Training Manual Renewable Energy_Green PNPM-DANIDA

EMBASSY OF DENMARK

DANIDA

INTERNATIONAL DEVELOPMENT COOPERATION

Pembuatan buku ini didukung oleh Kedutaan Besar Denmark di Jakarta

Tentang PNPM Mandiri Program Nasional Pemberdayaan Masyarakat (PNPM) Mandiri merupakan program nasional yang mengharmonisasikan programprogram pemberdayaan masyarakat yang telah dilaksanakan oleh berbagai departemen dan kementrian seperti PPK (Program Pengembangan Kecamatan) dan P2KP (Program Pengentasan Kemiskinan Perkotaan) yang telah berlangsung sejak 1998. PNPM Mandiri diluncurkan pemerintah pada 30 April 2007 di Palu, Sulawesi Tengah dan akan dilaksanakan hingga tahun 2015, sejalan dengan target pencapaian MDGs. Diharapkan, dalam rentang waktu 2007 – 2015, modal kemandirian masyarakat telah terbentuk sehingga keberlanjutan program dapat terwujud. Tujuan PNPM Mandiri adalah meningkatkan kesejahteraan dan meningkatkan kesempatan kerja masyarakat miskin secara mandiri. Masyarakat diberikan dana stimulan dan mereka berkesempatan untuk mengidentifikasi persoalan kemiskinan mereka dan mencari jalan keluarnya dengan, merencanakan, dan melaksanakan kegiatan pembangunan yang mereka nilai perlu. Dalam upaya memecahkan berbagai persoalan tersebut, masyarakat juga diajak untuk memanfaatkan potensi ekonomi dan sosial yang mereka miliki melalui proses pembangunan secara mandiri.

MANUAL PELATIHAN Teknologi Energi Terbarukan Yang Tepat Untuk Aplikasi Di Masyarakat Perdesaan

PERNYATAAN (DISCLAIMER) Buku Manual ini dipublikasikan oleh PNPM Support Facility (PSF) yang dipersiapkan melalui Program PNPM Lingkungan Mandiri Perdesaan, dengan dukungan dana dari Pemerintah Denmark. Dipersilahkan memperbanyak seluruh atau sebagian buku ini sepanjang dipergunakan untuk keperluan pelatihan dan peningkatan kesadaran. Kami amat menghargai jika Anda mencantumkan judul dan penerbit buku ini sebagai sumber. PSF tidak bertanggung jawab atas data dan informasi yang terdapat dalam publikasi ini, atau dengan ketidaksesuaian dalam penerapan dari data dan informasi yang terdapat dalam Buku Manual ini. Pendapat, angka dan perhitungan yang terkandung dalam Buku Manual ini adalah tanggung jawab penyusun dan tidak harus mencerminkan pandangan dari Pemerintah Indonesia, Pemerintah Denmark, maupun Bank Dunia.

PENDAHULUAN

UCAPAN TERIMAKASIH Penyusun mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam pembuatan Manual Pelatihan berjudul ‘Teknologi Energi Terbarukan Yang Tepat Untuk Aplikasi Di Masyarakat Perdesaan’ ini. Manual Pelatihan ini disusun dan didisain untuk digunakan dalam pelatihan yang akan dilaksanakan oleh PNPM Mandiri Perdesaan (PNPM-MP)/ PNPM Lingkungan Mandiri Perdesaan (PNPM –LMP) - atau lebih dikenal dengan sebutan PNPM Rural/Green, diberbagai wilayah kerja PNPM MP/LMP di Sumatera dan Sulawesi. Ucapan terimakasih disampaikan kepada Danida yang telah mensponsori pembuatan Buku Training Manual ini. Demikian juga kepada Mr. Per Rasmussen, Danida Senior Adviser, atas saran dan bimbingan beliau yang sangat bermanfaat dalam menyusun Manual ini. Terimakasih yang sebesar-besarnya juga disampaikan kepada berbagai pihak yang telah memberi informasi, gagasan dan masukan baik tertulis dan tidak tertulis sesuai kepakaran masing-masing. Mereka antara lain adalah: 1. Vetri Nurliyanti : peneliti bidang energi surya 2. Sahat Pakpahan: peneliti dan tenaga ahli bidang energi angin 3. Bono Pranoto: peneliti bidang energi biomassa 4. Marlina Pandin: peneliti bidang energi angin 5. Yose Rizal: peneliti bidang mikrohidro Adapun Modul Mikrohidro atau Modul 5 dari Buku Manual ini disusun berdasarkan materi yang diperoleh dari GTZ Technical Support Unit (TSU) for Micro Hydro Power. Untuk itu Penyusun mengucapkan terimakasih kepada TSU atas materi yang diberikan tersebut sehingga Modul 5 dapat disusun sesuai dengan format yang digunakan dalam buku Manual ini. Semoga Manual ini dapat bermanfaat sebagai buku pegangan bagi para Koordinator / Fasilitator Program PNPM – MP/LMP dalam menjalankan tugas dan tanggung jawabnya untuk meningkatkan pemanfaatan Energi Terbarukan sebagai sumber energi alternatif yang sekaligus berdampak positif terhadap pemeliharaan lingkungan di wilayah kerja masing-masing. Jakarta, Januari 2011 Penyusun

4

1

PENGANTAR ET

ENERGI SURYA

BIOMASSA

2

ANGIN

MODUL

MIKROHIDRO HALAMAN

45 5

APPENDIX

2.1 TUJUAN 2.2 PENGENALAN ENERGI SURYA • Gambaran Umum • Pengukuran Radiasi Surya • Pemanfaatan Energi Surya • Kelebihan Dan Kekurangan 2.3 FOTOVOLTAIK (PV) • Prinsip Kerja PV • Komponen Sistem PV • Pemanfaatan Teknologi PV • Perancangan Sistem PV • Instalasi Sistem PV • Pengoperasian dan Perawatan Sistem PV • Aplikasi PV di Indonesia (Studi Kasus) 2.4 SURYA TERMAL • Kolektor Surya • Pemanfaatan Teknologi Surya Termal 2.5. PENGERING TENAGA SURYA • Penyuling Air Tenaga Surya / Destilasi Surya • Contoh Kasus Aplikasi Surya Termal di Indonesia 2.6 RINGKASAN 2.7 REFERENSI UTAMA 2.8. EVALUASI KEMAMPUAN

SURYA

15

PENGANTAR ET

MODUL

1.1 TUJUAN 1.2 KONSEP DASAR ENERGI • Pengertian Energi • Jenis Energi • Sumber Energi • Energi dan Daya • Satuan Energi • Kandungan energi dari bahan bakar • Pemanfaatan dan Penyediaan Energi • Menghitung konsumsi atau produksi energi 1.3 TENTANG ENERGI TERBARUKAN • Pentingnya pengembangan energi terbarukan • Potensi dan Pemanfaatan Energi Terbarukan di Indonesia • Pengembangan Teknologi Energi terbarukan • Kendala dalam pemanfaatan energi terbarukan (ET) • Kebijakan dan peraturan terkait dengan pengembangan energi terbarukan • Program Elektrifikasi Pedesaan 1.4 JENIS TEKNOLOGI ENERGI TERBARUKAN • Teknologi Energi Surya • Teknologi Energi Angin • Teknologi Energi Biomassa • Mikrohidro 1.5. PENERAPAN TEKNOLOGI ENERGI TERBARUKAN HALAMAN UNTUK MASYARAKAT PERDESAAN 1.6 RINGKASAN 1.7 REFERENSI UTAMA 1.8 EVALUASI KEMAMPUAN

PENDAHULUAN PENDAHULUAN

DAFTAR ISI

PENDAHULUAN

MODUL

3

ENERGI ANGIN

3.1. TUJUAN 3.2. PENGENALAN TEKNOLOGI ENERGI ANGIN • Pengertian Umum • Pengukuran Data Angin • Pengolahan Data Angin dan Evaluasi • Potensi Energi Angin di Indonesia • Keuntungan dan Kekurangan Energi Angin Sebagai sumber energi 3.3. TURBIN ANGIN • Prinsip dasar turbin angin • Komponen turbin angin dan fungsi • Seleksi,rancangan dan perhitungan energi turbin angin • Pengoperasian dan Pemeliharaan Sistem • Biaya investasi, pengoperasian dan pemeliharaan • Pemilihan dan aplikasi turbin angin di Indonesia 3.4.PEMANFAATAN ENERGI ANGIN A. Sistem Pemompaan Tenaga Angin • Prinsip dasar Sistem Pemompaan • Tipe dan komponen Sistem Pemompaan Tenaga Angin • Seleksi, rancangan dan perhitungan • Pengoperasian dan pemeliharaan sistem • Biaya investasi, operasi dan pemeliharaan • Pemilihan dan pemakaian di Indonesia B. Kincir Angin • Prinsip Dasar • Tipe dan komponen • Pemilihan,rancangan dan perhitungan • Operasi dan pemeliharaan sistem • Biaya investasi, operasi dan pemeliharaan • Pemilihan dan aplikasi kincir angin untuk Indonesia 3.5. RINGKASAN 3.6. REFERENSI UTAMA 3.7. EVALUASI KEMAMPUAN

HALAMAN

81

6

ENERGI BIOMASSA

ANGIN BIOMASSA MIKROHIDRO APPENDIX

7

SURYA

125

PENGANTAR ET

4

PENDAHULUAN PENDAHULUAN

MODUL

4.1. TUJUAN 4.2. PENGENALAN ENERGI BIOMASSA • Bahan Baku Biomassa • Potensi Energi Biomassa di Indonesia • Klasifikasi Biomassa sebagai Bioenergi 4.3.BIOGAS • Pengenalan Biogas • Bahan Baku Biogas • Tahapan Pembentukan Biogas • Proses Pembuatan Biogas • Peralatan Produksi Biogas • Estimasi Penentuan Kapasitas • Biaya Investasi, Operasional dan Perawatan • Contoh Aplikasi Biogas di Indonesia 4.4.BIOETANOL • Pengenalan Bioetanol • Bahan Baku Bioetanol • Proses Pembuatan Bioetanol • Peralatan Produksi Bioetanol • Estimasi Kapasitas Produksi • Biaya Investasi, Operasional dan Perawatan • Contoh aplikasi Bioetanol di Indonesia 4.5.BRIKET DAN KOMPOR BIOMASSA A. Briket Arang • Bahan Baku Briket • Proses pembuatan briket bioarang • Peralatan Produksi Briket Arang B. Kompor Biomassa • Prinsip pembuatan Kompor Biomassa • Membuat Kompor Sekam C. Biaya Investasi, Operasional dan Perawatan • Briket Arang • Kompor sekam D. Contoh aplikasi Briket Arang dan Kompor Sekam di Indonesia. • Aplikasi Briket Arang • Aplikasi kompor sekam 4.6.GASIFIKASI BIOMASSA • Pengenalan Gasifikasi Biomassa • Bahan Bakar Gasifikasi • Proses Gasifikasi • Peralatan Gasifikasi • Estimasi Penghitungan Kapasitas Gasifier • Biaya Investasi, Operasional dan Perawatan • Contoh Aplikasi Gasifikasi Biomasa 4.7. RINGKASAN 4.8.REFERENSI UTAMA 4.9. EVALUASI KEMAMPUAN HALAMAN

PENDAHULUAN

MODUL

5

MIKROHIDRO

5.1 TUJUAN 5.2 PENGENALAN TEKNOLOGI MIKROHIDRO • Pengertian Umum. Keunggulan dan kekurangan PLTMH • Potensi dan pemanfaatan tenaga air. Klasifikasi pembangkit listrik tenaga air • Dasar-dasar teknologi MHP : tinggi jatuh & debit air, energi potensial & kinetik, potensi energi air, output daya listrik • Komponen-komponen dasar dan konfigurasi lokasi PLTMH : sistem utama, komponen dasar, konfigurasi lokasi, prinsip dasar pemilihan lokasi • Relevansi PLTMH dalam konteks listrik pedesaan dan pengentasan kemiskinan 5.3 STUDI KELAYAKAN PROYEK DAN PENILAIAN AWAL • Tahap persiapan proyek : kriteria dasar, karakteristik umum proyek, tingkatan penilaian, penilaian awal • Investigasi dan penilaian lapangan : penilaian teknis dan kondisi sosial-ekonomi 5.4 BANGUNAN SIPIL • Aliran pipa : Aliran mantap dan tidak mantap, pemilihan diameter penstock ekonomis, aliran permukaan bebas, rumus ManningStrickler • Struktur pembawa : desain struktur pembawa (bilangan Froud, terowongan dan aqueduct) • Struktur intake : tipe-tipe struktur intake • Bak pengendap : penjebak sedimen • Forebay • Layout rumah pembangkit pada umumnya 5.5 SISTEM ELEKTRIKAL • Generator AC : generator sinkron dan asinkron, perbandingan, pemilihan jenis generator dan power output • Sistem control : Flow control dan Load control • Sistem transmisi dan distribusi : underground atau overhead, tegangan tinggi atau tegangan rendah 5.6 APLIKASI TURBIN • Turbin : Pelton, Cross flow, Propeller open flume, PAT 5.7 IMPLEMENTASI, OPERASI, DAN PERAWATAN PLTMH • Tender dan kontrak • Pembuatan peralatan elektro-mekanik • Manajemen konstruksi di lapangan : partisipasi masyarakat • Instalasi dan komisioning • Operasi dan perawatan : operasi pembangkit dan perawatan • Manajemen dan pengelolaan PLTMH : organisasi, pengelola, dan keuangan 5.8 RINGKASAN 5.9 REFERENSI UTAMA 5.10 EVALUASI KEMAMPUAN

HALAMAN

175 8

PENDAHULUAN PENDAHULUAN

DAFTAR SINGKATAN / Abbreviations

ANGIN BIOMASSA MIKROHIDRO

ELC EPC EPF ET ESDM FDC FPE FR FS GJ

SURYA

DJEBTKE

Ampere Alternating Current Air Fuel Ratio Ampere hours Annual kilo Watt hour Anggaran Pendapatan dan Belanja Daerah Badan Koordinasi Survei dan Pemetaan Nasional Bahan Bakar Minyak (fosil based fuel) Bahan Bakar Nabati Battery Control Unit Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi Biro Pusat Statistik (Central Bureau of Statistics) Carbon Capacity Factor Compact Fluorescent Lamp Community Service Organisation Concentrator Solar Power Danish International Development Assistance Direct Current Departemen Pertanian Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral Distributed Intelligent Load Controller Dinas Pertambangan dan Energi Direktorat Jenderal Listrik dan Pemanfaatan Energi (Directorate General of Electricity and Energy Utilization) Direktorat Jendral Energi Baru Terbarukan dan Konservasi Energi Electronic Load Controller Equipment Procurement and Construction Energy Pattern Factor Energi Tebarukan Energi dan Sumber Daya Mineral Flow Duration Curve Faktor Pola Energi Fuel Ratio Feasibility Study Giga Joule

PENGANTAR ET

A AC AFR Ah AkWh APBD BAKOSURTANAL BBM BBN BCU BPPT BPS C CF CFL CSO CSP Danida DC DEPTAN DESDM DILC Distamben DJLPE

APPENDIX

9

PENDAHULUAN

Green PNPM GW GWh H H HAWT Hg HHV Hn Hz IGC IMAG J kCal KepMen KEPPRES KESDM KOMSEKAR KSU kW kWh LAPAN LHV LMP LSM m MAD MHP MP MW N NACA NGO O OM P P3TKEBT

PDAM

10

Green Program Nasional Pemberdayaan Masyarakat (PNPM Lingkungan) Giga Watt Giga Watt hour Hydrogen head of a hydropower plant Horizontal Axis Wind Turbine Gross Head of a Hydropower Plant High Heat Value Net Head of a Hydropower Plant hertz (dimensi untuk frekuensi) Induction Generator Controller Induction Motor as Generator Joule kilo kalori Keputusan Menteri (Ministerial Decree) Keputusan Presiden (Presidential Decree) Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral Kompor Sekam Segar Koperasi Serba Usaha kilo Watt kilo Watt hour Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (Institute for Aeronautics and Space) Low Heat Value Lingkungan Mandiri Perdesaan Lembaga Swadaya Masyarakat Meter mean annual discharge Mini/Micro hydro power Mandiri Perdesaan Mega Watt Nitrogen National Advisory Committee for Aeronautics Non-Governmental Organization (lihat LSM) Oksigen Operation and Maintenance Power Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Ketenagalistrikan dan Energi Baru Terbarukan, Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral Perusahaan Daerah Air Minum

ANGIN BIOMASSA MIKROHIDRO

SP SPTA TM TR UU V VAWT W WECS WED WEPS Wh WMO Wp WPD

SURYA

PV PVC Q RE RESP RPM SHS SKEA

Pemerintah Daerah Peraturan Daerah Peraturan Presiden Perusahaan Listrik Negara Pembangkit Listrik Tenaga Air Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro Pembangkit Listrik Tenaga Surya Pembangkit Listrik Tenaga Uap Program Nasional Pemberdayaan Masyarakat (National Program for Community Empowerment) Peraturan Pemerintah Pajak Pertambahan Nilai Pounds per Square Inch Perseroan Terbatas Pusat Data dan Informasi, Energi dan Sumber Daya Mineral Fotovoltaik, Photovoltaics Poly Vinyl Chloride flow rate (discharge) Renewable Energy Renewable Energy Service Providers Rotations per Minute Solar Home System Sistem Konversi Energi Angin (Wind Energy Conversion System, see WECS) Service Providers Sistem Pemompaan Tenaga Angin Tegangan Menengah Tegangan Rendah Undang-undang Volt Vertical Axis Wind Turbine Watt Wind Energy Conversion System Wind Energy Density Wind Energy Pumping Systems Watt hours World Meteorological Organization Watt peak Wind Power Density

PENGANTAR ET

PP PPn PSI PT Pusdatin ESDM

PENDAHULUAN PENDAHULUAN

Pemda Perda Perpres PLN PLTA PLTD PLTGU PLTMH PLTS PLTU PNPM

APPENDIX

11

PENDAHULUAN

Pengenalan Manual Manual Pelatihan ‘Teknologi Energi Terbarukan Yang Tepat Guna Untuk Aplikasi Di Masyarakat Perdesaan’ ini merupakan buku pedoman utama yang digunakan dalam pelatihan yang akan dilaksanakan oleh PNPM Mandiri Perdesaan (PNPM-MP) / PNPM Lingkungan Mandiri Perdesaan (PNPM –LMP) - atau lebih dikenal dengan sebutan PNPM Rural/Green, diberbagai wilayah kerja PNPM MP/LMP. Pelatihan ini dilaksanakan dalam rangka penguatan kapasitas dalam aplikasi energi terbarukan bagi masyarakat pedesaan, dengan menguraikan konsep, prinsip dasar, dan dasar perancangan teknologi energi terbarukan, khususnya jenis energi surya, angin, biomassa, dan mikrohidro. Manual ini selanjutnya digunakan dalam pelatihan fasilitator PNPM-MP/LMP dan staf lapangan LSM yang bekerja di wilayah kerja PNPM. Tujuan Pembuatan Manual Manual pelatihan ini disusun untuk digunakan dalam jangka waktu pelatihan (3 -5 hari) untuk Fasilitator (PNPM MP/LMP) dan staf peningkatan kapasitas CSO. Manual bertujuan untuk memberikan informasi teknis tentang teknologi Energi Terbarukan yang relevan dan sesuai untuk pelatihan fasilitator PNPM dan pekerja lapangan di perdesaan, sehingga meningkatkan kemampuan mereka dalam memberikan saran, bimbingan dan pembelajaran kepada masyarakat perdesaan target dalam rangka pelaksanaan tugas program PNPM. Manual Pelatihan ini terdiri dari lima modul pelatihan yang terpisah sesuai dengan topik yang dibahas. Isi Manual pelatihan disesuaikan dengan target peserta pelatihan yang yang semuanya memiliki gelar sarjana dari berbagai disiplin ilmu, termasuk biologi, pertanian, kehutanan, teknik sipil, ilmu sosial, dan ekonomi. Manual diharapkan dapat memberikan gambaran dan presentasi dari berbagai jenis pilihan energi terbarukan yang tersedia dan relevan, dan berbagai teknologi yang tersedia untuk aplikasi di perdesaan setempat. Referensi dan isi manual disesuaikan dengan kondisi Indonesia, termasuk keberadaan penyedia jasa energi terbarukan, teknologi, produk, pengalaman di lapangan, implikasi biaya, pemeliharaan teknologi yang diperlukan, kapasitas kebutuhan bangunan, dan lain-lain. Manual Pelatihan juga mencakup pertanyaan-pertanyaan untuk menguji pengetahuan yang diperoleh dan memperdalam pemahaman terhadap teknologi Energi Terbarukan. Untuk setiap modul, Manual Pelatihan menyampaikan saran untuk bacaan lebih lanjut oleh peserta pelatihan, termasuk informasi daftar link berbagai situs web yang relevan dan bermanfaat.

12

PENDAHULUAN PENDAHULUAN PENGANTAR ET

Peserta Kursus Pelatihan Pedoman ini dirancang untuk kelompok target peserta yang bekerja sama dengan masyarakat dalam kerangka PNPM Green/Lingkungan dan PNPM Perdesaan yang standar. Para peserta mencakup Fasilitator (PNPM Perdesaan dan Lingkungan) dan perluasan kapasitas OMS dan staf peningkatan kapasitas, dan harus memberikan informasi teknis tentang teknologi Energi Terbarukan yang relevan dan sesuai untuk pelatihan fasilitator PNPM dan staf lapangan perdesaan, untuk memungkinkan mereka untuk memberikan saran dan bimbingan dalam pekerjaan sehari-hari mereka dengan masyarakat sasaran. Organisasi Modul

SURYA

Panduan ini terdiri dari lima modul pelatihan sesuai dengan topik yang dibahas. Setiap modul berisi tujuan pelatihan, materi pelatihan sesuai dengan topik spesifik dari jenis energi terbarukan, dan penerapan teknologi tersebut (studi kasus). Setiap modul juga berisi ringkasan, daftar referensi utama atau referensi lainnya, evaluasi kemampuan yang diberikan pada akhir setiap Modul. Ringkasan tersebut juga dapat digunakan sebagai checklist oleh instruktur untuk memeriksa bahwa semua isi dari Modul telah lengkap dimasukkan. Referensi utama menunjukkan detail sumber informasi dari topik yang disajikan Modul.

ANGIN

MODUL 1 memperkenalkan konsep dasar dan prinsip-prinsip pada teknologi energi terbarukan serta kebijakan dan program-program yang berkaitan dengan energi terbarukan di Indonesia. MODUL 2 menjelaskan prinsip-prinsip dasar teknologi energi surya dan mengelaborasi berbagai aplikasi teknologi energi surya di Indonesia termasuk penerapan surya fotovoltaik (PV) dan solar thermal.

BIOMASSA

MODUL 3 menjelaskan prinsip-prinsip dasar teknologi energi angin dan mengelaborasi berbagai aplikasi teknologi energi angin di Indonesia termasuk penerapan turbin angin dan beberapa pemanfaatan langsung energi angin seperti penyediaan listrik, pompa angin dan kincir angin.

MIKROHIDRO

MODUL 4 menguraikan berbagai sumber bahan baku biomassa yang potensial yang dapat diproses untuk menghasilkan energi terbarukan melalui aplikasi teknologi energi biomassa yang tepat guna seperti biogas, pengolahan bioetanol, pengolahan biomassa padat, kompor berbahan bakar biomassa padat (briket, dll) dan gasifikasi biomassa.

13

APPENDIX

MODUL 5 menjelaskan prinsip-prinsip dasar teknologi energi air dan mengelaborasi aplikasi teknologi energi air sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro mencakup bangunan sipil, sistem elektrikal, dan turbin air. Modul 5 ini disusun berdasarkan materi yang diberikan oleh GTZ Technical Support Unit (TSU) for Micro Hydro Power.

PENDAHULUAN Petunjuk Penggunaan Modul • Sebelum mempelajari Modul ini, peserta program pelatihan disarankan mempelajari daftar isi Modul, dan ringkasan yang ada pada setiap Modul untuk mempermudah pemahaman dalam proses pembelajaran pada saat program pelatihan berlangsung. • Sebelum mengikuti program pelatihan, disarankan peserta menggali informasi mengenai potensi energi terbarukan di wilayah kerja masing-masing melalui berbagai akses informasi dan komunikasi secara optimal sesuai dengan kemampuan. • Mengikuti pelatihan dengan seksama dengan memperhatikan langkah-langkah penjelasan dalam setiap Modul (Modul 2 sampai dengan Modul 5), sehingga dapat mempermudah proses penerapan dan diseminasi pengetahuan tentang teknologi energi terbarukan kepada target masyarakat PNPM di lapangan. • Menjawab soal latihan dalam modul dengan jawaban yang singkat, tepat, dan mengerjakannya sebaik mungkin sesuai dengan kemampuan masing-masing. • Bila dalam mengerjakan tugas/soal menemukan kesulitan, peserta dapat mengkonsultasikan dengan instruktur /pelatih. • Setiap menemukan kesulitan, catatlah untuk dibahas pada sesi diskusi dan tanya jawab. • Setelah mengikuti pelatihan, peserta diminta tetap memanfaatkan Manual Pelatihan dan mempelajarinya lebih jauh khususnya untuk jenis teknologi yang akan diterapkan di masyarakat.

14

PENGANTAR ENERGI TERBARUKAN

MODUL

1

PENGENALAN

MODUL

1

PENGANTAR ET

1.2. KONSEP DASAR ENERGI

MODUL PENGANTAR ENERGI TERBARUKAN

1.1. Tujuan Setelah mempelajari Modul ini, peserta diharapkan: • Memiliki pemahaman yang baik tentang konsep dasar energi, misalnya : satuan energi, kandungan energi bahan bakar, penggunaan energi dan penyediaan energi • Memahami definisi dan terminologi yang penting yang berkaitan dengan energi terbarukan • Mengerti pentingnya pengembangan energi terbarukan di Indonesia • Mengetahui kebijakan energi terbarukan dan program energi terbarukan di Indonesia • Mengenal beberapa aplikasi teknologi energi terbarukan bagi masyarakat pedesaan di Indonesia

16

1.2. Konsep dasar energi • Pengertian Energi Energi adalah kemampuan untuk melakukan pekerjaan. Energi adalah daya yang dapat digunakan untuk melakukan berbagai proses kegiatan meliputi listrik, energi mekanik dan panas. Sumber energi adalah sebagian dari sumber daya alam antara lain berupa minyak dan gas bumi, batubara, air, panas bumi, gambut, biomasa dan sebagainya, baik secara langsung maupun tidak langsung dapat dimanfaatkan sebagai energi.

• Jenis Energi Secara umum jenis energi dapat dibedakan dalam enam kategori yakni: a. Energi mekanik, b. Energi listrik; c. Energi elektromagnetik; d. Energi kimia; e. Energi nuklir; f. Energi panas. Energi listrik merupakan energi yang sangat mudah terpakai karena dapat dikonversi menjadi bentuk energi lain dengan mudah dan efisien. Energi listrik merupakan energi yang luas penggunannya, keuntungannya mudah dalam pengaturan dan penyebaran (distribusi) secara simultan dan tidak terputus-putus. Energi elektromagnetik berkaitan dengan radiasi elektromagnetik, termasuk radiasi ultraviolet dan sinar infra merah. Energi thermal merupakan bentuk energi dasar yang mana semua jenis energi dapat dikonversikan menjadi energi panas.

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

non-renewable yang habis pakai, seperti minyak, gas dan batu bara.

MIKROHIDRO

17

APPENDIX

Pengantar Energi Terbarukan

BIOMASSA

Sumber energi dari bumi dapat dikelompokkan dalam jenis energi terbarukan (renewable energy) dan energi fosil (non-renewable atau depleted energy) seperti minyak bumi, batu bara dan gas alam. Energi terbarukan adalah sumber energi yang dihasilkan dari sumberdaya energi yang secara alamiah tidak akan habis dan dapat berkelanjutan jika dikelola dengan baik, antara lain: energi panas bumi, energi matahari, biofuel, aliran air sungai, panas surya, angin, biomassa, biogas, ombak laut, dan suhu kedalaman laut.

ANGIN

• Sumber Energi

Energi dan daya adalah dua konsep utama dalam sektor energi terbarukan. Standar internasional satuan energi adalah Joule. Simbol untuk joule adalah J. Daya adalah suatu tingkat / laju di mana energi diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya, yakni tingkat dimana pekerjaan dilakukan. Misalnya, turbin angin mengubah energi kinetik angin menjadi energi listrik (listrik). Semakin kuat daya turbin angin akan menghasilkan energi listrik yang lebih besar. Satuan daya adalah watt (simbol W). Satu watt nilainya sama dengan satu joule per detik. Dengan kata lain, daya 1 Watt menunjukkan pekerjaan yang dilakukan, yaitu energi yang sedang dikonversi, dengan nilai satu joule per detik. Sebagai contoh, sebuah bola lampu listrik 25 watt mengubah energi listrik menjadi cahaya dan panas pada tingkat 25 joule per detik. Contoh lain, sebuah mesin sepeda motor memiliki output daya maksimum sebesar 45.000 watt (atau sama dengan 45 “kW”) menggunakan energi kimia (dalam bentuk bensin) untuk memproduksi hingga 45.000 joule per detik energi kinetik di roda belakang. Kapasitas adalah istilah lain untuk daya yang sering digunakan untuk menyatakan besarnya daya peralatan energi terbarukan.

SURYA

Ditinjau dari sudut penyediaannya, energi dapat dikelompokkan menjadi energi baru dan terbarukan (renewable) dan energi

• Energi dan Daya

PENGANTAR ET

Dilihat dari segi ekonomi, energi dapat dikelompokkan menJadi energi komersial (minyak, listrik, gas, batubara, dan lainlain) dan energi nonkomersial (kayu, arang, sampah, jerami, dan lain-lain).

PENDAHULUAN

Menurut bentuknya energi dapat dikelompokkan menjadi energi padat, cair dan gas. Dari aspek teknologi, energi dikelompokkan menjadi energi konvensional (teknologi energi yang biasa digunakan masyarakat) dan energi non-konvensional (teknologi energi yang belum biasa digunakan masyarakat).

MODUL

1

PENGANTAR ET

• Satuan Energi

1.2. KONSEP DASAR ENERGI

Standar internasional satuan energi adalah Joule atau kilo kalori (kCal), tapi besaran satu joule adalah jumlah energi yang sangat kecil (contoh satu batang coklat mengandung sekitar 1.000.000 joule energi). Oleh karena itu, umumnya satuan kilowatt jam (kWh) lebih sering digunakan dalam bidang energi terbarukan, karena kWh adalah satuan yang lebih besar energi dari joule (1 kWh = 3.6 juta joule). Disamping itu, pengertian kWh dapat digunakan dalam kegiatan pemakaian energi ataupun peralatan yang menghasilkan energi. Salah satu contoh adalah tagihan pemakaian listrik dinyatakan dalam kWh. Setiap bentuk energi memiliki nilai panas, atau nilai energi sendiri, dan masingmasing bentuk energi tersebut juga diukur menurut volume ataupun menurut berat. Minyak bumi biasanya diukur dengan barel, gas bumi dengan meter kubik, batu bara dengan satuan berat kg, energi listrik dengan kWh. Beberapa satuan energi yang umum digunakan dapat dilihat pada Tabel 1.

• Kandungan energi dari bahan bakar (Nilai Kalori)

• Pemanfaatan dan Penyediaan Energi Pemanfaatan energi adalah kegiatan menggunakan energi, baik langsung maupun tidak langsung dari sumber energi. Penyediaan energi adalah kegiatan atau proses menyediakan energi, baik yang berasal dari dalam maupun luar negeri. Kebijakan pokok yang diterapkan Pemerintah dalam kaitannya dengan pemanfaatan dan penyediaan energi meliputi : ■ Penyediaan : Jaminan ketersediaan pasokan energi domestik; optimasi produksi energi; perwujudan konversi energi. ■ Penggunaan Energi : Efisiensi energi; diversifikasi energi. ■ Penetapan kebijakan harga energi yang disesuaikan terhadap harga ekonomis dengan pertimbangan kemampuan dari perusahaan kecil dan membantu yang miskin dalam jangka waktu tertentu. ■ Perlindungan lingkungan dengan penerapan prinsip pengembangan yang berkelanjutan.

Nilai kalori atau kandungan energi dari bahan bakar sering dinyatakan dengan menggunakan kWh. Satuan joule digunakan sebagai satuan energi untuk bahan bakar sebelum diubah menjadi panas atau listrik, dan kWh yang digunakan sebagai unit energi untuk panas atau listrik yang dihasilkan. Nilai kalor beberapa jenis bahan bakar dapat dilihat pada Tabel 2.

18

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

Setara dengan = 1055.6 Joules (J) = 106 J = 109 J = 1012 J = 1015 J Setara 1 juta ton batubara Setara 1 juta ton minyak 1 kilowatt-hour (kWh) Setara dengan 172,000 barel minyak Setara 8.46 barel minyak = 1000 Kg = 6.2898 barel

1 horsepower-hour

= 2.684520 MJ

1 kilowatt-hour

= 3.6 MJ* = 3,414 Btu (Int)

SURYA

Satuan 1 Btu 1 MJ 1 GJ 1 TJ 1 PJ 29.0 PJ 41.868 PJ 3.60 MJ 1 PJ gas alam 1 ton LPG 1 ton 1 kilolitre

Konsumsi energi (kWh) = daya(kW) x waktu (hour / jam)

Bentuk Bahan bakar padat

Jenis bahan bakar Batu bara Kokas Kayu Bagase Tanaman biomasa

Bahan bakar cair

LPG Gasoline Bensin Minyak tanah Minyak bakar Minyak diesel Minyak diesel Minyak bakar

Listrik

Listrik

propane penerbangan Otomotif Tenaga penggerak Otomotif Industri high sulphur

MJ/litre 25.3 33.0 34.2 37.5 37.3 38.6 39.6 40.8

GJ/tonne 49.6 49.6 46.4 46.1 46.2 45.6 44.9 42.9

3.6 MJ/kWh

19

APPENDIX

Pengantar Energi Terbarukan

Propane butane reformed gas coke oven blast furnace

MJ/m3 39.0 93.3 124.0 20.0 18.1 4.0

MIKROHIDRO

Gas alam LPG LPG Gas kota Gas Gas

Limbah kapas

GJ/tonne 29.527 19.763 15.345 27.0 16.2 9.6 18.0

BIOMASSA

Bahan bakar gas

Tipe bituminous sub-bituminous Lignit Dry

ANGIN

Tabel 2. Nilai kalor beberapa jenis bahan bakar (energi)

PENGANTAR ET

Definisi dari satuan kWh ini terkait dengan kegiatan mengkonsumsi energi atau peralatan yang menghasilkan energi. Satu kWh didefinisikan sebagai jumlah energi yang dikonsumsi (atau dihasilkan) oleh satu kilowatt (1.000 W) Alat dalam satu jam. Konsumsi energi atau produksi karena itu berhubungan dengan daya dari generator atau boiler, dapat dihitung dengan:

Tabel 1. Satuan energi

PENDAHULUAN

• Menghitung konsumsi atau produksi energi

MODUL

1.3. TENTANG ENERGI TERBARUKAN

1

PENGANTAR ET

1.3. TENTANG ENERGI TERBARUKAN

• Pentingnya pengembangan energi terbarukan

itu, desentralisasi listrik pedesaan dapat menjadi pilihan terbaik.

Pangsa konsumsi energi akhir di Indonesia didominasi oleh minyak, diikuti oleh gas, batubara dan energi hidro, dan sepertinya impor minyak dan produk petroleum akan meningkat untuk memenuhi meningkatnya permintaan domestik. Dengan pertumbuhan konsumsi yang cepat, diperkirakan bahwa tanpa sumber daya energi yang baru dan upaya efisiensi energi, Indonesia dapat menjadi importir minyak murni dalam waktu dekat. Tabel 3 menunjukkan status potensial dari energi fosil di Indonesia. Untuk mengurangi pangsa bahan bakar fosil, terutama untuk pembangkit listrik, pemerintah telah berinisiatif untuk meningkatkan penggunaan sumber energi terbarukan. Penggunaan energi terbarukan untuk elektrifikasi pedesaan di Indonesia berpotensi, karena ribuan pulau dari kepulauan membuatnya sulit untuk membangun sistim distribusi listrik yang saling terhubung, baik secara fisik maupun secara finansial. Oleh karena

• Potensi dan Pemanfaatan Energi Terbarukan di Indonesia Potensi sumber energi terbarukan di Indonesia meliputi 4,8 KWh/m2/hari energi surya, 458 MW energi mini/mikro hidro, 49.81 GW Biomassa, 3-6 M/detik tenaga angin, dan 3 GW nuklir (cadangan uranium). Indonesia juga memiliki sumber energi hidro yang besar dengan total potensial diperkirakan 75.67 GW (Tabel 4). Walaupun potensi dari energi terbarukan seperti biomassa, panas bumi, energi surya, energi air, energi angin, dan energi lautan relatif tinggi, namun tidak digunakan secara signifikan, yakni kurang dari 4% pada tahun 2007. Kebijakan energi nasional Indonesia bertujuan untuk mengurangi ketergantungan pada minyak dan gas dan untuk membuat variasi campuran energi dengan meningkatkan pangsa dari sumber energi yang lain

Tabel 3 Status Potensial dari Energi Fosil Jenis Energi Fosil Minyak Gas Batubara

Rasio Cad/ Prod (tahun)

Sumber Daya

Cadangan

Produksi

86.9 milyar barel

9.1 juta barel

387 juta barel

23 tahun

384.7 TSCF

185.8 TSCF

2.95 TSCF

62 tahun

58 milyar Ton 19.3 milyar ton

132 juta Ton

146 tahun

Sumber: DESDM (2007)

20

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

845.00 juta BOE

75.67 GW

Panas Bumi

219 Juta BOE

27.00 GW

0.8 GW

Mini/Micro Hydro

0.45 GW

0.45 GW

0. 206 GW

Biomass

49.81 GW

49.81 GW

0.3 GW

Tenaga Surya

-

2

Tenaga Angin

9.29 GW

Uranium (Nuklir)

Cadangan

Setara

4.80 kWh/m /hari

0.01 GW

9.29 GW

0.0006 GW

24.112 ton* e.q. 3 GW untuk 11 tahun

PENGANTAR ET

Tenaga Air

Kapasitas Terpasang 4.2 GW

Jenis Energi non Fosil

PENDAHULUAN

Tabel 4 Potensi Energi Terbarukan di Indonesia

Sumber: DJLPE (2008)

• Kendala dalam pemanfaatan energi terbarukan (ET)

MIKROHIDRO

Pengembangan dari penggunaan energi terbarukan untuk elektrifikasi pedesaan mengalami sejumlah hambatan dikarenakan : (1) Kebijakan Pemerintah terhadap bahan bakar fosil. (2) Energi terbarukan pada umumnya membutuhkan

21

APPENDIX

Pengantar Energi Terbarukan

Penerapan teknologi energi terbarukan, seperti angin, sistem rumah surya, photovoltaic terpusat, mikro hidro, dan pico-hidro, dalam program elektrifikasi pedesaan dari tahun 2005 sampai 2008 ditunjukkan dalam Tabel 5.

BIOMASSA

Teknologi energi terbarukan yang telah dikembangkan secara signifikan ditunjukkan dengan meningkatnya jumlah teknologi yang memasuki pasar komersial. Beberapa teknologi energi yang menggunakan biomassa, panas bumi, dan energi hidro telah mencapai tahap komersial, dimana mereka dapat digunakan untuk elektrifikasi pedesaan. Komponen mikro hidro seperti turbin, alat pengatur, dan peralatan listrik sekarang ini telah dibuat dengan kandungan lokal yang tinggi. Walaupun tidak semuanya diproduksi secara lokal, modul photovoltaic telah dirakit secara lokal. Pemanas air dengan panas surya

ANGIN

• Pengembangan Teknologi Energi terbarukan

dan pengering tenaga surya juga dibuat secara lokal. Perlengkapan pengering tenaga surya untuk produk pertanian telah berada dalam tahap fabrikasi. Penghasil gas biomassa telah diproduksi secara komersial di Indonesia. Komponen Sistem Konversi Energi Angin Skala Kecil kecuali generator sekarang dapat diproduksi secara lokal. Tetapi, keandalan dan efisiensi teknologi tersebut perlu ditingkatkan (Pratomo,2004).

SURYA

seperti energi terbarukan. Indonesia telah menargetkan untuk memenuhi pangsa dari energi terbarukan sampai dengan 17% pada tahun 2025, seperti yang dinyatakan dalam Cetak Biru Program Penerapan Energi Nasional 2007-2025 (ESDM, 2007).

MODUL

1

PENGANTAR ET

Tabel 5. Implementasi energi terbarukan untuk listrik perdesaan Tahun Jenis Energi 2005 2006 2007 Terbarukan

2008

1.3. TENTANG ENERGI TERBARUKAN

80 kW (1 unit)

kW (3 unit)

735 kW (9 unit)

80 kW (1 unit)

Solar Home System (SHS)

119.5 kWp (2,390 units)

1.574 kWp (31,488 units)

2.029 kWp (40,598 units)

2.000 kWp (40,000 units)

PLTS terpusat

18 kWp (5 unit)

-

102.4 kWp (5 unit)

150 kWp (9 units)

Mikrohidro

155 kW (4 units)

702 kW (12 units)

1.169 kW (7 units)

782 kW (7 units)

Pikohidro

50 kW (25 units)

30 kW (15 units)

45 kW (18 units)

--

Angin

Sumber: DJLPE (2008) investasi awal yang tinggi. (3) Tidak ada pinjaman lunak jangka panjang dari Bank / Lembaga keuangan lokal. (4) Kurangnya data dan infrastruktur penunjang. (5) Sumber daya energi terbarukan pada umumnya bersifat intermittent (PLN, 2009). Dari aspek teknis, makin banyak komponen dari teknologi energi terbarukan yang kini dapat diproduksi secara lokal di Indonesia, seperti pembangkit tenaga mikro hidro dan biomassa skala kecil. Akan tetapi, pemakaian energi surya (contoh modul PV) dan sistem energi angin masih membawa kandungan import yang tinggi.

masyarakat. b. Harga teknologi ET yang belum kompetitif dibanding energi konvensional juga menghambat laju perkembangan pemanfaatan ET. c. Terbatasnya informasi mengenai teknologi ET yang dimiliki masyarakat perdesaan juga menghambat pertumbuhan teknologi ET. d. Kurangnya tenaga teknis di lapangan sehingga menyulitkan perawatan setelah pemasangan (layanan purna jual)

• Kebijakan dan peraturan terkait dengan pengembangan energi terbarukan a. Dari aspek teknologi, hambatan utama

Beberapa kendala dalam pemanfaatan ET adalah: adalah sering ditemukan rendahnya kualitas teknologi ET sehingga banyak menimbulkan kegagalan. Selain itu, masih ditemukan ketidaksesuaian antara teknologi ET dengan kondisi sosial, geografi dan ekonomi

22

Dasar dari pengembangan energi terbarukan seperti yang dinyatakan dalam Blue Print Pengelolaan Energi Nasional adalah target

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

Menggunakan Energi Terbarukan Skala Kecil dan Menengah Atau Kelebihan Tenaga Listrik

Peraturan Pemerintah mengenai penyediaan dan pemanfaatan tenaga listrik

PENGANTAR ET

Pemerintah untuk meningkatkan peranan energi terbarukan dalam total bauran energi nasional dari kurang dari 4% pada tahun 2006 menjadi 17% pada tahun 2025. Dalam mencapai target, Pemerintah telah memberlakukan peraturan untuk meningkatkan penggunaan energi terbarukan di Indonesia dan beberapa peraturan lainnya yang sedang diformulasikan.

Peraturan Pemerintah No.5/2006 tentang Kebijaksanaan Energi Nasional yang tercatat dalam keputusan ini telah menentukan strategi pengembangan energi terbarukan, meliputi: • Implementasi kewajiban energi hidro kecil yang dapat diperbaharui untuk penggunaannya. • Memperbaiki model pendanaan seperti kredit usaha skala kecil.

23

APPENDIX

Pengantar Energi Terbarukan

Kebijaksanaan Energi Nasional

MIKROHIDRO

8. Peraturan Menteri ESDM Nomor 31 Tahun 2009 tentang Harga Pembelian Tenaga Listrik oleh PT PLN (Persero) dari Pembangkit Tenaga Listrik Yang

BIOMASSA

6. Peraturan mengenai Penyediaan dan Pemanfaatan Listrik (Peraturan Pemerintah No.26/2006). Sebagai revisi dari Peraturan Pemerintah No.10 tahun 1989 untuk mengamankan listrik nasional.

ANGIN

5. Undang-undang Nomor 15 tahun 1985 mengenai Ketenagalistrikan

SURYA

Peraturan Pemerintah No.10/1989 direvisi ke Peraturan Pemerintah No.03/2005 dan No.26/2006 mengenai penyediaan Beberapa peraturan dan undang-undang dan pemanfaatan listrik diterbitkan untuk mendukung pengembangan untuk melaksanakan diversikasi sumber energi terbarukan yang telah dikeluarkan energi untuk pembangkit tenaga listrik, meliputi : khususnya beralih dari bahan bakar minyak 1. Peraturan Pemerintah Nomor 5 tahun ke bahan bakar non-minyak, termasuk 2006 mengenai kebijakan energi pemanfaatan energi terbarukan. nasional. Dalam hubungannya dengan 2. Instruksi Presiden No.1/2006 dan pengembangan energi terbarukan, No.2/2006 pada penyediaan dan peraturan tersebut mengharuskan implementasi bahan bakar bio dan Pemerintah untuk memprioritaskan batubara cair. pemakaian sumber daya energi 3. Kebijakan Hijau Energi (Keputusan terbarukan yang ada secara lokal untuk penghasil listrik; dan proses pembelian Menteri No.2/2004). 4. Undang-undang Nomor 30 tahun diterapkan melalui pemilihan langsung (tanpa tender). 2007 mengenai Energi.

MODUL

1

PENGANTAR ET

• Memperbaiki produksi perlengkapan energi terbarukan melalui lisensi, usaha bersama dan perakitan.

1.3. TENTANG ENERGI TERBARUKAN

Walaupun potensi dari energi terbarukan seperti biomassa, panas bumi, energi surya, energi air, energi angin, dan energi lautan secara relatif tinggi, namun tidak digunakan secara signifikan. Kebijakan energi nasional Indonesia bertujuan untuk mengurangi ketergantungan pada minyak dan gas dan untuk membuat variasi campuran energi dengan meningkatkan pangsa dari sumber energi alternatif seperti energi terbarukan. Indonesia telah menargetkan untuk memenuhi pangsa dari energi terbarukan sampai dengan 17% pada tahun 2025, seperti yang dinyatakan dalam Cetak Biru Program Penerapan Energi Nasional 2007-2025 (ESDM, 2007). Target dari bauran energi dan elastisitas energi yang ditetapkan dalam Kebijakan Energi Nasional adalah sebagai berikut (Gambar 1): 1. Pencapaian elastisitas energi kurang dari satu pada tahun 2025. 2. Target bauran energi nasional pada tahun 2025 : Minyak kurang dari 20%; Gas kurang dari 30%; Batubara kurang dari 33%; Bahan Bakar Nabati paling sedikit 5%; Panas Bumi paling sedikit 5%; energi baru dan energi terbarukan lainnya, terutama biomassa, nuklir, tenaga hidro, tenaga surya, dan tenaga angin paling sedikit lima persen (5%); batubara cair paling sedikit 2%.

24

Secara detil Pemanfaatan energi terbarukan pada tahun 2025 ditargetkan seperti berikut : • Panas Bumi : 9,500 MW • Mikro hidro : 500 MW (on grid) and 330 MW (off grid) • Energi Surya : 80 MW • Biomassa : 810 MW • Energi Angin : 250 MW (on grid) and 5 MW (off grid) • Bio-diesel : 4.7 juta kiloliter • Gasohol : 5% dari konsumsi minyak bumi

Undang-undang No.30/2007 Tentang Energi Menurut Undang-undang No.30/2007, energi akan dikelola di bawah prinsip penggunaan yang menguntungkan, rasionalitas, efisiensi yang adil, peningkatan nilai tambah, keberlanjutan, kesejahteraan masyarakat, pengawetan fungsi lingkungan, ketahanan nasional, dan integritas dengan memprioritaskan kemampuan nasional. Penetapan dan penggunaan energi menurut Undang-undang ini diatur sebagai berikut : 1. Energi akan dibuat tersedia melalui : inventarisasi sumber daya energi; meningkatkan cadangan energi; mengembangkan keseimbangan energi; membuat variasi, melestarikan, dan mengintensifkan sumber daya energi dan energi; dan menjamin bahwa sumber daya energi dan energi didistribusikan, dihantarkan,

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN PENGANTAR ET

dan disimpan dengan baik.

dan/atau pemerintah daerah menurut otoritas mereka masing-masing untuk jangka waktu tertentu sampai tercapai nilai ekonomis.

ANGIN

2. Prioritas untuk penyediaan energi oleh Pemerintah dan/atau pemerintah daerah akan diberikan pada daerah yang dalam pengembangan, daerah terpencil, dan daerah pedesaan dengan memakai sumber daya energi lokal, khususnya sumber daya energi terbarukan.

SURYA

Gambar 1: Target Energi Mix Nasional 2025 (Peraturan Pemerintah No.5/2006 Terhadap Kebijakan Energi Nasional)

• Program Elektrifikasi Pedesaan

MIKROHIDRO

25

APPENDIX

Pengantar Energi Terbarukan

BIOMASSA

Sampai tahun 2005, dari 62.929 desa di Indonesia, 58.962 (84,32%) telah 3. Daerah yang memproduksi sumber dielektrifikasi melayani 14,2 juta daya energi akan diprioritaskan untuk pelanggan rumah tangga pedesaan memperoleh energi dari sumber (RUKN,2006). Ini berarti bahwa 10.967 energi lokal. desa tidak punya akses listrik. Target 4. Penentuan energi dan energi yang meningkat secara bertahap telah terbarukan akan ditingkatkan oleh ditetapkan, untuk mencapai rasio Pemerintah dan pemerintah daerah elektrifikasi sebesar 90,4% pada tahun menurut otoritas mereka masing- 2020, dan 93% pada tahun 2025. Sedikit berbeda dengan target nasional, skema masing. target yang lain diperkenalkan oleh PLN, 5. Setiap entitas bisnis, pendirian disebut Visi 75/100, yang menargetkan bisnis permanen dan individual yang bahwa pada tahun 2020, perayaan ulang menyediakan energi dari sumber tahun Indonesia ke-75, rasio elektrifikasi energi yang baru dan sumber energi akan mencapai 100%. terbarukan dapat memperoleh fasilitas jaringan utama dari dan/atau insentif dari Pemerintah Mengingat

MODUL

1

PENGANTAR ET

1.4. TEKNOLOGI ENERGI TERBARUKAN 26

Perusahaan Listrik Negara (PLN) tidak mampu memenuhi 50 – 60% kebutuhan elektrifikasi pedesaan, ada potensi besar untuk mengembangkan listrik di luar jaringan dengan menggunakan energi terbarukan. Departemen Sumber Daya Energi dan Mineral (MEMR) mengeluarkan Keputusan Menteri No.1122 K/30/ MEM/2002 tentang Pembangkit Tenaga Kecil yang Terdistribusi (PSK Tersebar) pada 12 Juni 2002 untuk menjamin ketersediaan listrik dengan memberikan peluang bisnis bagi produsen listrik skala kecil yang memakai energi terbarukan untuk menjual listrik ke PLN dengan harga yang distandarisasikan, dengan kapasitas total maksimum yang terpasang sebesar 1 MW. Sumber energi terbarukan yang tercakup dalam keputusan meliputi: angin, surya, mini/mikro hidro, produk pertanian atau limbah industri, sumber dendro-thermal (kayu) atau energi panas bumi. Keputusan ini dimaksudkan untuk merangsang sektor swasta seperti pemerintah daerah untuk menemukan potensial produksi energi terbarukan untuk pembangkit listrik. Harga jual pembangkit listrik dari PSK Tersebar adalah harga pada titik interkoneksi dengan sistem PLN. Harga jualnya adalah 80% dari biaya produksi per KWh (HPP atau Harga Pokok Penjualan) dihubungkan ke kisi-kisi tegangan menengah dan 60% HPP, ketika menjual listrik berdasarkan kapasitas non perusahaan. Peraturan Menteri No. 002/2006 dikeluarkan untuk mengatur pengusahaan tenaga listrik skala menengah (1-10 MW) yang menggunakan energi terbarikan. Kedua regulasi diatas direvisi melalui Peraturan Menteri ESDM

Nomor 31/2009 yang menetapkan Harga Pembelian Tenaga Listrik oleh PT PLN (Persero) dari Pembangkit Tenaga Listrik Yang Menggunakan Energi Terbarukan Skala Kecil dan Menengah Atau Kelebihan Tenaga Listrik. Departemen dan lembaga yang berurusan dengan pengembangan energi terbarukan dan elektrifikasi pedesaan meliputi : 1. Direktorat Jendral Energi Baru Terbarukan dan Konservasi Energi (DJEBTKE), Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral (dulu Direktorat Jendral Listrik dan Pemanfaatan Energi (DJLPE). 2. Lembaga Penerbangan dan Antariksa (LAPAN) 3. Departemen Koperasi dan Usaha Kecil Menengah 4. Perusahaan Listrik Negara (PLN) 5. Departemen Pekerjaan Umum (untuk tenaga hidro) 6. Badan Penerapan dan Penilaian Teknologi (BPPT) 7. Berbagai institusi Pemerintah yang lain dan institusi pendidikan, berbagai organisasi non-pemerintah (LSM) dan agensi pembangunan dan kerjasama internasional.

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

1.4. JENIS TEKNOLOGI ENERGI TERBARUKAN

Pada sistem surya termal, kolektor surya menyerap radiasi matahari dan mengkonversinya menjadi energi panas yang digunakan untuk memanaskan medium fluida seperti air atau udara yang dapat digunakan secara langsung atau pun tidak langsung untuk berbagai aplikasi seperti ; pemanas air (water heater), pengering hasil pertanian (solar dryer), distilasi / desalinasi, memasak (solar cooker), pendingin surya (solar cooling), pembangkit listrik (solar thermal power plant), etc. Selain itu teknologi surya termal juga berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai sumber pemanas tambahan untuk proses-proses produksi pada industri yang membutuhkan energi termal.

SURYA

Energi surya merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang dimanfaatkan melalui dua macam teknologi yaitu teknologi fotovoltaik (PV) dan teknologi fototermik (surya termal). Teknologi PV mengkonversi langsung cahaya matahari menjadi listrik melalui perangkat semikonduktor yang disebut sel surya, sedangkan teknologi surya termal memanfaatkan panas dari radiasi matahari dengan menggunakan alat pengumpul panas atau yang biasa disebut kolektor surya.

disebut juga sebagai balance of system / BOS. Aplikasi teknologi PV antara lain: PLTS pedesaan / perkotaan (on grid / off grid), Solar Home System (SHS), solar street lighting, solar pumping, BST solar, solar refrigerator, etc.

PENGANTAR ET

• Teknologi Energi Surya

BIOMASSA MIKROHIDRO

27

APPENDIX

Pengantar Energi Terbarukan

ANGIN

Teknologi PV dimanfaatkan untuk pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) berupa sistem terpusat (centralized), sistem tersebar (stand alone) dan sistem hibrida (hybrid system). Centralized PV system adalah pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) yang mensuplai listrik secara terpusat untuk berbagai lokasi/ beban yang bersifat on grid maupun off grid. Sistem stand alone hanya mensuplai listrik khusus untuk kebutuhan beban Potensi energi surya di Indonesia sangat yang tersebar di masing-masing lokasi dan besar sekitar 4.8 KWh/m2 atau setara bersifat off grid. Pada sistem hybrid, PLTS dengan 112.000 GWP yang didistribusikan digunakan bersama-sama dengan sistem sepanjang tahun dimana kepulauan pembangkit lainnya dalam mensuplai Sulawesi, Papua, Nusa Tenggara, dan listrik. Komponen sistem umumnya terdiri Maluku memiliki rata-rata penyinaran surya dari rangkaian sel surya yang membentuk yang lebih tinggi. Potensial kumulatif dari 6 modul surya (PV Panel) dan beberapa energi surya dapat mencapai 1203.75.10 komponen pendukung seperti baterai, MW. Tetapi, energi surya yang digunakan inverter, sistem kontrol dan lain-lain yang sejauh ini hanya menyediakan 10 MWp.

MODUL

1

PENGANTAR ET

1.4. TEKNOLOGI ENERGI TERBARUKAN

Pada tahun 2008, kapasitas sel surya yang dipasang mencapai 8 MW yang mana 1.38 MW adalah Solar Home System (SHS), yang juga disebut Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). Pemerintah menargetkan untuk memasang 33.000 unit SHS pada sejumlah desa terpencil di Indonesia pada tahun 2009, yang mana akan menggunakan sampai dengan 40 persen dari total anggaran yang dialokasikan untuk elektrifikasi pedesaan. 1

dan panel, kabel, sistem kendali, lampu dan perlengkapan asesoris lainnya dan baterai.

Sel surya atau dalam dunia internasional lebih dikenal sebagai solar cell atau photovoltaic cell, merupakan sebuah peralatan semikonduktor yang memiliki permukaan yang luas dan terdiri dari rangkaian dioda tipe P dan N, yang mampu merubah energi sinar matahari menjadi energi listrik. Solar cell memiliki banyak Pemerintah telah mengeluarkan Road aplikasi dan cocok untuk digunakan bila Map ‘penggunaan energi surya’ yang tenaga listrik dari jaringan/grid tidak menetapkan target 0,87 GW dari kapasitas tersedia, seperti di wilayah terpencil, SHS yang terpasang sampai dengan tahun satelit pengorbit, kalkulator, pompa air, 2025, atau kira-kira 50 MWp/tahun. Target dll. ini menunjukkan potensial untuk pasar Energi radiasi matahari dirubah menjadi yang signifikan untuk mengembangkan arus listrik searah dengan mempergunakan energi surya di masa mendatang. lapisan-lapisan tipis dari silicon (Si) murni dan bahan semi konduktor lainnya, yang disebut solar cell yang besarnya sekitar Solar Photovoltaic (PV) atau 10 ~ 15 cm persegi. Pada saai ini silicon Fotovoltaik merupakan bahan yang paling banyak Sistem PV kebanyakan diterapkan dalam dipakai, dan merupakan suatu unsur yang pedesaan dan daerah terpencil atau pada banyak terdapat di alam. daerah potensial tenaga surya namun tidak memiliki akses ke jaringan listrik Tenaga listrik yang dihasilkan oleh satu sel PLN. Penggunaan PV kebanyakan untuk surya sangat kecil maka beberapa sel surya elektrifikasi pedesaan, pemompaan air, harus digabungkan sehingga terbentuklah telekomunikasi, dan lemari pendingi di satuan komponen yang disebut module. klinik kesehatan pedesaan. Sistem PV Produk yang dikeluarkan oleh industriyang dipasang biasanya punya rentang industri sel surya adalah dalam bentuk kapasitas dari 40 Wp sampai 80 Wp per modul ini. Pada applikasinya, karena tenaga listrik unit. Perlengkapan PV-SHS terdiri dari sel surya yang dihasilkan oleh satu module masih cukup kecil (rata-rata maksimum 1 Kompas (2008). PLTS Solusi Atasi Kekuran- tenaga listrik yang dihasilkan 130 W) gan Listrik Di Bengkulu’. Kompas, 28 Septem- maka dalam pemanfaatannya beberapa ber 2008 module digabungkan dan terbentuklah

28

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

Mengembangkan pemanfaatan SESF di perdesaan dan perkotaan.

Sasaran dan strategi Pengembangan PV ( Fotovoltaik) di Indonesia

•

Mendorong komersialisasi SESF dengan memaksimalkan keterlibatan swasta.

Sasaran Pengembangan Fotovoltaik di Indonesia :

•

Mengembangkan industri SESF dalam negeri yang berorientasi ekspor.

•

•

Mendorong terciptanya sistem dan pola pendanaan yang efisien dengan melibatkan dunia perbankan.

Semakin berperannya pemanfaatan energi surya di daerah perkotaan.

•

Semakin murahnya harga energi dari solar photovoltaic , sehingga tercapai tahap komersial.

•

Terlaksananya

produksi

Kondisi geografis Indonesia yang terdiri atas pulau-pulau yang kecil dan banyak yang terpencil menyebabkan sulit untuk dijangkau oleh jaringan listrik yang bersifat terpusat. Untuk memenuhi kebutuhan energi di daerah-daerah semacam ini,

29

APPENDIX

Pengantar Energi Terbarukan

peralatan

Peluang Pemanfaatan Fotovoltaik

MIKROHIDRO

•

Semakin berperannya pemanfaatan energi surya fotovoltaik dalam penyediaan energi di daerah perdesaan, sehingga pada tahun 2020 kapasitas terpasangnya menjadi 25 MW.

BIOMASSA

•

Gambar 2. Hirarki module (cell-modulearray)

ANGIN

Mendorong pemanfaatan SESF secara terpadu, yaitu untuk keperluan penerangan dan kegiatan produktif. Mengembangkan SESF melalui dua pola, yaitu pola tersebar dan terpusat yang disesuaikan dengan kondisi lapangan. Pola tersebar diterapkan apabila letak rumah-rumah penduduk menyebar dengan jarak yang cukup jauh, sedangkan pola terpusat diterapkan apabila letak rumahrumah penduduk terpusat.

SURYA

•

PENGANTAR ET

Sistem Energi Surya Fotovoltaik (SESF) apa yang disebut array. Sebagai contoh dan peralatan pendukungnya di dalam untuk menghasilkan listrik sebesar 3 kW negeri yang mempunyai kualitas tinggi dibutuhkan array seluas kira-kira 20 ~ dan berdaya saing tinggi. 30 meter persegi. Untuk lebih jelasnya, hirarki module dapat dilihat pada Gambar Strategi pengembangan energi surya 2. fotovoltaik di Indonesia adalah sebagai berikut:

MODUL

1

PENGANTAR ET

salah satu jenis energi yang potensial untuk dikembangkan adalah energi surya. Dengan demikian, energi surya dapat dimanfaatkan untuk p enyedian listrik dalam rangka mempercepat rasio elektrifikasi desa.

komponen utama SESF masih mahal mengakibatkan harga SESF menjadi mahal, sehingga kurangnya minat lembaga keuangan untuk memberikan kredit bagi pengembangan SEEF; •

Sulit untuk mendapatkan suku cadang dan air accu , khususnya di daerah perdesaan, menyebabkan SESF cepat rusak;

•

Pemasangan SESF di daerah perdesaan pada umumnya tidak memenuhi standar teknis yang telah ditentukan, sehingga kinerja sistem tidak optimal dan cepat rusak.;

•

Pada umumnya, penerapan SESF dilaksanakan di daerah perdesaan yang sebagian besar daya belinya masih rendah, sehingga pengembangan SESF sangat tergantung pada program Pemerintah;

•

Belum ada industri pembuatan sel surya di Indonesia, sehingga ketergantungan pada impor sangat tinggi. Akibatnya, dengan menurunnya nilai tukar rupiah terhadap dolar menyebabkan harga modul surya menjadi semakin mahal.

1.4. TEKNOLOGI ENERGI TERBARUKAN

Selain dapat digunakan untuk program listrik perdesaan, peluang pemanfaatan energi surya lainnnya adalah: •

Lampu penerangan lingkungan;

jalan

•

Penyediaan listrik peribadatan.

•

Penyediaan listrik untuk sarana umum. Dengan daya kapasitas 400 Wp sudah cukup untuk memenuhi listrik sarana umum;

•

Penyediaan listrik untuk sarana pelayanan kesehatan, seperti: rumah sakit, Puskesmas, Posyandu, dan Rumah Bersalin;

untuk

dan rumah

•

Penyediaan listrik untuk Kantor Pelayanan Umum Pemerintah. Tujuan pemanfaatan SESF pada kantor pelayanan umum adalah untuk membantu usaha konservasi energi dan mambantu PLN mengurangi beban puncak disiang hari;

•

Untuk pompa air ( solar power supply for waterpump ) yang digunakan untuk pengairan irigasi atau sumber air bersih (air minum).

Kendala Pengembangan Fotovoltaik di Indonesia •

30

Harga modul surya yang merupakan

Sistem Pemanas Surya Penerapan sistem panas surya adalah penerapan kolektor untuk proses pasca panen yang digunakan untuk produk pertanian tertentu yang membutuhkan kualitas standar ekspor seperti kopi, kokoa, tembakau, dan teh, sebagai pengganti pengeringan tradisional dengan surya. Ada peningkatan permintaan untuk

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

sektor masyarakat cukup luas, yaitu:

•

Pemanas air domestic;

•

Pemasak/oven;

•

Bangunan komersial atau perkantoran, yaitu: untuk pengkondisian ruangan ( Solar Passive Building , AC) dan pemanas air;

•

Pompa air

•

Penyuling air ( Solar Distilation/Still );

•

Pendingin (radiatif, absorpsi, evaporasi, termoelektrik, kompressip, tipe jet);

•

Rumah tangga, seperti: untuk pemanas air dan oven/ cooker ;

•

Sterilisator surya;

•

PUSKESMAS terpencil di pedesaan, yaitu: untuk sterilisator, refrigerator vaksin dan pemanas air.

•

Pembangkit listrik dengan menggunakan konsentrator dan fluida kerja dengan titik didih rendah.

Kendala Pengembangan Energi Surya Termal Kendala utama yang dihadapi dalam pengembangan surya termal adalah: Teknologi energi surya termal untuk memasak dan mengeringkan hasil pertanian masih sangat terbatas. Akan tetapi, sebagai pemanas air, energi surya termal sudah mencapai tahap komersial. Teknologi surya termal masih belum berkembang karena sosialisasi ke masyarakat luas masih sangat rendah;

•

Daya beli masyarakat rendah, walaupun harganya relatif murah;

Peluang Pemanfaatan Energi Surya Termal Prospek teknologi energi surya termal cukup besar, terutama untuk mendukung peningkatan kualitas pasca-panen komoditi pertanian, untuk bangunan komersial atau perumahan di perkotaan. Prospek pemanfaatannya dalam sektor-

31

APPENDIX

Pengantar Energi Terbarukan

MIKROHIDRO

•

BIOMASSA

Untuk skala kecil dan teknologi yang sederhana, kandungan lokal mencapai 100 %, sedangkan untuk sistem dengan skala industri (menengah) dan menggunakan teknologi tinggi (seperti pemakaian Kolektor Tabung Hampa atau Heat Pipe ), kandungan lokal minimal mencapai 50%.

ANGIN

Pengering pasca panen (berbagai jenis teknologi);

SURYA

Industri, khususnya agro-industri dan industri pedesaan, yaitu untuk penanganan pasca-panen hasil-hasil pertanian, seperti: pengeringan (komoditi pangan, perkebunan, perikanan/peternakan, kayu olahan) dan juga pendinginan (ikan, buah dan sayuran);

PENGANTAR ET

•

Beberapa peralatan yang telah dikuasai perancangan dan produksinya seperti sistem atau unit berikut: •

PENDAHULUAN

penggunaan panas surya untuk air minum di daerah pulau melalui sistem desalinasi air laut.

MODUL

1

PENGANTAR ET

•

Sumber daya manusia (SDM) di bidang surya termal masih sangat terbatas. Saat ini, SDM hanya tersedia di Pulau Jawa dan terbatas lingkungan perguruan tinggi.

Contoh penerapan pemanas surya yang terdiri dari komponen kolektor dan drying bin dapat dilihat pada Gambar 4. Sistem pengering surya untuk kakao dapat dilihat pada Gambar 3.

Transmigrasi, Departemen Komunikasi dan Informasi (Depkominfo), dan Departemen Koperasi, juga telah berperan.

• Teknologi Energi Angin

1.4. TEKNOLOGI ENERGI TERBARUKAN

Energi angin adalah sumber energi terbarukan yang dapat diubah menjadi energi mekanis dan listrik melalui sistem konversi. Energi kinetik yang ditampilkan dalam gerakan angin dapat diubah menjadi energi mekanis untuk mengoperasikan perlengkapan mekanis seperti pompa, kincir, dan lain-lain. Energi mekanis kemudian digunakan untuk memutar rotor dalam generator untuk menghasilkan listrik. Kedua proses ini disebut konversi energi angin, sementara Gambar 3. Teknologi Pengering Surya sistem atau perlengkapannya disebut sistem konversi energi angin. Konversi ke Untuk Petani Kakao (AMARTA, 2009) energi mekanis disebut ‘sistem konversi energi angin mekanis’ atau kincir angin, Implementasi Teknologi Energi dan konversi ke listrik dilakukan dalam Surya sebuah sistem konversi energi angin Implementasi teknologi energi surya elektrik,yang lebih dikenal sebagai turbin secara khusus difokuskan pada sistem angin. Saat ini, pembangkit listrik telah solar photovoltaic, baik untuk sistem menjadi penggunaan energi angin yang stand-alone seperti solar home system lebih umum, dimana energi mekanis (SHS) dan pembangkit listrik tenaga yang juga diketahui sebagai penggunaan surya yang terpusat. Sejak tahun 1992, langsung digunakan tidak terlalu sering. Pemerintah, melalui Direktorat Jendral Penggunaan energi angin di lokasi yang Listrik dan Pemanfaatan Energi (DJLPE), dipilih membutuhkan data/informasi sekarang Direktorat Jenderal Energi potensial (pasokan) angin aktual dan Baru Terbarukan dan Konservasi Energi permintaan pada lokasi. Analisis dan (DJEBTKE) telah menerapkan teknologi evaluasi yang lebih akurat pada kedua energi surya, melalui Program Elektrifikasi aspek bersama dengan perhitungan Pedesaan (Program Listrik Pedesaan). ekonomis akan menghasilkan sebuah Departemen Pemerintah lainnya, penerapan sistem konversi energi angin seperti Departemen Tenaga Kerja dan yang optimal.

32

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

angin skala menengah (10-100 kW), tetapi karena lokasi yang terpencil, investasi yang tinggi dan perawatan yang mahal dibutuhkan, karenanya secara finansial tidak menarik. Jumlah total perkiraan potensial energi angin di Indonesia adalah 9.29 GW. Rangkuman potensial angin umum yang melintasi Indonesia sebagai hasil pemetaan potensial angin oleh LAPAN pada 120 lokasi ditampilkan dalam Tabel 6.

PENGANTAR ET

Energi angin dapat digunakan secara praktis untuk pembangkit listrik, pompa air, isi ulang tenaga baterai, dan penumbuk padi atau gandum. Turbin angin modern yang besar dapat dioperasikan secara bersamasama pada Wind Farm untuk pembangkit listrik. Sedangkan turbin yang kecil digunakan pada rumah tangga dan daerah terpencil (atau pulau kecil) yang off grid, untuk memenuhi kebutuhan energinya. Penerapannya selain sebagai Wind Farm juga sebagai Stand alone baik yang terhubung ke Grid maupun tidak. Dengan demikian, pembangkit listrik tenaga angin sangat cocok untuk diterapkan di tempat terpencil maupun didaerah yang on grid.

SURYA ANGIN BIOMASSA

Potensial energi angin di Indonesia umumnya tidak besar, dengan kecepatan angin terletak pada rentang 2.5 – 5 m/s. Tetapi, kecepatan yang lebih besar dari 5 m/s ditemukan di beberapa lokasi di : Nusa Tenggara Timur, Nusa Tenggara Barat, Sulawesi Selatan, dan daerah pantai selatan Jawa. Potensial ini secara teknis memadai untuk sistem konversi energi

PENDAHULUAN

Pemerintah Indonesia telah mempersiapkan sejumlah peraturan dan undang-undang, mengatur strategi yang baik seperti mengambil tindakan nyata yang ditujukan pada mendukung pengembangan dan penerapan energi baru dan dapat diperbaharui, yang pada gilirannya diharapkan mampu memasok energi berdasarkan potensial dan implementasi lokal. Kontribusi energi baru dan dapat diperbaharui diharapkan meningkat secara nasional menjadi 11% pada tahun 2025 (Pusdatin ESDM,2010). Khususnya untuk energi angin, penerapannya diharapkan mencapai 250 MW pada tahun 2025, tetapi saat ini hanya sekitar 1 MW kapasitas yang terpasang di seluruh negeri.

Table 6 Potensi Angin Rata-rata di Indonesia Kecepatan Angin (m/detik )

Tenaga Listrik ( W/m2 )

Kapasitas ( kW )

Skala Kecil

2,5 - 4,0

< 75

s/d 10

Skala Menengah Skala Besar

4,0 - 5,0

> 5,0

> 150

Jawa, NTB, NTT, Maluku, Sulawesi, pesisir Sumatera Barat

10 – 100

NTB, NTT, Sulawesi Selatan, Sulawesi Tenggara, Sulawesi Utara dan Jawa Timur

> 100

Sulawesi Selatan, NTB dan NTT, daerah pantai di wilayah Selatan Jawa

33

APPENDIX

Pengantar Energi Terbarukan

75 – 150

Lokasi

MIKROHIDRO

Tipe

MODUL

1

PENGANTAR ET

1.4. TEKNOLOGI ENERGI TERBARUKAN 34

lokasi (siting) yang tepat berdasarkan data angin yang akurat yang berlaku sepanjang waktu guna mendukung mesin turbin angin. Karena itu studi potensi angin anual pada lokasi didaerah yang Turbin angin menangkap energi angin terindikasi berpotensi merupakan hal yang dengan dua atau tiga baling-baling, yang mutlak dilakukan sebelum memutuskan akan memutar rotor untuk menghasilkan pembangunan suatu pembangkit tenaga listrik. Turbin diletakkan pada puncak angin di lokasi tersebut.   menara dengan ketinggian 100 feet (30 meter) atau lebih di atas tanah, karena Untuk pemanfaatan kincir angin bagi pada kondisi tersebut angin lebih kuat pembangkitan tenaga listrik skala kecil, dan sedikit mengalami turbulensi. Untuk diperlukan sebuah pengatur tegangan, itu diperlukan data profil kecepatan angin oleh karena kecepatan angin yang dari menara 50 meter, dengan memasang berubah-ubah, sehingga tegangan juga anemometer pada ketinggian 30 meter berubah. Diperlukan sebuah batere untuk dan 50 meter. Sehingga data profil annual menyimpan energi, karena sering terjadi kecepatan angin ini dapat digunakan angin tidak bertiup. Bila angin tidak untuk menghitung potensi daya yang akan bertiup, perlu dicegah generator bekerja sebagai motor: oleh karena itu perlu pula terbangkitkan secara komersial. sebuah pemutus tegangan otomatik, Sebuah pembangkit listrik tenaga angin seperti ditunjukkan pada gambar 4. dapat dibuat dengan menggabungkan beberapa turbin angin sehingga menghasilkan listrik ke unit penyalur listrik. Listrik dialirkan melalui kabel transmisi dan didistribusikan ke rumah-rumah, kantor, sekolah, dan sebagainya. Turbin angin dapat memiliki tiga buah bilah turbin. Jenis lain yang umum adalah jenis turbin dua bilah. Angin akan memutar sudut turbin, kemudian memutar sebuah poros yang dihubungkan dengan generator, lalu menghasilkan listrik. Turbin untuk pemakaian umum berukuran 50-750 kilowatt. Sebuah turbin kecil, kapasitas 50 kilowatt, digunakan untuk perumahan, piringan parabola, atau pemompaan air. Gambar 4. Skema Pusat Listrik Tenaga Kelangsungan suatu pembangkit tenaga Angin Skala Kecil angin sangat bergantung pada pemilihan

Disamping itu juga dapat dikombinasikan dengan photovoltaic (PV) sehingga menjadi sistem hibrida pembangkit listrik yang saling mem-back-up.

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

• Teknologi Energi Biomassa

ANGIN

2010 pangsanya akan menjadi 2% atau setara dengan 5.29 juta Kilo Liter (KL), dalam tahun 2011-2015 pangsanya akan mencapai 3% setara dengan 9.84 juta KL, dan dalam tahun 2016-2025 pangsanya akan mencapai 5% setara dengan 22.26 juta KL. Esterifikasi dari material sayuran ke dalam biodiesel adalah teknologi yang digunakan paling luas dalam mencapai target ini, dan Bioetanol digunakan untuk menggantikan bahan bakar fosil seperti bahan bakar kendaraan dalam sektor angkutan.

BIOMASSA MIKROHIDRO

Sumber utama dari segera tersedianya energi biomassa di Indonesia adalah ampas

35

APPENDIX

Pengantar Energi Terbarukan

SURYA

Ada beberapa proses konversi biomassa. Proses konversi yang sederhana adalah dengan mengubah biomassa menjadi briket sehingga mudah disimpan, diangkut, dan mempunyai ukuran dan kualitas yang seragam. Jenis konversi lain adalah mengubah biomassa melalui proses kimia dan fisika seperti anaerobic digestion (peruraian tanpa bantuan oksigen) yang menghasilkan gas metana. Pirolisis, gasifikasi dan karbonisasi (dekomposisi menggunakan panas) yang menghasilkan produk bahan bakar padat berupa karbon dan produk lain berupa karbon dioksida dan metana. Pengkonversian menjadi

PENGANTAR ET

bahan bakar cair dapat dilakukan dengan cara kimia esterifikasi (biodiesel) dan Biomassa adalah produk fotosintesa secara fermentasi (bioethanol). yang menyerap energi matahari dan mengkonversi karbon dioksida dengan Biomassa telah digunakan secara air menjadi senyawa karbon, hidrogen tradisional dan sumber energi yang paling dan oksigen. Biomasa merupakan bahan lama dikenal di Indonesia, terhitung biologis yang hidup atau baru mati yang hampir 40 persen dari total konsumsi dapat digunakan sebagai sumber bahan energi, kebanyakan digunakan di pedesaan bakar setelah diolah terlebih dahulu dan daerah terpencil. Total potensial melalui serangkaian proses yang dikenal biomassa untuk pembangkit listrik di sebagai konversi biomassa. Umumnya Indonesia diperkirakan sekitar 49.8 GW energi biomasa selain merujuk pada dengan kapasitas yang terpasang saat ini materi tumbuhan yang dipelihara untuk 178 MW. Diperkirakan bahwa Indonesia diolah menghasilkan Bahan Bakar Nabati menghasilkan 146.7 juta ton biomassa (BBN) atau biofuel, juga mencakup setiap tahunnya, setara dengan sekitar materi tumbuhan yang digunakan untuk 470 GJ/y. produksi serat, bahan kimia, atau panas. Bahan bakar nabati diproyeksikan Biomassa dapat pula meliputi limbah mencapai 5% dari campuran energi terbiodegradasi yang dapat digunakan nasional pada tahun 2025, sebagai bagian sebagai bahan bakar. Biomassa dari kontribusi energi terbarukan 17% tidak mencakup materi organik yang dari kebutuhan energi nasional. Menurut telah tertransformasi oleh proses geologis peta jalan untuk mengembangkan menjadi zat seperti batu bara atau minyak pangsa bahan bakar bio dalam campuran bumi. energi nasional, dalam tahun 2005-

MODUL

1

PENGANTAR ET

1.4. TEKNOLOGI ENERGI TERBARUKAN

beras yang menawarkan potensial energi teknis terbesar yaitu 150 Gj/tahun, kayu karet dengan 120 Gj/tahun, ampas gula dengan 78 Gj/tahun, ampas minyak kelapa sawit, 67 Gj/tahun, dan sisanya lebih kecil dari 20 Gj/tahun berasal dari ampas kayu lapis dan veneer, ampas penebangan, ampas kayu gergajian, ampas kelapa, dan ampas pertanian. Sumber biomassa ini dapat membantu dalam memasok baik panas maupun listrik untuk rumah tangga pedesaan dan industri (APERC,2004). Penggunaan biomassa untuk pembangkit energi sudah sering digunakan dalam industri berbasis biomassa skala menengah dan besar, seperti minyak kelapa sawit, gula,dan kayu lapis. Kebanyakan pendidih biomassa yang saat ini beroperasi di Indonesia ketinggalan jaman dengan efisiensi yang rendah dan emisi yang tinggi. Industri minyak kelapa sawit adalah salah satu argoindustri di Indonesia yang menarik banyak investor domestik sebagaimana investor asing. Dalam pabrik minyak kelapa sawit dan gula, juga ada potensial besar dari ampas biomassa yang belum digunakan, seperti tandan buah kosong (EFB) yang dihasilkan dari proses minyak kelapa sawit atau pucuk gula dan daun dalam penanaman gula batu. Yang terakhir mewakili ampas biomassa yang besar dan hemat biaya dalam industri pabrik gula yang menyebabkan sedikit efek agronomis. Teknologi ranjang berfluida tampaknya menjadi teknologi biomassa lanjutan yang terbukti paling baik untuk mengatasi kadar air bagas yang tinggi sebagaimana tandan buah segar (ADB,2003).

36

Untuk industri berbasis biomassa ukuran kecil, seperti industri kayu dan beras, jenis teknologi yang paling umum adalah gasifier bed tetap karena desainnya sederhana, biaya produksi rendah, dan mudah dioperasikan. Kebanyakan dimasukkan secara manual. Saat ini, kayu, arang, sekam padi dan tempurung kelapa dipertimbangkan sebagai bahan bakar biomassa yang sesuai untuk gasifikasi. Biomassa terkonsentrasi dalam jumlah yang kecil namun dalam cakupan yang lebih besar (dalam desa terpencil) tersedia dalam pabrik beras besar (LRM) dan perusahaan penggergajian kayu skala kecil. Ampas yang dihasilkan dari agrosektor tersebut dapat menghasilkan listrik dengan kapasitas kira-kira 100 kWe. Kelebihan listrik (sebagian selama siang hari dan semuanya selama malam hari) dapat dijual lewat kisi-kisi pedesaan. Teknologi yang sesuai untuk penggunaan sampah kayu adalah gasifikasi bed tetap dan down draft.

Kogenerasi Biomassa Kogenerasi dapat diartikan sebagai proses menghasilkan dua bentuk energi yang berguna, normalnya listrik dan panas yang menggunakan sumber bahan bakar yang sama seperti material biomassa. Sistem kogenerasi berdasarkan kepada biomassa secara normal memuncaki jenis siklus uap, dimana panas yang dihasilkan dari pembakaran digunakan pertamakali untuk pembangkit uap untuk menjalankan sistem turbin generator dan uap yang terpakai dari turbin digunakan sebagai

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

Gasifikasi biomassa skala kecil dengan kapasitas sekitar 15-176 kW untuk saat ini sebagian besar ditemukan sebagai proyek percontohan, dan belum sepenuhnya tersedia secara komersial. Perbaikan teknis sangat diperlukan dalam sistem feeding dari bahan bakar, pembersihan gas, pembuangan abu dan keseluruhan sistem

BIOMASSA MIKROHIDRO

kontrol otomatis. Sebuah perkembangan baru pada teknologi ini adalah unit percontohan (demonstration plant) gasifikasi sekam padi yang dipasangkan dengan genset untuk menghasilkan listrik 100 kW. Proyek ini berbasis di Haur

37

APPENDIX

Pengantar Energi Terbarukan

berbasis

ANGIN

Di Indonesia, untuk industri

SURYA

biofuel, atau biomassa, menjadi karbon monoksid (CO) dan hidrogen dengan mereaksikan bahn mentah (raw material ), seperti sampah/limbah rumah tangga atau kompos pada suhu tinggi dengan jumlah oksigen/ uap panas (steam) yang terkontrol (terbatas). Campuran gas yang dihasilkan dari reaksi ini disebut gas sintetis atau syngas yang merupakan bahan bakar (fuel) . Gasifikasi adalah suatu cara untuk mengambil energi dari berbagai tipe bahan organik yang berbeda-beda (Wikipedia, 2010).

PENGANTAR ET

panas yang dibutuhkan oleh proses biomassa skala kecil, yaitu industri kayu dan penggilingan padi, jenis teknologi (Bhattacharya dan Abdul Salam,2006). Di Indonesia, kogenerasi biomassa paling umum digunakan adalah gasifiers kebanyakan dipasang dalam industri unggun tetap karena desainnya yang berbasis biomassa seperti industri minyak sederhana, biaya pembuatan yang kelapa sawit, kayu dan gula. Beberapa relatif murah, dan kemudahan operasi. menggunakan sistem pembangkit kogenerasi yang ada adalah Kebanyakan pembangkit tenaga sampah kayu 5.5 MW pengumpan secara manual. Pada saat ini, di PT. Siak Raya Timber di Pekanbaru, kayu, arang, sekam padi dan tempurung Sumatera dan pembangkit kogenerasi kelapa adalah bahan yang dianggap cocok 35 ton/jam pada 35 bar yang dipasang untuk bahan bakar biomassa gasifikasi. pada PT. Kurnia Musi Plywood Industry Biomassa terkonsentrasi dalam jumlah di Palembang. Diperkirakan bahwa yang lebih kecil tetapi dalam cakupan produksi minyak kelapa sawit dan gula yang lebih besar (di desa-desa terpencil) akan menjadi sektor dimana permintaan tersedia di penggilingan padi besar energi biomassa akan meningkat dengan (LRM) dan pabrik gergajian kayu skala luas di masa mendatang. Indonesia adalah kecil. Residu yang dihasilkan dari sektor penghasil minyak kelapa sawit kedua pertanian ini akan mampu menghasilkan listrik dengan kapasitas sekitar 100 kWe. terbesar di dunia (Indarti, 2001). Kelebihan listrik (sebagian di siang hari dan penuh di malam hari) bisa dijual melalui Gasifikasi Biomassa jaringan listrik pedesaan. Teknologi yang Gasifikasi adalah suatu proses yang cocok untuk pemanfaatan limbah kayu mengubah bahan-bahan karbon, seperti adalah fixed-bed ( unggun tetap ) dengan batubara, minyak bumi (petroleum), tipe down draft gasifier. (ADB, 2003).

MODUL

1

Geulis-Indramayu, Jawa Barat, di mana padi merupakan tanaman dominan. EPC unit gasifikasi dilakukan oleh perusahaan nasional ( Anonym, 2007).

PENGANTAR ET

• Mikrohidro

1.5. PENERAPAN TEKNOLOGI ET UNTUK MASYARAKAT PERDESAAN

Energi mikrohidro sangat potensial di wilayah-wilayah Indonesia yang kaya akan pegunungan dan mempunyai sumber air mengalir (sungai). Teknologi air sebagai pembangkit tenaga air air skala kecil (disebut Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLMTH), yang sering disebut Mikrohidro), adalah salah satu teknologi pemanfaatan energi yang handal dan hemat biaya, yang dapat dijadikan sebagai pertimbangan dalam penyediaan energi yang ramah lingkungan. Walaupun ada sejumlah definisi yang berbeda, klasifikasi PLTMH berdasarkan standar UNIDO yaitu: Pico Hydro untuk kapasitas 10 MW. Teori dasar perhitungan potensi listrik tenaga mikro hidro adalah penentuan debit sungai, tinggi jatuh, potensi hidrolik dan penetapan kapasitas pembangkit.

Debit Sungai

menerus. Untuk itu di dalam melakukan detil survei hanya dipilih lokasi dengan sungai yang selalu mengalir sepanjang tahun baik di musim hujan maupun kemarau.

Penentuan Tinggi Jatuh (Head) Selain debit tinggi jatuh juga sangat berpengaruh dalam menentukan besarnya potensi energi mikro hidro. Untuk mendapatkan tinggi jatuh yang optimum dapat digunakan beberapa alternatif sebagai berikut: saluran pembawa panjang, pipa pesat pendek atau saluran pembawa pendek, pipa pesat panjang. Selain itu perlu dipertimbangkan pula jarak antara rumah pembangkit terhadap lokasi pemukiman untuk optimasi panjang jaringan transmisi-distribusi.

Perhitungan Potensi Hidrolik Parameter utama dalam menentukan potensi hidrolik (Ph) adalah besar debit sungai (Q) dan beda tinggi/head (h). Dengan asumsi densitas air adalah 1000 kg/m3 dan grafitasi bumi 9.8 m/detik2 , maka secara sederhana besar potensi hidrolik dapat dihitung dengan persamaan berikut : Dimana :

Ph = ηx9.8 xQxh

Ph = Potensi hidrolik, kW

Besarnya debit aliran sungai sepanjang η = Efisiensi, persen (η = 1, untuk tahun akan selalu berfluktuasi. Di penentuan potensi hidrolik) dalam penentuan debit disain suatu PLTMH diambil debit minimum aliran Q = Debit, m3/detik sungai sepanjang tahun untuk menjamin h = Beda Tinggi (head), meter pembangkit dapat beroperasi secara terus Efisiensi η menunjukkan bahwa tidak

38

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

Sebagai acuan awal untuk mengetahui kapasitas daya listrik yang dapat dibangkitkan dari suatu potensi mikrohidro secara sederhana dapat digunakan asumsi efisiensi total adalah sebesar η = 0.6.

Teknologi energi terbarukan yang akan dibahas dalam buku manual ini dipilih berdasarkan pada kebutuhan krusial masyarakat pedesaan yaitu: a. Kebutuhan listrik dan penerangan: Dapat dipenuhi dengan memanfaatkan teknologi PV (solar home system dan solar lighting), teknologi wind farm/ wind turbine, teknologi biogas, gasifikasi biomasa, mikrohidro dan pikohidro

SURYA

b. Kebutuhan air untuk minum, memasak, mencuci, irigasi, dl: Dapat dipenuhi dengan memanfaatkan teknologi solar pumping, wind mill/ wind pump, solar distillation / solar still (khusus untuk air minum).

ANGIN

Namun demikian besarnya efisiensi masih dapat bertambah bergantung pada jenis turbin yang akan digunakan karena kapasitas pembangkit PLTMH ditentukan oleh efisiensi turbin sebagai contoh bila digunakan turbin jenis crossflow tipe T-14 maka efisiensi adalah 0.76 dan bahkan beberapa data lapangan telah menunjukkan besar efisiensi dapat mencapai 0.8.

1.5. PENERAPAN TEKNOLOGI ENERGI TERBARUKAN UNTUK MASYARAKAT PERDESAAN

PENGANTAR ET

Kapasitas Pembangkit

PENDAHULUAN

semua energi yang terkandung didalam air dapat dimanfaatkan, karena sebagian energi akan hilang dengan sendirinya (loses) dalam bentuk friksi, panas, noise dsb.

BIOMASSA

c. Kebutuhan bahan bakar untuk memasak: Dapat dipenuhi dengan memanfaatkan teknologi solar cooker, biogas, briket dari energi biomasa, dll.

39

APPENDIX

Pengantar Energi Terbarukan

MIKROHIDRO

d. Kebutuhan energi untuk kegiatan produktivitas seperti produksi hasil pertanian / kehutanan, peternakan, perikanan, industri kecil dan menengah, dsb. Teknologi ET yang dapat dimanfaatkan antara lain ; pengering surya, biogas, biofuel, gasifikasi biomasa, sistem pemompaan tenaga angin, kincir angin untuk tenaga penggerak, dan mikrohidro .

MODUL

1

PENGANTAR ET

1.6. RINGKASAN

1.6. RINGKASAN

Energi adalah kemampuan untuk melakukan pekerjaan dan berbagai proses kegiatan meliputi listrik, energi mekanik dan panas. Sumber energi adalah sebagian dari sumber daya alam antara lain berupa minyak dan gas bumi, batubara, air, panas bumi, gambut, biomasa dan sebagainya, baik secara langsung maupun tidak langsung dapat dimanfaatkan sebagai energi. Ditinjau dari sudut penyediaannya, energi dapat dikelompokkan menjadi energi baru dan terbarukan (renewable) dan energi non-renewable yang habis pakai, seperti minyak, gas dan batu bara. Energi terbarukan adalah sumber energi yang dihasilkan dari sumberdaya energi yang secara alamiah tidak akan habis dan dapat berkelanjutan jika dikelola dengan baik, antara lain : panas bumi, biofuel, aliran air sungai, panas surya, angin, biomassa, biogas, ombak laut, dan suhu kedalaman laut.

pemerintah telah berinisiatif untuk membuat variasi dari penggunaan sumber daya energi, dari penggunaan bahan bakar fosil ke penggunaan sumber daya energi terbarukan. Potensi sumber energi terbarukan di Indonesia meliputi 4,8 KWh/ m2/hari energi surya, 458 MW energi mini/mikro hidro, 49.81 GW Biomassa, 3-6 M/detik tenaga angin, 3 GW nuklir (cadangan uranium), dan total potensial sumber energi hidro diperkirakan 75.67 GW. Dari aspek teknis, makin banyak komponen dari teknologi energi terbarukan yang kini dapat diproduksi secara lokal di Indonesia, seperti pembangkit tenaga mikro hidro dan biomassa skala kecil. Akan tetapi, pemakaian energi surya (contoh modul PV) dan sistem energi angin masih membawa kandungan impor yang tinggi.

Beberapa kendala dalam pemanfaatan ET adalah sering ditemukan rendahnya kualitas teknologi ET sehingga banyak menimbulkan kegagalan; harga teknologi Energi dan daya adalah dua konsep utama ET yang belum kompetitif dibanding dalam sektor energi terbarukan. Standar energi konvensional juga menghambat internasional satuan energi adalah Joule. laju perkembangan pemanfaatan ET; Simbol untuk joule adalah J. Daya adalah terbatasnya informasi mengenai teknologi suatu tingkat / laju di mana energi diubah ET yang dimiliki masyarakat perdesaan juga dari satu bentuk ke bentuk lainnya, yakni menghambat pertumbuhan teknologi ET; tingkat dimana pekerjaan dilakukan. dan kurangnya tenaga teknis di lapangan Satuan daya adalah watt (simbol W). Satu sehingga menyulitkan perawatan setelah watt nilainya sama dengan satu joule per pemasangan. detik. Nilai kalori atau kandungan energi dari bahan bakar sering dinyatakan dengan Dasar dari pengembangan energi menggunakan kWh sebagai satuan energi terbarukan seperti yang dinyatakan dalam Blue Print Pengelolaan Energi untuk panas atau listrik yang dihasilkan. Nasional adalah target Pemerintah untuk Untuk mengurangi pangsa bahan bakar meningkatkan peranan energi terbarukan fosil, terutama untuk pembangkit listrik, dalam total bauran energi nasional dari

40

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

konversi lain adalah mengubah biomassa melalui proses kimia dan fisika seperti anaerobic digestion (peruraian tanpa bantuan oksigen) yang menghasilkan gas metana. Pirolisis, gasifikasi dan karbonisasi (dekomposisi menggunakan panas) yang menghasilkan produk bahan bakar padat berupa karbon dan produk lain berupa karbon dioksida dan metana. Pengkonversian menjadi bahan bakar cair dapat dilakukan dengan cara kimia esterifikasi (biodiesel) dan secara fermentasi (bioethanol).

PENGANTAR ET

Energi surya merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang dimanfaatkan melalui dua macam teknologi yaitu teknologi fotovoltaik (PV) dan teknologi fototermik (surya termal). Teknologi PV mengkonversi langsung cahaya matahari menjadi listrik melalui perangkat semikonduktor yang disebut sel surya, sedangkan teknologi surya termal memanfaatkan panas dari radiasi matahari dengan menggunakan alat pengumpul panas atau yang biasa disebut kolektor surya.

PENDAHULUAN

kurang dari 4% pada tahun 2007 menjadi 17% pada tahun 2025.

ANGIN BIOMASSA MIKROHIDRO

41

APPENDIX

Pengantar Energi Terbarukan

SURYA

Tenaga air sebagai pembangkit tenaga air air skala kecil (disebut Pembangkit Energi angin adalah sumber energi Listrik Tenaga Mikrohidro (PLMTH), yang terbarukan yang dapat diubah menjadi sering disebut Mikrohidro), adalah salah energi mekanis dan listrik melalui sistem satu teknologi pemanfaatan energi yang konversi. Energi kinetik yang ditampilkan handal dan hemat biaya, yang dapat dalam gerakan angin dapat diubah menjadi dijadikan sebagai pertimbangan dalam energi mekanis untuk mengoperasikan penyediaan energi yang ramah lingkungan. perlengkapan mekanis seperti pompa, Walaupun ada sejumlah definisi yang kincir, dan lain-lain. Energi mekanis berbeda, klasifikasi PLTMH berdasarkan kemudian digukan untuk memutar rotor standar UNIDO yaitu: Pico Hydro untuk dalam generator untuk menghasilkan kapasitas 10 MW. Teori dasar perhitungan potensi listrik energi angin. tenaga mikro hidro adalah penentuan Biomassa adalah produk fotosintesa debit sungai, tinggi jatuh, potensi hidrolik yang menyerap energi matahari dan dan penetapan kapasitas pembangkit. mengkonversi karbon dioksida dengan air menjadi senyawa karbon, hidrogen . dan oksigen. Ada beberapa proses konversi biomassa. Proses konversi yang sederhana adalah dengan mengubah biomassa menjadi briket sehingga mudah disimpan, diangkut, dan mempunyai ukuran dan kualitas yang seragam. Jenis

MODUL

1

PENGANTAR ET

1.7 REFERENSI UTAMA

7. http://www.energiterbarukan.net/ index.php?option=com_content&ta sk=view&id=36&Itemid=57.(2007). ”Energi surya.” Retrieved 26-08-1.

1.6. REFERENSI UTAMA

1. Anderson, T., A. Doig, et al. (2000). Rural Energy Services: A Handbook for Sustainable Energy Development, 8. http://www.energiterbarukan.net/ ITDG Publishing. index.php?option=com_content&ta 2. Daryanto, Energi: Masalah dan sk=view&id=36&Itemid=57.(2007). Pemanfaatannya bagi Kehidupan ”Energi angin.” Retrieved 26-08-1. Manusia, 2007. 9. http://www.energiterbarukan.net/ 3. DESDM (2003). Policy On Renewable index.php?option=com_content&ta Energy Development And Energy sk=view&id=36&Itemid=57.(2007). Conservation (Green Energy). Jakarta ”Energi biomassa.” Re t r i e v e d 4. DESDM (2004). Kebijakan Energi 26-08Nasional 2003-2020 (National energy policy: 2003-2020). Jakarta, Indonesia’s Ministry for Energy and Mineral Resources 5. DESDM (2006). Rencana Umum Kelistrikan Nasional 2006-2026. 6. DESDM (2007). Blue Print Pengelolaan Energi Nasional 2006-2025. 7. http://www.energiterbarukan.net/ index.php?option=com_content&ta sk=view&id=36&Itemid=57. ”Energi surya.” Retrieved 26-08-10. 8. http://www.energiterbarukan.net/ index.php?option=com_content&ta sk=view&id=36&Itemid=57. ”Energi angin.” Retrieved 26-08-10. 9. http://www.energiterbarukan.net/ index.php?option=com_content&ta sk=view&id=36&Itemid=57.”Energi biomassa.” Retrieved 26-08-10. 10. http://www.energiterbarukan.net/ index.php?option=com_content&ta sk=view&id=36&Itemid=57. ”Mikrohidro.” Retrieved 26-08-10.

42

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

1.8 EVALUASI KEMAMPUAN

1. Berikut ini yang tidak termasuk sumber energi komersial adalah: a. Gas b. Batubara c. Ombak laut d. Kayu

43

APPENDIX

Pengantar Energi Terbarukan

10. Rata-rata potensi energi angin di Indonesia terletak pada rentang: a. 2.5-5m/s b. 5-7m/s c. 7-10 m/s d. 2-7 m/s

MIKROHIDRO

5. Teknologi pembangkit listrik energi terbarukan yang mana yang sebagian besar komponennya dapat diproduksi secara lokal a. Mikrohidro b. Energi angin c. Energi surya d. Biomassa skala besar

9. Jenis teknologi PV yang mensuplai listrik secara terpusat disebut: a. Stand alone b. Solar Home System c. Hybrid system d. Centralised PV

BIOMASSA

4. Satuan daya adalah Watt, yang ekivalen dengan: a. Kg/detik b. J/detik c. kWh/detik d. KJ/detik

8. Target pemanfatan energi terbarukan dalam kebutuhan energi nasional tahun 2025 menurut Cetak Biru Program Penerapan Energi Nasional 20072025: a. 5% b. 15% c. 17% d. 20%

ANGIN

3. Standar internasional untuk satuan Energi a. Joule b. Watt c. Kg d. kWh

7. Peraturan yang mengatur Harga Pembelian Tenaga Listrik oleh PLN dari Pembangkit yang menggunakan energi terbarukan adalah: a. Peraturan Pemerintah No.5/2006 b. Peraturan Menteri ESDM Nomor 31 Tahun 2009 c. Peraturan Pemerintah No.26/2006 d. Keputusan Menteri ESDM No.1122 K/30/MEM/2002

SURYA

2. Yang tidak termasuk jenis energi terbarukan: a. Energi surya b. Energi angin c. Gas alam d. Biogas

PENGANTAR ET

6. Berikut ini yang belum dapat diproduksi secara lokal adalah: I. Soal-soal Pilihan Ganda a. Sel surya Petunjuk: Pilih salah satu yang paling b. Modul PV tepat c. Pengering tenaga surya d. Pemanas air

MODUL

1

PENGANTAR ET

11. Gerakan angin yang digunakan untuk mengoperasikan perlengkapan mekanis seperti pompa, kincir, dan melalui konversi a. Energi mekanik menjadi energi kinetik b. Energi kinetik menjadi energi mekanik c. Energi mekanik menjadi energi listrik d. Energi kinetik menjadi energi listrik 12. Sumber utama energi biomassa adalah: a. Ampas pengolahan kelapa sawit b. Ampas kayu c. Ampas beras d. Ampas kelapa 13. Klasifikasi PLTMH berdasarkan standar UNIDO, rentang kapasitas mikrohidro adalah: a. 50 W, saat intensitas radiasi surya > 1 kW/m2 atau kondisi cerah 100 0C. Kolektor surya jenis ini mampu memfokuskan energi radiasi cahaya matahari pada suatu receiver, sehingga dapat meningkatkan kuantitas energi panas yang diserap oleh absorber. Komponen konsentrator harus terbuat dari material dengan transmisivitas tinggi.

64

Pemasangan kolektor surya Kolektor surya harus dipasang menghadap matahari. Pada pagi hari menghadap timur, siang menghadap utara / selatan, sore menghadap barat untuk yang halamannya luas. Bagi yang halamannya sempit arahkan ke utara bila berada disebelah selatan khatulistiwa dan arahkan ke selatan bagi yang bertempat tinggal di sebelah utara khatulistiwa. Pengaturan arah kolektor surya ini diperlukan untuk mendapatkan intensitas radiasi surya yang optimal.

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

• Pemanfaatan Teknologi Surya Termal Aplikasi pemanfaatan teknologi surya termal / kolektor surya dibedakan atas : -

- Menggunakan teknologi sederhana untuk aplikasi pemanas air rumah tangga, pemanas kolam (solar pond), pengering hasil panen dengan menggunakan teknologi efek rumah kaca, dll

3. Aplikasi skala tinggi (temperatur kerja antara > 120 oC)

.

Kompor surya Ketergantungan masyarakat pedesaan terhadap kebutuhan bahan bakar seperti minyak tanah, gas dan dan kayu bakar untuk memasak dapat diatasi dengan memanfaatkan kompor/oven surya. Kompor dan oven surya adalah salah satu bentuk kolektor surya yang digunakan sebagai perangkat memasak. Secara umum kompor surya dibedakan atas beberapa tipe, yaitu ; 1. Kompor surya tipe kotak / oven surya Kompor surya tipe ini berbentuk kotak kedap udara dengan interior berwarna gelap dan penutup bagian atas yang terbuat dari kaca/cermin untuk menjebak panas matahari didalam kotak. Prinsip kerjanya sama dengan kolektor surya pelat datar. Kompor tipe ini disebut juga oven surya karena bentuknya menyerupai oven.

65

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Surya

Gambar 2.21 Aplikasi Surya Termal

MIKROHIDRO

Pemanfaatan surya termal yang sesuai untuk daerah pedesaan adalah aplikasi skala kecil dan menengah, seperti memasak (kompor surya), pengeringan dan penyulingan air minum (desalinasi)

(AOTS-EBARA-AIT, 2003)

BIOMASSA

- Menggunakan teknologi tinggi (seperti kolektor tabung hampa/vacuum tube collector, concentrator solar power/ CSP, heat pipe dll) untuk aplikasi pendinginan (AC/ kulkas) dan sistem pembangkit listrik skala besar.

kompor masak

ANGIN

- Menggunakan teknologi madya untuk aplikasi sistem pemanas air bangunan komersial, memasak (kompor surya), pengering, penyuling air, sterilisator.

Kompor masak

SURYA

2. Aplikasi skala menengah (temperatur kerja antara 60 -120 oC)

PENGANTAR ET

1. Aplikasi skala rendah (temperatur kerja lebih kecil, maksimal 60 oC)

MODUL

dan/atau bahan bagian dasar kompor berwarna hitam sulit didapatkan, bisa dengan menggunakan cat semprot hitam (yang tidak beracun ketika panas), cat tempera hitam (cat berbahan dasar telur), atau jelaga pada bagian-bagian yang sebaiknya berwarna gelap.

2

ENERGI SURYA

2.4. SURYA TERMAL Gambar 2.22 Kompor Surya Tipe Kotak / Oven surya Cara Membuat Kompor berbentuk kotak dapat dibuat sendiri dengan menggunakan bahan seadanya atau dibuat oleh pabrik untuk dijual. Bentuknya berkisar dari kompor dari kardus kecil, cocok untuk memasak satu jenis masakan pada saat hari terang hingga kompor dari bahan kayu dan gelas yang dibangun di bagian rumah yang paling banyak kena sinar matahari. Isolasi panas pada bagian dalam kompor berbentuk kotak ini harus mampu menahan panas hingga 150 °C tanpa meleleh atau menghasilkan gas. Remasan kertas, wol, sisa kain, rumput kering, potongan kardus, dan sebagainya dapat digunakan sebagai isolasi panas pada dinding kompor. Bagian tutup yang transparan terbuat dari gelas, yang tahan lama tapi sulit penggunaannya atau kantong plastik oven tahan panas yang lebih mudah digunakan, ringan dan murah tapi tidak tahan lama. Jika panci

66

Pengoperasian oven surya sangat simpel dan mudah, tetapi waktu yang diperlukan untuk memasak nasi sekitar 3-5 jam. Meskipun suhu didalam oven surya tidak sepanas oven konvensional, hanya bisa mencapai 150°C tetapi masih dapat mematangkan makanan dalam waktu yang lebih lama. Makanan yang mengandung air tidak akan dapat mencapai panas lebih dari 100°C. Kompor juga dapat digunakan untuk menghangatkan makanan dan minuman serta untuk mempasturisasi air dan susu. Karena tidak dapat mencapai temperatur yang tinggi, makanan dapat dimasak sepanjang hari tanpa khawatir menjadi hangus. Namun demikian, memasak dengan kompor ini sebaiknya dilakukan sebelum tengah hari. Oven surya dengan luas permukaan 0.25 m2 memiliki kapasitas sebesar 4 kg dan dapat memenuhi kebutuhan keluarga beranggota 5 orang. Kelebihan oven surya : Bisa memasak beberapa makanan sekaligus, ringan dan portable, mudah pengoperasian dan perawatannya, bisa menyimpan makanan hangat hingga malam, mudah dibuat dan murah. Kelemahan oven surya : proses memasak lama dan tergantung cuaca, tidak bisa digunakan untuk menggoreng dan memanggang.

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

tipe

PENDAHULUAN

2. Kompor surya konsentrator

parabola/ memasak hmpir semua jenis makanan dan bisa untuk memanggang. Kelemahan menggunakan kompor jenis ini adalah kompor ini cukup sulit dibuat, membutuhkan area yang luas dan selama memasak membutuhkan pengaturan dan pengawasan agar dapat beroperasi dengan aman (karena biasanya kompor parabolik memantulkan cahaya matahari yang berbahaya bagi mata). Selain itu juga kurang praktis dan ergonomis karena harus dilakukan di bawah terik matahari.

PENGANTAR ET

SURYA

Prinsip kerja kompor parabola ini mirip sama dengan kolektor parabola/konsentrator. Kompor parabola terdiri atas sekumpulan cermin pemantul yang disusun berbentuk parabola dan dilengkapi dengan tempat panci di titik fokus parabola yang berfungsi sebagai receiver. Cermin parabola akan memfokuskan sinar radiasi surya ke arah panci untuk memasak makanan yang ada didalam panci. Kompor jenis ini biasanya digunakan untuk memasak dalam skala besar.

3. Kompor surya tipe panel

ANGIN

Kompor panel merupakan kombinasi antara kompor parabola dengan oven surya. Kompor jenis ini yang paling banyak digunakan karena memiliki berbagai keunggulan, diantaranya adalah temperature yang dihasilkan tidak sepanas kompor parabola sehingga relatif aman, bentuknya yang flat juga aman bagi mata, mudah diproduksi dengan teknologi sederhana dan biaya yang murah, serta mudah dibawa dan disimpan.

BIOMASSA

(www.solarcooking.org)

Gambar 2.23 Kompor Surya Parabola

Kelebihan kompor surya parabola antara lain : proses memasak cepat, bisa

(www.solarcooking.org)

Gambar 2.24 Kompor Surya Tipe Panel

67

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Surya

MIKROHIDRO

Kolektor parabola berukuran 1.25 m2 dapat memasak 1 liter air selama lebih kurang 15 menit. Energi yang dihasilkan setara dengan daya 350 W pada hari cerah.

MODUL

2

ENERGI SURYA

2.5. PENGERING TENAGA SURYA

Kompor surya berbentuk panel ini sangat murah biayanya, terbuat dari panel yang berkilat untuk mengarahkan sinar matahari pada panci pemasak yang diselubungi oleh kantong plastik (tahan panas). Kompor jenis ini seringkali diproduksi secara lokal dengan cara menempelkan bahan pemantul cahaya seperti kertas aluminium di atas kepingan karton/kardus yang dipotong secara khusus. Kompor jenis ini ringan dan dapat disimpan dengan cara melipatnya. Jika kompor ini dipasang, ukurannya sekitar 1 m x 1.3 m. dengan biaya pembuatannya berkisar Rp 50.000,-/ kompor.

atau kawat sehingga udara panas dapat bersirkulasi di bawahnya. Kantong plastik tahan panas (yang biasa digunakan untuk memanggang dalam oven konvensional) dapat digunakan kembali selama lebih dari sebulan. Namun demikian, kantong plastik jenis apapun dapat digunakan asalkan kantong plastiknya tidak langsung bersentuhan dengan panci yang panas dan menjadi meleleh, misalnya dengan memasang rak kawat atau tongkat. Fungsi kantong plastik ini adalah untuk memerangkap udara panas di sekitar panci. Hal ini tidak diperlukan pada hari yang sangat cerah dan tak berangin.

Kompor surya ini dapat menghasilkan panas yang rendah sampai dengan sedang dan mudah mencapai temperatur untuk mempasteurisasikan air atau memasak beras. Pada hari yang cerah, kompor panel ini dapat mengumpulkan tenaga matahari cukup untuk memasak nasi, daging atau sayuran bagi keluarga dengan tiga sampai empat orang anak. Keluarga yang lebih besar jumlahnya dapat menggunakan 2 buah kompor atau lebih.

Kelemahan kompor panel ini sama dengan jenis kompor sebelumnya yaitu harus dilakukan di luar ruangan.

Pengoperasian kompor panel ini harus dilipat terlebih dahulu hingga berbentuk mangkuk. Makanan ditempatkan dalam panci berwarna gelap dan tertutup rapat. Kemudian panci dibungkus dengan plastik bening yang diikat atau dijepit erat dan diletakkan di dalam kompor. Kompor ditempatkan di bawah matahari hingga makanan matang, umumnya membutuhkan waktu beberapa jam untuk memasak makanan bagi sebuah keluarga. Untuk mempercepat waktu memasak, panci dapat ditaruh di atas tongkat

68

4. Sistem kompor surya indoor Memasak menggunakan energi surya juga dapat dilakukan di dalam ruangan, yaitu membuat sistem kompor surya dengan menggunakan kolektor surya parabola atau tabung hampa. Prinsip kerja sistem kompor surya indoor ini adalah mengalirkan/ mengarahkan panas yang dihasilkan oleh kolektor surya ke dalam ruang memasak/dapur. Perawatan kompor surya tidak terlalu sukar. Kaca reflektor harus secara rutin dibersihkan dengan menggunakan lap. Bila terkena tumpahan kuah/minyak, kaca harus dicuci dengan sabun. Meski tanpa perawatan selama 3 bulan, kompor surya masih dapat berfungsi dengan baik.

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN PENGANTAR ET

SURYA ANGIN

Gambar 2.25a Sistem Kompor Surya Indoor Berbentuk Parabola (Sumber: JurnalNasional, 2007)

BIOMASSA

Gambar 2.25b Kompor Surya Indoor Menggunakan Kolektor Surya Tabung Hampa (Sumber: Sun2Steam, 2008)

MIKROHIDRO

Modul Pelatihan Energi Surya

69

APPENDIX

Gambar 2.25c. Kolektor surya tabung hampa mengubah radiasi matahari menjadi uap panas dan dialirkan ke steamer berisi makanan yang akan dimasak / dipanaskan. Steamer dapat diletakkan di dalam ruangan (Sumber: Sun2Steam,2008)

MODUL

2

ENERGI SURYA

2.5. PENGERING TENAGA SURYA

2.5. PENGERING TENAGA SURYA

2. Cara Tidak Langsung, dengan metode ini udara dipanaskan di ruang terpisah kemudian baru dialirkan ke produk yang akan dikeringkan. Jadi produk tidak langsung terpapar sinar matahari. Rancangan konstruksi untuk 1. Cara Langsung, dimana produk yang sistem pengering ini dapat bervariasi, akan dikeringkan langsung menerima diantaranya dengan menambahkan paparan sinar matahari. Contoh komponen kipas/ blower dan cerobong teknologi ini antara lain : guna meningkatkan sirkulasi udara dan a. Rak terbuka (penjemuran efisiensi. tradisional) Pengering tenaga surya dapat digunakan b. Rak tertutup (efek rumah kaca) untuk mengeringkan hasil : c. Boks yang diisolasi dan dilengkapi 1. Pertanian dan perkebunan : padi, dengan bahan penyerap jagung, kacang tanah, cengkeh, kopi, (menggunakan prinsip kolektor surya lada, teh dan sebagainya pelat datar) 2. Perikanan : pembuatan ikan asin, tepung ikan Energi surya dapat dimanfaatkan untuk mengeringkan produk hasil pertanian, perikanan dan sebagainya. Pada dasarnya prinsip kerja pengering surya terbagi dua, yaitu :

3. Industri : kerupuk, emping, dan produk industri lainnya yang biasa dijemur. Gambar 2.26 Sistem Pengering Surya Cara Langsung (sumber : Stichting TOOL, 1990)

Gambar 2.27 Sistem Pengering Surya Cara Tidak Langsung (sumber : Stichting TOOL, 1990)

70

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

Cara menggunakan pengering surya

Keuntungan pengering surya :

- Untuk tipe tak langsung, arahkan -  Murah, karena sumber energinya kolektor ke matahari langsung dari matahari - Bahan yang dikeringkan bersih, tidak kena debu dan aman dari gangguan ayam, burung, hewan, dan lainnya

- Tunggu hingga proses pengeringan selesai

-  Proses pengeringan lebih cepat dibanding dijemur secara terbuka

Perawatan pengering surya :

-  Bahan yang dikeringkan tidak perlu di bolak balik dan saat hujan turun kita tidak perlu mengangkatnya -  Dapat digunakan untuk mengeringkan berbagai bahan

SURYA

- Bersihkan penutup kaca dari debu atau kotoran lain dengan kain lap basah lalu disiram air. Kaca yang kurang bersih akan memperlambat proses pengeringan

PENGANTAR ET

- Masukkan bahan-bahan yang akan dikeringkan ke dalam rak pengering, tutup pintunya

- Tahan lama bisa sampai 15 – 25 tahun

ANGIN

- Bila kolektor atau ruang pengering • Penyuling air tenaga surya / kemasukan daun kering, kertas, atau distilasi surya kotoran harus dibersihkan dengan Penyuling air tenaga surya dapat disiram air digunakan untuk menjernihkan air laut, - Kurang lebih 2 tahun sekali kolektor dan air yang terkontaminasi hingga layak dan bagian-bagian luar serta kerangka dimanfaatkan untuk minum, memasak, di cat hitam kembali supaya kerjanya mencuci dan sebagainya. tetap optimal

BIOMASSA MIKROHIDRO

Keterangan gambar : 1. Kaca penutup 2. Kanal 3. Plat Penyerap 4. Basin 5. Isolasi 6. Rangka 7. Tabung, tempat air bersih 8. Pipa 9. Katup 10. Resevoir air laut

Modul Pelatihan Energi Surya

71

APPENDIX

Gambar 2.28 Penyuling Air Tenaga Surya (SUMBER Univ-Bung Hatta, 2007)

MODUL

2

ENERGI SURYA

• Contoh Kasus Aplikasi Surya Termal di Indonesia Radiasi surya menembus kaca penutup Prinsip kerja distilasi surya :

2.5. PENGERING TENAGA SURYA

dan mengenai permukaan dari plat penyerap, maka plat penyerap akan panas, dan energi panas dari plat penyerap akan memanasi air yang ada didalam kolam (basin). Air akan menguap dan berkumpul dibawah permukaan kaca penutup. Karena temperatur udara di dalam basin lebih tinggi dari pada temperatur lingkungan, maka terjadi kondensasi yaitu uap berubah menjadi cair dan melekat pada kaca penutup bagian dalam. Cairan (air bersih) akan mengalir mengikuti kemiringan kaca penutup dan masuk kedalam kanal, terus mengalir ke tempat penampungan air bersih. Sedangkan material/kotoran yang terdapat dalam air akan tinggal diatas plat penyerap. Penyuling air tenaga surya ini dapat menjadi sumber potensial bagi penyediaan air minum untuk konsumsi manusia maupun ternak di daerah terpencil dengan tingkat radiasi surya yang tinggi, dimana hanya tersedia air payau atau air asin.

1. Kompor surya Pak Minto, Madiun – Jawa Timur Kompor produksi Minto adalah kompor parabola yangterdiri dari sebuah lensa cekung berukuran besar, terbuat dari himpunan kotak-kotak kaca. Di atas lensa tersebut diletakkan tempat memasak yang dibuat dari besi. Jika mentari bersinar, kompor ini mampu mendidihkan satu liter air dalam tempo dua menit. Kapasitas maksimal air yang dapat dimasak adalah 20 liter, dengan suhu maksimal 750 derajat Celsius. Kompor tersebut juga dapat memasak ketela pohon hingga matang dalam tempo 20 menit. Harga kompor sura Pak Minto untuk yang berdiameter 1,5 meter harganya Rp 800.000, sedangkan yang 2,67 meter Rp 2 juta. Umur kompor tenaga surya ini bisa bertahan 25 sampai 50 tahun.

Gambar 2.29 Kompor Surya Pak Minto 2005

72

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

Kompor surya Pak Minto ini berefisiensi tinggi namun kurang praktis karena ukurannya yang besar dan hanya bisa dilakukan dibawah terik matahari. Pengembangan desain kompor perlu dilakukan agar kompor ini dapat lebih praktis digunakan.

Suhu ruang pengering dapat mencapai 20º C lebih tinggi dari ambient temperatur, dan mampu mengeringkan produk dalam 20 jam.

2. Pengering surya rumah kaca

Sistem ini memanfaatkan tiga sumber energi: Energy surya (Solar photovoltaic/ PLTS yang menghasilkan listrik untuk menggerakkan fan sirkulasi udara, dan Surya termal melalui efek rumah kaca, green house effect, sebagai sumber energi panas untuk pengeringan); Energy Angin (berupa turbin ventilator untuk membantu sirkulasi udara); dan Biomasa (berupa tungku biomassa, seperti batu bara atau arang kayu, untuk mensuplai panas yang dibutuhkan jika tidak ada cahaya matahari atau jika diperlukan panas tambahan) sehingga sistem dapat beroperasi selama 24 jam

ANGIN

Lemari pengering berbentuk segi enam dimana didalamnya terdapat rak-rak pengering tempat meletakkan produk yang akan dikeringkan, berkapasitas 25m² lantai pengeringan, tetapi hanya memerlukan lahan + 9m², sehingga sangat hemat tempat. Rak pengering dapat diputar 360º untuk menghasilkan

Lessons learned

SURYA

Pengering surya ini dapat dioperasikan 24 jam per hari, dan dapat dioperasikan di daerah terpencil sekalipun.

PENGANTAR ET

pengeringan yang merata.

PENDAHULUAN

Lessons Learned

BIOMASSA MIKROHIDRO

Modul Pelatihan Energi Surya

73

APPENDIX

Gambar 2.30 Pengering Surya Hibrida (sumber : PT. Azet Surya Lestari 2005)

MODUL

2

ENERGI SURYA

2.6. RINGKASAN

3. Air suling tenaga surya, Madiun

1. Luas rumah = 12 x 13 m = 156 m2.

Sistem penyuling air tenaga surya / rumah suling telah dibangun di Desa Mruwak, Kabupaten Madiun, dengan ukuran panjang : 13 meter dan lebar 12 meter. Bangunan rumah suling ini menggunakan konstruksi besi dan pada atapnya terdapat 6 buah kolektor surya.

2. Tinggi rumah = 9.90 meter

Puncak atap rumah suling berbentuk limas segitiga yang terbuat dari kaca bening dengan ketebalan 0,5 cm. Puncak atap ini berfungsi sebagai tempat pengembunan air yang hasil embunannya akan ditampung sebagai air minum untuk dikonsumsi. Dibawah tempat pengembunan, terdapat bak penampung air panas yang dihasilkan dari kolektor yang berupa kotak persegi. Air di dalam bak penampungan dapat digunakan untuk mandi air panas. Spesifikasi dari rumah suling tersebut adalah sebagai berikut :

Gambar 2.31. Rumah Suling Tenaga Surya (sumber : P3TKEBT, 2004)

74

3. Jumlah Kolektor = 6 unit 4. Panjang kolektor per unit = 6 meter 5. Lebar kolektor per unit = 2.4 meter 6. Kemiringan Kolektor = 35 oC. 7. Kapasitas tangki air = 1600 liter Rumah suling tenaga surya ini dapat menghasilkan 150 liter / hari air suling yang layak untuk diminum. Lessons learned Sistem penyuling air tenaga surya ini membutuhkan lahan yang sangat luas dan investasi yang cukup mahal. Namun keuntungan yang dapat dihasilkan dengan adanya rumah suling ini adalah dapat menghemat pemakaian bahan bakar minyak tanah sekitar 3 liter per hari. Selain itu air suling yang dihasilkan dapat dijual sehingga menambah pendapatan.

Gambar 2.32 Air Bersih Hasil Penyulingan (sumber : P3TKEBT, 2004)

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

Energi surya adalah energi yang dihasilkan dari matahari. Sinar matahari dapat dimanfaatkan dengan menggunakan dua macam teknologi yaitu teknologi fotovoltaik (PV) dan teknologi surya termal. Teknologi fotovoltaik dapat mengubah sinar radiasi surya menjadi listrik dengan menggunakan modul surya. Listrik yang dihasilkan dapat dimanfaatkan langsung untuk mengoperasikan peralatan elektronik seperti lampu, TV, pompa air, kipas angin, dan lain-lain. Teknologi surya termal menyerap panas dari radiasi surya melalui kolektor surya. Panas yang dihasilkan oleh kolektor dimanfaatkan untuk berbagai keperluan yang membutuhkan panas seperti memasak, pengeringan, penyulingan air, dan sebagainya.

1. Anonim (2001), Panduan Alat Pengering Surya Termal untuk Pengering Hasil Pertanian dan Perikanan, Ditjen LPEESDM. 2. Arismunandar Wiranto (1995), Teknologi Rekasaya Surya, Jakarta, PT. Pradnya Paramita. 3. Heinz-Joachim, Dr. (2008), Solar Steam Cooker, Sun2Steam PTY LTD, Australia. 4. Jeffrey Gordon (2001), Solar Energy: The State of The Art, ISES Position Paper.

SURYA

5. Patel Mukund R. (2006), “Wind and Solar Power System”, Taylor and Francis Group. 6. P3TKEBT (2004), Proyek Pengembangan Energi Surya untuk Kompor Surya dan Rumah Surya, Balitbang-ESDM.

ANGIN

7. Stichting Tool, Solar Energy : Small scale applications in developing countries, Amsterdam, 1990 8. Thomas, M.G. Water Pumping, Laboratories.

(2004), Solar Sandia National

BIOMASSA

9. Winrock International (2004), Financing Renewabe Energy Technologies : A Guidebook for Microfinance Institution in Nepal, Nepal. 10. www.kamase.org

MIKROHIDRO

Sistem PV hanya dapat dirancang konfigurasi dan ukuran/kapasitas sistem/komponen tanpa perlu membuat komponen-komponen sistem karena sudah tersedia di pasaran. Untuk membuat komponen sistem PV seperti modul surya, baterai dan lain-lain membutuhkan teknologi tinggi dan tidak bisa dibuat oleh industri kecil menengah. Sedangkan aplikasi sistem surya termal seperti kompor surya, pengering tenaga surya, penyuling air tenaga surya dan aplikasi lainnya dapat dibuat secara sederhana oleh masyarakat awam sekalipun. Bahan dan material yang dibutuhkan cukup murah dan banyak tersedia.

PENGANTAR ET

2.7 REFERENSI UTAMA

PENDAHULUAN

2.6. RINGKASAN

11. http://www.solar-panels-online.com/ solar_water_heating.html 12. www.solarcooking.org 13. http://photovoltaics.sandia.gov 14. http://www.powerfromthesun.net/ Chapter6/Chapter6.html

75

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Surya

MODUL

2

ENERGI SURYA

76

2.8 EVALUASI KEMAMPUAN

6. Berikut ini adalah komponen yang bisa digunakan dalam sistem pompa air I. Soal-soal Pilihan Ganda tenaga surya AC dengan daya sebesar Petunjuk: Pilih salah satu yang paling 100 W dan beroperasi selama 3 jam tepat setiap hari, kecuali : a. 2 buah modul surya @ 75 Wp b. 1 buah baterai 75 Ah 1. Besarnya radiasi surya harian yang c. Power conditioner sampai ke permukaan bumi dipengaruhi d. Tangki air 1000 liter oleh,kecuali : 7. Berapa % biaya modul surya dan baterai a. Siklus rotasi bumi dalam sistem PV ? b. Arah angin a. 40 c. Posisi garis lintang b. 50 d. Awan c. 60 2. Alat ukur radiasi surya disebut : d. 70 a. Piranometer 8. Yang tidak termasuk bagian dari kolektor b. Piranograf surya pelat datar adalah c. Solarmeter a. Kaca penutup d. Sunmeter b. Pelat penyerap 3. Energi rata - rata yang bisa dihasilkan c. Cermin pemantul dari suatu lahan seluas 100 m2 di kota d. Isolasi Bandung adalah : 9. Apabila ingin mengeringkan hasil a. 480 kWh per hari pertanian lebih cepat, pengering surya b. 415 kWh / hari sebaiknya di pasang pada posisi : c. 400 kWh/hari a. Menghadap selatan pada pagi hari d. 475 kWh/hari b. Mengadap barat pada siang hari 4. Yang termasuk teknologi pemanfaatan c. Menghadap timur pada sore hari energi surya termal adalah d. Menghadap utara sepanjang hari a. Solar home system 10. Sistem penyuling tenaga surya dapat b. Solar street digunakan pada, kecuali : c. Solar pumping a. Pemukiman di daerah kering d. Solar cooking b. Pemukiman di daerah rawa 5. Berikut ini adalah tahap perancangan c. Pemukiman di pingir danau sistem PV, kecuali : d. Pemukiman di pinggir danau a. Menghitung daya beban harian b. Menghitung kapasitas baterai c. Menghitung ukuran inverter d. Menghitung kapasitas modul surya

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

77

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Surya

21. Material yang biasa digunakan sebagai absorber antara lain, kecuali : a. Tembaga b. Aluminium hitam c. Baja tahan karat d. Kaca hitam

MIKROHIDRO

16. Kapasitas daya modul surya dinyatakan dengan satuan : a. Watt peak b. Watt hour c. Ampere hour d. KWh/m2

20. Bagian dari kolektor surya yang berfungsi menyerap panas dari radiasi matahari adalah : a. Cover b. Fluida c. Absorber d. Isolator

BIOMASSA

15. Yang tidak termasuk karakteristik sistem PV adalah : a. Membutuhkan area yang luas b. Investasi tinggi c. Dapat disimpan d. Bersifat kontinyu

19. Pemilihan modul surya yang paling tidak ekonomis adalah : a. Modul surya kapasitas 70 Wp dengan harga Rp 3 juta b. Modul surya kapasitas 90 Wp dengan harga Rp 4 juta c. Modul surya kapasitas 120 Wp dengan harga Rp 5 juta d. Modul surya kapasitas 145 Wp dengan harga Rp 6 juta

ANGIN

14.Listrik maupun panas yang dihasilkan dari energi surya dapat disimpan di : a. Baterai b. Batu c. Air d. Semua benar

18. Baterai yang kurang cocok digunakan dalam sistem PV adalah : a. Baterai mobil golf b. Baterai lead acid c. Aki mobil d. Aki kapal selam

SURYA

13. Berikut ini termasuk perangkat konversi energi surya kecuali : a. Baterai surya b. Kolektor surya c. Konsentrator d. Modul surya

17. Inverter berfungsi untuk a. Mengubah arus AC menjadi DC b. Mengubah arus DC menjadi AC c. Menyimpan arus DC d. Menyimpan arus AC

PENGANTAR ET

12. Energi surya dapat dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan air minum melalui teknologi : a. Solar pumping b. Solar home system c. Solar still d. A dan C benar

PENDAHULUAN

11. Intensitas radiasi surya dinyatakan dengan satuan : a. W/m b. W/m2 c. Wp/m d. Wp/m2

MODUL

2

ENERGI SURYA

22. Kolektor surya pelat datar dapat dimanfaatkan untuk : a. Pengeringan ikan b. Menggoreng ikan c. Air conditioning d. Pembangkit Listrik Tenaga Uap 23. Oven surya tidak dapat digunakan untuk : a. Menghangatkan makanan b. Pasteurisasi susu c. Merebus air d. Memanggang 24. Ciri kompor parabola antara lain, kecuali : a. Memiliki receiver b. Memiliki cermin pemantul c. Memiliki pelat penyerap (absorber) d. Bisa untuk memanggang

II. Soal isian Petunjuk: Isilah Jawaban yang Tepat

1. Apabila atmosfer bumi menyerap dan memantulkan radiasi surya sebesar 370 W/m2, hitunglah : A. Besar radiasi surya global yang diterima di atap rumah anda ! B. Besar radiasi surya yang diterima di halaman rumah anda! C. Potensi energi surya yang bisa dihasilkan dari atap dan halaman rumah anda ! (asumsi luas atap rumah adalah 50 m2 dan halaman = 10 m2 2. Jelaskan perbedaan dengan fotovoltaik !

surya

termal

25. Untuk membuat pengering tenaga 3. Dimana saja teknologi fotovoltaik dapat surya tipe tak langsung dibutuhkan : digunakan ? a. Rak pengering 4. Apakah modul surya dapat menghasilkan b. Kaca penutup listrik saat mendung ? c. Kipas/blower d. Semua benar 5. Apa saja yang perlu diperhatikan jika akan menginstal modul surya ? 6. Jika anda ingin membuat lampu jalan tenaga surya dengan daya lampu sebesar 30 W dan menyala sepanjang malam, komponen/peralatan apa saja yang anda perlukan dan berapa ukuran masing – masing komponen tersebut. 7. Bolehkah anda menambah beban baru pada SHS yang sudah teripasangdi rumah anda ? Jelaskan! 8. Jelaskan bagaimana cara memanfaatkan energi dari surya termal ?

78

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

9. Apa saja keuntungan dan kerugian menggunakan kompor parabola ? 10. Material apa saja yang diperlukan untuk membuat kompor surya berbentuk kotak?

PENGANTAR ET

11. Sebutkan bagian-bagian yang terdapat pada Pengering Surya tipe tak langsung beserta kegunaannya ! 12. Bagamana surya?

perawatan

pengering

13. Apa saja surya?

keuntungan

pengering

SURYA

14. Jelaskan cara kerja penyuling air tenaga surya ? 15. Berapa banyak air minum yang dihasilkan dari penyuling air tenaga surya ?

ANGIN BIOMASSA MIKROHIDRO

79

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Surya

MODUL

2

ENERGI SURYA

80

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

MODUL

ENERGI ANGIN

3

ENERGI ANGIN

MODUL

3

ENERGI ANGIN

3.2. PENGENALAN TEKNOLOGI ENERGI ANGIN

MODUL PELATIHAN ENERGI ANGIN

3.1. TUJUAN : • Memberikan pemahaman yang baik mengenai terminologi, parameter dan satuan dalam teknologi energi angin. • Agar mampu melakukan pengukuran dan mengidentifiasi potensi energi angin di suatu lokasi (kecepatan dan arah angin) dan melakukan perhitungan data sekunder seperti daya dan energi. • Mampu melakukan pemilihan/seleksi, rancangan dan perencanaan penggunaan SKEA/turbin angin di suatu lokasi. • Memberikan pemahaman yang baik mengenai berbagai pemanfaatan SKEA meliputi kapasitas, ukuran, modus pemanfaatan, spesifikasi, kurva daya. • Agar mampu merancang dan merencanakan penggunaan SKEA antara lain untuk listrik rumah tangga, pemompaan, pengisian baterai, catu daya peralatan komunikasi di daerah terpencil. • Mampu melakukan penaksiran biaya pemanfaatan teknologi SKEA untuk berbagai aplikasi.

82

3.2. Pengenalan Teknologi Energi Angin • Pengertian umum Energi Angin sebagai salah satu jenis sumber energi terbarukan (ET) merupakan sumber energi yang potensial untuk menghasilkan energi listrik maupun mekanik melalui konversi ke listrik maupun mekanik. Pengubahan menjadi listrik yang di mulai dengan proses pengubahan energi angin tersebut menjadi putaran mekanik rotor dan selanjutnya memutar generator merupakan contoh pemakaian yang banyak digunakan. Sedangkan dalam bentuk mekanik, pemakaian yang umum adalah pemompaan mekanik dengan menggunakan pompa piston (torak). Kedua proses pengubahan ini disebut konversi energi angin, sedangkan sistem atau alat yang melakukannya disebut SKEA (Sistem Konversi Energi Angin). Selanjutnya untuk menghasilkan listrik disebut SKEA listrik atau lebih dikenal sebagai turbin angin; dan untuk mekanik disebut SKEA mekanik atau kincir angin. Sebagaimana energi terbarukan lainnya (tenaga surya, biomasa, gelombang samudera, tenaga air skala kecil), energi angin merupakan sumber energi yang melimpah, bersih (non polusi) dan mudah diperoleh, namun pemanfaatannya adalah spesifik tempat (site specific) sehingga memerlukan data dan informasi yang lebih akurat mengenai supply terutama terkait dengan potensi energi aktual yang tersedia di suatu lokasi. Pemanfaatan energi angin secara ekonomis memerlukan lokasi dengan kecepatan angin rata-rata

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

b) Identifikasi lokasi (daerah potensial) c) Penentuan kelas pemanfaatan berdasarkan potensi yang tersedia d) Penetapan tempat pemasangan turbin angin

PENGANTAR ET

Parameter Data Angin Parameter utama (data primer) adalah kecepatan dan arah angin; sedangkan daya, energi dan informasi statistik lain merupakan data sekunder yang ditentukan dari data-data primer. Parameter cuaca yakni radiasi matahari, temperatur, kelembaban, tekanan udara luar (atmosfer) juga dapat mempengaruhi daya dan energi di suatu lokasi.

SURYA

Dari segi potensi, energi angin dinyatakan oleh besarnya energi yang dimiliki oleh suatu daerah dalam 1 tahun yang disebut AkWh (annual kilowatt hour) per m2 dan

PENDAHULUAN

6 m/detik atau lebih misalnya untuk interkoneksi ke jaringan listrik lokal yang ada (misal PLN); akan tetapi bila dalam kondisi tertentu atau dalam kajian pemanfaatan sumber-sumber ET aspek ekonomis bukan merupakan persyaratan utama, maka pemanfaatan dalam skala yang lebih kecil (menengah atau standalone) merupakan pilihan yang sesuai. Hal ini misalnya diperlukan di daerah pedesaan atau pulau-pulau terpencil yang belum memiliki jaringan listrik umum; atau untuk pemakaian lainnya antara lain: catu daya komunikasi di daerah terpencil, pengawetan obat-obatan, penerangan perahu nelayan, pengawetan ikan nelayan, dan lain-lain.

ANGIN

Kecepatan angin vertikal kadangkadang diperlukan guna mengetahui sedangkan perubahan ditaksir berdasarkan besarnya rapat daya turbulensi, angin (WPD-Wind Power Density) dalam temperatur terhadap ketinggian (yang W/m2 dan kemudian dikalikan dengan disebut temperatur delta) diperlukan jumlah jam dalam 1 tahun yakni 8760 untuk mengetahui informasi mengenai jam. Kecepatan angin yang berbeda akan turbulensi dan stabilitas atmosfer. memberikan nilai WPD yang berbeda Tekanan atmosfer (barometer) bersama untuk masing masing wilayah dan temperatur udara digunakan untuk menghasilkan kelas pemanfaatan dalam menentukan kerapatan udara. skala kecil, menengah dan besar sesuai dengan jumlah nilai WPD tersebut Data dan Informasi yang diperlukan untuk pemanfaatan energi angin

BIOMASSA MIKROHIDRO

• Pengukuran data angin Tujuan Pengukuran

Dalam kaitannya dengan pemanfaatan energi angin, tujuan pengukuran adalah: a) Memperoleh data potensi energi angin di lokasi

- Kecepatan angin di lokasi (rata-rata tahunan, minimum dan maksimum) - Arah angin dominan

83

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Angin

Data angin serta informasi yang diperlukan untuk pemanfaatan adalah:

MODUL

3

ENERGI ANGIN

- Distribusi kecepatan angin.

angin akan berkurang.

- Distribusi arah angin (windrose, dalam 12 sektor).

(iii) Rintangan (obstacle)

- Pola angin harian, bulanan, tahunan - Kondisi lull (angin rendah).

3.2. PENGENALAN TEKNOLOGI ENERGI ANGIN

- Daya angin spesifik, WPD (W/m2) dan energi( WED) dalam satu tahun (kWh/ m2).

Sangat mempengaruhi kecepatan angin, Efeknya secara vertikal akan bertambah sampai 3 kali tinggi rintangan, dan dalam arah horizontal sampai 30 atau 40 kali tinggi rintangan.

Metoda Pengukuran Kondisi topografi Kondisi topografi di suatu daerah sangat menentukan kontur atau distribusi kecepatan angin di daerah tersebut; dan dengan demikian, juga akan mempengaruhi potensi lokasi serta pemilihan tempat pemasangan sebuah turbin angin. Elemen-elemen topografi adalah : (i) Kekasaran Permukaan (roughness) Kekasaran permukaan merupakan hasil kolektif dari permukaan dataran dan rintangan dan akan menyebabkan penurunan kecepatan angin di dekat permukaan tanah dan disebut geser angin (wind shear). Contohnya adalah tanaman, hutan, bangunan, dan lain-lain. (ii) Orografi (orography) Suatu bentuk dataran yang menghasilkan pengaruh tambahan terhadap angin, yang dapat mempercepat atau memperlambat. misalnya bukit, lembah, bubungan, cliff, dll. Sebagai contoh, di dekat puncak atau bagian yang tinggi dari dataran-dataran ini, kecepatan angin bertambah, sedangkan di bagian lembah atau bawah, kecepatan

84

Metoda pengukuran data angin dapat dilakukan sebagai berikut : a. Tidak langsung (i)  P  engamatan fenomena alam di lokasi yang dapat ditaksir secara kuantitatif, misalnya dengan menggunakan Skala Beaufort. (ii) Kondisi ekologi suatu lokasi. b. Langsung Pengukuran langsung data angin primer (kecepatan dan arah angin) di lokasi. Kecepatan angin diukur dengan anemometer, dan arah angin dengan sensor arah angin. Syarat pengukuran adalah sebagai berikut : (i ) Pengukuran kecepatan dan arah angin dilakukan pada ketinggian standar WMO (World Meteorological Organization) = 10 m, atau pada ketinggian yang dirancang untuk tinggi aktual menara turbin angin. (ii) Menggunakan peralatan standar (anemometer analog atau digital) yang dilengkapi dengan data logger. (iii)Pengukuran arah angin dilakukan

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN PENGANTAR ET

dengan alat ukur arah angin (tipe mekanis atau elektris), yang dapat digabung atau terpisah dengan anemometer. Arah angin acuan adalah utara (0 derajat). Dengan menggunakan data logger, semua parameter dicuplik (sampling) setiap (b) Anemometer,sensor arah dan data logger 10 menit dan dicatat sebagai nilai rata-rata, deviasi standar, maksimum dan minimum. Data tersebut dicatat secara berurutan (serial). (iv)Pengukuran minimum dilakukan dalam satu tahun

SURYA

c. Pengukuran sesaat di lokasi (survai): (i) Kecepatan angin diukur setiap 10 menit untuk mendapatkan kecepatan angin rata-rata per jam dan harian.

d. Ekstrapolasi

Contoh peralatan ukur dan pengukuran data angin diperlihatkan pada Gambar 3.1.a, 3.1.b dan 3.1.c.

survai lapangan

Gambar 3.1. Peralatan ukur data angin Sumber: Dokumentasi LAPAN

Pengukuran yang umum dilakukan dengan kondisi sebagai berikut (Tabel 1): Tabel 1. Kondisi pengukuran parameter angin Paramater Kecepatan angin, m / s

Ketinggian Monitoring 10 m, 25 m, 40 m, 50 m,dst

Kecepatan angin vertikal, m / s

38 m

Arah angin, derajat

25 m, 40 m

Radiasi matahari, W / m2

3-4m

Temperatur, C

3m

Temperatur delta, C

3m

Tekanan atmosfer, mm Hg

2-3m

MIKROHIDRO

(a) Anemometer dan arah angin untuk

c) Pengukuran data angin

BIOMASSA

Ekstrapolasi dilakukan dengan membandingkan hasil pengukuran standar (10 m) untuk menaksir kecepatan angin pada suatu ketinggian di atas ketinggian standar, misalnya pada 15 m, 24 m, 30 m, dan seterusnya.

ANGIN

(ii) Setiap 1 jam pada beberapa pengukuran yang mewakili 1 hari dan mengambil rata-ratanya.

Sumber: WindBooks, 1980: A Siting Handbook for Small WECS

85

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Angin

MODUL

3

ENERGI ANGIN

V = Vr ( H / Hr ) α (1) • Pengolahan data angin dan evaluasi dengan V = kecepatan pada suatu Perolehan Data Berdasarkan pengukuran kecepatan dan arah angin di suatu lokasi, informasi hasil pengolahan yang di peroleh adalah:

ketinggian H (m/detik), Vr = kecepatan pada ketinggian referensi Hr, dan α adalah suatu konstanta yang nilainya adalah sebagai berikut :

α = ½ untuk V < 5 mph; α = 1/5 untuk V = 5 - 35 mph; α = 1/7 untuk V > 35 mph dan • rata rata harian, bulanan dan α = 1/7 untuk permukaan rata. Penentuan tahunan nilai α yang tepat dilakukan dengan • kecepatan angin minimum dan melakukan pengukuran kecepatan angin pada 2 atau 3 ketinggian yangberbeda maksimum pada sebuah menara dan kemudian • kecepatan lull menggunakan persamaan (1) untuk • informasi statistik: rata-rata, deviasi menentukan nilai α tersebut. standar, distribusi, kecepatan angin, histogram, dll Daya dan energi angin di lokasi • Distribusi arah angin harian, bulanan atau tahunan yang dinyatakan dalam Daya angin di lokasi dinyatakan oleh sektor- sektor arah angin (8 atau 12 Rapat Daya (WPD-Wind Power Density) sektor) yang memberikan persentase dalam W/m2, sedangkan energi (WED –

3.2. PENGENALAN TEKNOLOGI ENERGI ANGIN

a. Kecepatan dan arah angin:

arah angin (disebut wind rose). b. Daya angin spesifik di lokasi (WPDWind Power Density): harian, bulanan, tahunan dalam W/m2.

wind energy density) dalam kWh/m2 dan ditaksir untuk 1 tahun yang disebut energi angin tahunan (AkWh- Annual KiloWatt hour) per m2.

a. Rapat Daya (WPD - Wind Power c. Energi angin spesifik di lokasi Density); W/m2 (WED-Wind Energy Density): harian, bulanan atau tahunan dalam kWh/m2. Rapat daya di lokasi (W/m2) dapat ditaksir Untuk satu tahun dinyatakan dalam dengan menggunakan persamaan, AKWh (Annual Kilo Watt Hour)/m2. (2) Metoda Ekstrapolasi untuk penaksiran kecepatan angin Untuk ketinggian H diatas referensi (misalnya tinggi aktual menara turbin), kecepatan angin dapat ditaksir dengan membandingkan terhadap kecepatan referensi dengan menggunakan rumus,

86

Rapat massa udara ρ merupakan fungsi tekanan atmosfer dan temperatur dan diambil sebesar 1,225 – 1,3 kg/m3. Untuk Indonesia, nilai pendekatan adalah ρ = 1,225 kg/m3..

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

b. Energi angin spesifik (WED-Wind Metoda Weibull untuk penaksiran energi Energy Density); kWh/m2 aktual di lokasi

di lokasi adalah

(

Rapat Energi = P x 8,760 kWh (3)2 m

)

AkWh = ½ ρ V3 ( 8,760)

dari distribusi kecepatan angin dan dinyatakan oleh nilai sebuah faktor yaitu faktor Weibull k yang memberikan bentuk kurva distribusi kecepatan angin di sebuah lokasi selama 1 bulan atau 1 tahun (dikenal sebagai kurva distribusi Weibull); atau secara numerik berdasarkan data pengukuran tiap jam selama seluruh periode pengukuran.

SURYA

dengan t = 8760 jam adalah jumlah jam dalam 1 tahun. Maka energi angin yang tersedia di lokasi (disebut AkWh- Annual Kilo watt hour) dalam kWh/m2 adalah :

PENGANTAR ET

Energi angin spesifik dalam 1 tahun di Energi angin aktual di suatu lokasi dengan sebuah lokasi merupakan perkalian antara kondisi topografi tertentu adalah: daya dan waktu dalam 1 tahun. E = (EPF) x AkWh (4) Dari persamaan (3) diperoleh, rapat energi dengan EPF (Energy Pattern Factor) angin atau energi angin spesifik (kWh/m2) adalah sebuah parameter yang diperoleh

Nilai EPF dapat ditentukan dengan 2 cara berikut :

ANGIN BIOMASSA MIKROHIDRO

Modul Pelatihan Energi Angin

87

APPENDIX

Gambar 3.2.Kurva distribusi Weibull (sumber: E.H.Lysen, Introduction to Wind Energy, SWD, the Netherlands,1982)

MODUL

3

ENERGI ANGIN

3.2. PENGENALAN TEKNOLOGI ENERGI ANGIN

(i) Dari kurva distribusi Weibull (Gambar 2) yaitu distribusi kecepatan angin selama 1 tahun di suatu lokasi. Kurva tersebut memberikan bentuk kurva distribusi tertentu (bentuk lonceng) yang memberikan nilai k (faktor bentuk Weibull) dan memiliki hubungan tertentu dengan EPF.

Contoh hasil pengolahan data dengan kurva distribusi Weibull atau nilai k diperlihatkan pada Gambar 4. Distribusi arah angin dinyatakan oleh sektor arah datangnya angin. Sesuai arah mata angin distribusi arah angin terdiri atas 12 sektor masing masing 30 derajat dengan Utara adalah arah 0 (nol).

Hubungan antara EPF dan k diperlihatkan Contoh distribusi arah angin (disebut wind pada Tabel 2 dan Gambar 3. rose) diperlihatkan pada Gambar 5. (ii). Berdasarkan pengukuran setiap jam selama periode total pengukuran EPF

1 =  N

N

∑ n =1

  i Vn3  /   N

N

∑ n =1

 Vn  

3

(5)

Metoda frekuensi (Bin) untuk penaksiran energi angin

Energi yang dihasilkan di suatu lokasi dengan N = jumlah jam pengamatan secara aktual diverifikasi pada basis ratadalam 1 tahun dan V = kecepatan angin rata 10 menit. Untuk hal ini, proporsi pada jam ke– n. Nilai Vn diperoleh dari waktu total bertiupnya angin pada suatu tabel pengukuran setiap jam selama N nilai kecepatan angin tertentu dalam jam pengukuran. rentang waktu yang berbeda harus Tabel 2: Hubungan antara k dan EPF

k

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

2.4

2.6

2.8

3.0

3.2

3.5

4.0

5.0

EPF 3.99 3.03 2.48 2.14 1.91 1.75 1.63 1.53 1.46 1.40 1.36 1.30 1.23 1.15

Gambar 3.3. Kurva hubugan antara k dan EPF (Sumber: Pakpahan, S, et.al; Field Research to Investigate a possible Development of Windfarm to provide Electricity in Indonesia, LAPAN, 2008)

88

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN PENGANTAR ET

SURYA ANGIN

Gambar 3.4. Kurva distribusi kecepatan angin (Distribusi Weibull)

BIOMASSA MIKROHIDRO

Gambar 3.5. Wind rose (Sumber: Pakpahan, S, et.al, Field Research to Investigate a possible Development of Windfarm to provide Electricity in Indonesia, LAPAN, 2008)

89

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Angin

MODUL

3

ENERGI ANGIN

3.3. TURBIN ANGIN

diketahui.

Tabel 3.

Jumlah jam terjadinya suatu kecepatan

• Potensi energi angin di Indonesia

dalam 1 tahun adalah,

Pengukuran potensi angin di Indonesia telah dilakukan sejak tahun 1980an dengan metoda yang makin disempurnakan dan hingga saat ini hampir 160 lokasi telah di monitor oleh LAPAN dan berbaqai instansi lain seperti Winrock International, Windguard, Soluziona, Nispa, dll. Pengukuran dilakukan minimal selama 1 tahun dengan menggunakan anemometer dan sensor arah angin dan dilengkapi dengan data logger. Pengolahan data dilakukan dengan menggunakan software antara lain ALWIN, WaSP, dll. Berdasarkan pengukuran yang diperoleh, kecepatan angin rata rata di Indonesia yang dapat dimanfaatkan adalah antara 3.0 – 8.0 m/detik di ukur pada ketinggian 24 m, 30 m dan 50 m. Lokasi monitoring data angin Indonesia diperlihatkan pada Gambar 6.

Jumlah jam = f ( 8760)

(6)

dengan f = persentase jumlah jam dalam 1 tahun yang menghasilkan suatu kecepatan angin tertentu yang terjadi dalam interval kecepatan atau bin yang telah ditetapkan (misalnya lebar bin 0,5 m/detik atau 1,0 m/detik) dan 8760 adalah jumlah jam dalam 1 tahun. Standar IEC-1400-12 mensyaratkan penggunaan interval kecepatan angin (bin) 0,5 m/ detik sedangkan bin yang lebih lebar akan menghasilkan ketelitian yang lebih rendah. Data berdasarkan interval kecepatan angin (bin) dapat diperoleh dari histogram/kurva distribusi frekuensi kecepatan angin di lokasi dengan lebar bin 0,5 m/detik atau 1,0 m/detik yang disajikan dalam format

Tabel 3: Penakksiran dengan Metoda Bin (dalam 1 tahun) Kecepatan Daya pada Vi; Frekuensi Energi;Wh Bin angin,Vi (m/ Pi(W ) relatif, fi (%) fi*Pi*8760 det) fi*Pi*8760 3,0-4,0 3,5 P1 f1 fi*Pi*8760 4,0-5,0 4,5 P1 f1 fi*Pi*8760 5,0-6,0 5,5 P1 f1 fi*Pi*8760 6,0-7,0 6,5 P1 f1 fi*Pi*8760 7,0-8,0 7,5 P1 f1 fi*Pi*8760 8,0-9,0 8,5 P1 f1 fi*Pi*8760 9,0-10,0 9,5 P1 f1 fi*Pi*8760 10,0-11,0 10,5 P1 f1 fi*Pi*8760 11,0-12,0 11,5 P1 f1 fi*Pi*8760 12,0-13,0 12,5 P1 f1 fi*Pi*8760 13,0-14,0 13,5 P1 f1 fi*Pi*8760 14,0-15,0 14,5 P1 f1 fi*Pi*8760 15,0-16,0 15,5 P1 f1 Total Energi dari 3,0 m/det – 16,0 m/det (Sumber: Pakpahan, S, et.al.; Field Research to Investigate a possible Development of Windfarm to provide Electricity in Indonesia, LAPAN, 2008)

90

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENGANTAR ET

ANGIN

BIOMASSA

MIKROHIDRO

APPENDIX

91

SURYA

Gambar 3.6. Monitoring data angin di Indonesia (Sumber: Dokumentasi Monitoring Data Angin, LAPAN, 2008)

PENDAHULUAN

Modul Pelatihan Energi Angin

MODUL

3

ENERGI ANGIN

KETERANGAN GAMBAR

3.3. TURBIN ANGIN

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38.

Lilidaura, SUMUT Elsiwa, Nias, SUMUT Kijangm RIAU Jambi, JAMBI Sipora Mentawai, SUMBA Tanjung Mulyo, BENGKULU Air Petai, BENGKULU P.Tikus, BENGKULU Nibung Putih, JAMBI Penyak, BABEL Patratani ATP, M.Enim, SUMSEL Bakung ATP, SUMSEL Kahyapu Enggano, BENGKULU Apoho, BENGKULU Berundung, LAMPUNG Muara Wasalam, Lebak, BANTEN Pandeglang, BANTEN P.Karya, DKI JAKARTA Cipularang, JABAR Gn.Selok Cilacap, JATENG Klaces, JATENG Purworejo, JATENG Gn.Merapi, JATENG Sri Gading Samas Bantul, DIY Srunggo, DIY Kemadang, DIY Pantai Sundak, DIY Bulak Baru, JATENG Karimun Jawa, JATENG Parang, JATENG Nyamuk, JATENG Pacitan, JATIM Krajan, JATIM Bancamara Madura, JATIM Bali, BALI Giligede, NTB Kute, NTB Pangantap, NTB

39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62. 63. 64. 65. 66. 67. 68. 69. 70. 71. 72. 73. 74. 75. 76.

Selayar, NTB Tembere, NTB Mengala, NTB Sajang, NTB Sembelia, NTB UPT Piong, NTB Doropeti, NTB Nangadoro, NTB UPT Oitoi, NTB Pai, NTB Bojo Pulau, NTB T.N.Komodo, NTT Papagarang, NTT Pasir Putih, NTT Ujung, NTT Macang Tanggar, NTT Nanggalili, NTT Robek, NTT Nangalabang, NTT Sibowuli, NTT Lena, NTT Egon, NTT Kolisia, NTT Ipier, NTT Denduka, NTT Hambapraing, NTT Watumbelar, NTT Kamanggih, NTT Lairoka, NTT Palakahembi NTT Kabaru, NTT Ledeana, NTT Nemberata, NTT Maubesi, NTT Ds.Suliran, Tulakadi, Atambua Suarangan, KALSEL Semaras, KALSEL Sepagar 1, KALSEL

• Keuntungan dan kekurangan energi angin sebagai sumber energi Keuntungan energi angin sebagai sumber energi adalah: • Tersedia secara melimpah dan tidak habis. • Sumber energi bersih, non polusi (green energy). • Pemanfaatan dapat disesuaikan dengan potensi yang ada

92

77. 78. 79. 80. 81. 82. 83. 84. 85. 86. 87. 88. 89. 90. 91. 92. 93. 94. 95. 96. 97. 98. 99. 100. 101. 102. 103. 104. 105. 106. 107. 108. 109. 110. 111. 112. 113.

Appatanah, SULSEL Bungaiya, SULSEL Bontojai, SULSEL UPT.Punaga, SULSEL Patirong Jeneponto, SULSEL LAPAN Pare-pare, SULSEL Jalang, SULSEL Galesom SULBAR Kaimbulawa, SULTRA Gerak Makmur, SULTRA Lawela, SULTRA Sampuabalo, SULTRA Langgara Laut, SULTRA Tinobu, SULTRA Abason, SULTENG Bulungkobit, SULTENG Dongin, SULTENG Besusu Tengah, SULTENG Palu, SULTENG Wakai, Tojo Una-una, SULTENG Parigi, SULTENG Palasa Tangki SULTENG Tanjung Keramat GORONTALO Paudean, SULUT Libas, SULUT Sondana, SULUT Leganeng, SULUT Malamenggu, SULUT Kuluwatu, SULUT Kalasuge, SULUT PLTD Mangarang, Talaut SULUT Halmahera Tengah, MALUKU UTARA UNPATI, MALUKU Aboru, MALUKU Namaelo, MALUKU Saleman, MALUKU Wasani, PAPUA

Kekurangan energi angin sebagai sumber energi adalah: • Pemakaian spesifik tempat (site specific) yang memerlukan tersedianya pasokan dan pemakaian (supply and demand). • Kecepatan dan sepanjang hari.

arah

angin

berubah

• Sebagai sumber energi untuk pembangkit listrik, biaya pembangkitannya relatif mahal dibandingkan dengan sumber energi konvensional.

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

3.3.TURBIN ANGIN • Prinsip dasar turbin angin

 Efisiensi generator: ηG (≈ 0,50 - 0,95). PENGANTAR ET

Pengubahan energi angin menjadi listrik SKEA (Sistem Konversi Energi Angin) adalah sebuah sistem yang mengubah energi angin menjadi listrik (disebut SKEA listrik atau turbin angin) atau menjadi energi mekanik (disebut SKEA mekanik atau kincir angin).

• Pengubahan energi angin (dengan memutar sudu) menjadi putaran sudu (putaran rendah).

• Pengubahan putaran unit transmisi menjadi putaran generator (putaran tinggi).

 Efisiensi rotor SKEA: Cp (koefisien daya) maksimum 0,40; untuk poros tegak dan 0,50 untuk poros datar.

b. Berdasarkan gaya-gaya aerodinamis dominan. • Poros datar (HAWT - Horisontal Axis Wind Turbine): Gaya yang lebih dominan adalah gaya angkat (lift). • Poros tegak (VAWT - Vertical Axis Wind Turbine): Gaya yang lebih dominan adalah gaya hambat/ drag. c. Berdasarkan posisi rotor • Upwind: Posisi rotor turbin angin menghadap angin, atau rotor beroperasi di depan menara atau rotor berada pada sisi yang sama dengan arah angin.

MIKROHIDRO

Karena tiap komponen konversi memiliki efisiensi tersendiri, maka tidak semua energi yang diubah dapat dimanfaatkan. Efisiensi total terdiri atas:

a. Berdasarkan keluaran yang dihasilkan: SKEA listrik (turbin angin) dan SKEA mekanik (kincir angin).

BIOMASSA

• Pengubahan putaran generator menjadi energi listrik (tegangan DC atau AC).

SKEA listrik atau turbin angin dapat dikelompokkan sebagai berikut:

ANGIN

• Pengubahan putaran sudu yang digandeng ke poros unit transmisi menjadi putaran unit transmisi (roda gigi atau sabuk).

Jenis dan klasifikasi

SURYA

Proses pengubahan energi adalah sebagai berikut :

Dalam perhitungan praktis, efisiensi total sebuah turbin angin di ambil sebesar 30%.

• Downwind: Rotor berada pada sisi yang berlawanan dengan arah angin, atau rotor berada dibelakang menara dan arah angin.

 Efisiensi unit transmisi: ηr (≈ 0,95).

93

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Angin

MODUL

3

ENERGI ANGIN

d. Berdasarkan kapasitas • Skala kecil

: < 10 kW

• Skala menengah: 10 kW - 100 kW • Skala besar

: > 100 kW

3.3. TURBIN ANGIN

e. Berdasarkan tipe jaringan terdiri atas 2 (dua) jenis, yakni: (i). Sistem sentralisasi

menara yang makin besar dan berat untuk turbin angin besar. Ciri lain adalah bahwa turbin angin kecil pada umumnya mempunyai ekor pengarah sebagai subsistem orientasi: sedangkan turbin angin besar tidak memiliki ekor pengarah dan untuk pengontrolan dilakukan dengan rotor bergeleng ke kiri dan ke kanan terhadap poros datar (yawing) atau lainnya.

Pemanfaatan SKEA sebagai pembangkit listrik terpusat guna memasok kebutuhan listrik untuk berbagai pemakaian disuatu daerah dengan menggunakan jaringan • Komponen turbin angin dan fungsi jaringan transmisi dan distribusi.

Sebuah SKEA listrik atau turbin angin terdiri atas: rotor (naf dan sudu), kepala Pemakaian SKEA sebagai pemasok rotor, unit transmisi, generator, unit listrik bagi sejumlah atau sekelompok kontrol, unit pengaturan mekanis dan pemakai tanpa dihubungkan menara. Beberapa jenis turbin angin langsung oleh jaringan transmisi poros datar dengan menara tubular dan atau distribusi, tetapi para pengguna lattis diperlihatkan pada pada Gambar mengambil listrik dari pusat pemasok 3.7. dan poros tegak pada Gambar 3.8. listrik. Misalnya pemanfaatan untuk pengisi baterai (battery station) dimana tiap pengguna datang ke stasiun pengisian untuk mengisi baterai masing-masing. Dengan cara ini masing-masing pengguna harus memiliki paling sedikit dua set baterai agar secara bergantian dapat dipakai untuk memasok listrik di tiap rumah. (ii). Desentralisasi

Perbedaan turbin angin skala kecil dan besar pada dasarnya ditentukan oleh kapasitas dan diameter rotor (D) serta komponen komponen lainnya. Makin besar kapasitas turbin angin, maka komponen nya juga akan makin besar; misalnya rotor, generator, nasel dan roda gigi; demikian juga

94

(a). 2500W

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

Fungsi masing-masing komponen turbin angin adalah sbb : (i) Rotor

PENGANTAR ET

Rotor terdiri dari sudu (rotor blade) dan naf (hub) yang berfungsi untuk menerima dorongan angin dan mengubah energi angin menjadi putaran rotor. Prestasi rotor dinyatakan oleh koefisien daya rotor (Cp), yang dihasilkan oleh bentuk

(b) 10 kW

SURYA

sudu, jumlah sudu dan konfigurasi sudu yang dinyatakan oleh bentuk airfoil dengan standar NACA ( National Advisory Committee for Aeronautics), Gottingen, Clark Y dan lain-lain. Posisi rotor sebuah turbin angin/SKEA dinyatakan dalam posisi upwind atau downwind. Rotor terdiri atas beberapa sudu (dua, tiga atau empat) atau banyak sudu (multiblades - sudu majemuk).

ANGIN

(ii) Unit transmisi,

(c). SKEA nelayan, 80W

BIOMASSA

Gambar 3.7. Beberapa contoh turbin angin poros datar (a,b,c) (Sumber: Katalog Hasil Riset dan Rekayasa Turbin Angin, LAPAN, 2008)

Berfungsi untuk mengubah putaran rotor(umumnya memperbesar) agar sesuai dengan putaran generator (pada turbin angin) atau untuk unit engkol mekanik (pada kincir angin mekanik). Jenis unit transmisi adalah roda gigi (gearbox) dan sabuk (pully). Perbandingan putaran roda gigi terhadap roda gigi lainnya disebut

MIKROHIDRO

(Sumber: Manual Pemanfaatan SKEA, LAPAN, 1995) Modul Pelatihan Energi Angin

95

APPENDIX

Gambar 3.8. Turbin angin poros tegak

MODUL

3

ENERGI ANGIN

rasio transmisi. Sebagian turbin angin dapat juga tidak memiliki unit transmisi dan rotor digandengkan langsung dengan generator. Sistem ini disebut transmisi langsung dan rasio transmisi adalah 1. (iii) Generator.

3.3. TURBIN ANGIN

Sebagai pembangkit listrik (dc atau ac) yang digandengkan ke unit transmisi. Poros unit transmisi memutar poros generator pada putaran yang sesuai dengan putaran nominal generator. Pada kincir mekanik, unit ini analog dengan engkol. (iv) Unit kontrol/pengatur mekanis dan listrik . Berfungsi untuk mengontrol kondisi operasi SKEA /turbin angin yakni : • Pengaturan tegangan lebih. • Pengaturan tegangan (regulator baterai).

baterai

• Pengereman secara manual, elektris atau otomatis. • Pengaturan pemakai.

distribusi

listrik

ke

• Pengamanan dan proteksi (v) Menara Bagian SKEA yang berfungsi untuk menahan/menopang unit-unit lain, seperti generator, nasel, unit transmisi, rotor, ekor pengarah, dan lain-lain. Menara harus mampu menahan beban statis dan dinamis yang dihasilkan oleh dorongan angin (gaya-gaya aerodinamik). Tipe menara terdiri atas menara kerangka (lattis, lattice) atau berbentuk pipa (tubular) yang bervariasi pada beberapa ketinggian (10 m, 15 m, 24 m, 30 m,50 m dst) dan diperlihatkan pada Gambar 3.9. Untuk melengkapi turbin angin sebagai pemasokan listrik,subsistem berikut dapat ditambahkan yaitu: a. Baterai penyimpan untuk penyimpanan listrik yang dinyatakan oleh tegangan nominal (12 V, 24 V), kapasitas (Ah) serta karakteristik pengisian (charging) dan pengosongan muatan ( discharging). b. Inverter: untuk mengubah tegangan searah (dc 12 V atau 24 V) menjad

Gambar 3.9. Tipe menara (Sumber: Tony Burton; Wind Energy Handbook, John Wiley, NY, 2001)

96

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

bolak-balik (220 V, 50 Hz). Karakteristik energi terbarukan dengan sumber dinyatakan oleh efisiensi dan kapasitas energi konvensional guna memberikan kemampuan terkontrol yang diperlukan (dalam W atau VA). untuk pemakaian sehari-hari. c. Beban pembuangan (dummy load):

(1) Menentukan jenis penggunaan

a. Berdiri sendiri (stand-alone)

b. Sistem hibrida (hybrid system)

MIKROHIDRO

SKEA listrik yang tidak tersambung dengan jaringan listrik. Boleh memiliki unit penyimpan listrik (baterai) atau tidak; tapi kebanyakan pemakaian standalone membutuhkan baterai atau bentuk penyimpanan lainnya.

Pengoperasian sebuah turbin angin secara pararel dengan suatu jaringan listrik lokal guna meningkatkan kualitas pemasokan listrik kepada pengguna dan mengurangi biaya pemakaian listrik pada pemilik turbin angin yakni dengan cara sebagai berikut: pada waktu angin kencang maka listrik yang dihasilkan oleh turbin angin dapat dijual ke pemilik jaringan (misalnya PLN) dan pada saat angin kurang, kebutuhan listrik diperoleh dari jaringan. Salah satu fungsi utama pemakaian ini adalah mengurangi biaya pemakaian listrik dari jaringan yang tersedia.

BIOMASSA

Turbin angin dapat digunakan dalam modus operasi berikut:

d. Sistem interkoneksi dengan jaringan (grid interconnection)

ANGIN

Tahapan umum dalam pemilihan turbin angin sebagai sumber energi untuk pembangkit listrik adalah sbb:

SURYA

Tahapan seleksi

PENGANTAR ET

angin-diesel (wind-diesel Suatu beban resistif (untuk turbin angin) c. Sistem system). yang digunakan untuk menampung energi lebih dari unit penyimpan Sistem angin-diesel adalah setiap (baterai); atau berupa saluran sistem pembangkit listrik otonomous pembuangan pada kincir mekanik yang menggunakan turbin angin untuk pemompaan air. dengan pemakaian generator diesel d. Panel monitor: untuk memonitor untuk memasok sebagian energi. kondisi operasi SKEA setiap saat yang Unit penyimpan sendiri umumnya dilengkapi dengan peralatan monitoring bukanlah suatu cara yang ekonomis untuk meningkatkan availabilitas sistem untuk arus, tegangan, daya. keseluruhan; dan dengan demikian, suatu bentuk pembangkit lain yang lebih dapat • Seleksi, rancangan dan dikontrol diperlukan, yakni generator perhitungan energi turbin angin diesel.

Modul Pelatihan Energi Angin

97

APPENDIX

Sistem hibrida adalah kombinasi dari dua atau lebih sumber energi, yang bila dipadukan berisi suatu sistem daya hibrida; atau kombinasi suatu sumber

MODUL

3

ENERGI ANGIN

(2) Menentukan kapasitas dan ukuran turbin angin

yang diperlukan adalah yang paling mendekati kapasitas turbin angin yang ada yaitu 4.0 kW atau 5,0 kW.

3.3. TURBIN ANGIN

Ditentukan berdasarkan analisis pasokan dan penggunaan (supply and demand (3). Pemilihan berdasarkan produk yang analysis) untuk suatu daerah atau tersedia lokasi,dengan hubungan : Tahap lanjut adalah pemilihan tipe dan A = (energi yang dibutuhkan dalam 1 kapasitas turbin angin berdasarkan tahun, kWh) /(energi yang dihasilkan rancangan dan produk yang tersedia yaitu pemasok, kapasitas, tipe, kurva daya, biaya dalam 1 tahun, kWh/m2 ) atau A = demand ( kWh)/ supply (kWh/m2) (7) atau harga, ketersediaan lokal, pengadaan dan purna jual, garansi penyediaan suku dengan A adalah luas sapuan rotor turbin cadang, dll. angin, A = (π/4) D2, dan Petunjuk pemilihan turbin angin untuk D = diameter rotor turbin angin dalam m suatu penggunaan adalah sebagai Metoda praktis untuk menentukan berikut: kapasitas sebuah turbin angin adalah Sistem Rancangan dengan mengambil efisiensi total 30%, Rancangan sebuah turbin angin akan sehingga: menghasilkan karakteristik daya yaitu Demand (dalam kWh) = 0,3 P x 8,760 kurva daya yang memberikan hubungan (8) antara daya dan kecepatan angin (Gambar Misalnya jika diperlukan suplai energi 10). Hubungan tersebut dinyatakan oleh sebesar 10 MWh dalam 1 tahun, maka: 5 parameter utama berikut: 10 MWh = 10.103 kWh = 0,3 x P x 8,760, a. Kecepatan asut (starting speed) atau P = 3,805 kW Kecepatan angin minimal yang dibutuhkan Dengan demikian kapasitas turbin angin agar sebuah turbin/kincir angin mulai Kelas Pemanfaatan

Kec angin, m/s

Daya Spesifik, W/m2

Turbin Angin, kW

1.Skala kecil

2,5 – 4,0

< 75

< 10

2.Skala Menengah

4,0 – 5,0

75 - 150

10 - 100

5,0

> 150

> 100

3.Skala Besar

Aplikasi

-Stand alone -Hibrida angin-PV -Hibrida genset

angin-

Interkoneksi

(Sumber: Sahat Pakpahan, Pemanfaatan Energi Angin untuk Listrik dan Mekanik, LAPAN, 2007)

98

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN PENGANTAR ET

berputar b. Kecepatan cut-in ( cut in speed),Vi

c. Kecepatan rencana (rated speed) ,Vr

e. Kecepatan maksimum (furling speed) Kecepatan angin di mana sebuah turbin angin mampu menahan beban aerodinamis agar turbin angin tersebut tidak rusak.

Perhitungan energi yang dihasilkan oleh turbin angin Energi sebuah turbin angin dapat diperkirakan dengan beberapa cara seperti berikut ini:

BIOMASSA

a. Dari daya rencana turbin angin dihitung dengan persamaan berikut: AKWH = (CF) P (8760)

(9)

MIKROHIDRO

Kecepatan angin yang dibutuhkan agar sebuah turbin angin mencapai daya rencana (juga disebut daya nominal). Mulai kecepatan ini, daya yang dihasilkan pada berbagai kecepatan sebelum mencapai “cut-out” adalah konstan. Kecepatan rencana sebuah turbin angin adalah kecepatan angin di mana turbin tersebut menghasilkan daya terpasang, yakni yang tertulis pada data teknis. Nilai

oleh pengontrolan terhadap turbin angin tersebut.

ANGIN

Kecepatan angin minimal yang dibutuhkan agar sebuah turbin angin mulai menghasilkan listrik. Nilai kecepatan ini adalah dari 2,0 m/detik – 4,0 m/detik

SURYA

Gambar 3.10. Contoh karakteristik daya turbin angin (Sumber: Sahat Pakpahan, Pemanfaatan Energi Angin untuk Listrik dan Mekanik, LAPAN, 2007)

kecepatan ini bervariasi antara 9 m/detik AKWh = produksi energi tahunan (Annual sampai dengan 15 m/detik. kWh), CF = faktor kapasitas atau faktor efisiensi yakni perbandingan antara daya d. Kecepatan cut-out,Vo rata-rata (produksi energi per satuan Kecepatan angin yang mengakibatkan waktu) dengan daya nominal untuk turbin angin berhenti menghasilkan sembarang perioda waktu (CF= 0,2 - 0,25), daya, dan hal ini biasanya di hasilkan

99

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Angin

MODUL

3

ENERGI ANGIN

P = daya rencana turbin angin (misal 25 c. Availabilitas merupakan ukuran kW pada 10 m/detik); 8760 = jumlah jam keandalan, yakni persentase waktu turbin angin untuk beroperasi selama 1 tahun. dalam satu tahun. Nilai yang baik adalah 0,95-0,98. b. Berdasarkan diameter rotor; d. Waktu sambung (connect time).

Jika η = efisiensi total (0,30) dan WPD = daya spesifik di lokasi (W/m2),

3.3. TURBIN ANGIN

maka Energi turbin angin dalam kWh, E = η.(WPD).A.t = η. ½ ρ V3 .A . 8,760

(10)

Adalah jumlah waktu atau persentase waktu turbin angin membangkitkan daya secara aktual (baik dengan nilai 60% atau lebih). e. Keandalan (reliability).

dengan t = jumlah jam dalam 1 tahun = f. Keluaran spesifik tahunan. Dinyatakan 8760, sedangkan A = luas sapuan rotor dalam kWh/m2 atau kWh/kW. (m2), yakni : untuk sumbu datar, A = (π/4) D2 , Giromill, Ar = DH, Savonious, Ar = HD dan Darrieus, Ar = 0,65 HD

(11)

c. Berdasarkan Kurva daya yang diberikan oleh pabrikan Beberapa pabrikan menganggap distribusi Rayleigh (k=2) untuk kecepatan-kecepatan angin di suatu lokasi.

Ukuran kinerja turbin angin Kinerja sebuah turbin angin dinilai berdasarkan: a. Faktor kapasitas (CF - capacity factor) CF = daya rata – rata/ daya rencana

(12)

Perioda pengukuran = 1 tahun CF ≥ 0,3 = baik dan CF ≈ 0,10 = jelek Umumnya, CF ditentukan dari kWh yang dihasilkan dalam suatu perioda waktu. b. Umur pakai (life time) Umur pakai turbin angin umumnya dirancang untuk 15-25 tahun.

100

• Pengoperasian dan pemeliharaan sistem Turbin angin skala kecil lebih mudah di operasikan dan dipasang dibandingkan dengan skala besar dan juga memerlukan pemeliharaan yang lebih kecil. Waktu khas pemeliharaan SKEA skala kecil adalah 02 hari per tahun; sedangkan skala besar memerlukan 2-5 hari per tahunnya. Untuk skala kecil, pengoperasian cukup dengan mengaktifkan turbin angin (bila sebelumnya dimatikan) dan melakukan pengereman darurat bila terjadi angin yang sangat kencang yang mungkin merusak tubin angin; sedangkan pemeliharaan yang umum adalah pergantian komponen yang aus atau rusak, pengecekan terhadap debu atau kotoran yang melekat terutama di bagian yang berputar atau bergerak, pemeriksaan ekor pengarah, pemeriksaan karat, dll. Hal ini sebaiknya dilakukan secara berkala tergantung pada tingkat pengaruh terhadap operasi turbin angin.

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

• Biaya investasi, operasi dan hibrida dengan PV dan/atau genset sehingga pada dasarnya tidak memerlukan pemeliharaan

SURYA ANGIN

• Pemilihan dan applikasi turbin angin di Indonesia

BIOMASSA

b. Rancangan teknis (engineering design). c. Pengurusan surat dan ijin. d. Biaya lain: start up dan comissioning.

PENGANTAR ET

interkoneksi dengan grid. Investasi sebuah atau beberapa turbin angin sebagai pembangkit terdiri atas Untuk listrik rumah tangga dan keperluan lainnya, turbin angin skala kecil yang biaya berikut: disarankan adalah dari kapasitas 80 W, (1) EPC (Equipment, Procurement and 250 W, 1.000 W, 2.500 W, 3.500 W dan Construction), yang mancakup: 10.000 W. Investasi yang diperlukan a. Turbin angin, panel dan menara untuk turbin angin 3.500 W adalah sekitar (sampai ke lokasi). 180-200 juta rupiah. b. Pembuatan pondasi dan rumah Investasi untuk kincir angin terdiri dari operator (termasuk soil test) EPC, OM untuk 1 tahun serta biaya c. Pemasangan di lokasi. pengembangan. Karena aplikasi pada (2) Biaya operasi dan pemeliharaan (OM) umumnya adalah untuk pemompaan, dalam 1 tahun, terdiri atas: maka dalam EPC juga termasuk a. Upah Operator dan teknisi. biaya pembuatan tangki penyimpan, b. Biaya operasional. pemasangan pompa dan pipa saluran c. Biaya pemeliharaan dan pengadaan serta kelengkapannya. Beberapa jenis suku cadang. kincir angin dapat di produksi lokal, (3) Biaya sambungan ke jaringan umum sehingga biaya EPC pada umumnya lebih (grid) kalau ada. rendah dari turbin angin. Sebagai kasus, (4) Biaya pengembangan (development biaya pembuatan sebuah kincir angin 18 sudu untuk pemompaan tidak melebihi cost), terdiri dari: a. Pembebasan dan penyediaan lahan dari 100 juta rupiah.

101

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Angin

MIKROHIDRO

Pemilihan turbin angin di Indonesia didasarkan pada potensi yang tersedia Biaya EPC bergantung pada jenis , jumlah dan jenis pemakaian di suatu daerah/ dan kapasitas turbin angin terpasang lokasi. Pemakaian adalah dalam modus karena akan mempengaruhi biaya stand alone, hibrida dengan PV atau/ pembuatan pondasi, menara, komponen dan genset/diesel atau interkoneksi serta pengiriman dan pemasangan di dengan jaringan PLN setempat (on grid); lokasi; dan hal ini juga akan mempengaruhi sedangkan jenis pemakaian turbin angin biaya operasi dan pemeliharaan (OM). antara lain adalah untuk listrik rumah Pemanfaatan turbin angin skala kecil tangga, mengisi baterai, pemompaan, adalah dalam modus stand alone atau alat pendingin, pengawet makanan, catu

MODUL

3

ENERGI ANGIN

daya untuk peralatan komunikasi di daerah terpencil, pemakaian di perahu nelayan, dll dengan kapasitas yang bervariasi.

3.3. TURBIN ANGIN

Hingga saat ini, sekitar 2 MW telah terpasang di berbagai daerah di Indonesia, yakni dalam sistem stand alone, hibrida maupun on-grid. Sesuai dengan produk yang tersedia dan kondisi lokasi Indonesia, tipe SKEA yang lebih sesuai adalah SKEA poros datar dengan kapasitas 50W; 1.000W; 2.500 W; 2,5 kW; 5 kW dan 10 kW untuk skala kecil; 30 kW dan 50 kW hingga 100 kW untuk sistem hibrida; sedangkan untuk skala interkoneksi adalah dari kapasitas terpasang 300 kW hingga 1 MW per unit. 1. Penyediaan listrik dan Sistem Pemopaan Tenaga Angin ▪ Lokasi : Dusun Kuwaru, Kecamatan Srandakan, Bantul DIY ▪ Konfigurasi dan spesifikasi sistem Terdiri dari: - 1 unit turbin angin 3 sudu (diameter rotor 3,0 m), 230 V, 50 Hz, 1 kW untuk pemasokan listrik - 2 unit turbin angin 3,5 kW masingmasing 6 sudu (diameter rotor 4,5m), 3 fasa. 380V untuk pemompaan dengan menggunakan pompa submersibel 1,1 kW dan 0,75 kW. - Kecepatan angin rata rata di lokasi adalah 5,7 m/detik. Tinggi menara turbin angin pemompaan adalah 9 m sedangkan turbin angin pemasok listrik adalah 18 m.

▪ Pembangunan Dibangun oleh LAPAN bekerjasama dengan Pemerintah Kabupaten Bantul DIY mulai 2003-2004 dan dioperasikan sejak tahun 2004 ▪ Aplikasi : - Penyediaan listrik untuk penerangan setempat termasuk kandang sapi - Penyediaan air untuk penduduk di sekitar lokasi - Penyediaan air minum ternak (sapi) - Pengairan lahan pertanian (kacang kacangan) Sistem dibangun atas kerjasama LAPAN dan Pemerintah Kabupaten Batul DIY dalam rangka penyediaan listrik dan peyediaan air untuk membantu masyarakat setempat. Pengadaan dan pemasangan turbin angin dilakukan oleh LAPAN, sedangkan sistem penyaluran air (pipa, tangki, sumur) oleh Pemerintah Kabupaten. Pengoperasian dan pemeliharaan dilakukan bersama oleh LAPAN dan Pemerintah Kabupaten. ▪ Hasil Evaluasi Turbin angin kapasitas 1 kW menghasilkan kinerja yang baik dan berputar kencang. Turbin angin pemompaan walaupun dengan menara yang cukup rendah yakni

Turbin Pompa

102

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN PENGANTAR ET

SURYA

Turbin Pompa

Turbin Listrik

ANGIN BIOMASSA

2004

1. Sumur & Saluran

7. T.Angin 3 Sudu, Listrik

2. Rumah Operator

8. T.Angin (SPTA 2)

3. Pipa Air

9. Sumur Air& Saluran ke Sungai 10. Bak Penampung & Distribusi

5. Sumur Distribusi

11. Panel Monitor

6. T.Angin (SPTA1)

12. Jaringan Listrik / tiang

Modul Pelatihan Energi Angin

103

APPENDIX

4. Bak Utama

Konfigurasi pemasokan listrik dan sistem pemompaan

MIKROHIDRO

2003

MODUL

3

ENERGI ANGIN

9 m mampu menghasilkan debit air yang cukup besar. Kedua jenis turbin ini dapat dibuat lokal.

2. Turbin angin 50 -80 W untuk nelayan ▪ Lokasi Uji coba: Pelabuhan Sukabumi, Jawa Barat.

Ratu

▪ Aplikasi - Penerangan di perahu nelayan dan mengisi baterai. - Penerangan di lokasi perkemahan.

perahu bergerak. Kecepatan cut-in hanya 2,0 m/detik dan cut-out bisa mencapai hingga 50 m/detik. Uji coba pemanfaatan turbin ini telah dilakukan dalam perahu nelayan di Pelabuhan Ratu, Sukabumi Jawa Barat. Selain untuk perahu nelayan, turbin ini dapat juga digunakan untuk mengisi baterai, penerangan di lokasi perkemahan dll atau untuk catu daya komunikasi di daerah terpencil. Untuk perahu nelayan, turbin ini dirancang menghasilkan daya 80 W.

3. T urbin angin untuk penyediaan listrik

▪ Konfigurasi Turbin angin kecil 6 sudu kapasitas 80 W dengan keluaran listrik 12 V DC dan dapat ▪ Lokasi: Samas, DIY dan Sundak, Jawa dihubungkan dengan inverter untuk Tengah. menghasilkan 220 Vac. Diameter rotor D = 0,9 m dengan kecepatan cut-in 2,2 m/ ▪ Aplikasi detik. -P  enerangan di area perikanan Dinas Pertanian DIY. - Penyediaan air untuk tambak udang. ▪ Konfigurasi sistem -Kapasitas 10 kW dengan rotor 3 sudu dan diameter 7,0 m. -Menara lattis tinggi 24 m. -Listrik yang dihasilkan 230V/380V, 3 fasa, 50 Hz. Pemasangan turbin ini dilaksanakan Turbin angin ini cocok digunakan di perahu oleh LAPAN bekerjasama dengan Dinas nelayan untuk penerangan di malam hari. Pertanian DIY, sedangkan pengelolaannya Dengan kapasitas yang relatif kecil dan oleh Dinas Perikanan, DIY, dimensi turbin cukup kecil turbin angin Sistem terdiri dari 1 unit turbin angin 10 ini juga ringan dan dapat diangkat dengan kW, 3 sudu, diameter rotor 7,0 m dengan tangan. Tinggi menara cukup 1,5m; menara 24 – 30 m, lattis atau tubular. sehingga mudah dipasang dalam perahu Turbin angin menghasilkan listrik mulai dan akan berputar lebih kencang bila dari kecepatan angin 3,0 m/det dan listrik

104

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

yang dihasilkan adalah 220 V, 3 fasa, 50Hz. Sistem dapat di hibrida dengan PV dan genset sebagai back up.

PENGANTAR ET

Turbin angin 10 kW di Samas Bantul.

SURYA ANGIN

Turbin angin 10 kW untuk pengairan, Dinas Perikanan DIY, Sundak, Jawa Tengah.

BIOMASSA MIKROHIDRO

105

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Angin

MODUL

3

ENERGI ANGIN

3.4.PEMANFAATAN ENERGI ANGIN

A. Sistem Pemompaan Tenaga Angin (SPTA)

3.4. PEMANFAATAN ENERGI ANGIN - SPTA

• Prinsip Dasar Sistem Pemompaan SPTA adalah sistem pemompaan yang terdiri dari turbin angin, pompa listrik dan unit kontrol, subsistem pemipaan untuk mengalirkan air dari sebuah sumber air (misalnya sumur) ke bak/tangki dan tangki penyimpan. Turbin angin dengan kapasitas / ketinggian menara dan head tertentu akan menghasilkan debit air tertentu (liter/menit) yang selanjutnya di distribusikan ke pengguna. Konfigurasi SPTA diperlihatkan pada Gambar 11a dan 11b.

11a

Untuk pemompaan mekanis, sistem terdiri dari kincir angin (SKEA mekanik) yang digandeng (dikopel) dengan pompa mekanik melalui unit transmisi mekanik. Rotor kincir angin dapat terdiri dari sudu majemuk atau tipe Savonious; dan yang paling umum adalah kincir angin sudu majemuk. Salah satu keuntungan penting sistem pemompaan dengan menggunakan turbin angin adalah bahwa penempatan turbin angin dapat jauh dari sumber air, dengan demikian turbin angin dapat ditempatkan pada tempat yang potensi anginnya lebih baik dan kemudian dihubungkan ke motor pompa dengan kabel listrik.

11b

Gambar 3.11. Sistem Pemompaan Tenaga Angin (SPTA) (a) Turbin angin, sumber air, pemipaan, tangki, distribusi (b) Jenis pompa ( Sumber: Sahat Pakpahan, et.al., Sosialisasi Sistem Pemompaan Tenaga Angin (SPTA) di dusun Kuwaru, Bantul, DIY; 2005)

106

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

• Seleksi , rancangan dan perhitungan SPTA

Sistem pemompaan terdiri dari tipe elektris dan mekanik. Tipe elektris menggunakan pompa listrik sebagai unit pompa yang digerakkan oleh turbin angin; sedangkan tipe mekanik menggunakan pompa mekanik (misalnya pompa piston) yang digerakkan oleh kincir angin secara mekanik melaui unit transmisi mekanik.

Seleksi SPTA

b. Pompa listrik: sentrifugal, pompa benam (submersble) atau jack pump. c. Kabel daya dan distribusi.

e. Pemipaan, tangki, distribusi dan katup pengatur.

a. Kincir angin dengan kapasitas dan keluaran listrik tertentu. b. Pompa mekanik: piston,dll

• Pemilihan pipa saluran ditentukan berdasarkan debit aliran, kuat getaran, dll. • Kapasitas atau ukuran tangki penyimpan dihitung berdasarkan kemampuan untuk menampung volume aliran air dalam waktu yang telah dirancang.

BIOMASSA

Sedangkan sistem pemompaan mekanis terdiri dari:

• Pemilihan pompa listrik dilakukan berdasarkan kedalaman sumber air, efisiensi pompa dan debit yang di inginkan, misalnya pompa sentrifugal, pompa benam (submersible) atau jack pump. Jack-type piston pump menghasilkan efisiensi yang lebih rendah dengan penyesuaian turbin angin dan beban yang tidak baik. Pompa sentrifugal sumbu datar digunakan untuk ketinggian hidraulik yang rendah dan untuk sumber air permukaan.

ANGIN

d. Unit kontrol dan monitor.

• Pemilihan turbin angin dilakukan dengan mengacu pada potensi angin yang tersedia di lokasi dalam kWh/ m2.

SURYA

a. Turbin angin dengan kapasitas dan keluaran listrik tertentu.

Seleksi sistem pemompaan mencakup:

PENGANTAR ET

Komponen sistem pemompaan elektris terdiri dari:

PENDAHULUAN

• Tipe dan komponen sistem pemompaan tenaga angin

c. Unit transmisi mekanik.

MIKROHIDRO

d. Pemipaan, tangki, distribusi dan katup pengatur.

• Rancangan dan perhitungan SPTA Langkah umum untuk merancang sistem pemompaan adalah sbb: • Memperkirakan kebutuhan atau pemakaian air yang akan di pompakan

107

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Angin

MODUL

3

ENERGI ANGIN

selama 1 tahun (dalam m3/hari); misalnya untuk air minum, pertanian, air minum ternak, dll.

3.4. PEMANFAATAN ENERGI ANGIN - SKEA

• Menilai potensi energi angin yang tersedia di lokasi dalam 1 tahun ( AkWh - Annual kilo Watt-hour) berdasarkan hasil monitoring kecepatan angin atau ekstrapolasi. • Menentukan ukuran dan kapasitas turbin angin (diameter rotor dan daya nominal). • Menentukan komponen sistem pemompaan (turbin angin, menara, pompa, kontrol, tangki, kabel daya, pemipaan, dll). • Menaksir

keluaran

yang

akan

Parameter SPTA Parameter utama untuk rancangan dan perhitungan SPTA adalah: a. Tinggi hidraulik total (Total Head), H dalam m. b. Perkalian debit dan tinggi hidraulik (qH) dalam m4/hari atau debit q (dalam m3/hari) dikalikan dengan head H (dalam m). c. Ukuran turbin angin (kapasitas dalam W, kW) dan diameter rotor (m). d. Kebutuhan air, q (m3/hari). e. Pemilihan tipe pompa: sentrifugal, jack pump atau pompa benam (submersible).

di hasilkan oleh SPTA (dengan Parameter SPTA memperhitungkan efisiensi masing Gambar 12. masing komponen dan subsistem).

diperlihatkan

pada

Gambar 3.12. Parameter sistem pemompaan (Sumber: Alan Wyatt, Wind Electric Pumping Systems, AWEA, USA, 1992)

108

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

serta pencatatan keluaran dan efisiensi pemompaan. d. Mematikan dalam keadaan darurat, misalnya kecepatan lebih (overspeed) atau pemeliharaan dan perbaikan.

PENGANTAR ET

Berdasarkan hal ini, rancangan turbin angin untuk pemompaan dapat dilakukan dengan menetapkan keseimbangan antara energi yang dihasilkan oleh turbin angin pada kecepatan angin rata rata di suatu lokasi dan energi yang dihasilkan oleh pompa di lokasi tersebut, dengan hubungan:

SURYA

Pemeliharaan rutin dan berkala diperlukan sesuai dengan manual operasional. Pemeliharaan rutin antara lain adalah D = ( C.q.H/ V3 ) 1/2 (13) pemeriksaan menara, pemeriksaan dengan D = diameter rotor turbin angin kotoran atau debu, dll; sedangkan (m); q = debit air (m3/hari), H = head (m), pemeriksaan berkala antara lain V = kecepatan angin rancangan bulanan pengecekan sambungan dan baut yang longgar, pembersihan dan pelumasan, (m/s) dan C = konstanta≈ 0,97 Maka dengan mengetahui C, q, H dan dll. V, diameter rotor turbin angin dapat ditentukan; atau sebaliknya dengan • Biaya investasi, operasi dan mengetahui D, C, H dan V maka debit air pemeliharaan q dapat ditentukan. Biaya Investasi

ANGIN

Biaya investasi untuk sistem pemompaan

• Pengoperasian dan pemeliharaan terdiri dari: sistem SPTA

a. Menghidupkan turbin angin. b. Operasi dalam keadaan normal dalam julat (range) kecepatan angin operasional. monitoring

Modul Pelatihan Energi Angin

rumah

c. Penyediaan lahan serta pengurusan ijin-ijin. d. Pengiriman lokasi.

dan

pemasangan

di

e. Pembuatan sumur air atau sumber air. f. Pemasangan pompa dan instalasi pemipaan. g. Pembuatan tangki penyimpanan, pemipaan, sambungan, pengaturan distribusi, dll. h. Start up dan comissioning.

operasional

109

APPENDIX

c. Melakukan

dan

MIKROHIDRO

Pengoperasian SPTA terdiri dari:

b. Pembuatan pondasi operator/control.

BIOMASSA

Sebagai suatu sistem pemompaan yang lengkap dan menyeluruh, pengoperasian dan pemeliharaan sistem pemompaan akan mencakup turbin atau kincir angin dan unit pompa serta kelengkapan dan sub-sistem pendukungnya. Pengoperasian dan pemeliharaan lebih diutamakan pada turbin atau kincir angin dan unit pompa sebagai bagian yang paling banyak bergerak dan berputar.

a. Pengadaan turbin angin, unit kontrol , monitor dan pompa.

MODUL

3

ENERGI ANGIN

Biaya operasi dan pemeliharaan (OM), terdiri dari: a. Operator dan teknisi lapangan. b. Operasional lokasi termasuk material operasional. c. Pelaporan berkala.

3.4. PEMANFAATAN ENERGI ANGIN - SKEA

d. Pemeliharaan rutin dan berkala. e. Suku cadang. Biaya operasi meliputi gaji/upah operator dan teknisi di lokasi selama 1 tahun, bahan bahan atau material operasional misalnya untuk surat menyurat, laporan, alat kantor, sedangkan dalam pemeliharaan antara lain pengecatan, kebersihan sistem terpasang, penggantian bagian bagian yang rusak. Suku cadang biasanya perlu disediakan minimal untuk 2 tahun pertama.

• Pemilihan dan pemakaian SPTA di Indonesia Kebutuhan air di Indonesia banyak diperlukan untuk pengadaan air minum, pengairan lahan pertanian atau perkebunan dan juga untuk air minum ternak. Hal ini khususnya di daerah daerah pedesaan yang memiliki sumber air yang jauh dari pemukiman atau berada jauh di kedalaman tertentu sehingga sulit dimanfaatkan, misalnya di daerah pedesaan di Lombok, NTT dan daerah lainnya atau di daerah terpencil. Untuk keperluan ini, penggunaan energi angin sebagai penggerak pompa baik elektris maupun mekanis adalah potensial dan kapasitasnya bergantung pada potensi angin yang tersedia di lokasi. Pemilihan sistem pemompaan dapat dilakukan sebagai berikut:

110

a. Kecepatan angin rata-rata minimal 3,5 m/detik. b. Tinggi jatuh (head total) hingga 30 – 40 m. c. Kapasitas pompa per unit hingga 1,5 atau 2,0 kW. d. Pilihan pompa (deepwell, sentrifugal atau jack pump) bergantung pada kondisi sumber air, head, lokasi serta penempatan pompa dan tangki penyimpan.

Studi Kasus 1. Kincir angin untuk pemompaan dangkal ▪ Lokasi: Jepara Jawa Tengah, Indramayu Jawa Barat. ▪ Aplikasi - Menaikkan air untuk pengairan lahan pertanian atau perkebunan. - Pembuatan garam di tambak garam.

Pemasangan kincir angin mudah

yang cukup

▪ Konfigurasi : - 4 sudu dengan diameter rotor 3 m, dan sudu terbuat dari kayu atau pelat besi.

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

pada kapasitas pemompaan. Penggunaan banyak sudu adalah karena kincir ini memerlukan torsi yang besar dengan - Kapasitas pemompaan 250 l/menit putaran rendah untuk memompakan air dengan head 0,5 – 1,0 m dan cocok untuk secara mekanik. mengangkat air misalnya di tambak ikan Tipe kincir angin yang paling banyak digunakan adalah untuk menggerakkan atau pembuatan garam. pompa piston melalui transmisi mekanik. Kecepatan operasioal sebuah kincir angin berkisar antara 2,5–15 m/detik dengan kecepatan angin cut in ( yakni kecepatan agar turbin angin mulai menghasilkan listrik) sebesar 2,5 – 3,0 m/detik. Konfigurasi kincir angin sistem pemompaan mekanik diperlihatkan pada Gambar 13. - Kecepatan operasional dari 2,5 – 15,0 m/detik dengan kecepatan rencana 7,0 m/detik.

PENGANTAR ET

SURYA ANGIN

Kincir angin 4 sudu dari pelat besi sedang di uji di terowongan angin LAPAN Rumpin.

Tipe lain kincir angin adalah dengan menggunakan poros tegak untuk pemompaan mekanik, misalnya tipe Savonious dan Darrieus.

• Tipe dan Komponen Kincir Angin

B. Kincir angin ( SKEA mekanik Windmill)

Komponen utama kincir angin sudu majemuk terdiri atas: rotor, unit transmisi, ekor pengarah/orientasi dan proteksi kecepatan lebih (overspeed) dan menara.

111

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Angin

Tipe paling umum adalah kincir angin untuk pemompaan air yang dapat memiliki poros datar misalnya kincir angin sudu majemuk atau poros tegak, misalnya kincir angin Savonious.

MIKROHIDRO

Kincir angin (SKEA mekanik) adalah sistem konversi energi angin untuk mengubah energi angin menjadi putaran rotor dengan tujuan akhir sebagai penggerak mekanik melalui unit transmisi mekanik. Penggunaan yang paling umum adalah untuk pemompaan air secara mekanik dengan menggunakan pompa piston yang dimasukkan ke dalam sumur atau sumber air. Kincir angin ini umumnya disebut kincir angin sudu banyak/majemuk (multi blade) yang terdiri dari 6 - 36 sudu bergantung

BIOMASSA

Prinsip dasar Kincir Angin

Kincir angin digunakan untuk pemopaan air atau penggerak mekanik lain misalnya membuka tutup pengatur air, menumbuk padi dan penggerak mekanik lain yang sistemnya disesuaikan dengan pemakaian.

MODUL

3

ENERGI ANGIN

3.4. PEMANFAATAN ENERGI ANGIN - SKEA Gambar 3.13. Konfigurasi pemopaan dengan kincir angin (sumber: Sarah Lancashire, Windpumping Handbook, IT Publ, London, 1987)

112

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

Beberapa contoh tipe kincir angin diperlihatkan pada Gambar 14a sampai dengan Gambar 14c.

Komponen utama kincir angin diperlihatkan pada Gambar 15 a,b,c dand

Sudu rotor PENGANTAR ET

Ekor pengarah/ orientasi

Menara lattis

Pompa piston (a) Rotor tradisional

SURYA

Sumber air

Pondasi (a) Kincir angin sudu majemuk 18 sudu

ANGIN

(b) Rotor modern

BIOMASSA

(b) Kincir angin sudu 4 (pelat baja) pemompaan air dangkal

MIKROHIDRO

(c) Unit transmisi mekanik

(c) Kincir angin sudu 4 (kayu) untuk pembuatan garam

Modul Pelatihan Energi Angin

113

APPENDIX

Gambar 3.14. Beberapa tipe kincir angin poros datar (Sumber: Bid Terapan, Pemanfaatan Turbin Angin di berbagai wilayah Indonesia, LAPAN, 2000 )

MODUL

3

daun ekor pengaman yang terpasang di bagian belakang kincir angin. Pada kecepatan kecepatan angin rendah, rotor diarahkan ke angin dan bila kecepatan angin bertambah, secara perlahan rotor berputar menjauhi angin sehingga akan membatasi kecepatan pompa dan gaya gaya yang bekerja pada struktur.

ENERGI ANGIN

3.4. PEMANFAATAN ENERGI ANGIN - SKEA

(d) Sistem tranmisi dari kincir ke pompa

Gambar 3.15. Komponen utama kincir angin (rotor, transmisi, pompa) (sumber: Joop van Meel and paul Smulders, Windpumping A Handbook, WB, Washington DC, 1989)

• Fungsi Komponen Kincir Angin Fungsi komponen kincir angin sudu majemuk adalah: (1) Rotor: untuk mengubah energi angin menjadi energi mekanik yang menghasilkan putaran dan daya tertentu bergantung pada diameter rotor dan jumlah sudu (jumlah sudu 6–36) yang selanjutnya diteruskan ke unit transmisi.

Fungsi sistem keselamatan didasarkan pada keseimbangan gaya-gaya aerodinamik (bekerja pada satu atau dua ekor dan rotor) dan gaya lain (kebanyakan pegas dan pemberat) yang berperan mengimbangi gaya-gaya aerodinamik. Biasanya, sistem keselamatan otomatik dapat dioperasikan secara manual guna menghentikan kincir angin Sistem keselamatan lain adalah rem mekanik yang dipasangkan pada naf (komponen rotor tempat menempelnya pangkal sudu), yang biasanya dioperasikan oleh sistem keselamatan automatik dan mekanisme furling manual.

(4) Menara: berfungsi sebagai penopang kincir angin secara keseluruhan pada ketinggian tertentu dan harus mampu (2) Unit transmisi: berfungsi untuk untuk menahan beban statis dan beban mengubah putaran rotor menjadi putaran dinamis yang terjadi pada kincir angin. yang sesuai dengan gerak turun naiknya piston pompa (umumnya menurunkan Menara kincir angin biasanya adalah dari putaran dengan faktor 3). Efisiensi unit tipe lattis yang terdiri dari 3 atau 4 kaki, tinggi antara 6 m - 18 m dan tinggi yang transmisi adalah dari 70% - 90%. umum adalah sekitar 10 m namun bisa (3) Sistem oientasi dan kontrol mekanik: lebih. berfungsi untuk mengontrol gerakan rotor agar menghadap ke arah angin dan melindungi kincir angin dari angin kencang. Umumnya sistem orientasi dan kontrol mekanik adalah berupa ekor dan

114

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

Selanjutnya dengan menyamakan kedua persamaan tersebut, maka nilai q dapat ditentukan untuk head yang diketahui. Ukuran atau kapasitas sistem penyimpanan air (tangki) merupakan hal penting dalam sistem pemompaan. Untuk memperoleh ukuran yang optimal, pendekatan yang dilakukan adalah dengan memperhitungkan saat angin rendah atau kurang (lull condition) dan mengambil nilai faktor keselamatan (SF-Safety Factor) misalnya = 2.

SURYA

• Operasi dan pemeliharaan sistem Pengoperasian kincir angin relatif lebih mudah dari pada turbin angin karena dengan sistem yang telah terintegrasi, dapat dihidupkan dengan melepas rem dan selanjutnya akan beroperasi dalam julat kecepatan angin yang telah dirancang.

ANGIN

Rancangan kincir angin sekarang ini menghasilkan jumlah sudu yang lebih kecil yaitu 4, 6, 8 atau 12 sudu dan sudu rotor umumnya terbuat dari pelat baja lengkung dengan diameter rotor antara 1,5 – 8 m. Sebagai contoh, sebuah kincir angin dengan diameter rotor 1,5 m akan menghasilkan hingga 24 W daya mekanik dan dengan diameter 8 m menghasilkan 680W pada kecepatan 4 m/detik dan untuk keepatan angin 5 m/detik akan menjadi dobel ( 46 W ).

A = luas sapuan rotor kincir angin (m2)

PENGANTAR ET

Penentuan jumlah sudu rotor merupakan bagian penting dalam rancangan sebuah kincir angin, dan kincir angin akan menghasilkan daya maksimium bila kecepatan ujung sudu mendekati sama dengan kecepatan angin. Untuk suatu kecepatan angin yang diketahui, daya maksimum akan diperoleh jika kecepatan ujung sudu sama dengan 1,5 – 2,0 kali kecepatan angin.

PENDAHULUAN

• Pemilihan, rancangan dan perhitungan

e. Pemeriksaan pipa saluran dari kincir angin ke tangki dan ke pengguna

115

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Angin

MIKROHIDRO

dengan ρ = massa jenis udara (kg/m3 ) dan

BIOMASSA

Energi potensial per satuan waktu (Joule/ Pemelihaaran yang umum untuk sebuah detik = W ) atau daya untuk menaikkan kincir angin mencakup: a. Pemeriksaan bagian bagian yang air dengan tinggi jatuh (head) H adalah bergerak (bagian mekanik) secara Ph = ρa g H q (14) regular/berkala, mis setiap 3 – 6 dengan massa jenis air ρa = 1000 kg/m3 , bulan, misalnya bagian rotor, engkol, 2 g = percepatan gravitasi = 9,8 m/detik ; H pompa. total head dalam m; dan q = debit aliran b. Pengecekan pompa piston, terutama (dalam m3/detik). bagian piston Untuk kincir angin dengan efisiensi total c. Pengecekan kondisi menara tehadap pengaruh karat, aus, sambungan η ( = 0,15 – 0,25),:daya yang dihasilkan sambungan (dalam W) pada suatu kecepatan angin V d. Pengecatan berkala adalah, P = η. ½ ρ .V3.A (15)

MODUL

3

ENERGI ANGIN

• Biaya investasi, operasi dan pemeliharaan Biaya investasi kincir angin sebagai sistem pemompaan terdiri dari:

3.4. PEMANFAATAN ENERGI ANGIN - SKEA

a. Pengadaan/pembuatan kincir angin bersama komponen komponen termasuk menara. b. Penyediaan lahan untuk pemasangan dan rumah operator dan kontrol. c. Pengiriman lokasi.

dan

pemasangan

di

d. Pembuatan pondasi. e. Pembuatan sumur atau sumber air. f. Pembuatan saluran transmisi terdiri dari pipa dan sambungan, katup katup pengatur, tangki penyimpan dan distribusi ke pengguna. g. Start up dan komisioning. Sedangkan biaya operasi dan pemeliharaan terdiri dari: a. Biaya operator dan teknisi lapangan. b. Biaya operasional di lokasi termasuk material operasional bulanan atau 1 tahun. c. Biaya pemeliharaan rutin dan berkala d. Suku cadang dan material operasional. Biaya EPC bergantung pada jenis , jumlah dan kapasitas turbin angin terpasang karena akan mempengaruhi biaya pembuatan pondasi, menara, komponen serta pengiriman dan pemasangan di lokasi; dan hal ini juga akan mempengaruhi biaya operasi dan pemeliharaan (OM).

hibrida dengan PV dan/atau genset sehingga pada dasarnya tidak memerlukan interkoneksi dengan grid. Untuk listrik rumah tangga dan keperluan lainnya, turbin angin skala kecil yang disarankan adalah dari kapasitas 80 W, 250 W, 1.000 W, 2.500 W, 3.500 W dan 10.000 W. Dengan mengambil turbin angin 3.500 W sebagai kasus, investasi adalah sekitar 180-200 juta rupiah. Sebagai pendekatan, harga turbin angin sekitar Rp 100 jt; menara 15m (Rp 40 jt), pemompaan (Rp 20 jt – 40 jt), pondasi dan penunjang (Rp 20 jt- 40 jt), belum termasuk pemasangan, bergantung lokasi. Baterai tidak ada untuk sistem pemompaan. Pemberian harga /biaya dalam rupiah sulit dilakukan karena harga real komponen selalu berubaah dan tergantung pada tipe dan spesifikasi; namun sebagai pendekatan diberikan dalam persen. Investasi untuk kincir angin terdiri dari EPC, OM untuk 1 tahun serta biaya pengembangan; dan karena aplikasi pada umumnya adalah untuk pemompaan, maka dalam EPC juga termasuk biaya pembuatan tangki penyimpan, pemasangan pompa dan pipa saluran serta kelengkapannya. Beberapa jenis kincir angin dapat di produksi lokal, sehingga biaya EPC pada umumnya lebih rendah dari turbin angin. Sebagai kasus, biaya pembuatan sebuah kincir angin 18 sudu untuk pemompaan dapat kurang dari 100 juta rupiah.

Pemanfaatan turbin angin skala kecil adalah dalam modus stand alone atau

116

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

• Pemilihan dan aplikasi kincir angin untuk Indonesia

Tipe/Sudu/diameter sudu(m)

PENGANTAR ET

Kincir angin di Indonesia telah dikembangkan dalam pemompaan skala kecil baik untuk penyediaan air minum,penyediaan air untuk ternak di beberapa daerah dan juga untuk pengairan skala kecil. Aplikasi yang lebih sesuai adalah dengan kecepatan angin rata rata dari 2.5 m/detik – 4.0 m/detik untuk penyediaan air minum di daerah daerah terpencil dan juga untuk pembuatan garam, dengan tinggi jatuh (head) total hingga 30 - 40 m. Berbagai prototip yang telah dikembangkan, diuji coba dan dimafaatkan antara lain sebagai berikut:

Tinggi menara (m)

Penggunaan

Lokasi

SM4-G; 4 sudu; 3m

250

3,0

Pembuatan garam

Jepara; Indramayu

SM12/12/3,2

42,0

10 - 15

Pemompaan sumur dangkal

Lombok Timur

SURYA

Kapasitas, l/mnt

Pemompaan air Serang/Banten; sungai untuk irigasi Praipaha/NTT (Sumber: Katalog Hasil Riset dan Rekayasa Turbin Angin, LAPAN, 2008) SM18/18/6,0

150

10-15

ANGIN BIOMASSA MIKROHIDRO

117

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Angin

MODUL

3

ENERGI ANGIN

• Studi Kasus

▪ Aplikasi

1. Kincir angin mekanik untuk pengairan

- Pemompaan air bersih sumur dangkal.

▪ Lokasi: Serang, Banten Jawa Barat.

- Pengairan lahan pertanian, misalnya sawah.

▪ Konfigurasi:

3.5. RINGKASAN

- Kincir angin terdiri atas 18 sudu dari pelat baja atau alauminium pelat lengkung dengan diameter rotor 6,0 m. - Menara tipe lattis dengan tinggi – 15m.

10

- Kecepatan operasional dari 2,5 – 15 m/ detik. - Tipe pompa: pompa torak/piston. - Kapasitas pemompaan: 150 l/menit pada tinggi pemompaan(head) 25 m dan kecepatan rencana 8,0 m/detik.

Kincir angin ini dibangun oleh LAPAN bekerjasama dengan Pemerintah Daerah Serang untuk mengairi lahan persawahan dengan memompakan air dari sungai yang berada di seberang sawah. Untuk sumber air pemompaan, air sungai dialihkan dan ditampung dalam satu kolam. Kincir angin ini cocok digunakan di lokasi dengan kecetan angin rendah (< 4 m/detik) dengan pemeliharaan yang mudah. Ukuran lain dari kincir angin jenis ini adalah dengan jumlah sudu 6, 10, 12 dan 16 dengan diameter rotor dan kapasitas pemompaan yang berbeda, dan telah dimanfaatkan di beberapa lokasi di Lombok Timur, NTB.

Kincir angin pemompaan di Serang, Banten

118

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

3.5. RINGKASAN

PENGANTAR ET

(SKEA), diperlukan kecepatan rata rata minimal 3,5 – 4,0 m/detik sedangkan Pemanfaatan energi angin di Indonesia untuk kincir angin minimal 2,5 m/detik. dapat dilakukan dalam skala kecil, Wilayah potensial untuk turbin angin menengah maupun besar bergantung antara lain adalah Nusa Tenggara Timur, pada potensi suatu daerah dan Sulawesi Selatan, Pantai Utara dan Selatan pemanfaatannya, yaitu untuk pembangkit Jawa,Lombok Timur. Sedangkan untuk listrik atau penggerak mekanik. Ukuran kincir angin pemompaan (SPTA) antara turbin angin atau kincir angin ditentukan lain adalah Indramayu, Jawa Tengah, berdasarkan analisis pasokan (supply) dan Jepara, Lombok Timur, NTT. pemakaian (demand) di daerah tersebut yang akan menentukan kapasitas daya, tipe dan jumlah untuk pemakaian yang direncanakan, misalnya listrik rumah tangga, mengisi baterai dan pemompaan. Dengan demikian, untuk implementasi yang optimal diperlukan pengukuran data angin secara kontinu minimal selama 1 tahun dan juga perhitungan ekonomis guna menghasilkan investasi yang paling menguntungkan dalam pengoperasian dan pemelihaaan sistem terpasang.

SURYA ANGIN BIOMASSA

Turbin angin skala kecil di pasaran tersedia dalam kapasitas 50 W hingga 10 kW; skala menengah dari kapasitas 30 kW, 50 kW dan 100 kW dan skala besar dari kapasitas 250 kW, 300 kW atau 500 – 750 kW atau bahkan dalam orde MW.

MIKROHIDRO

Pemakaian kincir angin paling umum adalah pemompaan air untuk penyediaan air minum atau air minum ternak, pengairan lahan pertanian dan pembuatan garam. Kincir angin yang tersedia umumnya dengan kapasitas 150 l/menit hingga 250 l/menit. Pemanfaatan energi angin sebagai pembangkit listrik maupun mekanik cukup potensial di beberapa wilayah Indonesia. Untuk pembangkit listrik

119

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Angin

MODUL

3

ENERGI ANGIN

3.6. REFERENSI UTAMA

3.7. EVALUASI KEMAMPUAN

1. AWS Scientific,Inc. (1996), Wind Resource Assessment Handbook, NREL, USA.

I. Soal-soal Pilihan Ganda

2. E.H.Lysen (1982), Introduction to Wind Energy, SWD, The Netherlands. 3. Gary L.Johnson (2006), Wind Energy System, Mahattan,KS. 4. Jop Van Meel and Paul Smulders (1989), Wind Pumping , A Handbook, The World Bank, Washington, DC. 5. L.L.Frereis (1990), Wind Energy Conversion Systems, Prentice Hall, NY USA. 6. Pusterapan LAPAN (2007), Dokumen Teknis dan Rancangan dan Kajian Pembuatan SKEA 300 kW, Jakarta 7. R.Gasch,J.Twele (2002), Wind Power Plants: Fundamental ,Design Construction and Operation, Solarpraxis, Berlin,Germany. 8. Sarah Lancashire, Jeff Kenna and Peter Fraenkel (1987), Windpumping Handbook; IT Publications, London, UK. 9. Tony Burton,Cs. (2001), Wind Energy Handbook, John Wiley & Sons, New York, USA. 10. Vaughn Nelson (1994), Wind Energy and Wind Turbines, Alternative Energy Institute, West Texas A & M University, USA.

120

Petunjuk: Pilih salah satu yang paling tepat

1. Yang termasuk energi baru dan terbarukan (EBT) tetapi bukan energi terbarukan (ET) adalah: a. Biomasa b. Energi Surya c. Energi Nuklir d. Energi Angin 2. Energi angin: a. Bertiup sepanjang hari b. Adalah juga energi matahari c. Selalu dapat dimanfaatkan untuk pembangkit listrik d. Bukan energi baru dan terbarukan 3. Data primer untuk energi angin adalah: a. Kecepatan angin b. Arah angin c. Kecepatan dan arah angin d. Daya angin 4. Daya angin adalah: a. Kecepatan angin rata rata selama 1 tahun b. A kWh c. Energi yang dihasilkan oleh angin d. Energi angin yang dihasilkan per satuan waktu 5. A kWh adalah: a. Energi yang dihasilkan oleh angin b. Energi yang dihasilkan oleh angin dalam 1 tahun c. Energi tahunan yang dihasilkan oleh angin dalam kWh d. Energi angin per satuan waktu

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

b. Energi angin total dalam satu tahun c. Energi angin spesifik d. Energi angin pada kecepatan angin tertentu

a. Timur b. Selatan c. Barat d. Utara 12. Nilai WPD untuk kecepatan angin rata rata sebesar 5,0 m/detik di sebuah lokasi adalah: a. 70,60 W/m2 b. 81.25 W/m2 c. 76,56 W/m2 d. 125,50 W/m2

PENGANTAR ET

7. EPD adalah: a. Energi angin rata rata dalam 1 tahun

PENDAHULUAN

6. WPD adalah: a. Daya angin total dalam 1 bulan b. Daya angin spesifik selama 1 tahun c. Daya angin persatuan luas d. Daya angin dalam 1 tahun

ANGIN

9. Anemometer adalah:

SURYA

13. Untuk menentukan jumlah jam dalam 8. Kecepatan angin rata rata adalah: 1 tahun, yang digunakan adalah nilai: a. Kecepatan angin rata rata tahunan a. 8,760 jam b. Kecepatan angin rata rata jam jam b. 8760 jam an c. 8670 jam c. Kecepatan angin sesaat d. 7860 jam d. Kecepatan angin rata rata dari 14. Contoh data statistik adalah: berbagai pengukuran kecepatan a. Nilai puncak angin b. Nilai minimum c. Nilai rata rata d. Nilai sesaat kecepatan angin

d. Berbading langsung dengan pangkat tiga kecepatan angin

121

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Angin

MIKROHIDRO

11. Arah acuan(nol) untuk pengukuran arah angin adalah:

BIOMASSA

a. Alat untuk mengukur kecepatan angin rata rata di suatu tempat 15. Wind rose adalah diagram yang b. Alat untuk mengukur kecepatan dan menggambarkan: arah angin a. Kecepatan angin rata rata di suatu c. Alat untuk mengukur kecepatan lokasi angin b. Arah angin rata rata d. Alat untuk mengukur ketinggian c. Distribusi kecepatan suatu tempat d. Distribusi arah angin di suatu 10. Untuk mengukur arah angin lokasi digunakan: 16. Jika nilai k (faktor Weibull) makin a. Barometer besar, maka energi yang dihasilkan di b. Hygrometer suatu lokasi akan: c. Potensiometer yang digerakkan a. Makin besar karena perubahan arah angin b. Makin kecil d. Termograph c. Tetap

MODUL

3

ENERGI ANGIN

17. Jika kecepatan angin di suatu lokasi 22. Komponen utama sebuah turbin angin berubah dari 3.0 m/detik menjadi 6.0 skala besar adalah: m/detik,maka energi yang dihasilkan a. rotor, generator, nasel, kontrol, akan menjadi ... kali dari energi mula unit transmisi, menara, dan ekor mula: pengarah a. 2 kali b. rotor, sudu, generator, nasel, kontrol, b. 8 kali unit transmisi, dan menara c. 18 kali c. rotor, generator, nasel, drive train, d. 9 kali kontrol, dan menara d. rotor,generator dan menara 18. Jika kecepatan angin di suatu lokasi pada ketinggian 10m adalah 4,5 m/ detik, maka pada ketinggian 30m, kecepatan adalah sekitar: a. 5,0 m/detik b. 4,8 m/detik c. 5,3 m/detik d. 13,5 m/detik

23. Salah satu komponen sistem pemompaan yang banyak digunakan dalam SPTA adalah: a. Pompa piston b. Pompa angin c. Pompa benam d. Pompa isap

19. Beban statik yang bekerja pada turbin 24. Analisis ekonomi pemanfaatan angin adalah beban atau gaya yang turbin angin dapat digunakan untuk bekerja: mengestimasi: a. Pada kecepatan angin maksimum a. Nilai IRR b. Pada kecepatan angin rata rata b. Harga energi per kWh c. Pada kecepatan angin minimum c. Proyek tersebut bankable atau d. Pada kondisi tanpa menyertakan tidak pengaruh angin atau pengaruh luar d. Nilai NPV dan IRR lainnya 25. Analisis finansial pemanfaatan energi 20. Rotor turbin angin terdiri dari: angin digunakan untuk mengestimasi: a. Semua sudu a. Kelaikan ekonomi b. Sudu dan naf b. Payback period c. Sudu dan ekor c. Kelaikan dibiayai oleh bank d. Sudu dan nasel d. Menentukan biaya EPC 21. Kapasitas daya yang dihasilkan oleh sebuah turbin angin ditentukan oleh: a. Diameter rotor b. Diameter dan kecepatan angin c. Diameter, kecepatan angin dan efisiensi total d. Kecepatan angin dan efisiensi total

122

26. Kincir angin sudu majemuk lebih sesuai untuk pemompaan mekanik daripada turbin angin karena memiliki: a. Torsi yang lebih rendah b. Torsi yang lebih tinggi c. Torsi yang konstan d. Torsi yang maksimum

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

34. Untuk rancangan sistem kontrol sebuah turbin angin, parameter kecepatan angin yang digunakan adalah: a. Kecepatan angin cut-in b. Kecepatan angin nominal (rated) c. Kecepatan angin cut- out d. Kecepatan angin maksimum

BIOMASSA

30. EPF digunakan untuk mengetahui: a. Energi angin aktual di suatu lokasi

33. Menara turbin angin yang lebih tinggi akan menghasilkan: a. Kecepatan angin yang lebih tinggi b. Daya angin yang lebih tinggi c. Energi yang lebih tinggi d. Ketiganya benar

ANGIN

29. Soil test diperlukan untuk mengetahui: a. Kondisi topografi sebuah dataran b. Struktur dan kekuatan tanah c. Apakah tanah tersebut rata atau tidak d. Kelembaban tanah

SURYA

a. Tegangan yang dihasilkan b. Tegangan dan frekuensi c. Kapasitas,tegangan dan frekuensi d. Masih ada selain itu

PENGANTAR ET

27. Sistem kontrol turbin angin berfungsi d. Hubungan antara frekuensi untuk: kecepatan angin dengan kecepatan a. Mengerem turbin angin agar tidak angin berputar 32. Metoda ekstrapolasi merupakan cara b. Menggerakkan rotor agar senantiasa yang dapat digunakan untuk menaksir mengarah ke angin besarnya: c. Mengatur putaran rotor dalam a. Energi angin di suatu lokasi daerah/julat yang di inginkan b. Turbulensi kecepatan angin di d. Semua fungsi tersebut lokasi tersebut c. Daya per satuan luas 28. Jika sebuah turbin angin dilengkapi d. Energi angin pada suatu posisi yang dengan generator arus bolak balik, lebih tinggi dengan membadingkan maka informasi yang kita perlukan terhadap ketinggian tertentu dari generator tersebut adalah:

a. Hubungan antara daya kecepatan b. Hubungan antara energi kecepatan angin c. Hubungan antara daya kecepatan angin rata rata

dan dan dan

123

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Angin

MIKROHIDRO

b. Kecepatan angin rata rata di suatu 35. Kurva daya sebuah turbin angin lokasi memberikan hubungan antara: c. Wind Power Density (WPD) a. Daya dan waktu d. Daya total di suatu lokasi b. Daya dan kecepatan c. Daya dan kecepatan rata rata 31. Distribusi kecepatan angin di suatu d. Daya dan energi lokasi menggambarkan:

MODUL

3

ENERGI ANGIN

II. Soal isian Petunjuk: Isilah Jawaban yang Tepat

8. Kecepatan angin operasional sebuah turbin angin dinyatakan oleh 4 parameter utama yaitu: ..........., ........... ........................., .................................... ., ....................................

1. Turbin angin poros datar adalah turbin angin yang bekerja berdasarkan ……………………; sedangkan poros tegak 9. Dua parameter utama dalam merancang berdasarkan ……………………………… kincir angin untuk pemopaan mekanik adalah...................................... 2. Elemen elemen topografi terdiri dari 3 jenis yaitu:…………………………………… 10. Empat parameter yang mempengaruhi dalam menentukan energi yang 3. Posisi rotor turbin angin dapat dibagi dihasilkan oleh sebuah turbin angin, dalam 2 (dua) tipe yaitu ................... berturut turut adalah (tuliskan mulai dan.................... dari pengaruh yang paling besar): ............, ..................., ..............., 4. Berdasarkan keluaran yang dihasilkan, sistem konversi energi angin terdiri dari 2 jenis yaitu ...................dan...................

..................

5. Pengelompokan turbin angin menurut kapasitas adalah...........................

6. Contoh data angin sekunder adalah (sebutkan beberapa).........................................

7. Pengolahan data angin untuk sebuah lokasi akan menghasilkan informasi yang bermanfaat untuk pemanfaatan energi angin. Informasi tersebut adalah (sebukan minimal 3 )............................. .......................

124

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

MODUL

ENERGI BIOMASSA

4

ENERGI BIOMASSA

MODUL

4

ENERGI BIOMASSA

4.2. PENGENALAN ENERGI BIOMASSA

MODUL PELATIHAN ENERGI BIOMASSA

4.1. TUJUAN :

Setelah mempelajari Modul ini, peserta pelatihan diharapkan dapat: • Memiliki pemahaman yang baik tentang energi biomassa • Mengenali potensi energi biomassa • Mampu mendesain dan merencanakan sistem pemanfaatan energi biomassa • Mampu memperkirakan biaya investasi untuk pemanfaatan energi biomassa • Memiliki pemahaman yang baik tentang berbagai aplikasi energi biomassa

126

4.2.Pengenalan Energi Biomassa Biomassa adalah produk fotosintesis yang menyerap energi surya dan mengubah karbon dioksida, dengan air ke campuran karbon, hidrogen dan oksigen. Biomassa adalah material biologis yang dapat digunakan sebagai sumber bahan bakar, baik secara langsung maupun setelah diproses melalui serangkaian proses yang dikenal sebagai konversi biomassa. Biomassa juga meliputi sampah bio yang dapat diuraikan yang dapat digunakan sebagai bahan bakar. Biomassa tidak termasuk material organik yang telah diubah dengan proses geologis ke dalam zat seperti batubara atau petroleum.

• Bahan Baku Biomassa Bahan Baku (feedstock) energi biomassa sangat beragam jenisnya yang pada dasarnya merupakan hasil produksi dari makhluk hidup. Biomassa dapat berasal dari tanaman perkebunan atau pertanian, hutan, peternakan atau bahkan sampah. Bioenergi adalah energi yang berasal dari tanaman hidup (biomassa) yang terdapat di sekitar kita. Energi itu biasa disebut sebagai bahan bakar hayati atau biofuel. Energi ini tidak akan pernah habis selama tersedia tanah, air, dan matahari masih memancarkan sinarnya ke muka bumi. Selama mau menanam, membudidayakan, serta mengolahnya menjadi produk bermanfaat seperti bahan bakar. Saat ini, Indonesia merupakan negara yang paling kaya dengan energi hijau. Menurut BPPT Kita memiliki minimal

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN PENGANTAR ET

Gambar 4.1. Potensi Pengembangan Komoditas Penghasil Bio Energi Indonesia

127

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Biomassa

Potensi energi biomassa Indonesia, secara teori diperkirakan mencapai sekitar 49.810 MW. Angka ini diasumsikan dengan dasar kadar energi dari produksi tahunan sekitar 200 juta ton biomassa dari residu pertanian, kehutanan, perkebunan dan limbah padat perkotaan. Jumlah potensi yang besar tidak sebanding dengan kapasitas terpasang sebesar 302.4 MW atau 0,64 persen yang dimanfaatkan. Bila kita maksimalkan potensi yang ada dengan menambah jumlah kapasitas terpasang, maka akan membantu bahan bakar fosil yang selama ini menjadi tumpuan dari

MIKROHIDRO

pagar mampu berproduksi optimal di daerah terik dan gersang. Kelapa terdapat di pantai-pantai, bahkan di pulau- pulau terpencil. Ditambah tanaman lainnya, seperti sagu, nipah, nyamplung, bahkan limbah-limbah pertanian, seperti sekam padi, ampas tebu, tongkol jagung, dan biji-bijian sangat mudah didapatkan di Indonesia.

Indonesia, Sebagai negara agraris yang beriklim tropis memiliki beberapa sumber energi terbarukan yang berpotensi besar, antara lain : energi hidro dan mikrohidro, energi geotermal, energi biomassa, energi surya dan energi angin.

BIOMASSA

Selain itu, ada tanaman tebu yang menghendaki beda musim yang tegas antara hujan dan kemarau. Singkong mampu berproduksi baik di lingkungan sub-optimal dan toleran pada tanah dengan tingkat kesuburan rendah. Jarak

• Potensi Energi Biomassa di Indonesia ANGIN

49 jenis tanaman bahan baku biofuel yang tersebar secara spesifik di seluruh pelosok Nusantara. Kelapa sawit tumbuh di wilayah basah dengan curah hujan tinggi.

SURYA

Sumber: Presentasi KESDM

MODUL

4

ENERGI BIOMASSA

penggunaan energi. (KESDM 2008)

4.2. PENGENALAN ENERGI BIOMASSA

Total areal hutan di Indonesia adalah yang ketiga terbesar setelah mereka di Brazil dan Zaire. Meskipun menghasilkan sejumlah besar residu hutan, residu dari penebangan dan pabrik terlihat secara potensial ketersediaan bahan bakar untuk pembangkit energi. Residu dari kayu lapis dan pulp / industri kertas daur ulang dan produk turunan saat ini dapat dimanfaatkan untuk atau sebagai sumber energi. Dengan hutan tropis Indonesia yang sangat luas, setiap tahun diperkirakan terdapat limbah kayu sebanyak 25 juta ton yang terbuang dan belum termanfaatkan. Jumlah energi yang terdapat pada kayu sangat besar yaitu 100 milyar Kkal pertahun. Diperkirakan bahwa Indonesia memproduksi 146.700.000 ton biomassa per tahun, setara dengan sekitar 470 GJ/ tahun. Sumber utama energi biomassa di Indonesia dapat diperoleh dari residu padi yang memberikan potensi energi terbesar teknis 150 / tahun GJ, karet kayu dengan 120 / tahun GJ, gula residu dengan 78 / tahun GJ, kelapa minyak residu, 67 GJ / tahun, dan beristirahat dengan lebih kecil dari 20 GJ / tahun berasal dari residu kayu lapis dan veneer, penebangan residu, residu kayu gergajian, residu kelapa, dan limbah pertanian. (ZREU, 2000). Sumbersumber biomassa dapat membantu dalam penyediaan baik panas dan listrik untuk rumah tangga dan industri pedesaan. Indonesia juga memiliki banyak perkebunan seperti karet, kelapa sawit, kelapa dan tebu. Mereka menghasilkan jumlah berlimpah biomassa dan jumlah

128

ini meningkat secara bertahap setiap tahun khususnya untuk minyak sawit. Sumber daya lainnya dari biomassa yang memiliki potensi besar sebagai bahan baku untuk menghasilkan listrik adalah limbah pertanian dan sampah kota kota. Energi biomassa menjadi penting bila dibandingkan dengan energi terbarukan karena proses konversi menjadi energi listrik memiliki investasi yang lebih murah bila di bandingkan dengan jenis sumber energi terbarukan lainnya. Hal inilah yang menjadi kelebihan biomassa dibandingkan dengan energi lainnya. Proses energi biomassa sendiri memanfaatkan energi matahari untuk merubah energi panas menjadi karbohidrat melalui proses fotosintesis yang selanjutnya diubah kembali menjadi energi panas. Dapat dilihat dari Gambar 1, daerahdaerah yang sangat berpotensi mengembangkan biomassa penghasil bioenergi di Indonesia, selain kelapa sawit yaitu jarak pagar, singkong, tebu, kapas dan sagu.

• Klasifikasi Biomassa sebagai Bioenergi Berdasarkan jenisnya, Bahan Baku Biomassa dikelompokan menjadi beberapa jenis yaitu kayu, buah, bijibijian, akar dan limbah sisa biomassa. Semua jenis bahan tersebut merupakan bahan-bahan yang bisa dirubah menjadi bahan baku bioenergi. Berdasarkan proses pengolahannya menjadi bioenergi, pengubahan (konversi) biomasa dikelompokkan menjadi :

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN PENGANTAR ET Sumber: PNPM Database 2010

▪ pemanfaatan panas

pengubahan bentuk biomasa menjadi bioenergi yang melibatkan panas dan reaksi kimia

Panas yang dihasilkan oleh pembakaran biomasa, dimanfaatkan sebagai sumber energi seperti memasak dan memanaskan boiler.

▪ konversi fisika-kimia

▪ konversi biologi pengubahan bentuk biomasa menjadi bioenergi yang melibatkan proses biologi

Listrik dapat dihasilkan melalui proses konversi dari bahan baku menjadi bahan bakar pembangkit listrik, listrik dimanfaatkan untuk aktivitas manusia ▪ pemanfaatan Transesterifikasi Biodiesel yang dihasilkan secara transesterifikasi dimanfaatkan sebagai bahan bakar penggerak mesin seperti kendaraan dan mesin diesel.

MIKROHIDRO

Berdasarkan sifat fisiknya, biomasa sebagai bahan baku bioenergi dikelompokkan menjadi bahan bakar padatan (arang, briket, pelet), bahan bakar gas (syngas, biogas) dan bahan bakar cair (biodiesel, biooil, bioetanol)

▪ pemanfaatan listrik

BIOMASSA

pengubahan bentuk biomasa menjadi bioenergi yang melibatkan proses fisika dan reaksi kimia

ANGIN

▪ konversi termo-kimia

Berdasarkan pemanfaatan biomassa sebagai bahan baku bioenergi dibagi menjadi

129

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Biomassa

SURYA

Gambar 4.2. Pohon Energi Biomassa

MODUL

4

ENERGI BIOMASSA

4.3.BIOGAS • Pengenalan Biogas

4.3. BIOGAS

Biogas merupakan sebuah proses produksi gas bio dari material organik dengan bantuan bakteri. Proses degradasi material organik ini tanpa melibatkan oksigen disebut anaerobik digestion Gas yang dihasilkan sebagian besar (lebih 50 % ) berupa metana. material organik yang terkumpul pada digester (reaktor) akan diuraiakan menjadi dua tahap dengan bantuan dua jenis bakteri. Tahap pertama material orgranik akan didegradasi menjadi asam asam lemah dengan bantuan bakteri pembentuk asam. Bakteri ini akan menguraikan sampah pada tingkat hidrolisis dan asidifikasi. Hidrolisis yaitu penguraian senyawa kompleks atau senyawa rantai panjang seperti lemak, protein, karbohidrat menjadi senyawa yang sederhana. Sedangkan asifdifikasi yaitu pembentukan asam dari senyawa sederhana. Setelah material organik berubah menjadi asam asam, maka tahap kedua dari proses anaerobik digestion adalah pembentukan gas metana dengan bantuan bakteri pembentuk metana seperti methanococus, methanosarcina, methano bacterium. Kandungan utama dalam biogas adalah kombinasi methane (CH4), karbon dioksida (CO2), Air dalam bentuk uap (H20), dan beberapa gas lain seperti hidrogen sulfida (H2S), gas nitrogen (N2), gas hidrogen (H2) dan jenis gas lainnya dalam jumlah kecil.

130

Tabel 4.1. Komposisi Biogas Substansi Metane Karbon Dioksida Hidrogen Nitrogen Uap Air Hidrogen Sulfida

Simbol CH4 CO2 H2 N2 H2O H2S

Persen 50-70 30-40 5-10 1-2 0.3 trace

Sumber: Yadav and Hesse 1981

• Bahan Baku Biogas Berdasarkan definisi diatas, yang dapat dijadikan bahan baku biogas adalah bahan-bahan material organik seperti kotoran ternak, sampah organik, limbahlimbah biomassa. Tabel 4.2: Potensi Produksi Gas dari Kotoran Kotoran Sapi, Kerbau Babi Unggas Manusia

Produksi Gas / kg (m3) 0.023 - 0.040 0.040 - 0.059 0.065 - 0.116 0.020 - 0.028

sumber: Guidebook of Biogas Development 1984 Selain hewan dan kotoran manusia, bahan tanaman juga dapat digunakan untuk menghasilkan biogas dan biomanure. Sebagai contoh, satu kg limbah tanaman mentah dan eceng gondok memiliki potensi dapat memproduksi masingmasing 0,037 dan 0,045 m3 biogas. Bahan organik yang berbeda memiliki

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Bahan Baku Kotoran Bebek Kotoran Manusia Kotoran Ayam Kotoran Kambing Kotoran Babi Kotoran Domba Kotoran Sapi/kerbau Enceng Gondok Kotoran Gajah Batang Jagung Jerami Padi Batang Gandum Serbuk Gergaji

Rasio C/N 8 8 10 12 18 19 24 25 43 60 70 90 diatas 200

Sumber : Karki dan Dixit, 1984

Pengenceran dan Konsistensi Umpan: Sebelum pengumpanan digester, kotoran, terutama kotoran sapi segar, harus dicampur dengan air pada rasio 1:1 berdasarkan satuan volume (volume yang

ANGIN

sama yaitu air untuk volume kotoran). Namun, jika kotoran tersebut dalam bentuk kering, jumlah air harus ditingkatkan sesuai untuk mencapai konsistensi yang diinginkan dari input (misalnya rasio bisa bervariasi dari 1:1.25 bahkan 1:2). pengenceran yang harus dilakukan untuk mempertahankan padatan total dari 7 sampai 10 persen. Jika kotoran tersebut terlalu encer, partikel-partikel padat akan tenang masuk ke digester dan jika terlalu tebal, partikel menghalangi aliran gas yang terbentuk di bagian bawah dari digester. Dalam kedua kasus, produksi gas akan kurang dari optimal.

BIOMASSA MIKROHIDRO

131

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Biomassa

Rasio C/N (karbon/nitrogen)

SURYA

Rasio C/N: Hubungan antara kandungan jumlah karbon dan nitrogen dalam bahan organik yang dinyatakan dalam Rasio Carbon / Nitrogen (C/N) . Rasio C/ N berkisar dari 20 sampai 30 dianggap optimum untuk pencernaan anaerobik. Jika rasio C/N sangat tinggi, nitrogen akan dikonsumsi secara cepat oleh methanogen untuk memenuhi kebutuhan protein mereka dan tidak akan lagi bereaksi menyisakan konten karbon dari bahan tersebut. Akibatnya, produksi gas akan rendah. Di sisi lain, jika rasio C/N sangat rendah, nitrogen akan dibebaskan dan terakumulasi dalam bentuk amonia (NH4), NH4 akan meningkatkan nilai pH konten dalam digester. pH lebih tinggi dari 8,5 akan mulai menunjukkan efek toksik pada populasi metanogen. Kotoran hewan, terutama kotoran sapi, memiliki rata-rata rasio C/N sekitar 24. Bahan tanaman yang seperti jerami dan serbuk gergaji mengandung persentase yang lebih tinggi dari karbon. kotoran manusia memiliki rasio C/N serendahnya 8. Rasio C/N dari beberapa bahan yang biasa digunakan disajikan pada Tabel berikut.

Tabel 4.3 :

PENGANTAR ET

Beberapa karakteristik masukan-masukan yang memiliki dampak signifikan pada tingkat produksi gas yang dijelaskan di bawah ini.

PENDAHULUAN

karakteristik bio-kimia yang berbeda, potensi mereka untuk produksi gas juga bervariasi. Dua atau lebih dari bahan tersebut dapat digunakan bersama dengan ketentuan bahwa beberapa persyaratan dasar untuk produksi gas atau untuk pertumbuhan normal methanogen terpenuhi.

MODUL

4

ENERGI BIOMASSA

4.3. BIOGAS

Volatile Solids: Berat padatan organik yang terbakar bila dipanaskan sampai sekitar 538 oC didefinisikan sebagai volatile solids. Potensi produksi biogas dari bahan organik yang berbeda, yang diberikan dalam Tabel 4.1, juga dapat dihitung berdasarkan kandungan volatile solid mereka.. Semakin tinggi kandungan volatile padat dalam satuan volume kotoran segar, semakin tinggi produksi gas. Misalnya, kg padatan volatile dalam kotoran sapi akan menghasilkan sekitar 0,25 m3 biogas (Sathianathan. 1975).

• Tahapan Pembentukan Biogas Tahapan yang terjadi selama proses pembentukan bahan baku menjadi biogas adalah : Tahap 1 Hidrolisis Limbah yang berasal dari tumbuhan dan hewan terdiri dari karbohidrat, lipid, protein dan bahan anorganik. Besarnya molekul zat kompleks dilarutkan ke dalam pelarut sederhana dengan bantuan enzim ekstraseluler yang dikeluarkan oleh bakteri. Tahap ini juga dikenal sebagai tahap pemecahan polimer. Misalnya, selulosa yang terdiri dari polimerisasi glukosa dipecah menjadi dimerik, dan kemudian berubah menjadi molekul monomer gula (glukosa) oleh bakteri selulolitik. Tahap 2 Pengasaman Monomer seperti glukosa yang diproduksi di Tahap 1 adalah fermentasi dalam kondisi anaerob menjadi berbagai asam dengan bantuan enzim yang dihasilkan

132

oleh bakteri pembentuk asam. Pada tahap ini, bakteri pembentuk asam memecah molekul dari enam atom karbon (glukosa) menjadi molekul dengan atom karbon lebih kecil (asam). Asam utama yang dihasilkan dalam proses ini adalah asam asetat, asam propionat, asam butirat dan etanol. Tahap 3 Metanisasi Prinsipnya asam yang dihasilkan dalam Tahap 2 diproses oleh bakteri metanogen untuk menghasilkan metana. Reaksi yang terjadi dalam proses produksi metana disebut Metanisasi dan dinyatakan oleh persamaan berikut (Karki dan Dixit 1984.). CH3COOH

→ CH4 + CO2

Asam Asetat

Metane

2CH3CH2OH + CO2 Etanol

CO2

→ CH4 + 2CH3COOH

C.Dioksida Metane

+ 4H2

Karbon Dioksida

Karbon Dioksida

Hidrogen

Asam Asetat

→ CH4 + 2H2O Metane

Air

• Proses Pembuatan Biogas Proses pembuatan biogas dengan langkah langkah sebagai berikut: 1. Mencampur kotoran sapi dengan air sampai terbentuk lumpur dengan perbandingan 1:1 pada bak penampung sementara. Bentuk lumpur akan mempermudah pemasukan kedalam digester 2. Mengalirkan lumpur kedalam digester melalui lubang pemasukan. Pada pengisian pertama kran gas yang ada diatas digester dibuka agar pemasukan lebih mudah dan udara yang ada didalam digester terdesak keluar. Pada

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN PENGANTAR ET

SURYA ANGIN

Gambar 4.3. Alur Proses Biogas

3. Melakukan penambahan starter (banyak

4. Membuang gas yang pertama dihasilkan pada hari ke-1 sampai ke-8 karena yang

5. Pada hari ke-14 gas yang terbentuk dapat digunakan untuk menyalakan api pada kompor gas atau kebutuhan lainnya. Mulai hari ke-14 ini kita sudah bisa menghasilkan energi biogas yang selalu terbarukan. Biogas ini tidak

133

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Biomassa

terbentuk adalah gas CO2. Sedangkan pada hari ke-10 sampai hari ke-14 baru terbentuk gas metan (CH4) dan CO2 mulai menurun. Pada komposisi CH4 54% dan CO2 27% maka biogas akan menyala.

MIKROHIDRO

dijual dipasaran) sebanyak 1 liter dan isi rumen segar dari rumah potong hewan (RPH) sebanyak 5 karung untuk kapasitas digester 3,5 - 5,0 m2. Setelah digester penuh, kran gas ditutup supaya terjadi proses fermentasi.

BIOMASSA

pengisian pertama ini dibutuhkan lumpur kotoran sapi dalam jumlah yang banyak sampai digester penuh.

MODUL

4

berbau seperti bau kotoran sapi. Selanjutnya, digester terus diisi lumpur kotoran sapi secara kontinu sehingga dihasilkan biogas yang optimal

ENERGI BIOMASSA

• Peralatan Produksi Biogas

4.3. BIOGAS

Sebagaimana telah diterangkan diatas, membuat biogas dengan kotoran sapi cukup mudah. Hanya dengan memasukkan kotoran sapi kedalam digester anaerob, dan mendiamkannya beberapa lama, Biogas akan terbentuk. Hal ini bisa terjadi karena sebenarnya dalam kotoran sapi yang masih segar terdapat bakteri yang akan men-fermentasi kotoran tersebut. Tanpa dimasukkan ke dalam digester pun biogas sebanarkan akan terbentuk pada proses dekomposisi kotoran sapi, namun prosesnya berlangsung lama dan tentu saja biogas yang dihasilkan tidak dapat kita gunakan. Ada tiga jenis digester yang telah dikembangkan selama ini, yaitu: 1. Fixed dome plant, yang dikembangkan di china,

2. Floating drum plant, yang lebih banyak dipakai di India dengan varian plastic cover biogas plant, dan 3. Plug-flow plant atau balloon plant yang banyak digunakan di Taiwan, Etiopia, Kolombia, Vietnam dan Kamboja. Jenis ini juga yang banyak digunakkan oleh petani kita di daerah Lembang dan Cisarua. Bagian-bagian pokok digester gas bio adalah: 1. Bak penampung kotoran ternak, 2. Digester, 3. Bak slurry, 4. Penampung gas, 5. Pipa gas keluar, 6. Pipa keluar slurry, 7. Pipa masuk kotoran ternak. Fixed dome plant Pada fixed dome plant, digesternya tetap. Penampung gas ada pada bagian atas digester. Ketika gas mulai timbul, gas tersebut menekan slurry ke bak slurry. Jika pasokan kotoran ternak terus menerus, gas yang timbul akan terus menekan slurry hingga meluap keluar dari bak slurry.

Gambar 4.4.Fix Dome Plant

134

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

dari berbagai cuaca atau gangguan lain dan tidak membutuhkan ruangan (diatas tanah). Biaya konstruksi lebih murah daripada menggunaka reaktor terapung, karena tidak memiliki bagian yang bergerak menggunakan besi yang tentunya harganya relatif lebih mahal dan perawatannya lebih mudah

PENGANTAR ET

Kerugian: Kadang-kadang timbul kebocoran, karena porositas dan retakretak, tekanan gasnya berubah-ubah karena tidak ada katup tekanan.

SURYA

Floating drum plant Floating drum plant terdiri dari satu digester dan penampung gas yang bisa bergerak. Penampung gas ini akan bergerak keatas ketika gas bertambah dan turun lagi ketika gas berkurang, seiring dengan penggunaan dan produksi gasnya. Reaktor jenis terapung pertama kali dikembangkan di india pada tahun 1937 sehingga dinamakan dengan reaktor India. Memiliki bagian digester yang sama dengan reaktor kubah, perbedaannya terletak pada bagian penampung gas

ANGIN BIOMASSA

Keuntungan: tidak ada bagian yang bergerak, awet (berumur panjang), dibuat di dalam tanah sehingga terlindung

PENDAHULUAN

Gas yang timbul digunakan/dikeluarkan lewat pipa gas yang diberi katup/kran. Reaktor ini disebut juga reaktor china. Dinamakan demikian karena reaktor ini dibuat pertama kali di china sekitar tahun 1930 an, kemudian sejak saat itu reaktor ini berkembang dengan berbagai model. Pada reaktor ini memiliki dua bagian yaitu digester sebagai tempat pencerna material biogas dan sebagai rumah bagi bakteri,baik bakteri pembentuk asam ataupun bakteri pembentu gas metana. bagian ini dapat dibuat dengan kedalaman tertentu menggunakan batu, batu bata atau beton. Strukturnya harus kuat karna menahan gas aga tidak terjadi kebocoran. Bagian yang kedua adalah kubah tetap (fixed-dome). Dinamakan kubah tetap karena bentunknya menyerupai kubah dan bagian ini merupakan pengumpul gas yang tidak bergerak (fixed). Gas yang dihasilkan dari material organik pada digester akan mengalir dan disimpan di bagian kubah.

MIKROHIDRO

Modul Pelatihan Energi Biomassa

135

APPENDIX

Gambar 4.5. Floating Drum Plant

MODUL

4

ENERGI BIOMASSA

menggunakan peralatan bergerak menggunakan drum. Drum ini dapat bergerak naik turun yang berfungsi untuk menyimpan gas hasil fermentasi dalam digester. Pergerakan drum mengapung pada cairan dan tergantung dari jumlah gas yang dihasilkan.

4.3. BIOGAS

Keuntungan: Tekanan gasnya konstan karena penampung gas yang bergerak mengikuti jumlah gas. Jumlah gas bisa dengan mudah diketahui dengan melihat

naik turunya drum. Kerugian: Konstruksi pada drum agak rumit. Biasanya drum terbuat dari logam (besi), sehingga mudah berkarat, akibatnya pada bagian ini tidak begitu awet (sering diganti). Bahkan jika digesternya juga terbuat dari drum logam (besi), digeseter tipe ini tidak begitu awet. Biaya material konstruksi dari drum lebih mahal. faktor korosi pada drum juga menjadi masalah sehingga bagian pengumpul gas pada reaktor ini memiliki umur yang lebih pendek dibandingkan menggunakan tipe kubah tetap.

Balloon plant

Gambar 4.6.Balloon Plant

Sumber foto: DEPTAN 2010

Konstruksi balloon plant lebih sederhana, terbuat dari plastik yang pada ujungujungnya dipasang pipa masuk untuk kotoran ternak dan pipa keluar peluapan slurry. Sedangkan pada bagian atas dipasang pipa keluar gas. Reaktor balon merupakan jenis reaktor yang banyak digunakan pada skala rumah tangga yang menggunakan bahan plastik sehingga lebih efisien dalam penanganan dan perubahan tempat biogas. reaktor ini terdiri dari satu bagian yang berfungsi sebagai digester dan penyimpan gas masing masing bercampur dalam satu ruangan tanpa sekat. Material organik terletak dibagian bawah karena memiliki berat yang lebih besar dibandingkan gas yang akan mengisi pada rongga atas. Keuntungan: biayanya murah, mudah diangkut, konstruksinya sederhana, mudah pemeliharaan dan pengoperasiannya.

Gambar 4.7. Digester

136

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

Kerugian: tidak awet, mudah rusak, cara 11. Gas methane yang dihasilkan dari pembuatan harus sangat teliti dan hatisatu ekor sapi per hari 23.5 kilogram hati (karena bahan mudah rusak), bahan kotoran sapi di atas dapat digunakan yang memenuhi syarat sulit diperoleh. untuk memanaskan kompor selama 3 jam.

PENGANTAR ET

• Estimasi Penentuan Kapasitas Gas methan yang dihasil kan oleh kotoran sapi dapat diketahui dari :(Arinal Hamni, 2005) 1. Satu ekor sapi menghasilkan rata-rata 23.59 kg kotoran per hari

3. Volume tabung gas adalah : O.032153 M kubik 4. Tekanan gas dalam tabung berkisar 0.40 Kg/ Cm2

6. Hitung nilai ρ = P/ RT = 0.903769 Kg/m kubik

Tabel 4.4. Harga Digester Jumlah sapi Digester Harga (Rp) 1-2 ekor Plastik 6 1.500.000 meter 2-3 ekor Plastik 8 2.000.000 meter 1-2 ekor Pipa PVC 3.500.000 portabel 6 meter 2-3 ekor Pipa PVC 4.000.000 portabel 8 meter kotoran 1 Fix Dome 5 11.250.000 rit truk/ meter kubik minggu

ANGIN

5. Tekanan gas dalam satuan pascal menjadi : P = 140500 pascal

Beberapa pilihan biaya Investasi Instalasi Biogas dapat dilihat pada tabel 4.4.

SURYA

2. Tabung gas yang digunakan adalah tabung gas berukuran 25 liter

• Biaya Investasi, Operasional dan Perawatan

MIKROHIDRO

137

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Biomassa

BIOMASSA

7. Massa Gas Methan diperoleh dengan (Sumber Ir.Sri Sumarsih, UPNVY, 2010) menggunakan rumus : 0,03 K untuk contoh rincian biayanya dapat 8. Massa gas methane ini diperoleh dilihat di tabel 4.5. setelah proses pengumpulan berlangsung selama 7Jam, sehingga Tabel 4.5. Rincian Biaya Peralatan laju aliran masanya dapat dihitung Kebutuhan Harga (Rp) dengan menggunakan rumus : 0.00428 Bak Mixer 57.500 kg/jam Digester 81.250 6.000 9. Selama satu hari gas methan campuran Outlet gas Peneduh 378.000 didapat sebesar : 0.10285 kg Outlet slurry 100.000 10. Gas methan murni dapat dikumpulkan Bak Penampung gas 275.000 setiap hari dengan asumsi 60% dari Upah 200.000 gas total, maka diperoleh : 0.061714 TOTAL 1.000.750 Kg. (Sumber: PNPM-LMP kendari 2009)

MODUL

4

ENERGI BIOMASSA

Sedangkan untuk biaya perawatan dan operasional sangat lah kecil, dengan asumsi perawatan dan operasional hanya dikerjakan sendiri. Perawatan dan operasional yang harus dilakukan adalah

4.3. BIOGAS

1. Hindarkan digester biogas dari gangguan anak-anak, tangan jahil, ataupun dari ternak yang dapat merusak digester dengan cara memagar dan memberi atap supaya air tidak dapat masuk ke dalam galian digester. 2. Pada sistem pengolahan biogas yang menggunakan digester dan penampung gas dari plastik, isilah selalu pengaman gas dengan air sampai penuh. Jangan biarkan sampai kosong karena gas yang dihasilkan akan terbuang melalui pengaman gas. Apabila digester keras tetapi gasnya tidak mengisi penampung gas, maka luruskan selang dari pengaman gas sampai reaktor, karena uap air yang ada di dalam selang dapat menghambat gas mengalir ke penampung gas. Lakukan hal tersebut sebagai pengecekan rutin.

pemakaian. 6. Selalu bersihkan kompor biogas dari kotoran atau minyak.

• Contoh Aplikasi Biogas di Indonesia Pemanfaatan Biogas didesa CisurupanGarut. (KHARISTYA, 2004) Sapi perah merupakan hewan yang umum dipelihara sebagai salah satu sumber mata pencaharian di Kecamatan Cisurupan Kabupaten Garut. Menurut data populasi KUD Mandiri Cisurupan tahun 2003, jumlah sapi perah mencapai 5800 ekor dari 1400 peternak. Dengan asumsi setiap sapi mengeluarkan 22 kg kotoran/hari total kotoran yang dikeluarkan sapi adalah 127 ton. Kotoran sapi dengan jumlah ini dapat menghasilkan gas bio 1.719 – 5.670 m3/hari. Keterangan teknis dibawah ini untuk kebutuhan memasak 1 KK dengan 4 anggota keluarga, dengan kapasitas sapi 3-5 sapi.

3. Pada digester skala rumah tangga, digester biogas dapat digoyang-goyang 1. Biodigester yang dibuat memiliki konstruksi yang sederhana. Biaya sehingga terjadi penguraian yang pembangunan biodigester plastik sempurna dan gas yang terbentuk di polyethilene dapat dikatakan murah bagian bawah naik ke atas. Lakukan setiap bila dibandingkan dengan biodigester pengisian bahan biogas. yang berkonstruksi beton. 4. Cegah air masuk ke dalam digester dengan menutup lubang pengisian disaat 2. Produksi gas bio mencapai 1,44 m3/ hari atau dapat digunakan memasak tidak ada pengisian digester. 3–4 jam. Dapat mencukupi kebutuhan 5. Pada sistem yang menggunakan memasak nasi sejumlah 1,5 kg dan penampung gas dari plastik, berikan memasak air minum 12 liter. pemberat di atas penampung gas (misalnya dengan karung-karung bekas) 3. Model ini memiliki laju produksi gas bio sebesar 0,16 m3/ kg VS. supaya mendapatkan tekanan di saat

138

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

4. Investasi pembangunan biodigester sebesar Rp 720.000. 5. Model biodigester yang dibangun memiliki spesifikasi sebagai berikut:

PENGANTAR ET

a. Volume total biodigester 11 m3 b. Volume efektif 8,8 m3 c. Waktu proses 40 hari d. Jumlah sapi 5 ekor e. Isian /hari 220 liter f. Volume penyimpan gas 2.5 m3

SURYA

g. Tekanan yang digunakan untuk memasak adalah 0,8 cm air

ANGIN

Lesson learned Kondisi geografis penempatan Biodigester sangat berpengaruh terhadap kecepatan pembentukan gas. Temperatur lingkungan mempengaruhi kecepatan reaksi biokimiawi sehingga pengaruh lingkungan perlu diperhitungkan

BIOMASSA

Gambar 4.8.Digester dan penampung Biogas, desa Cisurupan, Garut

MIKROHIDRO

139

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Biomassa

MODUL

4

ENERGI BIOMASSA

4.4.BIOETANOL • Pengenalan Bioetanol

4.4. BIOETANOL

Bioetanol adalah etanol (C2H5OH) yang dibuat dari biomassa yang mengandung komponen pati atau selulosa, seperti singkong, talas dan tetes tebu. Etanol bentuknya berupa cairan yang tidak berwarna dan mempunyai bau yang khas. Berat jenis pada 15 oC adalah 0,7937 dan titik didihnya 78,32 oC pada tekanan 76 mmHg. Sifatnya yang lain adalah larut dalam air dan eter, serta mempunyai panas pembakaran 328 kkal.

diperlukan mobil khusus yang telah banyak diproduksi di AS maupun Brazil (Chemiawan, 2007). Etanol

(C2H5OH)

merupakan suatu senyawa kimia berbentuk cair, jernih tak berwarna, beraroma khas, berfase cair pada temperatur kamar, dan mudah terbakar. Etanol memiliki karakteristik yang menyerupai bensin karena tersusun atas molekul hidrokarbon rantai lurus.

Dalam dunia industri, etanol umumnya digunakan sebagai pelarut, pembuatan Ketika harga BBM merangkak semakin asetaldehid, serta bahan baku farmasi dan tinggi, bioetanol diharapkan dapat kosmetik. Berdasarkan kadar alkoholnya, dimanfaatkan sebagai bahan bakar etanol dibagi menjadi tiga grade sebagai pensubstitusi BBM untuk motor bensin. berikut. Sebagai bahan pensubstitusi bensin, a. Grade industri dengan kadar alkohol bioetanol dapat diaplikasikan dalam 90–94 % bentuk bauran dengan minyak bensin, b. Netral dengan kadar alkohol 96 – 99,5%, misalnya 10 % etanol dicampur dengan 90 umumnya digunakan untuk minuman % bensin (gasohol E10) atau digunakan 100 keras atau bahan baku farmasi. % (E100) sebagai bahan bakar (Hambali dkk., 2007). Etanol absolut memiliki angka c. Grade bahan bakar dengan kadar alkohol di atas 99,5 %. oktan (ON) 117, sedangkan Premium hanya 87 – 88. Gasohol E10 secara proporsional memiliki Oktan Number 92 atau setara Pertamax (lihat tabel 2). Pada komposisi ini bioetanol dikenal sebagai octan enhancer (aditif) yang paling ramah lingkungan dan di negara-negara maju telah menggeser penggunaan Tetra Ethyl Lead (TEL) maupun Methyl Tertiary Buthyl Ether (MTBE). Pencampuran sampai dengan 24 % masih dapat menggunakan mobil bensin konvensional. Di atas itu,

140

Tabel 4.6 Perbandingan Kandungan Energi Bahan Bakar Etanol Metanol Bensin Biomassa Batu Bara

Nilai Kalor Angka MJ/L MJ/Kg Oktan 23.5 31.1 129 17.9 19.9 123 34.8 44.4 Min 91 15-19 25-35 Sumber: KESDM 2008

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

BIOMASSA

Sorgum

Singkong

Tebu

Ubi-Ubian

MIKROHIDRO

Secara umum, semua wilayah di Indonesia dapat ditanami ubi kayu, walaupun Pulau Sumatra dan Jawa mempunyai perkembangan produksi ubi

ANGIN

Dari semua jenis bahan baku tersebut, di Indonesia ubi kayu mempunyai potensi lebih besar sebagai bahan baku pembuatan ethanol. Hal ini disebabkan ubi kayu dapat ditanam hampir di semua jenis tanah mulai dari lahan yang subur sampai ke lahan kering, bahkan lahan kritis sekalipun. Disamping itu intensitas produksi ubi kayu per hektar dalam satu tahun relative cukup tinggi yaitu antara 15 sampai 27 ton per hektar.

141

APPENDIX

Gambar 4.9. Bahan Baku Bioetanol

Modul Pelatihan Energi Biomassa

SURYA

Bahan-bahan berselulosa (lignoselulosa) seperti kayu, jerami, batang pisang, bagas, dll juga bisa dimanfaatkan sebagai sumber ethanol meskipun bahan tersebut sekarang belum ekonomis, namun kayu yang sangat baik. Mengingat semua teknologi proses yang efektif diperkirakan wilayah Indonesia dapat ditanami ubi akan komersial pada dekade ini kayu, sehingga bio-ethanol plant yang Selain tetes atau mollase, tanaman lain berbahan baku ubi kayu berpotensi yang dapat dipergunakan sebagai bahan untuk dikembangkan di Indonesia. Ratabaku produksi ethanol (bio-ethanol) rata untuk produksi 1 liter bio-ethanol adalah ubi kayu, ubi jalar, dan jagung. diperlukan 6,5 kg ubi kayu.

PENGANTAR ET

Bio-ethanol dikenal sebagai bahan bakar yang ramah lingkungan, karena bersih dari emisi bahan pencemar. Bio-ethanol dapat dibuat dari bahan baku tanaman yang mengandung Nira bergula (sukrosa) seperti nira tebu, nira nipah, nira sorgum manis, nira kelapa, nira aren, nira siwalan, sari-buah mete. Bahan-bahan berpati antara lain tepung-tepung sorgum biji (jagung cantel), sagu, singkong/gaplek, ubi jalar, ganyong, garut, umbi dahlia.

Tabel 4.7. Perolehan Alkohol dari karbohidrat Sumber Hasil Panen Perolehan Alkohol Karbohidrat Ton/ha/th Liter/ton Liter/ha/th Singkong 25 (236) 180 (155) 4500 (3658) Tetes 3,6 270 973 Sorgum Bici 6 333,4 2000 Ubi Jalar 62,5* 125 7812 Sagu 6,8$ 608 4133 Tebu 75 67 5025 Nipah 27 93 2500 Sorgum Manis 80** 75 6000 *) Panen 2 ½ kali/th; $ sagu kering; ** panen 2 kali/th. Sumber: Villanueva (1981); kecuali sagu, dari Colmes dan Newcombe (1980); sorgum manis, dari Raveendram; dan Deptan (2006) untuk singkong; tetes dan sorgum biji (tulisan baru) [DJHPP, Kementan]

PENDAHULUAN

• Bahan Baku Bioetanol

MODUL

4

ENERGI BIOMASSA

Berdasarkan jenisnya bahan baku bioetanol dikelompokkan menjadi : 1. Zat tepung

4.4. BIOETANOL

Zat tepung (berupa bubur) oleh enzim diatase dari mount (kecambah) dapat dirubah menjadi maltosa (golongan gula) melalui tingkatan dekstrin. Temperatur optimumnya 50-60 oC, kemudian diberi ragi yang juga dapat mengeluarkan enzim maltase. Enzim ini merubah maltosa menjadi glukosa. Glukosa oleh enzim dirubah menjadi etanol dan CO2 Reaksi (C6H10O5)n + ½ n H2O → ½ n C12H22O11 Amylum Maltase dari ragi C12H22O11 + H2O Maltosa

→ 2C6H12O6 Glukosa

C6H12O6

→ 2C2H5OH + 2CO2

Konsentrasi etanol yang terjadi tidak boleh melewati 15%. Dari hasil destilasi diperoleh etanol 96% (R.Soepomo, 1998) 2. Molase Molase merupakan hasil samping proses pembuatan gula. Molase mengandung sejumlah besar gula baik sukrosa maupun gula pereduksi. Spesies ragi yang telah dikenal mempunyai daya konversi gula menjadi etanol yang sangat tinggi adalah saccharomyces cerevisiae

dengan air sehingga molase menjadi 12 Brix untuk mendapatkan kadar gula yang optimum. Jika kadar gula terlalu tinggi, maka waktu fermentasinya lebih lama dengan sebagian gula tidak terkonversi, sehingga tidak ekonomis (Judoamidjojo, 1992)

o

3. Cairan Buah-buahan yang manis Cairan buah-buahan yang manis mengandung glukosa dan fruktosa sehingga mengalami peragian etanol. C6H12O6 → 2C2H5OH + H2O Dengan proses ini, cairan buah-buahan berubah menjadi minimum yang seharihari disebut dengan anggur, dengan kadar etanol yang relatif lebih rendah. (R.Soepomo, 1998)

• Proses Pembuatan Bioetanol Glukosa dapat dibuat dari pati-patian, proses pembuatannya dapat dibedakan berdasarkan zat pembantu yang dipergunakan, yaitu Hydrolisa asam dan Hydrolisa enzyme. Berdasarkan kedua jenis hydrolisa tersebut, saat ini hydrolisa

enzyme lebih banyak dikembangkan, sedangkan hydrolisa asam (misalnya dengan asam sulfat) kurang dapat berkembang, sehingga proses pembuatan glukosa dari pati-patian sekarang ini Reaksinya dipergunakan dengan hydrolisa enzyme. Dalam proses konversi karbohidrat C12H22O11 + H2O → C6H12O6 menjadi gula (glukosa) larut air dilakukan Sukrosa Glukosa dengan penambahan air dan enzyme; C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 kemudian dilakukan proses peragian atau Dalam pembuatan etanol tersebut, molase fermentasi gula menjadi ethanol dengan dimurnikan terlebih dahulu dengan menambahkan yeast atau ragi. menyaringnya kemudian diencerkan

142

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

A. Persiapan Bahan Baku

• Tebu dan Gandum manis harus digiling untuk mengektrak gula

• Pemanasan bubur hingga kisaran 80 sd 90 C, dimana tepung-tepung yang bebas akan mengalami gelatinasi (mengental seperti Jelly) seiring dengan kenaikan suhu, sampai suhu optimum enzim bekerja memecahkan struktur tepung secara kimiawi menjadi gula komplek (dextrin). Proses Liquefaction selesai ditandai dengan parameter dimana bubur yang diproses menjadi lebih cair seperti sup. Tahap sakarifikasi (pemecahan gula kompleks menjadi gula sederhana) melibatkan proses sebagai berikut: • Pendinginan bubur sampai suhu optimum enzim sakarifikasi bekerja • Pengaturan pH optimum enzim • Penambahan enzim (glukoamilase) secara tepat • Mempertahankan pH dan temperature pada rentang 50 sd 60 C sampai proses sakarifikasi selesai (dilakukan dengan pengetesan gula sederhana yang dihasilkan)

ANGIN

• Tepung dan material selulosa harus dihancurkan untuk memecahkan susunan tepungnya agar bisa berinteraksi dengan air secara baik

• Penambahan enzim (alpha-amilase) dengan perbandingan yang tepat

SURYA

Persiapan bahan baku beragam bergantung pada bahan bakunya, tetapi secara umum terbagi menjadi beberapa proses, yaitu:

• Pengaturan pH agar sesuai dengan kondisi kerja enzim

PENGANTAR ET

Bahan baku untuk produksi biethanol bisa didapatkan dari berbagai tanaman, baik yang secara langsung menghasilkan gula sederhana semisal Tebu (sugarcane), gandum manis (sweet sorghum) atau yang menghasilkan tepung seperti jagung (corn), singkong (cassava) dan gandum (grain sorghum) disamping bahan lainnya.

PENDAHULUAN

Secara singkat teknologi proses produksi ethanol/bio-ethanol tersebut dapat dibagi dalam tiga tahap, yaitu:

Pada tahap ini, tepung telah sampai pada titik telah berubah menjadi gula

143

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Biomassa

MIKROHIDRO

• Pencampuran dengan air secara merata hingga menjadi bubur

BIOMASSA

• Pemasakan, Tepung dikonversi menjadi gula melalui proses pemecahan menjadi gula kompleks (liquefaction) dan sakarifikasi (Saccharification) dengan penambahan air, enzyme serta panas (enzim hidrolisis). Pemilihan jenis enzim sangat bergantung B. Fermentasi terhadap supplier untuk menentukan Proses fermentasi dimaksudkan untuk mengubah glukosa menjadi ethanol/biopengontrolan proses pemasakan. Tahap Liquefaction memerlukan ethanol (alkohol) dengan menggunakan yeast. penanganan sebagai berikut:

MODUL

4

ENERGI BIOMASSA

4.4. BIOETANOL 144

sederhana (glukosa dan sebagian fruktosa) dimana proses selanjutnya melibatkan penambahan enzim yang diletakkan pada ragi (yeast) agar dapat bekerja pada suhu optimum. Proses fermentasi ini akan menghasilkan etanol dan CO2.

menjadi tepung sehingga mudah diproses 2 Pemasak, termasuk support, pengaduk dan motor, steam line dan insulasi untuk proses persiapan bahan baku dan proses liquifikasi pada suhu 80-90oC. dimana tepung-tepung yang bebas Bubur kemudian dialirkan kedalam akan mengalami gelatinasi (mengental tangki fermentasi dan didinginkan pada seperti Jelly) seiring dengan kenaikan suhu optimum kisaran 27 sd 32 C, dan suhu, sampai suhu optimum enzim membutuhkan ketelitian agar tidak bekerja memecahkan struktur tepung terkontaminasi oleh mikroba lainnya. secara kimiawi menjadi gula komplek Karena itu keseluruhan rangkaian (dextrin). Proses Liquefaction selesai proses dari liquefaction, sakarifikasi dan ditandai dengan parameter dimana fermentasi haruslah dilakukan pada bubur yang diproses menjadi lebih cair kondisi bebas kontaminan. seperti sup. Selanjutnya ragi akan menghasilkan 3 External Heat Exchanger ethanol sampai kandungan etanol dalam sebagai penukar panas untuk pendukung tangki mencapai 8 sd 12 % (biasa disebut peralatan pemasak. dengan cairan beer), dan selanjutnya ragi 4 Pemisah padatan - cairan (Solid Liquid tersebut akan menjadi tidak aktif, karena Separators) kelebihan etanol akan berakibat racun memisahkan padatan dengan cairan bagi ragi. 5 Tangki Penampung Bubur C. Distilasi tempat terjadinya proses sakarifikasi bertujuan mempertahankan pH dan Distilasi dilakukan untuk memisahkan temperature pada rentang 50 sd 60 etanol dari beer (sebagian besar adalah o C sampai proses sakarifikasi selesai air dan etanol). Titik didih etanol murni (dilakukan dengan pengetesan gula adalah 78 C sedangkan air adalah 100 C sederhana yang dihasilkan) (Kondisi standar). Dengan memanaskan larutan pada suhu rentang 78 - 100 C akan 6 Unit Fermentasi (Fermentor) dengan pengaduk serta motor mengakibatkan sebagian besar etanol didalam alat ini, tepung telah sampai menguap. pada titik telah berubah menjadi gula sederhana (glukosa dan sebagian • Peralatan Produksi Bioetanol fruktosa) dimana proses selanjutnya melibatkan penambahan enzim yang Adapun rangkaian peralatan proses diletakkan pada ragi (yeast) agar dapat adalah sebagai berikut: bekerja pada suhu optimum. Proses 1 Peralatan penggilingan fermentasi ini akan menghasilkan etanol untuk menggiling bahan baku agar dan CO2.

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

C6H12O6 –> CH3CH2OH + CO2 Persamaan reaksi yang telah disetarakan adalah:

Atau bisa disimpukan faktor konversinya adalah 51%.

Kalau kadar etanolnya 95%, volumenya adalah: = (100%/95%) x 3,83 liter = 4,03 liter

maka

Kalau kadar etanolnya 60%, bisa dihitung dengan cara yang sama: = (100%/60%) x 3,83 litere = 6,38 liter Agar lebih mudah kita pakai contoh lagi. Misalkan saja di sebuah kebun pepaya. Potensi buah afkir yang bisa diolah menjadi etanol adalah:

MIKROHIDRO

Jadi setiap 1 mol glukosa akan dihasilkan 2 mol etanol. Berat molekul (BM) Glukosa adalah 180,16 gr/mol, BM etanol adalah 46,07 gr/mol, Jadi kalau kita memfermentasi 1 gr glukosa, etanol yang dihasilkan kurang lebih adalah = (2 x 46,07)/180,16 = 0,511gr (etanol absolute)

Karena efisiensi distilasi tidak pernah 100%, maka perlu dikoreksi dengan efisiensi hidrolisisnya. Misalkan saja 95%. Jadi volume etahnol absolute yang bisa didapat adalah: = 4,03 liter x 95% = 3,83 liter

BIOMASSA

C6H12O6 –> 2CH3CH2OH + 2CO2

Volume etanolnya adalah = 5,1 kg x 0,789 = 4,03 liter.

ANGIN

Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut:

maka total etanol teoritis yang bisa diperoleh adalah: = 10% x 100 liter x 0,511 = 5,11 kg

SURYA

Fermentasi etanol adalah proses perombakan gula oleh mikroba (bisa yast/khamir atau bakteri) menjadi etanol (Isroi, 2010).

adalah = 0,511 gr x 0,789 gr/cm3 = 0,403 cm3 Kadar gula = 10% Volume = 100 liter

PENGANTAR ET

• Estimasi Kapasitas Produksi

PENDAHULUAN

7 Unit Distilasi, termasuk pompa, heat exchanger dan alat kontrol digunakan untuk memisahkan etanol dari cairan berdasarkan titik didihnya 8 Boiler, termasuk system feed water dan softener sebagai sarana pendukung unit destilasi, penghasil panas yang digunakan untuk penguapan etanol. 9 Tangki Penyimpan sisa, termasuk fitting untuk menyimpan sisa bahan baku yang telah didestilasi

= 0.25 ton buah per minggu per ha atau = 2 ton buah per ha per bulan

Sari buah yang bisa kita peroleh sekitar Berat jenis etanol pada kondisi standard 80% dari beratnya, jadi volumenya: adalah 0,789 gr/cm3 , sehingga volumenya = 2000 kg x 80% = 1600 liter

145

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Biomassa

MODUL

4

ENERGI BIOMASSA

4.4. BIOETANOL

ubi kayu yang dapat berubah setiap saat, terutama bila bersaing dengan pabrik tepung, atau pada saat musim kemarau yang berkepanjangan sehingga produksi = 10% x 1600 liter x 0,511 x 0.789 x 95% x menurun sedangkan ubi kayu yang ada menjadi makanan pokok masyarakat. (100%/95%) Kedua, proses pembuatan bio-ethanol = 64,408 liter per ha per bulan membutuhkan jenis energy lain seperti solar, kayu bakar dan lain-lain, sehingga • Biaya Investasi, Operasional dan perlu dilakukan perhitungan neraca Perawatan energi secara cermat untuk melihat Untuk memproduksi bio-ethanol plant potensi substitusi yang sebenarnya berkapasitas 60 kl/hari dari ubi kayu terhadap BBM, serta perlu dicari jenis diperlukan biaya investasi sebesar energi terbarukan lainnya yang dapat 7.380.000 US $ (Rp. 66.420.000,-)(B2TP- menggantikan penggunaan BBM di pabrik BPPT), dengan catatan 1 US$ = Rp 9000, ethanol. sehingga dengan harga minyak mentah Tabel 4.8. menunjukkan rincian biaya sebesar 55 US$/barel diasumsikan bio- investasi Pabrik bio-ethanol yang ethanol dapat bersaing dengan BBM. Biaya berkapasitas 60 kl/hari menggunakan tersebut sudah termasuk biaya investasi Bahan Baku Ubi Kayu. pengolahan limbah dan pembangkit Tabel 4.8. Rincian Biaya Investasi Pabrik listrik. Untuk memperoleh biaya produksi Bio-Ethanol Anhydrous dengan Kapasitas ethanol selain biaya investasi juga 60 KL/Hari harus diperhitungkan biaya operasi dan No Parameter Nilai (US$) perawatan termasuk biaya bahan baku. 1 Total Biaya Investasi 7.380.000 Parameter lain yang diperhitungkan ialah Peralatan Utama 5.580.000 umur dari bioethanol plant adalah 25 Peralatan Pengumpanan 690.000 tahun, dengan lamanya operasi dalam Unit Pengolah Limbah 400.000 satu tahun sebesar 350 hari,bunga bank Tanah (min 30 Ha) 60.000 12% per tahun. Andaikan kadar gulanya 10%, efisiensi hidrolisisnya 95%, dan kadar etanol yang dihasilkan 95%, maka volume etanol yang dihasilkan adalah

Dengan harga Ethanol di tingkat pabrik sebesar Rp. 2612 per liter adalah layak secara ekonomi, tetapi harga diatas belum memperhitungkan pajak alcohol yang cukup tinggi dan penggunaannya sebagai bahan bakar belum diatur dalam undangundang atau peraturan dibawahnya.

2.

Power Plant

450.000

Bangunan Pabrik dan Kantor

200.000

Umur Hidup

25 Tahun

Hari Produks

365 hari

Bunga / Interest

12% per Tahun

(sumber : B2TP,BPPT 2005)

Selain itu ada beberapa parameter yang perlu diperhitungkan yaitu pertama, harga

146

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

Parameter

Biaya Rp/liter

kompor- kompor bioethanol berbagai tipe. Kegiatan lain yang dilakukan terkait dengan produksi bioethanol adalah pendidikan dan pelatihan membuat bioethanol, jasa konsultasi, dan alih teknologi ke masyarakat.

PENGANTAR ET

SURYA ANGIN BIOMASSA

Biaya Modal - Bahan Baku Ubi Kayu 1625.00 Bahan Pembantu 36.00 -Alpha Amylase, Kg 78.00 -Gluko Amylase,Kg 0.13 -Asam Sulfat, L 12.50 -Na OH, L 4.80 -Urea, Kg 4.50 -NPK 8.75 - Antifoam, ml Utilitas 15.00 -Air, L 867.00 -Uap Air, Kg 195.00 -Listrik, kwh Biaya : a. Bahan Baku dan Utilitas 2846.68 b. Operasi dan Perawatan 62.03 c. Investasi (straight line) 106.87 A. Produksi (a + b + c) 3015.58 B. Penyimpanan 2,5% 54.41 C. Keuntungan 15% Prod. 326.49 D. Lain-lain 2,5% 54.41 Total Harga Ethanol Pabrik 3450.89 (sumber : B2TP,BPPT 2005)

PENDAHULUAN

Tabel 4.9.Perhitungan Biaya total

Gambar 4.10. Alat Suling Bioetanol KSU Agromakmur

• Contoh aplikasi Bioetanol di Indonesia

147

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Biomassa

Pembuatan bioetanol yang dilakukan oleh KSU Agro Makmur berasal dari limbah pasar tradisional, tetes tebu dan singkong. Mampu menghasilkan Bioetanol hingga kadar 95% dengan peralatan yang sederhana.

MIKROHIDRO

Koperasi Serba Usaha (KSU) Agro Makmur yang berkedudukan di desa Doplang, Kecamatan Karangpandan, Kabupaten Karanganyar, Jawa Tengah KSU. Agro makmur disamping memproduksi dan menjual bioethanol juga memproduksi peralatan produksi bioethanol (untuk kapasitas UMKM dan rumah tangga ) dan

Lesson Learned

MODUL

4

ENERGI BIOMASSA

4.5.BRIKET DAN KOMPOR BIOMASSA A. Briket Arang

4.5. BRIKET DAN KOMPOR BIOMASSA

Briket bioarang adalah gumpalangumpalan atau batangan-batangan arang yang terbuat dari bioarang (bahan lunak). Bioarang yang sebenarnya termasuk bahan lunak yang dengan proses tertentu diolah menjadi bahan arang keras dengan bentuk tertentu. Kualitas dari bioarang ini tidak kalah dengan batubara atau bahan bakar jenis arang lainnya. “Briquetting” terhadap sesuatu material merupakan cara mendapatkan bentuk dan ukuran yang dikehendaki agar dipergunakan untuk keperluan tertentu.

• Bahan Baku Briket Bioarang adalah arang (salah satu jenis bahan bakar) yang terbuat dari aneka macam bahan hayati atau biomassa seperti kayu, ranting, dedaunan, rumput, jerami dan limbah pertanian lainnya. Pembuatan briket arang dengan menggunakan limbah dari arang aktif juga merupakan salah satu upaya menggali sumber energi yang potensial.

148

Beberapa sumber bahan baku yang dapat dipergunakan dalam pembuatan bioarang ini antara lain : Sampah : sampah adalah barang-barang atau benda-benda yang sudah tidak berguna lagi dan harus dibuang. Sampah kadang-kadang harus dimusnahkan (dibakar) karena dianggap mengotori dan sarang penyakit. Sampah dapat bersifat benda-benda alami dan benda-benda yang tidak alami. Sampah yang dapat dijadikan bahan baku bioarang adalah sampah yang bersifat alami, yakni bendabenda hayati atau biomassa Kayu: kayu termasuk benda hayati atau biomassa, tetapi kayu umumnya memiliki nilai ekonomis cukup tinggi. Selain dapat dijadikan arang, kayu dapat dijadikan barang-barang konsumsi lain yang memiliki nilai ekonomis lebih tinggi. Oleh karena itu, meskipun dapat dijadikan bioarang, penggunaannya tidak disarankan, kecuali kalau kayu tersebut sudah tidak dapat digunakan untuk keperluan yang lebih penting. Remukan arang : remukan arang atau arang kayu dapat langsung diolah menjadi briket bioarang. Karena wujudnya sudah arang, maka pengolahannya tidak memerlukan proses pembakaran, bahan dari remukan arang hanya disarankan bagi orang-orang yang hendak membuat briket dan menguji efektifitas atau efisiensi pembakarannya.

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN PENGANTAR ET

Gambar 4.11. Proses Pembuatan Briket Arang

• Proses pembuatan briket bioarang a. Karbonisasi

- Jika asap semakin menipis dan berwarna biru berarti pengarangan hampir selesai kemudian drum dibalik dan proses pembakaran selesai.

Proses ini dilakukan untuk mencampurkan material biomasa lain dengan tujuan meningkatkan nilai kalor dan menambahkan perekat alami yang digunakan untuk membentuk gumpalan atau padatan yang lebih besar. e. Pencetakan Setelah material arang tercampur merata dengan perekatnya, lalu diisikan kedalam cetakan-cetakan briket untuk kemudian dipadatkan/dimampatkan dengan cara menekannya dengan bantuan alat press/ dongkrak.

BIOMASSA

- Jika asap tebal dan kuning, berarti pengkarbonan sedang berlangsung. Pada fase ini sebaiknya tungku ditutup dengan maksud agar oksigen pada ruang pengarangan serendah-rendahnya.

d. Pencampuran dengan perekat

ANGIN

- Jika asap tebal dan putih berarti bahan sedang mengering

Bertujuan untuk memisahkan arang yang sudah halus dengan padatan yang masih besar.

SURYA

Adalah proses pengkarbonan/ pengarangan/pembakaran bahan baku (umpan) didalam tungku pembakaran (incenerator). Selama proses karbonisasi perlu diperhatikan asap yang ditimbulkan selama proses tersebut :

c. Penyaringan

MIKROHIDRO

b. Penghalusan Penghalusan bertujuan mengecilkan ukuran partikel arang agar lebih seragam, agar lebih mudah dicampur dengan material lain dan agar lebih mudah dibentuk sesuai dengan cetakan.

Modul Pelatihan Energi Biomassa

149

APPENDIX

Gambar 4.12. Hasil Cetak Briket

MODUL

4

ENERGI BIOMASSA

• Peralatan Produksi Briket Arang

B. Kompor Biomassa

Peralatan yang digunakan untuk pembuatan briket bioarang adalah:

• Prinsip pembuatan Kompor

4.5. BRIKET DAN KOMPOR BIOMASSA

a. Incenerator : tungku yang digunakan untuk proses karbonisasi atau pembakaran bahan baku, bisa berupa drum pembakaran b. Grinder : alat untuk mengecilkan atau menghaluskan ukuran partikel arang, bisa menggunakan mesin penghalus atau mengunakan alu dengan menumbuk secara manual. c. Saringan : saringan digunakan untuk memisahkan padatan kasar dengan padatan yang telah halus.

Biomassa Ada 10 prinsip dalam pembuatan kompor biomassa secara umum (Dr. Larry Winiarski’s 1982) 1. Jika dimungkinkan, insulasi sekitar ruang api dengan bahan yang ringan dan tahan panas. Usahakan tidak menggunakan bahan yang berat seperti pasir dan tanah liat, insulasi sebaiknya ringan dan penuh dengan pori2 udara. Contoh insulasi alami adalah batu apung dan abu kayu.

d. Mixer : pengaduk yang digunakan untuk mencampur bahan-bahan baku lainnya dengan perekatnya. e. Alat cetak-tekan: digunakan untuk membentuk padatan besar dengan mencetak hasil campuran bahan baku dengan perekat dengan cara memasukannya kedalam cetakancetakan yang kemudian dimampatkan dengan cara ditekan/press.

Sumber foto: PT.TRIJAYA SANTIKA BHAKTI

2. Buat ruang pembakaran tepat diatas ruang apinya. Tinggi ruang pembakaran sebaiknya tiga kali lebih besar dari diameter ruang api. Tinggi ruang pembakaran lebih dari tiga kali diameter ruang api akan menghilangkan jumlah asap yang keluar, tetapi terlalu tinggi juga menyebabkan terlalu banyaknya udara dingin yang masuk sehingga menurunkan panas. Ruang pembakaran yang lebih rendah memiliki keuntungan tingginya jumlah panas yang dipindahkan namun jumlah asap yang dikeluarkan juga terlalu banyak. 3. Ruang Api hanya membakar biomassa yang masuk kedalamnya saja. Usahakan biomassa yang berada diluar ruang api

150

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

9. Lindungi insulator dengan selubung agar panas insulator terjaga oleh udara luar. Jika insulator ruang bakar terjaga temperaturnya maka proses penyalaan api akan lebih mudah. 10. Maksimalkan perpindahan panas dari api menuju panci masakan dengan menyesuaikan ukuran jarak antara kompor dan panci. Jarak antara kompor dan panci yang kecil menyebabkan panas yang dipindahkan semakin tinggi, tetapi jika terlalu kecil maka aliran udara yang keatas juga semakin kecil sehingga hanya sedikit panas yang naik keatas. Tetapi jika jarak terlalu besar maka udara panas akan

SURYA

5. Atur jumlah udara yang masuk kedalam ruang api. Jumlah lubang udara yang cukup akan menjaga kesetabilan temperatur yang tinggi didalam kompor.

terbakar.

PENGANTAR ET

4. Tinggi rendahnya panas dirancang hanya tergantung kepada jumlah biomasa yang masuk saja.

PENDAHULUAN

tidak terbakar. Tujuannya memaksimalkan api dari dalam ruang api saja agar lebih efektif dan tidak telalu banyak asap.

melewati tengah-tengah ruang antara.

ANGIN

6. Jumlah udara masuk yang terlalu kecil menyebabkan timbulnya asap dan sisa arang. Tetapi terlalu banyak udara yang masuk juga mendinginkan api. Perancangan lubang udara yang baik merupakan suatu faktor yang penting untuk efisiensi pembakaran.

BIOMASSA

7. Ruang masuk udara melalui pintu bahan bakar harus memiliki ukuran yang sama dengan ukuran ruang pembakaran. Agar ada keseimbangan antara udara yang terbakar dengan udara yang masuk. Udara yang masuk hanya udara yang dibutuhkan untuk pembakaran saja.

MIKROHIDRO

8. Gunakan tatakan dibawah api. Jangan meletakan bahan bakar dilantai, dibutuhkan aliran udara melalui bawah api yang naik keatas arang menuju api. Udara yang berasal dari bawah telah mengalami pemanasan sebelumnya ketika melewati bahan bakar, menyebabkan udara mudah

151

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Biomassa

MODUL

4

ENERGI BIOMASSA

• Membuat Kompor Sekam Alat yang dibutuhkan dalam membuat kompor sekam antara lain, seng (zn), besi, tang, palu, gunting, gergaji besi, alat las, klamp.(PhilRice 1995) Pembuatan kompor sekam: A. Membuat wadah, cerobong dan ruang bakar

4.5. BRIKET DAN KOMPOR BIOMASSA

1. Buat Mal/gambar pola wadah, cerobong dan ruang bakar pada permukaan lembaran seng. Seperti gambar berikut

2. Potong ketiga pola tersebut 3. Lalu lubangi gambar lubang dengan menggunakan bor

152

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

4. Tekuk dan bentuk kerucut dengan mempertemukan kedua tepi plat

3. Bentuk besi (b dan c) menjadi lingkaran, kemudian sambung ujungnya dengan pengelasan 4. Ambil cerobong lalu las besi (b) pada lingkaran bagian atas

PENGANTAR ET

SURYA

5. Sambung kedua tepi plat dengan dengan cara dilas

5. Pasang bantalan kayu setebal 5 cm, letakkan diatas cerobong, lalu letakkan besi (c) diatasnya 6. Lakukan penyambungan besi (c) dan

ANGIN

B. Membuat penyangga dudukan panci/ wajan 1. Potong bahan berikut

BIOMASSA

a. 3 besi bundar, @ 7 cm b. 1 besi bundar, 35 cm c. 1 besi bundar, 60 cm

besi (b) dengan menggunakan besi (a), atur jarak antara besi (a) agar seimbang

2. Bengkokkan besi (a) 95o seperti pada gambar

MIKROHIDRO

153

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Biomassa

MODUL

4

ENERGI BIOMASSA

C. Membuat penyangga kompor

D. Membuat tatakan abu

1. Potong besi sebagai berikut:

1. Buat pola lingkaran (f) diameter 13cm pada lembaran seng

d. 3 besi bundar, @ 19 cm e. 1 besi bundar, 78 cm 2. Tekuk besi (d) seperti pada gambar

4.5. BRIKET DAN KOMPOR BIOMASSA

2. Potong pipa besi diameter 2 cm sepanjang 4 cm 3. Potong 2 batang plat (h) masing-masing lebar 2 cm dengan panjang 7 cm, lalu tekuk salah satu ujungnya seperti pada gambar

3. Bentuk besi (e) menjadi lingkaran kemudian sambung ujungnya dengan menggunakan las 4. Sambungkan ketiga besi (d) pada besi (e) dengan jarak yang sama.

4. Lubangi plat (f) pada pusat lingkaran sesuai dengan diameter pipa besi, lalu sambung pipa besi pada plat (f) tepat ditengah lingkaran

154

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

5. Sambung dengan las plat batang (h) diplat (f) secara berseberangan.

PENGANTAR ET

6. Ambil wadah, balikkan kemudian sambungkan plat batang (h) tatakan abu diatasnya. Jarak antara wadah dan tatakan abu adalah 2.5 cm.

4. Las plat (i) pada wadah dengan jarak yang seimbang

SURYA

1. Potong bahan berikut: i. 3 batang plat, @ 5 cm

ANGIN

E. Membuat penyangga pendukung

5. Ambil plat ruang bakar kemudian sambungkan plat (j) pada bibir plat ruang bakar dengan jarak yang seimbang satu dengan yang lain.

BIOMASSA

j. 3 batang plat, @ 8 cm k. 3 besi bundar, @ 12 cm 2. Tekuk seperti gambar berikut

MIKROHIDRO

3. Ambil dudukan kompor dan letakkan wadah diatasnya

155

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Biomassa

MODUL

4

6. Sambung ruang bakar dengan wadah seperti gambar, jarak antara ruang bakar dan wadah adalah 3-4 cm.

ENERGI BIOMASSA

G. Cara menggunakan kompor sekam 1. Lepaskan cerobong dari atas wadah, kemudian tuangkan sekam padi secara merata pada wadah, setelah itu pasang cerobong kembali ketempatnya.

4.5. BRIKET DAN KOMPOR BIOMASSA

7. Ambil plat cerobong yang telah disambung dengan dudukan panci, lalu balik. Sambukan besi (k) pada cerobong dengan jarak yang sama. 2. Bakar kertas lalu masukkan ketengahtengah cerobong, pastikan api kontak dengan sekam.

F. Merakit Kompor Sekam 1. L e t a k k a n dudukan kompor dibagian bawah 2. Letakkan wadah diatas dudukan kompor 3. L e t a k k a n cerobong diatas wadah dan ruang bakar

156

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

3. Ketika kompor mulai menyala, letakkan teko (alat memasak) pada dudukannya.

PENGANTAR ET

SURYA ANGIN

4. Jika api mulai redup dan abu mulai penuh pada bagian bawah, bersihkan tatakan abu dan dorong sekam kebawah dengan batang kayu.

BIOMASSA

Gambar 4.13. KOMEK (Kompor Ekonomis) Pengrajin JEPARA, JATENG

157

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Biomassa

MIKROHIDRO

5. Setelah memasak pastikan tidak ada sisa abu dan bara pada kompor, simpan kembali sisa sekam.

MODUL

4

ENERGI BIOMASSA

C. Biaya Investasi, Operasional dan Perawatan Perawatan Perawatan terhadap mesin perlu dilakukan dengan cara selalu memberika oli/pe• Briket Arang (sumber: Balitbang DEPTAN) Investasi Peralatan yang dibutuhkan adalah

lumas pada mesin-mesin bergerak.

• Kompor sekam Investasi peralatan

4.5. BRIKET DAN KOMPOR BIOMASSA

a. Incenerator : bisa menggunakan DRUM peralatan yang dibutuhkan untuk pembesi bekas minyak, kapasitas 200 Liter buatan kompor sekam adalah tang, palu, seharga Rp.40.000,gunting, gergaji besi, alat las, klamp. b. Grinder : Material Plat MS, Penggerak : Operasional Elektromotor 1 HP, Kapasitas : 50 – 70 Material yang dibutuhkan untuk pembuaKg/jam, Harga : 9.800.000,-(ASAKA tan kompor adalah plat seng, dan besi. Mesin) serta bahan bakar berupa sekam kering. c. Saringan, kawat ayakan halus 70 mesh, (Kompor sekam ini dijual dengan harga Rp.10.000/meter Rp.50.000 untuk berbahan seng, dan d. Mixer, Kapasitas: 20 kg/batch, Mate- Rp.150.000 untuk yang berbahan plat rial Mild Steel, Pengerak Elektromotor baja oleh pengrajin Jepara, Jawa tengah) 1,5 Hp, Harga :Rp. 7.000.000,- (ASAKA Perawatan Mesin) tindakan perawatan berupa pembersihan e. Alat cetak-tekan; alat pencetak otoma- dan pemisahan antara sekam segar dentis, mampu menghasilkan bermacam2 gan abu sekam. bentuk briket, harga Rp.16.000.000,Tabel 4.10. Biaya Operasional A Pembuatan arang sekam 1 2 3 4 5 B 1 2 3 4 5

Biaya (Rp.) 500 (70 kg) 10.000 142.86 147,86

Harga sekam kering (Rp/kg) Rendemen arang sekam (70%) Upah tenaga kerja (Rp/proses) Biaya Produksi (Rp/kg) Harga arang sekam (belum termasuk keuntungan) (Rp/kg) Pembuatan Briket Arang Sekam Harga 1 kg arang sekam 147.86 Kapasitas mencetak briket (kg/hari) (50 kg) Upah kerja (Rp/hari/org) 20.000 Upah pembuatan briket arang sekam (Rp/kg) 1.333 Harga briket arang sekam (belum termasuk ke1.480 untungan) (Rp/kg) Sumber: Balitbang Pertanian, DEPTAN 2005

158

D. Contoh aplikasi Briket Arang dan Kompor Sekam di Indonesia. • Aplikasi Briket Arang Novi Setiawan, perajin briket tempurung kelapa di Jurug, Bangunharjo, Sewon, Bantul, Yogyakarta. Briket yang diproduksi nya adalah briket dengan kualitas ekspor. Briket tempurung kelapa ini berkalori tinggi, dan diminati konsumen dari Arab Saudi yang digunakan pada pembakaran shisa atau rokok arab. Melalui eksportir, secara periodik satu container di ekspor ke Arab Saudi. Briket tempurung kelapa

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

kepada para petani didaerah pengrajin makanan tradisional (Opak) di Desa Cibuaya Kabupaten Karawang dan bahkan telah dikirim satu unit ke IRRI Los Banos

PENGANTAR ET

Briket yang dijual ke pasar lokal lebih fleksibel dari segi ukuran maupun kualitas. Untuk briket yang dijual ke pasar luar negri, ukuran yang diminati yaitu 2,3 x 2,3 x 2,3 cm dengan standar kualitas terbaik. Sedangkan untuk pasar lokal, umumnya briket berukuran 3 x 3 x 2,5 cm. Hal tersebut mempermudah proses produksi untuk briket untuk segmen lokal.

PENDAHULUAN

yang diproduksi berkualitas baik dan dikemas secara eksklusif sehingga harganya lebih mahal”

SURYA

Sumber foto : LITBANG DEPTAN 2006

Gambar 4.14. Kompor Sekam

Lesson learned

ANGIN

Sumber foto : HARIAN JOGJA 2010

Kompor sekam dapat diaplikasikan untuk daerah-daerah yang dekat dengan Huller atau UPTD pengggilingan padi, dimana terdapat sisa sekam yang sangat berlimpah. jika terlalu jauh maka biaya yang dikeluarkan untuk bahan bakar menjadi tinggi.

BIOMASSA

Lesson learned Industri Briket biomassa memiliki prospek yang baik, selain ketersediaan bahan baku yang mudah didapat, dengan penanganan dan kemasan yang baik mampu menembus pasar luar negeri.

MIKROHIDRO

• Aplikasi kompor sekam

Modul Pelatihan Energi Biomassa

159

APPENDIX

Prototipe Kompor Sekam Segar Karawang (KOMSEKAR) merupakan hasil penelitian Instalasi Penelitian Karawang yang mulai dikembangkan pada tahun 1990. Kompor sekam tersebut pernah disosialisasikan

MODUL

4

ENERGI BIOMASSA

4.6.GASIFIKASI BIOMASSA • Pengenalan Gasifikasi Biomassa

4.6. GASIFIKASI BIOMASSA

Gasifikasi adalah proses pengubahan materi yang mengandung karbon seperti batubara, minyak bumi, maupun biomassa kedalam bentuk karbon monoksida (CO) dan hidrogen (H2) dengan mereaksikan bahan baku yang digunakan pada temperatur tinggi dengan jumlah oksigen yang diatur. Tujuan proses gasifikasi Gambar 4.16. Perbedaan pirolisis, gasifiadalah mengubah unsur-unsur pokok kasi dan pembakaran. dari bahan bakar yang digunakan kedalam bentuk gas yang lebih mudah dibakar, Mesin gasifikasi dapat dibedakan sehingga hanya menyisakan abu dan sisa- berdasar: sisa material yang tidak terbakar (inert). a. Berdasar mode fluidisasi. b. Berdasar arah aliran. Gasifikasi berbeda dengan pirolisis dan pembakaran. Ketiga dibedakan berdasarkan kebutuhan udara yang diperlukan selama proses. Jika jumlah udara/bahan bakar (AFR, air fuel ratio) sama dengan 0, maka proses disebut pirolisis. Jika AFR yang diperlukan selama proses kurang dari 1.5, maka proses disebut gasifikasi. Jika AFR yang perlukan selama proses lebih dari 1.5, maka proses disebut pembakaran.

c. Berdasar gas yang perlukan untuk proses gasifikasi.

Berdasar mode fluidisasi, mesin gasifikasi dapat dibedakan menjadi gasifikasi unggun tetap (fixed bed gasification), gasifikasi unggun bergerak (moving bed gasification), gasifikasi unggun terfluidisasi (fluidized bed gasification), dan entrained bed. Jenis gasifikasi tersebut dapat digambarkan sebagai berikut. Berdasar arah aliran, mesin gasifikasi dapat dibedakan menjadi gasifikasi aliran searah (downdraft gasification) dan gasifikasi aliran berlawanan (updraft gasification). Pada gasifikasi downdraft, arah aliran gas dan arah aliran padatan adalah samasama ke bawah. Pada gasifikasi updraft, arah aliran padatan ke bawah sedangkan arah aliran gas ke atas.

Gambar. 4.15. Perbedaan pirolisis, gasifikasi dan pembakaran.

160

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN PENGANTAR ET

SURYA

Gambar 4.17. Perbandingan Mode Fluidisasi

• Bahan Bakar Gasifikasi ANGIN

Bahan bakar yang cocok untuk gasifikasi biomassa adalah bahan biomassa kering seperti kayu kering, daun kering, sekam padi, arang, ampas tebu, bongkol jagung dan batok kelapa. Perbedaan mendasar antara gasifikasi biomassa dan produksi biogas adalah bahwa dalam bahan baku Gambar 4.18. Perbandingan Arah Aliran produksi biogas adalah bahan organic basah seperti kotoran hewan yang Berdasar gas yang perlukan untuk proses bekerja oleh mikroba untuk menghasilkan gasifikasi, terdapat gasifikasi udara dan gas metana. gasifikasi uap. Gafisikasi udara, dimana Nilai kalor rendah (LHV) biomass (15-20 gas yang digunakan untuk proses MJ/kg) lebih rendah dibanding nilai kalor gasifikasi adalah udara. Gasifikasi uap, gas batubara (25-33 kJ/kg) dan bahan bakar digunakan untuk proses adalah uap. minyak (gasoline, 42,5 MJ/kg). Artinya

BIOMASSA MIKROHIDRO

untuk setiap kg biomas hanya mampu menghasilkan energi 2/3 dari energi 1 kg batubara dan ½ dari energi 1 kg gasoline. Nilai kalor berhubungan langsung dengan

161

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Biomassa

MODUL

4

ENERGI BIOMASSA

4.6. GASIFIKASI BIOMASSA

Gambar.4.19. Analisis proximat untuk beberapa jenis bahan bakar padat. kadar C dan H yang dikandung oleh bahan bakar padat. Semakin besar kadar keduanya akan semakin besar nilai kalor yang dikandung. Menariknya dengan proses charing (pembuatan arang), nilai kalor arang yang dihasilkan akan meningkat cukup tajam. Sebagai gambaran, dari hasil proses pembuatan arang batok kelapa pada temperatur 750oC dapat dihasilkan arang dengan nilai kalor atas (HHV) 31 MJ/kg. Nilai ini setara dengan nilai kalor batubara kelas menengah ke atas. Coba bandingkan dengan arang batubara yang mempunyai nilai kalor atas 35 MJ/kg.

temperatur gas pembakaran dibuat 25oC, maka akan diperoleh nilai kalor atas (HHV, higher heating value). Pada temperatur ini, air akan berada dalam kondisi fasa cair. Karena biomas mempunyai kadar volatil yang tinggi (sekitar 60-80%) dibanding kadar volatile pada batubara, maka biomas lebih reaktif dibanding batubara. Perbandingan bahan bakar (fuel ratio, FR) dinyatakan sebagai perbandingan kadar karbon dengan kadar volatil. Untuk batubara, FR ~ 1 - 10. Untuk gambut, FR ~ 0.3. Untuk biomass, FR ~ 0.1. Untuk

Nilai kalor rendah (LHV, lower heating value) adalah jumlah energi yang dilepaskan dari proses pembakaran suatu bahan bakar dimana kalor laten dari uap air tidak diperhitungkan, atau setelah terbakar, temperatur gas pembakaran dibuat 150oC. Pada temperatur ini, air berada dalam kondisi fasa uap. Jika jumlah kalor laten uap air diperhitungkan atau setelah terbakar,

162

Gambar 4.20. Definisi analisis ultimat dan proximat

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

plastik, FR ~ 0. Analisis proximat untuk beberapa jenis bahan bakar padat dapat dilihat pada gambar berikut.

SURYA ANGIN

dari biomassa tidak menimbulkan terak.

PENGANTAR ET

Diluar analisis proximat, biomass juga mengandung abu dan air (lihat Gambar di bawah). Perlu ditekankan disini bahwa umumnya hasil analisis ultimat dan proximat akan diberi tambahan keterangan daf. Arti dari daf (dry ash free) adalah hasil analsisnya tidak mengikutkan abu dan air. Masa biomass awal umumnya diistilahkan sebagai as received (mengandung air, abu, volatil, dan karbon). Kadar abu dari biomass berkisar dari 1% sampai 12% untuk kebanyakan jerami-jeramian dan bagas. Abu dari biomass lebih ramah dibandingkan abu dari batubara karena banyak mengandung mineral seperti fosfat dan potassium. Pada saat pembakaran maupun gasifikasi, abu dari biomas juga lebih aman dibandingkan abu dari batubara. Dengan temperature operasi tidak lebih dari 950oC atau 1000oC, abu Gambar 4.21. Struktur Gasifikasi

Abu biomasa mempunyai jumlah oxida keras (silica dan alumina) yang lebih rendah.

MIKROHIDRO

163

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Biomassa

BIOMASSA

untuk mensuplai kebutuhan oksigen menggunakn fan/blower. Proses pembakaran yang terjadi menyebabkan reaksi termo-kimia yang menghasilkan CO, H2, dan gas metan (CH4). Selain itu, • Proses Gasifikasi dalam proses ini juga dihasilkan uap air Proses gasifikasi biomassa dilakukan (H2O) dan karbon dioksida (CO2) yang dengan cara melakukan pembakaran secara tidak terbakar. tidak sempurna didalam sebuah ruangan Proses gasifikasi biomassa terdiri dari yang mampu menahan temperatur tinggi beberapa tahapan. Tahapan pertama yang disebut dengan reaktor gasifikasi. adalah pyrolysis yang terjadi ketika Agar pembakaran tidak sempurna dapat biomassa mulai mengalami kenaikan terjadi, maka udara dengan jumlah yang temperatur. Pada tahap ini volatil yang lebih sedikit dari kebutuhan stokiometrik terkandung pada biomassa terlepas dan pembakaran dialirkan kedalam reaktor menghasilkan arang (char).

MODUL

4

ENERGI BIOMASSA

4.6. GASIFIKASI BIOMASSA

Tahapan kedua adalah terjadinya proses pembakaran (combustion). Pada tahapan ini volatil dan sebagian arang yang memiliki kandungan karbon (C) bereaksi dengan oksigen membentuk CO2 dan CO serta menghasilkan panas yang digunakan pada tahap selanjutnya yaitu tahap gasifikasi, reaksi yang terjadi pada tahap ini adalah: Reaksi pembakaran C + ½ O2 = CO Reaksi Boudouard C + CO2 = 2 CO Tahap berikutnya adalah tahap reduksi. Tahapan ini terjadi ketika arang bereaksi dengan CO2 dan uap air yang menghasilkan CO dan H2 yang merupakan produk yang diinginkan dari keseluruhan proses gasifikasi. Reaksi kimia yang terjadi pada tahap ini adalah: Reaksi water gas

C + H2O = CO + H2

Tahapan tambahan dalam proses ini adalah tahap water shift reaction. Melalui tahapan ini, reaksi termo-kimia yang terjadi didalam reaktor gasifikasi mencapai keseimbangan. Sebagian CO yang terbentuk dalam reaktor bereaksi

dengan uap air dan membentuk CO2 dan H2. Reaksi kimia yang terjadi pada tahap ini adalah: Reaksi water shift reaction CO + H2O = CO2 + H2 Jika proses gasifikasi dapat dikendalikan sehingga temperatur reaksi terjadi dibawah 1000oC, maka akan terjadi reaksi pembentukan CH4. Hal ini terjadi ketika C bereaksi dengan H2, sesuai dengan reaksi: Reaksi metana

C + 2 H2 = CH4

• Peralatan Gasifikasi Peralatan yang digunakan dalam sistem gasifikasi adalah 1. Peralatan sistem transportasi bahan baku Bahan baku memerlukan sistem transportasi untuk mengangkut bahan dari gudang menuju sistem pengumpanan (misal dilengkapi unit dosing, sistem pembersih kotoran, unit pengering dan lain-lain). Sistem bisa berjenis konveyor ataupun manual seperti lori.

Sumber: Gasification Guide 2007 (www.gasification-guide.eu)

Gambar 4.22. Peralatan Proses Gasifikasi

164

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

• Estimasi Penghitungan Kapasitas Gasifier

Sistem pengumpanan bahan baku kedalam reaktor biasanya berjalan melalui pengaturan sistem keseluruhan. Bahan baku dimasukkan saluran yang sangat rapat, untuk mencegah kebocoran gas dan masuknya udara berlebih kedalam reaktor. Sistem dapat berupa konveyor yang dilengkapi sistem katup buka-tutup.

Contoh 1 :

5. Peralatan sistem pendinginan gas

‐ Apabila di rencanakan bentuk persegi ukurannya 4 dm2 ( 40 cm x 40 cm), ‐ Kebutuhan udara theoritis 30 sd 40% stochiometry (bisa didapat dengan uji coba). ‐ Blower udara yang diperlukan model centrifugal 40 sd 60 watt. Contoh 2 Perancangan gasifier untuk thermal terapan untuk ketel kecil kap uap 100 kg/ jam bahan cangkang sawit. (Indutri tahu, krupuk dll) ‐ Untuk menghasilkan 100 kg uap perjam diperlukan 7 liter minyak bakar. ‐ Energy 7 liter minyak bakar setara dengan energy 17,5 kg energy cangkang sawit. ‐ Volume 17,5 kg cangkang sawi kurang lebih 35 liter ( bd +/‐ 0.5 kg/ltr). ‐ Laju pirolisa / pembakaran cangkang sawi 0,25 mtr/jam (tiap material berbeda). ‐ Penampang reaktor untuk membakar 35 ltr/jam = 35/2,5 = 14 dm2 ‐ Apabila di rencanakan bentuk persegi ukurannya 3,75 dm2 ( bulatkan 40 cm x 40 cm),

165

APPENDIX

Modul Pelatihan Energi Biomassa

‐ Penampang reaktor untuk membakar 160 ltr/jam = 160/10 = 16 dm2

MIKROHIDRO

Tujuan dari pendinginan gas adalah untuk menurunkan temperatur gas producer untuk memenuhi kebutuhan proses berikutnya. Tujuan lain dari pendinginan gas adalah untuk mencairkan tar yang terbentuk dan uap air yang terbawa oleh gas sehingga gas dingin yang dikeluarkan lebih bersih dan lebih kering. Sistem pendingin gas bisa berupa scruber atau unit kondensor.

‐ Laju pirolisa / pembakaran sekam padi 1 mtr/jam (tiap material berbeda).

BIOMASSA

Tujuan sistem pembersih gas adalah untuk menjaga kekonstanan kualitas gas producer terhadap perubahan-perubahan yang disebabkan karena proses yang tidak berkesinambungan dan proses pengumpanan. Pembersih gas berfungsi untuk menghilangkan debu dan tar yang terbawa oleh gas. Sistem pembersih gas bisa berupa rangkaian siklon (penangkap debu) atau filter.

‐ Volume 17,5 kg sekam padi kurang lebih 160 liter ( bd +/‐ 0.11 kg/ltr).

ANGIN

4. Peralatan sistem pembersih gas

‐ Energy 5 ltr minyak tanah setara dengan 15 sd 17,5 kg sekam padi.

SURYA

Reaktor ini tempat terjadinya proses konversi thermo-kimia dari biomassa padat menjadi gas producer. Secara umum biomassa terkonversi melalui beberapa tahap pengeringan, pirolisis, oksidasi parsial dan reduksi, mengubah aliran umpan biomassa menjadi aliran gas dengan produk yang diinginkan adalah gas (H2,CO,CxHy, CO2,N2) dan produk yang tidak diingikan seperti material partikulat, debu, jelaga, polutan inorganik dan polutan organik (tar) juga sisa abu.

Perancangan gasifier berbahan sekam padi untuk thermal kapasitas setara 5 ltr minyak tanah per jam (Industri makanan minuman, pengeringan dll).

PENGANTAR ET

3. Reaktor gasifikasi

PENDAHULUAN

2. Peralatan sistem pengumpanan bahan baku

MODUL

4

Tabel 4.12. Investasi peralatan gasifikasi  UPDRAFT

DOWNDRAFT MODELS

Model

ENERGI BIOMASSA

RG-200

DG-100

DG-200

DG-400

DG-500*

Gasifier Output

KWth

360

150

360

1000

2000

Gasifier Output

Kcal

3,10,000

1,30,000

3,10,000

8,60,000

17,00,000

lph

32

12

32

85

170

6,00,000

6,00,000

13,50,000

19,50,000

37,50,000

110

45

120

315

600

150

60

160

425

850

Fuel Oil Equivalent

4.6. GASIFIKASI BIOMASSA

Price of Gasifer Rs(INR) Wood consumption -Max ( 10 MW

Dalam modul ini, pembahasan difokuskan pada jenis mikrohidro (0,5 sampai 100 kW). Walaupun demikian dalam manual kadang kadang kita akan sering menyebut tenaga air skala kecil (small scale hydropower) yang menyiratkan bahwa istilah dan informasi juga sesuai untuk sistem yang lebih besar sampai dengan 10 MW.

• Dasar-dasar teknologi PLTMH Terdapat beberapa faktor-faktor penting yang harus dipikirkan ketika akan membangun sistem mikrohidro. Faktor pertama adalah jumlah aliran air yang tersedia; periode dimana hanya ada sedikit hujan atau tak ada sama sekali hujan maka dapat berdampak besar pada pengoperasian pembangkit. Faktor kedua adalah yang dikenal sebagai tinggi jatuh (head), ini merupakan jumlah jatuhnya air yang ada diantara saluran pemasukan (intake) dan sistem keluaran sistem. Makin besar tinggi jatuhnya, makin besar juga daya yang dapat dibangkitkan.

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

a. Tinggi Jatuh (Head)

Tinggi jatuh bersih atau efektif: Hn (m) dihasilkan dari perbedaan antara tinggi jatuh kotor dan kerugian tinggi jatuh (head losses) . Ini merupakan tinggi jatuh sebenarnya yang tersedia untuk membangkitan daya. Kehilangan tinggi jatuh untuk skema PLTMH biasanya sekitar 10% dari tinggi jatuh kotor.

PENGANTAR ET

Walaupun kita dapat menggunakan pipa yang halus untuk membawa air menuruni bukit menuju turbin, sebagian energi akan hilang akibat gesekan dan gangguan yang lainnya (katup, belokan,dll). Sepanjang saluran pembawa air juga akan terjadi kerugian akibat gesekan dan turbulensi.

PENDAHULUAN

Tahap awal: tinggi jatuh dan debit air

b. Debit

ANGIN BIOMASSA MIKROHIDRO

179

APPENDIX

Modul Pelatihan Mikrohidro

SURYA

Kehilangan energi ini biasanya dicatat Aliran atau debit: Q (m3 /detik) merupakan untuk perhitungan output daya dengan bagian penting lain dalam menentukan cara mengurangi tinggi jatuh total yang output daya dari sebuah skema PLTMH. ada di lapangan. Ketentuan yang berlaku Besarnya debit dalam sebuah skema PLTMH sebagai berikut: tidak sama dengan debit total atau debit maksimum yang tersedia di sungai. Hal ini dipertimbangkan untuk menghindari Tinggi jatuh kotor atau tinggi jatuh struktur bangunan sipil yang besar, statis: pipa pesat, runner turbin dan fasilitas Hg (m) didefinisikan sebagai perbedaan pembuangan air untuk mengakomodasi ketinggian air di saluran pembawa atas aliran yang besar. Jadi, debit diperlukan dan ketinggian air di saluran pembuangan untuk mengetahui batasan arus tertinggi (tailrace). Ini merupakan tinggi jatuh sampai arus terendah yang terjadi dalam teoritis yang akan tersedia apabila tidak aliran sungai. terjadi loses. Variasi dari besarnya debit sepanjang tahun dan perubahannya selama musim hujan dan musim kering perlu diketahui dan dianalisa dengan cermat untuk menentukan debit desain yang akan diaplikasikan dalam sistem. Debit desain biasanya ditentukan sedikit diatas batas minimum untuk menjaga fermormansi dan efisiensi peralatan pembangkit. Metode pengukuran dan penjelasan mengenai debit akan di bahas pada bagian Gambar 5.1. Head dalam perhitungan berikutnya. sistem tenaga air

MODUL

5

MIKROHIDRO

Energi potensial dan energi kinetik di dalam air

5.2. PENGENALAN MIKROHIDRO

Energi dapat terjadi dalam berbagai bentuk: potensial, kinetik, panas, dll. Air di penampungan di atas bukit mempunyai energi potensial yang lebih besar daripada air yang berada di bawah bukit. Apabila air dilepaskan dari atas bukit menuju sungai, akan melepaskan energi potensialnya melalui gesekan di dasar sungai dan turbulansi. Apabila air mengalir menuruni bukit melewati pipa yang halus, sedikit energi akan hilang akibat gesekan dan turbulansi dan energi yang terkandung dalam air dapat digunakan untuk membangkitkan daya mekanis di dalam turbin. Energi total yang tersedia dari volume air di atas bukit merupakan berat air dikalikan dengan jarak vertikal (tinggi jatuh) secara teoritis menuju turbin.

E pot = m × g × H dimana ; m g

= masa air --- kg = gaya gravitasi-- (9.81 m/s2 )

H

= tinggi jatuh dalam --- m

Karena berat air adalah volume (V) X kekentalan (ρ) kita dapat menuliskan: Persamaan 1:

180

E pot = V × ρ × g × H

Potensi tenaga air Daya atau potensi tenaga air dapat ditunjukkan sebagai energi per satuan waktu sebagai berikut:

P=

V×ρ×g×H t

Karena volume per satuan waktu sama dengan debit maka Daya dapat ditulis : Persamaan 2:

Phydr = Q × ρ × g × H n dimana Phydr = daya hidrolik dalam Watt [W], tidak mempertimbangkan pengurangan karena efisiensi peralatan (turbin, generator, dll.) Q = debit dalam m3/detik ρ = kekentalan air = kira-kira 1000 kg/m3 g = percepatan gravitasi = 9.81 m/m2 Hnett = tinggi jatuh bersih dalam meter [m]

Output daya listrik Turbin air mengkonversikan tekanan air menjadi daya mekanikal shaft, yang dapat digunakan untuk memutar generator listrik, atau mesin yang lain. Daya yang tersedia sebanding dengan hasil dari tinggi jatuh dan kecepatan aliran. Persamaan 2 menggambarkan daya hidrolik yang tersedia di turbin. Bagaimanapun, perubahan energi di turbin – hidrolik menjadi mekanikal – dan di dalam generator – mekanikal menjadi

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

Pel = Phydr × ηtotal

atau Persamaan 4: Pel = Q × ρ × g × H n × ηtotal dengan

[W] = keseluruhan efisiensi dari peralatan Tabel 2: P  enyederhanaan Persamaan daya untuk perkiraan tahap awal

[kW]

dengan

µT × ρW × g =

70% ×1000 × 9.81 ≅7 1000[W → kW ]

Sebuah PLTMH terdiri dari empat sistem utama: a) sistem hidrolik yang terdiri dari ; • intake • saluran pelimpah (spillway) •b  ak pengendap pasir (desilting chamber/sandtrap) • saluran pembawa (headrace) • bak penenang (forebay) • pipa pesat (penstock) • turbin. b) sistem pembangkitan (generator dan juga switchgear) c) beban/sistem konsumen (peralatan listrik) d) sistem kontrol (yang mensesuaikan output sistem sesuai dengan beban konsumen, sehingga tegangan dan frekuensi dari listrik yang dibangkitkan tetap konstan pada nilai standard)

181

APPENDIX

Modul Pelatihan Mikrohidro

Sistem utama PLTMH

MIKROHIDRO

P = 7×Q× H

• Komponen-komponen dasar dan konfigurasi lokasi PLTMH

BIOMASSA

g = gaya gravitasi = 9.81 m/detik2 Untuk efisiensi keseluruhan ηtotal kita mengasumsikan 70%, dengan anggapan peralatan terpasang memiliki kualitas yang baik, jika tidak pengurangan mungkin diperlukan). olehkarena itu persamaan dapat disederhanakan menjadi:

transmisi mekanik , generator, transfomer dan transmisi listrik. biasanya berkisar di antara 50 sampai 70% dari potensi air yang tersedia.

ANGIN

Untuk perkiraan paling awal beberapa literatur menyarankan persamaan yang disederhanakan, yang secara singkat akan diperkenalkan disini. Beberapa komponen di persamaan 4 dikenal dengan: ρ = kekentalan air = ∼ 1000 kg/m3

Efisiensi Keseluruhan atau efisiensi total (ηtotal) sistem PLTMH yang berupa turbin,

SURYA

Pel = output daya elektrik dalam

Turbin dengan kualitas bagus dapat memberikan efisiensi hidrolik antara 80 sampai 90% (lebih tinggi dibandingkan dengan semua penggerak utama), walaupun demikian efisiensinya akan berkurang sebanding dengan ukuran Efisiensi sistem mikrohidro ( 30 m). - Perkiraan panjang saluran pembawa, pipa pesat dan jalur transmisi dapat diukur dengan clinometer atau Abney Level (jika waktu mengizinkan) atau diperkirakan dari peta 1:100,00.

197

APPENDIX

Modul Pelatihan Mikrohidro

3. Menentukan metode survey yang tepat untuk studi dan disain PLTMH

MIKROHIDRO

Dengan beberapa alat-alat survey, jarak dapat juga ditentukan dari pembacaan alat saja tanpa harus mengikuti garis untuk diukur. Hal ini mungkin perlu jika jarak yang diukur melintasi sungai, selokan atau halangan lain yang menghambat pengukuran langsung.

- alat-alat electro-optical dikombinasikan dengan teodolit (tidak tersedia di proyek)

BIOMASSA

Pengukuran langsung menyatakan bahwa jarak dapat diperoleh melalui panjangnya dan tape measure, rantai atau panjang tongkat dapat digambar dari titik awal sampai titik akhir. Pada survey topografi jarak selalu diukur dalam arah horizontal, yaitu sebagai jarak horizontal antara dua titik.

- dumpy level (hanya untuk daerah yang datar)

ANGIN

a. Pengukuran Langsung

- clinometer dan Abney level

SURYA

a) Spirit levelling

Peralatan-peralatan dan metodemetode berikut ini dapat digunakan:

PENGANTAR ET

Ada tiga metode dasar yang tersedia untuk pelaksanaan levelling:

PENDAHULUAN

bumi. Ketinggian suatu titik terukur diberikan relatif terhadap datum (bidang horizontal); dalam pekerjaan topografi datum yang digunakan adalah tinggi rata-rata air laut dan tinggi suatu titik kemudian disebut sebagai altitude (ketinggian). Untuk survey teknis, terutama di daerah pedalaman dimana titik-titik ketinggian yang diketahui tidak tersedia, datum sembarang mungkin dapat dipilih.

MODUL

5

MIKROHIDRO

b Survey untuk Pre-Feasibility Study

- Persiapkan sketsa dari pusat beban dan jalur transmisi dan distribusi yang dibutuhkan berdasarkan peta (perbesar dari peta 1:100,000). Jika perlu, ukur beberapa jarak menggunakan clinometer atau Abney level.

5.3. STUDI KELAYAKAN PROYEK DAN PENILAIAN AWAL

- pilih beberapa kemungkinan untuk penempatan yang memungkinkan untuk saluran pembawa dan pipa pesat menggunakan clinometer dan Abney level untuk menentukan kemiringan dan perkiraan panjang. Altimeter mungkin berguna untuk c Survey untuk studi kelayakan (feasibility skema-skema head tinggi, untuk study) mendapatkan gambaran umum - Buat skema penempatan menggunakan tentang pembangkitan head dengan data disain dari tahap pra studi pilihan-pilihan berbeda sebelum kelayakan; gunakan garis lintang yang membuat lebih rinci dengan digunakan dalam tahap pre-feasibility clinometer /Abney level. survey sebagai kerangka dasar untuk - Bandingkan dengan pilihan yang membuat skema. lain yang menurunkan biaya - Buat garis lintang baru sepanjang garis pembangunan, operasional dan tengah saluran pembawa dan jalur pemeliharaan, dll. pipa pesat; ukur sudut garis lintang - Pilih opsi yang terbaik dan tempatkan garis lintang sepanjang penempatan yang diusulkan; buat potongan melintang (interval maksimum 30 m sampai 40 m); gunakan pasak kayu untuk menandai pos dan potongan melintang. - Ukur kaki garis lintang dan jarak intermediate menggunakan tali; bawa bearing pada setiap garis lintang (forward dan back bearings) dengan kompas.

menggunakan theodolite (lihat Modul 16). - Tambah tingkat kepadatan potongan melintang jika diperlukan; gunakan yang telah diukur untuk pra studi kelayakan tetapi hubungkan mereka dengan garis lintang yang baru. 4. Survey topografi terperinci

Pada tahap kelayakan dan untuk persiapan detail disain dibutuhkan survey topografi dan pemetaan yang detail, dengan menggunakan salah satu dari - Level garis lintang titik intermediate teodolit atau total station. Kedua alat (dengan potongan melintang) mengukur sudut vertikal dan horizontal menggunakan dumpy level. dari posisi alat ke titik target. Bersama - Ukur potongan melintang dengan dengan pengukuran jarak (yang mana total tape dan dumpy level atau gunakan station melakukannya secara otomatis) metode stepping dengan tongkat dapat ditentukan juga posisi relatif dari pada cross gradient yang curam. titik pengukuran dalam bentuk sistem koordinat 3 dimensi. Mengukur titik-titik

198

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

Hidrologi

Pendekatan kecepatan air sebaiknya rendah (< 0.15 m/dtk); ini dapat diperoleh jika bendungan dapat menciptakan kolam kecil di hulu. Dasar dan sisi-sisi saluran / sungai sebaiknya cukup jauh dari mercu bendung

199

APPENDIX

Modul Pelatihan Mikrohidro

MIKROHIDRO

Walaupun teknik-teknik untuk perkiraan debit di lokasi tanpa pos pengukuran bisa dilakukan tapi merupakan suatu keharusan untuk mengukur debit di lokasi yang direncanakan selama paling tidak satu tahun atau satu musim kemarau. Ini akan menyediakan paling tidak beberapa data untuk pemeriksaan ulang terhadap perhitungan hidrologi dan perkiraan debit

Bendungan yang paling umum digunakan adalah bendungan ujung ditajamkan (sharp crested) baik yang berbentuk persegi atau bentuk V. Bendungan Vnotch atau bendungan ukur Thomson digunakan untuk debit berkisar dari 1 sampai 120 l/dtk sedangkan bendung dengan weir persegi digunakan untuk debit di atas 120 l/dtk. Tabel dan rumusan kecepatan untuk kedua tipe mercu diberikan di bawah.

BIOMASSA

Disain suatu skema PLTMH membutuhkan pengetahuan mengenai jumlah debit dan perubahannya terhadap waktu dari aliran sungai di lokasi yang dipilih. Sayangnya, sungai-sungai yang diusulkan untuk pemasangan PLTMH sangat jarang tercakup dalam jaringan hidrometrik dan data jumlah debit sungai sangat jarang tersedia.

Metode bendungan digunakan di sungai kecil (B < 6 m) dimana konstruksi bendungan menggunakan material lokal (kayu), karena lebih ekonomis. Sekali terpasang, bendungan merupakan cara mudah untuk mencatat data debit selama periode beberapa bulan atau bahkan setahun tanpa usaha yang banyak: pembacaan tongkat pengukuran harian dapat dilakukan oleh penduduk (misalnya guru) atau petugas-petugas di pos pemerintahan dan tidak membutuhkan keberadaan ahli.

ANGIN

1. Pengukuran debit

a. Pengukuran Debit Langsung: Metode Bendungan ukur (Weir)

SURYA

Beberapa hal yang perlukan dalam menilai aspek hidrologi suatu proyek PLTMH antar alain pengukuran debit, analisis perkiraan debit, disain debit, dan analisa banjir.

yang mungkin telah ada dari catatan pospos pengukuran yang berada jauh dari lokasi PLTMH dimana terdapat pola-pola aliran yang berbeda.

PENGANTAR ET

Survey topografi sebaiknya dilakukan oleh insinyur sipil yang berpengalaman atau surveyor terlatih. Saat melakukan survey lokasi surveyor atau engineer sebaiknya telah memiliki pengertian menyeluruh mengenai perencanaan struktur dan posisinya untuk menghasilkan pekerjaan yang efisien dan hasil yang cukup akurat.

PENDAHULUAN

secukupnya akan menghasilkan pemetaan daerah yang dibutuhkan dengan akurat.

MODUL

5

MIKROHIDRO

Bendung V-notch (V-notch weir) sehingga rumusan untuk bendung penuh dapat dipakai. Catatan bahwa lebar mercu harus tidak melebihi 2 mm (lihat rinci). Ini paling baik dapat dicapai jika notch dipabrikasi dari lembar metal dan di baut ke struktur bendung yang terbuat dari kayu. Pengukuran head (h1) harus dilakukan paling sedikit 3 sampai 4 kali head maksimum (h1 max) di hulu bendung. Pasak kayu ditancapkan ke dasar sungai dengan puncak Batas-batas aplikasi untuk bendung Thomson dipendekan adalah sebagai berikut: Fully contracted Thomson Weir hl / p = 4hl hl / p 1 atau mendekati superkritis Fr > 0.5 dimana ombak yang tegak dan kecepatan tinggi dapat menyebabkan kerusakan. Di sisi lain, aliran bebas aqueduct dan terowongan air harus memiliki kecepatan tinggi dan penampang yang kecil untuk alasan ekonomi (pengurangan biaya dan dimensi dari struktur seperti ini). Oleh karena itu disainer harus menemukan keseimbangan antara kedua kondisi yang berlawanan ini. Pengalaman telah menunjukkan bahwa kecepatan disain (va) sebesar 1.5 m/s

ANGIN

A = luas penampang aliran

Aliran Permukaan Bebas Terowongan Air dan Aqueduct

SURYA



Aplikasi dalam praktek dari bilangan Froude diberikan di bawah ini.

PENGANTAR ET

Kandungan energi dari aliran permukaan bebas sering dinyatakan dalam bilangan Froude yang pada kenyataannya adalah rasio inersia terhadap gaya gravitasi (bandingkan dengan definisi bilangan Reynolds). Bilangan Froude (Fr) merupakan metode yang sesuai untuk menentukan karakteristik aliran permukaan bebas terutama apakah alirannya adalah subkritis atau superkritis atau mendekati kritis (yang dapat menjadi tidak stabil). Rumus bilangan Froude adalah sebagai berikut:

PENDAHULUAN

Bilangan Froude

akan menghasilkan saluran yang masuk akal Kriteria desain seperti berikut ini sebaiknya diterapkan:

MIKROHIDRO

Untuk terowongan atau aqueduct penampang persegi dengan beton dan tembok, yaitu saluran air flumes, akan lebih disukai; rasio antara lebar (b) terhadap kedalaman air harus dipilih dengan cakupan sebagai berikut: b / h = 1 sampai 3

Modul Pelatihan Mikrohidro

213

APPENDIX

Lebar (b) dari saluran sering dipilih

MODUL

5

MIKROHIDRO

sedemikian sehingga kedalaman air (h) di struktur relatif dekat dengan kedalaman air saluran di hulu. Gunakan persamaan kontinuitas untuk menghitung lebar (b) yang diperlukan untuk saluran :

breq =

Q va h

5.4. BANGUNAN SIPIL

Seperti dijelaskan di atas, kecepatan di dalam struktur mungkin lebih tinggi daripada aluran disebelahnya tetapi jangan memasuki range aliran yang mendekati superkritis (F > 0.5). Jika kemiringan di bawah 0.2% dalam kombinasi dengan nilai b/h seperti di atas digunakan, tidak akan terjadi aliran superkritis. Aliran air dalam saluran akan menjadi seragam dan kemiringan dasar yang diperlukan (Js) flume (untuk mendapatkan kecepatan asumsi va) dapat dihitung menggunakan rumus Manning-Strickler yang diselesaikan untuk Js  va  2 Js =  23  Ks R  hanya untuk penampang persegi

berikut (Constructions EPFL, 1989):

Hydrauliques,



 2 Q Js =  83 2 2   Ks D 0.75 y (1− 0.5833 y )  Berlaku untuk y < 0.95 dimana y = h / D Catat bahwa terowongan air melingkar atau aqueduct menunjukkan ketidakstabilan aliran ketika mendekati penuh (bergetar dan perubahan tibatiba sampai aliran penuh). Oleh karena itu terowongan melingkar dan aqueduct harus memiliki jarak yang cukup antara permukaan air dan atap pipa untuk menghindari masalah seperti itu (atau sebaiknya dirancang sebagai aliran penuh / struktur tenggelam). Kerugian head pada peralihan masukan dan keluaran saluran air harus diperhitungkan, hal ini dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut (menurut Borda): 2 (va − v1 ) ∆H in = ζ in 2 v2a g− v2 ) ( ∆H out = ζ out 2g dimana va = kecepatan aliran seragam dalam saluran dalam m/s v1 dan v2 adalah kecepatan aliran saluran di hulu & hilir dalam m/s

Jika penampang melingkar (pipa) digunakan sebagai aliran permukaan bebas terowongan atau aqueduct, rumus Manning-Strickler tidak lagi digunakan karena udara di atas air berdampak pada aliran. Berdasarkan pada penelitian, W. Hager mengusulkan rumus sebagai

214

ζin dan ζout adalah faktor kerugian head yang tergantung pada bentuk dari peralihannya. Faktor kerugian head untuk dua peralihan yang umum diberikan dalam gambar 5.20. Terowongan Air dan Aqueduct Mengalir

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN PENGANTAR ET

Dulvert pipe terminates in headwall across channel Broken back transition with flare angle of about 1:5

Penuh (juga siphon pembalik)

Modul Pelatihan Mikrohidro

b) Seal air pada pintu masuk Puncak pembukaan adalah terowongan pipa panjang atau terowongan pipa (mengalir di bawah tekanan) atau inverted siphons harus dipasang di bawah permukaan air normal di hulu

215

APPENDIX

Kerugian head pada peralihan pintu masuk dan pintu keluar untuk pipa berbeda dari

MIKROHIDRO

harus ditambahkan ke garis energi saluran dari bagian di hilir untuk mendapatkan garis energi dan tinggi air pada masukan sampai ke struktur pembawa.

a) Kondisi dimana aliran melalui struktur tidak boleh menjadi superkritis F > 0.5 tidak berlaku bagi pipa yang mengalir penuh (tidak terdapat permukaan air bebas dan bilangan Froude tidak terdefinisi). Kecepatan disain sampai 3 m/dtk (jika pertimbangan kehilangan head mengijinkan) mungkin dapat digunakan. Terutama inverted siphons perlu memiliki kecepatan tinggi untuk mencegah penumpukan sedimen di titik terbawah.

BIOMASSA

Kerugian head total sepanjang struktur terdiri dari: - Kerugian masukan - Kerugian gesekan - Kerugian belokan (jika ada) - Kerugian pada keluaran

peralihan pada aliran permukaan bebas. Beberapa tambahan kriteria disain untuk terowongan air dan aqueducts mengalir penuh berlaku:

ANGIN

Struktur pembawa mengalir di bawah tekanan pada umumnya memiliki kerugian head yang lebih tinggi daripada struktur aliran permukaan bebas yang telah dibicarakan di atas, tetapi lebih murah karena pipa-pipa komersial dapat digunakan. Terowongan Air dan Aqueduct mengalir penuh juga memiliki persoalan dengan penyumbatan.

SURYA

Gambar 5.20. Koefisien kerugian head untuk peralihan dari bentuk trapezoidal ke persegi (dan kebalikannya) untuk aliran permukaan bebas (Sumber: Idel’cik: Memento des perfes de charge, 1969)

MODUL

5

MIKROHIDRO

5.4. BANGUNAN SIPIL

Tinggi air di sungai ditingkatkan dengan saluran. Tenggelamnya ini atau water bendung padat yang melintang sehingga seal akan mengurangi kemungkinan ada aliran yang cukup memasuki intake aliran yang gergejolak atau sepanjang tahun terutama pada saat berkurangnya kapasitas dari struktur debit sungai rendah. yang diakibatkan oleh pengaliran udara melalui vortices. c) Intake dengan bendung yang bisa bergerak

• Struktur Intake Tipe-tipe Struktur Intake Umumnya tiga kategori struktur intake dapat dibedakan: a) Intake dengan level air bebas (Free water level) Aliran air di sungai tidak dibendung untuk pengalihan (tidak ada bendung melintang); kategori ini termasuk intake bebas (juga disebut dengan intake tepi) dan dasar intake (juga disebut dengan intake dasar sungai atau bendung Tyrolean).

Ketinggian muka bendung dapat diatur dengan pintu air atau dengan membrane yang dapat digelembungkan sehingga bendung dapat direndahkan selama banjir. Bendungan bergerak adalah mahal dan hanya diperlukan di daerah-daerah datar dimana kenaikan tinggi air sungai akan mempunyai konsekuensi yang jauh (memerlukan parit banjir yang panjang untuk mencegah air membanjiri daerah hulu). Bendung-bendung seperti ini tidak relevan terhadap pengembangan skema PLTMH.

b) Intake dengan bendung padat

Gambar 5.21. Intake bebas pada umunya (intake tepi)

216

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN PENGANTAR ET

SURYA

Gambar 5.22. Layout pada umumnya untuk intake sisi dengan bendung melintang

• Bak Pengendap

ANGIN

Banyak sungai dan parit membawa sejumlah pasir dan partikel-partikel halus yang banyak di dalam endapan, terutama selama banjir. Beban sedimen tidak dapat dihilangkan pada intake. Bak penenang/pengendap pasir diperlukan untuk mengurangi beban sedimen sampai level yang dapat diterima. Operasi dari sebuah PLTMH bebas masalah hanya mungkin terjadi jika persyaratan berikut ini terpenuhi: - harus tidak ada endapan sedimen di dalam saluran pembawa atau tempat lainnya di dalam sistem yang ada - kerusakan runner turbin dan katup akibat abrasi harus dijaga pada tingkatan yang rendah.

BIOMASSA MIKROHIDRO

Gambar 5.23. Prinsip operasi penjebak sedimen

217

APPENDIX

Modul Pelatihan Mikrohidro

MODUL

5

MIKROHIDRO

5.4. BANGUNAN SIPIL Gambar 5.24. Layout pada umumnya bak pengendap untuk intake sisi dengan atau tanpa bendungan melintang

Gambar 5.25. Kemiringan dasar dari bak pengendap pasir yang terhubung dengan Bendung Tyrolean

218

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

sampai 75° terhadap garis horizontal) untuk memudahkan pembersihan dengan penggaruk. Saluran (palung) untuk pembuangan puing-puing yang mengapung dan sebuah platform harus dibangun tepat di hilir saringan sehingga operator memiliki akses yang mudah untuk membersihkan saringan. Platform ini juga melindungi inlet penstock sehingga tidak terdapat benda-benda yang dapat jatuh ke dalam penstock oleh anak-anak yang bermain dengan batu-batu atau kelereng. Kecepatan mendekati trashrack harus kurang dari 0.5 m/s.

PENGANTAR ET

• Forebay

PENDAHULUAN

telah dibuktikan dalam kenyataan bahwa jika semua partikel-partikel di atas 0.2 mm dihilangkan, kondisi-kondisi di atas terpenuhi. Hanya keadaan-keadaan istimewa seperti head turbin di atas 100 m dan partikel-partikel pasir sangat keras (quartz) akan memerlukan pembersihan partikel lebih halus dari 0.2 mm.

SURYA

Fungsi-fungsi dari bak penenang adalah sebagai berikut: - berupa bak pengendap akhir untuk benda-benda yang tercampur dalam air - menjaga inlet penstock tetap tenggelam • L ayout Rumah Pembangkit pada dalam air (water seal) Umumnya - sebagai tempat saringan dan saluran pelimpah Fungsi rumah pembangkit adalah mendukung peralatan hidrolik dan Kedalaman total forebay ditentukan oleh elektrikal dan menyediakan perlindungan minimum tenggelamnya (s) inlet penstock dari dampak-dampak yang merugikan yang mencegah udara memasuki pusaran akibat cuaca. Selain itu rumah air. Jarak tenggelam yang diperlukan pembangkit juga menyediakan ruangan atau water seal dapat dihitung dengan untuk switchboard, transformer (jika menggunakan rumus yang diberikan. diperlukan) dan area untuk pekerjaan Saringan harus sedikit miring (antara 60° pemeliharaan termasuk lemari untuk alat-

ANGIN BIOMASSA MIKROHIDRO

Gambar 5.26. Disain forebay pada umumnya

219

APPENDIX

Modul Pelatihan Mikrohidro

MODUL

5

MIKROHIDRO

5.5. SISTEM ELEKTRIKAL

alat dan suku cadang. Layout peralatan ini akan menentukan ukuran keseluruhan dari rumah pembangkit. Dalam banyak kasus, kecuali untuk unitunit yang sangat kecil, hoist/blok rantai yang berjalan di atas rel yang dipasang pada struktur di dalam rumah pembangkit. Struktur ini dan pintu rumah pembangkit harus diukur sedemikian rupa sehingga komponen-komponen yang paling berat dan paling besar (generator) dapat dipindahkan ke dalam dan keluar tanpa kesulitan. Switchboard (papan hubung) yang beroperasi harus ditempatkan sedekat mungkin dengan generator tetapi harus ditempatkan`di atas tanah untuk menghindari genangan jika ada kebocoran air dari turbin atau penstock. Jika transformer diperlukan, maka harus ditempatkan di ruangan berbeda di dalam

rumah pembangkit. Ventilasi yang cukup harus disediakan di dalam rumah pembangkit karena generator mungkin menghasilkan panas dan operasi yang stabil dari peralatan listrik hanya mungkin jika panas ini dapat dikeluarkan. Ruang yang cukup untuk membuka unit turbin generator harus disediakan di dalam rumah pembangkit. Daerah yang diperlukan untuk pekerjaan seperti ini harus sekitar 1.5 kali dari daerah yang ditempati oleh unit trsebut ketika beroperasi. area lantai rumah pembangkit suatu skema PLTMH pada umumnya sekitar 25 sampai 40 m2 bergantung pada head pembangkit (turbin-turbin dengan head tinggi lebih kecil daripada turbinturbin dengan head rendah dengan output yang sama).

Gambar 5.27. Tipikal layout rumah pembangkit \

220

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

5.5. S  ISTEM ELEKTRIKAL semua

PLTMH

yang

dibangun

diperuntukan untuk menghasilkan energi listrik,

walaupun

ada

sebagian

kasus

dimana turbin PLTMH digunakan langsung untuk menggerakan mesin, seperti mesin penggilingan, maupun pompa air (water

a. Flow control •H  ydraulic unit : cylinder, actuator (counter weight), servo motor, sensor, dll •C  ubicle : module controller, system proteksi, meter dll • Metering unit (CTs, VTs, kWh, fuses, dll)

untuk aspek kelistrikan berperan sangat

b. Load control (ELC atau IGC)

penting dalam sebuah proyek PLTMH. Selain

• Cubicle (meter, control, proteksi)

itu survey lapangan ke penduduk (konsumen)

• Ballast load

mengenai peruntukan penggunaan listrik. Untuk keperluan produktif dimana akan digunakan motor listrik (beban induktif) kemampuan menahan starting current yang besar. Topografi dan penyebaran penduduk berperan

penting

dalam

menentukan

3. Kabel daya dan aksesori a. Kabel daya : Generator – Panel – Ballast b. Grounding

system

konduktor c. Penangkal petir dan aksesori b. Transmisi dan Distribusi 1. Transformator

(jika

2. Gardu induk (switchboard)

dan

3. Transmisi dan distribusi

merupakan

hal pokok yang harus dimiliki oleh seorang perencana dan teknisi yang terlibat dalam

dan

a. T iang = pole bracket, suspension, strain clamp

implementasi sebuah proyek mikro hidro

b. Grounding system

Komponen dan sistem elektrikal pada sebuah

c. Penangkal petir

sensitif. Pada dasarnya komponen pada sistem elektrikal pembangkit mikro hidro dapat dikelompokan menjadi sebagai berikut; a. Generating and Control Unit 1. Generator (sinkron atau Asinkron) 2. Sistem kontrol dan aksesorisnya

c. Instalasi Pelanggan (service connection)

MIKROHIDRO

MHP merupakan bagian yang dianggap paling

1. kabel penyalur dan aksesorinya (strain clamp, konektor,dll) 2. kWh Meter, MCB, dan sekring 3. Instalasi rumah - kabel instalasi, isolator, klem/pralon kabel, T-dos

221

APPENDIX

Modul Pelatihan Mikrohidro

dipakai)

BIOMASSA

Penguasaan dasar-dasar kelistrikan, instalasi keselamatan

elektroda,

aksesorinya

panjangnya jaringan transmisi.

peraturan

:

ANGIN

misalnya, dibutuhkan generator dengan

SURYA

supply system). Oleh karena itu perencanaan

perlu dilakukan dengan akurat terutama

PENGANTAR ET

Hampir

MODUL

5

MIKROHIDRO

- stop kontak, saklar (ganda/tunggal)

bertujuan untuk meningkatkan performansi,

- fitting lampu (duduk/gantung), kayu

efisiensi dan perwatannya.

roset

Generator Asinkron (induksi)

Pembangkitan daya yang optimum dan kinerja pembangkit tergantung desain yang benar dari komponen pendukung, salah

5.5. SISTEM ELEKTRIKAL

satunya desain sistem elektrik yang harus direncanakan dengan teliti dan hati-hati.

• Generator AC

Mesin induksi merupakan mesin arus bolakbalik (AC) yang paling luas digunakan. Penamaannya berdasarkan pada kenyataan bahwa arus motor rotor ini bukan diperoleh dari sumber tertentu, melainkan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan

Generator adalah alat yang digunakan untuk mengubah daya poros turbin (putaran) menjadi daya listrik. Untuk aplikasi mikro

relative antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang dihasilkan oleh arus stator.

hidro dengan sistem AC ada dua tipe generator

Generator asinkron (induksi) merupakan

yang biasa digunakan yaitu generator sinkron

mesin induksi (motor) yang digunakan sebagai

dan asinkron (induksi) 1 fase maupun 3 fase.

generator dengan bantuan eksitasi dari luar, baik dengan menggunakan kapasitor (isolated system) maupun terhubung dengan jala-jala

Generator Sinkron

PLN. Dari karakteristik kopel kecepatan, mesin

Generator sinkron banyak digunakan pada

induksi dapat dijadikan sebagai generator jika

pusat-pusat pembangkit tenaga listrik besar.

berada pada daerah rem sinkron lebih dan

Secara teknis, desainnya telah mengalami

daerah rem arus lawan (nr>ns) dimana slip

penyempurnaan

bernilai negative.

yang

meningkatkan

Gambar 5.28. Jenis generator yang biasa digunakan untuk aplikasi mikrohidro

222

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN PENGANTAR ET

SURYA

Gambar 5.29. Daerah operasi mesin Induksi

ANGIN

Gambar 5.30. Konstruksi mesin induksi Description

1

Wound stator

42

Drive end grease nipple

2

Casing

50

Non drive end bearing

3

Rotor

53

Inner non drive end cover

5

Drive end shield

54

Non drive end seal

6

Non drive end shield

55

Fixed part of the NDE grease valve

7

Fan

56

Moving part of the NDE grease valve

13

Fan cover

59

Non drive end preloading washer

21

Shaft extension key

64

Non drive end grease nipple

26

Nameplate

70

Stator terminal box

27

Fan cover screw

74

Stator terminal box cover

30

Drive end bearing

270

Drive end shield fixing screw

33

Inner drive end cover

271

Drive end shield fixing nut

34

Fixed part of the DE grease valve

273

Non drive end shield fixing screw

35

Moving part of the DE grease valve

406

DE grease valve cover plate

39

Drive end seal

456

NDE grease valve cover plate

40

Cover fixing crew

Gambar 5.31. Bagian-bagian mesin induks

Modul Pelatihan Mikrohidro

223

APPENDIX

No

MIKROHIDRO

Description

BIOMASSA

No

MODUL

5

Perbandingan Generator Sinkron dan Asinkron Terlepas dari karakteristik teknis dan non teknis, masing-masing generator memiliki kelebihan dan kekurangan dalam aplikasinya sebagai mesin konversi energi. Berikut perbandingan kelebihan dan kekurangan dari mesin –mesin tersebut

MIKROHIDRO

5.5. SISTEM ELEKTRIKAL

Item

Generator Sinkron

Ketersediaan

Biasanya perlu dipesan khusus dan Mudah didapat pada hampir untuk daya kecil sulit ditemukan semua kategori daya dipasaran Cukup rumit, kadang dilengkapi Kompak dan simple. dengan slip rings, diode dan rangkaian external

Konstruksi

Generator Asinkron

Harga

Untuk daya kecil 30 kW Sinkron 3 fasa

MIKROHIDRO

Untuk aplikasi mikrohidro dengan generator sinkron disarankan untuk digunakan tipe brushless, hal ini dimaksudkan untuk mengurangi perawatan dan kompleksitas dari generator dengan brush. Selain itu, ada beberapa factor yang mempengaruhi ukuran daya generator, diantaranya adalah temperature, ketinggian, factor koreksi dari electronic kontroler, dan power factor beban. Koefisien untuk faktor-faktor tersebut diberikan pada tabel berikut;

225

APPENDIX

Modul Pelatihan Mikrohidro

MODUL

5

MIKROHIDRO

Tabel 4. Generator rating factor Max. ambient temperature in oC A

5.5. SISTEM ELEKTRIKAL

B C D

20

Temperature Factor 1.10 Altitude 1000 Altitude Factor 1.00 ELC Correction Factor Power Factor

25

30

35

40

45

50

55

1.08 1500 0.96

1.06 2000 0.93

1.03 2500 0.90

1.00 3000 0.86

0.96 3500 0.83

0.92 4000 0.80

0.88 4500 0.77 0.83* 1.0

When load is light bulbs only When load includes tube light and other inductive 0.8 loads

Perhitungan untuk menentukan ukuran generator dilakukan berdasarkan rumusan berikut : Power Output in kW Generator KVA = ----------------------------- (generator sinkron) AxBxCxD Power Output in kW Generator KVA = -----------------------------(generator Asinkron) AxB Setelah didapatkan nilai kVA generator, disarankan untuk ditambah safety factor 30% yang bertujuan untuk;  M emungkinkan jika output turbin lebih besar dari yang direncanakan  J ika motor besar (>10% daya generator) disuplai dari pembangkit, maka generator harus mampu menahan arus start.  K etika menggunakan ELC generator selalu beroperasi full load.

Gambar 5.34. Typical sistem flow control pada system PLTMH (cross flow turbine)

226

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

Sistem

kontrol

maka actuator akan menutup guide vane berfungsi

untuk

menyeimbangkan energi input dan energi output dengan cara mengatur input (flow) atau mengatur output (listrik), sehingga sistem terhadap waktu, peran sistem kontrol sangat penting untuk menjaga stabilitas sistem, terutama kualitas listrik yang dihasilkan oleh pembangkit (tegangan dan frekuensi).

Flow control control

turbine sehingga aliran tertahan dan membalik, tekanan air pada penstock akan meningkat secara dramastis (water hammer)

sehingga

sangat

beresiko

terhadap ketahanan penstock. Dalam

PENGANTAR ET

akan seimbang. Dengan berubahnya beban

Flow

PENDAHULUAN

• Sistem Kontrol

hal ini perlu perhitungan yang sangat teliti dalam menetukan setting closing time flow control dan kekuatan penstock. Perlu diingat bahwa untuk turbin pelton dimana

penghentian

putaran

turbin

dilakukan dengan jet deflector yang dapat

diartikan

sebagai

air) yang masuk ke turbin dengan mengatur bukaan katup turbin (guide vane). Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan flow control untuk sistem mikrohidro;

dan mahal untuk aplikasi mikro hidro dengan daya kecil100 kW.  P  erubahan beban konsumen relative perubahan beban relatif lambat sehingga akan terjadi shock pada generator ketika beban yang besar tiba tiba disambungkan, akibatnya putaran generator menurun sehingga tegangan dan frekuensi juga sampai flow control bereaksi dan guide vane membuka sesuai dengan besarnya

 G enerator memiliki ketahanan terhadap runaway speed. Jika beban lepas dan guide vane belum menutup penuh aliran air yang masuk, turbine pada keadaan full power dan putaran generator menjadi sangat cepat (runaway speed) keadaan ini sangat berbahaya bagi generator. Overspeed dengan kecepatan (n x Rated speed) selama waktu tertentu dan melebihi ketentuan dari manufacturer generator akan mengakibatkan belitan generator terbakar. Merupakan suatu kontradiksi untuk membuat closing time guide vane turbine (cross flow) antara cepat atau lambat, berikut diberikan

MIKROHIDRO

turun selama beberapa saat (20 m b. Rasio tinggi jatuh air dengan panjang saluran adalah 10% c. Jarak rumah pembangkit ke pusat beban kurang dari 5 km per 100 kW

MIKROHIDRO

257

APPENDIX

Modul Pelatihan Mikrohidro

8. Sistem pembangkit tenaga listrik tenaga mikro hidro yang umum digunakan, kecuali : a. Sistem run off the river b. Sistem penampungan c. Sistem air terjun d. Pumped storage power plant

BIOMASSA

4. Yang tidak termasuk sistem hidrolik pada pembangkit listrik tenaga air adalah : a. Intake b. Bak penenang c. Turbin d. Rumah pembangkit

7. Pada system transmisi dan distribusi listrik, untuk jaringan besar maka transformasi ke tegangan tinggi (HV) harus dilakukan supaya : a. Mengantisipasi putusnya kabel transmisi b. Mengurangi kehilangan daya di perjalanan c. Menghemat biaya listrik d. Mempercepat distribusi listrik

ANGIN

3. Jika daya hidrolik yang diperoleh sebesar 60 kW, tinggi jatuh 100 m, dan efisiensi peralatan 50%, maka output daya listrik sebesar: a. 30 kW b. 120 kW c. 3000 kW d. 50 kW

SURYA

2. Di bawah ini yang berpengaruh langsung terhadap besarnya output daya listrik, kecuali: a. Tinggi jatuh b. Massa air c. Debit air d. Efisiensi peralatan

PENGANTAR ET

5. Yang berfungsi mengalihkan air kembali ke sungai setelah melalui turbin I. Soal-soal Pilihan Ganda adalah: Petunjuk: Pilih salah satu yang paling a. Diversion weir tepat b. Headrace channel c. Tailrace channel d. Spillway channel 1. Berdasarkan standar UNIDO, klasifikasi pembangkit listrik tenaga 6. Jenis transmisi mekanik dari turbin ke generator yang umum digunakan, air berkapasitas 500 W – 100 kW kecuali : dinamakan: a. Sambungan langsung a. Piko hidro b. Belt drive b. Mikro hidro c. Chain c. Mini hidro d. Gearbox d. Small hidro

MODUL

5

MIKROHIDRO

kapasitas terpasang d. Kepadatan konsumen lebih dari 10 sambungan per 1 km jaringan transmisi dan distribusi 10. Masterplan merupakan istilah yang kadang-kadang dipakai untuk menyebut : a. Desk study b. Pre-feasibility study c. Feasibility study d. Detailed design 11. Metode dasar yang tersedia untuk pelaksanaan leveling, kecuali : a. Spirit levelling b. Angular levelling c. Barometric levelling d. Radial levelling 12. Metode pengukuran debit yang cocok untuk mengukur debit kecil sampai sangat kecil (Q < 5l/s): a. Metode bendungan ukur b. Metode bucket c. Metode benda terapung d. Current meter

15. Bilangan Froude merupakan metode yang sesuai untuk menentukan karakteristik aliran : a. permukaan bebas b. tidak seragam c. mantap d. tidak mantap 16. Selain spillway, yang berfungsi sebagai saluran pelimpah adalah : a. Headrace channel b. Tailrace channel c. Bak pengendap pasir d. Forebay 17. Alat yang digunakan untuk mengubah daya poros turbin (putaran) menjadi daya listrik adalah : a. Generator b. Ballast load c. Servo motor d. Strain clamp

18. Jika daya terpasang 40 kW, tipe generator dan fasa yang sesuai adalah: a. Asinkron, 1 fasa b. Sinkron, 1 fasa 13. Aksesoris yang diperlukan ketika c. Sinkron, 3 fasa menggunakan current meter, kecuali: d. Asinkron, 3 fasa a. Pita ukur b. Tongkat ukur c. Ember d. Jam 14. Pada aliran mantap, parameter aliran berikut ini independen terhadap waktu, kecuali : a. kecepatan b. percepatan c. tekanan d. kekentalan

258

19. Untuk mengatur bukaan katup turbin digunakan : a. Flow control b. Load control c. Guide vane d. Hidraulyc system 20. Turbin berbiaya rendah yang biasa digunakan dan diproduksi di Indonesia, kecuali: a. Cross flow b. Pelton

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

a. Tinggi jatuh air 500 m, debit 0.03 m3 per detik b. Tinggi jatuh air 3 m, debit 900 l per detik c. Tinggi jatuh air 70 m, debit 20 m3 per detik d. Daya hidrolik 20 kW, debit 150 l per detik

MIKROHIDRO

25. Kunci keberhasilan keberlanjutan PLTMH yaitu: a. Komisioning b. Desain dan konstruksi c. Perawatan d. Pengelolaan

3. Berdasarkan diagram pemilihan yang direkomendasikan pabrikan turbin, tipe turbin apa yang mungkin digunakan dengan perkiraan awal sebagai berikut:

BIOMASSA

24. Jaringan distribusi umumnya terdiri dari: a. Dua kabel, 1 netral 1 line b. Tiga kabel, 1 netral 2 line c. Empat kabel, 1 netral 3 line d. Empat kabel, 2 netral 2 line

2. Sebuah sungai yang sangat dangkal dan berbatu hendak diukur debitnya. Pengukuran dengan tidak langsung mendapatkan potongan melintang dengan y1=18cm, y2=23cm, dan y3= 20cm. Jarak antar titik potongan 30 cm. Jika kecepatan permukaan yang diperoleh sebesar 2.75 m per detik, berapakah debit sungai tersebut?

ANGIN

23. Pengujian system dilakukan pada tahap : a. Konstruksi b. Instalasi c. Komisioning d. Operasi

1. Suatu lokasi memiliki tinggi jatuh air 60 meter dan jumlah air 100 liter per detik. Jika percepatan gravitasi 10 m per detik2 dan efisiensi peralatan 60%, maka berapakah output daya elektrik?

SURYA

22. Pemilihan dan spesifikasi teknis peralatan dan komponen pembangkit ditentukan pada tahap : a. Desk study b. Pre-feasibility study c. Feasibility study d. Instalasi peralatan

II. Soal isian Petunjuk: Isilah Jawaban yang Tepat

PENGANTAR ET

21. Debit tidak bisa diatur dan tidak bisa beroperasi dengan beban sebagian adalah kekurangan dari: a. Turbin Kaplan b. Pompa yang digunakan sebagai turbin c. Turbin cross flow d. Turbin propeller

PENDAHULUAN

c. Propeller open flume d. Kaplan

4. Apa keunggulan penggunaan MHP dibandingkan energi terbarukan lainnya? 5. Sebutkan sistem utama pada PLTMH? 6. Jelaskan komponen sipil utama dan kegunaannya?

259

APPENDIX

Modul Pelatihan Mikrohidro

MODUL

5

MIKROHIDRO

7. Sebutkan data dan informasi yang dibutuhkan untuk penilaian awal? 8. Apa artinya dan apa yang mungkin dilakukan jika daya minimum yang tersedia dari pembangkit hidropower lebih kecil daripada daya yang dibutuhkan berdasarkan perkiraan permintaan beban ? 9. Jelaskan pengukuran debit dengan metode bucket? 10. Apa perbedaan generator sinkron dengan generator asinkron? 11. Apa yang akan terjadi pada malam hari, ketika perubahan beban pada konsumen jika sistem tidak dilengkapi flow control? 12. Hal-hal pokok apa yang perlu diperhatikan pada perawatan jaringan transmisi.

260

Modul Pelatihan Energi Terbarukan

PENDAHULUAN

PENGANTAR ET

SURYA

ANGIN

BIOMASSA

MIKROHIDRO

APPENDIX

261

Modul Pelatihan Mikrohidro

APPENDIX

1

GLOSSARY

DAFTAR ISTILAH / GLOSSARY Absorber

Pelat penyerap panas

Absorpsi

Kemampuan kulit untuk menyerap zat.

Adaptasi

Kemampuan organisme untuk dapat bertahan hidup disuatu lingkungan Suatu organisme atau kondisi yang memerlukan oksigen bebas untuk bertahan hidup Jumlah energi yang diperlukan substrat untuk mencapai keadaan transisi ( menempati tempat aktif enzim) Ganggang

Aerob Aktivasi Energi Algae Aliran dasar / Baseflow Aliran kompensasi / Compensation flow

Bagian dari debit di sungai yang berasal dari air tanah yang mengalir perlahan melalui tanah dan muncul kesungai melalui tepian dan dasar sungai. Aliran minimum yang dibutuhkan untuk dilepaskan pada aliran sungai dibawah intake, dam atau bendungan, untuk memastikan aliran yang cukup dibagian hilir untuk lingkungan, pertanian atau perikanan.

Alternating Current

Listrik arus bolak balik

Amonia

Gas yang terdiri dari atas unsure Nitrogen dan Hidrogen, tidak berwarna dan baunya menusuk Satuan ukuran kapasitas baterai

Ampere-Hours Anaerob Anaerobic digestion

Anorganik

262

Suatu organisme atau kondisi yang tidak memerlukan udara bebas atau oksigen bebas untuk bertahan hidup Dekomposisi limbah biologis oleh mikro-organisme, biasanya dalam kondisi basah, dengan tidak adanya udara (oksigen), untuk menghasilkan gas yang sebagian besar terdiri dari metana dan karbon dioksida. Zat yang berasal dari bukan mahkluk hidup; Semua senyawa yang molekulnya tidak mengandung karbon

Arus / Current

Tingkat aliran listrik, diukur dalam ampere, atau amps. Dapat dianalogikan seperti kecepatan aliran air diukur dalam liter per detik.

Arus bolak-balik / Alternating current (AC)

Arus listrik yang polaritasnya berbalik secara periodik (berlawanan dengan arus DC). Arus listrik di Indonesia dan kebanyakan negara memiliki frekuensi standar sebesar 50 Hz. Arus bolak-balik digunakan secara universal pada sistem tenaga karena dapat ditransmisikan dan didistribusikan lebih ekonomis dibandingkan dengan arus searah.

Atmosfer Atom

Pelapisan udara Bagian terkecil dari suatu unsur yang tidak dapat dibagi lagi

Bahan bakar biomassa

Bahan bakar biomassa cair, padat, atau bahan bakar gas yang dihasilkan oleh konversi biomassa. Contohnya termasuk bioetanol dari tebu atau jagung, arang atau woodchips, dan biogas dari dekomposisi limbah anaerobik.

Bahan bakar fosil

Bahan bakar padat, cair, atau gas yang terbentuk di dalam tanah setelah jutaan tahun oleh kimia dan perubahan fisik dalam sisa tanaman dan hewan di bawah suhu tinggi dan tekanan. Minyak, gas alam, dan batubara bahan bakar fosil.

Bakteri

Makhluk hidup bersel satu; Makhluk hidup yang terdiri dari bahan genetic DNA atau RNA

Bak penenang / Forebay

Bak terbuka untuk memperlambat aliran yang datang dan menyaring lumpur dan batu kerikil sebelum aliran masuk pipa pesat.

Basa

Substansi yang berkombinasi dengan H

Baterai / Aki

Alat penyimpan energi listrik

Baterai Basah

Baterai yang tidak memerlukan cairan/ air aki sehingga tidak membutuhkan perawatan khusus

Baterai Basah

Baterai yang menggunakan air aki dan membutuhkan perawatan khusus berupa penggantian air aki secara teratur

Baterai Kering / Lead Acid

Alat penyimpan energi listrik

Battery Control Unit

Sistem kontrol yang mengatur pengisian dan pemakaian baterai

Beban dasar / Base load

Jumlah daya listrik yang perlu disampaikan/ dibutuhkan setiap saat dan selama tanpa tergantung musim.

Beban harian

Total daya listrik yang dibutuhkan dalam satu hari

BFI (baseflow index)

Perbandingan dari run-off yang dikontribusikan oleh baseflow.

Bio

Hidup / kehidupan

MIKROHIDRO

Rantai hidrogen panjang, luwes dan mempunyai gugus COOH pada salah satu ujungnya

BIOMASSA

Asam Lemak

ANGIN

Suatu substansi yang membebaskan H dalam air

SURYA

Asam

PENGANTAR ET

Listrik yang mengalir secara terus menerus dalam satu arah, seperti dari baterai.

PENDAHULUAN

Arus searah

APPENDIX APPENDIX

263

APPENDIX

1

Bio Kimia

Ilmu pengetahuan yang mempelajari tentang reaksireaksi kimia dalam tubuh makhluk hidup

Biodiversitas

Keanekaragaman

Bioenergi

Energi terbarukan dihasilkan dari bahan organik. Konversi dari karbohidrat kompleks dalam materi organik menjadi energi. Bahan organik baik dapat digunakan langsung sebagai bahan bakar atau diolah menjadi cairan dan gas. Analisis untuk mengetahui perilaku energi di dalam system yang hidup

GLOSSARY

Bioenergik

264

Biofuel

Lihat bahan bakar biomassa.

Biogas

Sebuah gas yang mudah terbakar yang berasal dari limbah yang terurai secara biologis dalam kondisi anaerobik. Biogas biasanya terdiri dari 50 sampai 60 persen metana. Lihat juga gas lahan TPA.

Biomassa

Bahan organik yang tersedia secara terbarukan. Biomassa termasuk residu hutan dan pabrik, tanaman pertanian dan limbah, limbah kayu dan kayu, limbah hewan, residu ternak operasi, tanaman air, pohon cepat tumbuh dan tanaman, dan limbah kota dan industri.

Biosintesis

Jalur metabolic utama dimana molekul – molekul kecil dibangun menjadi protein, lipid dan molekul besar lain yang mempunyai energi lebih tinggi

Bioteknologi

Teknologi yang menyangkut jasad hidup merupakan penerapan terpadu antara mikrobiologi,rekayasa genetika dan teknik kimia, yang dimaksudkan untuk kepentingan hidup manusia

British thermal unit (Btu)

Sebuah unit non-metrik panas, masih banyak digunakan oleh para insinyur. Satu Btu adalah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu satu pound air dari 60 ° F 61 ° F pada satu tekanan atmosfir. 1 Btu = 1055 joule (1,055 kJ).

Buckets / Mangkok

Mangkok yang diletakkan pada turbin dekat dengan runner, dan berfungsi untuk ‘menangkap’ air. Tenaga air yang menumbuk bucket akan memutar runner, yang memutar shaft generator , menyebabkan generator membangkitkan daya. Lihat juga: Turbin Pelton, Runner

CFM

Kubik kaki per menit (1000 cfm = 0,472 meter kubik per detik, m3 / s)

Bola lampu modern dengan integral ballast yang menggunakan sedikit listrik dibanding bola lampu incandescent biasa.

Concentrator Solar Power

Teknologi yang dapat meningkatkan efisiensi sistem pembangkit listrik tenaga surya dengan menggunakan konsentrator yang mampu menangkap energi radiasi dari matahari sebesarbesarnya

Daerah tangkapan / Catchment Area

Keseluruhan tanah dan daerah permukaan air yang berkontribusi terhadap besarnya debit pada suatu titik tertentu di sungai.

Daur bahan bakar

Rangkaian langkah yang diperlukan untuk menghasilkan listrik. Siklus bahan bakar termasuk penambangan atau memperoleh sumber bahan bakar baku, pengolahan dan pembersihan bahan bakar, transportasi, pembangkit listrik, pengelolaan sampah dan tanaman dekomisioning.

Daya listrik

Besarnya energi listrik persatuan waktu

Debit rata-rata harian / Average Daily Flow

Jumlah rata-rata harian dari air yang melewati alat ukur yang ditentukan.

Dekomposisi

Proses perubahan menjadi bentuk yang lebih sederhana,penguraian Proses yang menghilangkan kadar garam berlebih dalam air untuk mendapatkan air yang dapat dikonsumsi binatang, tanaman dan manusia

Desalinasi

Sebuah tangki kedap udara atau wadah di mana bakteri mengurai biomassa dalam air untuk menghasilkan biogas.

Direct Current

Listrik arus searah

Distilasi

Proses penyulingan untuk memisahkan bahan-bahan kimia yang terkandung dalam air Kurva yang memberikan hubungan antara frekuensi kecepatan angin terhadap kecepatan angin di suatu lokasi dan digunakan untuk menaksir energi di hasilkan di lokasi tersebut Sebuah gasifikasi dimana gas produk melewati zona pembakaran di bagian bawah gasifier tersebut.

Distribusi Weibull

Downdraft gasifier

MIKROHIDRO

Digester

BIOMASSA

Compact Fluorescent Light (CFL)

ANGIN

Pembakaran yang mengubah bahan bakar biomassa menjadi panas, bahan kimia, dan gas melalui kombinasi kimia dari hidrogen dan karbon dalam bahan bakar dengan oksigen di udara.

SURYA

Combustion

PENGANTAR ET

Sisa-sisa biomassa padat yang telah dibakar tidak lengkap, seperti arang bila kayu yang tidak terbakar sempurna.

PENDAHULUAN

Char

APPENDIX APPENDIX

265

APPENDIX

1

Draft tube

tabung perpanjangan dari bawah turbin sampai di bawah level air minimum saluran pembuang.

Dummy load

Sebuah atau beberapa elemen resistif ( dengan nilai tahanan elektris R ohm) yang dihubungkan paralel dengan keluaran turbin angin guna menampung kelebihan listrik yang dihasilkan oleh turbin angin ke beban pada kondisi angin kencang

Dynamic pressure/ Tekanan dinamis

Tekanan air di dalam jalur pipa sewaktu air mengalir. sama dengan tekanan statis (diukur di dalam pipa tertutup) dikurangi kehilangan tekanan akibat gesekan, turbulansi dan kavitasi di dalam jalurpipa dan perlengkapannya.

Efek Rumah Kaca

Peningkatan temperatur akibat terperangkapnya panas dari radiasi matahari dalam atmosfer bumi. Efek gas-gas tertentu di atmosfer bumi dalam memerangkap panas dari matahari.

Efisiensi

Rasio antara output dengan input dari energi atau daya, ditunjukkan dengan persentase.

Effluent

Cairan atau gas habis dari reaktor proses atau kimia, biasanya mengandung residu dari proses tersebut.

Efisiensi pembakaran

(Panas aktual yang dihasilkan oleh pembakaran) dibagi dengan (potensi panas total bahan bakar yang dikonsumsi)

Efisiensi Perpindahan panas

Output panas yang berguna dirilis / panas aktual yang dihasilkan dalam tungku

Ekstrapolasi

Penaksiran kecepatan angin pada suatu ketinggian dengan membandingkannya terhadap kecepatan angin pada ketinggian yang lebih rendah yang nilainya diketahui berdasarkan pengukuran dan dipengaruhi oleh kekasaran dataran di lokasi tersebut

Emisi

Zat Limbah dilepaskan ke udara atau air. Lihat juga efluen.

Energi

Kapasitas untuk membuat sesuatu dapat terjadi dan menyebabkan perubahan, serta dapat bekerja; Kemampuan melakukan kerja

Energi Biomassa

Lihat Bioenergi

Energy Crops

Tanaman yang ditumbuh secara khusus untuk kebutuhan bahan bakar. Ini termasuk tanaman pangan seperti jagung dan tebu, dan tanaman nonpangan seperti pohon-pohon poplar dan rerumputan

GLOSSARY

266

Evaporasi

Penguapan; Perubahan molekul zat cair menjadi gas

Faktor kapasitas / Capacity factor

Rasio energi yang dihasilkan pembangkit terhadap energi yang akan dihasilkan jika dioperasikan pada kapasitas penuhnya sepanjang periode yang ditentukan, biasanya satu tahun.

Feedstock

Bahan baku atau Setiap material yang dikonversikan ke bentuk lain atau produk

Fermentasi

Organisme yang melakukan reaksi oksidasi-reduksi dari senyawa organik melalui pembebasan energi ; Konversi karbon yang mengandung senyawa oleh mikro-organisme untuk produksi bahan bakar dan bahan kimia seperti alkohol, asam atau gas energi yang kaya

Fish Ladder

Sebuah struktur yang terdiri dari rangkaian yang disusun seperti untuk pijakan setinggi ±30 cm dalam yang berguna untuk migrasi ikan menuju hulu sungai melewati dam atau bendungan

Flow / Aliran / Debit

sejumlah air yang digunakan untuk menghasilkan daya. Biasanya diukur dalam satuan meter kubik per detik, cubic feet per menit, liter per detik atau gallon per menit

Flow Duration Curve (FDC)

Grafik debit vs persentase waktu (dari periode yang tercatat) selama besaran tertentu dari debit sama atau dilampaui

Fluida

Zat yang dapat mengalir, berupa cair / gas/udara

Fly ash

Abu partikel kecil dibawa dalam suspensi dalam produk pembakaran

Fosil

Sisa-sisa suatu organisme

Fotolisis

Suatu sekuens reaksi yang membelah molekul air menjadi O , ion H dan electron

MIKROHIDRO

Yang berfungsi sebagai katalis dalam proses biokimia

BIOMASSA

Enzim Protein

ANGIN

Molekul-molekul katalik yang sangat mempercepat reaksi-reaksi khusus

SURYA

Enzim

PENGANTAR ET

Kemampuan untuk melakukan kerja; jumlah listrik yang dikirimkan selama suatu periode waktu. Istilah energi listrik yang digunakan biasanya adalah kilowatt hours (kWh), yang menggambarkan daya (kW) beroperasi selama periode waktu (jam); 1 kWh = 3600 kilojoules

PENDAHULUAN

Energi

APPENDIX APPENDIX

267

APPENDIX

1

Fotosintesis

Peristiwa pembuatan makanan oleh tumbuhan hijau dengan bantuan cahaya matahari ; Peristiwa penggunaan energi cahaya matahari untuk memebentuk senyawa dasar karbohidrat dari CO dan H O ; Proses pembuatan makanan oleh tumbuhan hijau dengan di bantu cahaya matahari

Fotovoltaik

Teknologi konversi energi listrik

Frekuensi

Sejumlah siklus yang dilewati arus bolak-balik dalam satu detik, diukur dalam Hertz (Hz)

Fuel cell

Sebuah perangkat yang mengubah energi bahan bakar langsung menjadi listrik dan panas, tanpa pembakaran

Furnace

Sebuah ruang tertutup atau wadah yang digunakan untuk membakar biomassa dengan cara yang terkontrol untuk menghasilkan panas untuk pemanas ruangan atau proses

Garam

Hasil kombinasi atau senyawa organik

Garis Lintang

Garis yang membelah bagian utara – selatan bumi

Gas rumah kaca

Gas yang perangkap panas matahari di atmosfer bumi, menghasilkan efek rumah kaca. Dua gas rumah kaca utama uap air dan karbon dioksida. gas rumah kaca lainnya termasuk metana, ozon, chlorofluorocarbon, dan asam nitrat.

Gas turbin

(pembakaran turbin) Sebuah turbin yang mengubah energi gas dikompresi panas (dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar di udara terkompresi) menjadi tenaga mekanik. Sering dipecat dengan gas alam atau bahan bakar minyak.

Gasifier

Sebuah perangkat untuk mengubah bahan bakar padat menjadi bahan bakar gas. Dalam sistem biomassa, proses ini disebut distilasi sebagai pyrolitic. Lihat Pirolisis.

Gasifikasi

Sebuah proses kimia atau panas untuk mengkonversi bahan bakar padat ke bentuk gas.

Gauging Station

Lokasi dimana aliran air sungai diukur.

Generator

Mesin berputar yang merubah energi mekanikal menjadi energi listrik.

Gigawatt (GW)

Ukuran daya listrik sebesar satu miliar watt (1.000.000 kW). Sebuah batu bara besar atau stasiun tenaga nuklir biasanya memiliki kapasitas sekitar 1 GW.

GLOSSARY

268

surya menjadi energi

Turbin angin yang dihubungkan secara parallel dengan jaringan umum setempat (grid) sehingga dapat mengurangi pasokan jaringan tersebut pada kondisi angin kencang ( tujuan utama adalah untuk penghematan bahan bakar yang digunakan oleh generator pembangkit untuk jaringan)

Gross Head

Perbedaan antara level air di hulu dan di hilir

Gugus fungsi

Atom lain selain hydrogen juga berikatan dengan kerangka karbon

Gugus Hidroksil

Suatu atom hydrogen terikat pada atom oksigen OH

Guide Vanes / Sudu pengarah

Digunakan pada turbin reaksi untuk merubah arah aliran air sebesar 90 derajat, menyebabkan air berputar dan masuk ke turbin runner bucket secara bersamaan, menambah efisiensi turbin

Guyed pole

Menara turbin angin berbentuk tubular/pipa yang dilengkapi dengan tali penopang untuk menahan menara agar tetap dalam posisi tegak dan stabil

Head / Tinggi Jatuh

Perbedaan ketinggian antara dua permukaan air, diukur dalam meter atau feet (lihat juga tinggi jatuh kotor dan tinggi jatuh bersih).

Headrace

Saluran yang membawa air dari intake sampai ke forebay Teknologi pipa yang mampu mengalirkan fluida bersuhu tinggi, atau disebut juga pipa kalor

Heat Pipe

Jumlah energi bahan bakar yang dibutuhkan oleh sebuah pembangkit listrik untuk menghasilkan satu kilowatt-jam output listrik. Ukuran stasiun pembangkit efisiensi termal, umumnya dinyatakan dalam Btu per kWh bersih. Hal ini dihitung dengan membagi total Btu kandungan bahan bakar dibakar untuk pembangkit listrik oleh generasi kWh yang dihasilkan bersih.

Heating value

Jumlah maksimum energi yang tersedia dari pembakaran substansi.

Hertz (Hz)

Satuan pengukuran frekuensi untuk AC. Equivalen dengan “siklus per detik”, peralatan rumah tangga di Indonesai pada umumnya adalah 50 Hz.

MIKROHIDRO

Heat Rate

BIOMASSA

Grid connection

ANGIN

Istilah untuk jaringan kabel yang mendistribusikan listrik dari sumber yang beragam melalui daerah yang luas.

SURYA

Grid / Jaringan

PENGANTAR ET

Zat gula sederhana yang banyak terdapat pada hewan atau tumbuhan

PENDAHULUAN

Glukosa

APPENDIX APPENDIX

269

APPENDIX

1

Hidrokarbon

Setiap senyawa kimia yang mengandung hidrogen, oksigen, dan karbon.

Hidrolisis

Suatu molekul air ditambahkan kedalam reaksi

Higher Heating Value (HHV)

Energi potensial maksimum dalam bahan bakar kering. Untuk kayu, kisaran adalah dari 7.600 ke 9.600 / lb Btu (17,7-22,3 GJ / t).

Horsepower listrik

Sebuah unit untuk mengukur tingkat output energi mekanik, biasanya digunakan untuk menggambarkan output maksimum dari mesin atau motor listrik. 1 hp = 550 foot-pound per detik = 2.545 Btu per jam = 745,7 watt = 0,746 kW

Impulse Turbine

Turbin impuls menghasilkan daya ketika pancaran air dari pipa pengalihan tertutup ‘menembak’ melalui nozzle kecil langsung ke dalam runner turbin. Turbin impuls cocok untuk head tinggi (>20 feet), tetapi tidak membutuhkan kecepatan aliran yang sangat tinggi. Turbin Pelton dan Turgo merupakan turbin yang umumnya dipakai.

GLOSSARY

Independen Power Producer Perusahaan listrik swasta

270

Insinerator

Setiap perangkat yang digunakan untuk membakar residu padat atau cair atau limbah sebagai metode pembuangan. Dalam beberapa insinerator, ketentuan yang dibuat untuk memulihkan panas yang dihasilkan

Insolasi Surya

Intensitas radiasi surya rata-rata yang diterima selama satu jam, dinyatakan dengan lambang I dan satuan W/ m2

Installed Capacity / Kapasitas Terpasang Intake

Total output maksimum (kW/MW) dari suatu sistem pembangkitan daya. Titik yang mana air dialihkan dari sungai ke saluran pembawa melalui struktur pengalihan. Saringan dan bak penenang sering kali dipasang pada titik intake untuk mencegah sampah dan pasir atau lumpur masuk ke turbin.

Intensitas Radiasi

Kepadatan daya pada suatu permukaan daerah penerima radiasi surya pada satu waktu

Inverter

Alat elektronik yang digunakan untuk merubah arus DC menjadi AC, biasanya dengan kenaikan tegangan.

Jam Surya

Lamanya matahari bersinar cerah dalam satu hari

Karbohidrat

Gula sederhana/molekul besar yang tersusun atas unit-unit gula; Komplex Polisakarida, polimer dari gula-gula berbentuk cincin sederhana ; Zat makanan yang mengandung unsur C,H dan O, berfungsi sebagai sumber energi

Katup Butterfly / Butterfly Valve

Katup kontrol air tipe cakram, semuanya tertutup dalam bulatan pipa, yang memungkinkan untuk dibuka dan ditutup oleh tuas dari luar. Seringkali dioperasikan dengan sistem hidrolik

Kavitasi / Cavitation

Fenomena hidrolik dimana cairan manjadi gas pada tekanan rendah dan membentuk gelembung dan secara cepat pecah yang menyebabkan goncangan hidrolik pada struktur yang tertimpa. Pada beberapa kasus hal ini dapat menyebabkan kerusakan fisik yang parah

Kilowatt (kW)

Ukuran daya listrik sebesar 1.000 watt. 1 kW = 3413 Btu / hr = 1,341 tenaga kuda. Kilowatt jam (kWh) Ukuran energi yang setara dengan pengeluaran satu kilowatt untuk satu jam. Sebagai contoh, 1 kWh akan cahaya bola lampu 100 watt selama 10 jam. 1 kWh = 3.413 Btu. Lihat juga watt .

Kilowatt hour (kWh)/ Kilowatt jam (kWh)

Ukuran dari energi. Satu kilowatt jam sama dengan satu kilowatt yang digunakan selama satu jam (1 kWh = 3600 Joules)

Klasifikasi

Pengelompokan makhluk hidup

Klorofil a

Pigmen utama untuk fotosintesis

Klorofil b

Pigmen yang menyerap energi dari panjang gelombang dan mentransfernya ke pigmen utama

MIKROHIDRO

Sebuah alat yang menyerap dan menyimpan energi listrik sementara.

BIOMASSA

Kapasitor / Capacitor

ANGIN

Kekuatan maksimum yang mesin atau sistem dapat menghasilkan atau membawa aman. Output seketika maksimum sumber daya di bawah kondisi tertentu. Kapasitas peralatan pembangkit listrik umumnya dinyatakan dalam Kilowatt atau Megawatt

SURYA

Kapasitas/ Capacity

PENGANTAR ET

Metric unit energi, setara dengan kerja yang dilakukan oleh pasukan dari satu Newton diaplikasikan di atas jarak satu meter (= 1 kg m2/s2). Satu joule (J) = 0,239 kalori (1 kalori = 4,187 J). Satuan internasional untuk energi. Energi yang dihasilkan oleh daya satu watt yang mengalir dalam satu detik

PENDAHULUAN

Joule (J)

APPENDIX APPENDIX

271

APPENDIX

1

Koefisein daya rotor (Cp)

Efisiensi daya yang dihasilkan oleh sebuah rotor turbin/kincir angin yang di akibatkan oleh dorongan angin untuk memutar rotor tersebut

Kogenerasi

Produksi sekuensial listrik dan energi termal yang berguna dari sumber bahan bakar umum. Panas buangan dari proses industri dapat digunakan untuk tenaga sebuah generator listrik. Sebaliknya, surplus panas dari instalasi pembangkit listrik dapat digunakan untuk proses industri, atau ruang dan keperluan pemanas air.

Kolektor surya

Perangkat pengumpul panas radiasi surya

Kolektor surya parabola

Kolektor surya berupa cermin atau kaca yang disusun membentuk parabola untuk memfokuskan radiasi matahari yang diterima pada satu titik penerima

Kolektor surya pelat datar

Kolektor surya berupa kotak logam/baja terisolasi yang memiliki pelat penyerap berwarna hitam dan ditutupi oleh lapisan kaca/plastik transparan/tembus cahaya

Kombinasi panas dan daya

(CHP) Lihat Kogenerasi

Kompor panel

Kombinasi antara kompor parabola dengan oven surya Kompor surya berbentuk parabola

GLOSSARY

Kompor parabola

272

Kompor surya

Alat untuk memasak menggunakan panas dari radiasi matahari

Kompor surya Indoor

Sistem kompor surya yang dapat mengalirkan panas dari radiasi matahari yang diterima ke dalam bangunan / dapur sehingga proses memasak dapat dilakukan didalam ruangan

Kondensasi

Proses pembekuan / pendinginan.

Konstanta surya

Nilai rata-rata radiasi surya diluar atmosfir bumi, yaitu 1353 W/m2

Konversi biokimia

Penggunaan fermentasi atau pencernaan anaerob untuk menghasilkan bahan bakar dan bahan kimia dari sumber organik.

Konversi termokimia

Penggunaan panas untuk mengubah zat kimia dari satu negara ke yang lain, misalnya untuk membuat produk-produk energi yang bermanfaat.

Lattis

Menara turbin/kincir angin berbentuk kerangka

Lipid

Senyawa minyak yang tidak mudah terlarut dalam air tapi dapat larut dalam pelarut nonpolar seperti : eter

Load (beban)

sejumlah peralatan yang dihubungkan dengan sumber daya.

Megawatt (MW)

Ukuran daya listrik sebesar satu juta watt (1.000 kW). Lihat juga watt.

Metabolisme

Pertukaran bahan dan energi antara organisme dan lingkungannya; Dasar dari reproduksi dan kemampuan bertahan hidup dan dimulai dari energi

Metoda Bin

Metoda penaksiran energi di suatu lokasi berdasarkan interval kecepatan angina dan frekuensi terjadinya angin pada interval kecepatan angin tersebut (disebut bin), yang umumnya adalah bin 0,5 m/det atau 1,0 m/ det. Misalnya bin 3,0 – 4,0 m/det mewakili kecepatan rata rata 3,5 m/det ; bin 4,0 – 5,0 m/det mewakili 4,5 m/det; dst

Mikrohidro / Microhydro

Sistem hydropower dengam output daya kurang dari 100 kW.

Mikroorganisme

Makhluk-makhluk kecil yang tidak dapat di lihat dengan mata telanjang, terlihat jelas apabila menggunakan mikroskop

MBtu

Satu juta British thermal unit

Modul Surya

Kumpulan sel surya yang dirangkai dengan kapasitas daya tertentu dan siap digunakan dalam sistem pembangkit listrik tenaga surya

Molekul

Partikel terkecil suatu elemen / unsure yang terikat secara kovalen; Gabungan dari atom-atom

Monosakarida

Karbohidrat yang paling sederhana, terlarut dalam air dan yang paling umum mempunyai 5 atau 6 atom karbon

MIKROHIDRO

Jenis biogas yang dihasilkan oleh dekomposisi bahan organik di tempat pembuangan TPA. TPA gas metana sekitar 50 persen. Lihat juga biogas.

BIOMASSA

Landfill gas

ANGIN

Aplikasi sistem listrik tenaga surya untuk lampu penerangan jalan

SURYA

Lampu jalan tenaga surya

PENGANTAR ET

Hutan tanah yang mampu menghasilkan pertumbuhan baru pada tingkat minimum 20 kaki kubik per hektar / per tahun, tidak termasuk tanah ditarik dari produksi kayu oleh undang-undang atau peraturan administrasi.

PENDAHULUAN

Lahan hutan komersial

APPENDIX APPENDIX

273

APPENDIX

1

GLOSSARY

Naf

Bagian rotor yang merupakan tempat menempelnya pangkal sudu rotor

Net Head / Tinggi jatuh bersih

Tinggi jatuh tekan yang tersedia menuju turbin setelah rugi-rugi gesekan dalam sistem hidrolik (dari intake sampai turbin).

Off-grid

Tidak tersambung dengan jaringan besar; penyedian listrik dalam jaringan tersendiri.

Oksidasi

Reaksi dengan peningkatan bilangan oksidasi ; Proses pelepasan elektron dari suatu partikel Suatu zat yang dibutuhkan makhluk hidup untuk bernafas Semua senyawa yang molekulnya mengandung karbon Makhluk hidup Makhluk hidup yang memecah sampah dan tubuh organisme yang telah mati Sejumlah daya (atau energi tergantung dari definisinya) yang dikirimkan/dikeluarkan oleh suatu alat atau sistem.

Oksigen Organik Organisme Organisme Perombak Output

274

Oven Surya

Kompor tenaga surya berbentuk kotak

Over speed

Kecepatan runner turbin ketika kondisi sesuai dengan design, semua beban dilepaskan.

Partikulat

Massa, kecil diskrit materi padat atau cair yang masih individual tersebar dalam emisi gas atau cair. Partikulat berbentuk aerosol, debu, asap, kabut, asap, atau semprot. Masing-masing bentuk memiliki sifat yang berbeda

Peak load

Beban listrik pada saat kebutuhan maksimum

Pembakaran udara

Udara diumpankan ke api untuk menyediakan oksigen untuk pembakaran bahan bakar

Pencairan tidak langsung

Konversi biomassa untuk bahan bakar cair melalui langkah gas sintesis menengah

Pengalihan/ Diversion

Sistem pengalihan air mengalihkan aliran air dari jalur alaminya. Pengalihan dapat sebagai terbuka seperti saluran atau parit, atau tertutup seperti jalurpipa. Lihat juga: Intake, penstok, tail race, trashrack, weir

Pengering Surya

Teknologi pemanfaatan pengeringan

Penguapan

Adanya energi panas yang cukup akan menyebabkan ikatan hydrogen terputus terus, sehingga molekul pada permukaan air akan terlepas ke udara

energi

surya

untuk

Phantom loads

Peralatan yang menggunakan daya selama 24 jam sehari, bahkan pada saat dimatikan. Televisi, VCR, oven microwave dengan jam dan komputer, semuanya mengandung beban phantom

Piranometer

Alat untuk mengukur besarnya radiasi surya pada permukaan bumi

Pirolisis

Penguraian termal biomassa pada suhu tinggi (lebih besar dari 400 ° F, atau 200 ° C) dalam ketiadaan udara. Hasil akhir dari pirolisis adalah campuran padatan (char), cairan (minyak oksigen), dan gas (metana, karbon monoksida, dan karbon dioksida) dengan proporsi yang ditentukan oleh temperatur operasi, tekanan, kandungan oksigen, dan kondisi lainnya.

Pompa Air Tenaga Surya

Aplikasi sistem listrik tenaga surya untuk pemompaan air bersih / Irigasi

Populasi

Seluruh anggota spesies tunggal yang terdapat di daerah tertentu

Power / Daya

Kemampuan untuk melakukan kerja, atau lebih umumnya, kemampuan untuk merubah energi dari satu bentuk ke bentuk yang lainnya. Diukur dalam joule per detik atau watt (1 W = 1 J/detik). Daya listrik diukur dalam kilowatt (kW).

Power Conditioner

Komponen elektrik yang mengatur pemakaian daya listrik dari modul surya ke motor-pompa untuk aplikasi pompa air tenaga surya

Power factor / Faktor daya

Rasio jumlah daya, diukur dalam kiloWatt (kW) terhadap daya hayal diukur dalam kilovolt-Amperes (kVA).

Producer gas

Gas Bahan Bakar tinggi karbon monoksida (CO) dan hidrogen (H2), diproduksi oleh pembakaran bahan bakar padat dengan udara yang tidak memadai atau dengan melewatkan campuran udara dan uap melalui pembakaran bahan bakar padat

Produk akhir

Substansi yang ada pada akhir dari suatu jalur metabolik

MIKROHIDRO

Kadar asam

BIOMASSA

pH

ANGIN

Kebutuhan/permintaan daya pada sistem kelistrikan (kW atau MW).

SURYA

Permintaan (Listrik) / Demand (Electric)

PENGANTAR ET

Pipa (biasanya baja, beton atau plastik) yang mengalirkan air bertekanan dari forebay sampai ke turbin.

PENDAHULUAN

Penstock / Pipa pesat

APPENDIX APPENDIX

275

APPENDIX

1

GLOSSARY

276

Proses panas

Panas yang digunakan dalam sebuah proses industri daripada untuk pemanas ruangan atau keperluan rumah tangga lainnya.

Radiasi Langsung

Radiasi surya yang diterima permukaan bumi secara langsung

Radiasi Sebaran

Radiasi surya yang diterima permukaan bumi melalui pencaran dari molekul gas, debu dan uap air di atmosfer

Radiasi Surya

Energi yang dipancarkan oleh matahari

Radiasi Surya Global

Total radiasi surya yang diterima di permukaan horisontal bumi

Rantai dan cicin

Kerangka yang stabil untuk molekul

Reaksi anabolik

Reaksi untuk membangun molekul besar dari molekul yang kecil; Reaksi yang menggunakan energi untuk membuat/mengubah ikatan kimia

Reaksi dehidrasi

Suatu ikatan kovalen antara 2 molekul sub unit yang satu dan suatu atom hydrogen (H) dihilangkan dari sub unit yang lain

Reaksi katabolik

Reaksi yang menghasilkan energi ketika ikatan kimia di putus

Regulator baterai

Alat yang mengatur pengisian dan pemakaian baterai

Respirasi Seluler

Proses pemecahan molekul-molekul makanan untuk memperoleh energi bagi aktivitas sel tersebut

Reynolds Number

Parameter ukuran yang digunakan dalam perhitungan gesekan pipa (interalia), dan diambil dari diameter pipa, kecepatan cairan dan viskositas kinematik.

Runner

Bagian dari turbin air yang berputar dan dipasang ke shaft generator. Bucket pada runner adalah apa yang didorong oleh air untuk memutar runner dan membangkitkan listrik.

Saturated steam

Uap pada suhu mendidih untuk tekanan yang diberikan.

Sel

Sebuah unit terkecil dari organisme

Sel surya

Perangkat yang mengubah radiasi surya menjadi listrik

Selulosa

Unsur kimia utama dari dinding sel tanaman: rantai panjang molekul gula sederhana.

Sintesis

Pembentukan senyawa dari substansi lain yang biasanya lebih sederhana

Sistem hibrida

Gabungan dari dua atau lebih sistem pembangkit yang bekerja saling komplementer untuk memasok listrik ke beban Misalnya turbin angin dengan fotovoltaik atau dengan genset

Sistem PV

Sistem pembangkit listrik tenaga surya yang menggunakanteknologi fotovoltaik

Skala Beaufort

Suatu cara penaksiran kecepatan angin di suatu lokasi berdasarkan fenomen alam dengan mengelompokkannya dalam berbagai skala untuk mengindikasikan besarnya kecepatan angin. Misalya Skala Beaufort 4 (kecepatan angin 5,5 – 7,9 m./det) dengan indikasi bahwa debu,dedaunan dan kertas lepas terangkat keatas,cabang kecil pohon bergerak

Skala Pilot

Ukuran dari sistem antara ukuran model laboratorium kecil (skala bangku) dan sistem ukuran penuh.

SKEA (Sistem Konversi Energi Angin)

Sebuah sistem yang berfungsi untuk mengubah energi angin menjadi energi lainnya yang secara khusus adalah menjadi energi listrik atau mekanik

SKEA Listrik

SKEA yang berfungsi untuk mengubah energi angin menjadi energi listrik ,misalnya sistem pemompaan listrik tenagaangin ( disebut juga turbin angin)

SKEA Mekanik

SKEA yang berfungsi untuk mengubah energi angin menjadi energi mekanik,misalya sistem pemompaan mekanik ( disebut juga kincir angin)

Solar Home System

Aplikasi sistem listrik tenaga surya untuk bangunan / gedung

Solar Pond

Pemanasan air pada kolam terbuka oleh matahari

Solut

Substansi yang terlarut

Spillway / Pelimpah

Mengontrol kelebihan air dan mengalirkan kembali ke sungai.

MIKROHIDRO

Jumlah energi yang terkandung dalam barel minyak mentah, yaitu sekitar 6,1 GJ (5,8 juta Btu), setara dengan 1.700 kWh.

BIOMASSA

Setara Barel Minyak (SBM) / Barrel of oil equivalent (BOE)

ANGIN

Molekul yang mempunyai kerangka karbon

SURYA

Senyawa organik

PENGANTAR ET

Molekul yang tidak mempunyai karbon, missal : air, CO dan senyawa-senyawa sederhana lainnya

PENDAHULUAN

Senyawa anorganik

APPENDIX APPENDIX

277

APPENDIX

1

Stand alone

Sistem pembangkit yang berdiri sendiri, misalnya turbin angin sebagai pemasok listrik ke beban tanpa di gabung dengan sistem pembangkit lain

Suction Head

Energi tambahan pada sistem turbin air reaksi, dihasilkan oleh draft tube yang menyalurkan air ke luar. Tekanan inlet, dari air yang ‘mendorong’ runner turbin ketika masuk, menciptakan ~80% energi pada sistem reaksi. Suction head, dari vacuum diciptakan oleh sistem outlet tertutup, ‘tarikan’ di runner karena air keluar dari sistem, menambah sampai ~20% output daya sistem

Sudut Kemiringan Modul

Sudut pemasangan modul surya terhadap permukaan horizontal

Superheated steam

Uap yang lebih panas dari suhu mendidih untuk tekanan yang diberikan

Surya Termal

Teknologi pemanfaatan radiasi surya sebagai energi panas

Sustainable

Sebuah kondisi ekosistem di mana keanekaragaman hayati, lebih ramah, dan produktivitas sumber daya yang dipelihara dari waktu ke waktu

Tailrace

Saluran air dari turbin sebelum bergabung dengan sungai utama.

Tegangan (V)

ukuran potensial elektrik; “tekanan” elektrik yang memaksa arus listrik untuk mengalir melalui rangkain tertutup

Transmisi

Proses transportasi jarak jauh energi listrik, biasanya dicapai dengan meningkatkan arus listrik tegangan tinggi.

Trashrack

Saringan pelindung untuk mencegah cabang-cabang besar, batang-batang pohon dan sampah memasuki dan merusak turbin.Biasanya terdiri dari batangbatang vertikal dengan jarak satu dengan yang lain antara 30-100 mm

Turbin

Sebuah mesin untuk mengubah energi panas dalam uap atau gas suhu tinggi menjadi energi mekanik. Dalam sebuah turbin, aliran kecepatan tinggi uap atau lewat gas melalui baris berturut-turut pisau radial diikat ke poros pusat.

Turbin pelton / Pelton Turbine

Suatu tipe turbin impuls dengan satu atau lebih jet air menembak bucket (mangkok) runner. Turbin Pelton digunakan pada lokasi dengan head tinggi (7 – 2000 m), dan dapat menghasilkan daya sampai sebesar 200 MW

GLOSSARY

278

Sebuah perangkat untuk mengubah energi tekanan uap tinggi (diproduksi di boiler) menjadi tenaga mekanik yang kemudian dapat digunakan untuk menghasilkan listrik

Vacuum Tube Collector

Kolektor surya yang berisi tabung-tabung hampa udara sebagai penyerap panas

Watt

Unit dasar umum dari kekuatan dalam sistem metrik. Satu watt sama dengan satu joule per detik, atau kekuatan yang dikembangkan dalam sebuah rangkaian oleh arus satu ampere mengalir melalui perbedaan potensial satu volt. (1 Watt = 3,413 Btu / jam). Lihat juga kilowatt.

Watt – hours

Satuan besarnya kebutuhan / pemakaian daya listrik

Watt Peak

Satuan daya maksimum yang dihasilkan suatu modul surya pada kondisi insolasi surya yang diterima sebesar 1000 W/m2 dan suhu lingkungan 25 0C

Wind diesel system

Hibrida antara turbin angin dan generator diesel agar dapat memasok daya ke beban secara bergantian berdasarkan modus kontrol yang telah di tetapkan

Wind rose

Diagram polar yang memberikan distribusi arah angin (dalam persen) di sebuah lokasi berdasarkan sektor arah , umumnya 8 atau 12 sektor

BIOMASSA

Turbin uap

ANGIN

Sebuah turbin impuls yang dapat menghasilkan output daya yang lebih besar pada beberapa lokasi head tinggi dibandingkan dengan tipe Pelton

SURYA

Turbin Turgo / Turgo Turbine

PENGANTAR ET

Jenis turbin reaksi dengan jenis runner propeller. Air mengalir melalui runner dan menggerakkan sudu propeller. Turbin propeller dapat digunakan untuk head < 1 sampai 100 m, dan dapat mencapai 100 MW. Lihat juga: aliran, tinggi jatuh

PENDAHULUAN

Turbin Propeler / Propeller Turbine

MIKROHIDRO APPENDIX APPENDIX

279

APPENDIX

2

REFERENSI

REFERENSI

Kelistrikan MEMR.

Nasional

2006-2026.

9. DESDM (2007). Blue Print Pengelolaan Energi Nasional 2006-2025.

MODUL 1: PENGANTAR ENERGI TERBARUKAN 1. APERC (2004). New and Renewable Energy in the APEC Region: “Prospects for Electricity Generation”. Japan, APERC. 2. AMARTA (2008). Brosur: Teknologi Pengering Surya Untuk Petani Kakao: Pengeringan Kakao Dari Pinggir Jalan Ke Pengering Surya. Makassar.

10. IIEC and YBUL (1997). High-Value Applications for Renewable Energy and Energy Efficiency Technologies in Indonesia. 11. Abdul Kadir (1987), Energi: sumber daya, inovasi, tenaga listrik, potensi ekonomi, Universitas Indonesia. 12. Martosaputro, S. (2009). Status Pengembangan Energi Angin Hingga Saat Ini, LAPAN.

3. Anderson, T., A. Doig, et al. (2000). Rural Energy Services: A Handbook for 13. Mochamad Safarudin, Turbin Angin Sustainable Energy Development, ITDG Sebagai Alternatif Energi Listrik; Publishing. Sekolah Tinggi Teknologi Mandala, 4. Bhattacharya, S. C. and P. Abdul Salam Bandung; 2003 (2006). A Review of Selected Biomass 14. PNPM Mandiri Report (2010), Survey Energy Technologies : Gassification, Of Existing Service Providers In Combustion, Carbonization and Renewable Energy In Indonesia. Densification. Bangkok, Regional Energy Resources Information Center ( RERIC ), 15. Respati, S. (2008). Peluang Bisnis Photovoltaic Di Indonesia. METI. Asian Institute of Technology, Thailand. 5. Daryanto (2007), Energi: Masalah dan Pemanfaatannya bagi Kehidupan Manusia, 2007.

16. h ttp://www.energiterbarukan.net/ index.php?option=com_content&ta sk=view&id=36&Itemid=57. ”Energi surya.” Retrieved 26-08-10.

6. DESDM (2003). Policy On Renewable Energy Development And Energy 17. h ttp://www.energiterbarukan.net/ index.php?option=com_content&ta Conservation (Green Energy). Jakarta, sk=view&id=36&Itemid=57. ”Energi MEMR. angin.” Retrieved 26-08-10. 7. DESDM (2004). Kebijakan Energi Nasional 2003-2020 (National energy 18. h ttp://www.energiterbarukan.net/ index.php?option=com_content&ta policy: 2003-2020). Jakarta, Indonesia’s sk=view&id=36&Itemid=57. ”Energi Ministry for Energy and Mineral biomassa.” Retrieved 26-08-10. Resources 8. DESDM

280

(2006).

Rencana

Umum

19. h tt p : / / w w w. e n e rg i te r b a r u ka n .

PENDAHULUAN

1. Anonim, Solar Energy Handbook.doc. 2. Anonim (2001), Panduan Alat Pengering Surya Termal untuk Pengering Hasil Pertanian dan Perikanan, Ditjen LPEESDM. 3. Anonim (2007), Company Profile, PT SUN, Jakarta.

5. Anonim (2007), Aplikasi PV SUN, PT SUN, Jakarta.

7. Anonim (2008), Analisis Teknologi Sel Surya, PT. LEN, Bandung. 8. AOTS-EBARA-AIT (2003), Overview on Renewable Energies. Planning and Design of Pumping Works, Thailand.

16. Mulyanef (2007), Sistem Distilasi Air Laut Tenaga Surya Menggunakan Kolektor Plat Datar Dengan Tipe Kaca Penutup Miring, Univ-Bung Hatta Padang. 17. Patel Mukund R. (2006), “Wind and Solar Power System”, Taylor and Francis Group. 18. P3TKEBT (2004),ProyekPengembangan Energi Surya untuk Kompor Surya dan Rumah Surya, Balitbang-ESDM.

ANGIN

6. Anonim (2007), Pompa Air Tenaga Surya, PT SUN, Jakarta.

15. Jeffrey Gordon (2001), Solar Energy: The State of The Art, ISES Position Paper.

SURYA

4. Anonim (2007), Panel Surya SUN, PT SUN, Jakarta.

PENGANTAR ET

net/ index.php?option=com_cont 13. Horace McCracken,etc., Understanding ent&task=view&id=36&Itemid=57. Solar Stills, VITA, Virginia ”Mikrohidro.” Retrieved 26-08-10. 14. Irawan Rahardjo (2005), Analisis Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Surya di Indonesia, BPPT. MODUL 2 : ENERGI SURYA

19. P3TKEBT (2008), Penelitian dan Pengembangan Energi Baru Terbarukan dalam Rangka Percepatan Implementasi Perpres No.5 Tahun 2006, Kerjasama P3TKEBT-UMM.

BIOMASSA

9. Agung Prabowo (2007), Peluang 20. Stichting Tool, Solar Energy : Small scale applications in developing Pemanfaatan Energi Surya di Bidang countries, Amsterdam, 1990 Pertanian, Litbang-Deptan. 21. Thomas, M.G. (2004), Solar Water Pumping, Sandia National Laboratories.

11. Azet Surya Lestari PT. (2005), General Info : Mesin Pengering Tenaga Surya (Mpts-Ghe).

22. Vetri Nurliyanti (2005), Analisa Unjuk Kerja Sistem Pompa Air Tenaga Fotovoltaik Dengan Menggunakan Metode Konversi Langsung, Teknik Fisika UGM.

MIKROHIDRO

10. Arismunandar Wiranto (1995), Teknologi Rekasaya Surya, Jakarta, PT. Pradnya Paramita.

281

APPENDIX APPENDIX

12. Heinz-Joachim, Dr. (2008), Solar Steam Cooker, Sun2Steam PTY LTD, 23. Wenham S.R., Applied Photovoltaics, Australia. Center for Photovoltaic Devices and

APPENDIX

2

REFERENSI

Systems, National Library of Australia

1. AWS Scientific Inc (1997), Wind Resource Assessment Handbook, New 24. Winrock International (2004), Financing York, USA. Renewabe Energy Technologies: A Guidebook for Microfinance Institution 2. AWS Scientific,Inc. (1996), Wind in Nepal, Nepal. Resource Assessment Handbook, NREL, USA. 25. http://www.detikpos.net/2009/08/ pompa-air-tenaga-surya-bermanfaattapi.html 26. h t t p : / / d u n i a - l i s t r i k . b l o g s p o t . com/2008/11/energi-surya-danprospek.html

3. Desire le Gourrieres (1982), Wind Power Plants, Theory and Design, Pergamon Press. 4. E.H.Lysen (1982), Introduction to Wind Energy, SWD, The Netherlands.

27. http://indonetwork.co.id/indrajaya_ 5. Gary L.Johnson (2006), Wind Energy instrument/996026/lampu-jalanSystem, Mahattan,KS. tenaga-surya-solar-streetlight.htm 6. Germanischer Lloyed (1993), Rles and 28. h ttp://www.howstuffworks.com/ Regulations for Certification of WECS. environmental/energy/solar-cell7. 7. Jop Van Meel and Paul Smulders (1989), htm Wind Pumping , A Handbook, The 29. h ttp://www.pvresources.com/en/ economics.php 30. h t t p : / / a r c h i v e . k a s k u s . u s / thread/4041587/, “Penemuan yang Brilian oleh Seorang Guru SD”, 31. www.kamase.org 32. www.kippzonen.com 33. http://www.solar-panels-online.com/ solar_water_heating.html 34. www.solarcooking.org 35. h ttp://id.wikipedia.org /w/index. php?title=Kompor_tenaga_ surya&oldid=3531729 36. http://photovoltaics.sandia.gov 37. http://www.powerfromthesun.net/ Chapter6/Chapter6.html

MODUL 3: ENERGI ANGIN

282

World Bank, Washington, DC. 8. L.L.Frereis (1990), Wind Energy Conversion Systems, Prentice Hall, NY USA. 9. LAPAN (2008), Katalog Hasil Riset dan Rekayasa Turbin Angin-SKEA, LAPAN. 10. LAPAN (2005), Manual Pemanfaatan SKEA, LAPAN. 11. LAPAN (2008), Monitoring dan Inventarisasi data Angin Indonesia, LAPAN. 12. LAPAN (2006), Monitoring dan Inventarisasi data Angin Indonesia, LAPAN. 13. Pusterapan LAPAN (2007), Dokumen Teknis dan Rancangan dan Kajian Pembuatan SKEA 300 kW , LAPAN. 14. R.Gasch,J.Twele (2002), Wind Power Plants: Fundamental ,Design

PENDAHULUAN

Construction and Operation, Solarpraxis, Berlin,Germany.

Rumah Tangga Petani, Departemen Pertanian.

4. Chemiawan,Tata. (2007). Membangun Industri Bioetanol Nasional Sebagai Pasokan Energi Berkelanjutan dalam Menghadapi Krisis Energi Global. [online]. Kimia ITB Tersedia: http:// 16. Sahat Pakpahan (2007), Pemanfaatan mahasiswanegarawan.wordpress. Energi Angin untuk Listrik dan com/. [Diakses tanggal 20 Agustus Mekanik, LAPAN. 2010] 17. Sarah Lancashire, Jeff Kenna and Peter Fraenkel (1987), Windpumping 5. DJPPHP, KEMENTAN, Peluang Agribisnis Menjadi Sumber Devisa Negara yang Handbook; IT Publications, London, Utama [Online], tersedia di http:// UK. agribisnis.deptan.go.id. [diakses 18. Tony Burton,Cs. (2001), Wind Energy tanggal 20 Agustus 2010] Handbook, John Wiley & Sons, New 6. Dr. Dadan Kusdiana (2008), Kondisi Riil York, USA. Kebutuhan Energi Di Indonesia Dan 19. V.K.Mehta,Rohit Mehta (2002), Sumber-Sumber Energi, DJLPE-KESDM. Principle of Power System, S.Chand & Company Ltd., Ran Nagar, New 7. Food And Agriculture Organization Of The United Nations (1996), Biogas Delhi,India. Technology: A Training Manual For 20. Vaughn Nelson (1994), Wind Energy Extension, Nepal. and Wind Turbines, Alternative Energy Institute, West Texas A & M University, 8. Gassification Guide (2009), Guideline for Safe and Eco-friendly Biomass USA. Gasification, The project is co-funded by the European Commission. MODUL 4: ENERGI BIOMASSA 9. Hambali, E. dkk. (2007), Teknologi 1. Andrias Wiji Setio Pamuji (2008), Bioenergi, Agro Media Pustaka, Pembuatan Biogas dari Kotoran Sapi Jakarta. sebagai Alternatif untuk Mencapai 10. INFINITE ENERGY (P) Ltd. Price List Swadaya Energi, Teknik Kimia ITB. For Solid Fuel Based Gasifier Model 2. Balai Besar Teknologi Pati-BPPT (27 for Thermal Applications, tersedia Januari 2005), Kelayakan Teknodi http://www.infiniteenergyindia. Ekonomi Bio-Ethanol Sebagai Bahan com/price-list.htm [diakses tanggal 1 Bakar Alternatif Terbarukan. November 2010]

SURYA ANGIN BIOMASSA MIKROHIDRO

3. Balitbang Pertanian (2005), Sekam Padi Sebagai Sumber Energi Alternatif dalam

PENGANTAR ET

15. Sahat Pakpahan,dkk (2008), Field research to investigate a possible development of windfarm to provide electricity in Indonesia, LAPAN.

11. Ir. Sri Sumarsih, MP., Materi Kuliah Biofuel Jurusan Agribisnis Fakultas

APPENDIX APPENDIX

283

APPENDIX

2

REFERENSI

Pertanian UPNVY, Teknologi Biogas, Memasyarakatkan Biogas menuju Jurusan Agroteknologi, Fak Pertanian Desa Energi Mandiri, Kendari UPN”Veteran”, Yogyakarta 21. RIRDC Publication No 05/190 (2005) 12. Karki, A. B. and K. Dixit (1984), Sustainability Guide for Bioenergy, A Biogas Fieldbook, Sahayogi Press, Scoping Study, RIRDC Project No CSWKathmandu, Nepal. 36A. 13. Kharistya Amaru (2004), Rancang 22. Slamet Sulaiman (2009), Perancangan Bangun Dan Uji Kinerja Biodigester dan Pembuatan Biomass Gasifier, Plastik Polyethilene Skala Kecil ( Studi Bahan Presentasi dan Pelatihan, Kasus Ds. Cidatar Kec. Cisurupan Kab. Baristand Industri Surabaya. Garut ) Program Studi Teknik Pertanian 23. Suyitno (Desember 2009), Pengolahan Jurusan Teknologi Pertanian Fakultas Sekam Padi Menjadi Bahan Bakar Pertanian Universitas Padjadjaran. Alternatif Melalui Proses Pirolisis 14. New York State Renewable Portfolio Lambat, Jurnal Litbang Provinsi Jawa Standard (2006), Biomass Guidebook, Tengah – Vol.7 No.2. Prepared by Antares Group, 24. The Asian Biomass Handbook (2008), Incorporated. A Guide for Biomass Production and 15. Nodali N. (2009), Uji Komposisi Bahan Utilization, The Japan Institute of Pembuat Briket Bioarang Tempurung Energy. Kelapa dan Serbuk Kayu Terhadap 25. Updated Guidebook on Biogas (1984), Mutu yang di Hasilkan, Departemen Development-Energy Resources Teknologi Pertanian, Fakultas Development Series, No. 27, United Pertanian Universitas Sumatra Utara. Nations, New York, USA 16. OPET Finland (2002), Review of Finnish 26. Yadava. L. S. and P. R. Hcssc (1981), Biomass Gasification Technologies, The Development and Use of Biogas technical report, VTT, Finland. Technology in Rural Areas of Asia (A 17. Philippe GIRARD et all (2007), Biomass Gasification, Biomass Energy Reaserch Unit, DE JUNHO.

Status Report 1981).

27. Zentrum fur rationell Energieanwerdung und Umwelt GmbH 18. PhillRice, Rice Technology Bulletin (ZREU) (2000), Biomass in Indonesia (1995), Maligaya Rice Hull Stove, – Business Guide. Departemen of Agriculture for MODUL 5: MIKROHIDRO Philipine 1. Vieweg (1989), Civil Engineering 19. PNPM Mandiri report (2010), Survey Hydraulics, R.E. Featherstone & C. Of Existing Service Providers In Nalluri Renewable Energy In Indonesia. 2. E.F. Brater, H.W. King, J.E. Lindell (1996), 20. PNPM-LMP, Lembar Informasi (2009), Handbook of Hydraulics for the Solution

284

3. Anonim (2005), Hydropower and Dams World Atlas

PENDAHULUAN

of Hydraulic Engineering Problems, Mc Graw Hill

Grid Design Manual 13. Published by the European Commission (1994), Layman’s guidebook on how to develop a small hydro site

PENGANTAR ET

4. Adam Harvey (1993), Micro-hydro 14. CANMET Energy Technology Centre Design Manual – A guide to small scale (CETC), Canada (2004), Microwater power schemes, Intermediate Hydropower Systems: A Buyer’s Technology Publications Guide

SURYA

5. Allen R. Inversin (1986), Micro- 15. The British Hydropower Association Hydropower Sourcebook, A Practical (2005), A Guide to UK Mini-Hydro Guide to Design and Implementation Developments in Developing Countries, NRECA 16. Underpinning the Millenium Goals, International Foundation, Washington DFID (2002), Energy for the Poor D.C. 17. http:// www.wikipedia.org 6. H. Lauterjung and G. Schmidt (1984), 18. http://www.howstuffworks.com/ Planning of Intake Structures, Ernst and 19. http://microhydropower.net/ Sohn

ANGIN

7. Rolf Widmer and Alex Arter (1992), 20. http://www.hydroquebec.com/en/ Village Electrification, MHPG Series, 21. G  ittinger, J. (1984), Price: Economic Volume 5 Analysis of Agricultural Project, The World Bank 8. J. Gieseke and E. Mosonyi (2003), Wasserkraftanlagen, Planung, Bau und Betrieb, Springer.

10. E. Mosonyi (1991), High-Head Power Plants, Water Power Development, Volume 2 A & B, Akademiai Kiado, Budapest

BIOMASSA

22. Fritz, J. Jack (1984), et al: Economic and Financial Feasibility, in: Small and Mini Hydropower Systems, Chapter 9. E. Mosonyi (1987), Low-Head Power 11, McGraw-Hill Plants, Water Power Development, Volume 1, Akademiai Kiado, Budapest 23. Fink, H., and Oelert G. (1985), A Guide to the Financial Evaluation of Investment Projects in Energy Supply, GTZ

MIKROHIDRO

11. Pusat Pengembangan Penataran Guru 24. Goldsmith, Kurt (1993), Economic Teknologi (PPPGT) Bandung dan PT. and Financial Analysis of Hydropower Entec Indonesia (2010), Introduction Projects, in: Hydropower Of Renewable Energy Lesson Modules Development, Volume 6, Norwegian At The Technical Schools In Indonesia, Institute of Technology, Bandung.

285

APPENDIX APPENDIX

12. ESMAP-The World Bank (2000), Mini-

APPENDIX

3

JAWABAN

286

WEBSITES YANG BERKAITAN DENGAN ENERGI TERBARUKAN 1. TSU http://tsu.or.id/cms/ 2. Green PNPM database http://pnpm-lmp.com/lapkerja2/home/index.php 3. Green PNPM http://www.pnpm-lmp.com/ 4. ESDM http://www.esdm.go.id/index.html 5. DJLPE E-Government Portal http://www.djlpe.esdm.go.id/index.php 6. Energi Bersih http://reffburn.org/ 7. Planet Hijau www.planethijau.com 8. Puslitbang Ketenagalistrikan, Energi Baru Terbarukan dan Konservasi Energi – KESDM www.p3tkebt.esdm.go.id 9. Clearinghouse Energi Terbarukan & Konservasi Energi www.energiterbarukan.net 10. LAPAN http://www.lapan.go.id/

MODUL 1: PENGANTAR ENERGI TERBARUKAN I. Jawaban Pilihan Soal Ganda 6 A

11 B

2 C

7 B

12 C

3 A

8 C

13 B

4 B

9 D

14 D

3. Energi terbarukan adalah sumber energi yang dihasilkan dari sumberdaya energi yang secara alamiah tidak akan habis dan dapat berkelanjutan jika dikelola dengan baik, antara lain : panas bumi, biofuel, aliran air sungai, panas surya, angin, biomassa, biogas, ombak laut, dan suhu kedalaman laut.

PENGANTAR ET

1 D

PENDAHULUAN

KUNCI JAWABAN

SURYA

4. Kendala dalam pemanfaatan energi terbarukan (ET) untuk elektrifikasi 5 A 10 A 15 C perdesaan adalah (1) Kebijakan Pemerintah terhadap bahan bakar fosil. (2) Energi terbarukan pada umumnya II. Jawaban Soal Isian membutuhkan investasi awal yang 1. Energi adalah kemampuan untuk tinggi. (3) Tidak ada pinjaman lunak melakukan pekerjaan dan melakukan jangka panjang dari Bank / Lembaga berbagai proses kegiatan meliputi keuangan lokal. (4) Kurangnya data dan listrik, energi mekanik dan panas. infrastruktur penunjang. (5) Sumber Sumber energi adalah sebagian dari daya energi terbarukan pada umumnya sumber daya alam antara lain berupa bersifat intermittent. minyak dan gas bumi, batubara, air, 5. Kebijakan energi nasional Indonesia panas bumi, gambut, biomasa dan bertujuan untuk mengurangi sebagainya, baik secara langsung ketergantungan pada minyak dan gas maupun tidak langsung dapat dan untuk membuat variasi campuran dimanfaatkan sebagai energi. Secara energi dengan meningkatkan pangsa umum jenis energi dapat dibedakan dari sumber energi yang lain seperti dalam enam kategori yakni: a. Energi energi terbarukan. Indonesia telah mekanik, b. Energi listrik; c. Energi menargetkan untuk memenuhi pangsa elektromagnetik; d. Energi kimia; e. dari energi terbarukan sampai dengan Energi nuklir; f. Energi panas. 17% pada tahun 2025, seperti yang 2. Daya adalah suatu tingkat / laju di dinyatakan dalam Cetak Biru Program mana energi diubah dari satu bentuk Penerapan Energi Nasional 2007-2025. ke bentuk lainnya, yakni tingkat 6. Dasar dari pengembangan energi dimana pekerjaan dilakukan. Misalnya, terbarukan seperti yang dinyatakan turbin angin mengubah energi kinetik dalam Blue Print Pengelolaan Energi angin menjadi energi listrik (listrik). Nasional adalah target Pemerintah Semakin kuat daya turbin angin akan untuk meningkatkan peranan energi menghasilkan energi listrik yang lebih terbarukan dalam total bauran energi besar. nasional dari kurang dari 4% pada tahun

ANGIN BIOMASSA MIKROHIDRO APPENDIX APPENDIX

287

APPENDIX

3

JAWABAN

2006 menjadi 17% pada tahun 2025. lain-lain. Dalam mencapai target, Pemerintah 8. Teknologi PV mengkonversi langsung telah memberlakukan peraturan untuk cahaya matahari menjadi listrik melalui meningkatkan penggunaan energi perangkat semikonduktor yang disebut terbarukan di Indonesia dan beberapa sel surya, sedangkan teknologi surya peraturan lainnya yang sedang termal memanfaatkan panas dari diformulasikan. radiasi matahari dengan menggunakan 7. Sebutkan beberapa penerapan alat pengumpul panas atau yang biasa teknologi energi terbarukan di disebut kolektor surya. masyarakat perdessaan: 9. Penggunaan PV kebanyakan untuk a. Kebutuhan listrik dan penerangan: elektrifikasi pedesaan, pemompaan air, Dapat dipenuhi dengan telekomunikasi, dan lemari pendingi di memanfaatkan teknologi PV (solar klinik kesehatan pedesaan. home system dan solar lighting), 10. Prospek teknologi energi surya teknologi wind farm/ wind turbine, termal cukup besar, terutama untuk teknologi biogas dan biomass mendukung peningkatan kualitas gasification. pasca-panen komoditi pertanian, b. Kebutuhan air untuk minum, untuk bangunan komersial atau memasak, mencuci, irigasi, dl: Dapat perumahan di perkotaan. dipenuhi dengan memanfaatkan 11. Energi angin adalah sumber energi teknologi solar pumping, wind mill/ terbarukan yang dapat diubah wind pump, solar distillation / solar menjadi energi mekanis dan listrik still (khusus untuk air minum). melalui sistem konversi. Energi kinetik c. Kebutuhan bahan bakar untuk memasak: Dapat dipenuhi dengan memanfaatkan teknologi solar cooker, biogas, briket dari energi biomasa, dll. d. Kebutuhan energi untuk kegiatan produktivitas seperti produksi hasil pertanian / kehutanan, peternakan, perikanan, industri kecil dan menengah, dsb. Teknologi yang dapat dimanfaatkan antara lain ; pengering surya, biogas, biofuel, gasifikasi biomasa, sistem pemompaan tenaga angin, kincir angin untuk tenaga penggerak, dan

288

yang ditampilkan dalam gerakan angin dapat diubah menjadi energi mekanis untuk mengoperasikan perlengkapan mekanis seperti pompa, kincir, dan lain-lain. Energi mekanis kemudian digukan untuk memutar rotor dalam generator untuk menghasilkan listrik. 12. Teori dasar perhitungan potensi listrik tenaga mikro hidro. Debit Sungai: Besarnya debit aliran sungai sepanjang tahun akan selalu berfluktuasi. Di dalam penentuan debit disain suatu PLTMH diambil debit minimum aliran sungai sepanjang tahun untuk menjamin

PENDAHULUAN

MODUL 2: ENERGI SURYA Jawaban Pilihan Soal Ganda 1

B

6

B

11

B

16

A

21

D

2

D

7

C

12

D

17

B

22

A

3

A

8

C

13

A

18

C

23

D

4

D

9

D

14

D

19

B

24

C

PENGANTAR ET

pembangkit dapat beroperasi secara terus menerus. Untuk itu di dalam melakukan detil survei hanya dipilih lokasi dengan sungai yang selalu mengalir sepanjang tahun baik di musim hujan maupun kemarau.

SURYA

Penentuan Tinggi Jatuh (head): 5 C 10 A 15 D 20 C 25 D Selain debit tinggi jatuh juga sangat berpengaruh dalam menentukan besarnya potensi energi mikro hidro. Jawaban Soal Isian Untuk mendapatkan tinggi jatuh yang 1. A. 983 W/m2 optimum dapat digunakan beberapa B. Sama dengan radiasi di atas atap = alternatif sebagai berikut: saluran 983 W/m2 pembawa panjang, pipa pesat pendek C. Atap = 983 W/m2 x 50 m2 = atau saluran pembawa pendek, 49,15 kW pipa pesat panjang. Selain itu perlu Halaman = 983 W/m2 x 10 m2 = 9,83 dipertimbangkan pula jarak antara kW rumah pembangkit terhadap lokasi pemukiman untuk optimasi panjang jaringan transmisi-distribusi. 2. Surya termal : menghasilkan energi Perhitungan Potensi Hidrolik: panas, menggunakan kolektor surya, Parameter utama dalam menentukan sedangkan Fotovoltaik : menghasilkan potensi hidrolik (Ph) adalah besar energi listrik, menggunakan sel surya debit sungai (Q) dan beda tinggi/head 3. Teknologi PV dapat dimanfaatkan (h). dimana saja asalkan tersedia Kapasitas Pembangkit: Sebagai acuan sinar matahari. PV sangat cocok awal untuk mengetahui kapasitas dimanfaatkan di daerah terpencil daya listrik yang dapat dibangkitkan yang sulit dijangkau oleh jaringan dari suatu potensi mikrohidro secara listrik PLN sederhana dapat digunakan asumsi 4. Saat mendung ataupun hujan, modul efisiensi total adalah sebesar η = 0.6. surya masih dapat menghasilkan listrik dengan daya yang lebih kecil dari kapasitas maksimum yang bisa dihasilkannya

ANGIN BIOMASSA MIKROHIDRO

5. Dipasang di area yang terbuka, tidak tertutup oleh bayangan , menghadap ke utara dan menggunakan frame untuk dudukan modul

APPENDIX APPENDIX

289

APPENDIX

3

JAWABAN

6. Asumsi : Lama beroperasi : 12 Jam  Total energi harian = 30 W x 12 jam = 360 Wh Komponen yang dibutuhkan ; a. Modul surya = 360 Wh / 4* = 90 Wp (*insolasi surya 4 jam/hari) = 2 bh modul dengan kapasitas @ 50 Wp

terjadinya proses pengeringan c. Rak pengering : Tempat meletakkan bahan/komoditi yang akan dikeringkan. Rak pengering terdapat di dalam ruang pengering d. Cerobong udara : Meningkatkan sirkulasi udara dan efisiensi pengeringan

b. Baterai = 360 Wh x (3 hari / 12 V )* = 90 Ah (*asumsi selama 3 hari 12. Bersihkan penutup kaca dari debu atau kotoran lain dengan kain lap tidak ada sinar matahari/mendung basah lalu disiram air. Kaca yang dan tegangan baterai 12 V) kurang bersih akan memperlambat c. Tiang lampu = 6 s/d 7 m proses pengeringan d. Sensor gelap/terang Bila kolektor atau ruang pengering 7. Boleh, asalkan menamban modul kemasukan daun kering, kertas, atau surya atau baterai sesuai jumlah kotoran harus dibersihkan dengan beban daya yang ditambahkan. disiram air 8. Dengan menggunakan prinsip kolektor surya yaitu menangkap, mengumpulkan dan menyerap sinar matahari untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan 9. Keuntungan kompor parabola: Masakan cepat matang, efisiensi tinggi dan bisa untuk memasak berbagai jenis makanan. Kelemahan: susah dibuat, membutuhkan areal yang luas, kurang praktis dan tidak ergonomis. 10. Kaca/cermin, kertas, wol, sisa kain, rumput kering, potongan kardus, aluminium foil, kantong plastik, jelaga. 11. a. Kolektor plat pemanas udara : Mengumpulkan dan menyerap panas radiasi matahari b. Ruang

290

pengering

:

tempat

Kurang lebih 2 tahun sekali kolektor dan bagian-bagian luar serta kerangka di cat hitam kembali supaya kerjanya tetap optimal 13. Murah, karena sumber energinya langsung dari matahari Bahan yang dikeringkan bersih, tidak kena debu dan aman dari gangguan ayam, burung, hewan, dan lainnya Proses pengeringan lebih cepat dibanding dijemur secara terbuka Bahan yang dikeringkan tidak perlu di bolak balik dan saat hujan turun kita tidak perlu mengangkatnya Dapat digunakan untuk mengeringkan berbagai bahan, Tahan lama bisa sampai 15 – 25 tahun 14. Secara umum prinsip kerja penyuling

Jawaban Soal Pilihan Ganda: C B C D C C C

8 9 10 11 12 13 14

D C C D C B C

15 16 17 18 19 20 21

D B B C D B C

Jawaban soal isian :

22 23 24 25 26 27 28

C C B C B D D

29 30 31 32 33 34 35

B A D D D C B

6. Contoh data angin sekunder adalah (sebutkan beberapa): daya, energi, kecepatan angin rata rata. 7. Pengolahan data angin untuk sebuah lokasi akan menghasilkan informasi yang bermanfaat untuk pemanfaatan energi angin. Informasi tersebut adalah (sebutkan minimal 3): kecepatan angin (rata rata, maksimum, minimum, lull, distribusi); daya angin spesifik (WPD); dan Energi angin spesifik (EPD).

ANGIN

1 2 3 4 5 6 7

5. Pengelompokan turbin angin menurut kapasitas adalah: skala kecil ( sampai 10 kW; skala menengah (10 – 100 kW) dan skala besar ( > 100 kW).

SURYA

MODUL 3: ENERGI ANGIN

terdiri dari dua jenis yaitu SKEA listrik atau turbin angin untuk menghasilkan listrik dan SKEA mekanik atau kincir angin untuk penggerak mekanik.

PENGANTAR ET

15. Tergantung pada ukuran distilator surya yang digunakan. Semakin besar ukurannya semakin banyak air minum yang bisa dihasilkan.

PENDAHULUAN

air tenaga surya adalah memanaskan air yang akan disuling menggunakan panas yang dihasilkan dari kolektor surya hingga menghasilkan uap air. Kemudian uap air ini akan mengalami kondensasi dan menghasilkan embun yang dialirkan dan ditampung sebagai air bersih.

BIOMASSA

8. Kecepatan angin operasional sebuah turbin angin dinyatakan oleh 4 parameter utama yaitu: cutin; nominal(rated); cut-out dan maksimum.

MIKROHIDRO

1. Turbin angin poros datar adalah turbin angin yang bekerja berdasarkan gaya 9. Dua parameter utama dalam merancang kincir angin untuk angkat (lift) sedangkan poros tegak pemompaan mekanik agar berdasarkan gaya hambat (drag). menghasilkan energi tertentu adalah. 2. Elemen elemen topografi terdiri dari tinggi jatuh (head) dan debit aliran 3 jenis yaitu: kekasaran permukaan; air. orografi dan rintangan. 10. Empat parameter yang 3. Posisi rotor turbin angin dapat dibagi mempengaruhi dalam menentukan dalam 2 (dua) tipe yaitu upwind dan energi yang dihasilkan oleh sebuah downwind. turbin angin, berturut turut adalah 4. Berdasarkan keluaran yang dihasilkan, (tuliskan mulai dari pengaruh yang sistem konversi energi angin (SKEA) paling besar): kecepatan angin;

APPENDIX APPENDIX

291

APPENDIX

3

JAWABAN

diameter rotor; efisiensi total turbin angin dan rapat massa udara.

• Memberikan nilai oktan tinggi dengan biaya rendah sebagai bahan bakar alternatif dengan aditif berbahaya;

MODUL 4: ENERGI BIOMASSA Jawaban Soal Pilihan Ganda: 1 2 3 4 5

D A C C C

6 7 8 9 10

C B A C B

11 12 13 14 15

C C B A D

16 17 18 19 20

A C C A C

Jawaban Soal Isian 1. Iklim tropis umumnya tidak memiliki masalah dengan suhu karena bakteri anaerob berkembang di suhu yang lebih tinggi. Jika Anda tinggal di iklim yang lebih sedang, Anda mungkin perlu untuk memanaskan tangki selama bulan dingin. Jika suhu dalam tangki mencapai suhu di bawah 20 ° C, produksi biogas melambat. Dalam kondisi dingin, Anda tidak akan memiliki pencernaan-hanya poopsicle besar. 2. Jika tinggi campuran dalam tangki sama dengan tinggi pipa keluaran, apa pun dimasukkan melalui pipa masukan akan memaksa volume yang sama keluar tabung keluar di ujung lainnya. 3. Manfaat sebagai berikut seperti: • Meningkatkan efisiensi pembakaran bensin karena oxygenitas yang melekat pada bioetanol sehingga akan diartikan menjadi kinerja yang lebih baik, karbon monoksida berkurang dan emisi hidrokarbon tidak terbakar

292

yang dalam banyak kasus meningkatkan ekonomi bahan bakar;

• Biodegradable tanpa efek yang merugikan terhadap lingkungan; • Mengurangi emisi gas rumah kaca karena pembakaran lebih efisien sehingga secara signifikan mengurangi karbon terbakar; • Efisiensi volumetrik yang tinggi dan pembakaran yang lebih dingin daripada bensin membantu katup selalu dingin dan berperan dalam peningkatan daya; • Bioetanol Murni dapat menggantikan bensin di mesin yang telah dimodifikasi, atau dapat dicampur dengan bensin sampai dengan tiga belas konsentrasi persen (13%) untuk bahan bakar mesin bensin yang tidak dimodifikasi. 4. Bahan bakar yang dicampur dengan etanol 10% akan mengurangi karbon monoksida (CO) emisi sampai 30%. Karbon monoksida adalah gas beracun yang menyumbang polusi udara. Hal ini menjadi perhatian khusus ketika kendaraan yang beroperasi pada suhu yang lebih rendah. Oksigenasi bahan bakar, seperti campuran etanol, menurunkan kadar CO yang dilepaskan, dengan menghasilkan pembakaran lebih lengkap dari bahan bakar. Bensin dicampur dengan etanol 10% akan mengurangi karbon dioksida (CO2) memasuki atmosfer antara 4

b. Luas penampang = 142 (dm3/jam) / 6 (dm/jam) = 24 dm2 c. Panjang dan lebar yang dibutuhkan = akar dari 24 = 4,8989 dm mendekati 5 dm 9. Risiko terbesar tunggal untuk mesin yang berjalan pada gas produk adalah risiko pembentukan tar dalam gas. Hal ini hanya terjadi jika gasifier ini dirancang dengan tidak baik atau dioperasikan dengan buruk. Tar akan menyebabkan bagian-bagian mesin (misalnya batang katup, piston) menjadi lengket dan ini akan menyebabkan kerusakan seperti pushrods bengkok dan patah, arm rocker, con-rods dll. Sebuah mesin tidak boleh dioperasikan jika ada tar hadir dalam gas stream.

ANGIN

10. Gas yang dihasilkan oleh gasifier biomassa bisa digunakan untuk bahan bakar

BIOMASSA

Power generasi: Pada penggilingan padi, Cold Storage, penggilingan tepung, Paper Mills, Re Rolling Mills, pada proses Industri yang memiliki ketersediaan bahan bakar yang kontinyu.

MIKROHIDRO

Aplikasi-Thermal: Dalam semua Jenis Tungku / oven / pengering Thermo Pack / Boiler unit / Re Rolling Mill / Pencairan Alumunium & Kuningan / Pemanasan dan Tungku pemanas dll

293

APPENDIX APPENDIX

7. 60.000 k cal x 100/30 = 200.000 kcal kalor pembakaran yang dibutuhkan. Jika nilai kalor batok kelapa adalah

8. a.Volume 50 kg batok kelapa sebesar = berat/berat jenis = 50 / 0,35 = 142 liter/jam

SURYA

6. Kami harap tidak. Kami pikir ini adalah cara praktis untuk menurunkan energi (dan pendapatan) dari pengelolaan skema re-vegetasi asli, off-pengaturan produksi bahan bakar fosil listrik. Kami pikir ini adalah alasan yang baik untuk melakukan lebih dari sekedar menanam pohon, tapi mempertahankan dan memelihara mereka dan menghasilkan energi terbarukan di sepanjang jalan.

4.000 kcal/kg, maka yang dibutuhkan adalah 50 kg /jam.

PENGANTAR ET

5. Baik etanol dan metanol adalah alkohol. Etanol merupakan fermentasi alkohol, juga digunakan sebagai minuman alkohol, dibuat terutama dari gandum tetapi juga dapat dilakukan dari berbagai sumber seperti tepung atau gula dari kentang, whey keju, tebu, atau bahkan dari selulosa dalam bahan tanaman atau limbah kertas. Metanol biasanya dibuat dari gas alam atau batubara, dan juga dikenal sebagai “alkohol kayu”. Methanol sangat korosif, lebih stabil daripada etanol, sangat beracun, tidak boleh dikonsumsi oleh manusia atau hewan, dan dapat merusak komponen sistem bahan bakar plastik dan karet (elastomer).

PENDAHULUAN

dan 7%. Karbon dioksida merupakan produk normal dari bahan bakar pembakaran yang berkontribusi terhadap pemanasan global. Lebih banyak CO2 diserap oleh pertumbuhan tanaman daripada yang dirilis oleh produksi dan penggunaan etanol.

APPENDIX

3

JAWABAN

MODUL 5: MIKROHIDRO Jawaban Pilihan Soal Ganda 1B 2B 3A 4D 5C

6C 7B 8C 9B 10 A

11 D 12 B 13 C 14 B 15 A

16 D 17 A 18 C 19 A 20 D

21 B 22 C 23 C 24 C 25 D

Jawaban Soal Isian 1. Dengan Hn =60m, Q =100 liter per detik=0.1 m3 per detik, g=10 m per detik2, dan η =60%, maka P = η x Q x Hn x g Kilo Watt = 0,6 x 0,1 x 60 x 10 = 36 kW 2. Dengan aturan Simpson diperoleh A=w/3 x [2(y2) + 4(y1+y3)] = 0.198 m2. Kecepatan debit rata-rata (vm) diperoleh dari kecepatan permukaan (vs) dikurangi faktor koreksi 0.25, sehingga vm= 2.5 m per detik. Maka debit sungai Q =A x v = 0.198 m2 x 2.5 m per detik = 0.495 m3 per detik. 3. a. Turbin pleton b. Turbin crossflow c. Turbin Kaplan d. Turbin Francis 4. Keunggulan pemanfaatan MHP dibandingkan energi terbarukan lainnya?

- Efisiensi yang lebih tinggi (70 – 90 %), yang pada prinsipnya lebih baik daripada teknologi energi yang lain - Faktor kapasitas (capacity factor) yang tinggi, biasanya lebih besar dari 50% (tergantung aplikasi sistem), dibandingkan dengan PV 10% dan 30% untuk angin. Olehkarena itu lebih handal dalam sistem jaringan tersendiri. (off grid) - Lebih mudah diprediksi, biasanya berubah sesuai dengan pola curah hujan tahunan - Perubahan sistem yang lebih lambat, sumber dimana energi dibangkitkan (air) berubah secara berangsurangsur dari hari ke hari (tidak dari menit ke menit)

294

- Keterkaitan dengan beban lebih baik, dimana output juga konstan pada malam ataupun siang hari. Dibeberapa wilayah bahkan permintaan beban meningkat ketika air lebih besar dimana daya yang dihasilkan mencapai maksimum. - Tahan lama dan handal. sistem MHP dapat dipakai sampai 50 tahun bahkan lebih, dan cukup mudah untuk ditangani oleh penduduk desa. 5. Sistem utama pada PLTMH adalah sebagai berikut

a) sistem hidrolik yang terdiri dari ; • intake • saluran pelimpah (spillway) •b  ak pengendap pasir (desilting chamber/sandtrap) • saluran pembawa (headrace) • bak penenang (forebay) • pipa pesat (penstock) • turbin. b) sistem pembangkitan (generator dan juga switchgear) c) b  eban/sistem konsumen (peralatan listrik) d) sistem kontrol (yang mensesuaikan output sistem sesuai dengan beban konsumen, sehingga tegangan dan frekuensi dari listrik yang dibangkitkan tetap konstan pada nilai standard) 6. Komponen sipil utama dan kegunaannya adalah sebagai berikut:

•B  endung pengalihan / Diversion weir Bendung pengalihan mengalihkan aliran yang dibutuhkan untuk pembangkitan daya dari sungai melalui intake ke dalam sistem penyaluran air pada sebuah MHP. • lubang intake / Intake orifice

konsekuensi yang fatal (erosi dan tanah longsor). • Bak penenang / Forebay

• Pintu intake / Intake gate

•B  ak pengendap pasir / Settling basin – sandtrap

•P  elimpah dan saluran pelimpah / Spillway and spillway channels

• Pipa pesat / Penstock Pipa pesat (atau pipa tekanan) menghubungkan bak penenang dengan turbin di rumah pembangkit. Pada kebanyakan kasus biasanya pipa baja yang digunakan, tetapi juga plastik (PE, PVC, HDPE) atau beton, juga merupakan material yang dapat digunakan. Pipa pesat didukung oleh sliding blocks dan angkor; expansion joint (sambungan) memungkinkan jika terjadi pemuaian pipa secara memanjang (umumnya akibat pengaruh temperatur). • Rumah pembangkit / Powerhouse Rumah pembangkit harus dapat menjaga peralatan pembangkit dan kontrol dari kondisi cuaca yang buruk dan mencegah akses masuk bagi orang-orang yang tidak berkepentingan. • T ailrace channel pembuang

/

MIKROHIDRO

melalui sistem pelimpah, kelebihan air dikembalikan ke sungai melalui saluran pelimpah. Sistem pelimpah ini juga sangat penting jika sistem saluran pembawa air tertutup (sebagai contoh apabila saringan di bak penenang terhalang) untuk mencegah aliran berlebih yang tidak terkontrol, yang dapat menimbulkan

Pada bak penenang harus juga dipasang saringan untuk mencegah benda-benda yang tidak diinginkan masuk ke dalam pipa pesat.

BIOMASSA

Saluran pembawa mengalirkan air dari intake ke bak penenang dengan kehilangan ketinggian yang minimum. Kadang-kadang diperlukan saluran pembawa yang melintasi sungai kecil atau saluran drainase, biasanya harus dipersiapkan sebuah saluran penyeberangan atau jembatan pipa.

• s ebagai bak akhir untuk mencegah pengisapan udara (air suction) oleh penstok.

ANGIN

Headrace

•B  erfungsi sebagai bak penampungan pada saat beban puncak

SURYA

Bak pengendap pasir (sandtrap) pada dasarnya merupakan saluran dengan potongan melintang yang diperbesar yang mengakibatkan kecepatan aliran menurun. Karena penurunan kecepatan, batu kerikil, pasir dan sedimen akan mengendap dalam bak ini sehingga tidak akan masuk ke dalam saluran pembawa dan yang terpenting tidak akan masuk ke turbin, dimana partikel-partikel ini dapat menyebabkan abrasi pada runner.

Bak penenang membentuk transisi dari saluran pembawa ke pipa pesat. Dalam beberapa kasus baknya diperbesar dengan tujuan;

PENGANTAR ET

Pintu intake mengatur aliran masuk dari sungai ke sistem pembawa air. Pintu air juga memungkinkan untuk menutup sama sekali aliran masuk selama periode perawatan dan selama banjir.

• Saluran pembawa / channel

PENDAHULUAN

Lubang intake merupakan pintu masuk menuju saluran pembawa.

Saluran

Saluran pembuang mengalihkan air kembali ke sungai setelah melalui turbin.

APPENDIX APPENDIX

295

APPENDIX

3

JAWABAN

7. Data dan informasi yang dibutuhkan untuk penilaian awal antara lain adalah:

• Debit dan head yang tersedia •P  eta topografi yang menunjukkan daerah tangkapan lokasi proyek •K  eadaan iklim secara umum dan kondisi-kondisi hidrologi • k ebutuhan beban di lokasi proyek (load demand) •A  kses ke lokasi proyek (transport, komunikasi,dll) •B  iaya konstruksi di lokasi proyek (secara umum)

8. Lokasi proyek mungkin tidak memiliki potensi hidropower yang cukup untuk memenuhi permintaan beban. Pada kasus ini, sungai yang lebih menjanjikan dengan debit lebih besar atau sumber energi alternatif lain harus diidentifikasi 9. Pengukuran

akan memakan waktu. 10. Perbedaan generator sinkron dengan generator asinkron? (lihat tabel berikutnya) 11. K  etika terjadi perubahan beban pada konsumen, misalnya pada malam hari (lebih dari jam 10 malam) dimana beban pembangkit berkurang secara signifikan maka keadaan seperti berikut ini akan terjadi : a. P  utaran generator akan naik karena daya hidrolik yang masuk tetap sama (jika pembangkit tidak menggunakan flow control) b. Dengan naiknya putaran generator maka frekuensi dan tegangan juga akan naik (khususnya generator tanpa AVR). Keadaan ini dapat membahayakan peralatan listrik dan elektronik (lampu putus, peralatan elektronik terbakar)

debit dengen metode bucket cocok untuk mengukur debit 12. Hal-hal pokok perlu diperhatikan pada kecil sampai debit sangat kecil (Q < 5 l/s) perawatan jaringan transmisi adalah: sesuai untuk instalasi pico hydropower; Jaringan transmisi dan distribusi debit penuh sungai Q diarahkan ke digunakan untuk menghantarkan dalam bucket atau ember dengan energi listrik ke konsumen yang volume V [liter] yang diketahui dan biasanya pada tegangan rendah waktu t [detik] untuk pengisian terhadap (220/380 V). Jaringan distribusi pada waktu. Rumusan untuk menentukan umumnya terdiri dari empat kabel, debit sungai adalah sebagai berikut: 1 netral dan 3 line yang masing mempunyai tegangan sama (jika V beban seimbang). Hal-hal yang dapat Q= t dilakukan untuk memelihara jaringan distribusi adalah : Mengkalibrasi bucket sangat penting. •P  emeriksaan sepanjang jaringan Gunakan botol dengan volume yang dari gangguan yang diakibatkan oleh telah diketahui dan hitung banyaknya tumbuhan. Seperti pohon roboh botol-botol yang anda butuhkan dan ranting yang menghalangi untuk mengisi wadah sampai tanda jaringan distribusi terutama jika pembeda. Jika terdapat timbangan menggunakan kabel telanjang. berskala, timbang bucket/ember yang berisi air dan tentukan volumenya. •P  eriksa kerusakan yang mungkin Drum minyak 200 liter dapat juga digunakan untuk debit yang lebih besar (Q < 50 l/dtk) tetapi persiapan (misalnya bendung dan bak) untuk mengarahkan debit ke dalam drum

296

terjadi pada tiang penyangga kabel akan adanya kemungkinan roboh, keropos dll.

•P  eriksa kabel-kabel penghantar terhadap kemungkinan kendor atau

PENDAHULUAN

putus. Ganti jika dianggap perlu dengan jenis yang sama •K  ontrol secara berkala sambungan keperumahan/konsumen. Pastikan masih bagus, tidak ada pencurian daya dan instalasi ilegal.

PENGANTAR ET

Tabel. Perbedaan generator sinkron dengan generator asinkron Generator Sinkron

Ketersediaan

Biasanya perlu dipesan khusus dan untuk Mudah didapat pada hampir semua daya kecil sulit ditemukan dipasaran kategori daya

Konstruksi

Cukup rumit, kadang dilengkapi dengan slip rings, diode dan rangkaian external

Kompak dan simple.

Harga

Untuk daya kecil