Energi Tenaga Air.pdf
Transcript of Energi Tenaga Air.pdf
-
8/18/2019 Energi Tenaga Air.pdf
1/30
Head dan arus air adalah parameter
utama yang harus dipertimbangkan
dalam perencanaan pembangkit
tenaga hidro
Sebuah pengatur elektronis
dihubungkan dengan generator.
Pengatur ini menyamakan tenaga
listrik yang dihasilkan dengan beban
yang diberikan. Alat ini dibutuhkan
untuk menyetabilkan tegangan dari
perubahan-perubahan
Ingat
listrik yang tinggi,maka tangki tangki yang
ada akan segera dikosongkan menuju
turbin untuk memenuhi kebutuhan
produksi yang mencukupi.
4. Klasifikasi berdasarkan tipe jaringan listrik
Jika jaringan listrik sudah terpasang, en ergi
hidro dapat langsung disambungkan
dengan jaringan listrik nasional.
Pembangkit listrik tenaga air tidak
tersambung dengan jaringan listrik
nasional.
Sistem jaringan listrik tersambung
Sistem jaringan berdiri sendiri atau tidak
tersambung dengan jaringan
4. Energi Tenaga Air
Apa yang dimaksud dengan energi tenaga air ?
Hidro berarti air. Energi Air/Hidro menggunakan gerakan air yang
disebabkan oleh gaya gravitasi yang diberikan pada substansi yang
kurang lebih 1000 kali lebih berat daripada udara, sehingga tidak
peduli seberapa lambat aliran air, ia akan tetap mampu menghasilkan
sejumlah besar energi.
nergi tenaga air adalah sumber energi
ramah lingkungan yang telah digunakan
sejak berabad-abad lalu. Aliran air
diarahkan untuk menggerakkan turbin, yang
akan menghasilkan energi listrik. yang disebut
sebagai Energi Tenaga Air.
Kincir air dan energi Hidroelektrik merupakan
bentuk-bentuk dari energi tenaga air. Bendungan
Hidroelektrik adalah contoh energi air dalam
skala besar. Bahkan 16 % dari energi listrik dunia
disumbang oleh energi tenaga air!
Energi tenaga air mengubah energi potensial
yang terdapat di dalam air. Aliran air yang
mengandung energi potensial tersebut,
selanjutnya dialirkan ke turbin yang akan
menghasilkan energi listrik.
Jenis-jenis tenaga air dapat diklasifikasikan
berdasarkan head (ketinggian jatuhnya air),
kapasitas dan tipe grid
Bagaimana cara kerjanya?
1. Klasifikasi berdasarkan head:
Head tinggi : H>100m
Head menegah : 30-100 m
Head randah : 2- 30 m
2. Klasifikasi berdasarkan kapasitas
PLTA Pico : 10 MW
3. Klasifikasi berdasarkan jenis desain:
Bentuk yang paling sederhana dalam
konteks PLTA mikro dan mini. Skema ini
tidak memanfaatkan bendungan untuk
mengarahkan air ke bangunan
penyadap,melainkan mengubah lajur aliran
air menuju turbin melalui pipa atau
penstock.
Dalam penggunaan sistem ini. Air ini akan
disimpan terlebih dahulu dalam jangka
waktu tertentu (beberapa jam atau dalam
beberapa bulan) Dan akan digunakan
untuk menghasilkan energi ketika
dibutuhkan.
Ketika terjadi kebutuhan listrik yang rendah
atau kelebihan kebutuhan listrik scara tiba-
tiba, maka pompa secara otomatis akan
mengisi penuh tanki tangki penyimpanan.
Namun apabila tejadi lonjakan kebutuhan
Run-of-the-river
Sistem Penyimpanan
Sistem pompa penyimpan
Perlu diketahui
Cara kerja pembangkit tenaga hidro
Bendungan PLTA menggunakan
reservoir untuk menghasilkan
energi potensial dari air
bendungan.
Aliran air mengalir melalui sebuah
pipa yang disebut sebuah
penstock. (Salah satu keunggulan
penyaluran daya air dari
bendungan.)
Air mengalir melalui penstock
menuju turbin dan memaksa turbin
untuk bergerak dan selanjutnya
generator mulai memproduksi
energi listrik.
Komponen dari enegi tenaga air
Reservoir
Sebuah waduk digunakan untuk
menyimpan air untuk digunakan
ketika diperlukanIntake (Bangunan Penyadap)
Sebuah tempat untuk mengalirkan air
ke pipa
Penstock
Penstock mengalirkan air dari
bangunan penyadap menuju ke
pembangkit tenaga listrik.Turbin
Turbin mengkonversikan energi
potensial dari air menjadi energi
rotasi mekanik.Generator
Generator mengubah energi
mekanik menjadi energi listrikTransformer
Sebuah alat yang berguna
menyebarkan,meningkatkan atau
menurunkan tegangan sehingga
dapat ditransmisi melalui jalurtransmisi sesuai dengan voltase yg
diinginkan.Jalur Transmission
Listrik disalurkan ke gardu dan
didistribusikan ke konsumen
melalui jaringanlistrik.
48. Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 49.
E
-
8/18/2019 Energi Tenaga Air.pdf
2/30
Mengapa menggunakan pembangkit
listrik tenaga air?
Indonesia memiliki potensi tenaga air
sampai sebesar 62,2 GW termasuk 458 MW
potensi mikro hidro bagi masyarakat
pedesaan dan terpencil
Pembangkit Mini-hidro dapat mengurangi
emisi bahan bakar fosil CO sekitar 4.0002ton per tahun.
Sumber daya energi terbarukan yang
bersih dan gratis.
Tidak ada limbah atau emisi.
Masyarakat akan mendapatkan keuntungan
dari peningkatan stabilitas jaringan listrik.
Sistem Mikro hidro dapat menyuplai listrik
tanpa mempengaruhi kualitas air, tanpa
mempengaruhi habitat, dan tanpa
mengubah rute atau aliran sungai.
Emisi CO untuk PLTA 3,65 mini hidro MW2
adalah 0,88 kg CO /kWh2
Sistem Micro hidro dapat dikombinasi
dengan sistem energi surya untuk
menghasilkan energi pada musim dingin, di
mana banyak aliran air dan minimnya
energi surya.
Hal-hal Teknis
Bagaimana cara mengukur debit
air sungai? Untuk mendapatkan
informasi tersebut pada sebuah
lokasi, diperlukan pengukuran
selama setahun penuh.
Terdapat beberapa metodepengukuran arus tergantung
ukuran anak sungai atau sungai
Metode Bucket
Untuk debit kecil (20 l / s)
Penting untuk menggunakan
tangki besar (1000 liter) dengan
saluran pembuang di bagian
bawah
Aliran air yang akan diukur
dialihkan ke dalam tangki sudah
diketahui volumenya.Waktu yang diperlukan untuk
mengisi tangki harus dicatat.
Dengan membagi volume (dalam
liter) dari tangki dengan waktu
pengisian (dalam detik) maka
aliran dalam liter / detik dapat
dihitung.
Metode Float
Untuk debit >20 l / s
Untuk panjang sungai yang diketahui,
penampang rata-rata harus tersedia,
di mana botol plastik diisi setengah
air dan dilepaskan ke sungai yang
diukur. dengan diberi batas waktu
lebih panjang. Dengan mengalikan
luas penampang dengan kecepatan
aliran rata-rata (atau kecepatan),
perkiraan laju air dapat dibuat.
Ukur waktu yang
dibutuhkan dari pelampung
untuk menempuh jarak L,
minimal sebanyak
5 kali
L
W
H
Mengukur Head
Menggunakan ketinggian air
1. Mulai pengukuran dari bagian atas
perkiraan tinggi permukaan air pada
posisi bak pengatur yang ditentukan.
2, Pengukuran kedua dilanjutkan pada
tingkat lebih rendah dari ukuran
sebelumnya.
3. Lanj utkan pengukuran sampaimencapai posisi turbin Jumlahkan
semua hasil pengukuran untuk
mendapatkan ukuran kotor dari head.
Altimeter
Alat ini bekerja berdasarkan
berdasarkan tekanan atmosfer.
Tekanan ini berbeda pada berbagai
ketinggian. Tekanan meningkat pada
ketinggian di atas permukaan laut.
Head adalah perbedaan antara elevasi
1 dan elevasi 2.
Clinometer
Berbagai pengukuran dapatdilakukan clinometer. Untuk
mengukur sudut, clinometer
harus digantung secara vertikal.
Perbedaan ketinggian antara
kedua titik tersebut dapat
diperkirakan.
H
h2
h3
h1
h4
Elevasi 1Ketinggian airbak pengatur
Elevasi 2Inlet Turbin
Theodolite
Theodolite adalah sebuahinstrumen survei tanah yang
dapat mengukur ketinggian,
sudut dan jarak dengan
cara yang paling akurat,
namun peralatan ini sangat
mahal dan memerlukan
operator yang profesional
untuk mengoperasikannya.
50. Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 51.
-
8/18/2019 Energi Tenaga Air.pdf
3/30
-
8/18/2019 Energi Tenaga Air.pdf
4/30
- Sangat dianjurkan untuk kondisi seperti
di Indonesia.
Kerugian
- Turbin CrossFlow memiliki efisiensi hingga
80% lebih rendah dibandingkan dengan
jenis turbin lain.
- Sebuah turbin impuls
- Turbin yang terdiri dari sejumlah ruang
penampung untuk menangkap aliran air.
- Untuk arus yang lebih tinggi jumlah ruang
penampung dapat ditingkatkan- Turbin yang sangat efisien
Prakondisi
- Mulai operasi antara: 50 m
-
8/18/2019 Energi Tenaga Air.pdf
5/30
Air keluar dari saluran
Turbin biasanya
berjalan pada 1500 rpm untuk
mengoperasikan generator
ListirkAC 220v 50Hz
atau
110v 60Hz
Ketinggian Head
sekurang-kurangnya
20 meter
Beban listrik seperti
cahaya lampu tersambung
di dalam rumah
Gambar 4. Sistem Pembangkit Listrik Pico Hydro2.
Bak pengatur atau kolam penampung
menjaga suplai air secara konstan
Suplai air yang
dapat diandalkan
biasanya berasal
dari aliran air sungai
atau saluran irigasi
Pipa penstock
(100 sampai 500 m)
menyuplai
tekanan tinggi
jet air
Beban mekanis
misalnya penggiling
jagung atau
mesin-mesin
pengolahan kayu
Pengontrolan
beban listrik
untuk memastika
stabilnya tegangan
Sistem distribusi
dapat menghubungkan
lebih dari 100 rumah
di desa
.
Kincir air adalah mesin antik yang
memanfaatkan aliran air di sungai untuk
menghasilkan tenaga atau untuk pengairan
sawah. Kincir air terdiri dari bambu, logam
atau roda kayu, dengan sejumlah ember atau
bilah-bilah yang pada tepi paling luar
membentuk permukaan kemudi. Kincir air
telah digunakan untuk menenagai
penggilingan sejak ratusan tahun. Kini, kincir
air telah dimodifikasi untuk produksi listrik.
Ada dua jenis utama kincir air:
Kincir air undershot
Kincir air overshot
Air mengalir ke bilah-bilah di bawah roda
(Gambar 4.3).
Air jatuh pada bilah dan membuat roda
berputar menghasilkan energi mekanik.
Sementara roda memutar, ruangan
penampung air membawa air dari tempat
yang lebih rendah ke reservoir yang lebih
tinggi sampai 3m.
Kemudian dari reservoir yang lebih tinggi,
air dikirim ke sawah menggunakan sistem
pemipaan yang dibangun dari bambu.
Cara ini dapat diterapkan di mana aliran air
cukup kuat untuk memasok torsi, atau energi
yang terukur untuk memutar roda dengan
kecepatan produktif.
Kincir Air
Kincir air undershot
Prakondisi
Keuntungan
Kerugian
Kincir air overshot
Murah dan sederhana untuk dibangun
Kincir air undershot adalah contoh
teknologi hijau, berdampak negatif minimal
terhadap lingkungan. Namun, penempatan
kincir harus mempertimbangkan ekosistem
lokal untuk memastikan dampak yang
sangat kecil pada satwa liar setempat dan
pola pemijahan ikan.
Rendahnya biaya operasi dan pemeliharaan
karena ketersediaan bahan seperti kayudan bambu di Indonesia.
Kincir air undershot kurang bertenaga.
Sebuah bendungan dan kolam dibangun
dan digunakan untuk mengarahkan air ke
atas kincir di mana air akan tertampung
dalam ember-ember.
Perbedaan berat air dalam ember
menyebabkan kincir bergerak.
Ketika sebuah ember terisi, kincir mulai
berputar dan ember yang telah mencapai
dasar roda, itu terbalik dan air keluar.Ember tersebut terus berputar di sekitar
kincir sampai akan kembali ke puncak
untuk diisi sekali lagi.
Keuntungan Pico Hidro Kerugian Pico Hidro
Sederhana dan mudah untuk diinstal. Konsumen berkewajiban untuk membayar
Handal. tarif setiap bulanpencahayaan untuk memasak dan belajar Karena pico hidro sering dijual dalam
Peningkatan kualitas udara karena tidakada sistem terpadu, pengguna bergantung
lampu minyak tanah yang dibutuhkan. pada pemasok bi la ada sesuatu yang salah
Resiko kebakaran berkurang.
56. Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 57.
Gambar 4.3.
-
8/18/2019 Energi Tenaga Air.pdf
6/30
Kincir Air Overshot
(Pra kursor ke Green PNPM) dengan
kapasitas yang tersedia 8 kW, menyediakan
listrik untuk 85 rumah tangga. Listrik
digunakan untuk pene rangan, TV, radio,
infrastruktur sosial seperti sekolah, pusat
kesehatan, gereja, kantor desa, serta
mengalirkan air ke ladang beras dan untuk
menggerakkan penggilingan padi.
Di Tanjung Durian, Sumatera Barat,
pembangkit listrik tenaga mikro hidro 10kW menyediakan penerangan di malam
hari untuk lebih dari 90 rumah tangga, dan
menjalankan unit penggilingan padi pada
siang hari.
Di Seloliman, Jawa Timur, 23 kW
pembangkit mikro hidro menyediakan listrik
untuk 45 rumah tangga, sebuah pusat
pembelajaran lingkungan hidup, sebuah
bisnis kecil dan dua sekolah. Aplikasi
penggunaan adalah penerangan, TV /
Radio, penanak nasi, , penghancur kertas,
dan menjual listrik ke jaringan listrik.
Sistem Overshot60% efisien
Slice Gate
Bendungan
Lokasi umum, topografi, head dan
aliran air merupakan faktor paling penting
untuk proyek pembangkit listrik tenaga air.
Survei lokasi yang tepat harus dilakukan
pada waktu yang tepat. pengukuran arus
harus dilakukan pada musim kemarau.
Kontrol kualitas komponen elektro-
mekanis adalah penting. Banyak orang
lupa bahwa peralatan PLTMH bekerja
sangat berat. Berjalan terus selama 24/7.
Hal ini berarti hanya peralatan industri
berkualitas tinggi yang akan bertahan.
Secara khusus proyek elektrifikasi
pedesaan mandiri, pembentukan
kelembagaan dan sistem manajemen
sangat penting untuk dijalankan
berkelanjutan. Manajemen keuangan
sangat penting. Penetapan tarif pada
tingkat yang masuk akal, transparan, serta
kepemilikan rekening bank sangatlah
penting.
data
Ingat
Teknologi yang tepat sangatlah penting
untuk keberhasilan. Hal ini berarti
memperoleh ukuran yang benar dan skala
yang cocok dengan kapasitas lokasi
proyek.
Mempersiapkan institusi di desa
adalah penting
Pekerjaan sipil yang baik dan desain yang
baik adalah sangat penting
Ekonomi
Biaya seputar skema PLTMH-dapat
bervariasi sangat besar.
Sebagai aturan umum, hal berkisar dari
US $ 2000-US $ 6000/kW untuk
kapasitas terpasang.
Skala ekonomi tentu saja memainkan
bagiannya dan skema yang lebih besar
cenderung lebih murah per kW yang
dihasilkan. Masalah apakah itu jaringan
tersambung atau berdiri sendiri juga
mempengaruhi biaya. Skema berdiri
sendiri untuk listrik desa cenderung
lebih mahal.
Pertimbangan Penting
Sumber-sumber lainnya
ASEAN_German Mini Hydro Project.
Baik & Buruk Mini Hydro Power.
[Online] Tersedia di:
ASEAN_German Mini Hydro Project.
Materi pelatihan untuk teknisi dan
insinyur MHP [Online] Tersedia di: [Diakses September 2008].
Asosiasi Hydropower Eropa Kecil.
Esha Publikasi. [Online] Tersedia di:
Smail Khennas dan Andrew Barnett,
Penerapan terbaik
untukpembangunan berkelanjutan
Mikro Hydro Power di negara-negara
berkembang [Online] Tersedia di:
[Diakses 8 September 2010].
Program Pembangunan PBB. Micro-
hydro power plant di Desa Warioi -
llluminating desa di Papua. [Online]
Tersedia di:
http://www.undp.or.id/press/view.asp?
FileID=20100906-2&lang=en <
P e r t a n y a
a n - p e r t a n y a a n
?Turbin hidro yang mana akan dipilih?
Memilih turbin yang tepat untuk aplikasi tertentu
sebagian besar tergantung pada head / aliran
kondisi situs. Oleh karena itu, Identifikasi situs,
head dan pengukuran aliran air sangatlah penting.
Sistem energi hidro manakah yang sangat cocok
untuk kondisi Indonesia?
Teknologi yang tepat untuk energi terbarukan
seperti pembangkit listrik Pico atau mikro hidro
cocok untuk daerah pedesaan. pembangkit-pembangkit tersebut sederhana, mudah dan
murah untuk dibangun. Selanjutnya, pembangkit
listrik tersebut dapat menyediakan listrik untuk
beberapa aplikasi tergantung pada ukuran
pembangkit listrik. Sebuah 8 kW pembangkit
listrik mikro hidro dapat menyediakan listrik untuk
85 rumah tangga, sebuah kW 10 PLTMH dapat
memberikan energi lebih dari 90 rumah tangga.
58. Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 59.
Keuntungan
Kerugian
Aplikasi
Untuk memutar kincir, kincir air overshot
tidak membutuhkan aliran air cepat
Gravitasi digunakan
Lebih efisien dari kincir air undershot (60%)
Selama kemarau, air di dalam bendungan
dapat digunakan untuk kincir.
Mahal and rumit konstruksinya.
Kesimpulan
Kincir air adalah sistem energi terbarukan
yang berkelanjutan
Kincir air undershot murah pemeliharaan
dan operasinya, oleh karena itu sangat
cocok di daerah pedesaan
Kincir air meningkatkan produktifitas sawah
Tidak berdampak negatif terhadap
lingkungan
Ilustrasi ini memberikan gambaran dari
aplikasi utama untuk sistem energi hidro.
Indonesia memiliki potensi tenaga air besar
sampai dengan 62,2 GW termasuk mikrohidro dari 458 MW untuk masyarakat
pedesaan dan terpencil, di mana sejauh ini
hanya kapasitas 5mW diperkirakan telah
terpasang di daerah pedesaan. Berikut ini
adalah gambaran beberapa contoh aplikasi
mikro hidro di Indonesia.
Di desa Lisuanada, Sulawesi, pembangkit
listrik mikro hidro yang didanai oleh PPK
I n g a t
-
8/18/2019 Energi Tenaga Air.pdf
7/30
Lokasi ini dipilih berdasarkan kecocokannya
dengan persyaratan teknis yang dibutuhkan.
Selain itu teridentifikasinya target masyarakat
lokal yang dapat bekerjasama dengan tim
pemasang untuk menjamin keberlanjutan proyek.
Sebagai program PNPM, pekerjaan konstruksi di
atur oleh TPK (Tim pelaksana Kegiatan); sebuah
lembaga pedesaan yang bertanggung jawab atas
manajemen proyek. Proyek tersebut turut dibantu
oleh FK (fasilitator Kecamatan) dan FTK
(Fasilitator Teknik Kecamatan).
Terdapat beberapa pelanggan yang tidak
membayar tarif. Anggaran dasar menjadi
semacam regulasi antar pegguna, dibutuhkan
untuk mengatur kepatuhan pelanggan.
Pelatihan yang disediakan: pelatihan manajemen
dan operasional/perawatan diberikan oleh PPK
dan MHPP pada tahun 2006. Tim pemelihara
yang terdiri dari pihak manajemen dan operator
telah mengelola proyek tanpa banyak masalah.
Suku cadang dapat diperoleh di Makassar yang
berjarak sekitar 100 km dari desa. Beberapa
komponen pengontrol listrik harus disuplai dari
pulau Jawa
Setelah sekitar 10 tahun, mereka akan memiliki
tabungan sebesar 40 juta rupiah. Tabungan ini
adalah dana cadangan untuk perawatan,
perbaikan dan pembelian suku cadang.
Transportasi! Untuk mencapai desa yang be rjarak
15 km dari Camba dibutuhkan kendaraan
berpenggerak 4 roda. Tidaklah mudah untuk
membawa perangkat elektro mekanikal ke desa.
Teknologi tersebut dipilih karena potensi
hidrologi dan topografi yang memenuhi
persyaratan Prakondisi MHP.
Kapasitas: 20 kW
Tipe Tubin: Crossflow T-14
Generator: Synchronous
Controller: ELC
Saat ini komponen Penstock masih menggunakan
bahan PVC yang sering bocor. Akan lebih baik
untuk menggantinya dengan pipa baja
(yang di rol).
Proyek ini didanai oleh program PPK
Studi Kasus
Perencanaan, implementasi proyek dan
manajemen yang baik!
Pencanaan teknis dan sosial yang baik. MHP
adalah proyek yang dirancang secara khusus.
Setiap lokasi memiliki kekhasan potensi hidro dan
topografi yang membutuhkan teknologi MHP
tersendiri. Perencanaan sosial yang baikmerangsang partisipasi masyarakat dalam
kegiatan konstruksi dan perawatan. Selama
impletasi proyek, penduduk desa perlu
didampingi sehingga konstruksi sipil bermutu
tinggi dapat dihasilkan.
Manajemen yang baik memiliki peran penting
untuk memastikan pengoperasian yang baik
adalah pra-syarat dalam meningkatkan keahlian
administratif, manajemen, dan kemampuan teknis
masyarakat.
Proyek Mikrohidro (MHP) Patanyamang dibangun
oleh program PPK, pendahulu PNPM Pedesaan
Mandiri pada tahun 2004
Sebelum
Area Patanyamangterisolasi dari
pembangunan layanan
dasar dan industri kecil
karena tidak memilikilistrik.
SesudahSelain memperoleh tenaga
listrik, setelah 10 tahun
didapat tabungan sebesar
40 juta rupiah, yangdigunakan sebagai dana
cadangan untuk
perawatan, perbaikan danpembelian suku cadang.
Dana ini juga dapat
digunakan untuk
mendanai kegiatan
ekonomi lainnya di daerahtersebut.
Mikrohidro, Patanyamang, Sulawesi Selatan
MHP Patanyamang
dianugerahi penghargaan
tim manajemen terbaik
(tim pemelihara) PNPMpada acara Kompetisi
Nasional SIKOMPAK; 2010.
1. Mulai
2. Pemilihan lokasi
6. Manajemen
proyek &
waktu
7. pelatihan &
perawatan
8. Pengawasan
9. Keberlanjutan
10. Kesulitan
3. Teknologi
yang Tepat
4. Detil teknis &
modifikasi
5. Biaya & Pendanaan
60. Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 61.
Sumber: GTZ Technical Support Unit/ foto2 oleh Pak Ibrahim Pakki
-
8/18/2019 Energi Tenaga Air.pdf
8/30
Mengapa lebih baik menggunakan biomassa
dibanding dengan bahan bakar fosil?
7. BIOMASSA
Apakah Biomassa?
EnergyKarbon Dioksida
2(CO )
Solar +
Karbon Dioksidadilepas keatmospher
Penyerapan karbonoleh biomassaPohon / kayu
Pembakaran Pemanenan
Biomassa adalah material biologis yang berasal dari suatu kehidupan,
atau organisme yang masih hidup yang berstruktur karbon dan
campuran kimiawi bahan organik yang mengandung hidrogen,
nitrogen, oksigen, dan sejumlah kecil dari atom - atom & elemen-
elemen lainnya.
amun, istilah biomassa tidak termasuk
untuk bahan organik seperti bahan
bakar fosil (batubara, minyak bumi)
karena bahan ini berasal dari organisme yang
telah lama mati dan karbon yang telah keluar
dari atmosfer selama jutaan tahun.
Ketika kita berbicara mengenai biomassa
sebagai sumber energi, istilah biomassa
sering digunakan untuk bahan berbasistanaman seperti arang, kayu bakar, sampah
kebun, serpihan kayu dan residu hutan seperti
pohon mati, cabang dan tunggul pohon.
Belakangan ini, energi tanaman dan residu
pertanian juga digunakan sebagai biomassa.
Pemanfaatkan energi yang terkandung dalam
bahan bakar fosil (batubara, minyak bumi,
dan lain-lain) melibatkan pembakaran
sehingga karbon yang telah terkumpul selama
jutaan tahun terlepas kembali ke atmosfer,
menambah kadar karbon dioksida di atmosfer
dan menyebabkan pemanasan global serta
perubahan iklim.
Bagaimana kita menggunakan biomassa
untuk mencapai keseimbangan karbon
Pepohonan merupakan sebuah perkebunan
energi yang terus tumbuh, merekamenyerap karbon dioksida (CO2) dari
atmosfer.
Pohon-pohon tersebut menyimpan karbon
(C) dalam jaringan kayu dan melepaskan
oksigen (O2) kembali ke atmosfer.
Pada saat panen, kayu dari pepohonan
tersebut diangkut dari perkebunan untuk
dibakar dan panasnya digunakan sebagai
pembangkit tenaga listrik.
Ketika kayu dibakar di pembangkit tenaga
listrik, karbon dilepaskan ke atmosfir dan
diserap kembali oleh tanaman yang
tumbuh (biomassa) di dalam siklus yang
berkelanjutan.
Sumber biomassa
Material bernilai tinggi di pasaran, seperti
kayu unggulan, tidak mungkin digunakan
untuk konversi ke bahan bakar. Namun, ada
kategori-kategori bahan lainnya yang dapat
digunakan dengan biaya relatif rendah. Yaitu
Kayu mentah (diantaranya kayu yang belum
diolah secara kimiawi). Kayu dari pohon
adalah biomassa yang telah digunakan
selama berabad-abad dan karena itu wajar
untuk menganggap pepohonan sebagai
tanaman penghasil energi potensial.
Biomassa yang diperoleh dari praktek
kehutanan seperti penjarahan dan
pemangkasan dari pengelolaan taman hutan,
kebun dan kulit kayu, kayu balok, serbukgergaji, palet kayu dan briket.
Tanaman-tanaman Penghasil Energi: adalah
tanaman yang ditanam khusus sebagai bahan
bakar. Terdapat 4 jenis utama tanaman
penghasil energi:
Tanaman penghasil energi berotasi pendek
- rotasi tanam pendek mempercepat
panen dari pepohonan yang tumbuh untuk
biomassa menjadi hanya beberapa tahun.
Karena batang yang dipanen berusia
muda, biomassa yang dihasilkan
cenderung memiliki proporsi kulit pohon
yang tinggi.
Rumput & tanaman - tanaman penghasil
energi non kayu - tanaman tahunan yang
dapat menawarkan hasil yang tinggi
seperti Miskantus, Switchgrass, Alang-
alang Kenari, Alang-alang raksasa, rami, dll
Tanaman - tanaman pertanian penghasil
energi - Tanaman- tanaman ini sudah
dikenal baik oleh petani. Termasuk di
dalamnya, tanaman penghasil gula seperti
bit gula dan tebu; Tanaman pati seperti
gandum, jagung dan kentang; Tanaman
penghasil minyak seperti minyak rapa atau
bahkan limbah minyak n abati (WVO).
Tanaman yang hidup di air / tanaman
hidroponik - Baik ganggang mikro dan
makro seperti rumput laut dan kelps.
Gulma kolam dan danau juga termasuk
dalam tanaman air. Namun tanaman-
tanaman ini mempunyai kadar air yang
tinggi sehingga perlu dikeringkan sebelum
digunakan.
1.
2.
3.
4.
industri yang tidak terencana dan
meluasnya penggunaan bahan
bakar fosil, gas berbahaya terlepas
ke atmosfer. Gas-gas ini menahan
radiasi matahari (panas) di bumisehingga bumi mengalami
kenaikan suhu dan permukaan air
laut serta mencairnya es di kutub.
Dampak lainnya seperti,
perubahan iklim global, perubahan
cuaca yang ekstrim, peningkatan
penyakit yang disebabkan oleh
vektor dan peningkatan hama
pertanian.
Gas-gas berbahaya tersebut
adalah Karbon dioksida, Metan,
Nitrous oksida yang kesemuanya
dikenal sebagai Gas Rumah Kaca,
yang menghasilkan sebuah efek
(memerangkap panas) yang
dikenal sebagai Efek Rumah Kaca.Hal inilah yang menyebabkan
peningkatan rata-rata suhu global
di mana diperkirakan akan
mengarah pada perluasan
perubahan iklim global yang
semakin tidak pasti - Pemanasan
Global & Perubahan Iklim
Sebagai hasil dari penyebaran
Perlu diketahui
62. Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 63.
N
-
8/18/2019 Energi Tenaga Air.pdf
9/30
Limbah pertanian: Banyak tanaman pertanian
dan peternakan menghasikanl limbah dan
residu yang dapat digunakan langsung untuk
pupuk pertanian di mana mereka berasal,
sehingga meminimalkan transportasi.
Residu dari panen atau pengolahan pertanian
terdiri dari berbagai macam jenis, yang paling
signifikan adalah jenis residu kering dan basah.
Residu kering terkandung dalam jerami atausekam seperti ampas dari produksi tebu dan
sekam dari biji-bijian; residu kering juga
termasuk bulu unggas dan bulu hewan yang
sering digunakan sebagai peralatan tidur.
Residu basah seperti kotoran hewan, pupuk
kandang dan silase (hijauan makanan ternak
yang di fermentasi) memiliki kadar air yang
tinggi sehingga sesuai untuk proses
penguraian anaerobik. Residu basah sulit dan
mahal untuk ditransportasikan, sehingga
sebaiknya diproses berdekatan dengan
tempat produksi menggunakan proses
biomassa yang memanfaatkan penguraian
anaerobik.
Limbah makanan: adalah residu dan limbah
dari proses awal produksi, pengolahan,
penanganan dan distribusi sampai pasca-
konsumsi dari hotel, restoran dan rumah
tangga. Banyak bahan makanan diproses
dengan cara menghilangkan bagian yang
tidak dapat dimakan atau yang tidak
diinginkan seperti kulit, cangkang, sekam,
bagian tengah, biji, kepala, pulp dari ekstraksi
sari buah dan minyak, dan lain-lain
Proses pemasakan makanan meninggalkan
residu dan limbah seperti minyak goreng
bekas yang dapat digunakan untuk membuat
biodiesel.
Sisa makanan juga dapat dibagi menjadi
limbah kering dan basah, namun sebagian
besar mempunyai kadar air yang relatif tinggi
sehingga cocok untuk penguraian anaerobik
pada produksi biogas.
Limbah dengan tingkat gula atau pati yang
tinggi cocok untuk fermentasi bioetanol.
Proses konversi biomassa untuk energi
yang berguna
Terdapat sejumlah opsi teknologi yang
tersedia untuk mengolah berbagai jenis
biomassa menjadi sumber energi terbarukan.
Teknologi konversi dapat melepaskan energi
secara langsung, dalam bentuk panas atau
listrik atau mengubahnya ke bentuk lain,seperti biofuel atau biogas.
THERMAL CONVERSION - Konversi Termal -
Proses yang mencakup pembakaran dan
gasifikasi untuk menghasilkan Listrik dan gas
sintetik.
COMBINED HEAT AND POWER (CHP) -
Gabungan Panas Dan Energi atau co-
generation adalah proses di mana biomassa
digunakan untuk bahan bakar mesin CHP
untuk pembangkit listrik simultan dan panas.
Tri-generasi adalah ekstensi lanjut u ntuk
memasukkan suatu proses pendingin untuk
pengkondisian udara juga.
CO-FIRING - Pembakaran bersama adalah
proses penggantian bahan bakar fosil yang
dipasok ke pembangkit listrik atau boiler
dengan energi alternatif terbarukan seperti
minyak nabati (terutama kelapa). Biofuel
potensial lainnya seperti minyak tall dari
industri kertas (kayu pinus), minyak pirolisis
atau gas sintetik juga dapat digunakan.
Limbah Industri atau produk turunan yang
dihasilkan oleh kebanyakan proses industri
dan manufaktur memiliki potensi untuk
dikonversi menjadi bahan bakar biomassa.
Kesemua ini nantinya dapat dibagi lagi
menjadi bahan kayu dan non-kayu.
Endapan kotoran dapat dikeringkan dan
digunakan pada proses pembakaran,
gasifikasi atau pirolisis (dekomposisi melalui
pemanasan). Namun karena biomassa inimemiliki kadar air yang tinggi, penguraian
anaerob adalah pilihan yang menarik karena
tidak memerlukan proses pengeringan.
Proses pra-pengolahan sebelum konversi
biomassa menjadi bahan bakar
uPENANGANAN mencakup pemotongan
dengan panjang seragam, perajangan,
penggilingan atau pencacahan.
uPENGERINGAN, mengurangi kadar air.
Pengeringan dapat dibagi menjadi 3 tipe
- Pengeringan pasif, adalah metode
pengeringan yang biasanya termurah,memerlukan peralatan tambahan atau
energi eksternal minimal, tetapi juga paling
lambat. Metode ini dapat digunakan untuk
mencapai kadar air 25-30%. Namun, jika
dibutuhkan pengurangan kadar air yang
lebih besar, diperlukan pengeringan aktif.
- Pengeringan Aktif memerlukan asupan
energi eksternal seperti angin atau konveksi
udara, dikombinasikan dengan ventilasi
yang baik, bersama dengan kipas angin
atau blower dan biasanya dengan sistem
pemanas.
- Campuran - Jika ada dua jenis bahan dansalah satunya sangat kering, campur bahan
ini dengan bahan berkadar air yang lebih
tinggi untuk mengurangi tingkat rata-rata
kelembaban
uPENYIMPANAN. Tempat penyimpanan
biomassa harus dirancang dengan baik dan
dibangun untuk sejumlah fungsi.
Penyimpanan tersebut harus mampu
menjaga bahan bakar tetap dalam kondisi
yang baik , terutama melindunginya dari
kelembaban.
Penggunaan biomassa sebagai bahan
bakar dapat merusak ekosistem nutrisi
yang disediakan limbah hutan atau
pertanian. Untungnya, sebagian besar
nutrisi terkandung di daun, ranting dan
cabang kecil sementara kulit dan kayu
mengandung nutrisi yang lebih sedikit.
Waspada
Pada beberapa spesies eksotik,
rumput unggulan bisa membawa
ancaman invasi dan akibatnya harus
dicermati dengan hati-hati
Ingat
Saat ini banyak residu pertanian
digunakan untuk daur ulang dan
perbaikan hara tanah, ketidakhadiran
residu tersebut akan menyebabkan
jumlah penggunaan pupuk sintetis
meningkat secara signifikan dan
produk-produk lain yang
mengeluarkan emisi CO2 yang
signifikan dan penggunaan energi
selama proses produksi.
Perlu diketahui
Bahkan sejumlah kecil tanah yang
terkandung dalam bahan bakar
sebagai akibat dari penyimpanan atau
penanganan yang buruk, akan
menyebabkan peningkatan kadar emisi
Perlu diketahui
64. Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 65.
-
8/18/2019 Energi Tenaga Air.pdf
10/30
dipertimbangkan sebelum proyek dimulai.
Jika ada dampak yang signifikan, proyek
harus menerapkan penilaian dampak
lingkungan berdasarkan peraturan
pemerintah setempat. Di Indonesia peraturan
ini disebut AMDAL. Sistem AMDAL berada di
bawah naungan BAPEDAL, di bawah
Kementerian Lingkungan Hidup.
KONVERSI BIOKIMIA
-'Transesterifikasi' atau mengkonversi
minyak nabati murni atau sampahnya ke
Biodiesel-Fermentasi gula dan tanaman kaya pati
menjadi Etanol
-Penguraian anaerobik untuk menghasilkan
Biogas
TUNGKU DAN BOILER
Cara termudah menggunakan berbagai
bentuk biomassa untuk energi adalah dengan
membakarnya. Pembakaran yang dilakukan di
ruangan tertutup di mana aliran udara
dibatasi, akan jauh lebih efisien daripada
pembakaran di tempat terbuka. Ruangan
tertutup ini dapat digunakan untukmenyediakan panas untuk ruangan itu sendiri
(kompor), atau dengan memanaskan air dan
memompanya melalui pipa, dapat
menyediakan panas untuk beberapa ruangan,
dan / atau air panas domestik (boiler).
Sistem pemanas yang menggunakan
biomassa dapat terbuat dari apa saja dimulai
dari kompor sangat sederhana yang
Jenis sistem digunakan
menghasilkan beberapa kW, hingga boiler
yang canggih dan mampu memanaskan
seluruh ruangan melalui skema pemanasan
distrik, dan dengan output berskala MW
atau lebih.
BIOMASSA GASIFIKASI
Alat produksi gas adalah perangkat
sederhana yang terdiri dari suatu wadah
silinder untuk ruang bahan baku, saluran
udara masuk, saluran gas keluar dan saringan.Perangkat gasifikasi skala kecil dapat terbuat
dari bata tahan api, baja / beton atau drum
minyak tergantung pada jenis bahan bakar
yang digunakan. Unit lainnya yang
membentuk keseluruhan sistem gasifikasi
biomassa adalah unit pemurnian dan
konverter energi seperti pembakar atau mesin
pembakaran internal.
PENGURAIAN ANAEROBIK
Biomassa yang berkadar air tinggi lebih cocok
menggunakan penguraian anaerobik. Proses
biologis ini terjadi di dalam sebuah perangkat
pengurai dan menghasilkan biogas yang
terdiri dari Metana (CH3) dan CO2. Metana
dapat digunakan untuk pemanas atau
memasak, untuk menjalankan mesin
pembakaran internal gabungan panas dan
tenaga (CHP) atau gas dapat dimurnikan,
dipadatkan dan digunakan untukmenggantikan aplikasi gas alam konvensional
Instalasi sistem
MEMILIH SISTEM
Sistem yang paling cocok untuk sebuah
aplikasi tertentu tergantung akan faktor -
faktor seperti ketersediaan bahan bakar,
output yang diperlukan, selera pemakai,
batasan aplikasi dan tempat.
INSTALASI SISTEM
Untuk kesuksesan instalasi sistem biomassa,perlu dipersiapkan infrastruktur yang
dirancang dengan baik. Tidak hanya
penyimpanan bahan bakar biomassa yang
diperlukan, tetapi dalam hal transportasi,
bahan bakar perlu diangkut dengan mudah,
aman dan nyaman. Perlu diperhatikan
kemungkinan terdapatnya beberapa regulasi
yang berhubungan dengan instalasi sistem
biomassa. Dampak lingkungan harus
Perhatikan Masalah Kesehatan &Keselamatan
Tergantung pada teknik konversi yang
digunakan, ada banyak isu kesehatan
& keselamatan kerja (H & S) yang
bergulir di sekitar penggunaan
biomassa. Adalah penting untuk
mengidentifikasi bahaya yang dapat
menyebabkan kerusakan pada
manusia atau lingkungan. Bahaya-
bahaya ini dapat berbentuk kondisi
pengoperasian yang abnormal (suhu
dan tekanan), kegagalan peralatan,
kebocoran, kegagalan operator, emisi,
dan lain-lain.
Ukuran kesehatan dan keselamatan
mencakup lokasi yang cocok untukpembangkit biomassa, operator yang
terampil dan berpengalaman,
prosedur perawatan yang tepat
waktu, ukuran tindakan untuk proses
kontrol pencegahan termasuk di
dalamnya penambahan peralatan
keselamatan seperti alat pengukur
tekanan dan sensor suhu
Isu-isu untuk dipertimbangkan
Apakah sistem biomassa cocok
untuk aplikasi ini?.
Apakah permintaan akan panas
dapat dipenuhi?
Dari mana bahan bakar akan
dipasok, dan jenis pra pengolahan
akan diperlukan?
Dari mana bahan baku dan bahan
bakar akan disimpan dan atau
disimpan untuk diangkut?
Apakah biaya energi dapat
dikurangi dan apakah
dimungkinkan dibuat lebih murah
daripada jaringan konvensional?
Perlu diketahui
66. Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 67.
-
8/18/2019 Energi Tenaga Air.pdf
11/30
dengan 170 mg / MJ untuk boiler yang
lebih besar)
uKarbon monoksida (CO) juga dipancarkan -
terkadang pada tingkat lebih tinggi dari
pembangkit listrik batubara.
uTanaman Biomassa juga melepaskan2
karbon dioksida (CO ), gas utama rumah
kaca. Namun seperti yang dijelaskan
sebelumnya, hal ini dapat ditanggulangi
dengan penyerapan karbon oleh tanamanrotasi pendek dan pohon dengan
pertumbuhan yang cepat.
uHal lain yang berhubungan dengan kualitas
udara pada lingkungan biomassa adalah
kandungan partikel. Sampai saat ini, tidak
ada fasilitas biomassa yang telah
menginstalasi kontrol emisi partikel yang
mutakhir.
Konversi biomassa ke biofuel bukanlah proses
yang netral karbon, proses ini menimbulkan
beberapa emisi selama transportasi dan
pengolahan, namun jika dibandingkan dengan
standar emisi dari bahan bakar fosil, ada
penurunan nyata dalam jumlah emisi
penggunaan biofuel selama peralatan,
pengolahan dan pengelolaan dilakukan secara
benar dan berkelanjutan.
Kesimpulan
EMISI DARI KONVERSI BIOMASSA
u
lainnya secara tidak tepat, pada peralatan
dengan perawatan yang buruk atau di
bawah kondisi pengoperasian yang buruk
dapat menimbulkan sejumlah potensi emisi.
uPerhatian utama mengenai emisi dan
dampak dari sistem pembakaran terhadap
kualitas udara berhubungan dengan karbon2dioksida (CO ), karbon monoksida (CO),
xoksida nitrogen (NO), Sulfur dioksida
2(SO ), dan partikel-partikel kecil (PM 10 dan
PM 2.5, yakni partikel yang masing-masing
lebih kecil dari 10 mikron dan 2,5 mikron).
uApakah pembakaran secara langsung atau
dalam gasifikasi, sumber daya biomassa
tetap menghasilkan emisi. Namun emisi ini
bervariasi tergantung pada teknologi,
bahan bakar yang tepat & peralatan yang
digunakan.
uJika kayu merupakan sumber biomassa2
primer, sedikit Sulfur Dioksida (SO ) yang
dilepaskan, sekitar 20 mg / MJ.
uEmisi Nitrous Oksida (NOx) bervariasi
tergantung pada desain dan kontrol fasilitas
pembakaran (berkisar kurang lebih 60 mg /
MJ untuk boiler kecil sampai
Pembakaran biomassa atau bahan bakar
Peragian Mikroba
gula menjadi etanol
Gula
Pemecahan enzimselulosa menjadi gula
BIOFUELS
KarbonDioksida
Biomas
Pemanenan
Selulosa
Pra - Proses
Karbon
Dioksida
KarbonDioksida
68. Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 69.
Konversi biomassa ke biofuel
Potensi untuk teknologi biomassa dalam industri pedesaan di Indonesia
Mill size Kapasitas CHP system Biomassa potensial untuk pembangkit listrik
1. Penggergajian 1000-3000 m3/y 40-100 kWe m3 3 30.6 limbah kayu/m ~ 130 kWh/m kayu gergajian
2 . Pabri k k ayu la pi s 40 0 00 -120 00 0 m 3/y 1 .5 – 3 M We
3 30.8 m /m ~
3200 kWh/m kayu lapis
limbah kayu kayu lapis
3 . P ab rik G ul a 1 000 – 4 000 TCD 3 -1 0 MWe 0. 3 t amp as/ t te bu ~ 1 00 kWh /t t ebu
4. Pabrik Beras < 0.7 t/h > 0.7 t/h 30-70 kWe 280 kg sekam/t gabah ~ 120 kWh/t gabah
5. Pabrik kelapa sawit 20-60 t FFB/h 2-6 MWe
0.2 t EFB/t FFB
0.2 t fibre/t FFB
70 kg shells/t FFB
~160 kWh/t FFB
Keterangan : TCD= ton tebu per hari FFB= Tandan BuahPenuh; EFB= Empty Fruit Bunches. Source: ZREU (2000)
-
8/18/2019 Energi Tenaga Air.pdf
12/30
emisi yang dihasilkan mesin dapat berkurang
drastis. Biofuels juga tidak beracun dan dapat
terurai secara biologis.
Penggunakan Biofuel yang tidak2
mengakibatkan perubahan jumlah CO secara
keseluruhan di atmosfer. Tanaman asal Biofuel2
diekstrak, mengambil CO dari atmosfer untuk2
tumbuh. Ketika Biofuel dibakar, CO
dilepaskan kembali ke atmosfer, hanya untuk
diambil kembali untuk pertumbuhan tanaman.
Di seluruh dunia, terdapat lahan tanam yang
dapat menghasilkan berbagai variasi dari
minyak tumbuhan, terutama di tanah yang
kurang produktifdan biaya produksi yang
rendah,. Selain itu bahkan jika ditanam di
lahan pertanian, petani melakukan rotasi
tanaman di tanahnya, sehingga memberikan
nutrisi ke dalam tanah.
Sumber potensi limbah biomassa di Indonesia
berasal dari: Sektor kehutanan: 15.450.0003
m /tahun; Tanaman perkebunan: 64 juta ton /
tahun; Pertanian: 144,5 ton / tahun dan limbahpadat perkotaan: 4.135.450 ton / tahun.
Sebagai contoh, kelapa sawit. Tanaman ini
adalah tanaman yang serbaguna. Minyak
kelapa sawit digunakan untuk produksi etanol
dan metanol.
Tandan buah minyak sawit & seratnya dapat
digunakan sebagai bahan bakar untuk tungku,
dan juga sebagai kompos dan pupuk.
Sumber untuk biofuelmembuat harga minyak melambung.
Tingginya harga minyak bumi menaikkan
harga-harga komoditas dan orang-orang
termiskinlah yang mendapat pengaruh
terburuk. Sehingga mengurangi beban
bangsa pada impor minyak bumi denganmemperluas penggunaan biofuel dapat
mengontrol harga-harga sampai batas
tertentu.
Manfaat Sosial - Kenaikan penggunaan
biofuel meningkatkan peluang kerja bagi
masyarakat pedesaan, mengingat produksi
biofuel perlu dilakukan di dekat area produksi
bahan baku untuk menghindari tingginya
biaya transportasi bahan baku yang biasanya
berukuran besar. Petani juga dapat
memproduksi bahan bakar sendiri.
Manfaat terhadap lingkungan - Efek rumah
kaca telah membuat planet kita bertambahpanas dikarenakan peningkatan karbon
dioksida di atmosfer (untuk setiap galon2bahan bakar yang dibakar, sekitar 20 pon CO
dilepaskan di atmosfer). Pembakaran produk-
produk derivatif minyak bumi berkontribusi
terhadap pemanasan iklim global dan
meningkatkan kadar karbon dioksida di
atmosfer. Biofuel adalah bahan bakar ramah
lingkungan, jika dikelola secara baik, maka
BIOFUEL (Bahan bakar Hayati)
Biofuel adalah bahan bakar yang digunakan
untuk memasak, tenaga listrik, pemanasan
dan transportasi. Biomassa adalah bahan
baku yang digunakan untuk membuat
bahan bakar ini.
Biomassa padat digunakan sebagai bahan
bakar untuk memasak, pemanas, dansebagai bahan bakar untuk boiler di
industri kecil dan menengah.
biomassa padat juga dapat diubah menjadi
bahan bakar gas dan cair seperti biogas,
bio-diesel, bio-ethanol dan gas sintetis.
Umumnya sebagian besar jenis biofuel
dibuat dari minyak nabati baku yang
diperoleh dari pertanian tersendiri. Ini
termasuk Jagung, Kedelai, Biji Rami, Tebu,
Minyak Kelapa Sawit,, Biji Jarak dan Kelapa.
Saat ini Indonesia fokus pada
pengembangan biofuels cair yang berasaldari jarak, Minyak Kelapa Sawit, dan Tebu.
Biofuel seperti biogas & gas buatan dapat
berasal dari limbah biologi seperti jerami,
kayu, pupuk kandang, sekam padi, dan sisa
makanan. Limbah semacam ini biasanya
banyak menjadi limbah pertanian di daerah
yang akses listriknya terbatas.
Biofuels berasal dari minyak nabati yang pada
dasarnya mudah ditanam. Ini berarti biofuel
adalah sumber daya berkelanjutan yang tidak
akan habis. Jika membutuhkan lebih banyak,
maka hanya perlu menanam lebih banyak.Minyak diesel berasal dari minyak mentah,
yang terbatas dan akhirnya akan habis.
Manfaat Ekonomi - Harga minyak solar dan
derivatif minyak bumi lainnya terus
meningkat. Setiap tahun, konsumsi minyak
bertambah sedangkan cadangan minyak
terus berkurang. Selain itu, masalah politik,
perang atau krisis internasional turut
Apakah itu biofuel?
Mengapa menggunakan biofuel?
Dikarenakan persaingan ruang tanam
yang ketat antara tanaman pangan
dan tanaman lainnya, biofuel lainnya
mulai dikembangan seperti alga dan
biomassa yang berasal dari selulosa .
Keuntungan dari alga adalah dapat
tumbuh di tanah yang kurang suburatau di lingkungan kelautan,
sedangkan biomassa selulosik dapat
berupa rumput yang tumbuh pada
lahan-lahan marjinal.
Cangkang buah kelapa sawit dapat dikonversi
ke arang briket untuk digunakan dalam
industri semen dan pembangkit listrik.
Limbah cair dari pemerosesan minyak sawit
efluen dapat dikonversi menjadi Biogas dan
digunakan untuk bahan bakar mesin biogas
untuk menghasilkan listrik.
Biofuel akan menghancurkan lahan basah
dan hutan melalui pembukaan lahan untuktanaman energi
Emisi yang disebabkan oleh pembakaran
vegetasi dan hutan pada saat pembukaan
lahan akan turut menyebabkan pemanasan
global.
Berbagai kepentingan pribadi akan saling
berebut lahan untuk tanaman produksi
energi di masa depan.
Mungkin pada akhirnya penggunaan biofuel
akan menyebabkan lebih banyak emisi
daripada yang diselamatkan.
Tanaman Biofuel akan bersaing dengan
rantai makanan ketika petani mulai
menggunakan lahan pertanian untuk
bercocok tanam biofuel.
Argumen - argumen apakah yang
bertentangan dengan biofuel?
Resiko juga terkait dengan pasokan dan
pemasaran. Kepastian pasokan bahan baku
diperlukan untuk menjalankan pabrik
pengolahan.
Perlu diketahui
70. Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 71.
-
8/18/2019 Energi Tenaga Air.pdf
13/30
Kesimpulan
Manfaat ekonomi bagi sektor pertanian atau
pedesaan dengan harus mempertimbangkan
dampak terhadap harga pangan dan
penggunaan lahan, serta keprihatinan
terhadap kelestarian lingkungan.
Penggunaan biofuel harus ditingkatkan dan
dimaksimalkan sementara pada saat yang
sama semua pasokan dipastikan berasal dari
sumber yang berkelanjutan.
Mendapatkan energi dari limbah seperti
produksi biogas dari sampah organik,
pembakaran produk limbah pertanian yang
ada untuk pemanasan dan listrik, atau
penggunaan limbah minyak sayur sebagai
biodiesel dapat memberikan kontribusi positif
untuk mengurangi emisi gas rumah kaca,
sehingga harus lebih dieksplorasi,. Saat ini di
beberapa daerah, sampah organik dalam
jumlah yang besar termasuk jerami dan residu
lainnya dari pertanian, dibakar atau dibuang
sehingga berkontribusi terhadap jumlah besar2
metana dan emisi CO . Hal ini adalah praktek
yang tidak bertanggung jawab ketika energibersih yang berharga sebenarnya bisa
diperoleh.
Namun, banyak dari residu pertanian di atas
mungkin memiliki kegunaan atau pasar
alternatif, dan setiap keputusan untuk
menggunakannya untuk energi harus
didasarkan pada pertimbangan ini. Misalnya
berbagai residu pertanian yang saat ini
digunakan untuk daur ulang dan perbaikan
hara tanah sehingga dapat menjadi pengganti
pupuk sintetis atau produk lainnya yang
dalam pembuatannya menghasilkan emisi2
CO dan masukan energi yang signifikan.
Ketika residu-residu ini diperuntukan bagi
bahan bakar hayati, pupuk sintetis harus
digunakan kembali untuk menggantikannya.
Solusiu
penggunaan lahan pertanian atau hutan
untuk pengembangan tanaman energi,
diperlukan penananam tanaman energi
yang kuat seperti Jarak yang dapat tumbuh
di lahan marginal.
uEdukasi masyarakat lokal mengenai bahaya
yang disebabkan pembakaran dan emisi
pada lingkungan dan kesehatan manusia .
uKebijakan penggunaan lahan yang ketat
oleh pemerintah untuk menghentikan
perebutan lahan oleh kepentingan-
kepentingan pribadi.
uAda kebutuhan mendesak untuk
menggunakan limbah pertanian yang
biasanya dibakar setelah panen, hal ini tidak
hanya akan mengontrol emisi tetapi juga
memanfaatkan produk limbah
uMenemukan lahan yang cukup dan cocok
untuk menanam tanaman energi tanpa
harus bersaing dengan lahan untuktanaman pangan.
uMengembangkan kebijakan penetapan
harga yang efektif untuk mempromosikan
pengembangan biofuel dan membuatnya
menarik bagi investor dan pemegang
saham.
Sampai tiba saat kebijakan-kebijakan efektif
tersebut berlaku, perkebunan-perkebunan
kecil dan unit-unit produksi yang
direncanakan untuk swasembada kebutuhan
listrik desa / Electricity Self Sufficient Villages
(ESSV's), meskipun tidak memberikan
kontribusi besar untuk kebutuhan bahan
bakar hayati nasional atau internasional, tetap
akan bermanfaat bagi pembangunan
pedesaan yang berujung pada tercapainya
tujuan-tujuan pembanguan dan sosial.
Untuk memecahkan masalah ganda
Komposisi
Komposisi utama biogas terdiri dari
50 sampai 70 persen Metana, 30
sampai 40 persen karbon dioksida2
(CO ) dan sejumlah gas lainnya.
Biogas 20 persen lebih ringan dariudara dan memiliki temperatur
pengapian di kisaran 650° sampai
750° C.
Biogas adalah gas yang tidak berbau
dan tidak berwarna, menghasilkan api
biru di mirip dengan gas LPG.
Nilai kalorinya adalah 20 Mega Joule
(MJ) per m³ dan membakar dengan
efisiensi 60 persen di dalam kompor
biogas konvensional.
Metana dapat ditangkap oleh proses
penguraian anaerobik yang dilakukan dalam
sistem tertutup.
Penguraian anaerobik adalah proses di mana
mikroorganisme mencerna bahan hayati
tanpa melibatkan oksigen dalam prosenya.
Metana yang dihasilkan kemudian ditangkap
dan digunakan untuk memasak, pemanas dan
pembangkit listrik. Sedang residu yang
dihasilkan adalah biomassa tidak bergas yang
dikenal sebagai digestate. Ini adalah pupuk
miskin energi dengan kandungan gizi tinggi
yang sangat berguna .
Sisa makanan, kotoran hewan, limbah rumah
potong, limbah pertanian, limbah minyak
nabati, limbah dan sampah perkebunan buah,
bunga dan sayuran serta limbah produk susu.
Sumber biogas
Saat emisi yang lebih banyak diciptakan
melalui penghancuran hutan demi
penanaman tanaman biofuel dibandingkan
dengan emisi yang diselamatkan melalui
penggunaan biofuel sebagai pengganti bahan
bakar fosil, hal itu telah mengalahkan tujuan
utama kita sebagai manusia yang berusaha
untuk mencapai penggunaan sumber daya
bumi yang berkelanjutan.
Minyakkelapa sawit
Ethanol
BagianTandan
KomposPekerjaan
lahan
Tandanatau sabut
Bahan bakartungku
Pembangkitlistrik
Cangkang Arang briket Memasak
Mill effluent Biogas Memasak
Konversi minyak kelapa sawit menjadi bahan bakar hayati
Aditif bahanbakar untuktransportasi
Biogas
Ketika pertanian, hewan, kotoran manusia
terurai, mereka melepaskan gas berbau yang
disebut metana (biogas) ke udara.
Biasanya, limbah atau kotoran terurai akan
melepas dua gas utama Rumah Kaca yangmemerangkap panas di atmosfer dan
menyebabkan pemanasan global: Nitrogen
Dioksida dan Metana. Nitrogen dioksida 310
kali lebih kuat dari Karbon Dioksida,
sedangkan Metana 21 kali lebih kuat dari
Karbon Dioksida dan 110 kali lebih efektif
dalam menjerat panas. Metana menyebabkan
kerusakan lingkungan dalam bentuk polusi
udara dan pencemaran air tanah. Namun,
Apakah yang dimaksud dengan biogas
Perlu diketahui
72. Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 73.
-
8/18/2019 Energi Tenaga Air.pdf
14/30
Mengapa menggunakan biogas?
Limbah dikonversi menjadi produk yang
berguna untuk menghasilkan gas, panas
dan listrik.
Baik untuk keperluan industri dan domestik,
ini memiliki tiga manfaat - untuk mengelola
sampah, melepaskan energi dan
memanfaatkan produk sampingan.
Biogas menyediakan bahan bakar hayati yangbersih berbentuk gas untuk keperluan
memasak dan untuk mengurangi penggunaan
LPG serta bahan bakar konvensional lainnya.
Hasil samping dari proses ini adalah residu
padat (serat) dan setengah cair (semacam
lumpur). Terminologi “whole digestate” adalah
istilah yang digunakan untuk
menggambarkan serat dan bahan setengah
cair yang tidak terpisahkan dan dapat
digunakan sebagai pupuk
.
Penggunaan digestate sebagai pupuk
mengurangi penggunaan pupuk kimia dan
pupuk kandang dalam pertanian. Salah satu
dari banyak manfaat penggunaan digestat
dibandingkan penggunaan pupuk kimia
adalah digestate bisa diproduksi di tempat
sehingga menurunkan biaya operasional.
Berbeda dengan penggunaan pupuk kandang
sebagai pupuk, para petani telah melaporkan
bahwa pertumbuhan gulma jauh lebih sedikit
dibanding dengan pupuk ampas biogas. Pada
pupuk kandang, benih gulma yang tertelan
oleh hewan memamah biak diteruskan melalui
sistem pencernaannya ke dalam kotoran.
Sedangkan proses penguraian anaerob
biogas menghancurkan benih gulma atau
mengurangi kesuburannya. Ampas biogas
juga tidak berbau atau menarik lalat dan
nyamuk, bahkan dapat digunakan untuk
menahan serangan rayap.
Penggunaan biogas dapat mengurangi beban
kaum perempuan pedesaan untuk
mengumpulkan kayu bakar dan juga
mengurangi efek yang merugikan kesehatan
dari pembakaran kayu bakar untuk memasak.
Untuk mengurangi beban ekploitasi hutan, di
mana kayu bakar yang dikumpulkan biasanya
banyak berasal dari ranting pohon hidup
dibandingkan dengan biomassa yang berasal
dari benda mati.
Untuk meningkatkan sanitasi di pedesaan
dengan menghubungkan kakus dengan
pembangkit listrik biogas.
Di Indonesia, biogas digunakan untuk
memasak, penerangan, pengeringan pot
keramik, menjalankan mesin berbahan bakar
hibrida dan boiler.
Manfaat bagi lingkungan - Biogas membantu
mengurangi pemanasan global. Rata-rata
Biogas memberikan pengurangan emisi
Karbon Dioksida sebesar 95% (seluruh tahap)
dibandingkan dengan minyak solar, serta
memberikan emisi Nitrogen Oksida 80% lebih
rendah dengan emisi partikel nol persen.
Digestat sebagai Pupuk - D igestat biasanya
mengandung unsur-unsur seperti lignin yang
tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme
anaerob. digestat juga dapat berisi amoniak
yang berbahaya dan akan menghambat
pertumbuhan tanaman jika digunakan
sebagai bahan perbaikan tanah, oleh karena
itu diperlukan proses pematangan atau
pengomposan melalui penguraian aerob, di
mana Lignin dan bahan lainnya terdegradasi
oleh mikroorganisme aerob seperti jamur.
Selama tahap ini, amonia akan dipecah
menjadi nitrat, sehingga dapat meningkatkan
kesuburan material dan membuatnya menjadi
penyubur tanah yang lebih baik.
sebagai kondisioner tanah akan
bergantung pada tingkat
kandungan nitrat atau fosfat dalam
bahan baku yang digunakan.
Hindari terlalu banyak mengadukdigestat sebelum aplikasi
Hanya gunakan digestat yang telah
didinginkan.
Jika diterapkan pada permukaan
tanah, dianjurkan untuk langsung
mencampurnya langsung dengan
tanah
Tergantung pada tanaman, digestat
harus diberikan pada awal musim
tanam atau selama masa
pertumbuhan vegetatif yang pesat.
Kondisi cuaca optimum untuk
aplikasi digestat adalah: hujantinggi, kelembaban tinggi, dan
tidak ada angin (cuaca terik dan
berangin dapat mengurangi
efiesiensi Nitrat).
Apakah digestat dapat digunakan
Pengenalan, desain dan pengoperasian
reaktor biogas skala kecil
Reaktor biogas adalah nama yang diberikan
kepada bangunan digester anaerob untuk
mengolah sampah. Fungsi utama dari struktur
ini adalah untuk menyediakan kondisi anaerob
di dalamnya. Struktur harus berupa ruangan
yang kedap air dan udara. Struktur dapat
dibuat dari berbagai bahan, bentuk dan
ukuran.
Bangunan pengurai diisi dengan material
yang dapat terurai secara hayati seperti sisa
makanan, kotoran, limbah tanaman dan lain-
lain. Bahan-bahan ini kemudian memasuki
tahap penguraian anaerob atau fermentasi
untuk menghasilkan biogas yang sebagian
besar terdiri dari unsur Metana dan Karbon
Dioksida. Biasanya penguraian anaerob
dilakukan pada materi hayati yang memiliki
kandungan air tinggi, namun kini juga tersedia
pengurai untuk material kering.
Proses pencernaan anaerobik
Beberapa keluarga bakteri, bekerja sama,
mengubah bahan biologis menjadi biogas.
Ada tiga langkah utama dalam proses ini:Dekomposisi (hidrolisa) dari bahan organik
yang terkandung dalam pupuk kandang;
Sintesa asam asetat oleh bakteri acidogenic;
Pembentukan gas metana dari asam asetat
melalui aksi bakteri yang disebut bakteri
methanogenic.
Bakteri ini tidak membutuhkan banyak energi
untuk hidup dan bereproduksi. Karenanya -
berbeda dengan pengomposan - pencernaan
anaerob menghasilkan sangat sedikit
kelebihan energi dalam bentuk panas. Kondisi
terbaik untuk bakteri adalah subtrat yang
sangat lembab atau berlumpur dengan suhu
sekitar 30 hingga 35° C (ada pula yang
bekerja dengan baik pada suhu 50 sampai
dengan 55° C).
Desain dan pengoperasian
Terdapat bermacam desain reaktor biogas.
Konstruksi struktur adalah bagian utama dari
dana investasi.
Perlu diketahui
74. Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 75.
-
8/18/2019 Energi Tenaga Air.pdf
15/30
Gambar 7.3 esain pembangkit biogas menggunakan
atasnya untuk penyimpanan gas. Dalam desain ini, ruang fermentasi dan pemegang gas digabungkan sebagai satu unit. Usia pakai desain
kubah tetap lebih panjang (dari 20 hingga 50 tahun) dibandingkan dengan kubah mengambang.
. D drum permanen - Terdiri dari kompartemen bata di bawah tanah dengan kubah di
Saluran masuk
Toilet/wc
Penampung Gas
Ruang Fermentasi
Gambar 7.1. Tipe Desain Kubah Mengambang - pembangkit
terbuat dari batu bata dalam semen mortar. Sebuah drum baja
ringan ditempatkan di atas digester untuk mengumpulkan biogas
yang dihasilkan dari digester. Dengan demikian, ada dua struktur
terpisah untuk produksi gas dan penyimpanan.
pembangkit biogas ter pre-fabrikasi
tersedia dalam bahan Polietilena
berdensitas tinggi (HDPE), Plastik
yang diperkuat serat kaca (FRP) dan
coran semen yang diperkuat (RCC).
Model pembangkit yang tepat harus
dipilih berdasarkan pertimbangan
kegunaan dan persyaratan-
persyaratan teknis, seperti lokasi,
jarak antara dapur dan kandang
ternak, ketersediaan air dan bahan
baku seperti pupuk kandang, sampahdapur, biomasa yang berbentuk
helaian dan buangan saniter.
Gambar 7.2. Up flow Anaerobic Sludge Blanket - Desain UASB
dikembangkan pada tahun 1980 di Belanda. Di sini bakteri
pembentuk metana terkonsentrasi dalam butiran padat selimut
lumpur yang mencakup bagian bawah pembangkit. Cairan masuk
dari bagian bawah pembangkit dan biogas diproduksi sebagaicairan mengalir ke atas melalui selimut lumpur.
Untuk memastikan keberhasilan pembangkit
biogas, faktor-faktor berikut perlu
diperhatikan
Suhu lingkungan
Kondisi geofisika tanah
Ketinggian air tanah
Stabilitas geologi seperti masalah
longsoran tanah, banjir, gempa bumi dan
lain-lain.
Jenis, kualitas dan kuantitas bahan baku
yang tersedia (kotoran ternak, babi,
unggas, tinja manusia dan lain-lain).
Jumlah ternak/babi per-kepala keluarga.
Ketersediaan air sebagai campuran.
Pola pemakaian gas masyarakat seperti
jenis makanan, lama memasak, cara
memasak dan lain-lain harus dievaluasi
sebelum proyek dimulai.
IKLIM DAN PARAMETER GEOFISIKA SEPERTI:
KETERSEDIAAN BAHAN BAKU DAN POLA
PEMAKAIAN GAS
Performa dari model yang sudah ada dalam
skala lokal atau regional dan tingkat
kepuasan pemakai.
Kekuatan struktur terhadap macam-macam
kondisi beban (durabilitas struktur)
Metode konstruksi dan supervisi.
Kontrol mutu.
Pengoperasian yang aman dan perawatan.
Kemampuan desain untuk dapat diterapkan
atau diadopsi dalam konteks geografi yang
berbeda.
Terjangkau dan tersedianya material
konstruksi.
Terjangkau dan tersedianya sumber daya
manusia (terampil dan tidak terampil) pada
tingkat lokal.
Biaya pemasangan, pengoperasian dan
perawatan.
Biaya fasilitas transportasi.
Penggunaan gas yang optimal untuk
memasak, penerangan, dan atau
mengoperasikan mesin berbahan bakar.
Penggunaan lumpur yang optimal sebagai
pupuk organik
PARAMETER TEKNOLOGI
KETERJANGKAUAN BIAYA PEMBUATAN
PEMBANGKIT BIOGAS
PENERAPAN HASIL PRODUKSI
PEMBANGKIT BIOGAS
Pernah terjadi situasi di mana
penentuan ukuran reaktor biogas
yang dilakukan tanpa
mempertimbangkan kebutuhan
memasak dan paramater teknis
lainnya menghasilkan reaktor dengan
ukuran dan biaya yang berlebihan.
Perlu diketahui
Hal-hal Teknis
Perlu diketahui
76. Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 77.
-
8/18/2019 Energi Tenaga Air.pdf
16/30
Batasan
Keterbatasan - organisme Biologi
Bakteri metanogen berkembang perlahan
dan peka terhadap perubahan fisika dan
kimia yang mendadak. Misalnya, jatuhnya
suhu secara tiba-tiba dapat mempengaruhi
pertumbuhan dan laju produksi gas.
Ketidak teraturan pasokan bahan baku
dapat menyebabkan bakteri tidak berfungsi
dengan baik sehingga menyebabkanproduksi gas tidak teratur.
Bahan baku yang berbeda dari spesifikasi
awal dapat menyebabkan kematian bakteri.
Misalnya pada fasilitas biogas dalam pabrik
keripik kentang di mana bahan baku yang
ditentukan hanya limbah kentang dalam
bentuk potongan tipis dan remahan,
sejumlah besar minyak panas (bahan baku
yang salah) dituangkan ke dalam
pembangkit biogas menyebabkan bakteri
dalam digester akan menjadi terlalu asam,
sehingga bakteri mati, penghentian
produksi gas dan akhirnya pembangkit
tidak dapat digunakan.
Keterbatasan - Kualitas Desain & Konstruksi
pembangkit Biogas
Adalah penting bahwa pembangkit tenaga
yang dibangun dan dioperasikan sesuai
dengan standar mutu yang ditetapkan.
Kesalahan konstruksi digester biogas dapat
mengakibatkan rembesan dan kebocoran
gas. 40% dari semua pembangkit biogas
bawah tanah gagal karena alasan ini.
Pembangkit berkubah tetap bekerja lebih
baik dibandingkan jenis pembangkit seperti
tipe kubah mengambang.
Meskipun memiliki biaya investasi awal
yang rendah (tergantung ukuran dan
lokasi), digester plastik tidak tahan lama
dan memiliki tingkat kegagalan yang tinggi.
Karena penumpukan tekanan gas yang
tinggi, penyimpanan gas plastik dilaporkan
sering mengalami masalah kebocoran
terutama dari sendi dan sambungan.
Kekurangan dari polietilena berdensitas tinggi
adalah:
Ekspansi termal tinggi.
Rentan pelapukan oleh cuaca.
Mudah retak karena tekanan.
Sulit untuk disambung.
Mudah terbakar.
Ketahanan terhadap suhu kurang baik.
Kekuatan / kekakuan yang rendah.
Keterbatasan - Penggunaan & Masalah-
masalah Operasional
Dalam beberapa kasus, deposit mineral
putih yang mengandung silika terbentuk
dalam digester. Ini disebut scum dan harus
dihapus secara kimiawi atau mekanis. Pada
pembangkit biogas yang tidak memiliki
pembersih scum, gas terperangkap di
dalam buih dan menyebabkan kerugian
produksi.
Banyak ditemukan para pengguna yang
tidak menyadari pentingnya lumpur hayati
dalam meningkatkan produksi pertanian.
Untuk memaksimalkan manfaat dari
pembangkit biogas, lumpur yang dihasilkan
, harus dikumpulkan, dikomposkan danditangani dengan benar. Untuk mencapai
hal ini, sebuah tangki outlet harus
disediakan di pembangkit tipe kubah tetap,
dari sana lumpur langsung dibawa ke
lapangan atau ke sebuah lubang lumpur.
Untuk desain kubah mengambang, lumpur
dibawa ke sebuah lubang tempat
pengeringan atau di bawa ke lapangan
untuk langsung digunakan.
Lama pembakaran kompor untuk memasak
umumnya 3-6 jam per hari per keluarga
dan membuang gas ke udara cukup lazim
sekiranya tidak ada sarana penyimpanan
walaupun buruk dari perspektif lingkungan
serta tidak menguntungkan secara
ekonomi. Oleh karena itu penyimpanan gas
harus dimasukkan ke dalam desain
pembangkit biogas.
Keterbatasan - Operasi & Pemeliharaan
Pembangkit Biogas
Kurangnya layanan purna jual atau pelatihan
pengoperasian & Pemeliharaan untuk
pengguna adalah keterbatasan utama dalam
keberhasilan usaha biogas.
Jawa Timur - US $ 450 untuk 6 m
pembangkit; Jawa Tengah - US $ 8003 3
untuk 6 m , dan US $ 1.200 untuk 9 m3
pembangkit; Bali - US $ 1.500 untuk 9 m
pembangkit.
Penghematan langsung bila dibandingkandengan memasak menggunakan bahan
bakar konvensional seperti minyak tanah
berkisar antara US $ 25 sampai 50
(1 sampai 2 liter minyak tanah/ hari) per
pembangkit/ bulan.
Biaya instalasi dan penghematan3
KesimpulanKonversi sampah menjadi energi adalah situasi win-win bagi manusia dan lingkungan. Sampah yang
tidak didaur ulang dibuang di pinggir jalan atau dibakar di tempat terbuka, kedua tindakan tersebut
mengarah ke pencemaran lingkungan dalam bentuk lindi yang merembes ke air tanah dan metana
yang dilepas ke atmosfir. Pembakaran sampah menyebabkan polusi udara. Mengingat sumber-
sumber energi terbarukan seperti pupuk kandang dan limbah rumah tangga dan pertanian
terdapat dalam jumlah besar di Indonesia, potensi sumber daya alam ini dapat dimanfaatkan secara
optimal dan diubah menjadi en ergi. Jika kualitas konstruksi dan operasi serta prosedur
pemeliharaan dilakukan dengan tepat, biogas untuk sistem energi adalagh sumber energi
berkelanjutan yang paling efisien di dunia saat ini.
Biaya instalasi dapat
bervariasi dari tempat
ke tempat, juga
tergantung pada jenis
bahan yang digunakan dalam
pembangunan pembangkit
biogas. Perhitungan
penghematan dan ROI (Return on
Investment) tergantung pada
jumlah pemakaian dan biaya
energi konvensional yang
tergantikan terhadap biaya
pembangkit biogas.
Perlu diketahui
78. Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 79.
-
8/18/2019 Energi Tenaga Air.pdf
17/30
BIODIESEL
Biodiesel adalah bahan bakar yang terbuat
dari minyak nabati baku / lemak hewan /
gemuk yang didaur ulang atau limbah minyak
goreng.
Jika minyak baku digunakan, biji yang
mengandung minyak ditekan untuk
menghasilkan minyak nabati yang kemudiandigabungkan dengan alkohol dan katalis
dalam proses yang disebut transesterifikasi
untuk menciptakan biodiesel dan gliserol.
Biodiesel yang dihasilkan bisa langsung
digunakan atau dicampur dengan solar
minyak bumi sebesar 5% biodiesel / 95% solar
minyak bumi dan digunakan, mesin diesel
konvensional tanpa harus dimodifikasi.
Biodiesel dapat diproduksi secara lokal dan
membantu mengurangi ketergantungan
Indonesia pada impor minyak mentah.
Tanaman Jarak dan Kelapa Sawit adalah duatanaman yang umum ditanam di Indonesia
untuk biodiesel.
Apa yang dimaksud dengan biodiesel
Mengapa mengunakan biodieselJatropha Curcas L (Jarak Pagar), merupakan
salah satu tanaman energi primer yang
tumbuh dengan baik di Indonesia meski di
lahan kering sekalipun. Tanaman ini tahan
terhadap hama dan sangat produktif dengan
varietas tertentu mampu menghasilkan
sampai dengan 4 kg biji per tanaman per
tahun dan dapat dipanen terus-menerus
selama 50 tahun.
Terdapat potensi pemaksaan dan
pengeksploitasian para petani miskin yang
sebagian besar buta huruf di desa-desa untuk
membudidayakan tanaman Jarak, bukan
tanaman yang biasa ditanam. Jika lahan yang
biasanya digunakan untuk menanam tanaman
pangan diubah menjadi lahan untuk tanaman
energi, hal ini dapat menjadi masalah yang
perlu mendapat perhatian besar di negara-
negara dengan populasi tinggi untuk diberi
makan serta mempengaruhi mata
pencaharian petani secara individual.
BATASAN DARI PRODUK AKHIR - BIODIESELBiodiesel memiliki kecenderungan untuk
merusak karet. Pada mesin yang lebih tua (15
tahun atau lebih) dudukan mesin dan selang
karet akan perlu diganti.
Ketika biodiesel pertama kali digunakan,
peningkatan deposit dalam sistem mesin
mungkin terjadi, sehingga penggantian filter
bahan bakar yang lebih sering mungkin
diperlukan.
Biodiesel memiliki permasalahan ignisi pada.
cuaca dingin. Tergantung dari jenis minyakoyang digunakan, pada suhu sekitar 4-5 C,
biodiesel mungkin mulai mengeras.
Biodiesel cenderun teroksidasi dan rusak di
dalam penyimpanannya jika tidak digunakan
dalam jangka watu yang terlalu lama. Jadi
untuk pengguna dari sektor pertanian dengan
peralatan pertanian yang mungkin tidak
digunakan selama beberapa bulan sekaligus,
rusaknya bahan bakar dalam penyimpanan
dapat menjadi masalah.
Rudolf Diesel, penemu mesin
diesel dari Jerman merancangnya
untuk menggunakan minyak
kacang tanah.
Fakta Menarik
Keterbatasan dalam penanaman
tanaman energi penghasil biofuel
Ketika benih untuk Jarak misalnya, harus
dibeli sebelum produksi, masalah logistik
dapat menjadi tantangan. Benih hanya
tersedia sekali setahun sehingga harus
disimpan untuk keperluan sepanjang tahun.
Pengumpulan biji adalah aktifitas yang padat
tenaga kerja. Selain itu, Jatropha adalah
tanaman yang beracun dan seluruh sisa-
sisanya tidak cocok untuk pakan ternak atau
pupuk. Perkebunan di daerah terpencil akan
lebih cocok daripada di daerah-daerah
berpenduduk.
Jarak memiliki bagian permukaan yang dapat
menimbulkan iritasi kulit, namun tetap harus
dipetik, dikeringkan dan dipisahkan bijinya
dari lapisan luar menggunakan tangan. Oleh
karena itu harus dipastikan bahwa petani dan
pemetik menaruh perhatian yang cukup
selama masa pertumbuhan dan panen serta
menghindarkan anak-anak dan binatang dari
area perkebunan.
Ketika penanaman Jarak mengundang
investasi swasta, tujuan akhir belum tentu
mengatasi kemiskinan di daerah pedesaan
atau memberikan penghijauan untuk lahan
kering dan semi kering.
Di mana perangkap lemak tidak
diwajibkan, restoran dan kantin boleh
membuang minyak bekas mereka
kedalam selokan, sehingga sering
menimbulkan endapan dan sumbatan
pada saluran pembuangan.
Ketika minyak goreng bekas di daur-
ulang untuk menghasilkan biodiesel,
banyak, banyak limbah lemak dapat
dialihkan dari tempat pembuangan
sampah dan saluran-saluran air,
sehingga terjadi peningkatan kualitas
air dan udara (pengurangan gas
pembuangan sampah dan resapan
lindi kedalam air tanah).
Produksi dan penggunaan biodiesel untuk
genset berkontribusi bagi elektrifikasi di
daerah terpencil yang tidak memiliki akses ke
jaringan listrik.
Biodiesel juga dapat dengan mudah
digunakan dalam kendaraan bermesin diesel,
baik sebagai pengganti solar, atau sebagai
aditif dengan kekuatan yang mirip dengan
yang dihasilkan oleh bahan bakar diesel
konvensional.
Biodiesel tidak beracun dan terbakar lebih
bersih bila dibandingkan dengan solar minyak
bumi. Biodiesel menghasilkan lebih sedikit
emisi karbon dioksida, sulfur dioksida, partikel
atau jelaga, ke udara sehingga lebih
mengurangi polusi udara dibandingkan
dengan penggunaan solar minyak bumi.
Meskipun minyak mentah dan minyak
goreng bekas dapat digunakan untuk
membuat biodiesel, menggunakan
minyak goreng bekas dapat
mengalihkan limbah dari tempat
pembuangan sampah dan pipa-pipa
selokan dan mengkonversinya
menjadi sumber energi.
Pada kota-kota besar, di mana
terdapat banyak restoran dan kantin,
limbah minyak goreng dapat
diperoleh dari dapur restoran.
Beberapa restoran diwajibkan untuk
mengumpulkan minyak dalam
perangkap-perangkap lemak dan
diharuskan membayar untuk
membuangnya; Beberapa jenis
minyak ini digunakan untuk pakan
tambahan untuk peternakan Namun,
banyak yang berakhir di tempat
pembuangan sampah
Perlu diketahui
80. Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 81.
-
8/18/2019 Energi Tenaga Air.pdf
18/30
Pertimbangan teknis
Pure Plant Oil (PPO) dan Dalam beberapa kondisi digunakan untuk
Straight Vegetable Oil adalah mungkin untuk menggantikan bahan bakar
adalah bahan-bahan yang membakar straight diesel hingga 100% dari
karakteri stik aslinya tidak vegetable oil (SVO) dalam komposisi
diubah secara kimiawi. mesin diesel tanpa proses PPO juga dapat digunakan
Kelapa sawit, Straight konversi ke biodiesel. untuk menggantikan
Jatropha Oil (SJO) dan Untuk ini beberapa minyak tanah (20% PPO,Minyak Kedelai semua konversi mesin dan 80% Diesel) dan Marine
dapat digunakan sebagai komponen jalur bahan Fuel Oil (hingga 100
aditi f untuk bahan bakar bakar diperlukan PPO%) tanpa peralatan
diesel (15% PPO, 85% Namun, dengan khusus.
Diesel) tanpa perlu penggunaan konverter,
peralatan khusus. PPO dapat murni
50% dari perkebunan baru yang dikeringkan untuk tidak ada kriteria tentang
diIndonesia akan didirikan di perkebunan akan emisi gas rumah kaca selama
lahan tropis bergambut. menghasilkan emisi karbon produksi minyak sawit.
Lahan gambut adalah lahan dioksida sebesar 90 ton
tempat penyimpanan karbon pertahun. Tergantung pada Pada tahun 2009, RSPO
terluas dan paling efisien di hasil panen, ini berarti emisi GENERAL ASSEMBLY ke - 6
muka bumi. Meski hanya karbon dioksida dalam sepakat untuk membentuk
mencakup 3% dari luas total besaran puluhan ton untuk sebuah komite untuk
permukaan tanah global, memproduksi satu ton mengeksplorasi dan
mereka menyimpan lebih minyak kelapa sawit. mengembangkan model-
banyak karbon dari seluruh model bisnis untuk
biomassa dunia dan dua kali The Round Table of mengoptimal kan
lebih banyak dari seluruh Sustainable Palm Oil (RSPO) keberlanjutan perkebunan
biomassa yang terkandung di adalah sebuah asosiasi yang kelapa sawit yang ada di
dal am hutan. d ibentuk o leh organi sasi - l ahan gambut , termasuk ops i-
organisasi yang terlibat dalam opsi untuk restorasi dan
Ekosistem lahan gambut dan rantai pasokan minyak sawit. pengembangan ekonomi
sumber daya alamnya kini Tujuan RSPO adalah untuk alternat if.
berada di bawah ancaman mempromosikanSumber bacaan tambahan
besar reklamasi lahan untuk pertumbuhan danhttp://www.wetlands.org/Whatwedo/
perkebunan kelapa sawit penggunaan minyak sawit Biofuels/RoundTableonSustainablePalmOilRSPO/tabid/1255/Default.aspxdalam skala besar yang akan berkelanjutan. Saat ini kriteria
berdampak pada kerusakan RSPO hanya berupa pedomanhttp://www.wetlands.org/LinkClick.asp
hutan, penurunan kesuburan dengan kriteria yang tidakx?fileticket=lUyeDbd0Wg0% 3d &
dan kerusakan tanah . jelas untuk mengh indari tabid = 56
pendirian perkebunan kelapa
Satu hektare lahan gambut sawit di lahan gambut. Juga
Waspada
Kesimpulan
Lahan pertanian untuk tanaman pangan
semakin langka di seluruh dunia dan
ekosistem lahan gambut adalah reservoir
karbon yang berharga. Dengan
mempertimbangkan faktor-faktor ini, setiap
ketetapan yang keberlanjutan tentang
perkebunan tanaman energi yang berfokus
pada dampak lingkungan dan masalah sosial-
ekonomii hanya baik selama tanah dengan
kondisi yang rusak dimasukkan kedalam
budidaya tanaman energi.
BIOETANOL
Bioetanol merupakan bahan bakar yang
dibuat dari fermentasi tanaman yang
mengandung jumlah kandungan gula, pati
atau selulosa yang tinggi sehingga dapat
Apakah bioetanol?
Benih Jarak Pagar
Minyak Mentah
Jarak Pagar (CJO)Bungkil/Cangkang
Gas dari proses
Gasifikasi
Minyak Jarak
(SJO)Ampas
Kilang Minyak Biokerosin Pupuk
BIO DISELMinyak Jarak Murni
(PPO)
PENGGILINGAN
PENYARINGAN
PRODUK
PENGILANGAN
TRANSESTERIFIKASI
ILUSTRASI PROSES PENGOLAHAN JARAK PAGAR MENJADI BIODISEL
diperoleh etanol murni untuk digunakan
sebagai bahan bakar transportasi.
Di Indonesia bioetanol dapat dibuat dari
tanaman seperti singkong (umbi), ubi (umbi),
tebu (tangkai & molase), jagung (gandum),
sorgum (gandum), sorgum manis (tangkai),
sagu (tangkai), padi (tangkai) dan nira dari
Aren, Niphar, Lontar, dan Kelapa.
Metode produksi yang digunakan adalah
pencernaan dengan bantuan enzim untuk
melepaskan gula dari pati tanaman,
fermentasi gula, penyulingan dan
pengeringan.
Proses penyulingan memerlukan asupan
energi dalam bentuk panas yang diperoleh
dari bahan bakar fosil atau bahan yang lebih
lestari seperti ampas tebu (bagasse).
Bioetanol adalah bahan bakar yang dihasilkan.
82. Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 83.
-
8/18/2019 Energi Tenaga Air.pdf
19/30
Bioetanol dapat langsung digunakan sebagai
bahan bakar di kendaraan bermesin bensin
yang dimodifikasi atau, yang lebih umum,
sebagai aditif bensin.
Tanaman lain yang dapat digunakan u ntuk
menghasilkan etanol adalah gandum, jagung
dan bit gula.
Mengapa mengunakan bioetanol?
Etanol adalah bahan bakar ramah lingkungan.
Menggunakan etanol (dibanding bensin)
mengurangi emisi karbon monoksida, partikel,
oksida nitrogen, dan polutan ozon lainnya.
Campuran bahan bakar etanol dapat
mengurangi emisi karbon monoksida sampai
dengan 25 % dan emisi gas rumah sampai
dengan 35-45%.
Etanol berbasis tebu Brasil, dimana limbah
tanaman digunakan untuk konversi energi,
mengurangi emisi gas rumah kaca 80 sampai
hampir 100% dibandingkan dengan
penggunaan minyak bumi.
ETANOL selulosa
Selulosa adalah serat yang
terkandung dalam daun,
batang, dahan tanaman dan
pohon.
Setelah gula yang terikat
erat dipecah oleh enzim,
Etanol dapat dibuat dari
selulosa seperti halnya gula
dan pati.
Adalah tantangan utama
untuk mencapai hal ini
dengan biaya yang cukup
rendah bagi tujuan
komersial.
Etanol selulosa diharapkan
akan lebih murah dan lebih
hemat energi karena dapat
dibuat dari bahan baku yang
murah seperti limbah kertas,
hijauan hutan, rerumputan,
serbuk gergaji, dan residu
pertanian misalnya batang
gandum, jagung, dan jerami
padi.
Rumput yang dapat tumbuh
sepanjang tahun adalah
bahan pembuat etanol
terbaik karena mereka tidak
harus ditanam kembali setiap
tahun. tanaman berkayu
cepat tumbuh juga pilihan
yang baik.
Penelitian sedang dilakukan
terhadap enzim yang
dibutuhkan untuk memecah
selulosa menjadi
gula. Beberapa organisme
alami yang melakukan hal ini
adalah jenis fungus yang
dapat merobek pakaian, dan
pencernaan rayap yang
dapat mengkonversi
biomassa kayu menjadi gula.
Berkat bioteknologi harga
enzim-enzim ini dapat
menurun dengan cepat.
Selain itu, Selulosa bisa
dipecah oleh asam atau
dipanaskan dan diubah
menjadi gas yang dapat
digunakan untuk biofuel.
Fakta Menarik
Ford Model T (1903 to 1926)
sebenarnya didesain oleh Henry
Ford untuk sepenuhnya
menggunakan etanol
Keterbatasan yang terdapat pada
penanaman tumbuhan penghasil
energi untuk biofuel
Salah satu ketakutan utama menggunakan
biofuel adalah terjadinya persaingan dengan
produksi pangan (ini akan berkurang dengan
produksi etanol berbasis selulosa).
Pembukaan lahan baru untuk pertanian
tanaman energi sering dilakukan dengan cara
dibakar. Hal ini menyebabkan kerusakan
lingkungan seperti penggundulan hutan dan
penurunan kesuburan tanah karena
pengurangan bahan organik. Pembakaran
juga menghasilkan emisi karbon dioksida
yang sangat besar .
Kelemahan etanol lainnya adalah biaya
produksi dan fakta bahwa etanol
membutuhkan air yang sangatbesar.
Jika pengembangan sumber daya Biofuels
tidak dikelola dengan baik, banyak dampak
negatif seperti penggundulan hutan primer,
konflik dengan produksi pangan dan
kontaminasi sistem air alami oleh kelebihan
masukan ke dalam tanah pertanian yang
mungkin muncul. Juga harus mendapat
Batasan dari produk akhir - bioetanol
Kesimpulan
Kebanyakan mobil bermesin bensin yang
ada dapat berjalan dengan campuran
etanol sampai dengan 15% dengan bensin,namun diperlukan lebih banyak etanol
untuk menjalankan mesin dibandingkan
dengan bensin.
Etanol juga digunakan untuk bahan bakar
perapian bioetanol. Tidak diperlukan
cerobong asap untuk api bioetanol; Namun
panas yang dihasilkan masih kurang dari
yang dihasilkan perapian konvensional.
Terdapat masalah penanganan bahan bakar
etanol dalam konsentrasi yang lebih tinggi
menyangkut tekanan uapnya dan
keseimbangan antara air dan pencemarnya.
perhatian khusus adalah alih guna hutan,
lahan gambut, padang rumput, atau lahan
basah di negara berkembang sebagai akibat
dari permintaan biofuel negara-negara maju.
Etanol yang diproduksi menggunakan
teknologi produksi dan konversi terkini
memberikan sedikit perbaikan emisi- sekitar
20 persen- dibandingkan dengan
penggunaan bensin. Namun, jika total energi
yang dikonsumsi oleh peralatan pertanian,
budidaya, penanaman, pupuk, pestisida,
herbisida dan fungisida yang dibuat dari
minyak bumi diperhitungkan ditambah biaya
sistem irigasi, panen, pengangkutan bahan
baku ke pabrik pengolahan, fermentasi,
distilasi, pengeringan, transportasi ke terminal
bahan bakar terminal dan pompa-pompa
retail dan nilai kandungan energi etanol yanglebih rendah, nilai tambah bersih yang
diterima konsumen menjadi sangat kecil.
Produksi dari selulosa akan menghindarkan
etanol dari persaingan dengan tanaman
pangan dan pada saat yang sama membuat
biaya produksi lebih murah dengan
memanfaatkan rumput dan lahan marjinal
untuk penanamannya.
GAS SINTETIS
Gasifikasi adalah suatu proses dimana sumber
karbon seperti batubara atau biomassa diurai
(gasifikasi) menjadi karbon monoksida,
hidrogen, karbon dioksida dan molekul
hidrokarbon dalam reaktor kimia
menggunakan oksigen dan atau uap untuk
menghasilkan campuran gas. Campuran gas
ini dikenal sebagai produsen gas / gas produk
/ gas kayu atau gas batubara tergantung
pada bahan baku. Gas ini kemudian
dibersihkan lebih lanjut dan diubah menjadi
bahan bakar sintetis, kimia, atau pupuk.
Gasifikasi bukan teknologi baru. Gasifikasi
awalnya dikembangkan pada tahun