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:

0 komentar :

Posting Komentar

Translate

Tentang Penulis

Tentang Penulis
[click foto utk detail]
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