## ANALISIS PENINGKATAN EFISIENSI  ENERGI SISTEM  DISTRIBUSI KERTONATAN PERUMDA AIR MINUM TIRTA MAKMUR KABUPATEN SUKOHARJO
Oleh: Dadang Arip Sujatmika 1)
Ali Masduqi 2) Bustami 3)
Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya 1,2)
Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat 3)
E-mail:
dadangsujatmika28@gmail.com 1)
masduqi@its.ac.id 2)

## ABSTRACT
Energy costs at the Perumda Air Minum Tirta Makmur Sukoharjo Regency are still above the national  average  of  556  Rp/m3.  The  Kertonatan  distribution  system  is  one  of  the  service areas in Perumda Tirta Makmur Drinking Water with the highest energy cost of IDR 680/m3. So it is necessary to analyze the performance of distribution pumps in the Kertonatan service area  and  provide  options  for  increasing  pump  performance  so  that  energy  costs  can  be reduced.  The  method  of  increasing  energy  efficiency  is  carried  out  with  the  option  of increasing the distribution pump station, where the existing distribution pump is 1 unit with a full 24-hour operational duration, increased by replacing 2 new pump units with a capacity according to the needs and alternating operating hours are arranged. From the results of an analysis  of  the  existing  Kertonatan  distribution  pumps,  an  efficiency  value  of  30.68%  was obtained  with  an  energy  cost  of  IDR  27,591,127  per  year,  with  the  option  to  increase distribution pump stations, a pump efficiency value of 54.09% was obtained with an energy cost of IDR 17,650,849 per year.
Keywords: Energy Efficiency, Kertonatan Distribution Systems, Pumps

## ABSTRAK
Biaya  energi  pada  Perumda  Air  Minum  Tirta  Makmur  Kabupaten  Sukoharjo  masih  diatas rata-rata  nasional  sebesar  556  Rp/m3.  Sistem  distribusi  Kertonatan  salah  satu    daerah pelayanan pada Perumda Air Minum Tirta Makmur dengan biaya energi tertinggi sebesar Rp 897/m3.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  melakukan  analisis  kinerja  pompa  distribusi eksisting  pelayanan  Kertonatan  dan  memberikan  opsi  peningkatan  kinerja  pompa  distribusi agar  biaya  energi  dapat  diturunkan.  Upaya  peningkatan  efisiensi  energi  dilakukan  dengan opsi  peningkatan  stasiun  pompa  distribusi,  dimana  pompa  distribusi  eksisting  berjumlah  1 unit dengan durasi operasional selama 24 jam penuh, ditingkatkan dengan mengganti 2 unit pompa  baru  dengan  kapasitas  yang  sesuai  dengan  kebutuhan  serta  dilakukan    penjadwalan jam  operasional  secara  bergantian.  Dari  hasil  analisis  terhadap  pompa  eksisting  distribusi Kertonatan  didapatkan  nilai  efisiensi  sebesar  30,68  %  dengan  biaya  energi  Rp    27.591.127 per tahun, dengan opsi peningkatan stasiun pompa distribusi didapatkan nilai efisiensi pompa sebesar 54,09% dengan biaya energi Rp   17.650.849 per tahun.
Kata Kunci: Efisiensi Energi, Sistem Distribusi Kertonatan, Pompa

## 1. PENDAHULUAN
Perusahaan  Daerah  Air  Minum  yang memiliki wilayah pelayanan dengan kontur yang relatif datar banyak menggunakan pompa dalam
mendistribusikan air ke pelanggan
(Abdelsalam.,2021). Sistem distribusi dengan pompa akan mengakibatkan konsumsi  energi  listrik  menjadi  tinggi, oleh  karena  itu,  sangat  dipertimbangkan ketika  membuat  keputusan  penghematan energi  (Ngancha.,2018).  Untuk  dapat mengurangi konsumsi energi dapat dicapai dengan  mengubah  praktik  operasi  dan pemeliharaan, berinvestasi dalam teknologi  yang  lebih  efisien,  mengatur waktu  kerja,  dan  mengubah  energi. (Thollander dkk., 2020).
Optimasi  sistem  pemompaan  yang sudah  ada  dapat  dilakukan  dengan  cara menambah jumlah pompa yang beroperasi,
modifikasi impeller atau melakukan
penggantian  dengan  pompa  yang  baru.
Namun setiap opsi tersebut harus dilakukan  kajian  dalam  merencanakanya (Permen  PUPR  27  Tahun  2016).  Desain dan  pengoperasian  stasiun  pompa  yang optimal memerlukan kombinasi dari jumlah  dan  ukuran  unit  pompa  ( Moredecai.,  2009).  Pengoperasian  sistem pemompaan  air  yang  lebih  baik  akan menghasilkan  konsumsi  energi  yang  lebih rendah (Ngancha.,2018).
Sistem distribusi air minum di Perumda Air  Minum  Tirta  Makmur  Kabupaten Sukoharjo  hampir  98%    menggunakan sistem pemompaan. Hal ini mengakibatkan biaya operasional   menjadi  besar terutama pada  penggunaan  energi  listrik.  Tahun 2021  biaya  energi    Perumda  Air  Minum
Tirta Makmur Kabupaten Sukoharjo masih diatas  rata-rata  nasional  sebesar  556 Rp/m3 (Kementerian PUPR.,2021). Sistem distribusi  Kertonatan  salah  satu    daerah pelayanan pada Perumda Air Minum Tirta Makmur  dengan  biaya  energi  tertinggi sebesar Rp 897/m3.
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah menganalisis  pemakaian    energi  dan performa  pompa  eksisting    pada  sistem distribusi  Kertonatan  dan  menganalisis peningkatan  efisiensi  energi  dengan  opsi peningkatan  stasiun    pompa  distribusi sehingga  penurunan    biaya  energi  dapat dilakukan.

## 2. METODE PENELITIAN
Metode dalam penelitian ini dilaksanakan dengan melakukan pengumpulan  data  primer  dan  data skunder.  Data  primer  terdiri  dari  Data Parameter  Kelistrikan  Pompa  :  Alat  yang digunakan Power Meter data yang diukur : Tegangan (V), Arus (I), untuk debit pompa menggunakan  flow  meter  yang  telah dilengkapi  dengan  data  loger.  Sedangkan tekanan  pompa  menggunakan  pressure gauge  yang  telah  terpasang  dengan dilengkapi  data  loger.  Data  Skunder meliputi: peta jaringan perpipaan eksisting, data  spesifikasi  pompa  (brosur),  data pelanggan  (SR),  rekening  listrik.  Data yang telah dikumpulkan kemudian dilakukan  analisis  terhadap  performa
pompa  distribusi  pada  sistem  pelayanan dengan  menggunakan  software  EPANET 2.2 yang  selajutnya  diberikan  opsi peningkatan  efisiensi  dan  penghematan energi terhadap pompa eksisting.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Kondisi  eksisting  pompa  distribusi
Kertonatan menggunakan pompa submersible  dengan  kapasitas  5,6  liter /detik  ,  head  40  meter  ,  daya  4,4  Kw
dengan  frekuensi  50  Hz.  Sumber  listrik pada  sistem  ini  beralasl  dari  PLN  dengan daya  sebesar  66000  VA  yang  termasuk Golongan  B2.  Tarif  yang  berlaku  pada golongan B2 ini tidak dikenakan perbedaan  pada  Waktu  Beban  Puncak
(WBP)  dan  Luar  Waktu  Beban  Puncak
(LWBP).  Tarif  per  kWH  adalah  sebesar Rp.  1577  Sekema  pengaliran  sistem distribusi  Kertonatan  dapat  dilihat  sesuai Gambar 1

## Gambar 1 Skema sistem distribusi Kertonata
Sistem  distribusi  Kertonatan  memiliki
pelanggan  sebanyak    330  SR  dari  hasil pengukuran debit selama 24 jam
menggunakan  flow  meter  yang  dilengkapi dengan  data  loger  mempunya  fluktuasi
sesuai Tabel 1 Tabel 1 Pengukuran debit distribusi distribusi Kertonatan selama 24 jam. Jam  Debit l/s  Jam  Debit l/s 00:00 1,353 12:00 2,592 01:00 1,324 13:00 2,296 02:00 1,362 14:00 2,342 03:00 1,528 15:00 3,111 04:00 2,120 16:00 4,462 05:00 3,754 17:00 4,083 06:00 4,162 18:00 3,389 07:00 3,817 19:00 2,491 08:00 3,405 20:00 2,123 09:00 2,966 21:00 1,801 10:00 2,611 22:00 1,729 11:00 2,500 23:00 1,487
Sesuai  dengan  data  dari  tabel  1  dalam periode  waktu  selama  24  jam  didapatkan debit  minimum  sebesar  1,324    l/s  terjadi pada  jam  01:00  WIB,  debit  rata  –rata sebesar    2,655    l/s  sedangkan  debit
maksimum  sebesar  4,462  l/s  terjadi  pada jam 16:00 WIB.
Untuk  melakukan analisis  kinerja pompa  distribusi  dilakukan  pengukuran daya  dengan  menggunakan  alat  power
meter  selama  24  jam  dengan  hasil  sesuai
tabel 2.
Tabel 2 Pengukuran daya  pompa distribusi Kertonatan selama 24 jam. Jam  Daya (kw)  Jam  Daya (kw) 00:00 1,106 12:00 1,413 01:00 1,140 13:00 1,223 02:00 1,088 14:00 1,362 03:00 1,102 15:00 1,915 04:00 1,172 16:00 3,389 05:00 1,925 17:00 2,668 06:00 2,716 18:00 1,991 07:00 2,423 19:00 1,252 08:00 2,535 20:00 1,165 09:00 2,242 21:00 1,089 10:00 1,637 22:00 1,112 11:00 1,493 23:00 1,156
Sesuai tabel 2 dapat diketahui pada saat
jam  minimal  yaitu  pukul  01:00  WIB  daya yang terukur sebesar 1,140 Kw sedangkan daya rata – rata adalah sebesar  1,671 Kw dan  daya  yang  terukur  pada  saat  jam maksimum  yaitu  pada  pukul  16:00  WIB sebesar 3,389 Kw.
Untuk  mengetahui  efisiensi    pompa distribusi  eksisting  data  dari  tabel  1  dan tabel 2 di subtitusikan kedalam persamaan (1) yaitu:
(1)
Daya  hidrolis  merupakan  energi  yang digunakan  pompa  untuk  mengalirkan  air dari  suatu  lokasi  ke  lokasi  yang  lainnya yang  dipengaruhi  oleh head  loss pada jaringan  perpipaan  sehingga  akan  terjadi head tekanan. Daya ini dalam menghitungnya dapat menggunakan rumus
(2) yaitu;
(2)

## Dimana
• Daya  hidrolis  yang  dinotasikan    Ph dengan menggunakan satuan  kW.
• Debit  aliran  air  yang  dinotasikan  Q dengan satuan  m³/dt.
• Head  dengan  menggunaka  notasi  H dengan menggunakan satuan meter.
• Gravitasi yang dinotasikan g menggunakan satuan m/s².
• Masa  jenis  air  yang  dinotasikan  ρ menggunakan  satuan kg/l.
Daya  motor  merupakan  daya  yang digunakan  motor  untuk  menggerakan pompa  distribusi  didapatkan  dari  hasil pengukuran  selama  24  jam  sesuai  dengan tabel  2.  Perhitungan  efisiensi  pompa eksisting  sistem  distribusi  Kertonatan dapat dilihat pada tabel 3 yaitu:

## Tabel 3 Perhitungan efisiensi pompa distribusi eksiting
Waktu Daya (kW) DistribusiAir (m3/s) Total Head (m) Daya hidrolis (kW) (ᵧ.Q.H) Efisiensi Pompa (%) a b c d e f (c x d x g x ρ) (e / b) 00:00 1,106 0,0014 21,65 0,29 25,96 01:00 1,140 0,0013 21,78 0,28 24,79 02:00 1,088 0,0014 21,75 0,29 26,68 03:00 1,102 0,0015 21,65 0,32 29,42 04:00 1,172 0,0021 21,78 0,45 38,61 05:00 1,925 0,0038 21,58 0,79 41,24 06:00 2,716 0,0042 21,75 0,89 32,66 07:00 2,423 0,0038 21,78 0,81 33,62 08:00 2,535 0,0034 21,63 0,72 28,47 09:00 2,242 0,0030 21,4 0,62 27,74 10:00 1,637 0,0026 21,48 0,55 33,58 11:00 1,493 0,0025 21,45 0,53 35,20 12:00 1,413 0,0026 21,43 0,54 38,52 13:00 1,223 0,0023 21,53 0,48 39,61 14:00 1,362 0,0023 21,38 0,49 36,03 15:00 1,915 0,0031 21,30 0,65 33,91 16:00 3,389 0,0045 20,40 0,89 26,32 17:00 2,668 0,0041 21,48 0,86 32,21 18:00 1,991 0,0034 21,6 0,72 36,03 19:00 1,252 0,0025 21,65 0,53 42,21 20:00 1,165 0,0021 21,78 0,45 38,90 21:00 1,089 0,0018 21,73 0,38 35,22 22:00 1,112 0,0017 21,75 0,37 33,14 23:00 1,156 0,0015 21,75 0,32 27,42 Dengan simulasi menggunakan software  EAPNET  2.2  serta  melakukan
input  data  meliputi;  efisiensi  pompa,  daya
pompa,  harga  per  Kwh  menghasilkan parameter energi eksisting pompa distribusi Kertonatan sesuai gambar 2.
Gambar 2
Hasil simulasi parameter energi pompa eksisting dengan software EPANET 2.2.
Dari  menu Energi  Report dengan menggunakan  EPANET  2.2  didapatkan hasil  kondisi  pompa  eksisting  :  Nilai efisiensi  pompa  eksisting  sebesar  30,68%, nilai SEC 0,19. daya rata-rata sebesar 2,09 Kw,  biaya  konsumsi  listrik  per  tahun  Rp 27.591.127.  Kondisi  pompa  distribusi eksisting  dengan  efisiensi  dibawah  <  50% direkomendasikan  untuk  perbaikan  total atau dengan penggantian pompa yang baru (Pedoman EE., 2014)
Opsi  peningkatan  efisiensi  dengan
peningkatan stasiun pompa distribusi yaitu dilakukan dengan mengganti pompa eksisting  dengan  2  unit  pompa  baru  jenis submersible  dengan  spesifikasi  pompa  1 dengan  kapasitas  4,7  l/s  ,  head  pompa  40 meter,  daya  sebesar  2,2  Kw.  Sedangkan spesifikasi  pompa  2  dengan  kapasitas  3,7 l/s  ,  head  pompa  37  meter,  daya  sebesar 1,1  Kw.  Dengan  skema  yang  digunakan pada opsi ini dapat dilihat sesuai gambar 3 yaitu:

## Gambar 3 Skema pengaliran denga peningkatan stasiun pompa distribusi
Jadwal pengoperasian pompa ke 1 yaitu diatur dengan menggunakan kontrol waktu dengan  durasi  operasional  selama  12  jam setiap harinya yang dimulai dari jam 06:00 hingga  jam  18:00  sedangkan  pompa  ke  2
yaitu  18:00  hingga  jam  06:00.  Dengan melakukan  input  spesifikasi  pompa  1  dan pompa  2  dan  penjadwalan  kedalam software  EPANET  2.2  didapatkan  debit dan head hasil simulasi sesuai tabel 4.
Tabel 4 Debit dan tekanan hasil simulasi EPANET 2.2. Pompa 1  Pompa 2 Head (m) Pompa 1  Pompa 2 Head (m) Waktu debit debit Waktu debit debit l/s l/s l/s l/s 00:00 off 1,49 19,27 12:00 2,84 off 20,1 01:00 1,46 19,34 13:00 2,5 24,28 02:00 1,49 20,53 14:00 2,56 24,14 03:00 1,69 20,03 15:00 3,41 21,71
04:00 2,34 19,93 16:00 4,78 23,51 05:00 4,11 21,12 17:00 4,47 23,42 06:00 4,76 off 31,74 18:00 off 3,71 34,6 07:00 4,19 22,34 19:00 2,73 23,23 08:00 3,74 20,54 20:00 2,34 24,8 09:00 3,26 20,81 21:00 1,97 26,04 10:00 2,87 20,02 22:00 1,89 26,31 11:00 2,73 20,41 23:00 1,49 19,27 Untuk  mendapatkan  efisiensi  pompa  1
dan  pompa  2  dilakukan  simulasi  pada
website; Grundfos.com dengan melakukan
input  kapasitas  dan  head  sesuai  tabel  4,
dengan  melakukan  input  debit  dan  head pada  setiap  jam  operasional  pompa  dapat dilihat sesuai gambar 4.

## Gambar 4
Simulasi efisiensi pompa menggunakan kurva karakteristik dari produsen. Nilai efisiensi pada pompa 1 dan pompa
2  yang  didapatkan  dari  simulasi  pada website  Grundfos.com  melalui  kurva
karakteristik  sesuai  jenis  pompa  yang digunakan dapat dilihat sesuai tabel 5.
Tabel 5 Efisiensi pompa 1 dan pompa 2 Pompa 1  Efisiensi Pompa 2  Efisiensi Waktu debit % Waktu debit % l/s l/s 06:00 4,76 54,4 18:00 3,71 50,8 07:00 4,19 53,7 19:00 2,73 50,1 08:00 3,74 54,7 20:00 2,34 48,0 09:00 3,26 55,9 21:00 1,97 45,0 10:00 2,87 55,9 22:00 1,89 44,2 11:00 2,73 55,6 23:00 1,49 42,7 12:00 2,84 55,9 00:00 1,49 42,7 13:00 2,5 53,8 01:00 1,46 42,3 14:00 2,56 54,1 02:00 1,49 42,1 15:00 3,41 55,8 03:00 1,69 44,6 16:00 4,78 51,7 04:00 2,34 49,4 17:00 4,47 53,0 05:00 4,11 48,6 Dengan simulasi menggunakan
software  EAPNET  2.2  serta  melakukan
input  data  meliputi;  efisiensi  pompa,  daya pompa,  harga  per  Kwh  menghasilkan
Dadang Arip Sujatmika 1) , Ali Masduqi 2) , Bustami 3)
parameter energi  dengan opsi peningkatan stasiun  pompa  distribusi  Kertonatan  dapat
dilihat sesuai gambar 5.
Gambar 5
Hasil simulasi opsi peningkatan stasiun pompa distribusi  dengan EPANET 2.2. Dari  menu Energi  Report dengan menggunakan  EPANET  2.2  didapatkan hasil kinerja pompa dengan opsi peningkatan stasiun pompa distribusi yaitu efisiensi  maksimum  sebesar  54,09%,  nilai SEC 0,19. biaya konsumsi listrik per tahun Rp Rp 17.650.849.

## 4. SIMPULAN
Pemakaian energi pada kondisi eksisting  daya  rata-rata  sebesar  2,09  Kw, performa  pompa  eksisting  mempunyai efisiensi  sebesar  30,68%,  nilai  SEC  0,19,
dan  biaya  konsumsi  listrik  per  tahun sebesar  Rp  27.591.127.  Opsi  peningkatan stasiun  pompa  distribusi  potensi  efisiensi pompa dapat ditingkatkan menjadi 54,09%,  nila  SEC  pompa  sebesar  0,12, biaya  konsumsi  listrik  per  tahun  sebesar Rp. 17.650.849.,

## 5. DAFTAR PUSTAKA
Abdelsalam,  A.  A.,  &  Gabbar,  H.  A.
(2021). Energy Saving and
Management  of  Water  Pumping
Networks.  Heliyon,  7(8),  e07820. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.202
1.e07820.
David  D.J.  Meyer,J.  Khari,  Andrew  J.
Whittle, Alexander H. Slocum.(2021) Effects of hydraulically disconnecting
consumer  pumps  in  an  intermittent water supply. Water Research X 12
(2021) 100107.
Direktorat Air Minum Kementerian PUPR.
(2021).  Buku  Kinerja  BUMD  Air
Minum.
Kementerian  PUPR.  (2014).  Pedoman
Pelaksanaan  Efisiensi  Energi  di
PDAM.
Kementerian      PUPR.      (2016).      Permen
PUPR      No.27      Tahun      2016
Tentang  Penyelenggaraan  Sistem Penyediaan Air Minum.
Moredecai.  (2009).  Aspects  of  Energy
Efficiency  in  Water  Supply  Systems in  :  Proceeding  of  the  5th  IWA Water  Loss  Reduction  Specialist Conference, South Africa, 2009.
P.B. Ngancha, K. Kusakana, E.D. Markus.
(2021). Optimal pumping scheduling for municipal water storage systems.
Energy Reports 8 (2022) 1126–1137.
Sularso, Haruo Tahara. (2000). Pompa dan Kompresor  Pemilihan,  Pemakaian dan Pemeleharaan.