USULAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA

JUDUL PROGRAMRumah Listrik Mandiri : Perumahan Penghasil Energi Listrik BerbasisEnergi Alternatif

BIDANG KEGIATAN: PKM GAGASAN TERTULIS

Diusulkan oleh :

Nolan Firdaus B(5214100002)Angkatan 2014

Riksa Rizki Zetta A(2214100039)Angkatan 2014

Paradika Farandi A(5214100072)Angkatan 2014

Rachel Carolina(5214100104)Angkatan 2014

Ulin Maulidatul R(1514100007)Angkatan 2014

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA2014

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan YME karena berkah limpahan karunia dan ridho-Nya penulis mampu menyelesaikan karya tulis dengan judul Rumah Listrik Mandiri : Perumahan Penghasil Energi Listrik Berbasis Energi Alternatif.

Dalam kesempatan ini penulis bermaksud mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang mendukung atas terselesaikannya karya tulis ini, yaitu:

1. Allah SWT yang telah menganugrahi kesempurnaan kepada penulis

2. Keluarga penulis, Bapak dan Ibu yang telah memberikan support

3. Sserta seluruh Teman-teman penulis yang telah membantu dalam pengerjaan karya tulis ini hingga bisa terwujud.

Penulis berharap penulisan karya tulis ini bermanfaat untuk memberikan solusi atas tingkat polusi di Indonesia yang semakin tinggi dan sedikitnya lahan di perkotaan yang bisa dijadikan penghijauan.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan ini masih banyak terdapat kekurangan. Penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk bisa membuat penulis lebih baik lagi. Akhir kata, terimakasih dan selamat membaca.

Surabaya, 30 Maret 2015

Penulis

KATA PENGANTARii

DAFTAR ISI

Halaman Judul i Kata Pengantar ii Daftar Isi iii Daftar Gambar iv Ringkasan v

PENDAHULUANLatar Belakang 1Tujuan 1Manfaat 2

RUMUSAN GAGASANKondisi Pendukung Gagasan 3Solusi yang Pernah Ditawarkan 4Gagasan yang Ditawarkan 5Pihak yang Dapat Mengimplementasikan Gagasan 7Langkah-Langkah Strategis Implementasi Gagasan 7

KESIMPULANInti Gagasan 8Teknik Implementasi Gagasan 8Prediksi Keberhasilan Gagasan 8DAFTAR PUSTAKA 9

iii

Gambar 1 World Wind Energi3

Gambar 2 PLTP4

Gambar 3 PLT Angin5

DAFTAR GAMBARiv

RINGAKASAN

Indonesia merupakan negara kepulauan yang memiliki potensi sinar matahari dan angin yang cukup bagus untuk dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif. Di samping itu pemanfaatab fuel cell sebagai energi alternatif yang memiliki efisiensi paling tinggi dibanding dengan energi alternatif lain juga sangat perlu untuk diimplementasikan di Indonesia. Selain memiliki efisiensi tertinggi fuel cell juga ramah lingkungan. Dengan memanfaatkan sumber energi alternatif pada suatu perumahan untuk memenuhi kebutuhan listrik maka akan dapat membangun suatu kompleks perumahan yang ramah lingkungan dan mampu menghemat bahan bakar yang selama ini digunakan dalam pengbangkit tenaga listrik. Selain itu dapat juga untuk mengurangi beban pendistribusian PLN sebagai penghasil utama energi listrik di Indonesia.

Dengan membangun Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) dan Pembangkit Listrik Tenaga Bayu/angin (PLTB) maka akan mempu memanfaatkan potensi sinar matahari dan angin untuk menghasilkan suatu sumber listrik. Ditambah adanya Fuel cell sebagai pembangkit listrik, dimana daya yang dihasilkan dari Fuel cell tersebut sebesar 0,112 MW setara dengan 100 genset konvensional 20KVA yang biasa dipakai di industry telekomunikasi selular. Maka kombinasi antara PLTS, PLTB dan fuel cell akan mampu menyuplai energi listrik yang cukup untuk suatu komplek perumahan. PLTB dan PLTS di fungsikan sebagai sumber arus yang digunakan untuk proses elektrolisis menghasilkan H2 dari air (H2O).Bila H2 telah dihasilkan oleh proses tersebut, H2 kemudian digunakan oleh Fuel cell untuk diproses menjadi tenaga listrik.Hasil listrik dari Fuel cell tersebut kemudian digunakan sebagian sebagai sumber arus untuk proses elektrolisis kembali,dan juga untuk kebutuhan masyarakat perumahan.Bila Fuel cell telah dapat melakukan proses elektrolisis, PLTB dan PLTS kemudian difungsikan sebagai sumber energi cadangan. Konsep diaplikasikan menggunakan sistem sentralisasi yaitu dengan menggunakan sebuah rumah yang berfungsi sebagai pusat penghasil energi listrik, dan hasil energi listrik tersebut di distribusikan ke beberapa rumah yang lain

v

PENDAHULUAN Latar BelakangSumber migas yang terdapat di bumi terbatas sekali dan suatu saat akan habis, oleh karena itu diperlukan sumber energi diluar migas. Keberadaan wilayah Indonesia yang memiliki beragam sumber energi alternatif yang dapat dimanfaatkan merupakan tantangan bagi kita untuk melakukan penelitiana atau kajian agar memperoleh sumber energi alternatif. Indonesia sebenarnya mempunyai sumber energi alternatif yang dapat dimanfaatkan, seperti potensi sinar matahari, angin, gelombang,panas bumi,arus,dan lain-lain.

Penggunaan energi alternatif sudah umum digunakan oleh masyarakat amerika, eropa, dan beberapa Negara Asia. Energi alternatif tersebut biasanya diimplementasikan di rumah untk memenuhi kebutuhan sehari-hari. Pada Negara tersebut penggunaan masyarakat yang menggunakan energi alternatif mendapat bantuan subsidi dana dari pemerintah(1). Sehingga energi alternatif semakin mudah dan murah didapat.

Pada umumnya energi alternatif yang digunakan adalah energi surya dan angin.Hal ini dikarenakan alat untuk pembangkit enrgi tersebut mudah didapat, lebh murah,lebih efisien,dan lebih mudah diimplementasikan di berbagai tempat. Penggunaan sel surya misalnya dapat diimplementasikan di atap sebagai pengganti atap rumah. Penggunaan kincir angin juga dapat di implementasikan di halaman rumah yang memiliki lahan sisa.

Fuel cell sebagai energi alternatif yang memiliki efisiensi paling tinggi dibanding dengan energi alternatif lain juga semakin marak diimplementasikan pada kendaraan. Selain memiliki efisiensi tertinggi fuel cell juga ramah lingkungan. Sistem fuel cell hanya akan mengeluarkan uap air apabila memakai hidrogen murni. Tetapi ketika memakai hidrogen hasil dari reforming hidrokarbon/fosil (misal: batu bara, gas alam, dll) maka harus dilakukan uji emisi untuk menentukan apakah sistem tersebut masih dapat dikategorikan zero emisission(2).

TujuanTujuan dari program ini adalah :1. Membangun suatu perumahan yang mandiri dalam mensuplai tenaga listrik.2. Membangun pembangkit energi tenaga listrik disuatu kompleks perumahan yang ramah lingkungan.3. Menciptakan pembangkit energi tenaga listrik yang dapat menghemat penggunaan bahan bakar.

1

14. Meningkatkan pemanfaatan sumber energi terbarukan untuk pembangkit tenaga listrik.

ManfaatManfaat dari program ini adalah :1. Meningkatkan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang berkembang saat ini dengan mengubah energi-energi alternative menjadi energi listrik.2. Pada segi lingkungan dapat menciptakan suatu kompleks perumahan yang bebas dari polusi karena pembangkit listrik yang digunakan ramah lingkungan.3. Menciptakan pembangkit listrik yang tidak membutuhkan biaya banyak atau cukup ekonomis karena sumber energi yang dibutuhkan banyak tersedia di alam sekitar.4. Dapat menghemat bahan bakar yang selama ini digunakan dalam pengbangkit tenaga listrik karena sumber energi yang digunakan banyak tersedia di alam sekitar.5. Mengurangi beban pendistribusian PLN sebagai penghasil utama energi listrik di Indonesia.

RUMUSAN GAGASAN

Kondisi Pendukung GagasanSumber energi alternatif selama beberapa tahun terakhir ini semakin berkembang.Penggunaan sumber alternatif yang paling banyak digunakan adalah sumber energi yang berasal dari surya dan angin. Di Indonesia penggunaan sumber energi yang berasal dari surya dan angin masih sedikit diterapkan. Pembangkit listrik tenaga angin di Indonesia hanya ada 12 unit pembangkit.Dimana tiap unit mempunyai itu pun hanya berkapasitas sebesar 80 Kw(5). Sebagian besar daerah di Indonesia mempunyai kecepatan angin rata-rata sekitar 4 m/s, kecuali di dua propinsi yaitu NTB dan NTT. Potensi pemanfaatan sumber energi surya diindonesia sangat besar,dilihat dari radiasi harian yaitu sebesar 4,5 kWh/m2/hari. Fuel cell menggunakan hidrogen sebagai bahan bakunya, sehingga bahan bakunya melimpah dan terbaharukan. Efisiensi Fuel cell paling tinggi diantara sumber energi alternatif lainnya yaitu sebesar 60% - 80%..

Gambar 1 World Wind Energi

Sistem ini dimplementasikan dengan menggunakan PLTB dan PLTS sebagai sumber energi untuk proses elektrolisis. Setelah Fuel cell bekerja, PLTB dan PLTS digunakan sebagai sumber energi cadangan bagi perumahan.Sebagian energi listrik hasil dari Fuel cell digunakan untuk proses elektrolisis menggantikan kerja PLTB dan PLTS.Konsep ini menggunakan sistem sentralisasi dimana sebuah rumah dijadikan pusat enrgi listrik dan beberapa rumah mendapat distribusi dari rumah tersebut.Prediksi hasil yang dapat diperoleh adalah dapat membangun suatu perumahan yang mandiri dalam mensuplai tenaga listrik. Sehingga dapat menghemat penggunaan bahan bakar. Serta dapat mengurangi polusi karena semua sumber berasal dari alam sekitar yang diolah sedemikian rupa sehingga menjadi energi listrik yang dapat memenuhi kebutuhan sehari-hari.

Solusi yang Pernah Ditawarkan

Pembangkit listrik tenaga air pico Hidro merupakan salah satu slousi yang pernah ditawarkan dimana memanfaatkan sungai-sungai kecil yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik. Prinsip kerja pembangkit listrik ini yakni membendung atau membuat aliran air dari sungai dan mengalirkannya ke dalam pipa. Air yang keluar dari pipa diarahkan ke sudut turbin (kincir) hingga berputar.Proses turbin dihubungkan dengan puh (pultey) ukuran besar yang dihubungkan dengan puli ukuran kecil menggunakan alat V-belt. Puli kecil tersebut dibuat satu poros, atau satu kopel dengan menggunakan generator. Ketika turbin terputaroleh tenaga air, generator pun akan berputar dan menghasilkan tenaga listrik.

Gambar 2 PLTP

Namun upaya dalam pembangkitan energi listrik untuk memenuhi kebutuhan masyarakat tidaklah cukup hanya dengan memanfaatkan Pico hidro, karena energi listrik yang dihasilkan tidaklah begitu besar. Agar menghasilkan energi sebesar dua kilowatt, dibutuhkan debit air yang dapat mendorong turbin atau kincir di dalam pompa sebanyak 50 liter per detik. Ini setara dengan tiga galon air minum isi ulang yang harus terkucur dalam waktu satu detik. Jika digunakan sekat penyaring yang terlalu kecil, aliran air akan melambat sehingga tidak dapat memenuhi kebutuhan debit air.

Gagasan Baru yang Ditawarkan

Pembangkit listrik tenaga angin atau bayu (PLTB) mengalami perkembangan yang sangat pesat dalam 20 tahun terakhir ini, terutama di belahan Eropa utara. Jerman, Prancis dan Denmark telah menggunakan tenaga angin untuk membangkitkan hampir 20% kebutuhan energi listriknya. Pada akhir tahun 2010, diperkirakan PLTB terpasang di dunia akan mencapai lebih dari 150 GW(3). Di Indonesia penggunaan energi alternative ini masih sangat jarang sekali diterapkan. Hal ini dikarenakan Indonesia berada di daerah khatulistiwa, sehingga yang yang bertiup di Indonesia cenderung tidak stabil. Menurut data yang ada pembangkit listrik tenaga angin di Indonesia hanya ada 12 unit pembangkit. Dimana tiap unit mempunyai itu pun hanya berkapasitas sebesar 80 Kw(4). Sebagian besar daerah di Indonesia mempunyai kecepatan angin rata-rata sekitar 4 m/s, kecuali di dua propinsi yaitu NTB dan NTT. Oleh sebab itu, PLTB yang cocok dikembangkan di Indonesia adalah pembangkit dengan kapasitas di bawah 100 kW.

Gambar 3 PLT Angin

Sebagai negara tropis Indonesia mempunyai potensi energi surya yang tinggi. Hal ini terlihat dari radiasi harian yaitu sebesar 4,5 kWh/m2/hari(5). Oleh karena itu potensi pemanfaatan energi surya untuk tenaga listrik sangat besar. Sedangkan pembangkit listrik tenaga surya hanya terdapat di beberapa daerah seperti di desa Sukatani,Jawa Barat dan beberapa propinsi yang mendapat bantuan listrik dari proyek Bantuan Presiden. Kondisi geografis Indonesia yang banyak memiliki daerah terpencil sulit dihubungkan dengan jaringan listrik PLN. PLTS (Pembagkit Listrik Tenaga Surya) dengan sistem sentralisasi artinya pembangkit tenaga listrik dilakukan secara terpusat dan suplai daya ke konsumen dilakukan melalui jaringan distribusi. Sistem ini cocok dan ekonomis pada daerah dengan kerapatan penduduk yang tinggi. Contohnya PLTS di Desa Kentang Gunung Kidul mempunyai kapasitas daya 19 kWp, kapasitas baterai 200 volt dan beban berupa penerangan yang terpasang pada 85 rumah. Sementara itu PLTS dengan sistem individu daya terpasangnya relatif kecil yaitu sekitar 48-55 Wp. Jumlah daya sebesar 50 Wp per rumah tangga diharapkan dapat memenuhi kebutuhan

penerangan, informasi (TV dan Radio) dan komunikasi (Radio komunikasi). Dan sampai tahun 95 sistem ini sudah terpasang sekitar 10.000 unit yang tersebar di seluruh perdesaan Indonesia dan pengelolaannya yang meliputi pemeliharaan dan pembayaran dilaksanakan oleh KUD.

Fuel cell merupakan energi masa depan yang begitu menjanjikan dilihat dari banyak aspek. Karena menggunakan air sebagai bahan bakunya, ketersediaan bahan baku yang melimpah dan terbarukan ini tidak menjadi masalah. Pada tahun2008 penggunaan Fuel cell sebagai pembangkit listrik di Indonesia pertama kali di implementasikan pada PT. Telkomsel, dimana daya yang dihasilkan dari Fuel cell tersebut sebesar 0,112 MW setara dengan 100 genset konvensional 20 KVA yang biasa dipakai di industry telekomunikasi selular(6). Penggunaan Fuel cell untuk sumber energi pada rumah belum pernah di implementasikan diindonesia. Hal ini dikarenakan harga hydrogen yang masih mahal dan juga teknologi Fuel cell yang masih baru.

Hidrogen murni adalah bahan bakar pada Fuel cell. Harga produksi hydrogen yang mahal adalah masalah yang menghambat penggunaan Fuel cell sebagai sumber alternatif. Harga produksi yang mahal diakibatkan oleh besar arus yang digunakan pada proses elektrolisis pada pemecahan air (H2O) menjadi H2 dan O2.Pada proses elektrolisis molekul air dapat diuraikan menjadi unsur-unsur asalnyadengan mengalirinya arus listrik. Pada katoda, dua molekul air bereaksi dengan menangkap dua elektron, tereduksi menjadi gas H2 dan ion hidrokida (OH-). Sementara itu pada anoda, dua molekul air lain terurai menjadi gas oksigen (O2), melepaskan 4 ion H+ serta mengalirkan elektron ke katoda. Ion H+ dan OH- mengalami netralisasi sehingga terbentuk kembali beberapa molekul air. Reaksi keseluruhan yang setara dari elektrolisis air dapat dituliskan sebagai berikut.

2H2O(l) 2H2(g) + O2(g)

Gas hidrogen dan oksigen yang dihasilkan dari reaksi ini membentuk gelembung pada elektroda dan dapat dikumpulkan. Prinsip ini kemudian dimanfaatkan untuk menghasilkan hidrogen dan hidrogen peroksida (H2O2) yang dapat digunakan sebagai bahan baku Fuel cell(7). Karena pada proses elektrolisis diperlukan adanya aliran arus listrik,maka untuk menyuplai tenaga listrik digunakan PLTB dan PLTS..

Konsep cara kerja dari sistem ini adalah PLTB dan PLTS di fungsikan sebagai sumber arus yang digunakan untuk proses elektrolisis menghasilkan H2 dari air (H2O).Bila H2 telah dihasilkan oleh proses tersebut, H2 kemudian digunakan oleh Fuel cell untuk diproses menjadi tenaga listrik.Hasil listrik dari Fuel cell tersebut kemudian digunakan sebagian sebagai sumber arus untuk proses elektrolisis kembali,dan juga untuk kebutuhan masyarakat perumahan.Bila Fuel cell telah dapat melakukan proses elektrolisis, PLTB dan PLTS kemudian difungsikan sebagai sumber energi cadangan.Konsep diaplikasikan menggunakan sistem sentralisasi yaitu dengan menggunakan sebuah rumah yang berfungsi sebagai pusat penghasil energi listrik,

dan hasil energi listrik tersebut di distribusikan ke beberapa rumah yang lain.Hal ini dikarenakan pembangunan infrastruktur pembangkit tenaga listrik dengan energi alternatif ini membutuhkan biaya yang banyak.

Pembangkit sumber listrik alternatif tenaga air, angin, dan juga fuel cell membutuhkan tenaga ahli dalam pemasangannya. Oleh sebab itu PLN sebagai perusahaan Negara yang bergerak dalam bidang kelistrikan setidaknya dapat membantu masyarakat pemasangan pembangkit listrik yang bersumber dari energi alternatif.

Pihak-Pihak yang Dapat Mengimplementasikan Gagasan

Pembangkit istrik tenaga Bayu itu dapat diwujudkan atas kerja sama berbagai pihak. Karena itulah, pihak pertama dan utama yang dapat mengimplementasikan gagasan ini adalah Warga yang berada dalam perumahan tersebut. Pemerintah juga harus dapat andil dalam hal ini melalui Perusahaan Listrik Negara dalam menjaga dan membantu dalam manajemen listrik serta mengatur kestabilan jika disatukan dengan listrik yang dihasilkan dengan masing- masing rumah. Juga Dinas Tata Kota sebagai badan yang bertanggung jawab dalam perencanaan tata kota. Hal ini tidak terlepas dari keterkaitan kedua badan pemerintah ini terhadap implementasi Rumah Listrik Mandiri. Ketiga, tentu saja pihak Perguruan Tinggi selaku badan keilmuan yang dapat memberikan masukan dan mengembangkan sistem ini. Pihak keempat adalah LSM-LSM yang bergerak dibidang lingkungan yang menjalankan fungsi kontrol terhadap lingkungan serta swasembada listrik. Dan tentu saja juga seluruh masyarakat terutama pengguna listrik yang dihasilkan dari pembangkit tersebut.

Langkah-Langkah Strategis untuk Mengimplementasikan Gagasan

Beberapa Strategi yang dapat dilakukan untuk mewujudkan gagasan ini dengan melakukan kerjasama dengan pihak-pihak yang dapat mendukung terwujudnya rumah listrik mandiri tersebut, pihak-pihak ini bisa dengan mendukung program pemerintah untuk swadaya energi listrik serta mengurangi anggaran untuk menghasilkan energi. Dengan mengikat pemerintah, pemerintah bisa langsung mengajak pihak-pihak swasta dalam perwujudan rumah mandiri listrik mungkin pembangkit swasta dan lain sebagainya.

KESIMPULAN

Sumber energi alternatif selama beberapa tahun terakhir ini semakin berkembang. Penggunaan sumber alternatif yang paling banyak digunakan adalah sumber energi yang berasal dari surya dan angin. Di Indonesia penggunaan sumber energi yang berasal dari surya dan angin masih sedikit diterapkan. Pembangkit listrik tenaga angin di Indonesia hanya ada 12 unit pembangkit.Dimana tiap unit mempunyai itu pun hanya berkapasitas sebesar 80 Kw(5). Sebagian besar daerah di Indonesia mempunyai kecepatan angin rata-rata sekitar 4 m/s, kecuali di dua propinsi yaitu NTB dan NTT. Potensi pemanfaatan sumber energi surya diindonesia sangat besar,dilihat dari radiasi harian yaitu sebesar 4,5 kWh/m2/hari. Fuel cell menggunakan hidrogen sebagai bahan bakunya, sehingga bahan bakunya melimpah dan terbaharukan. Efisiensi Fuel cell paling tinggi diantara sumber energi alternatif lainnya yaitu sebesar 60% - 80%..

Prediksi Keberhasilan Gagasan

Sistem ini dimplementasikan dengan menggunakan PLTB dan PLTS sebagai sumber energi untuk proses elektrolisis. Setelah Fuel cell bekerja, PLTB dan PLTS digunakan sebagai sumber energi cadangan bagi perumahan.Sebagian energi listrik hasil dari Fuel cell digunakan untuk proses elektrolisis menggantikan kerja PLTB dan PLTS.Konsep ini menggunakan sistem sentralisasi dimana sebuah rumah dijadikan pusat enrgi listrik dan beberapa rumah mendapat distribusi dari rumah tersebut.

Prediksi Keberhasilan Gagasan

Prediksi hasil yang dapat diperoleh adalah dapat membangun suatu perumahan yang mandiri dalam mensuplai tenaga listrik. Sehingga dapat menghemat penggunaan bahan bakar. Serta dapat mengurangi polusi karena semua sumber berasal dari alam sekitar yang diolah sedemikian rupa sehingga menjadi energi listrik yang dapat memenuhi kebutuhan sehari-hari.

DAFTAR PUSTAKA

[1] http://rhazio.wordpress.com/2007/09/12/pembangkit-listrik-tenaga- surya/ (diakses pada 30 Maret 2015; pada pukul 09.00)[2] http://www.kamase.org/?p=174 oleh Thomas Ari Negara(diakses 30 Maret 2015; pada pukul 09.00)

[3] http://konversi.wordpress.com/2009/02/18/pembangkit-listrik-masa-depan- indonesia/ (diakses pada 30 Maret 2015; pada pukul 09.00)oleh Kadek Fendy Sutrisna ST. dan Ardha Pradikta Rahardjo

[4] http://renewableenergyindonesia.wordpress.com/2008/03/05/pembangkit- listrik-tenaga-angin/(diakses pada 30 Maret 2015; pada pukul 09.00)[5] http://www.elektroindonesia.com/elektro/energi10.html oleh Deni Almanda

(diakses pada 30 Maret 2015; pada pukul 09.00)

[6] http://www.antara.co.id/view/?i=1229083373&c=TEK&s= (diakses pada 30 Maret 2015 ; pada pukul 09.00)

[7] http://id.wikipedia.org/wiki/Elektrolisis_air (diakses pada 30 Maret 2015;

pada pukul 09.00