Dunia Kereta – IoT pada Perkeretaapian

Apa itu IoT atau Internet of Things? Istilah IoT gencar dibicarakan pada era revolusi industry 4 ini, sebenarnya benda apa ini? Seperti kepanjanganya, Internet of Things, jika diartikan secara Bahasa maka maknanya internet dari benda. Maksutnya adalah menghubungkan benda – benda dengan internet. Contoh aplikasi IoT sederhana adalah saklar rumah cerdas, dimana kita dapat menghidupkan dan mematikan lampu rumah dari jarak jauh dengan koneksi internet. Hal ini dapat dilakukan karena saklar lampu rumah sudah terhubung ke internet juga. Saat ini mulai banyak penerapan IoT diberbagai bidang, tidak terlepas pada bidang perkeretaapian.

Aplikasi IoT pada perkeretaapian adalah untuk memudahkan perawatan, baik sarana maupun prasarana. Salah satu cara yang dipakai pada perawatan kereta adalah dengan metode CBM (Condition Base Maintenance) artinya perawatan dilakukan berdasarkan kondisi sarana/ prasana, dibuat skala prioritas. Untuk dapat melakukan metode CBM ini terlebih dahulu dilakukan inspeksi berkala pada sarana/ prasaranan perkeretaapian.

Berdasarkan data dari Ohyun Jo (2017), biaya maintenance sebagian besar dihabiskan untuk tenaga kerja dalam melakukan inspeksi, sehingga biaya perbaikan yang tersedia berkurang. Teknologi IoT bisa diterapkan untuk membantu tugas inspeksi dengan cara memasang sensor pada setiap peralatan sarana/ prasarana sehingga terhubung ke internet dan dapat dipantau di server secara real time. Ada kelebihan pasti ada kekurangan, kekurangan dari system ini adalah biaya awal yang mahal karena harus memasang sensor di setiap komponen yang ingin diamati. Kendala yang lain dalam realisasi adalah, hal ini akan mengurangi jumlah tenaga kerja yang cukup besar. Namun, kedepannya, hal ini pasti terealisasi.

Realisasi system IoT terdiri dari tiga tahapan yaitu: sensing, accessing, dan processing. Sensing adalah tahapan pemasangan sensor pada setiap peralatan yang ingin dimonitoring. Accessing adalah tahap dimana data dari sensor di kirim ke jaringan secara wireless. Processing adalah tahapan mengolah data sehingga diperoleh informasi yang dikehendaki.

Pada system IoT diperlukan transfer data jarak dekat maupun jarak jauh. Transfer data jarak dekat adalah dari sensor yang dipasang di peralatan ke trackside gateway, sedangkan transfer data jarak jauh dari gateway ke IoT network seperti dapat dilihat pada gambar di bawah ini. Dua kandidat yang dapat dipakai dalam IoT network adalah LTE(Long Term Evolution) dan LoRA(Long Range Wide Area). Studi yang dilakukan oleh Ohyun Jo (2017), memberikan kesimpulan bahwa ditinjau dari segi konsumsi daya dan error daya yang dihasilkan, LoRA unggul dibandingkan LTE.

Demikian ulasan tentang pemanfaatan IoT pada perkeretaapian. Manfaat dan kendala yang ada. Tahapan dalam realisasi IoT. Serta kandidat jaringan yang sesuai untuk aplikasi system IoT. Semoga bisa menambah wawasan kita Bersama. Apabila ada masukan, silakan tuliskan di kolom komentar. Terima kasih.

Referensi:

Ohyun Jo, Yong Kyu Kim, Juycop Kim, Internet of Things for smart Railway:Feasibility and Appliction, IEEE Internet of Things Journal, 2017.

Read More

Kereta Listrik atau Kereta Hidrogen?

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

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

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

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

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

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

Ref:

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

Read More

Pemenang Kuis Sosmed

Selamat kepada pemenang kuis sosmed keretalistrik, Anda berhak mandapatkan hadiah buku keren “Teknologi Kereta Api: Sistem dan Rolling Stock”. Berdasarkan kriteria penilaian yang sudah disebutkan maka dengan ini kami dari tim keretalistrik meyatakan bahwa saudara dengan akun IG @kuncorofuad dinyatakan sebagai pemenang dan berhak mendapatkan hadiah yang disebutkan. Penilaian juri tidak dapat diganggu gugat.Panitia keretalistrik akan segera menghubungi pemenang.

Berikut sekilas postingan yang berhasil menang:

Read More

Berhadiah Buku Teknologi Kereta Api

Apa sih yang berhadiah buku Teknologi Kereta Api, buku keren dan baru yang lengkap membahas tentang kereta itu?

Buat kalian para railfans dan pembaca semuanya, kini kalian bisa mendapatkan buku Teknologi Kereta Api secara gratis hanya dengan ikut kontes sosmed dari www.keretalistrik.com. Sebagai bentuk apresiasi bagi pada pengunjung keretalistrik, maka dengan ini diadakan kontes sosmed dan bagi peserta terbaik berhak mendapatkan buku Teknologi Kereta Api.

Caranya adalah, silakan kalian posting di sosmed kalian (dibatasi IG dan FB saja) tentang hal-hal yang berkenaan dengan tema Teknologi Kereta Api, bisa berupa foto atau artikel tulisan kalian. Langkah – langkahnya sebagai berikut:

1. Posting foto atau artikel di IG atau FB kalian yang dengan tema “Teknologi Kereta Api”
2. Merupakan karya sendiri, tidak ambil di internet atau copas
3. Sertakan dibawah karya kalian tulisan “kontes sosmed www.keretalistrik.com”
4. Sertakan hastag #kontessosmed #keretalistrik #railwayforbetterindonesia
5. Wajib follow IG kereta listrik di @keretalistrik2007
6. Kontes ini berlaku tanggal 22 Nov - 1 Des 2019 dan diumumkan tanggal 3 Desember 2019
7. Kriteria penilaian 60 % jumlah like, 40 % dari tim keretalistrik
8. Satu peserta terbaik akan mendapatkan Buku Teknologi Kereta Api seharga Rp 218.000,-
9. Foto/ artikel terpilih menjadi hak keretalistrik dan dimungkinkan dimuat di web

Read More

Buku Baru “Teknologi Kereta Api: Sistem dan Rolling Stock”

Alhamdulillah, akhirnya, telah terbit buku baru kami yang mengupas tentang seluk-beluk teknologi perkeretaapian. Buku ini cocok bagi para railfans yang ingin tahu tentang teknologi kereta api, juga bagi yang belajar perkeretaapian. Buku ini disusun dengan Bahasa yang ringan sehingga mudah dipahami.

Nantikan promo buku ini melalui website dan IG kereta listrik.

#railfanswajibpunya #railwayforbetterindonesia

Read More

Dunia Kereta - 3 Cara Optimalkan Regenerative Braking pada Kereta Api

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

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

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

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

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

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

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

Baca juga: Regenerative Braking dan ESS

Referensi:

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

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

Read More

Dunia Kereta - ESS Bantu Kereta Listrik Saat Mati Lampu

Beberapa waktu kemarin kita dihebohkan dengan blackout (mati lampu) yang terjadi di ibu kota Jakarta dan sekitarnya. Hal ini telah banyak membuat kelumpuhan ekonomi. Tidak hanya dirasakan industri, perkantoran, dan pusat perbelanjaan bahkan transportasi juga terkena imbasnya. Lampu lalu lintas banyak yang mati sehingga jalan kacau. Mati lampu juga berimbas pada kereta listrik yang tentunya memakai listrik sebagai sumber energinya.

Gambar 1. Evakuasi penumpang MRT

Ketika terjadi mati listrik di jalur kereta api, maka yang paling utama adalah keselamatan penumpang. Jakarta sendiri memiliki tiga jenis kereta, pertama kereta jarak jauh, kedua kereta commuter dan ketiga kereta MRT(Mass Rapid Transit). Untuk kereta jarak jauh yang memakai mesin diesel tentunya dari segi keretanya masih tetap bisa berjalan, masalahnya ada pada segi pensinyalan. Pensinyalan bisa diatasi dengan intercom. Selanjutnya untuk kereta commuter yang melaju di jalur luar ruang dan terkadang sharing lintas dengan kereta jarak jauh tidak masalah, karena bisa dibantu oleh kereta jarak jauh (didorong/ tarik) menuju stasiun terdekat. Selain itu, penumpang juga bisa lebih tenang karena jalur kereta adalah luar ruang. Kereta jenis ketiga yang sangat berbeda. Seperti kita tahu, kereta MRT memiliki jalur bawah tanah dan elevated(melayang diatas). Hal ini bisa membuat penumpang panik ketika kereta terhenti karena tidak ada supply listrik padahal posisinya di jalur bawah tanah atau di jalur elevated.

Seperti kita tahu, ketika mati lampu, maka kantor dan gedung akan memakai genset. Mungkin ada yang terpikir kenapa supply station kereta (pusat listrik kereta listrik) tidak memakai genset juga? Sebenarnya bisa saja, tetapi akan sangat mahal. Hal ini kerena konsumsi energi kereta itu besar, misal rangkaian kereta dengan 3 car (gerbong) yang memiliki 8 motor traksi(motor penggerak kereta), tiap motor traksi 150 kW (kilo watt), maka daya listrik yang dibutuhkan sebesar 1200 kW atau 1,2 MW(mega watt). Daya seperti ini sangat besar, itu pun hanya untuk satu rangkaian kereta. Untuk beberapa rangkaian bisa saja gensetnya sebesar pembangkit listrik tenaga diesel (PLTD).

Solusi efektif untuk mengatasi hal ini adalah dengan melengkapi kereta dengan ESS atau energi storage system. Apa itu ESS? ESS adalah suatu alat untuk penyimpanan energi contohnya baterai. ESS sangat bermanfaat untuk kereta listrik karena ESS bisa memberikan energi dan juga menyimpan energi dari kereta listrik. ESS dapat memberikan energi dan membantu kereta ketika akselerasi(awal gerak kereta) yang membutuhkan energi besar dengan demikian daya listrik yang ada di kabel LAA (Listrik Aliran Atas) dapat dikurangi. Hal ini karena LAA umumnya dedesain untuk bisa mensupplay nilai daya maksimum kereta listrik, tetapi karena sudah ada ESS yang memberikan supply daya tambahan maka daya di LAA dapat dikurangi. Selanjutnya ESS juga dapat menyimpan energi dari kereta yaitu ketika kereta listrik melakukan pengereman maka energi gerak akan diubah menjadi energi listrik dengan mengubah motor traksi kereta menjadi generator yang dikenal dengan istilah regenerative braking. Umumnya keteta listrik yang tidak memiliki ESS maka listrik hasil regenerative braking ini disalurkan kembali ke LAA untuk dimanfaatkan kereta lain atau dibuang dalam bentuk panas di brake resistor yang ada di kereta.

ESS yang banyak dipakai di kereta adalah baterai, super capasitor dan flywheel. Baterai memiliki batasan pada arus yang rendah saat charge (dicas) dan discharge (dipakai). Supercapasitor dapat menerima energi dalam jumlah besar dan dalam sekejab.Akan tetapi, energinya pun harus dikeluarkan dalam sekejab pula. Sedangkan flywheel dapat menyimpan energi yang besar dan sekejab pula tetapi berat kareta kontruksinya mekanis. Flywheel adalah semacam roda yang dapat menyimpan energi dengan berputar di ruang hampa. Jika ingin menggunakan energi dari flywheel dilakukan dengan menghubungkannya untuk memutar generator.

Gambar 2. EES baterai pada kereta

Berdasarkan letaknya ESS bisa diletakkan di kereta itu sendiri bisa juga diletakkan di samping lintas atau di stasiun. Peletakan ESS pada kereta inilah yang dapat membantu kereta listrik untuk berjalan ketika mati lampu. Desain kapasitas ESS yang tepat, jarak antar stasiun yang sudah tertentu akan sangat membantu sekali. Misalkan MRT terhenti karena mati lampu di jalur bawah tanah, dengan adanya ESS maka energi pada ESS tadi dapat dimanfaatkan untuk menggerakkan kereta ke stasiun terdekat meskipun dengan kecepatan pelan sehingga penumpang dapat turun di stasiun dan keluar dari ruang bawah tanah sehingga dapat mengurangi kepanikan dan menigkatkan keselamatan. Selain itu, hal ini juga bisa membantu kerja kereta penolong yang unitnya terbatas. Sekali lagi, desain ESS menentukan hal ini, karena tidak semua lintasan datar, lintasan yang menanjak tentunya memerlukan energi yang lebih besar.

Gambar 3. ESS Flywheel

ESS yang diletakan di kereta memang sangat bermafaat ketika kondisi emergency sepeti telah disebutkan. Akan tetapi, hal ini membuat kereta samakin berat. Pilihan lain adalah meletakkan ESS disamping lintas atau di staiun. ESS yang ada di stasiun dapat dimanfaatkan energinya untuk penerangan stasiun ketika kondisi emergensi seperti mati lampu juga. Pada kondisi listrik normal, ESS cukup membantu dalam penghematan energi. Misalnya saja Los Angles Metro telah meng-instal empat flywheel modul(FWM) dimana setiap modul terdapat empat flywheel unit (FWU) dengan total daya 2 MW dan diperoleh penghematan energi hingga 10 - 18 %. Energi yang disimpan rata - rata 1,6 MWh setiap hari.

Ref:

https://www.kompas.tv/index.php/article/51738/pasokan-listrik-terhenti-petugas-segera-evakuasi-penumpang-mrt

https://www.eenewspower.com/news/flywheel-technology-could-help-store-energy-light-rail

https://www.jreast.co.jp/e/development/theme/energy/energy01.html

Read More