LAPORAN STUDI LAPANG PENGANTAR ENERGI

TERBARUKAN

“Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro dan Biofuel – Biodiesel

Kebun Rayap”

Disusun Oleh :

Yongki Adi Pratama Putra

B42120491

Dosen Pembimbing :

Ir. Anang Supriyadi Saleh, MP

POLITEKNIK NEGERI JEMBER

JURUSAN TEKNOLOGI PERTANIAN

PROGRAM STUDI TEKNIK ENERGI TERBARUKAN

OKTOBER 2012

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas ramah-Nya

penyusun dapat menyelesaikan laporan studi lapang mata kuliah Pengantar Energi

Terbarukan tentang Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohihro dan Biofuel -

Biodiesel. Laporan studi lapang ini disusun dalam rangka menyelesaikan tugas

mata kuliah Pengantar Energi Terbarukan.

Dibalik terselesaikannya laporan studi lapang ini, tentunya tidak lepas dari

peranan pihak-pihak yang membantu. Untuk itu pembuat ingin mengucapkan

terima kasih kepada:

1. Bapak Ir. Anang Supriyadi Saleh selaku dosen pembimbing.

2. Seluruh teknisi Lab. Energi Terbarukan.

3. Seluruh teknisi Pabrik Perkebunan Rayap.

4. Semua pihak yang telah membantu penyelesaian laporan studi lapang

ini.

Penyusun menyadari bahwa laporan studi lapang ini masih sederhana dan

banyak kekurangannya. Oleh karena itu, penyusun senantiasa mengharapkan

masukan pembaca demi penyempurnaan laporan studi lapang berikutnya dan

semoga laporan studi lapang ini juga bisa bermanfaat bagi pembaca.

Jember, 26 Oktober 2012

Penyusun Laporan

Yongki Adi Pratama Putra

NIM : B42120491 / 2012

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Penumpukan gas rumah kaca tanpa henti yang menyebabkan pemanasan

global dan perubahan iklim, telah mengganggu keseimbangan ekosistem maupun

kehidupan manusia.

Perubahan iklim mengancam nasib jutaan orang dengan peningkatan risiko

kelaparan, banjir, malaria, kekeringan, dan lain-lain. Setiap tahunnya sekitar

300.000 orang di seluruh dunia tewas, menjadi korban dari ancaman terbesar yang

pernah ada bagi planet ini. Jika kita tidak menginginkan suhu bumi terus menerus

meningkat, maka kita harus mengurangi emisi gas rumah kaca secara drastis dan

signifikan. Salah satu penyumbang emisi gas rumah kaca terbesar secara global

adalah emisi yang dihasilkan  dari menggunakan bahan bakar fosil untuk energi

dan transportasi.

Lebih dari 50% sumber listrik kita berasal dari bahan bakar fosil yaitu

batubara. Sebagian besar batubara kita berada di kawasan hutan alam, artinya

untuk membuka pertambangan kita harus mengorbankan hutan alam  yang begitu

berharga. Sementara, di Indonesia emisi karbon terbesar berasal dari deforestasi

atau penggundulan hutan.

Itu baru satu jejak mematikan dari batubara, jejak lainnya adalah batubara

merupakan sumber energi terkotor di planet ini. Setiap tahap dalam pengolahan

bahan bakar ini - sejak awal ketika ditambang, bahkan ketika melalui proses

pembakaran hingga akhir – selalu membawa konsekuensi. Jejak kotornya meliputi

polusi beracun, menghancurkan mata pencaharian, masyarakat terpaksa

mengungsi, gangguan kesehatan pada sistem pernafasan dan syaraf, hujan asam,

polusi asap, dan hasil pertanian berkurang. Namun, konsekuensi terbesar adalah

perubahan iklim yang akan mempengaruhi semua orang dan negara di dunia, dan

sebagian besar yang terkena dampak paling buruk adalah negara-negara

berkembang.

Lantas bagaimana kita bisa terlepas dari rantai jejak kehancuran ini?

Bukankah kita membutuhkan listrik, membutuhkan penerangan, dalam menjalani

aktivitas sehari-hari? Solusinya adalah energy terbarukan. Energi yang bukan

berasal dari bahan bakar fosil.Tenaga matahari, angin, panasbumi, biomassa dan

air adalah solusinya.

1.2. Maksud dan Tujuan

1.2.1.Mahasiswa dapat mengetahui sistem kerja PLTMH

1.2.2.Mengenali potensi-potensi daerah yang dapat didirikan PLTMH

1.2.3.Mahasiswa dapat mengetahui dampak lingkungan yang diakibatkan dengan

adanya PLTMH.

1.2.4.Mahasiswa dapat mengetahui kapasitas listrik yang dapat dihasilkan

PLTMH.

1.2.5.Mahasiswa dapat mengetahui bagian-bagian beserta fungsi dari komponen-

komponen PLTMH.

1.2.6.Mahasiswa dapat mengetahui pengertian dan sistem kerja Biofuel –

Biodiesel.

1.2.7.Mahasiswa dapat mengetahui bagian-bagian beserta fungsi dari komponen-

komponen Biofuel – Biodiesel.

1.2.8.Mahasiswa mengenali dampak positif maupun negative penggunaan Biofuel

– Biodiesel.

1.3. Tempat, Waktu dan Bentuk Praktikum

Praktikum ini berbentuk Studi lapang dan dilakukan di PT. Perkebunan

Nusantara XII Kebun Renteng Pabrik Rayap pada hari senin tanggal 22 Oktober

2012.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

Mikrohidro adalah istilah yang digunakan untuk instalasi pembangkit listrik

yang mengunakan energi air. Kondisi air yang bisa dimanfaatkan sebagai sumber

daya (resources) penghasil listrik adalah memiliki kapasitas aliran dan ketinggian

tertentu dan instalasi. Semakin besar kapasitas aliran maupun ketinggiannya dari

istalasi maka semakin besar energi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan

energi listrik.

Mikrohidro hanyalah sebuah istilah. Mikro artinya kecil sedangkan hidro

artinya air. Dalam prakteknya, istilah ini tidak merupakan sesuatu yang baku

namun bisa dibayangkan bahwa Mikrohidro pasti mengunakan air sebagai sumber

energinya. Yang membedakan antara istilah Mikrohidro dengan Miniihidro adalah

output daya yang dihasilkan. Mikrohidro menghasilkan daya lebih rendah dari

100 W, sedangkan untuk minihidro daya keluarannya berkisar antara 100 sampai

5000 W.

Terdapat sebuah peningkatan kebutuhan suplai daya ke daerah-daerah

pedesaan di sejumlah negara, sebagian untuk mendukung industri-industri, dan

sebagian untuk menyediakan penerangan di malam hari. Kemampuan pemerintah

yang terhalang oleh biaya yang tinggi dari perluasan jaringan listrik, sering

membuat Mikro Hidro memberikan sebuah alternatif ekonomi ke dalam jaringan.

Ini karena Skema Mikro Hidro yang mandiri, menghemat biaya dari jaringan

transmisi dan karena skema perluasan jaringan sering memerlukan biaya peralatan

dan pegawai yang mahal. Dalam kontrak, Skema Mikro Hidro dapat didisain dan

dibangun oleh pegawai lokal dan organisasi yang lebih kecil dengan mengikuti

peraturan yang lebih longgar dan menggunakan teknologi lokal seperti untuk

pekerjaan irigasi tradisional atau mesin-mesin buatan lokal. Pendekatan ini

dikenal sebagai Pendekatan Lokal.

2.2 Biofuel – Biodiesel

Energi yang dihasilkan oleh biodiesel relatif tidak berbeda dengan petroleum

diesel (128.000 BTU vs 130.000 BTU), sehingga engine torque dan tenaga kuda

yang dihasilkan juga sama. Walaupun kandungan kalori biodiesel serupa dengan

petroleum diesel, tetapi karena biodiesel mengandung oksigen, maka flash

pointnya lebih tinggi sehingga tidak mudah terbakar. Biodiesel juga tidak

menghasilkan uap yang membahayakan pada suhu kamar, maka biodiesel lebih

aman daripada petroleum diesel dalam penyimpanan dan penggunaannya. Di

samping itu, biodiesel tidak mengandung sulfur dan senyawa bensen yang

karsinogenik, sehingga biodiesel merupakan bahan bakar yang lebih bersih dan

lebih mudah ditangani dibandingkan dengan petroleum diesel.

Penggunaan biodiesel juga dapat mengurangi emisi karbon monoksida,

hidrokarbon total, partikel, dan sulfur dioksida. Emisi nitrous oxide juga dapat

dikurangi dengan penambahan konverter katalitik. Kelebihan lain dari segi

lingkungan adalah tingkat toksisitasnya yang 10 kali lebih rendah dibandingkan

dengan garam dapur dan tingkat biodegradabilitinya sama dengan glukosa,

sehingga sangat cocok digunakan di perairan untuk bahan bakar kapal/motor.

Biodiesel tidak menambah efek rumah kaca seperti halnya petroleum diesel

karena karbon yang dihasilkan masih dalam siklus karbon.

Untuk penggunaan biodiesel pada dasarnya tidak perlu modifikasi pada mesin

diesel, bahkan biodiesel mempunyai efek pembersihan terhadap tangki bahan

bakar, injektor dan selang.

Kelangkaan yang disertai tingginya harga bahan bakar minyak secara global

beberapa tahun terakhir membuat banyak negara di dunia meningkatkan upayanya

untuk menggunakan biofuel sebagai bahan bakar alternatif. Salah satu dari biofuel

yang paling banyak digunakan adalah etanol, zat ini diekstrak antara lain dari tebu

dan singkong

Akan tetapi, apabila tebu atau singkong dijadikan bahan utama untuk

ekstraksi etanol, dikhawatirkan akan mengakibatkan berkurangnya penyediaan

bahan pangan. Hal ini tidak sesuai bagisebuah negara atau kawasan dimana

bidang pangan masih kekurangan. Contohnya adalah dalam hal mengekstraksi

tebu menjadi etanol di Indonesia, penggunaan untuk menghasilkan gula saja

masih belum mencukupi, apalagi jika tebu juga diekstrak untuk membuat etanol.

Berdasarkan fakta-fakta yang terdapat di atas, muncul sebuah gagasan dalam

memanfaatkan sampah organik yang berasal dari pasar sayur dan buah untuk

diekstrak menjadi sumberenergi alternatif yaitu etanol. Konversi ini dilakukan

melalui proses pemanasan yang kemudian difermentasikan dengan bakteri dipilih

dengan studi literatur tentang efektifitas fermentasi etanol menggunakan bakteri.

Sedangkan pengertian fermentasi sendiri adalah semua proses bioenergetik atau

katabolisme yang menggunakan senyawa organik sebagai akseptor electron

terakhirnya

Sampah organik digunakan sebagai bahan ekstraksi etanol karena di

dalamnya banyak terdapat kandungan glukosa yang berasal dari hidrolisis

karbohidrat sekaligus berbagai jenis bakteri yang bisa melakukan fermentasi

terhadap sampah itu sendiri menjadi etanol dengan perlakuan tertentu. Dalam

penelitian ini, tujuannya adalah untuk membuat etanol dari sampah organik Pasar

Keputran Surabaya melalui proses pemanasan dan fermentasi oleh bakteri. Bakteri

yang digunakan adalah Zymomonas mobilis setelah melalui tahapan studi

literatur. Untuk mengetahui kadar etanol, digunakan metode AOAC yang

menggunaan alatpiknometer sebagai pengukur kadar alkohol. Selain itu, bisa

dilakukan tindakanoptional, yaitu destilasi untuk menaikkan kadar alkohol,

apabila pH setelah fermentasi di atas pH optimum dari fermentasi oleh

Zymomonas mobilis ini.

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

3.1.1.Komponen dan Sistem Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro

(PLTMH)

• Dam/Bendungan Pengalih

Dam pengalih berfungsi untuk mengalihkan air melalui sebuah pembuka di

bagian sisi sungai ke dalam sebuah bak pengendap.

• Settling Basin (Bak Pengendap)

Bak pengendap digunakan untuk memindahkan partikel-partikel pasir dari air.

Fungsi dari bak pengendap adalah sangat penting untuk melindungi

komponen-komponen berikutnya dari dampak pasir.

• Headrace (Saluran Pembawa)

Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit untuk menjaga elevasi dari

air yang disalurkan.

• Headtank (Bak Penenang)

Fungsi dari bak penenang adalah untuk mengatur perbedaan keluaran air

antara sebuah penstock dan headrace, dan untuk pemisahan akhir kotoran

dalam air seperti pasir, kayu-kayuan.

• Pipa Air

Pipa Pesat dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebih rendah ke sebuah

roda air, dikenal sebagai sebuah Turbin.

• Rumah Turbin dan Generator

Air yang melalui pipa air dan keluar menumbuk turbin sehingga dapat

berputar. Fungsi dari turbin ini adalah sebagai penggerak generator yang

kemudian akan dikonversikan dari energi potensial air menjadi energi listrik

oleh generator.

• Sistem Kontrol Arus

Berguna untuk mengatur tegangan dan arus listrik yang akan dikeluarkan

setelah energy potensial air selesai dikonversikan menjadi energi listrik oleh

generator

3.1.2.Kapasitas PLTMH Rayap

Perhitungan kapasitas daya yang dihasilkan:

- Beda ketinggian (h) = 17 m

- Debit air pada waktu penghujan (Qmax) = 500 L/s

- Debit air pada waktu kemarau (Qmin) = 270 L/s

- Nilao efisiansi generator (

Dari data diaatas didapati bahwa:

- Musim penghujan :

Ep = m.g.h

= 500 kg . 9,8 N/Kg . 17 m

= 83300 J

W=Ep maka,

P = t . Ep

= 1 s . 83300 J

= 83300 Watt

- Musim Kemarau

Ep = m.g.h

= 270 kg . 9,8 N/Kg . 17 m

= 44982 J

W=Ep maka,

P = t . Ep

= 1 s . 44982 J

= 44982 Watt

Dalam hal ini tidak semua daya yang masuk langsung dikirim ke rumah warga

melainkan hanya 73000 Watt yang diteruskan menuju generator karena sisanya

sebesar 10300 Watt dijadikan sebagai cadangan listrik yang kemudian akan

digunakan apabila mengalami krisis listrik. Dengan ini dapat diketahui Pout

Maximum dan Pout Minimum yang dapat digunakan oleh masyarakat :

Daya Maximum

Daya Minimum

3.1.3.Wilayah Penempatan PLTMH Secara Umum

Biasanya Mikrohidro dibangun berdasarkan kenyataan bahwa adanya air

yang mengalir di suatu daerah dengan kapasitas dan ketinggian yang memadai.

Istilah kapasitas mengacu kepada jumlah volume aliran air persatuan waktu (flow

capacity) sedangan beda ketinggian daerah aliran sampai ke instalasi dikenal

dengan istilah head. Mikrohidro juga dikenal sebagai white resources dengan

terjemahan bebas bisa dikatakan "energi putih". Dikatakan demikian karena

instalasi pembangkit listrik seperti ini menggunakan sumber daya yang telah

disediakan oleh alam dan ramah lingkungan. Suatu kenyataan bahwa alam

memiliki air terjun atau jenis lainnya yang menjadi tempat air mengalir. Dengan

teknologi sekarang maka energi aliran air beserta energi perbedaan ketinggiannya

dengan daerah tertentu (tempat instalasi akan dibangun) dapat diubah menjadi

energi listrik.

3.1.4.Dampak Lingkungan Dengan Adanya PLTMH

Terciptanya desa mandiri energy karena tidak tergantung pada PLN lagi

dalam penyuplaian listriknya.

Masyarakat disekitar PLTMH dapat menikmati listrik murah

Dapat menyebabkan banjir pada bak penampung karena menumpuknya

sampah apabila jarang dibersikan, terutama pada saat musim hujan.

3.2 Biofuel - Biodiesel

3.2.1 Definisi Biofuel - Biodiesel

Biofuel adalah bahan bakar atau sumber energi yang berasal dari

bahan organik. Jadi, definisibiofuel mencakup bahan bakar yang dibuat

dari tumbuhan maupun hewan. Biofuel mempunyai sifat dapat

diperbaharui, artinya bahan bakar ini dapat dibuat oleh manusia dari

bahan-bahan yang bisa ditumbuhkan atau dibiakkan.

Biodisel adalah minyak bakar berwarna kuning yang diproduksi

melalui proses reaksi kimia antara minyak nabati atau lemak hewan dan

metanol untuk membentuk methyl ester. Biodisel dapat digunakan

langsung untuk mesin diesel atau dicampur dengan minyak solar dengan

berbagai konsentrasi (misal B5) untuk mengurangi emisi gas dan

meningkatkan kemampuan mesin.

3.2.2 Proses Pembuatan Biofuel – Biodiesel

Pembuatan Biodiesel terlebih dahulu mengalami proses menjadi

biofuel baru setelah mengalami beberapa proses tahapan kimia barulah

terbentuk biodiesel.

Bahan pokok pembuatan Biofuel:

- Buah Jarak

- Kopra

- Biji Kapuk

- Biji Karet

Dari bahan-bahan diatas yang paling baik dan menguntungkan untuk

dibuat menjadi biofuel adalah buah jarak. Hal ini dikarenakan minyak dari

buah jarak apabila telah menjadi biofuel lebih tahan terhadap suhu dingin

dibanding dengan biofuel dari bahan-bahan lainnya. Berikut ini adalah

proses pembuatan biofuel menjadi biodiesel dari bahan buah jarak:

Pengolahan Bahan

- Kukus buah jarak selama satu jam.

- Lalu, daging dihancurkan dengan mesin blender.

- Setelah itu, daging buah dan biji yang sudah dihancurkan dimasukkan

melalui pipa menuju Hoper.

Hoper (Penampung bahan)

Setelah bahan siap diolah buah jarak dihantarkan melalui pipa menuju

Hoper untuk dikumpulkan

Screw Press (Mesin Pengepres)

Semua bahan masuk ke mesin ini untuk dilakukan pengepressan

Hasil : Minyak kotor

Limbah : Bungkil (ampas)

Tangki Pengendap

Tangki ini dapat mengendapkan minyak dengan kapasitas 500 L. Dalam hal

proses ini minyak akan diendapkan dan dipisahkan dari endapannya.

Hasil : Minyak

Limbah : Sludge (endapan)

Settling Tang

Berguna untuk menyaring hasil minyak yang telah diendapkan. Penyaringan

dilakukan sebanyak 5X saring dan setelah disaring kemudian dipress lagi.

Hasil : - Minyak

- Air

Centrifuge

Berguna untuk memisahkan minyak dengan air. Dalam proses ini minyak

dipisahkan dengan air

Hasil : Biofuel

Tabung Penampung Biofuel

Setelah proses diatas dilakukan pada proses terakhirnya Biofuel

dikumpulokan dalam tabung Biofuel.

Selanjutnya setelah Biofuel terbentuk, kemudian biofuel tersebut dimasukkan

kedalam reactor Biodiesel untuk mengalami 3 tahapan kimia, yaitu :

- Esterifikasi

- Transesterifikasi

- Pencucian

Kemudian Biodiesel yang terbentuk ditampung dalam tabung pengumpul dan

siap untuk digunakan.

3.2.3 Kelebihan dan Kekurangan Biofuel – Biodiesel

3.2.3.1 Kelebihan Biofuel – Biodiesel

1. Dihasilkan dari sumber daya energi terbarukan dan ketersediaan bahan

bakunya terjamin

2. Cetane number tinggi (bilangan yang menunjukkan ukuran baik tidaknya

kualitas solar berdasar sifat kecepatan bakar dalam ruang bakar mesin)

3. Viskositas tinggi sehingga mempunyai sifat pelumasan yang lebih baik

daripada solar sehingga memperpanjang umur pakai mesin

4. Dapat diproduksi secara lokal

5. Mempunyai kandungan sulfur yang rendah

6. Menurunkan tingkat opasiti asap

7. Menurunkan emisi gas buang

8. Pencampuran biodiesel dengan petroleum diesel dapat meningkatkan

biodegradibility petroleum diesel sampai 500 %

3.2.3.2 Kekurangan Biofuel – Biodiesel

1. Lebih mahal daripada bahan bakar solar biasa karena bahan kimia yang

digunakan untuk proses pengolahannya harganya mahal.

2. Cenderung mengurangi keekonomian bahan bakar.

3. Kurang cocok untuk digunakan dalam suhu rendah.

4. Tidak dapat dipindahkan/diangkut melalui pipa.

5. Menghasilkan lebih banyak emisi nitrogen oksida (NOx)

6. Hanya dapat digunakan untuk mesin bertenaga diesel.

7. Menyebabkan tabung bahan bakar kendaraan tua menurun keawetannya

(tambah korosi) karena lebih banyak mengikat uap air, yang dapat

menyebabkan masalah dalam cuaca dingin (misalnya: bahan bakar beku,

deposit air di sistem penyaluran bahan bakar kendaraan, aliran bahan bakar

dingin, pengkabutan, dan peningkatan korosi).

BAB III

PENUTUP

3.1. Kesimpulan

3.1.1 Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

Secara teknis, Mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air (sumber

energi), turbin dan generator. Air yang mengalir dengan kapasitas dan ketinggian

tertentu di salurkan menuju rumah instalasi (rumah turbin). Di rumah turbin,

instalasi air tersebut akan menumbuk turbin, dalam hal ini turbin dipastikan akan

menerima energi air tersebut dan mengubahnya menjadi energi mekanik berupa

berputamya poros turbin. Poros yang berputar tersebut kemudian

ditransmisikan/dihubungkan ke generator dengan mengunakan kopling. Dari

generator akan dihasilkan energi listrik yang akan masuk ke sistem kontrol arus

listrik sebelum dialirkan ke rumah-rumah atau keperluan lainnya (beban).

Begitulah secara ringkas proses Mikrohidro, merubah energi aliran dan ketinggian

air menjadi energi listrik.

3.1.2 Biofuel – Biodiesel

Proses pembuatan biodiesel secara pokok dapat disimpulkan terdiri dari

proses pengolahan bahan, pengepresan, pengendapan, penyaringan dan kemudian

terbentuk Biofuel yang kemudian diproses lagi dengan beberapa kali mengalami

tahapan kimia, yaitu: esterifikasi, transesterifikasi dan pencucian/penyulingan

barulah terbentuk Biodiesel.

3.2. Saran

Saat ini alam kita sangat banyak memiliki sumber daya alam energy

terbarukan yang belum dimanfaatkan secara maksimal terutama air dan tumbuh-

tumbuhan yang sangat banyak dan beragam di Indonesia. Tentunya hal ini sangat

merugikan untuk Negara tropis yang kaya akan air dan tumbuh-tumbuhannya ini.

Sebaiknya pembangkit listrik semacam Mikro Hidro dan penganti bahan baker

solar semacam Biofuel - Biodiesel ini atau pembangkit listrik energy terbarukan

lainnya, dapat dimanfaatkan dan didukung oleh pemerintah dalam system

pendiriannya.