Cara Menghitung Kebutuhan Baterai UPS 100 kVA untuk CT Scan dan Waktu Backup

Menghitung kebutuhan baterai UPS 100 kVA untuk CT Scan rumah sakit memerlukan data beban, target waktu backup, dan konfigurasi DC UPS. Kapasitas UPS sebesar 100 kVA tidak secara langsung menentukan jumlah baterai maupun durasi cadangan listrik.

Dua sistem dengan UPS berkapasitas sama dapat memiliki waktu backup berbeda karena menggunakan baterai, jumlah string, dan beban yang berbeda. Sebaliknya, penambahan baterai tidak otomatis meningkatkan kemampuan daya keluaran UPS.

Dalam pembahasan Riello MHT 100 dan MPT 100, kedua model memiliki kapasitas nominal 100 kVA/90 kW berdasarkan datasheet referensi. Angka tersebut menunjukkan kemampuan daya UPS. Untuk mengetahui berapa lama sistem dapat mempertahankan suplai ketika sumber terputus, diperlukan perhitungan baterai tersendiri.

Artikel ini menjelaskan tahapan perhitungan, contoh energi dasar, penggunaan data discharge baterai, serta faktor yang perlu diperiksa sebelum menentukan konfigurasi untuk CT Scan rumah sakit.

Mengapa Kapasitas UPS dan Kapasitas Baterai Harus Dibedakan?

UPS dan baterai menjalankan fungsi yang berkaitan, tetapi parameternya berbeda.

Kapasitas keluaran UPS umumnya dinyatakan dalam kVA dan kW. Kapasitas baterai dapat dinyatakan dalam Ah, Wh, atau kWh, dengan karakteristik pelepasan energi yang harus diperiksa berdasarkan data pabrikan.

Perbedaannya dapat dipahami melalui tiga pertanyaan:

Baterai dengan energi nominal besar belum tentu sesuai untuk seluruh kebutuhan daya tinggi berdurasi singkat. Karena itu, pemilihan tidak cukup dilakukan melalui perkalian tegangan dan Ah.

Untuk memahami kapasitas unit UPS sebelum menghitung baterainya, baca Cara Menentukan Kapasitas UPS untuk CT Scan Rumah Sakit: Memahami kVA, kW, dan Beban Puncak.

1. Tentukan Tujuan Backup CT Scan

Langkah pertama adalah menyepakati tujuan suplai cadangan.

Rumah sakit perlu menjelaskan apakah baterai digunakan untuk menjembatani waktu perpindahan ke genset, mendukung prosedur penghentian alat, atau mempertahankan operasi tertentu sesuai persetujuan pabrikan CT Scan.

Tujuan tersebut memengaruhi beban yang harus dilayani dan durasi yang dirancang.

Backup untuk Menjembatani Genset

Dalam rancangan ini, baterai menyediakan energi selama sumber utama terputus sampai genset dan sistem perpindahan sumber siap menyuplai UPS.

Waktu yang diperhitungkan perlu mencakup rangkaian kejadian yang relevan: deteksi kegagalan sumber, proses penyalaan genset, stabilisasi, perpindahan ATS, serta penerimaan sumber oleh UPS.

Tambahan waktu cadangan perlu ditentukan berdasarkan kebutuhan fasilitas dan evaluasi sistem.

Backup untuk Prosedur Penghentian Alat

Jika tujuan backup adalah mendukung penghentian terkontrol, durasi dan cakupan bebannya mengikuti prosedur yang ditetapkan vendor CT Scan.

Tidak tepat menganggap seluruh perangkat dapat langsung dimatikan begitu genset gagal menyala. Urutan dan waktu yang diperlukan harus dipahami terlebih dahulu.

Backup untuk Operasi Lebih Lama

Target operasi yang lebih panjang membutuhkan evaluasi energi lebih besar dan pemeriksaan apakah seluruh sistem pendukung tetap tersedia.

Suplai UPS ke CT Scan saja belum membuktikan seluruh fasilitas yang dibutuhkan alat tetap beroperasi selama pemadaman.

2. Tentukan Beban yang Benar-Benar Ditanggung Baterai

Perhitungan baterai harus menggunakan beban yang sesuai dengan skenario backup.

Cakupannya perlu dinyatakan dengan jelas: seluruh sistem CT Scan, bagian tertentu, atau kelompok perangkat yang ditetapkan pabrikan.

Beban dapat berubah sepanjang waktu. Karena itu, angka rata-rata yang terlalu sederhana dapat menghasilkan perkiraan durasi yang tidak sesuai kebutuhan.

Data yang perlu dikumpulkan meliputi:

• Daya aktif beban dalam kW.
• Daya semu dalam kVA.
• Pola perubahan beban selama periode backup.
• Kebutuhan puncak dan durasinya.
• Bagian alat yang tetap aktif.
• Urutan penghentian jika diterapkan.
• Kebutuhan perangkat tambahan yang berada pada keluaran UPS.

Untuk sizing baterai, kW menjadi salah satu parameter utama karena berkaitan dengan energi. Namun, pemeriksaan kVA dan kemampuan dinamis UPS tetap diperlukan.

Pembahasan produk dapat dilihat pada Perbandingan UPS Riello MHT 100 dan MPT 100 untuk CT Scan Rumah Sakit.

3. Pahami Hubungan Daya, Waktu, dan Energi

Perhitungan energi dasar untuk beban konstan adalah:

\[ E = P \times t \]

Dengan:

• \(E\) = energi, dalam kWh.
• \(P\) = daya aktif, dalam kW.
• \(t\) = waktu, dalam jam.

Jika waktu dinyatakan dalam menit:

\[ E = P \times \frac{t_{\text{menit}}}{60} \]

Contoh: Beban 50 kW Selama 10 Menit

\[ E = 50 \times \frac{10}{60} \]\[ E = 8{,}33\ \text{kWh} \]

Hasil tersebut menunjukkan energi yang dibutuhkan pada sisi beban dalam kondisi ideal dengan daya konstan.

Angka 8,33 kWh belum merupakan kapasitas baterai yang harus dibeli. Rugi-rugi, batas tegangan, karakteristik discharge, suhu, serta penuaan masih perlu dimasukkan.

Seluruh contoh dalam artikel ini merupakan ilustrasi perhitungan, bukan spesifikasi baterai untuk model CT Scan tertentu.

4. Perhitungkan Efisiensi Saat UPS Bekerja dari Baterai

Energi dari baterai melewati jalur konversi sebelum sampai ke beban. Karena terdapat rugi-rugi, kebutuhan energi sisi DC lebih tinggi daripada energi yang diterima beban.

Untuk perkiraan awal:

\[ E_{DC} = \frac{E_{\text{beban}}}{\eta} \]

Dengan:

• \(E_{DC}\) = perkiraan energi yang diperlukan pada sisi DC.
• \(E_{\text{beban}}\) = energi keluaran yang dibutuhkan.
• \(\eta\) = efisiensi yang relevan pada kondisi operasi tersebut.

Misalkan digunakan asumsi ilustratif efisiensi 94%:

\[ E_{DC} = \frac{8{,}33}{0{,}94} \approx 8{,}87\ \text{kWh} \]

Nilai efisiensi aktual harus berasal dari data unit UPS pada kondisi yang sesuai. Jangan menggunakan angka efisiensi ECO mode sebagai pengganti efisiensi saat bekerja dari baterai.

Pendekatan energi ini berguna untuk memahami besaran kebutuhan. Pemilihan model dan jumlah baterai tetap membutuhkan data discharge.

5. Mengapa Perkalian Volt dan Ah Belum Cukup?

Energi nominal baterai dapat diperkirakan melalui:

\[ E_{\text{nominal}} = V_{\text{nominal}} \times C \]

Dengan:

• \(V_{\text{nominal}}\) = tegangan nominal baterai.
• \(C\) = kapasitas dalam Ah.
• Hasil dalam Wh.

Sebagai ilustrasi, baterai 12 V 100 Ah mempunyai energi nominal:

\[ 12 \times 100 = 1.200\ \text{Wh} \]

Namun, kapasitas Ah selalu berkaitan dengan kondisi pengujian tertentu. Baterai yang dinilai pada discharge lambat tidak dapat diasumsikan memberikan energi nominal yang sama pada seluruh kondisi discharge cepat.

Untuk UPS dengan backup singkat dan daya tinggi, kemampuan baterai pada durasi target menjadi sangat penting.

Dua baterai sama-sama berlabel 12 V 100 Ah dapat mempunyai kemampuan discharge daya tinggi yang berbeda. Karena itu, label Ah saja belum cukup untuk menentukan pilihan.

6. Gunakan Tabel Constant Power Discharge

Untuk perancangan UPS, data constant power discharge membantu menunjukkan daya yang dapat diberikan baterai selama durasi tertentu sampai batas tegangan akhir tertentu.

Tabel dapat dinyatakan dalam watt per cell atau watt per block. Satuannya harus dibaca dengan cermat.

Kesalahan membaca watt per cell sebagai watt per block dapat menghasilkan kesalahan perhitungan besar.

Jika satu blok baterai timbal-asam nominal 12 V terdiri atas enam sel, nilai watt per cell perlu dikonversi dengan benar. Konversi tersebut tetap harus mengikuti susunan produk yang digunakan.

7. Tentukan Jumlah Baterai Seri dari Spesifikasi UPS

Baterai yang disusun seri menghasilkan penjumlahan tegangan. Kapasitas Ah string tidak dijumlahkan seperti tegangan.

Namun, jumlah baterai seri tidak boleh ditentukan hanya berdasarkan label UPS 100 kVA.

Konfigurasi harus mengikuti spesifikasi unit, termasuk:

• Rentang tegangan DC.
• Jumlah sel atau blok yang diizinkan.
• Pengaturan pengisian.
• Batas tegangan akhir discharge.
• Kebutuhan titik tengah atau susunan khusus jika ada.
• Ketentuan proteksi dan pemutusan.

Jangan mengasumsikan seluruh UPS Riello 100 kVA menggunakan jumlah baterai per string yang sama. Konfigurasi harus dikonfirmasi untuk model dan unit yang ditawarkan.

Demikian pula, susunan baterai dari suatu proyek tidak boleh langsung digunakan untuk proyek lain tanpa pemeriksaan.

8. Pahami Fungsi String Paralel

String paralel digunakan untuk menambah kemampuan energi dan arus sesuai rancangan sistem.

Jika string identik diparalelkan dengan benar, kemampuan totalnya meningkat. Namun, perancangan harus memastikan pembagian arus, proteksi, kabel, dan kompatibilitasnya.

Perhitungan awal jumlah string dapat dituliskan:

\[ N_{\text{string}} = \left\lceil \frac{P_{DC,\text{desain}}} {P_{\text{string}}} \right\rceil \]

Tanda pembulatan ke atas menunjukkan bahwa jumlah string harus berupa bilangan bulat.

Dengan:

• \(P_{DC,\text{desain}}\) = kebutuhan daya DC setelah faktor desain yang relevan.
• \(P_{\text{string}}\) = kemampuan satu string pada durasi dan batas tegangan yang dipilih.

Rumus ini memerlukan data kemampuan baterai yang tepat. Jangan menghitung kemampuan string dari energi nominal saja.

9. Contoh Perhitungan Menggunakan Data Discharge

Berikut contoh metode perhitungan. Seluruh angka baterai pada contoh ini hipotetis dan bukan rekomendasi konfigurasi MHT 100 atau MPT 100.

Misalkan diperoleh data:

Langkah 1: Hitung Kebutuhan Daya DC

\[ P_{DC} = \frac{50}{0{,}94} = 53{,}19\ \text{kW} \]

Langkah 2: Terapkan Faktor Desain Ilustratif

\[ P_{DC,\text{desain}} = 53{,}19 \times 1{,}20 = 63{,}83\ \text{kW} \]

Faktor 1,20 digunakan hanya untuk menunjukkan metode. Nilai aktual perlu ditentukan dari kebutuhan penuaan, suhu, dan ketentuan desain tanpa menghitung faktor yang sama dua kali.

Langkah 3: Hitung Kemampuan Satu String

\[ P_{\text{string}} = 40 \times 900 = 36.000\ \text{W} = 36\ \text{kW} \]

Langkah 4: Hitung Jumlah String

\[ N_{\text{string}} = \left\lceil \frac{63{,}83}{36} \right\rceil = 2 \]

Hasil ilustratif menunjukkan kebutuhan dua string.

Jumlah total pada contoh:

\[ 40 \times 2 = 80\ \text{blok} \]

Hasil tersebut masih perlu diperiksa terhadap kemampuan arus, konfigurasi DC, pengisian, proteksi, kabel, kondisi ruang, dan persyaratan pabrikan.

Angka 40 blok, 900 W, dan 80 blok total tidak boleh digunakan sebagai daftar pembelian untuk proyek nyata tanpa data yang sesuai.

10. Masukkan Faktor Penuaan Baterai

Baterai mengalami penurunan kemampuan seiring penggunaan dan waktu. Jika sistem hanya dirancang untuk memenuhi target saat baterai baru, waktu backup dapat turun di bawah kebutuhan sebelum jadwal penggantian.

Perancang perlu menetapkan kondisi akhir masa pakai yang menjadi acuan.

Secara konseptual, apabila kemampuan tersisa yang direncanakan adalah fraksi tertentu dari kondisi awal, kebutuhan awal harus disesuaikan.

Sebagai ilustrasi matematis, untuk kemampuan tersisa 80%:

\[ F_{\text{penuaan}} = \frac{1}{0{,}80} = 1{,}25 \]

Angka ini menunjukkan hubungan matematis, bukan ketentuan universal untuk seluruh baterai dan proyek.

Kriteria aktual harus mengikuti spesifikasi proyek, data pabrikan, dan kebijakan pemeliharaan. Pastikan faktor penuaan belum dimasukkan di bagian perhitungan lain agar tidak terjadi penambahan berulang.

11. Perhatikan Suhu Ruang Baterai

Suhu memengaruhi kemampuan discharge dan umur baterai. Pengaruhnya bergantung pada teknologi serta produk yang digunakan.

Koreksi suhu harus menggunakan data pabrikan. Jangan menerapkan satu faktor koreksi pada seluruh jenis baterai.

Dalam datasheet Riello yang menjadi referensi rangkaian artikel ini, suhu yang direkomendasikan untuk umur baterai adalah 20–25°C. Sementara itu, rentang operasi UPS dicantumkan 0–40°C.

Kedua informasi tersebut menjelaskan hal berbeda. Kemampuan UPS bekerja pada suatu suhu tidak otomatis berarti umur baterai tetap sama pada suhu tersebut.

Perencanaan ruangan perlu mencakup pendinginan, aliran udara, pemantauan suhu, dan akses pemeliharaan.

12. Evaluasi Beban Puncak Saat Operasi Baterai

Perhitungan energi membantu menentukan durasi. Namun, sistem juga harus mampu memberikan daya pada saat diperlukan.

Pada beban CT Scan, evaluasi perlu memperhatikan profil daya sesaat dan kondisi operasi yang disyaratkan.

Pemeriksaan dapat mencakup:

• Kemampuan discharge baterai.
• Penurunan tegangan saat arus tinggi.
• Batas tegangan minimum DC UPS.
• Batas arus baterai dan proteksi.
• Kemampuan inverter saat bekerja dari baterai.
• Respons terhadap pulsa berulang.
• Kondisi baterai pada akhir masa pakai desain.

Baterai yang secara energi terlihat cukup belum tentu memenuhi seluruh kebutuhan daya sesaat.

Karena itu, hasil perhitungan perlu diperiksa terhadap profil beban yang disetujui vendor alat dan penyedia UPS.

13. Pertimbangkan Pengisian Ulang dan Kesiapan Backup Berikutnya

Setelah pemadaman, baterai perlu diisi kembali. Proses ini menambah kebutuhan daya input sesuai kemampuan charger dan pengaturannya.

Waktu pengisian tidak tepat diperkirakan hanya dengan membagi Ah baterai terhadap arus charger. Metode pengisian, pembatasan arus, fase pengisian, kondisi baterai, dan kebutuhan beban memengaruhi proses.

Untuk proyek rumah sakit, evaluasi perlu menjawab:

1. Berapa kapasitas pengisian yang tersedia?
2. Apakah charger sesuai dengan jumlah string?
3. Berapa target waktu pemulihan?
4. Apakah genset mampu melayani beban dan pengisian?
5. Bagaimana jika terjadi pemadaman berikutnya sebelum baterai pulih?

Karakteristik input UPS dan pengaturan rectifier berkaitan dengan pembahasan ini.

Baca Rectifier IGBT vs Thyristor pada UPS Rumah Sakit: Perbedaan Harmonik dan Dampaknya pada Genset untuk memahami sisi inputnya.

Koordinasi sumber dibahas pada Integrasi UPS, ATS, dan Genset untuk CT Scan Rumah Sakit.

14. Pilih Teknologi Baterai Berdasarkan Kompatibilitas

Baterai VRLA dan lithium memiliki karakteristik berbeda. Pemilihannya perlu melihat kebutuhan daya, energi, ruang, pemeliharaan, serta kompatibilitas UPS.

Baterai VRLA

Untuk aplikasi UPS, periksa data discharge model yang ditawarkan, ketentuan pengisian, suhu, terminal, dan konfigurasi pemasangan.

Kapasitas Ah yang sama tidak membuktikan kemampuan daya tinggi yang sama.

Baterai Lithium

Untuk lithium, pemeriksaan mencakup rentang tegangan, kemampuan arus, BMS, komunikasi, proteksi, dan kompatibilitas charger.

Keterangan bahwa suatu seri UPS mendukung lithium tidak berarti seluruh baterai lithium dapat dipasang langsung.

Pemilihan sebaiknya menggunakan konfigurasi yang telah disetujui pihak teknis terkait.

15. Siapkan Proteksi dan Instalasi Baterai

Perhitungan jumlah baterai perlu diikuti rancangan instalasi.

Sistem baterai dapat menyimpan energi besar dan menghasilkan arus gangguan tinggi. Karena itu, pekerjaan harus menggunakan desain serta pelaksanaan yang sesuai oleh personel kompeten.

Aspek yang perlu diperiksa meliputi:

Panduan persiapan tersedia pada Checklist Instalasi UPS CT Scan Rumah Sakit: Panel, Kabel, Grounding, Bypass, dan Commissioning.

16. Verifikasi Waktu Backup melalui Pengujian

Target backup perlu dituangkan dalam dokumen penawaran dan kriteria penerimaan.

Pernyataan “backup 10 menit” harus disertai penjelasan beban, kondisi baterai, suhu, konfigurasi, serta dasar perhitungannya.

Pengujian penerimaan dilakukan mengikuti prosedur yang disepakati. Penggunaan load bank atau metode pengujian lain dipilih sesuai kebutuhan, kemampuan fasilitas, dan arahan pihak teknis.

Jika pengujian melibatkan CT Scan, pelaksanaannya harus dikoordinasikan dengan vendor alat dan rumah sakit. Jangan melakukan pengujian pemadaman atau discharge yang memengaruhi alat tanpa prosedur yang disetujui.

Hasil pengujian sebaiknya dicatat sebagai acuan pemeliharaan berikutnya.

Kesalahan yang Sering Terjadi dalam Perhitungan Baterai UPS

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Berapa jumlah baterai untuk UPS 100 kVA?

Jumlahnya mengikuti konfigurasi DC UPS, model baterai, kebutuhan daya, dan target waktu backup. Tidak ada satu jumlah yang berlaku untuk seluruh UPS 100 kVA.

Apakah UPS 100 kVA selalu menghasilkan 100 kW?

Tidak. Rating kW harus diperiksa pada modelnya. Riello MHT 100 dan MPT 100 dalam datasheet referensi memiliki rating 100 kVA/90 kW.

Apakah menambah baterai membuat UPS mampu menyuplai daya lebih besar?

Rating keluaran UPS tetap mengikuti spesifikasi unit. Penambahan baterai hanya boleh dilakukan dalam konfigurasi yang sesuai dan tidak otomatis meningkatkan rating kW UPS.

Apakah perhitungan kWh cukup untuk menentukan pembelian baterai?

Belum. Perhitungan kWh merupakan pendekatan awal. Pemilihan aktual memerlukan tabel discharge, konfigurasi DC, suhu, penuaan, serta batas operasi sistem.

Apakah baterai lithium dapat langsung menggantikan VRLA?

Penggantian memerlukan verifikasi kompatibilitas tegangan, charger, BMS, komunikasi, dan proteksi.

Apakah waktu backup tetap sama sepanjang umur baterai?

Kemampuan baterai berubah seiring kondisi dan umur. Target desain, pemeliharaan, serta pengujian perlu mempertimbangkan perubahan tersebut.

Konsultasi Baterai UPS CT Scan Bersama DBSN Group

Perhitungan baterai UPS CT Scan dimulai dari tujuan backup dan data beban yang benar. Setelah itu, konfigurasi dipilih menggunakan spesifikasi DC UPS, data discharge baterai, faktor desain, dan kebutuhan pengisian ulang.

Untuk meminta evaluasi atau penawaran, siapkan:

• Merek dan tipe UPS.
• Merek serta model CT Scan.
• Cakupan beban yang dilayani.
• Kebutuhan daya dan profil operasinya.
• Target waktu backup.
• Kondisi sumber PLN dan genset.
• Informasi baterai existing jika berupa penggantian.

PT. Daya Berkah Sentosa Nusantara — DBSN Group
Website: www.sentradaya.com
WhatsApp: 0896-0313-1536

Untuk memahami pilihan unit UPS, kunjungi perbandingan Riello MHT 100 dan MPT 100 untuk CT Scan rumah sakit.

---

Catatan penerbitan: contoh perhitungan bersifat ilustratif. URL interlink mengikuti usulan slug dalam rangkaian artikel; sesuaikan dengan permalink final sebelum diterbitkan.