAN dengan  energi  rata-rata  yang dihasilkan  1,2  kWh  di  mode  normal. Besar  total  energi  pengereman regeneratif  yang  dihasilkan  dalam  1 hari adalah sekitar 2340,3 kWh dalam kondisi normal dan 1935,8 kWh dalam kondisi hujan.
ndex.php/TRE nD/article/view /190 2. Rizki Pratama Putra, Novi Kurniasih, Dewi Purnama Sari, Zaky Syamsuddi n (2022) Kontrol Torka Pengereman Regeneratif Pada Sepeda Listrik Dengan Integrasi Ultrakapasitor Literature reviu Pada penelitian ini, berhasil membuat model  uji  pengereman  regeneratif dengan  menggunakan  motor  BLDC 2000w  yang  disuplai  dengan  baterai
65V  dan  menggunakan  dua  buah ultrakapasitor 3000F dengan
tegangan  kerja  2.8V.  2.  Pengujian dilakukan dalam penelitian ini dengan cara  memberikan  variasi  terhadap  3
Google Scholar https://aperti.e - journal.id/snek ti/article/view/
237
faktor  yaitu  beban,  kecepatan  dan juga  jumlah  ultrakapasitor.  Untuk beban yang digunakan sebesar 2.5 kg, 3.75  kg  dan  5  kg  dengan  variasi kecepatan sebesar 600 rpm, 700 rpm dan 800 rpm dan setiap faktor beban dan kecepatan di uji dengan 2 kondisi ultakapasitor yaitu satu ultrakapasitor dan  2  buah  ultrakapasitor  yang dirangkai secara paralel. Berdasarkan pengujian  diatas,  didapatkan  hasil untuk  nilai  perlambatan,  arus  dan tegangan  tertinggi  dihasilkan  dari variasi  beban  2.5  kg  dengan kecepatan  800  rpm  dan  satu  buah ultrakapasitor  dengan  nilai  berturut- turut adalah sebesar 1.57 m/s2 selama 11  detik,  5.8  mA  dan  7.87  V. Sedangkan  untuk  energi  tertinggi sebesar 0.2091662 Joule yang didapat dari  variasi  beban  5  kg  dengan kecepatan 800 rpm dan ultrakapasitor paralel. 3. Rizki Pratama Putra, Ibnu Hajar, Christine Widyastuti (2021) Desain Sistem Pengereman Regeneratif Pada Sepeda Listrik Ringkas Literature reviu Pada penelitian ini telah mengusulkan pemanfaatan  torka  pengereman generator  DC  dengan  pembesaran spur  gear  mekanisme  pengereman regenerative.  Prinsip  fundamental kinematika rotasi, pergerakan sepeda, persamaan  dinamis  generator  untuk dibuat  dalam  bentuk  diagram  blok dengan memanfaatkan Simulink.
Google
Scholar https://www.n eliti.com/id/pu blications/3919 98/desain- sistem- pengereman- regeneratif- pada-sepeda- listrik-ringkas
4. Allmy
Bintang Damara, Ahmad Qurthobi, Kharisma Bani Adam (2021) Rancang bangun purwarupa pengereman regeneratif menggunakan motor DC MY1016 Literature reviu Pada penelitian ini diketahui terdapat pengaruh variabel sistem Penggunaan switch  menghasilkan lonjakan arus  keluaran  dengan  nilai rata-rata  116  mA  sampai  tegangan turun  secar  perlahan. Pada  hasil keluaran efek pengereman regeneratif  dibutuhkan  tegangan diatas 2.8 V untuk dapat masuk modul buckboost sehingga dapat melakukan pengisian  pada  baterai,  semakin tinggi  kecepatan  yang  berada  pada flywheel,  maka  semakin  lama  juga waktu  untuk  melakukan  pengisian pada baterai.
Google Scholar file:///C:/Users /User/Downloa
ds/16136- 31721-1- SM.pdf 5. Marko Kapetanovi
´ c, Alfredo
Nú˜nezb, Niels van Oort, Rob M.P. Goverde (2021) Reducing fuel consumption and related emissions through optimal sizing of energy storage systems for diesel-electric trains Literature reviu Makalah ini menyajikan metode untuk mendukung keputusan dalam konversi  beberapa  unit  diesel-listrik standar  ke  pasangan  hibrida  mereka dengan
menambahkan sistem penyimpanan energi berbasis baterai Li-ion berukuran optimal. Pendekatan pengoptimalan  multi-tujuan  bi-level yang diusulkan berdasarkan kerangka koordinasi  bersarang  mencakup aspek  desain  yang  relevan,  seperti persyaratan  untuk  mencapai  operasi bebas emisi dan bebas kebisingan di stasiun,  preferensi  antara  konsumsi bahan  bakar  yang  lebih  rendah  dan biaya hibridisasi, kendala teknis terkait dengan tegangan baterai dan massa maksimum  yang  diperbolehkan,  dan pengaruh strategi manajemen energi.
SciencDirect https://www.sc iencedirect.co m/science/arti cle/pii/S03062 61921004840
6. Hari Maghfiroh (2020) Pemanfaatan Baterai untuk Mengurangi Beban Puncak dan Meningkatkan Penyerapan Energi Regenerative Braking pada Kereta Api Literature reviu Penggunaan ESS-OB dapat membantu mengurangi energi beban puncak  dan  dapat  mengoptimalkan penyerapan energi hasil regenerative braking.  Pada  pengujian  yang  telah dilakukan, penambahan baterai dengan  kapasitas  0,6  %  dari kebutuhan energi kereta, menyebabkan kenaikan massa kereta sebesar  0,07  %  dan  mampu memberikan  penghematan  energi sebesar 2,11 %. Pengujian simulasi ini dilakukan  dengan  kondisi  ideal, diperlukan  pengujian  lebih  lanjut untuk  implementasi.  Hasil  pengujian ini  memberikan  gambaran  bahwa ESS-OB  dapat  mengurangi  biaya listrik  pada  operasional  kereta  api listrik.  Selain  itu,  pemakaian  ESS-OB dapat  menurunkan  daya  yang  harus disuplai  oleh  substation  sehingga dimungkinkan membangun
substation  dengan  daya  yang  lebih rendah.  Penambahan  ESS-OB  dapat dilakukan  pada  kereta  lama  maupun baru. Akan tetapi, penambahan yang dilakukan  pada  kereta  baru  ketika proses produksi akan lebih menguntungkan karena perlu adanya integrasi  sistem  ESS  pada  kereta,
selain  itu,  tidak  akan    mengganggu jadwal operasional kereta.
Researchgate https://www.re searchgate.net /publication/3 44293882_Pe manfaatan_Bat erai_untuk_Me ngurangi_Beba n_Puncak_dan_ Meningkatkan_ Penyerapan_E nergi_Regener ative_Braking_ pada_Kereta_A pi 7. Alex William Pangestu dan I Nyoman Studi Analisis Kinerja Sistem Rem Regeneratif pada Sepeda Literature reviu Pertama  porsi  dan  gaya  rem regeneratif  maksimal  sebesar  0,114
dan 266,31 N, kedua kontribusi sistem rem regeneratif sebesar 33,194% dan
29,504% dengan driving cycle WMTC
SciencDirect https://ejurnal.i ts.ac.id/index.p hp/teknik/articl
e/view/55457
Sutantra (2020) Motor Hybrid dengan Konfigurasi Seri kelas  1  dan  kelas  2,  ketiga  efisiensi sistem  rem  regeneratif  sebesar 23,535%  dan  31,98%  dengan driving cycle WMTC  kelas 1 dan WMTC kelas 2. 8. Aleksander Jakubowsk i, Natalia
Karkosińsk
a –
Brzozowsk
a,
Krzysztof Karwowski, Andrzej Wilk (2020) Storage electric multiple units on partially electrified suburban railway lines Literature reviu Analisis  simulasi  yang  dilakukan menunjukkan  bahwa  pada  jalur perkotaan  dan  pinggiran  kota mungkin bermanfaat untuk memperkenalkan unit traksi penyimpanan listrik tipe IPEMU untuk melayani  penumpang..  Pembelian multiple unit elektrik klasik bersamaan dengan  elektrifikasi  ruas  tersebut memiliki  harga  yang  sama  dengan IPEMU  tanpa  catenary  line.  Namun, pembelian IPEMU dalam jumlah yang lebih  besar  dapat  dibenarkan  secara ekonomi  jika  juga  digunakan  untuk mendukung bagian non-listrik lainnya,  mis.  Gdańsk  Wrzeszcz  – Bandara, Rumia – Hel dan sejenisnya.
Academia.edu https://www.ac ademia.edu/81 315421/Storag e_electric_mult iple_units_on_ partially_electri fied_suburban_ railway_lines

## Pembahasan

## Kereta Listrik (EMU)
Kereta  Rel  Listrik  merupakan  rangkaian  kereta  api  yang  sistem  traksi  atau  tarikan geraknya memanfaatkan tenaga listrik. Penyebutan kereta  listrik  lebih melihat pantograf sebagai  gateway  (sumber  masuknya)  energi  listrik  untuk  traksi,  bukan  traksi  motornya. Karena itu lokomotif DE (Diesel Elektrik) dan KRD (Kereta Rel Diesel) tidak dapat disebut kereta  listrik  karena  tidak  mempunyai  pantograph.  Kereta  listrik  yang  ada  di  Jakarta sekarang  bersifat  Electric  Multiple  Unit  (EMU)  dan  disebut  Kereta  Rel  Listrik  (KRL). Transportasi perkeretaapian di Indonesia terus berkembang pesat. Hal ini dapat dilihat dari jenis  kereta  rel  listrik  di  Indonesia  saat  ini  cukup  banyak,  khususnya  kereta  dalam  kota (Goverde, 2021).

## Jenis-Jenis Kereta Rel Listik
Kereta yang membentuk satu set KRL lengkap umumnya dikelompokkan berdasarkan fungsinya  menjadi  empat  jenis: power  car, motor  car,  driving  car,  dan trailer  car. Kereta dapat memiliki lebih dari satu fungsi. Motor-motor traksi pada kereta tersebut dikendalikan secara serentak (Sutantra, 2020).
a. Power car adalah  jenis  kereta dipasangi  peralatan kelistrikan untuk menghantarkan listrik dari prasarana KRL, misalnya sepatu kontak untuk rel ketiga atau pantograf untuk listrik aliran atas, beserta trafo.
b. Motor car adalah jenis kereta yang dipasangi motor traksi untuk menggerakan sarana, dan  biasanya  dikombinasikan  dengan power  car untuk  mencegah  hubungan tegangan tinggi antarkereta.
c. Driving car adalah kereta yang dilengkapi kabin masinis untuk mengendalikan kereta. KRL biasanya memiliki dua driving car yang berada di kedua ujungnya.
d. Trailer car adalah setiap kereta yang tidak masuk dalam ketiga jenis di atas, karena tidak dilengkapi peralatan khusus, dan hanya berupa kereta penumpang biasa Dalam  sistem  rel  ketiga  (listrik  aliran  bawah),  sarana  di  kedua  ujungnya  dapat dipasangi sepatu kontak dengan motor car menerima arusnya melalui hubungan intra-unit.

## Kereta Kecepatan Tinggi
Sejumlah  kereta  berkecepatan  tinggi  yang  cukup  terkenal  adalah KRL: Pendolino dan Frecciarossa 1000 di Italia, Shinkansen di Jepang, China Railway High- speed di  Tiongkok, ICE  3 di  Jerman,  serta  British  Rail Class  395 Javelin  di  Britania  Raya. Layanan Metroliner relasi  New  York – Washington  yang  kini  telah  pensiun,  pertama  kali dijalankan oleh Pennsylvania Railroad dan kemudian oleh Amtrak, juga menghadirkan KRL berkecepatan tinggi bernama Budd Metroliner. Bahkan Kereta Cepat Indonesia-China pun menggunakan KRL tapi hanya istilah EMU yang digunakan untuk KCIC400AF (Widyastuti, 2021).

## Pengembangan Sel Bahan Bakar
Saat ini KRL bertenaga sel bahan bakar sedang dikembangkan. Bila sukses, kebutuhan listrik  aliran  atas  maupun  rel  ketiga  sudah  tak  diperlukan  lagi.  Contohnya, Coradia  iLint, bertenaga hidrogen,  dikembangkan  oleh Alstom.  Istilah  "kereta  bertenaga  hidrogen" ditujukan pada kereta jenis ini.

## Kereta Rel Baterai
Banyak kereta rel baterai dijalankan di seluruh dunia. Kereta ini dapat berjalan dalam dua mode: dengan menggunakan energi baterai yang terpasang, dan dengan mengambil arus dari kabel listrik aliran atas atau rel ketiga. Dalam kebanyakan kasus, baterai dapat diisi saat mengambil arus listrik.

## Perbandingan dengan Lokomotif
Bila  dibandingkan  dengan lokomotif  listrik,  KRL  memiliki  keunggulan  yaitu  sebagai berikut;
a. Perlajuan yang lebih tinggi, karena beban banyak yang dibagi pada luaran daya.
b. Pengereman, termasuk arus Eddy, pengereman rheostatik, dan/atau regeneratif pada beberapa gandar sekaligus, dapat mencegah keausan rem.
c. Beban gandar berkurang, mengingat tidak perlu lagi lokomotif berat.
d. Mengurangi getaran tanah.
e. Koefisien adhesinya rendah untuk gandar berpenggeraknya
f. Tingkat  redundansinya tinggi  -  kinerja hanya terpengaruh dengan kegagalan salah satu motor atau rem.
g. Tempat  duduknya  berkapasitas  tinggi,  karena  tak  ada  lokomotif;  semua  kereta memiliki tempat duduk
Sementara lokomotif listrik memiliki keunggulan terhadap KRL yaitu sebagai berikut :
a. Memerlukan sedikit peralatan listrik sehingga  biaya  produksi dan pemeliharaannya bisa ditekan.
b. Bunyinya kurang bising dan minim guncangan di kereta penumpang, karena tak ada motor atau kotak roda gerigi pada bogie di bawah sarana (Syamsuddin, 2022).

## Penggunaan Energi Pengereman Regeneratif
Pada  kendaraan  listrik,  operasi  pengereman  regeneratif  yaitu  mengubah  energi mekanik  menjadi  energi  listrik  dengan  generator.  Penggunaan  pengereman  regeneratif dapat mengurangi emisi dan menambah efisensi energi. Input daya pada sebuah motor induksi dirumuskan dengan;
Dengan,
P    : daya (watt)
V    : tegangan (volt)

## I     : arus (ampere)
Dimana φs adalah sudut fasa antara tegangan fasa stator (V) dan arus fasa stator (Is), untuk  operasi  motor  øs  <  90◦.  Jika  kecepatan  rotor  lebih  tinggi  dari  pada  kecepatan sinkron,  kecepatan  relative  antara  konduktor  rotor  dan  medan  putar  celah  udara  akan dikembalikan.  Pembalikan  induksi  ggl  rotor  ini,  arus  rotor  dan  komponen  stator menyeimbangkan putaran ampere. Maka, sudut φs menjadi lebih besar dari 90◦ dan daya terbalik  menghasilkan  pengereman  regenerative.  Pada  saat  operasi  pengereman,  motor traksi akan berubah fungsi menjadi generator (Triantoro, 2022).
Penggunaan Energi Pengereman Regeneratif Pada Kereta Listrik (EMU)
Kereta  api  listrik  memerlukan  energi  listrik  sebagai  sumber  energinya,  karena menyerap energi listrik yang cukup besar setiap tahunnya. Riset dibidang perkeretaapian terus dilakukan untuk menekan konsumsi energi kereta api  listrik. Salah satu cara untuk mengurangi  konsumsi  energi  kereta  listrik  adalah  dengan  menggunakan  metode regenerative braking (Murray, 2019), dengan mengubah motor traksi pada kereta menjadi generator  pada  saat  pengereman  yang  menghasilkan  energi  listrik.  Energi  listrik  hasil regererative braking dapat disalurkan kembali ke listrik aliran atas (LAA) atau rel ketiga (3rd rail)  untuk  dimanfaatkan  kereta  lain.    Akan  tetapi,  jika  tidak  ada  kereta  lain  yang memanfaatkan  atau  ketika  listrik  hasil regenerative  braking  ini  terlalu  besar,  maka  listrik disalurkan  ke brake  resistor  untuk  dibuang  menjadi  panas  sehingga  dapat  menghemat energi sebesar 30%.
Simulasi dilakukan dengan membuat model substation, kereta api, ESS-OB, dan brake resistor. Pada penelitian ESS-OB yang dipilih adalah baterai karena baterai unggul pada lima kriteria dibandingkan flywheel dan super-capasitor yaitu dari segi keamanan, ketersediaan, kematangan teknologi, biaya perawatan, kepadatan energi. Baterai hanya tertinggal dari segi  besarnya daya  yang  dapat  disimpan. Gambar 4 menunjukkan  perbandingan antara baterai dan flywheel serta super-capasitor.
Pada  pengujian  simulasi  ini,  kereta  bergerak  antara  tiga  stasiun  yang  terhubung dengan dua substation seperti dapat dilihat pada Gambar 5. Jarak antara substation adalah 1100 m sedangkan jarak antara  stasiun 1 dan  stasiun 2  adalah 586 m sedangkan antara stasiun 2 dan 3 adalah 514m. Kerata akan bergerak dari stasiun 1 ke stasiun 2 kemudian berhenti dan dilanjutkan ke stasiun 3. Sistem kelistrikan yang dipakai adalah 3rd rail dengan nominal voltase 650 VDC.

## Gambar 5. Skema Pengujian
Kereta api dimodelkan dengan metode “ backward looking ” yaitu perhitungan dimulai dari tenaga gerak yang diperlukan roda, kemudian naik ke gearbox dan seterusnya sampai substasion  dengan  memperhatikan  efisiensi  pada  masing-masing  komponen  seperti ditunjukkan pada gambar 6 dibawah ini.
Gambar 6. Alur Pemodelan Ba ckward Looking
Sedangkan dinamika kereta dimodelkan dengan berdasarkan Hukum Newton2 seperti ditunjukkan  pada  persamaan  (1).  Gaya  traksi  adalah  gaya  yang  diperlukan  kereta  untuk bergerak, gaya resistansi adalah gaya yang menghambat gerakan kereta. Gaya resistansi yang  dipakai  adalah  rolling  resistance,  aerodynamic  resistance,  dan  gradient  resistance dirumuskan secara berurutan pada persamaan (3), (4), dan (5)
Selanjutnya  ESS-OB  dipilih  menggunakan  baterai  jenis  Lithiun-Ion  (Li-on)  karena memiliki kepadatan energi yang tinggi. Dalam artian, dengan massa yang sama baterai jenis ini mampu menyimpan energi yang cukup banyak. Parameter baterai yang dipakai pada penelitian ini ditunjukkan pada Tabel 2. Brake resistor diperlukan ketika tegangan listrik yang dihasilkan dari proses regenerative braking melebihi kapasitas ESS-OB atau karena ESS-OB penuh dan listrik tidak bisa dikembalikan ke LAA karena logika pengkoneksian brake resistor ke bus DC-link dilakukan dengan menggunakan saklar semi-konduktor, dalam hal ini IGBT. Kemudian  keseluruhan  komponen  dirangkai  dalam  software  MATLAB  untuk  dilakukan simulasi dan dianalisa hasilnya.
Tabel 2. Spesifikasi Baterai ESS-OB Parameter Nilai Nominal Voltage 300 V Kapasitas 100 Ah Massa 250 Kg
Simulasi  dilakukan  dalam  waktu  120  detik  pada  software  MATLAB.  Gambar  4 menunjukkan grafik kecepatan hasil simulasi, gambar 7(a) menunjukkan grafik kecepatan terhadap  waktu  sedangkan  gambar  7(b)  menunjukkan  grafik  kecepatan  terhadap  jarak. Dilihat bahwa kereta berjalan pada waktu T= 0 detik (second) dari stasiun -1 ke stasiun – 2 dalam waktu sekitar 50 detik kemudian berhenti yaitu ketika kecepatan kereta mencapai 0 kph (kilometer per hour-kilometer/jam). Kereta berhenti 20 detik dari detik ke-50 sampai detik ke-70 kemudian kereta berangkat dari stasiun-2 menuju stasiun ke -3. Kereta sampai dan berhenti di stasiun ke-3 pada detik ke 120 dengan total jarak tempuh 1100m. Kecepatan maksimum  pada  perjalanan  dari  stasiun-1  ke  stasiun  2  adalah  60  kph  dan  55  kph  saat
menuju stasiun 3.  Terlihat bahwa performa kecepatan pada  kereta dengan  ESS-OB dan tanpa ESS sama.

## Gambar 7. Grafik Kecepatan
Kemudian analisa pada daya listrik yang dikonsumsi kereta tanpa ESS-OB dan dengan ESS-OB seperti ditunjukkan pada Gambar 8, terdiri dari 4 grafik yaitu grafik DC power 1 dan 2 yaitu daya listrik pada substasiun 1 dan 2. Selanjutnya ada daya listrik yang dikonsumsi kereta (train power) dan terakhir daya listrik dari baterai (battery power) dalam hal ini baterai Li-on. Pada  grafik DC power hanya ada nilai  positif artinya kereta mengambil daya dari substasiun  dan  tidak  ada  daya  dari  regenerative  braking  kereta  yang  dikembalikan. Sedangkan  nilai  daya  yang  negatif  pada  daya  kereta  dan  baterai  artinya  daya  yang diperoleh dari regenerative braking. Pada grafik DC power-1 memiliki lonjakan diawal gerak kereta yang besar, hal ini karena posisi kereta lebih dakat ke substasiun A. Sebaliknya grafik lonjakan kedua pada detik sekitar 80, DC power-2 memiliki lonjakan yang lebih besar karena kereta sudah mendekat ke substasiun B. sedangkan lonjakan postitif pertama adalah saat kereta mulai gerak dari stasiun ke-1, dan lonjakan negative pada detik ke-40 menunjukkan terjadinya regenerative braking saat kereta hendak berhenti di stasiun ke-2. Proses ini terjadi lagi ketika kereta berjalan meninggalkan stasiun ke-2 menuju stasiun ke-3. Hal ini karena daya baterai yang dipakai cukup kecil dibandingkan daya total yang diperlukan kereta. Daya maksimum  yang  diperlukan  kereta  dari  pengujian  ini  adalah  5000  kW  sedangkan  daya baterai yang dipakai hanya 30 kWh atau hanya sekitar 0,6 % saja. Kenaikan massa kereta dari penggunaan baterai ini adalah 0,07 %. Daya total yang terpakai pada kereta tanpa ESS adalah  6.170kW  sedangkan  pada  kereta  dengan  ESS-OB  adalah  6.040kW.  Sehingga penghematan energi yang diperoleh mencapai 2,11 %. Gambar 8 telah membuktikan bahwa ESS-OB dapat mengurangi beban puncak dan menampung daya listrik hasil regenerative braking dengan baik.Untuk mendapatkan efektivitas yang lebih baik dari penggunaan ESS- OB ini, seperti disebutkan oleh C.
Gambar 8. Grafik Day

## SIMPULAN
Berdasarkan  pengujian  dan  analisa  yang  telah  dilakukan  disimpulkan  bahwa penggunaan ESS-OB membantu mengurangi energi beban puncak dan mengoptimalkan penyerapan  energi  hasil  regenerative  braking.  ESS-OB  dapat  mengurangi  biaya  listrik pada operasional kereta api listrik. Selain itu, pemakaian ESS-OB dapat menurunkan daya yang  harus  disuplai  oleh  substation  sehingga  dimungkinkan  membangun  substation dengan daya yang lebih rendah. Penambahan ESS-OB dapat dilakukan pada kereta lama maupun baru.
Pemanfaatan baterai sebagai ESS-OB selain dapat mengurangi beban puncak, akan memberikan kontribusi mengurangi pajak penggunaan listrik untuk operasional kereta api  dikarenakan  hasil  dari  regenerative  braking  dapat  dimanfaatkan  kembali  setelah disimpan  di  ESS-OB,  sehingga  dapat  menghemat  biaya  baterai  dan  instalasinya  oleh operator  kereta  api  Upaya  penambahan  ESS-OB  dapat  dilakukan  pada  kereta  lama maupun baru akan lebih menguntungkan karena perlu adanya integrasi sistem ESS. Selain itu,  tidak  akan  mengganggu  jadwal  operasional  kereta.  Pada  penambahan  ESS-OB diperlukan juga komponen DC-DC converter untuk menyesuaikan level tangan sistem propulsi  kereta  dan  ESS  yang  dipakai.  Sehingga  akan  memerlukan  biaya  yang  cukup mahal jika diaplikasikan pada kereta lama.

## DAFTAR PUSTAKA
Ardiansyah, Muhammad, Dwi Rahmalina. 2023. Analisis Kerusakan Pada Permukaan Roda Kereta Rel Listrik. Jurnal Asiimetrik: Jurnal Ilmiah Rekayasa Dan Inovasi   Terakreditasi “Peringkat 4” oleh Kemenristek/BRIN, Nomor SK: 200/M/KPT/2020 Volume 5 Nomor
1 Tahun 2023, Januari 2023, Halaman 143-152.
Damara, Allmy Bintang, Ahmad Qurthobi, Kharisma Bani Adam. 2021. Rancang Bangun Purwarupa  Pengereman  Regeneratif  Menggunakan  Motor  DC  MY1016.  e-
Proceeding of Engineering, Vol.8, No.5, Oktober 2021, ISSN : 2355-9365, Hal. 5883- 5889.
Jakubowski, Aleksander, Natalia Karkosińska– Brzozowska, Krzysztof Karwowski, Andrzej Wilk. 2020. Storage Electric Multiple Units On Partially Electrified Suburban Railway Lines . Przegląd Elektrotechniczny, ISSN 0033 -2097, R. 96 NR 4/2020, Pages 158-161.
Kapetanovi´ c, Marko, Alfredo Nú˜nez, Niels van Oort, Rob M.P. Goverde. 2021. Reducing Fuel  Consumption  And  Related  Emissions  Through  Optimal  Sizing  Of  Energy Storage Systems For Diesel-Electric Trains. Applied Energy 294117018, Pages 1-20.
Maghfiroh,  Hari.  2020. Pemanfaatan  Baterai  untuk  Mengurangi  Beban  Puncak  dan Meningkatkan  Penyerapan  Energi  Regenerative  Braking  pada  Kereta  Api.  Jurnal Penelitian Transportasi Darat, Volume 22, Nomor 1, Juni 2020, Hal. 69-76.
Pangestu,  Alex  William,  I  Nyoman  Sutantra.  2020. Studi  Analisis  Kinerja  Sistem  Rem Regeneratif pada Sepeda Motor Hybrid  dengan Konfigurasi Seri. Jurnal Teknik ITS Vol. 9, No. 2, ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print), Hal. 193-198.
Putra, Rizki Pratama, Ibnu Hajar, Christine Widyastuti. 2021. Desain Sistem Pengereman Regeneratif Pada Sepeda Listrik Ringkas. Energi dan Kelistrikan: Jurnal Ilmiah Vol. 13, No. 1, Januari - Juni 2021, P-ISSN 1979-0783, E-ISSN 2655-5042, Hal. 11-19.
Putra, Rizki Pratama, Novi Kurniasih, Dewi Purnama Sari, Zaky Syamsuddin. 2022. Kontrol Torka Pengereman Regeneratif Pada Sepeda Listrik Dengan Integrasi Ultrakapasitor. Prosiding Seminar Nasional Energi, Kelistrikan, Teknik Dan Informatika, Volume 3, Hal. 1-47.\
Samodrawati,  Dian,  Basilius  Kevin  Triantoro.  2022. Analisis  Perhitungan  Energi Pengereman Regeneratif Kereta MRT Berdasarkan Mode Operasi Otomatis Kereta MRT Jakarta. Seminar Nasional TREnD, Vol. 2, Hal. 189-198.
Smith, David Murray. 2019. A Reviu of Developments in Electrical Battery, Fuel Cell and Energy Recovery Systems for Railway Applications. Honorary Senior Research Fellow and Emeritus Professor of Engineering Systems and Control,   James Watt School of Engineering, University of Glasgow.