Panduan Program Manual

Program Manual 2012

2012

FungsiSub

FungsiProgram Kode Kegiatan

EBTProgram ESDM

PROGRAM MANUAL

AwalRevisi

RANCANG BANGUN BOILER BIOMASA SKALA KECILSEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK

PUSAT PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN TEKNOLOGI KETENAGALISTRIKAN,

ENERGI BARU, TERBARUKAN DAN KONSERVASI ENERGI

BADAN PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN ESDM

KEMENTERIAN ESDM

2012Butir Kegiatan : II.B.1.a : 2.640Butir Kegiatan : II.B.1.b : 1.980Butir Kegiatan : II.B.1.c : 2.640

Dipersiapkan oleh : Chief EngineerIr. Benny FD. Dipl. Gthm.

Tgl: 4 Januari 2012Diperiksa oleh : Program Manager

Drs. Rochman Isdiyanto

Tgl: 9 Januari 2012Disetujui oleh : Kepala ProgramIr. Hartono., M.Sc

Tgl : 10 Januari 2012

Program ManualRANCANG BANGUN BOILER BIOMASA SKALA KECILSEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK

PUSAT PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN TEKNOLOGI KETENAGALISTRIKAN,

ENERGI BARU, TERBARUKAN DAN KONSERVASI ENERGI

BADAN PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN ESDM

2012A. DATA KEGIATAN

1.Judul Program Kegiatan:RANCANG BANGUN BOILER SKALA KECIL SEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK

Tahun ke:1Dari jangka 3 tahun 2012-2014

2.Nomor Kodefikasi

:Internal P3TKEBTKE

3.3 Fokus Bidang RPJM 2010-2014

:Teknologi Energi Baru Terbarukan

Teknologi Ketenagalistri-kanTekno Ekonomi, Lingkungan

4.2 Bidang Utama

:Rancang BangunUji Kinerja

5.Tahapan Program

:ResearchDevelopmentEngineeringOperational Test & Evaluationoptimasi prosesKajian Kelayakan.... SHAPE \* MERGEFORMAT

6.Value Proposition KESDM (3 value)

:1

Penguasaan teknologi2

Diversifikasi Energi3

Tersedianya Energi Terbarukan

7.Peran P3TKEBTKE (5 peran)

:1

Pengkajian Teknologi2

Solusi teknologi3

Implementasi Teknologi dan

litbang4

Evaluasi kelayakan5

Kebi jakanKeterangan

8.Pelayanan

Teknologi (10 Jenis)

:JenisKuantitasTahunJenisKuantitasTahun

1. Rekomendasi6. Jasa Operasional-

2.Advks/asistensi7. Survei-

3.Alih Teknologi8. Pilot Project

4.Pengujian9. Demo Plant

5. Konsultansi10. Prototipe

9.Deskripsi Kegiatan:Urgensi Kegiatan: Menyediakan teknologi boiler berbasis energi terbarukan yang ramah lingkungan untuk mengurangi ketergantungan terhadap penggunaan bahan bakar fosil Memberikan solusi teknologi dalam mengatasi masalah pencemaran lingkungan.

Meningkatkan nilai ekonomis limbah biomassa yang lebih berdayaguna

Memberikan kontribusi peran energi biomasa dalam pasokan EBT nasional dimasa mendatang

Tujuan dan Metodologi Kegiatan:Tujuan Kegiatan

Mengembangkan teknologi boiler berbahan bakar biomassa.

Melakukan survei potensi biomassa, perancangan boiler, prototype boiler,uji potensi biomassa, uji kinerja prototype boiler, proses pembakaran dan meningkatkan efisiensi penggunaan biomassa.

Mengembangkan teknologi boiler berbasis bahan bakar biomassa pada tingkat utilisasi.

Mensosialisasikan teknologi boiler berbasis biomassa dan pemanfaatannya kepada masyarakat dan industri tapioka.

Metodologi Kegiatan

Survei potensi biomassa Racang bangun boiler,

Konstruksi,

Uji Kinerja,

Redesain,

Optimasi Proses dan utilisasi.

10Jenis Program/ Kegiatan:Program PrioritasProgram Tematik

11Mitra Kerja:Internal KESDMEksternal KESDM

DITJEN EBTKEUGM, Pemerintah Daerah

12Pengguna Hasil Kegiatan:Ditjen Ketenagalistrikan dan EBTKEIndustri, Masyarakat

13Anggaran P3TKEBT:DIPA 20121.200.000.000Usulan 2013600.000.000Usulan 2014500.000.000Usulan 2014

Usulan 2015

Total

Anggaran Mitra:--

14Lokasi Kegiatan:JakartaJakartaJakarta

15Pelaksana Kegiatan

:Chief EngineerKepala ProgramProgram Manager

Chief EngineerIr. Benny F. Dictus, Dipl Geothm Penanggungjawab/ Kepala Program

Ir. Hartono, MSc.Koordinator Kegiatan/

Program Manager

Drs Rochman Isdiyanto

Jakarta, Januari 2012

Menyetujui,

a.n. Kepala Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Ketenagalistrikan, Energi Baru, Terbarukan, dan Konservasi Energi

Kepala Bagian TU,Ir. Walujanto, MEng.Dipersiapkan oleh Chief Engineer :

Ir. Benny F. Dictus. DiplGeothmButir : II B. 1. a. = 2.640

Diperiksa oleh Program Manager :

Drs Rochman IsdiyantoButir : II B. 1. b. = 1.980

Disetujui oleh Kepala Program :Ir. Hartono, MSc.Butir : II B. 1. c. = 2.640

B. KETERANGAN DATA KEGIATAN

Judul ProgramRANCANG BANGUN BOILER BIOMASA SKALA KECIL SEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK

Hal.

Daftar Isi 1

I.Tujuan Program (Program Objectives)2

1.1. Latar Belakang dan Urgensi Permasalahan2

1.2. Tujuan dan Sasaran4

1.3. Outcome dan Kegunaan/Manfaat Kegiatan5

1.4. Jangka Waktu Pelaksanaan & Total Anggaran6

1.5. Value Proposition Program Ini7

1.6. Peran KESDM melalui Program Ini8

1.7. Keluaran9

II.Program Description9

2.1. Uraian Singkat Aspek Teknis Kegiatan9

2.2. Ruang Lingkup dan Metodologi14

2.3. Status Teknologi16

2.4. Peralatan dan Infrastruktur17

2.5. Mitra Kerja (industri/litbang) & Model Kemitraan18

2.6. Pengguna (intermediate/end users) & Model Pemanfaatan Hasil18

2.7. Dampak Ekonomis Pemanfaatan Hasil19

III.Struktur Organisasi Program (Program Organizational Structures)20

IV.Program Master Phasing Plan (Rencana Program Jangka Panjang)21

V.Struktur Rincian Kerja (Work Breakdown Structure /WBS)21

VI.Program Scheduling (Jadwal Kegiatan Tahun 2011)22

VII.Perencanaan SDM22

VIII.Perencanaan Anggaran24

IX.Hasil Yang Telah Dicapai 24

I. TUJUAN PROGRAM (PROGRAM OBJECTIVES)1.1Latar Belakang dan Urgensi Permasalahana. Dasar Hukum Undang-undang Nomor 23 Tahun 1997 tentang Pengelolaan Lingkungan Hidup. Undang-undang Nomor 30 Tahun 2007 tentang Energi. Peraturan Presiden No 5 tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional, INPRES Nomor I tahun 2006 tentang Pemanfaatan Biofuel sebagai energi alternatif

Blue Print Energy Management 2020 Kep.MENLH No. 51/1995 tentang Persyaratan baku mutu pengolahan limbah industri.

Kesepakatan Internasional tentang Mekanisme Pembangunan Bersih (CDM) yang dikenal dengan Kyoto Protocol sebagai upaya terhadap pengurangan dampak pemanasan global, dan Indonesia termasuk negara yang ikut meratifikasinya.

b.Gambaran Umum Singkat

Boiler adalah satu mesin konversi energi yang berfungsi untuk mengubah air menjadi uap. Prinsip dasar boiler adalah memindahkan panas dari suatu sumber panas ke air, sehingga air berubah fasa menjadi uap. Uap yang dihasilkan ini mengandung energi mekanik dan atau energi kalor. Energi mekanik tersebut dapat digunakan untuk memutar turbin yang selanjutnya dapat memutar generator untuk menghasilkan energi listrik, sedangkan energi kalor dapat digunakan untuk pemanas atau pengering.Sumber panas boiler dapat berupa radiasi matahari, radiasi nuklir dan pembakaran bahan bakar. Jenis bahan bakar yang umum dipergunakan oleh boiler adalah batubara, minyak dan gas. Seiring dengan meningkatnya harga bahan bakar tersebut serta ketersediannya yang semakin berkurang, maka perlu dipikirkan jenis bahan bakar lainnya misalnya bahan bakar dari sampah biomassa. Jenis bahan bakar ini cukup banyak tersedia, dilihat dari masih luasnya lahan pertanian/perkebunan yang tersebar diseluruh wilayah Indonesia. Secara umum, telah dihasilkan bahan bakar alternatif dari jenis biomassa, sebagai contoh minyak jarak pagar yang diolah menjadi biodiesel yang diambil dari buahnya telah teridentifikasi dapat dipergunakan sebagai bahan pengganti BBM. Namun demikian, permasalahan lain yang ditimbulkan yaitu semakin bertumpuknya sampah sisa dari biji berupa cangkang/kulit yang semestinya dimungkinkan untuk dipergunakan pula sebagai bahan bakar alternatif. Selain itu, masih dimungkinkan pemanfaatan sampah sisa dari hasil pertanian/perkebunan lainnya seperti kelapa, coklat, dan lain sebagainya. Dengan memanfaatkan sampah sisa tersebut, diharapkan dapat dirancang suatu unit boiler yang dapat dipergunakan untuk menghasilkan uap maupun air panas yang hemat dan efisien untuk dapat dipergunakan sebagai pembangkit listrik dan pengering hasil pertanian. Untuk mengatasi terjadinya kekurangan pasokan bahan bakar, maka sistem ini dirancang dengan melakukan hybrid dengan tenaga surya. Hasil yang diharapkan dari penelitian dan perekayasaan ini yaitu diperoleh unit boiler yang akan dirancang dapat menghasilkan uap/air panas untuk keperluan pembangkit listrik mini dan pengeringan hasil pertanian/perkebunan yang dapat berguna untuk menggantikan bahan bakar fossil. Pemanfaatan limbah pertanian/perkebunan tepat guna dan berdaya guna akan meningkatkan ekonomi petani kecil dimana kualitas dan kuantitas hasil pertanian /perkebunan yang dapat bersaing dengan nilai jual yang lebih tinggi.c.Alasan Kegiatan Dilaksanakan

Sebagai negara agraris, Indonesia memiliki kekayaan alam dan hayati yang sangat beragam yang jika dikelola dengan tepat, kekayaan tersebut mampu diandalkan menjadi andalan perekonomian nasional. Dilihat dari kontribusinya dalam pembentukan Produk Domistik Bruto (PDB) pada tahun 2002, sektor ini menyumbang sekitar 17,3%, menempati posisi kedua sesudah sektor industri pengolahan. Dalam hal penyerapan tenaga kerja, sektor pertanian juga mempunyai peranan yang sangat strategis. Dari 90,8 juta penduduk yang bekerja, sekitar 44,3% nya bekerja disektor pertanian. Selain itu sektor pertanian juga berperan penting dalam penyediaan bahan baku bagi keperluan industri. Kondisi agroklimat di wilayah Indonesia sangat sesuai untuk pengembangan komoditas tropis dan sebagian sub tropis pada ketinggian antara nol sampai ribuan meter di atas permukaan laut. Perkebunan rakyat maupun perkebunan besar (estate) yang dulu milik swasta asing dan sekarang kebanyakan perusahaan negara, berkembang karena kebutuhan tanaman ekspor. Dimulai dengan bahan-bahan ekspor seperti karet, kopi, teh dan coklat yang merupakan hasil utama.

Liberalisasi perdagangan menyebabkan pasar domestik terintegrasi kuat dengan pasar regional/internasional dan memaksa setiap negara termasuk Indonesia membuka segala rintangan dan menghapus segala bentuk proteksi. Ini berarti bahwa usaha dan produk pertanian domestik dipaksa untuk berhadapan/bersaing dengan usaha dan produk global. Kondisi ini merupakan tantangan sekaligus peluang dalam pembangunan sektor pertanian ke depan. Implikasi dan liberalisasi perdagangan ini mengharuskan Indonesia untuk mampu mempercepat peningkatan daya saing produknya agar dapat merebut pasar. Untuk itulah, kualitas dari hasil produk pertanian perlu ditingkatkan dengan mulai meninggalkan pengolahan dengan cara-cara tradisional dan menerapkan suatu bentuk teknologi yang nantinya akan dapat menambah nilai ekonomi.1.2TUJUAN DAN SASARAN (Objective and Target )a. Tujuan (Objectives) Melakukan penentuan karakteristik bahan bakar biomassa untuk boiler kapasitas 3 kW Melakukan uji sifat fisik, termodinamika dan karakteristik bahan bakas biomassa terpilih untuk boiler kapasitas 3 kW.

Menentukan sifat termodinamika fluida dari bahan bakar biomassa terpilih untuk boiler kapasitas 3 kW

Merancang bangun satu unit boiler berbasis biomassa skala laboratorium kapasitas 3 kW.b. Sasaran (Target)

TahunKualitatifKuantitatif

20121. Tersedianya data potensi biomassa beserta sifat-sifat fisik dan termodinamikanya.2. Tersedianya rancangan teknik boiler berbasis biomassa yang menghasilkan daya listrik sebesar 3 kW.

3. Tersedianya fasilitas boiler berbasis biomassa skala laboratorium dengan kapasitas 3 kW

4. Terlaksananya pembangunan boiler berbasis biomassa skala laboratorium, kapasitas 3 kW

5. Terlaksananya uji boiler berbasis biomassa dengan kapasitas 3 kW. 1 Desain teknik

1 pilot plant

20131. Scale up desain teknis demo plant reaktor boiler berbasis biomassa kapasitas 10 kW

2. Terpenuhinya kebutuhan biomassa dan uji pemanfaatan nya pada alat pengering jagung (dryer). 1 Desain Teknik

1 pilot plant

20141. Terselenggaranya evaluasi dan kajian keekonomian dari demo plant boiler berbasis biomasssa kapasitas 10 kW.

2. Diperolehnya bahan untuk perumusan rekomendasi akhir program boiler berbasis biomassa kapasitas 10 kW.

3. Tersosialisasikan teknologi boiler berbasis biomassa kapasitas 10 kW dan pemanfaatannya kepada masyarakat pertanian/perkebunan. 1 kajian keekonomian

Rekomendasi

Pilot Plant

1.3Outcome dan Kegunaan/ Manfaat Kegiatan

Diperolehnya sumber energi biomassa yang terbarukan, handal, aman dan murah serta memiliki dayaguna tinggi bagi masyarakat pertanian dan atau perkebunan.

Menyediakan fasilitas laboratorium lapangan biomassa bagi peneliti, perekayasa dan mahasiswa Universitas dalam menyelesaikan tugas akhir mereka.

Meningkatkan keterampilan dan pengetahuan sumber daya manusia peneliti/perekayasa P3TKEBETKE dan sumber daya manusia lokal dalam pengelolaan biomassa.

Terpeliharanya lingkungan yang lebih bersih ditandai dengan berkurangnya pencemaran udara (bau) di wilayah sekitar pertanian dan perkebunan.

Penghematan pemakaian kayu bakar dan LPG di lingkungan masyarakat, industri dan lain-lain. 1.4Jangka Waktu Pelaksanaan dan Total Anggaran

TAHUNFOKUS KEGIATANANGGARAN

2012 Potensi biomassa, sifat fisik dan termodinamikanya

Rancang bangun boiler berbasis biomassa kapasitas 3 kW

UJI kinerja boiler berbasis biomassa kapasitas 3 kWRp 1.200.000.000

2013 Scale up desain teknis boiler berbasis biomassa kapasitas 10 kW Ujicoba lanjutan kehandalan dan evaluasi berbagai peralatan hasil inovasi

Terpenuhinya kebutuhan biomassa dan uji pemanfaatannya sebagaipembangkita dan alat pengering .Rp 600.000.000

2014 Kajian seluruh aspek teknis dan keekonomian kinerja boiler berbasis biomass kapasitas 10 kW Perumusan rekomendasi akhir program boiler berbasis biomassa kapasitas 10 kW dan pemanfaatannya kepada masyarakat pertanian/perkebunanRp 500.000.000

1.5Value Proposition Program Ini

a.Mendukung Program Diversifikasi Energi

Hasil pengembangan dan rekayasa teknologi boiler berbasis biomassadan pemanfaatannya sebagai bahan bakar pada agroindustri dan rumah tangga, memiliki nilai tambah bila dibandingkan dengan penggunaan energi fosil BBM dan kayu bakar yang sumbernya disinyalir semakin menipis. Sejalan dengan Kebijakan Pemerintah mengenai peningkatan peran energi baru terbarukan (EBT) dalam pasokan energi nasional, kontribusi EBT.Beberapa manfaat yang dapat dirasakan antara lain; diperoleh energi listrik dan panas dari bahan baku yang murah tersedia di lahan petanian /perkebunan sebagai bahan baku pembuatan biomassa, dalam dua hal, yakni sifatnya yang terbarukan dan ramah lingkungan. Persyaratan lingkungan yang semakin ketat memberikan insentif harga yang memadai pada produsen minyak nabati dan petani. Di sisi lain, peningkatan harga yang moderat akan memberikan harga yang bersaing dengan solar yang diperkirakan akan terus meningkat seiring dengan menipisnya cadangan minyak bumi.Harga minyak nabati, khususnya CPO, yang stabil dan dikontrol oleh produsen besar (Indonesia dan Malaysia) akan memberikan keuntungan kepada industri pembangkit listrik, rumah tangga dan berbagai industri pengguna bahan bakar ini, melalui pembakaran langsung.Dalam kontek pemerataan dan otonomi daerah, berbagai jenis tanaman minyak nabati yang tumbuh di hampir seluruh wilayah Indonesia, akan mendorong produksi minyak nabati dan pemanfaatannya secara lokal. Hal ini akan memangkas biaya tranportasi bahan bakar yang selama ini mengakibatkan harga bahan bakar solar meningkat sampai duatiga kali lipat. Industri-industri berorientasi ekspor yang bersifat high value (harga tinggi per satuan volume) akan mampu bersaing dengan industri-industri serupa di negara lain.

b.Mempercepat Kemandirian Bangsa

Indonesia merupakan negara agraris dan penghasil minyak sawit mentah (CPO) terbesar di dunia dengan potensi pengembangan yang lebih luas. Karena kebutuhan untuk pangan hanya 4 juta ton/tahun (kurang dari 25 % kapasitas produksi per-tahun), saat ini pasar CPO ditentukan oleh konsumen manca negara. Indonesia didekte oleh negara-negara konsumen karena kepentingan mendapatkan devisa jangka pendek.Perimbangan penggunaan CPO untuk kebutuhan bahan bakar domestik dan ekspor dapat dilakukan dengan diperolehnya teknologi yang efisien dalam memproduksi minyak nabati asli untuk bahan bakar dan teknologi pemanfaatannya pada sektor-sektor transportasi, industri dan rumah tangga. Karena Indonesia telah menjadi negara net-importir minyak bumi, perimbangan ini juga akan meningkatkan kemandirian dalam pengadaan bahan bakar dalam negeri.Peluang kemandirian itu sangat terbuka, karena harga CPO sangat fluktuatif dengan harga rata-rata pada kisaran harga solar non-subsidi. Dalam kurun waktu lima tahun terakhir, harga CPO berkisar antara US$ 300 1200/ton dan cenderung bercokol pada kisaran harga US$600/ton. Sebenarnya dengan regulasi dan kebijakan Pemerintah yang berorientasi pada kemandirian energi jangka menengah-panjang, Indonesia menjadi lebih berpeluang mengontrol harga CPO dunia dibandingkan dengan posisi saat ini.1.6PERAN KESDM MELALUI PROGRAM INI

Pengembangan boiler berbahan sampah biomassa pertanian/ perkebunan untuk pembangkit listrik dan pengering memberikan prospek yang bermanfaat bagi berbagai pihak, yaitu :

Bagi Pemerintah

a. Mengurangi jumlah pengangguran dengan membuka lapangan kerja baru di daerah-daerah sentra pertanian dan perkebunan.b. Meningkatkan rasio elektrifikasi.c. Mengurangi subsidi terhadap bahan bakar minyak.

d. Terpeliharanya kelestarian alam ( UU Nomor 41 Tahun 1999 tentang Kehutanan).

e. Mengurangi pencemaran lingkungan (UU Nomor 23 Tahun 1997 tentang Pengelolaan Lingkungan Hidup). Keterkaitan dengan Program Dunia.

a. Pemanfaatan sampah biomassa sejalan dengan Kyoto Protocol 1997 dalam upaya mengatasi masalah pemanasan global dan membatasi emisi gas rumah kaca.

1.7KELUARAN Hasil survey jenis bahan bakar biomassa untuk boiler. Gambar teknik desain boiler, kapasitas 3 kW berbahan bakar biomassa Demo plant boiler, kapasitas 3 kW berbahan bakar biomassII. URAIAN PROGRAM

2.1. Uraian Singkat Aspek Teknis Kegiatan

Boiler adalah satu alat yang berfungsi untuk mengubah air menjadi uap. Prinsip dasar boiler adalah memindahkan panas dari suatu sumber panas ke air, sehingga air merubah fasa menjadi uap. Uap yang dihasilkan ini mengandung energi mekanik dan atau energi kalor. Energi mekanik tersebut dapat digunakan untuk memutar turbin, sedangkan energi kalor dapat digunakan untuk pemanas atau pengering.

Sumber panas yang dibutuhkan oleh boiler berasal dari berbagai macam sumber panas seperti: pembakaran bahan bakar, sinar matahari, gas buang, energi nuklir, dll. Apabila sumber panas boiler berasal dari pembakaran bahan bakar, maka bahan bakar yang digunakan dapat berupa: bahan bakar minyak, bahan bakar gas, bahan bakar batubara, bahan bakar biomassa, dll.

Proses boiling atau disebut juga dengan mendidih dari air menjadi uap adalah suatu fenomena yang umum. Secara termodinamika, selain untuk menaikkan temperatur air, energi panas digunakan juga untuk mengubah fasa air menjadi fasa uap. Contoh sederhana dari proses boiling adalah memanaskan air di dalam ketel seperti terlihat pada gambar 2.1.

Gambar 2.1. Ketel sederhana

Panas yang diberikan kepada ketel akan menaikkan temperatur air. Selanjutnya akan dicapai temperatur didih (jenuh) dan gelembung-gelembung uap dalam air akan terbentuk. Bila panas terus diberikan, temperatur air tidak lagi naik, tetapi akan konstan dan uap akan terlepas dari permukaan air. Bila uap berpindah secara terus menerus dari ketel, temperatur akan tetap konstan sampai seluruh air berubah menjadi uap. Setelah seluruh air berubah menjadi uap, penambahan panas akan menaikkan temperatur uap. Untuk menghasilkan proses yang kontinu, dibutuhkan penambahan air yang kontinu sebanyak uap yang dihasilkan. Panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur disebut panas sensibel, sedangkan panas yang dibutuhkan untuk mengubah fasa disebut panas laten.

Gambar 2.2. Grafik T-S air dan uap

Termodinamika adalah ilmu yang menjelaskan tentang perubahan dari satu bentuk energi ke bentuk energi yang lain(energi kimia ke energi panas, energi panas ke energi gerak, energi gerak ke energi panas, dll).

Siklus(dalam hal ini siklus Thermodinamika) merupakan suatu rangkaian proses-proses yang terjadi pada media kerja dalam suatu sistem Thermodinamika. Ada beberapa jenis siklus yang dikenal dalam Thermodinamika diantaranya Siklus Carnot, Siklus Rankine, dan Siklus Brayton. Untuk media kerja uap, siklus yang biasa dipakai adalah Siklus Rankine.

Prinsip dasar Termodinamika adalah :

1. Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Energi hanya dapat dirubah dari satu bentuk ke bentuk energi yang lain. Hal ini dikenal dengan konservasi energi.

2. Hanya sebagian dari energi yang tersedia dapat di konversikan menjadi energi atau kerja yang bermanfaat.

Uap dapat dilihat sebagai sebuah sistem termodinamika yang digunakan untuk tenaga penggerak dan perpindahan panas. Uap memiliki sifat-sifat yang istimewa antara lain

Kapasitas termal yang tinggi(Spesifik Heat)

Temperatur kritis yang tinggi

Tidak beracun

Mudah diperoleh

SIFAT-SIFAT UAP

Sebelum sebuah proses atau siklus dianalisa, perlu diketahui sifat-sifat dari fluida kerja. Sifat-sifat fluida yang dimaksud disini adalah :

- Enthalpy

: Energi yang dikandung oleh fluida(Uap)

persatuan massa.

- Entropy

: Potensial Termodinamika dari sebuah sistem

dalam satuan energi persatuan massa.

- Spesifik Volume: Volume persatuan massa.

Sifat-sifat uap(enthalpy, entropy, dan spesifik volume) dapat dilihat pada tabel uap(lampiran).

Khusus untuk mengetahui enthalpy, entropy dan spesifik volume dari uap campuran(uap basah) diperlukan sebuah parameter tambahan yaitu fraksi massa uap :

dimana :

x = Fraksi massa uap (%)

ms = Massa uap

mw = Massa air

Dengan bantuan fraksi massa uap maka enthalpy, entropy, dan spesifik volume dari uap basah dapat dihitung :

H = Hf + x(Hg Hf)

s = Sf + x(Sg Sf)

v = vf + x(vg vf)

dimana :

H = Enthalpy

s = Entropyv = Spesifik volume.

Subscript f = cair jenuh

Subscript g = uap jenuhSiklus Rankine

Siklus rankine dapat dilihat pada gambar 1.3.

Gambar 2.3. Diagram T-S uap untuk siklus rankine idealKeterangan :

1 2 : Kompresi Isentropik dalam pompa, yaitu fluida dinaikkan tekanannya pada isentropi yang konstan. Pada proses ini selain tekanan, temperatur juga naik, namun kenaikan temperatur bukan karena penambahan panas dari luar melainkan karena kenaikan tekanan semata.2 3 : Panas diberikan ke media kerja pada tekanan konstan. Pada proses ini fluida kerja akan meneruma panas dari luar sehingga temperatur fluida naik sampai titik didih, kemudian berubah fasa dari air menjadi uap pada temperatur konstan sampai mencapai uap jenuh dan selanjutnya temperatur uap naik sampai pada titik yang diinginkan. Proses ini terjadi pada ekonomiser, evaporator dan super heater.3 4 : Expansi Isentropik di dalam turbin. Pada proses ini tekanan uap akan turun pada kondisi entropi konstan. Turunnya tekanan ini juga menyebabkan turunnya temperatur uap.4 1 : Panas dibuang ke lingkungan pada tekanan konstan. Pada proses ini fluida kerja berupa uap berubah menjadi air.Perlu diketahui bahwa pada Siklus Rankine ideal terdapat 4 komponen utama yaitu pompa, boiler, turbin dan kondensor.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Gambar 2.4. Komponen utama siklus rankine ideal.

2.2Ruang Lingkup dan Metodologia. Ruang Lingkup Melakukan persiapan pelaksanaan kegiatan dan studi literatur.

Melakukan survei lapangan ke beberapa lokasi perkebunan, industri dan universitas Melakukan pengambilan biomassa sisa hasil pertanian untuk bahan bakar boiler. Pembangunan boiler skala laboratorium Melakukan uji coba boiler yang telah dibangun. Melakukan diskusi dengan narasumber. Melakukan diskusi dengan pihak-pihak terkait (dinas pertanian, pihak petani/ perkebunan, dll). Melakukan rapat koordinasi tim. Penyusunan laporanb. Metodologi

Pengumpulan Data

Untuk pembuatan boiler ini pertama-tama dikumpulkan seluruh data yang dibutuhkan untuk desain dan pembuatan boiler. Data-data yang dikumpulkan berupa data bahan bakar, data lokasi tempat boiler akan ditempatkan, data komponen-komponen boiler dan lain-lain. Data bahan bakar adalah data dari beberapa jenis sampah produk hasil pertanian/perkebunan yang potensial dijadikan bahan bakar boiler. Analisa DataData-data yang sudah terkumpul diolah dan dianalisa. Data yang dianalisa ini nantinya akan digunakan sebagai dasar desain boiler yang diinginkan. Adapun data hasil analisa yang dinginkan adalah besarnya potensi sampah biomassa yang ada, lokasi sampah biomassa berada dan nilaikalor serta komposisi kimia sampah biomassa yang akan dijadikan bahan bakar boiler. Desain

Sebelum boiler dibuat harus dibuat desain berdasarkan data-data yang telah dianalisa. Pada desain ini akan dilakukan perhitungan-perhitungan mekanik dan termodinamika untuk memperoleh spesifikasi teknis dan dimensi boiler yang diinginkan. Desain inilah nantinya yang menjadi panduan dalam pembuatan boiler. PembuatanPembuatan boiler didasarkan pada desain yang telah dibuat. Pertama-tama komponen-komponen boiler dikerjakan secara terpisah sesuai dengan jenis pengerjaannya. Turbin dikerjakan di workshop pembuatan turbin yang dilengkapi dengan mesin-mesin perkakas dengan ketelitian tinggi. Tabung, pipa-pipa dan feeder bahan bakar di kerjakan dibagian pengelasan. Demikian juga dengan komponen yang lain dikerjakan sesuai dengan jenis pengerjaannya. Setelah masing-masing komponen selesai dikerjakan, selanjutnya komponen-kompoen tersebut ditempatkan di rumah boiler dan dirangkai.

Uji CobaSetelah seluruh komponen selesai dirangkai dilakukan uji coba. Pada uji coba ini diperiksa bagian-bagian yang mungkin belum berfungsi dengan baik. Bagian-bagian yang masih belum sempurna diperbaiki kembali. Setelah perbaikan selesai, kembali dilakukan uji coba. Demikian dilakukan berulang sampai semua komponen bekerja dengan baik dan boiler berfungsi sesuai yang direncanakan.

Uji KinerjaUji kinerja dilakukan untuk mengetahui kinerja boiler. Pada uji ini akan dilakukan pengukuran tekanan, temperatur, komposisi kimia gas buang dan besarnya listrik yang dihasilkan.2.3Status TeknologiBoiler adalah teknologi merubah sifat fluida air menjadi fluida uap yang menghasilkan energy panas, selanjutnya diubah menjadi enegi mekanik (menggerakan turbin), selanjutnya turbin dihubungkan dengan generator sehingga menghasilkan energi listrik. Gas buang (sisa panas dari proses tersebut dapat dimanfaatkan untuk proses pengeringan hasil pertananian, perkebunan dan hutan melalui alat yang disebut dengan pemindah panas (heat exchanger). Sistem ini dapat meningkatkan efisiensi pemanfaatan energy hingga 70 s.d. 80 %, Lazim dikenal dengan co-generation.

Boiler atau ketel uap sudah dikenal sejak revolusi industri di Eropa dimanfaatkan untuk keperluan industri dan transportasi. Ada beberapa jenis boiler seperti boiler tabung api, boiler tabung air, Fluidized Bed Combustion (FBC) Boiler, Atmospheric Fluidized Bed Combustion (AFBC) Boiler, Pressurized Fluidized Bed Combustion (PFBC) Boiler, Waste Heat Boiler, Thermic Fluid Heater dan lain-lainnya. Selain itu berdasarkan konfigurasinya boiler dapat diklasifikasikan menjadi Pot Boiler atau Haycoock boiler.

Pada boiler skala laboratorium ini boiler yang dipilih adalah boiler pipa air. Disebut dengan boiler pipa air karena air berada di dalam pipa sedangkan api dan gas asap hasil pembakaran berada di luar pipa. Pemilihan ini didasarkan karena bahan bakar yang akan digunakan adalah bahan bakar padat yaitu sampah biomassa sisa hasil pertanian.

Bagian bagian dari boiler terdiri dari drum uap (steam drum), tabung pengumpul bagian atas (top header), pipa air jatuh (down comer), tabung pengumpul bagian bawah (bottom header) dan pipa-pipa penguap (riser). Bagian-bagian dari boiler dapat dilihat pada gambar 2.5.

Gambar 2.5. Boiler Pipa Air.2.4Peralatan dan InfrastrukturPeralatan yang digunakan adalah peralatan untuk skala Laboratorium yang dimiliki. Penelitian akan dilaksanakan di P3TKEBTKE, dengan memanfaatkan fasilitas yang ada.a. Peralatan Survey Lapangan

Peralatan tulis

GPS

Kamera

Kendaraanb. Peralatan Pembuatan Boiler

Komputer untuk desain Mesin potong Mesin las Mesin rolc. Peralatan Pengujian Boiler

Termokopel Manometer

Steam flow meter

Alat pengukur komposisi gas buang

Amperemeter

Voltmeter

Timbangan

2.5Mitra Kerja (Industri/Litbang) dan Model KemitraanKegiatan rancang bangun boiler kapasitas 3 kW berbahan bakar biomassa merupakan kegiatan kerja sama antara Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Ketenagalistrikan Energi Baru Terbarukan dan Konservasi Energi, Badan Penelitian dan Pengembangan ESDM dengan Pemerintah daerah, perguruan tinggi negeri dan swasta, pusat penelitian dan pengembangan pertanian, dan pusat penelitian dan pengembangan perkebunan.Model kemitraan kegiatan ini adalah tukar menukar data dan informasi limbah pertanian dan perkebunanan yang dapat dimanfaatkan sebagai sdumber energi serta menyediakan Sumber Daya Nara Sumber, Peneliti, jasa laboratorium uji kualitas limbah dan komposisi biomassa (puslitbang pertanian dan perkebunan).

2.6.Pengguna (intermediate/end users) dan Model Pemanfaatan Hasil

Rancangan bangun boiler kapasitas 3 kW berbahan bakar biomassa sebagai sarana/unit konversi limbah biomassa untuk menghasilkan energi panas menjadi energi listrik dan alat pengeringan hasil pertanian dan perkebunan. Instalasi boiler dilakukan di kantor P3TKEBTKE sebagai laboratorium penelitian dan pengambangan.

Pengguna hasil rancangan boiler kapasitas 3 kW berbahan biomassa adalah pemerintah daerah, pertanian dan perkebunan sebagai model percontohan implementasi boiler kapasitas 3 kW dan pemanfaatan limbah biomassa sebagaia penghasil energi listrik yang dihasilkan untuk memenuhi sebagian kebutuhan energi di lingkungan pertanian, perkabunan tersebut.Model pemanfaatan hasil kegiatan ini diharapkan dapat memberikan kontribusi kepada pihak lain seperti industri makanan, industri pertanian dan perkebunan serta, Perguruan Tinggi sebagai topik penelitian kepada mahasiswa yang ingin melakukan penelitian/penyelesaian tugas akhir, Pemerintah Daerah, Direktorat Jenderal EBTKE, Kementerian Lingkungan Hidup, Kementerian Pertanian, Investor dibidang energi biomassa, Perusahaan pembeli listrik PT. PLN dan lain sebagainya.2.7 Dampak Ekonomis Pemanfaatan Hasil

Rancang bangun boiler kapasitas 3 kW berbahan bakar biomassa memberikan aspek daya guna yang sangat bermanfaat bagi lingkungan pertanian, perkebuana. Biomassa yang dihasilkan dapat digunakan sebagai sumber energi untuk menggantikan peran energi fossil yang sebelumnya masih digunakan untuk memasak dan oven pengering hasil pertanian dan perkebunan. Nilai produksi biomassa sebagai sumber energi secara keekonomian dapat dikonversikan kesetaraannya dengan nilai harga pemakaian sumber energi fossil. Dampak positif dari pemakaian biomassa adalah dapat menghemat biaya konsumsi energi fossil sehingga akan mengurangi biaya pengeluaran operasional pabrik.Disamping itu pemanfaatan biomassa sebagai sumber energi juga dapat memberikan peluang pendapatan optional melalui mekanisme jual beli karbon. Metana (CH4) sebagai komponen dominan dalam biomassa merupakan gas rumah kaca yang dapat memberikan efek terhadap meningkatnya suhu atmosfir dan menyebabkan pemanasan global. Di atmosfir gas metana memiliki kestabilan 21 kali lebih kuat dibanding CO2 sehingga akan sulit terurai di alam. Pada pembakaran metana meskipun juga akan menghasilkan CO2, tetapi dampak efek gas rumah kaca yang ditimbulkan 21 kali lebih ringan jika dibanding dengan membiarkan metana teremissi ke udara.III. STRUKTUR ORGANISASI PROGRAM

Gambar 3.1. Struktur OrganisasiIV. RENCANA PROGRAM JANGKA PANJANGAPPLIED ResearchDevelopmentengineering

Rancang bangun BOILER 3KW BERBAHAN BAKAR BIOMASSAUJI KINERJA ALAT SCALING UP KAPASITAS BOILER UJI PEMANFAATAN PENGERING KAJIAN KEEKONOMIAN.

Tahun 1Tahun 2Tahun 3

V. STRUKTUR RINCIAN KERJA (WORK BREAKDOWN STRUCTURE/WBS)

NoKode WBSAktifitas KegiatanKoord/

PersonilUnit PelaksanaBiayaJangka WaktuMulaiSelesai

012356789

1GL.1.Rancang Bangun Studi Potensi Biomassa Analisis Potensi Biomassa Uji LaboratoriumBiomassa Desain Sistem Perhitungan Termodinamika Rancang BangunPeralatanIr. A. Dardiri A.Personil :

Ir. Sarimin Emo Syaiful Nasution, ST Andriyanto, ST Syaiful Nasution, ST Andriyanto, ST Adjar Hadiyono, ST.P3TKEBTKE6 BulanJan. 2012Jun. 2012

2GL 2Pengujian Sistem Bahan Bakar Uji Kebutuhan BahanBakar Uji Tekanan dan Temperatur Sistem Boiler Biomassa Uji Kinerja Sistem Uji Kinerja SistemMekanikal Uji Kinerja Sistem Elektrikal

Ir. Hari Soekarno, M.Eng.Personil:

Arief Aryanto, ST. Paber P. Sinaga, ST Errie Kussuriadie, ST Paber P. Sinaga, ST

Errie Kusriadie, ST Arief Aryanto, STP3TKEBTKE6 BulanJul. 2012Des. 2012

Nama WBSKontribusi terhadap ProgramOutput

GL 1

Rancang Bangun Rancang bangun Boiler berbahan bakar biomasssa 3 kW . Gambar Desain Teknik Boiler. Pilot Plant.

GL 2

Pengujian Sistem

Hasil uji kinerja Boiler berbahan bakar biomassa 3 kW

Hasil Uji Bahan Bakar Kebutuhan Bahan bakar Hasil Uji Sistem Mekanikal Elektrikal

VIJADWAL KEGIATAN TAHUN 2012

No.Rincian KegiatanRencana PelaksanaanUkuran Keberhasilan

123456789101112

GL 1Rancang Bangun

Analisis Potensi Biomassa

Uji Laboratorium Biomassa

Perhitungan Termodinamika

Rancang Bangun Peralatan Potensi Biomassa

Kalori Biomassa

Rancangan Boiler

Unit Boiler Mini

GL. 2Pengujian Sistem

Bahan Bakar

Uji Kebutuhan Bahan Bakar

Uji Tekanan dan Temperatur

Uji Kinerja Sistem

Mekanikal

Elektrikal

Kinerja sistem

Kebutuhan BB

Listrik yg dihasilkan.

VII.PERENCANAAN SUMBER DAYA MANUSIA Nama Program : Rancang Bangun Boiler Biomassa Skala Kecil Sebagai Pembanagkit Listrik

NoNamaNIPPendidikanWBS/WPJabatanUnit KerjaBadan

012345678

1 Ir. Hartono, MSc195505131987031001S2GeologiKP Perekayasa MadyaP3TKEBTKELitbang ESDM

2 Ir. Benny FD DplGthm195409071987031001S1Teknik PerminyakanCE Perekayasa MadyaP3TKEBTKELitbang ESDM

3 Drs. Rochman Isdiyanto195912011989031001S1BiologiPM Perekayasa MadyaP3TKEBTKELitbang ESDM

4 Ir. Akhmad Dardiri A195710281994031001S1Teknik GeologiGL.1 Perekayasa MadyaP3TKEBTKELitbang ESDM

5 Ir. Hari Soekarno MEng196404161991031002S2Panas BumiGL.2 Perekayasa MudaP3TKEBTKELitbang ESDM

6 Ir. Sarimin Emo196008121990031001S1T. ElektroL.1.1 Perekayasa MudaP3TKEBTKELitbang ESDM

7 Syaiful Nasution, ST197608042006041001S1T. MesinL.1.2 Perekayasa PertamaP3TKEBTKELitbang ESDM

8 Arief Aryanto, ST197807092006041002S1T. ElektroL.2.1 Perekayasa PertamaP3TKEBTKELitbang ESDM

9 Paber P. Sinaga, ST197602292006041001S1T. MesinL.2.2 Perekayasa PertamaP3TKEBTKELitbang ESDM

10 Syaiful Nasution, ST197608042006041001S1T. MesinES.1.1.1 Perekayasa PertamaP3TKEBTKELitbang ESDM

11 Andriyanto ST198009172006041001S1T. MesinES.1.1.2 Perekayasa PertamaP3TKEBTKELitbang ESDM

12 Andriyanto, ST198009172006041001S1T. MesinES.1.2.1 Perekayasa PertamaP3TKEBTKELitbang ESDM

13 Adjar Hadiyono, ST198002272006041003S1T. ElektroES.1.2.2 Perekayasa PertamaP3TKEBTKELitbang ESDM

14 Paber P. Sinaga, ST197602292006041001S1T. MesinES.2.1.1 Perekayasa PertamaP3TKEBTKELitbang ESDM

15 Errie Kusriadie, ST197801152006041001S1T. ElektroES.2.1.2 Perekayasa PertamaP3TKEBTKELitbang ESDM

16 Errie Kusriadie, ST197801152006041001S1T. ElektroES.2.2.1 Perekayasa PertamaP3TKEBTKELitbang ESDM

17 Arief Aryanto, ST197807092006041002S1T. ElektroES.2.2.2 Perekayasa PertamaP3TKEBTKELitbang ESDM

VIIIPERENCANAAN ANGGARAN

dalam Rp. 1.000

KodeKegiatan/

Sub Kegiatan/

Jenis Belanja/Rincian BelanjaPelaksanaan KegiatanTotal

Triwulan ITriwulan IITriwulan IIITriwulan IV

JanFebMarAprMeiJunJulAgsSepOktNopDes

0123

APusat Penelitian dan Pengembangan Tek nologi Ketenagalis trikan dan Energi Baru Terbarukan

521211Belanja Bahan10.00010.00055.45010.00085.450

521213Belanja Honor9.5469.5469.5469.5469.5469.5469.5469.5469.5469.5469.5469.546114.550

532111Belanja Modal & Mesin1.000.0001.000.000

T O T A L1.200.000

IX.HASIL YANG TELAH DICAPAI

TahunOutputHasil KuantitatifDana APBN

2012- Potensi Biomassa

-Kalori Biomassa

-Rancangan Boiler- Uji Kinerja Sistem Gambar Teknik.

Unit Boiler Laporan Kinerja SistemRp 1.200.000.000

X. Reporting System and Documentalions

1. Technical Notes (TN)

Adalah sistem pelaporan yang paling mendasar. Terdiri dari hanya satu subjek disiplin dan secara rinci menyajikan analisis & sintesis proses disain, pemodelan matematik serta komputasi solusinya dan/atau operasi& analisis proses pengujian.

2. Technical Reports atau Technical Memorandum (TR atau TM)

Adalah sistem pelaporan yang merupakan gabungan dari beberapa Technical Notes, namun masih dalam satu sub- WBS, [WBSij], yang sama. Disini secara garis besar unsur-unsur yang terdapat di TN diquote kembali dan secara rinci pengabungan dibicarakan.

3. Technical Document

Adalah sistem pelaporan yang merupakan gabungan dari beberapa Technical Report / Technical Memorandum, dalam satu WBS, [WBSij], yang sama. Disini secara garis besar unsur-unsur yang terdapat di TR/TM diquote kembali dan secara rinci pengabungan dibicarakan.

4. Program Document

Adalah sistem pelaporan yang paling tinggi tingkatannya. Sistem ini merupakan gabungan dari beberapa Technical Documents, dalam seluruh WBS, yang ada dalam suatu program. Disini secara garis besar unsur-unsur yang terdapat di TD diquote kembali dan secara rinci pengabungan serta hasil-hasil program secara keseluruhan, apakah memenuhi objektif program atau tidak, dibicarakan.Program Manual

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

V

v

v

v

v

V

V

V

v

EMBED AutoCAD.Drawing.17

ab dan cd = panas sensible

bc = anas laten

Temperatur kritis

Entropy

Temperatur

T

1

2

3

4

Uap jenuh

Panas yang tidak dapat digunakan

s

3

4

1

2

Pompa

Turbin

WTout

WPin

Boiler

Kondensor

Qin

Qout

Program Manager

Drs. Rochman I.

KEPALA PROGRAM

Ir. Hartono, M.Sc.

Insinyur Kepala

Ir. Benny F.D., Dipl.Gthm.

GL.2.

Ir. Hari Soekarno, M.Eng.

Pengujian Sistem

L.1.1.

Ir. Sarimin Emo

Studi Potensi biomassa

GL.1.

Ir. A. Dardiri A.

Rancang Bangun

L.1.2.

Syaiful Nasution, ST.

Desain Sistem

L.2.1.

Arief Aryanto, ST.

Uji Bahan Bakar

L.2.2.

Paber P. Sinaga, ST.

Uji Kinerja Sistem

ES.1.1.1.

Syaiful Nasution, ST.

Analisis Potensi Biomassa

ES.1.2.1.

Andriyanto, ST.

Perhitungan termodinamika

ES.1.1.2.

Andriyanto, ST.

Uji Laboratorium Biomassa

ES.1.2.2.

Adjar Hadiyono, ST.

Rancang Bangun Peralatan

ES.2.1.1.

Paber P. Sinaga, ST.

Uji Proses Pembakaran

ES.2.1.2.

Errie Kusriadie, ST.

Uji Kalor Hasil Pembakaran

ES.2.2.1.

Errie Kusriadie, ST.

Uji Kinerja Sistem Mekanikal

ES.2.2.2.

Arief Aryanto, ST.

Uji Kinerja Sistem Elektrikal

44BPPT

Halaman1

_1427522196.dwg

_1427522197.unknown

_1427522195.dwg