Dunia Kereta dan Dunia Listrik, Ada disini!

Jumat, 28 Juli 2017

Dunia Kereta - Flywheel: Solusi Efisiensi Energi Kereta Listrik

Seperti telah kita pelajari bersama pada Sistem Propulsi Kereta Rel Listrik (KRL) bahwa pada KRL memungkinkan tiga jenis pengereman yaitu pneumatic brake, rheostatic brake, dan regenerative brake. Sedikit kita ulang. Pneumatic brake adalah rem udara yang memanfaatkan udara bertekanan. Rheostatic brake dan regenerative brake adalah pengereman dinamik dimana motor traksi diubah menjadi generator. Perbedaan keduanya adalah, jika pada rheostatic brake, energi listrik hasil pengereman ini dibuang menjadi panas di resistor, maka pada regenarive brake, energi listrik hasil pengereman dimanfaatkan kembali.

Energi hasil regenerative ini cukup besar dan dapat dipakai sebagai sumber listrik. Biasanya energi hasil regenerative ini disalurkan ke LAA dan dimanfaatkan kereta lain atau disimpan pada media penyimpan energi. Jika keduanya tidak ada, tidak ada kereta lain yang berdekatan untuk menerima energi atau tidak adanya media penyimpan energi, biasanya energi ini dibuang juga ke resistor menjadi rheostatic brake karena jika tidak dibuang akan menyebabkan LAA overvoltage ( kelebihan tegangan). Kenapa overvoltage dicegah? Karena kabel LAA memiliki batasan daya hantar listrik, jika melebihi maka kawat kabel LAA bisa terbakar.




Gambar 1. Pemanfaatan energi hasil regenerative brake

Setiap tahun, ribuah kWh energi hasil regenerative brake terbuang. Untuk itu, pada pembahasan kali ini akan kita pelajari secara umum tentang penggunaan salah satu media penyimpan energi yang nantinya dapat dipakai untuk menyimpan energi hasil regenerative ini. Ada tiga komponen utama jika kita mempelajari sistem penyimpanan energi hasil regenerative yaitu: media penyimpan, converter, dan kontrol. Media penyimpan merupakan komponen paling mahal disini. Ada tiga alternatif untuk media penyimpan energi yaitu: baterai, supercapasitor dan flywheel.

Baterai secara sistem harganya mahal. Terlebih, teknologi baterai Lithium sekarang tidak dapat melakukan charge dan discharge secara cepat sesuai pola operasi KRL/ metro yang cepat ( hanya berhenti 2-3 menit). Selain itu penggunaan baterai harus mempertimbangkan ruang terkait ukuran baterai, penggantian secara berkala karena lifetime yang terbatas cycle charge ( jumlah ngecas) dan juga perlu kontrol ketat terkait isu lingkungan.

Supercapasitor mampu melakukan charge dan discharge yang cepat yang sesuai pola operasi KRL/ metro. Selain itu supercapasitor juga lebih murah dan memiliki ukuran yang lebih kecil jika dibanding baterai pada kapasitas penyimpanan yang sama. Akan tetapi, supercapasitor ini memiliki lifetime yang cepat dan seiring penggunaan kemampuan penyimpanannya berkurang. Jadi harus dilakukan penggantian hampir setiap tahun.

Flywheel adalah media penyimpan energi dimana energi disimpan dalam bentuk energi kinetik yakni putaran roda, ini kenapa disebut flywheel. Apabila kita memutar roda sepeda, pasti akan kita lihat roda berhenti berputar meskipun kitasudah tidak memutarnya, ini akibat moment inersia dan energi kinetik yang tersimpan, begitulah prinsip kerja flywheel. Flywheel mampu mengatasi masalah charge dan discharge yang cepat tanpa mempengaruhi lifetimenya sehingga sangat cocok dengan pola operasi KRL/ metro. Pada study LAA DC, ketika terjadi regenerative brake, energi ini disalurkan ke flywhel melalui converter yang mengubah listrik DC menjadi AC 3 phasa, yang kemudian menggerakkan motor, dari motor inilah flywheel diputar, dicharge. Proses discharge dilakukan dengan menyambungkan flywheel dengan motor yang kini berubah fungsi menjadi generator. Putaran flywheel diubah menjadi listrik oleh generator, kemudian listrik AC dari generator dijadikan listrik DC untuk dapat masuk LAA oleh converter. Selain itu harga dan perawatannya juga lebih murah.



Gambar 2. Koneksi sistem flywheel dengan LAA

Selanjutnya dimanakah media penyimpan energi ini diletakkan? Media penyimpan energi ini bisa diletakkan di kereta maupun di stasiun. Apabila diletakkan di kereta maka perlu ditinjau ukuran, berat, dan kapasitas simpannya. Selain itu jika diletakkan di kereta, maka energi yang disimpan hanya dapat dimaanfaatkan oleh kereta itu sendiri. Lain halnya jika media penyimpan energi ini diletakkan di stasiun, maka semua kereta yang melakukan regenrative braking bisa memakainya, dan juga energi ini dapat dimanfaatkan oleh kereta lain bahkan untuk konsumsi listrik di stasiun.

Salah satu contoh sistem KRL/ metro yang sudah memanfaatkan flywheel sebagai media penyimpan energi dan diletakkan di stasiun adalah Los Angles Metro. Los Angles Metro telah meng-instal empat flywheel modul(FWM) produk Vycon, dimana setiap modul terdapat empat flywheel unit (FWU) dengan total daya 2MW. Pada pemasangan ini diperoleh saving energi 10 - 18 %. Energi yang disimpan rata - rata 1,6 MWh setiap hari.



Gambar 3. Flywheel modul di Los Angles Metro

Reff:



Share:

Jumat, 14 Juli 2017

Dunia Kereta - Pensinyalan: ETCS

Beberapa tahun yang lalu, lebih dari 20 jenis peninyalan ( control system) dipakai di Eropa, seperti TBL, EBICAB, KVB, TVM dan lain - lain sesuai dengan negara masing - masing. Akan tetapi, seiring meluasnya jaringan kereta api yang menghubungkan negara - negara di Eropa, di temukan masalah bahwa, semakin banyak jenis sistem pensinyalan maka akan semakin sulit diintegrasikan, dengan kata lain tidak effisent. Hal ini terbukti, jika kereta harus melintasi negara lain sampai - sampai diperlukan penukaran lokomotif dan masinis karena peralatan pensinyalan dan sistem yang berbeda. Berdasarkan kejadian tersebut, maka negara - negara eropa bersepakat untuk membuat sistem pensinyalan yang seragam untuk kereta - kereta yang melintas di Eropa.

Diawali pada Desember 1989, para menteri transportasi negara - negara eropa berkumpul untuk merumuskan sistem pensinyalan yang seragam di eropa. Dari pertemuan tersebut para ahli di eropa berkumpul dan terlahirlah ETCS (European Train Control System). ETCS sendiri merupakan suatu peralatan pensinyalan dimana selanjutnya transmisi datanya menggunakan GSM-R ( Global System for Mobile - Railways). GSM - R adalah sistem komunikasi radio yang melayani komunikasi suara dan data. GSM-R dibuat berdasarkan teknologi GSM hanya saja memesan frekuensi khusus untuk kereta. Gabungan antara ETCS dan GSM- R pada akhirnya disebut ERTMS ( European Rail Traffic Management System ).

ETCS pada dasarnya merupakan ATP (Automatic Train Protection). Sistem ETCS memungkinkan untuk operasional yang aman melalui jaringan komunikasi. Data kecepatan, kondisi kereta, dan juga pensinyalan dikirim ke server melaui jaringan sehingga memungkinkan kontrol secara real time sehingga diharapkan kereta dapat beroprasi secara aman, cepat, dan effisien dalam pemakaian lintas. ETCS sendiri dibagi dalam tiga level berdasarkan peralatan yang dipakai dan informasi yang dikirim dari perangkat ETCS itu.

ETCS – Level 1

ETCS Level 1 adalah pensinyalan cabin yang dapat dipakai bersamaan dengan sistem pensinyalan yang ada. Pada level 1 ini, balise digunakan untuk transmisi data antara lintas dan kereta. Balise memberikan informasi kepada komponen ETCS yang ada di cabin dan juga kepada Lineside Electronic Unit (LEU) yang ada di lintas. LEU bertugas untuk melakukan interlock lintas dan memberi data lintas ke ETCS yang berisi Movement Authority ( izin melintas). Computer ETCS yang berada di kereta secara continue memonitor kondisi lintas dan menghitung kecepatan maksimum yang diperbolehkan untuk aman operasi. Berbeda dengan sistem konvensional dimana batas kecepatan konstan, pada sistem ini batas kecepatan bisa dinaik atau turunkan berdasarkan informasi kondisi lintas, seperti jarak kereta di depan atau belakangnya. Sehingga dengan demikian operasional bisa lebih cepat, aman, dan effisien pada penggunaan lintas.


Agar operasional bisa lebih cepat dan effisiensi penggunaan lintas lebih baik, terkadang dipasang tambahan balise, sehingga update kondisi lintas bisa lebih cepat dan akurat. Seperti terlihat pada gambar 2.



Penggunaan ETCS level 1 secara komersial pada Oktober 2001 di Bulgaria, yakni 250 km dari total 430 km lintas Sofia – Burgas. Proyek ini dikerjakan oleh Alcatel Transport Automation Solution (TAS). Sekarang, ETCS level 1 sudah banyak dioperasikan di negara – negara eropa seperti Austria, Hungaria, Romania, bahkan Beijing – Tianjin Intercity Rail juga sudah mengaplikasikannya.


ETCS – Level 2

Pada ETCS level 2, interlocking dilakukan oleh Radio Block Center (server) sehingga pada hal ini sistem pensinyalan ETCS di kereta harus berkomunikasi secara terus – menerus dengan server memakai bantuan GSM – R pada frekuensi 900 MHz.

Pada ETCS level 2 ini, sinyal samping seperti lampu semboyan sudah bisa dihilangkan ( kecuali peraturan yang mewajibkannya) karena kondisi lintas sudah diupdate secara terus – menerus oleh server. Sedangkan balise dipakai untuk memberikan informasi tambahan posisi kereta pada server, sedangkan data utama posisi diperolah melalui sensor atau GPS. Ilustrasi ETCS level 2 dapat dilihat pada gambar 3. ETCS Level 2 sudah dapat ditemukan di German, Swiss, Luxembourg, Italia, dan Belanda.


ETCS Level 3

Pada level 3 ini, kereta dapat berjalan pada sistem moving block, dimana interlock sudah tidak diperlukan. Dengan demikian kereta bisa berada pada lintasan yang sama dengan kereta lain namun tetap dalam kondisi aman. Hal ini dilakukan dengan komunikasi ke server yang terus menerus. Komputer ETCS mengolah berapa kecepatan maksimum yang diperbolehkan, juga apakah memungkinkan untuk masuk ke lintas yang sudah terisi oleh kereta lain ( sebagai pengganti interlock). Pada kondisi ini kereta bisa dikatakan memiliki Autority sendiri untuk memutuskan masuk ke lintas itu atau harus lintas lain.

Sistem ETCS Level 3 ini masih dalam pengambngan. Ilustrasi sistem ini dapat dilihat pada gambar 4.


Berikut rangkuman dari ETCS Level 1 hingga Level 3



Berdasarkan bahasan diatas, maka dapat disimpulkan bahwa kelebihan pemakaian ERTMS adalah:
Meminimaliser penggunaan semboyan samping lintas
Meningkatkan kapasistas lintas
Biaya operasional dan maintenance rendah
Memungkinkan untuk kecepatan maksimum 500 km/ h
Membuka pasar baru bagi produsen alat pensinyalan

Share:

Translate

Tentang Penulis

Tentang Penulis
[click foto utk detail]

Follow IG

Diberdayakan oleh Blogger.

Highlight

Dunia Kereta - Flywheel: Solusi Efisiensi Energi Kereta Listrik

Seperti telah kita pelajari bersama pada Sistem Propulsi Kereta Rel Listrik (KRL)  bahwa pada KRL memungkinkan tiga jenis pengereman yaitu ...

Flag Counter

Flag Counter