Dunia Kereta-Kereta paling ramah lingkungan?

Pada artikel ini, kita akan membahas tentang jenis kereta apa yang paling ramah lingkungan. Paling ramah lingkuangan dalam artian paling rendah emisi yang dihasilkan. Ada beberapa kandidat yang akan kita bandingkan disini, yaitu kereta listrik, kereta diesel, kereta baterai, kereta hydrogen, dan kereta biogas. Pada pembahasan kali ini, akan diulas secara komprehensif, dalam artian, meninjau emisi yang dihasilkan mulai dari awal pembentukan bahan bakar, tidak hanya saat kereta beroprasi. Mari simak dan baca sampai selesai.

Kita tengok sebentar tentang sejarah. Dimulai dari kereta uap yang memiliki kecepatan rendah dan polusi yang tinggi. Kemudian digantikan dengan kereta disel dengan kecepatan yang lebih tinggi dan polusi yang berkurang. Selanjutnya, muncul kereta listrik yang dapat melanju lebih cepat dibandingkan kereta disel dan dengan emisi yang lebih rendah dalam pengoperasian kereta. Akan tetapi, kereta listrik membutuhkan prasarana berupa catenary atau LAA (Listrik Aliran Atas). Hal ini, membuat kereta listrik tidak fleksibel dan tidak dapat dioperasikan disemua jalur. Kereta disel masih merajai karena dapat dioperasikan di semua jalur. Kemudian, penelitian tentang alternatif lain dimulai.

Gambar 1. Ilustrasi kereta biogas

Panel Surya.  Sempat ada penelitian tentang kereta dengan tenaga panel surya. Akan tetapi, dengan tenaga panel surya, meski semua atap kereta diberi panel surya, dan kereta berada pada terik siang hari, energi yang dihasilkan panel surya tidak akan mencukupi untuk menggerakkan kereta pada kecepatan operasi yang memadai.

Baterai. Kereta baterai pada dasarnya adalah kereta listrik yang energi listriknya disimpan di baterai. Akan tetapi, kelemahan dari kereta berbasis baterai ini adalah, jarak tempuh yang terbatas karena keterbatasan baterai dan juga biaya perawatan beterai akan mahal. Selain itu, aplikasinya untuk kereta main-line (jarak jauh) tidak bisa menampung energi dari regenerative braking secara optimal karena kereta main-line biasanya percepatan/ perlambatannya rendah.

Hidrogen. Kereta jenis ini memakai fuel cell untuk mengubah hydrogen menjadi listrik. Sistem ini memerlukan beban listrik yang stabil, sehingga kereta ini juga dilengkapi betarai. Jika permintaan daya lisrik besar, maka baterai ikut membantu. Jika permintaan daya listrik kecil, hasil listrik dari fuel cell disimpan di baterai. Sehingga baban listrik fuel cell bisa stabil. Kereta ini memerlukan biaya yang mahal saat ini. Mulai dari proses pembembuatan hydrogen, perawatan komponennya, bahkan jalur suplay hydrogen ke stasiun kereta.

Biogas. Kereta biogas pada dasarnya adalah kereta disel yang memiliki bahan bakar biogas. Biogas adalah bahan bakar ramah lingkungan dari daur ulang sampah organic.

Semua sumber energi kereta yang telah dibahas diatas memilik kelebihan dan kekurangan masing – masing. Gambar 2 bagian atas menunjukkan, bahwa suatu kereta yang membutuhkan energi yang sama tetapi disuplai dari beberapa sumber energi berbeda. Terlihat bahwa enegi permintaan kereta sama. Akan tetapi, energi yang diberikan berbeda pada tiap sumber energi. Terlihat bahwa, energi yang diberikan kereta disel biasa dan disel biogas paling tinggi. Sedangkan pada kereta listrik, sumber listrik mensuplai energi paling sedikit. Hal ini menunjukkan bahwa kereta berbasis disel memiliki efisiensi energi paling kecil. Sedangkan efisiensi paling baik ada pada kereta listrik.

Gambar 2. Energi dan emisi kereta

Kereta paling efisien belum tentu paling ramah lingkungan. Hal ini karena, kita perlu lihat secara keseluruhan sumber energi tadi diperoleh. Gambar 2 bagian bawah menunjukkan emisi greenhouse gas pada setiap jenis kereta. Terlihat bahwa, berdasarkan emisi sumber energi, kereta hydrogen menghasilkan paling banyak polutan dari hasil pembuatan hydrogen. Selanjutnya kereta baterai dari hasil proses produksi baterai dan kereta listrik pada pembangkitan energi listrik. Sedangkan pada kereta disel, polusi lebih banyak dihasilkan pada saat operasional kereta bukan pada proses pembuatan bahan bakarnya. Sedangkan kereta biogas, adalah kereta paling ramah lingkungan dengan polusi paling kecil.

Berdasarkan pembahasan diatas, maka dapat kita simpulkan bersama, kereta paling ramah lingkungan adalah kereta biogas. Sedangkan kereta paling efisien adalah kereta listrik. Semoga bisa menambah pengetahuan kita. Tinjauan diatas tidak mempertimbangkan secara ekonomi. Karena lebih komplek lagi. Sehingga banyak operator memakai banyak jenis kereta untuk saling melengkapi dengan Analisa keuntungan yang utama.

Ref.

Rouqutte, F., Ficot-Boulet, D., Melenchon, M., In search of the zero-emission train, Railway Gazette International, December 2020.

Read More

Dunia Kereta - Rail Vision, Teknologi Mata Pada Kereta Api

Pernah tidak kalian membayangkan jika kereta punya mata? CCTV pada kereta sudah banyak ditemui, tetapi CCTV hanya memberikan rekaman video kepada operator sedangkan operator yang harus melakukan tindakan. Berbeda jika suatu kereta memiliki mata sendiri kemudian bisa melakukan aksi sendiri, misalnya mengerem ketika tahu ada benda di depannya. Sebuah perusahaan, Rail Vision, menciptakan suatu teknologi baru yang diberi nama Assisted Remote Shunting (ARS) yang diperuntukkan untuk loco shunting. Sedangkan secara umum teknologi Rail Vision ini juga dibuat untuk kereta mainline dan LRT.

Teknologi ASR ini dikembangkan dengan basis kamera dan pengolahan citra (gambar) yang memanfaatkan ilmu artificial intelligent (AI) dan deep learning (DL). Dengan AI dan DL, maka kereta dapat mengidentifikasi objek yang ada didepanya, misalkan gerbong, manusia, dan lain sebagainya. Fitur lain dari ASR ini adalah dapat mendeteksi: manusia, kendaraan, kereta, pensinyalan di samping lintas, jembatan, wesel dan juga memerintahkan emergency brake.

Rail Vision membuat teknologi ini untuk beberapa tipe kereta mulai dari kereta mainline (kereta jarak jauh), LRT, hingga ke loko shunting. Pada kereta mainline, jarak deteksinya hingga mencapai 2 km, sedangkan pada kereta LRT dan loko shunting jarak detaksinya dibuat hanya 200 m. Perusahaan start-up tersebut mengklain bahwa jarak deteksi ini tidak terpengaruh cuaca dan kondisi cahaya (siang/ malam/ terowongan). Knorr-Bremse adalah salah satu perusahaan yang telah mencoba teknologi ini pada kereta shuntingnya, SBB Cargo shunting. Sehingga memungkinkan pengoperasian kereta shunting dari jarak jauh (remote).

Adanya ARS apakah menghilangkan peran pensinyalan? Jawabanya tentu saja tidak. Hal ini karena pensinyalan berperan penting dalam memberikan informasi terkait lintas yang kosong dan juga blok pada pensinyalan blok. Sedangkan teknologi ASR ini membantu meningkatkan keamanan (safety) kereta terhadap adanya bahaya yang ada di depan kereta.

 

Ref:

https://railvision.io/main-line-solution/

https://www.knorr-bremse.com/en/media/press-releases/digitalization-knorr-bremse-and-rail-vision-to-test-obstacle-detection-systems-on-swiss-operator-sbb-cargos-locomotives.json

https://www.globalrailwayreview.com/news/73329/railvision-sensor-technology-innotrans/

Read More

Dunia Kereta - Pendingin Praktis Kereta Kargo

Pada kesempatan kali ini, kita akan membahas tentang pendingin pada kereta kargo. Kereta kargo kan mengangkut barang, apa perlu pendingin? Jawaban pertanyaan ini tergantung jenis kargo yang dibawa, ada barang tertentu yang memerlukan kondisi dingin waktu pengakutan, misalnya ikan agar tetap segar, frozen food, atau bahkan es-krim. Dan tentunya banyak lagi barang-barang yang harus dijaga suhunya pada waktu pengiriman.

Untuk melakukan tugas pendingin ini, biasanya container khusus didesain memiliki alat pendingin seperti kulkas, atau jika kalian pernah lihat mobil container kecil pengantar es-krim. Agar alat pendingin dapat bekerja seperti halnya kulkas, maka diperlukan listrik. Pada kereta kargo pengangkut container, inti dari kereta adalah gerbong datar, tidak ada listrik yang diberikan dari lokomotif. Sehingga, biasanya hal yang dilakukan adalah dengan memasang genset portabel untuk sumber listriknya. Akan tetapi, dengan adanya genset portabel ini tentunya akan menambah kebisingan dan tentunya polusi udara.

Untuk mengatasi masalah tersebut, maka sebuah perusahaan logistic kereta di Swiss, RailCare, membangun sebuah generator modular yang diletakkan di axle kereta. Generator ini akan menghasilkan listrik dari pompa hidrolik yang diputar oleh gerakan axle kereta ketika berjalan. Pompa hidrolik memutar generator yang dapat menghasilkan listrik. Mekanisme ini hanya bekerja jika kereta berjalan dengan kecepatan minimal 30 km/ jam. Untuk itu, pada alat ini disediakan juga baterai yang dipakai untuk supply listrik Ketika kecepatan kereta rendah atau saat kereta berhenti.

Generator portabel atau disebut power pack ini mudah dipasang dan dilepas dan tidak perlu modifikasi pada gerbong. Selaian itu, sifatnya yang berdiri sendiri membuatnya bisa dioperasikan lintas negara yang memiliki jaringan listrik yang berbeda di Eropa. Kecanggihan lainnya yaitu, alat ini dilengkapi dengan GPS dan monitoring online yang dapat mengetahui posisi dan kecepatan kereta, serta suhu dan waktu loading dan unloading muatan.

Berdasarkan estimasi dari RailCare, penggunaan generator axle ini mampu menghemat 43000 liter bahan bakar genset disel yang berarti mengurangi polusi sampai dengan 1250ton CO₂ per tahun. Selain itu, penggunaan teknologi ini juga mampu mengurangi polusi suara 30-35%.

 

Ref:

Railway Gazette International Magazine, September 2020 edition.

Read More

Dunia Kereta - Review Paper: Pemanfaatan Baterai dandan Manfaatnya pada Kereta Api

Pada artikel kali ini kita akan mengulas sebuah paper yang saya tulis dan diterbitkan di Jurnal Penelitian Transportasi Darat (JPTD). Judul asli paper tersebut adalah “ Pemanfaatan Baterai untuk Megurangi Beban Puncak dan Meningkatkan Penyerapan Energi Regenerative Braking pada Kereta Api. Seperti judulnya, paper tersebut membahas tentang pemanfaatan baterai pada kereta api dan 2 manfaat utamanya yaitu untuk mengurangi beban puncak dan untuk meningkatkan penyerapan energi hasil regenerative braking.

Pada bagian pendahuluan paper tersebut disebutkan bahwa kereta api adalah moda transportasi yang paling efisien dibandingkan dengan moda transportasi yang lain. Salah satu cara untuk mengurangki konsumsi energi pada kereta listrik adalah dengan regenerative braking yaitu ketika pengereman, motor traksi diubah menjadi generator yang menghasilkan listrik. Energi listrik disimpan di Energi Storage System (ESS) yang bentuknya bisa berupa baterai atau lainya. Disebutkan bahwa regenerative braking pada kereta listrik dapat menghemat konsumsi energi sampai 33 %.

Beberapa cara untuk meningkatkan pemanfaatan listrik hasil regenerative braking adalah pengaturan penjadwalan, reversible substation, dan pemasangan ESS. Pengaturan penjadwalan dimaksut dengan membuat jadwal kereta dimana salah satu kereta berhenti dengan mengerem waktu sampai stasiun dan kereta lain mulai gerak utuk berangkat. Sehingga listrik yang dihasilkan oleh kereta yang sedang mengerem bisa dimanfaatkan langsung oleh kereta yang mulai berjalan tadi. Kedua, reversible substasiun dimaksudkan membuat substation yang mampu menerima aliran listrik balik, sehingga listrik hasil regenerative braking dapat dimassukkan ke jaringan listrik dan diberikan ke konsumen lain. Ketiga, yaitu dengan menyimpan listrik di ESS baik berupa baterai, super capasitor, ataupun flywheel.

Pemasangan ESS dapat dilakukan dengan du acara, on-board dan track-side. Pemasangan on-board adalah ESS dipasang pada kereta tersebut, sedangkan trck-side artinya ESS dipasang di samping lintasan diluar kereta. Paper tersebut menyebutkan bahwa pemasangan on-board ESS memiliki efisiensi dan management energi yang lebih baik. Selanjutnya pada paper dijelaskan lebih lanjut tentang penggunaan ESS onboard serta simulasi perjalanan kereta api untuk menunjukkan manfaat metode tersebut.Dimana onboard ESS yang dipakai adalah baterai, karena sesuai Gambar 1, baterai memiliki keunggulan dibanding jenis lainya.

Berdasarkan hasil uji simulasi yang dilakukan diperoleh hasil bahwa penambahan baterai dengan kapasitas 0,6% dari kebutuhan energi kereta menyebabkan kenaikan masa kereta sebesar 0,07% dan mempu memberikan penghematan energi sebesar 2,11%. Simulasi yang dilakukan baru pada keadaan ideal sehingga perlu pengujian lebih lanjut untuk implementasi. Hasil simulasi tersebut menunjukkan bahwa ESS onboard dapat mengurangi biaya listrik pada operasional kereta api. Selaian itu, dapat menurunkan supplay daya substation sehingga dimungkinkan untuk membangun substation dengan daya yang lebih rendah.

 

Referensi.

Paper dapat didownload gratis di:

 http://ojs.balitbanghub.dephub.go.id/index.php/jurnaldarat/article/view/1601

Read More

Dunia Kereta- Kereta AC-DC

Pada kesempatan kali ini akan kita bahas tentang kereta AC-DC atau dikenal juga dengan kereta multi-sistem. Sebenarnya apa sih yang dimaksut dengan kereta AC-DC? Kereta AC-DC pada pembahasan ini adalah kereta yang menggunakan kelistrikan AC dan DC. Maksutnya adalah kereta tersebut dapat berjalan pada LAA AC maupun DC. Kok bisa bagaimana ya caranya? Banyak jawaban atas pertanyaan ini, ada yang bilang ganti pantograph, ada yang bilang punya dua koneksi. Nah untuk lebih detail akan kita bahas beserta contoh produknya.

Sebelum membahas kereta AC-DC kita tengok sebentar system kereta AC dan kereta DC secara terpisah. Gambar 1 adalah system kereta AC sedangkan Gambar 2 adalah system kereta DC. Nah sekarang coba cari apa perbedaanya? Jika lupa silakan baca kembali tentang system propulsi kereta ya, klik disini. Komponen utama yang membedakan system AC dan DC adalah trafo dan rectifier yang dimilik kereta AC (tentunya ada komponen proteksi yang berbeda juga antara AC dan DC). Trafo berfungsi untuk menurunkan tegangan listrik yang diperoleh dari LAA. Sedangkan rectifier untuk mengubah listrik AC menjadi DC. Setelah listrik menjadi DC, maka prosesnya akan sama dengan kereta DC.

Gambar 1. Sistem kereta AC

Gambar 2. Sistem kereta DC

Setelah tahu perbedaan kereta AC dan kereta DC, silakan lihat Gambar 3 yang merupakan kereta AC-DC. Nah disini jelas terlihat bahwa setelah pantograph ada switch ( change over switch) yang berfungsi untuk memilih system AC atau DC ( lingkaran biru). Jika switch kea rah bawah, berarti listrik langsung menuju system DC artinya kondisi kereta lewat LAA DC. Sebaliknya jika switch arah atas maka listrik mengalir melewati trafo dalam artian listrik AC sedang bekerja.

Gambar 3. Kereta AC DC

Jika pada gambar sebelumnya hanya disajikan system dalam bentuk symbol, untuk lebih mudah memahami silakan lihat gambar 4. Silakan amati dan temukan changeover switch pada Gambar 4. Perpindahan changeover switch dapat secara otomatis dalam artian ketika kereta berhenti dan pantograph turun, operator tinggal memencet switch. Sedangkan perpindahan changeover switch ketika kereta berjalan dimungkinkan juga dengan mendeteksi arus AC atau DC kemudian change over berpindah otomatis. Akan tetapi, sewaktu artikel ini ditulis, saya belum menemukan info tentang ini. Hal ini karena, perpindahan system AD-DC sangat jarang yang disatukan dalam satu lintas. Adapun biasanya perpindahan di stasiun atau karena pindah jalur. Karena system AC biasanya untuk kereta jarak jauh sedangkan system DC untuk kereta jarak dekat atau metro.

Gambar 4. Penjelasan komponen kereta AC-DC

Ref:

https://www.secheron.com/applications/rail-transportation/rolling-stock-ac-dc-multisystem-vehicles/

Read More

Dunia Kereta- Bagaimana Kereta Disel Bersaing dengan Kereta Listrik?

Negara – negara eropa telah banyak yang berpindah dari kereta diesel menuju kereta listrik, kereta baterai dan kereta hydrogen. Hal ini sebagai wujud dari kesepakatan yang tertuang dalam EU Transport white paper 2011 yang berisi upaya untuk mengurangi polusi CO2 dengan target pengurangan 30 % pada tahun 2030, 50 % pada tahun 2035, dan 90 % pada tahun 2050.

Dalam upaya ini, negara – negara Eropa melakukan elektrifikasi jalur secara besar seperti misalnya Jerman yang memiliki target 70% lintas relnya teraliri listrik pada 2030. Sedangkan untuk negara – negara yang kebanyakan lintasnya tidak terelektrifikasi memilih menggunakan kereta/ lokomotif dengan sumber energi alternative seperti baterai atau hydrogen untuk ikut menekan polusi udara.

Gambar. TALENT 3, Bombardier BEMU

Jarak tempuh kereta baterai 100 – 120 km sedangkan jarak tempuh kereta hydrogen mencapai 600-1000 km. Harga yang mahal menjadi penghalang utama untuk mewujudkan kereta baterai maupun hydrogen. Hal ini disebabkan karena keberadaanya di pasaran yang baru sedikit dan supply komponen yang masih jarang.

Untuk dapat bersaing dengan kereta listrik, baik yang sumber listriknya dari LAA maupun dari hydrogen dan beterai, teknologi mesin diesel semakin berkembang. Pada tahun 2021 akan diluncurkan teknologi diesel stage V yang memiliki konsumsi bahan bakar 0,015 g/ kWh (gallon/ kilo watt hour). Dimana teknologi tersebut telah berhasil menghemat konsumsi bahan bakar sampai 40 % dibandingkan teknologi pendahulunya yaitu stage IV dengan konsumsi bahan bakar 0,025g/ kWh.Sedangkan produsen mesin diesel seperti MTU, menawarkan teknologi hybrid power pack. Teknologi, yang mengkombinasikan engine dan baterai, ini diklaim dapat menurangi polusi hingga 25 %. Sedangkan Voith mengandalkan teknologi diesel stage V.

Gambar. MTU Hybrid power pack

Cara lain untuk meningkatkan efisiensi mesin diesel adalah dengan menggunakan teknologi transmisi. EcoWorld adalah teknologi transmisi baru yang dikembangkan perusahaan ZF. EcoWorld mengadopsi system hydromechanic yang diklaim dapat menghemat energi hingga 20 % dibandingkan teknologi hidro-dynamic. Transmisi ini dapat memfasilitasi coasting dengan lebih baik. Coasting adalah kondisi kereta meluncur dengan engine dinamtikan. Costing dapat memberikan penghematan bahan bakar hingga 5 %.

Gambar. EcoWorld

Bio-fuel adalah bahan bakar yang ramah lingkungan yang dapat dipakai untuk menurunkan tingkat polusi mesin diesel. Akan tetapi, masalah yang belum terelesaikan dari penggunaan biofuel adalah ketersediaan jenis bahan bakar ini dan efeknya yang menimbulkan plak pada mesin. Penelitian tentang solusi bahan bakar mesin diesel yang ramah lingkungan dilakukan juga oleh Ineratec, dimana ditemukan bahan bahan bakar baru dengan mengkombinasikan hydrogen dan karbondioksida (CO2) dengan proses yang diberi nama Power-to-Liquid. Dimana teknologi ini juga dapat menyerap energi hasil regenerative braking dengan mengunakannya untuk memproduksi hydrogen. Jenis bahan bakar ini juga ramah lingkungan karena tidak ada CO2 yang dikeluarkan ke lingkuangan.

 

Disarikan dari:

Kevin Smith, Do hydrogen and bettery trains mean the end for diesel traction?, IRJ Insights, April 2020.

Read More

Dunia Kereta – FRMCS Sebuah Teknologi Baru Pensinyalan

 

GSM-R (Global System for Mobile Communication – Railway) adalah standar radio pensinyalan yang dipakai pada kereta api di seluruh dunia. GSM-R memiliki peran penting dalam operasional kereta api seperti komunikasi antara masinis dengan petugas pengatur sinyal. Teknologi ini memiliki konektivitas dan kualitas suara yang bagus. Sistem ini memesan frekuensi radio khusus untuk kereta yaitu pada frekuensi 900 MHz. GSM-R telah terbukti sangat membantu aplikasi ETCS (European Train Control System) dan mampu menyediakan REC (Railway Emergency Call). REC adalah suatu peringatan pada masinis pada kondisi bahaya sehingga masinis dapat memperlambat atau menghentikan laju kereta sebelum mencapai lokasi bahaya.

Saat ini, teknologi GSM-R sudah mulai tertinggal dan produsen kemungkinan hanya akan mensupport teknologi ini sampai tahun 2030. Disisi lain, GSM-R sudah terpasang dihampir 100.000 km jalur kereta api di Eropa. Untuk itu perlu dicari alternative teknologi lain untuk menggantikan GSM-R. Pada tahun 2010 UIC telah merencanakan pengganti teknologi ini. Teknologi baru tersebut diberi nama Future Railway Mobile Communication Systems (FRMCS) dan telah diperkenalkan pada tahun 2014 oleh UIC.

Beberapa kriteria yang harus dipenuhi oleh FRMCS untuk menggantikan GSM-R adalah: (1) Quality of Service ( kualitas pelayanan utamanya menangai REC) (2) Interoperability (dapat dioperasikan lintas negara seperti di Eropa) (3) Cyber security ( aman dari hacker) (4) Spectrum frequency ( memerlukan alokasi frekuensi radio khusus). Penerapan FRMCS tidak bisa dilakukan serta merta, untuk itu pada tahap awal FRMCS akan bekerja bersama GSM-R. Setelah terbukti kinerjanya, maka FRMCS dapat bekerja sendiri. Masa uji FRMCS diperkirakan pada tahun 2025 sampai 2035.

FRMCS akan direalisasikan dengan 3GPP (3^rd Generation Privat Public Partnership) memanfaatkan teknologi 5G sedangkan GSM-R sendiri masih memakai teknologi 2G. Dengan teknologi 5G maka FRMCS dapat mengakomodasi digitalisasi pada sector kereta api seperti Internet of Things (IoT) dan smart maintenance. Saat ini UIC telah mengusahakan frekuensi khusus untuk FRMCS, kemungkinan frekuensi yang akan dipakai adalah 900 MHz (menggantikan GSM-R nantinya) dan 1900 MHz (dengan frekuensi ini FRMCS bisa dipakai bersamaan dengan GSM-R pada tahap awal).

 Video penjelasan FRMCS bahasa inggris, klik disini.

Ref:

Global Railway Review edisi February 2020.

Read More