Konversi Energi.docx

KONVERSI ENERGI

OLEH: DAINANTA YUDHISTHIRA RADIADA 41620642

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO UNDIKNAS DENPASAR 2016

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas limpahan rahmat dan hidayahNya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah konversi energi. Makalah ini merupakan pelengkap kuliah Konversi Energi. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan makalah ini masih sangat jauh dari kata sempurna, baik dari segi penyusunan materi, bahasan ataupun pendeskripsian materi, ataupun penulisannya. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun, khususnya dari dosen mata kuliah konversi energi serta dari rekan – rekan mahasiswa Teknik elektro, Undiknas University, sehingga bisa menjadi bahan acuan bagi penulis untuk bisa menjadi lebih baik di masa yang akan datang.

Denpasar, 16 November 2016

Penulis

ii

DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL .............................................................................................................

i

KATA PENGANTAR.............................................................................................................

ii

DAFTAR ISI ........................................................................................................................

iii

BAB I

PENDAHULUAN ...................................................................................................

1

1.1.

Latar Belakang ....................................................................................................

1

1.2.

Batasan Masalah .................................................................................................

1

1.3.

Tujuan .................................................................................................................

2

1.3.1.

Tujuan Umum ...................................................................................................

2

1.3.2.

Tujuan Khusus ..................................................................................................

2

1.4.

Manfaat ..............................................................................................................

2

BAB II

PEMBAHASAN .....................................................................................................

3

2.1.

Pengertian Konversi Energi.................................................................................

3

2.2.

Macam-macam Energi Alternatif........................................................................

4

2.2.1.

Matahari ...........................................................................................................

5

2.2.2.

Panas Bumi (geothermal) .................................................................................

7

2.2.3.

Angin.................................................................................................................

12

2.2.4.

Air (Hydropower)..............................................................................................

17

2.2.5.

Gas Alam ...........................................................................................................

19

2.2.6.

Hidrogen ...........................................................................................................

22

2.2.7.

Biomassa...........................................................................................................

26

2.2.8.

Biofuel / Biogas.................................................................................................

29

2.2.9.

Energi Pasang Surut (Tidal)...............................................................................

33

2.2.10. Gelombang Laut ...............................................................................................

35

2.2.11. Biodiesel ...........................................................................................................

39

2.2.12. Bioethanol ........................................................................................................

42

2.2.13. Osmosis ............................................................................................................

44 iii

2.2.14. Mikro Hidro ......................................................................................................

47

2.2.15. Nuklir ................................................................................................................

49

BAB III PENUTUP.............................................................................................................

53

3.1.

Kesimpulan .........................................................................................................

53

3.2.

Saran ...................................................................................................................

53

DAFTAR PUSTAKA

iv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Energi merupakan salah satu masalah utama yang dihadapi oleh hampir seluruh negara didunia. Hal ini mengingat energi merupakan salah satu faktor utama bagi terjadinya pertumbuhan ekonomi suatu negara. Permasalahan energi menjadi semakin kompleks ketika kebutuhan yang

meningkat akan energi dari seluruh negara di dunia untuk menopang

pertumbuhan ekonominya justru membuat persediaan cadangan energi konvensional menjadi semakin sedikit Semakin hari energi fosil yang kita miliki semakin berkurang bahkan bisa dikatakan hampir habis. Sedangkan kebutuhan manusia banyak bergantung pada energi fosil ini mulai dari kebutuhan transportasi sampai kebutuhan listrik rumah dan kantor. Negara Indonesia ini kaya akan sumber daya alamnya banyak sekali sumber daya alam yang dapat dikonversikan menjadi beberapa energi alternatif pengganti energi fosil yang hampir habis. Pada makalah ini, penulis akan memperkenalkan dan membahas energi alternatif yang dapat digunakan sebagai pengganti energi fosil

1.2 Rumusan Masalah Permasalahan pada makalah ini dititikberatkan pada perkenalan dan penerapan berbagai macam sumber energi alternatif yang dapat dikonversi menjadi energi listrik.

1

1.3 Tujuan Adapun tujuan dari penyusunan makalah ini dapat saya bagi menjadi dua:

1.3.1 Tujuan Umum Memberikan penjelasan mengenai energi alternatif seagai energi terbarukan yang dapat mengganti energi fosil guna menjadi energi primer pada sistem konversi energi

1.3.2 Tujuan Khusus Untuk memenuhi tugas mata kuliah Konversi Energi yang sedang saya pelajari

1.4 Manfaat Adapun manfaat dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut: 

Mengetahui macam-maca energi alternatif



Mengetaui cara kerja konversi listrik dari masing-masing energi alternatif



Mengetahui kelebihan dan kekurangan masing-masing energi alternatif

2

BAB II PEMBAHASAN

2.1

Pengertian Konversi Energi Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia, konversi adalah perubahan dari satu bentuk

(rupa, dan sebagainya) ke bentuk (rupa, dan sebagainya) yang lain. Sedangkan energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja (misalnya untuk energi listrik dan mekanika) atau bisa juga disebut daya (kekuatan) yang dapat digunakan untuk melakukan berbagai proses kegiatan. Jadi dapat disimpulkan konversi energi adalah perubahan dari satu bentuk daya untuk melakukan kerja ke bentuk daya lainnya. Energi dalam pengetahuan teknologi dan fisika dapat diartikan sebagai kemampuan melakukan kerja. Energi di dalam alam adalah suatu besaran yang kekal (hukum termodinamika pertama). Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat dikonversikan/berubah dari bentuk energi yang satu ke bentuk energi yang lain, misalnya pada kompor di dapur, energi yang tersimpan dalam minyak tanah diubah menjadi api. Selanjutnya jika api digunakan untuk memanaskan air dalam panci, energi berubah bentuk lagi menjadi gerak molekul-molekul air. Perubahan bentuk energi ini disebut konversi. Secara umum, konsep konversi energi alternatif menjadi energi listrik dapat dilihat pada gambar dibawah.

Gambar 2.1 Konsep konversi energi 3

Energi primer adalah sumber energi alternaatif yang akan dikonversi menjadi energi listrik. Energi tersebut selanjutnya akan menuju Penggerak Mula (Prime Mover/PM) yang umumnya berupa turbin. Dari turbin akan dilanjutkan ke generator yang berfungsi mengkonversi energi alternatif tersebut menjadi energi listrik.

2.2

Macam-macam Energi Alternatif Permasalahan pembangkit listrik yang sangat tergantung pada bahan bakar fosil sangat

rawan apabila ketersediaan minyak bumi dan batubara Indonesaia akan habis pada 10 – 25 tahun mendatang. Apalagi saat ini Indonesia semakin defisit energi (importir minyak dan gas). Pada sisi lain, sesungguhnya Indonesia mempunyai potensi ketersediaan energi luar biasa besarnya, yaitu sumber energi terbarukan, yang sering disebut sebagai energi alternatif berupa air, panas bumi, biomasa (limbah organik), sinar matahari (surya) dan angin. Beberapa energi alternatif yang dapat dikonversi menjadi energi listrik, diantaranya: 1) Matahari 2) Panas Bumi (Geothermal) 3) Angin 4) Air (Hydropower) 5) Gas Alam 6) Hidrogen 7) Biomassa 8) Biofuel / Biogas 9) Energi Pasang Surut / Tidal 10) Gelombang Laut 11) Biodiesel 12) Bioetanol 13) Osmosis 14) Mikro Hidro 15) Energi Nuklir

2.2.1 Matahari 4

Energi matahari adalah sumber energi yang sangat besar dan bersifat kontinyu. Selain itu energi matahari tidak mengandung polusi, tidak habis dipakai dan gratis. Untuk mengatasi krisis energi listrik dari bahan bakar minyak bumi, maka solusi yang dapat digunakan adalah dengan mengkonversi energi matahari menjadi energi listrik. Oleh karena matahari hanya terbit selama 12 jam dalam satu hari (24 jam) maka energi matahari harus dapat dimanfaatkan seoptimal mungkin. Caranya adalah dengan merubah energi matahari berupa panas menjadi energi listrik. Untuk melaksanakan konversi energi matahari menjadi energi listrik adalah dengan menggunakan silikon, batere, dan peralatan inverter, sehingga dapat menghasilkan energi listrik yang kontinyu sesuai dengan beban yang ada. Cara kerja sistem Pembangkit Listrik Tenaga Matahari dengan menggunakan GridConnected panel sel surya Photovoltaic: . Modul sel surya Photovoltaic merubah energi surya menjadi arus listrik DC. Arus listrik DC yang dihasilkan ini disimpan dalam accumulator. Kemudian dari accumulator dialirkan melalui suatu inverter (pengatur tenaga) yang merubahnya menjadi arus listrik AC, dan juga dengan otomatis akan mengatur seluruh sistem. Listrik AC akan didistribusikan melalui suatu panel distribusi indoor yang akan mengalirkan listrik sesuai yang dibutuhkan peralatan listrik. Besar dan biaya konsumsi listrik yang dipakai di rumah akan diukur oleh suatu Watt-Hour Meters.

Gambar 2.2 Konstruksi Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) di Bangli Sumber: antaranews.com

5

Gambar 2.3 Bagan Konversi Energi Matahari

Tenaga listrik yang dihasilkan oleh satu solar cell sangat kecil maka beberapa solar cell harus digabungkan sehingga terbentuklah satuan komponen yang disebut module. Produk yang dikeluarkan oleh industri-industri solar cell adalah dalam bentuk module ini.Pada aplikasinya, karena tenaga listrik yang dihasilkan oleh satu module masih cukup kecil (ratarata maksimum tenaga listrik yang dihasilkan 130 W) maka dalam pemanfaatannya beberapa module digabungkan dan terbentuklah apa yang disebut array. Sebagai contoh untuk menghasilkan listrik sebesar 3 kW dibutuhkan array seluas kira-kira 20 ~ 30 meter persegi.

6

2.2.2 Panas Bumi (Geothermal) Geothermal didefinisikan sebagai panas yang berasal dari dalam bumi. Menurut pasal 1 UU No.27 tahun 2003 tentang Panas Bumi, Panas Bumi adalah sumber energi panas yang terkandung di dalam air panas, uap air, dan batuan bersama mineral ikutan dan gas lainnya yang secara genetik semuanya tidak dapat dipisahkan dalam suatu sistem Panas Bumi dan untuk pemanfaatannya diperlukan proses penambangan. Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) Republik Indonesia menyatakan, Dari 50.000 MW potensi panas bumi dunia, potensi energi panas bumi di Indonesia ialah sebesar 27.000 MW yang tersebar di 253 lokasi atau mencapai 40% dari cadangan panas bumi dunia. Dengan kata lain, Indonesia merupakan negara dengan sumber energi panas buni terbesar di dunia.

Gambar 2.4 Peta Sumber Energi Panas Bumi di Indonesia Untuk membangkitkan listrik dengan panas bumi dilakukan dengan mengebor tanah di daerah yang berpotensi panas bumi untuk membuat lubang gas panas yang akan dimanfaatkan untuk memanaskan ketel uap (boiler) sehingga uapnya bisa menggerakkan turbin uap yang tersambung ke Generator. Untuk panas bumi yang mempunyai tekanan tinggi, dapat langsung memutar turbin generator, setelah uap yang keluar dibersihkan terlebih dahulu.

7

Komponen utama PLTP secara umum antara lain: 1) Steam receiving header Merupakan suatu tabung yang berfungsi sebagai pengumpul uap sementara dari beberapa sumur produksi sebelum didistribusikan ke turbin. Steam Receiving Header dilengkapi dengan system pengendalian kestabilan tekanan (katup) dan rufture disc yang berfungsi sebagai pengaman dari tekanan lebih dalam system aliran uap. 2) Vent structure Merupakan bangunan pelepas uap dengan peredam suara. Vent structure dilengkapi dengan katup – katup pengatur yang system kerjanya pneumatic. Udara bertekanan yang digunakan untuk membuka untuk membuka dan menutup katup diperoleh dari dua buah kompresor yang terdapat di dalam rumah vent structure. Adapun fungsi dari vent structure adalah sebagai berikut: 

Sebagai pengatur tekanan ( agar tekanan uap masuk turbin selalu konstan),



Sebagai pengaman yang akan membuang uap bilaterjadi tekanan lebih di steam receiving header,



Membuang kelebihan uap jika terjadi penurunan beban atau unit stop.

3) Separator Separator adalah suatu alat yang berfungsi sebagai pemisah zat – zat padat, silica, bintik – bintik air, dan zat lain yang bercampur dengan uap yang masuk ke dalam separator. 4) Demister Demister adalah alat yang berbentuk tabung silinder yang didalamnya terdapat kisi – kisi baja yang berfungsi untuk mengeliminasi butir – butir air yang terbawa oleh uap dari sumur – sumur panas bumi. 5) Turbin Hampir di semua pusat pembangkit tenaga listrik memilii turbin sebagai penghasil gerakkan mekanik yang akan diubah menjadi energi listrik melalui generator. 6) Generator Generator adalah sebuah alat yang berfungsi untuk merubah energi mekanik putaran poros turbin menjadi energi listrik. 8

7) Trafo utama Berfungsi mentransformasikan daya listrik, dengan merubah besaran tegangannya, sedangkan frekuensinya tetap. Tahapan survei eksplorasi sumber panas bumi adalah seperti berikut. 1) Survei pendahuluan dengan interpretasi dan analisa foto udara dan citra satelit 2) Kajian kegunungapian atau studi volkanologi 3) Pemetaan geologi dan strutur geologi 4) Survei geokimia 5) Survei geofisika 6) Pemboran eksplorasi

Secara umum ada 3 sistem konversi energi panas bumi menjadi tenaga listrik, yaitu: 1) Sistem Uap Kering (Dry Steam) PLTP sistem dry steam mengambil sumber uap panas dari bawah permukaan. Sistem ini dipakai jika fluida yang dikeluarkan melalui sumur produksi berupa fasa uap. Uap tersebut yang langsung dimanfaatkan untuk memutar turbin dan kemudian turbin akan mengubah energi panas bumi menjadi energi gerak yang akan memutar generator untuk menghasilkan energi listrik.

Gambar 2.5 Skema Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi Sistem Dry Steam 9

Syarat-syarat sistem dry steam: •

Mempunyai suhu yang relative tinggi ( > 230 0C)

•

Memiliki teakanan uap yg cukup besar (> 3,5 atm)

•

Memiliki volume uap yg cukup banyak (10 ton/jam atau setara 1000 kW listrik)

•

Letaknya tidak terlalu dalam dari permukaan bumi (maks 2500 m)

•

Fluidanya tidak bersifat korosif

2) Sistem Uap Basah (Flash Steam) PLTP sistem Flash Steam merupakan PLTP yang paling umum digunakan. Pembangkit jenis ini memanfaatkan reservoir panas bumi yang berisi air dengan temperatur lebih besar dari 182°C. Air yang sangat panas ini dialirkan ke atas melalui pipa sumur produksi dengan tekanannya sendiri. Karena mengalir keatas, tekanannya menurun dan beberapa bagian dari air menjadi uap. Uap ini kemudian dipisahkan dari air dan dialirkan untuk memutar turbin. Sisa air dan uap yang terkondensasi kemudian disuntikkan kembali melalui sumur injeksi kedalam reservoir, yang memungkinkan sumber energi ini berkesinambungan dan terbaharui.

Gambar 2.6 Skema Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi Sistem Flash Steam 10

3) Sistem Uap Air Panas (Binary Circle) PLTP sistem Binary Cycle dioperasikan dengan air pada temperatur lebih rendah yaitu antara 107°-182°C. Pembangkit ini menggunakan panas dari air panas untuk mendidihkan fluida kerja yang biasanya senyawa organik (misalnya iso-butana) yang mempunyai titik didih rendah. Fluida kerja ini diuapkan dengan heat exchanger yang kemudian uap tersebut digunakan untuk memutar turbin. Air kemudian disuntikkan kembali kedalam reservoir melalui sumur injeksi untuk dipanaskan kembali. Pada seluruh proses dalam sistem ini air dan fluida kerja terpisah, sehingga hanya sedikit atau tidak ada emisi udara.

Gambar 2.7 Skema Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi Sistem Binary Circle Beberapa keunggulan sumber energi panas bumi adalah: 

Menyediakan tenaga listrik yang andal dengan pembangkit yang tidak memakan tempat



Terbarui dan berkesinambungan



Memberikan tenaga beban dasar yang konstan



Dapat meng”conserve” bahan bakar fosil



Memberikan keuntungan ekonomi secara lokal



Dapat dikontrol secara jarak jauh



Dapat mengurangi polusi dari penggunaan bahan bakar fosil

11

2.2.3 Angin Angin timbul akibat sirkulasi di atmosfer yang dipengaruhi oleh aktivitas matahari dalam menyinari bumi yang berotasi. Dengan demikian, daerah khatulistiwa akan menerima energi radiasi matahari lebih banyak daripada di daerah kutub, atau dengan kata lain, udara di daerah khatulistiwa akan lebih tinggi dibandingkan dengan udara di daerah kutub. Perbedaan berat jenis dan tekanan udara inilah yang akan menimbulkan adanya pergerakan udara. Pergerakan udara inilah yang didefinisikan sebagai angin. Udara yang bergerak ini yang merupakan energi yang dapat diperbaharui, yang dapat digunakan untuk memutar turbin dan akhirnya dapat menghasilkan listrik. Berdasarkan data kecepatan angin di berbagai wilayah, sumberdaya energi angin Indonesia berkisar antara 2,5 – 5,5 m/detik pada ketinggian 24 meter di atas permukaan tanah. Dengan kecepatan tersebut sumberdaya energi angin Indonesia termasuk dalam kategori kecepatan angin kelas rendah hingga menengah. Secara keseluruhan, potensi energi angin Indonesia diperkirakan mencapai 9.290 MW. Berikut ini adalah peta potensi energi angin di Indonesia yang dapat digunakan sebagai referensi dalam mengembangkan pembangkit listrik tenaga angin di Indonesia. Perbedaan kecepatan udara terlihat dari perbedaan warnanya. Biru menyatakan kecepatan udara rendah, sedangkan hijau, kuning, merah dan sekitarnya menyatakan semakin besarnya kecepatan angin.

Gambar 2.8 Peta Persebaran Kecepatan Angin di Indonesia

12

Pembangkit Listrik Tenaga Angin mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin angin atau kincir angin. Cara kerjanya cukup sederhana, energi angin yang memutar turbin angin, diteruskan untuk memutar rotor pada generator dibagian belakang turbin angin, sehingga akan menghasilkan energi listrik. Energi Listrik ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum dapat dimanfaatkan. Angin kelas 3 adalah batas minimum dan angin kelas 8 adalah batas maksimum energi angin yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik. Beberapa peralatan utama dalam proses konversi energi angin menjadi listrik, yaitu: 1) Kincir angin Cara kincir angin bekerja sangat sederhana yaitu angin akan meniup bilah kincir angin sehingga bilah bergerak, bilah kincir angin akan memutar poros didalam nacelle. Poros dihubungkan ke gearbox, di gearbox kecepatan perputaran poros ditingkatakan dengan cara mengatur perbandingan roda gigi dalam gearbox. Gearbox dihubungkan ke generator. Generator merubah energi mekanik menjadi energi listrik dari generator energi listrik menuju transformer untuk menaikan tegangannya kemudian baru didistribusikan ke konsumen

Gambar 2.9 Kincir Angin 13

2) Turbin angin Turbin angin adalah pengembangan dari kincir angin. Turbin angin dapat mengkonversi energi angin menjadi energi listrik. Untuk membuatnya, model aerodinamis digunakan untuk menentukan tinggi manara yang optimal, menentukan sistem control, jumlah dan bentuk dari bilah turbin, serta bentuk keseluruhan. Sebuah turbin dengan sumbu horizontal terbagi menjadi tiga komponen utama, yaitu:  Komponen rotor  Komponen generator 

Komponen struktural

Gambar 2.10 Komponen Turbin Angin Penjelasan: 

Anemometer: Mengukur kecepatan angin dan mengirim data angin ke Alat Pengontrol.



Blades (Bilah Kipas): Kebanyakan turbin angin mempunyai 2 atau 3 bilah kipas. Angin yang menghembus menyebabkan turbin tersebut berputar.



Brake (Rem): Suatu rem cakram yang dapat digerakkan secara mekanis dengan bantuan tenaga listrik atau hidrolik untuk menghentikan rotor atau saat keadaan darurat. 14



Controller (Alat Pengontrol): Alat Pengontrol ini men-start turbin pada kecepatan angin kira-kira 12-25 km/jam, dan kemudian mematikannya pada kecepatan 90 km/jam. Turbin tidak beroperasi di atas 90 km/jam. Hal ini dikarenakan tiupan angin yang terlalu kencang dapat merusakkannya.



Gear box (Roda Gigi): Roda gigi menaikkan putaran dari 30-60 rpm menjadi sekitar 1000-1800 rpm. Ini merupakan tingkat putaran standar yang disyaratkan untuk memutar generator listrik.



Generator: Generator pembangkit listrik, biasanya sekarang disebut alternator arus bolak-balik.



High-speed shaft (Poros Putaran Tinggi): Berfungsi untuk menggerakkan generator.



Low-speed shaft (Poros Puutaran Rendah): Poros turbin yang berputar kirakira 30-60 rpm.



Nacelle (Rumah Mesin): Rumah mesin ini terletak di atas menara . Di dalamnya berisi gearbox, poros putaran tinggi / rendah, generator, alat pengontrol, dan alat pengereman.



Pitch (Sudut Bilah Kipas): Bilah kipas dapat diatur sudutnya sesuai dengan kecepatan rotor yang dikehendaki. Tergantung kondisi angin yang terlalu rendah atau terlalu kencang.



Rotor: Bilah kipas bersama porosnya dinamakan rotor.



Tower (Menara): Menara bisa dibuat dari pipa baja, beton, ataupun rangka besi. Karena kencangnya angin bertambah dengan seiring dengan bertambahnya ketinggian, maka makin tinggi menara makin besar tenaga angin yang didapat.



Wind direction (Arah Angin): Adalah turbin yang menghadap angin. Desain turbin lain ada yang mendapat hembusan angin dari belakang.



Wind vane (Tebeng Angin): Mengukur arah angin, berhubungan dengan penggerak arah yang memutar arah turbin disesuaikan dengan arah angin.

15



Yaw drive (Penggerak Arah): Penggerak arah memutar turbin ke arah angin untuk desain turbin yang menghadap angin. Untuk desain turbin yang mendapat hembusan angin dari belakang tak memerlukan alat ini.



Yaw motor (Motor Penggerak Arah): Motor listrik yang menggerakkan yaw drive.

Secara umum sistem kelistrikan dari PLTB dapat dibagi menjadi 2 yaitu 1)

kecepatan konstan Keuntungan dari sistem kecepatan konstan (fixed-speed) adalah murah, sistemnya sederhana dan kokoh (robast). Sistem ini beroperasi pada kecepatan putar turbin yang konstan dan menghasilkan daya maksimum pada satu nilai kecepatan angin. Sistem ini biasanya menggunakan generator tak-serempak (unsynchronous generator), dan cocok diterapkan pada daerah yang memiliki potensi kecepatan angin yang besar.

2)

kecepatan berubah Secara umum sistem variable speed mengaplikasikan elektronika daya untuk mengkondisikan daya, seperti penyearah (rectifier), Konverter DC-DC, ataupun Inverter.

Keuntungan utama dari penggunaan pembangkit listrik tenaga angin secara prinsipnya adalah disebabkan karena sifatnya yang terbarukan. Hal ini berarti eksploitasi sumber energi ini tidak akan membuat sumber daya angin yang berkurang seperti halnya

penggunaan bahan bakar fosil. Pembangkit Listrik Tenaga Angin juga berdampak terhadap lingkungan sekitar, dampak yang paling jelas adalah dampak visual, karena pembangkit listrik ini membutuhkan tempat yang luas untuk skala besar.

16

2.2.4 Air (Hydropower) Hydropower adalah energi listrik yang dihasilkan dari kekuatan air. air bergerak menyimpan energi alami yang sangat besar. Hydropower dibuat dengan cara membendung air sungai, kemudian menggunakan pipa air tersebut diarahkan menuju turbin. Hal inilah yang terjadi pada PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air). Pembangkit listrik ini bekerja dengan cara merubah energi air yang mengalir(dari bendungan atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air) dan darienergi mekanik menjadi energi listrik (dengan bantuan generator). Kemudian energi listrik tersebutdialirkan melalui jaringan-jaringan yang telah dibuat, hingga akhirnya energi listrik tersebut sampai ke konsumen. Berdasarkan kapasitasnya, PLTA diklasifikasi menjadi 4, yaitu, mikro hidro (0-99kW), PLTA kapasitas rendah (100kW-999kW) , PLTA kapasitas sedang (1000kW – 9999kW) dan PLTA kapasitas tinggi (lebih dari 10000kW).

Gambar 2. 11 Skema Hydropower Berdasarkan gambar diatas, komponen umum dari pembangkit listrik tenaga air. Antara lain: Reservoir

: tempat penampungan jutaan meter kubik air yang akan diubah energinya menjadi energi mekanik penggerak turbin

17

Dam

:bangunan yang berfungsi menahan laju air hingga mencapai ketinggian tertentu

Intake

: fasilitas yang digunakan untuk mengambil air dari reservoir ke dalam saluran air

Control gate : mengatur masuknya air kedalam penstock yang menuju turbin Penstock

: saluran air masuk ke turbin dengan sudut kemiringan tertentu

Power house : terdiri dari turbin, generator dan transformator Turbin

: mesin yang mengubah energi kinetic air menjadi energi mekanik untuk menggerakkan generator

Generator

: alat yang mengubah energi mekanik dari putaran turbin menjadi energi listrik

Transformator: alat untuk menaikkan tegangan sebelum ditransmisikan Power lines

: jalur transmisi daya yang berfungsi untuk mendistribusikan listrik yang telah dibangkitkan

Cara kerja PLTA ialah, air dialirkan melalui pintu air yang sudah diatur untuk mendapatkan debit air yang diinginkan. Aliran air akan melalui pipa pesat, dimana pada pipa pesat ini tekanan air meningkat. Air pada pipa pesat kemudian akan jatuh pada baling-baling turbin sehingga turbin dapat berputar. Karena turbin berputar, maka poros yang terpasang pada turbin yang terhubung dengan generator juga akan ikut berputar. Putaran generator, menyebabkan terjadinya medan magnet antara stator dan rotor, sehingga akan terjadi aliran elektromagnetis dan inilah yang disebut listrik. Listrik ini dialirkan ke transformator lalu dialirkan ke gardu induk. Keunggulan PLTA ialah tidak menimbulkan pencemaran, dapat menghapuskan biaya bahan baku, selain itu bendungan PLTA juga bisa dijadikan tanggul ketika terjadi banjir dan juga bisa jadi tempat rekreasi. Kelemahan PLTA ialah membutuhkan lahan yang luas serta investasi yang besar, PLTA juga bergantung dari ketersediaan air sungai sehingga harus tetap menjaga daerah tangkapan air.

18

2.2.5 Gas alam Gas bumi merupakan sumber daya alam dengan cadangan terbesar ketiga di dunia setelah batu bara dan minyak bumi.Gas Bumi merupakan bahan bakar bersih dan ramah lingkungan (emisi karbon yang cukup rendah), memiliki nilai kalori yang cukup tinggi, pembakaran yang efisien, potensi pemanfaatan yang cukup besar, serta harga yang relatif murah bila dibandingkan dengan produk olahan Minyak Bumi. Selain minyak bumi Indonesia memiliki cadangan gas alam yang cukup besar, yaitu sebesar 170 TSCF dan produksi per tahun mencapai 2,87 TSCF, dengan komposisi tersebut Indonesia memiliki reserve to production(R/P) mencapai 59 tahun. Gas alam juga memiliki harga yang stabil karena jauh dari muatan politis, tidak seperti minyak bumi. Salah satu pemanfaatan Gas Bumi di sektor energi adalah sebagai bahan bakar pada Pembangkit Listrik Tenaga Gas. Proses konversi yang terjadi adalah perubahan dari energi mekanik menjadi energi listrik melalui putaran turbin gas yang digerakkan oleh kecepatan aliran gas dengan tekanan terterntu yang diarahkan ke bilah-bilah turbin termaksud. Prinsip kerja singkat Pembangkit Listrik Tenaga Gas adalah sebagai berikut: udara dimasukkan ke dalam kompressor sehingga terjadi peningkatan temperatur dan tekanan, proses ini disebut proses kompresi. Udara yang dihasilkan dari kompressor akan digunakan sebagai udara pembakaran dan juga mendinginkan bagian-bagian turbin gas. Setelah dikompresi, udara tersebut dialirkan ke ruang bakar. Bila bahan bakar yang digunakan adalah Gas Bumi, maka udara dicampur dengan bahan bakar untuk dibakar dalam ruang bakar. Namun bila bahan bakar yang digunakan adalah produk olahan Minyak Bumi, maka bahan bakar tersebut harus dijadikan jelaga terlebih dahulu sebelum dicampur dengan udara untuk dibakar dalam ruang bakar. Pembakaran bahan bakar dalam ruang bakar menghasilkan gas dengan suhu dan tekanan cukup tinggi yang kemudian dialirkan menuju turbin gas untuk diarahkan ke bilahbilah turbin gas sehingga terjadi konversi energi (entalpi) gas menjadi energi mekanik dalam turbin gas dan kompressor. Kemudian energi mekanik termaksud dikonversikan menjadi energi listrik melalui generator listrik.

19

Secara singkat, pembakaran dalam turbin gas adalah mesin berbahan bakar cair maupun gas yang menggunakan aliran gas untuk menggerakkan bilah-bilah turbin yang terdiri dari kompressor, pembakar, dan turbin [2]. Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Gas terdiri dari: 1.

Peralatan utama yang meliputi : turbin gas, kompressor, generator, dan ruang bakar.

2.

Peralatan pendukung yang meliputi : air intake, blow off valve, variable inlet guide fan, ignitor, lube oil system, hydraulic rotor bearing, exhaust fan oil vapour, power oil system,dan jacking oil system.

Gambar 2.12 Skema Kerja PLTG Mekanisme kerja dari pembangkit listrik tenaga gas alam ialah: 1) Udara dari atmosfir masuk ke penyaring udara ( Air Filter ). 2) Proses kompresi —› Udara dialirkan ke dalam kompresor dan diolah hingga temperatur dan tekanannya naik. 3) Proses Pembakaran —› Udara hasil kompresi dimasukkan ke ruang bakar ( Combustion Chamber ) kemudian dibakar bersama bahan bakar yang menghasilkan gas bertekanan dan bersuhu tinggi. 4) Selanjutnya, gas panas dialirkan ke turbin gas sehingga mengubah energi panas menjadi energi mekanis. 5) Energi mekanis dari turbin gas memutar generator dan menghasilkan energi listrik. 20

Beberapa kelebihan dan kekurangan pembangunan PLTGberbahan baku gas Alam ini. Untuk kelebihannya adalah sebagai berikut: 1) Pembakaran dengan gas alam akan berlangsung lebih sempurna dibanding dengan minyak bakar ataupun bahan bakar padat. 2) Peralatan pembakar yang lebih sederhana, sehingga pelayanan dan perawatan menjadi lebih sederhana. 3) Gas alam diperkirakan tidak mengandung belerang maka temperature cerobong dapat diturunkan, sehingga pembakaran tidak menyebabkan asap hitam yang dapat mencemari lingungan sekitar. 4) Peralatan pembakaran untuk gas alam jauh lebih sederhana dibandingkan dengan peralatan pembakar dari minyak bakar ataupun bahan bakar padat lainnya, yang tidak memerlukan pengabut dan tidak memerlukan pemanasan, sehingga akan lebih ringan biaya investasinya. 5) Harga bahan baku gas alam rata-rata lebih murah dibanding dengan minyak bakar. Sedangkan kekurangan daripada pembangunan PLTG ini adalah sebagai berikut: 1) Dengan tingkat efisiensi yang rendah hal ini merupakan salah satu dari kekurangan sebuah turbin gas dan perkembangannya. 2) Diperlukan investasi yang lebih besar untuk peralatan pengaturan dan instalasi pengamanannya karena gas alam jauh lebih berbahaya dibanding dengan minyak bakar. 3) Biaya pemeliharaan mahal, karena harga sudu-sudunya tinggi atau mahal 4) Sulitnya mencari lokasi penambangan gas alam, atau setidak-tidaknya 5) dalam jangkauan ekonomis untuk transmisi pipa-pipa gas alam.

21

2.2.6 Hidrogen Salah satu bentuk energi terbarukan yang dewasa ini menjadi perhatian besar pada banyak negara, terutama di negara maju adalah hidrogen. Hidrogen juga adalah unsur paling melimpah dengan persentase kira-kira 75% dari total massa unsur alam semesta. Daya hidrogen terutama dalan bentuk sel bahan bakar hidrogen (hydrogen fuel cells) menjanjikan penggunaan bahan bakar yang tidak terbatas dan tidak polusi, sehingga menyebabkan ketertarikan banyak perusahaan energi terkemuka di dunia, industri otomotif maupun pemerintahan. Fuel cell merupakan suatu pembangkit listrik yang mengubah energi kimia langsung menjadi listrik dengan menggunakan hidrogen sebagai bahan bakarnya dan oksigen sebagai oksidannya. Fuel cell berfungsi seperti batere yaitu menghasilkan tegangan listrik. Tegangan keluaran yang dihasilkan oleh fuel cell adalah tegangan searah.

Gambar 2.13 Blok Diagram Masukan dan Keluaran Fuel Cell Kinerja Hydrogen Fuel Cell serupa seperti aki (accu), hanya saja reaksi kimia penghasil tenaga listrik ini menggunakan hidrogen dan oksigen yg bereaksi dan mengalir seperti aliran bahan bakar melalui sebuah motor bakar. Namun tidak ada pembakaran dalam proses pembangkit listrik ini.Dengan demikian limbah dari proses ini hanyalah air murni yang aman untuk dibuang.

Gambar 2.14 Bagan kinerja hydrogen fuel cell 22

Secara sederhana proses dapat dilihat pada Gambar2. diatas : •

Hidrogen (yang ditampung dalam sebuah tabung khusus) dialirkan melewati anoda, dan oksigen/udara dialirkan pada katoda

•

Pada anoda dengan bantuan katalis platina Pt hidrogen dipecah menjadi bermuatan positif (ion/proton), dan negatif (elektron)

•

Membran di tengah-tengah anoda-katoda kemudian hanya berfungsi mengalirkan proton menyebrang ke katoda

•

Proton yang tiba di katoda bereaksi dengan udara dan menghasilkan air

•

Tumpukan elektron di anoda akan menjadi energi listrik searah yang dapat menyalakan lampu. Tipe-Tipe Fuel Cell Beberapa jenis fuel cell ada yang digunakan untuk pembangkit listrik stasioner. Berikut

di bawah ini adalah tipe-tipe dari fuel cell: Polymer Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) Departemen Energi amerika serikat (DOE) sangat fokus untuk meriset PEMFC karena jenis ini yang mempunyai peluang besar untuk aplikasi transportasi. PEMFC memiliki kepadatan daya yang tinggi dan suhu operasi yang relatif rendah (60 sampai 80 derajat Celsius) sehingga tidak butuh waktu lama untuk pemanasan dalam menghasilkan listrik. Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) SOFC ini adalah tipe yang paling cocok untuk digunakan dalam skala besar pembangkit listrik stasioner yang dapat menyediakan listrik untuk pabrik atau kota. Jenis fuel cell ini beroperasi pada suhu yang sangat tinggi (700 sampai 1.000 derajat Celsius). Mungkin Suhu tinggi ini lah yang akan menjadi sedikit masalah ketika fuel cell sedang beroperasi karena fuel cell akan pecah jika tiba tiba mati. Namun, jenis SOFC ini sangat stabil bila digunakan secara terus menerus. Bahkan, SOFC telah menunjukkan masa operasi terpanjang dari setiap sel bahan bakar dalam kondisi operasi tertentu. Suhu yang tinggi juga memiliki keuntungan karena uap yang dihasilkan oleh sel bahan bakar dapat disalurkan ke turbin untuk menghasilkan listrik yang lebih banyak. Proses ini disebut co-generasi panas dan daya (CHP) dan meningkatkan efisiensi keseluruhan sistem. 23

Alkaline Fuel Cell (AFC) Jenis AFC Ini adalah salah satu desain tertua untuk kategori fuel cell. Program luar angkasa Amerika Serikat telah menggunakan mereka sejak 1960-an. Kekurangan AFC ini sangat rentan terhadap kontaminasi dengan zat lain sehingga membutuhkan hidrogen murni dan oksigen. Selain itu, AFC juga sangat mahal sehingga jenis fuel cell yang satu ini tidak mungkin dikomersialkan. Molten-Carbonate Fuel Cell (MCFC) Seperti SOFC, jenis ini juga paling cocok untuk pembangkit listrik stasioner besar. Mereka beroperasi pada 600 derajat Celcius dan mereka dapat menghasilkan uap yang dapat digunakan untuk menghasilkan tenaga lebih. Hidrogen bukanlah sumber energi (energi source) melainkan pembawa energi (energi carrier), artinya hidrogen tidak tersedia bebas di alam atau dapat ditambang layaknya sumber energi fosil. Hidrogen harus diproduksi. Produksi hidrogen dari H2O merupakan cara utama untuk mendapatkan hidrogen dalam skala besar, tingkat kemurnian yang tinggi dan tidak melepaskan CO2. Elektrolisis Air: 2H2O(aq)→ 2H2(g) + O2(g)

Gambar 2.15 Sel Elektrolisis generator Hidrogen (U.S.Patent 5037518, Stuart A Young, et al) Hidrogen dapat diperoleh dari proses hidrolisis dari air. Namun, karena energi listrik dibutuhkan selama berlangsungnya proses, sangat sedikit hidrogen yang diproduksi menggunakan metode ini yaitu hanya sekitar 4 %.

24

Gambar 2.16 High Temperature Electrolysis Produksi hidrogen dengan elektrolisis H2O suhu tinggi (High Temperature Electrolysis) merupakan metode yang baru dan sedang dalam proses pengembangan. Metode ini dilakukan guna meningkatkan efisiensi elektrolisis H2O. Ketika suhu elektrolisis H2O sekitar 900 oC, maka efisiensi total produksi hidrogen bisa mencapai 55%. Hidrogen sangat potensial sebagai energi bahan bakar yang mendukung penciptaan lingkungan yang bersih dan juga mengurangi ketergantungan mengimport sumber energi. Keuntungan energi hidrogen antara lain bebas polusi (emisi yang dihasilkan hanya air), tidak berisik, beroperasi pada efisiensi yang lebih tinggi daripada mesin pembakaran internal ketika bahan bakar mulai dikonversi menjadi listrik. Sedangkan kerugian energi hidrogen dimana saat ini harganya lebih mahal daripada sumber energi yang lain, infrastruktur yang ada saat ini belum dibuat untuk mengakomodasi bahan bakar hidrogen, proses ekstraksi hidrogen membutuhkan bahan bakar fosil sehingga menyebabkan polusi, dan hidrogen sulit dalam penyimpanan dan distribusi.

25

2.2.7 Biomassa Berdasarkan pengertian IEA (International Energi Association, www.iea.org), BIOMASSA adalah setiap bahan asal biologis, termasuk bahan bakar fosil atau gambut, yang mengandung energi bahan kimia(awalnya diterima dari matahari) dan tersedia untuk konversi ke berbagai pembawa energi lainnya.Biomassa Ini dapat mengambil banyak bentuk, termasuk biofuel atau minyak pirolisa untuk cair,biogas dan biometana untuk gas, atau pelet dan arang (charcoal) sebagai bentuk biomassa padat. Yang termasuk sumber daya biomassa adalah semua bahan organik yang pada dasarnya dapat di perbarui termasuk tanaman dan pohon khusus untuk energi tersebut, tanaman pangan, sampah dan sisa tanaman pertanian, sisa dan sampah kehutanan, tanaman air, kotoran hewan dan sampah perkotaan, dan material sampah lain. Penanganan material, logistik dan infrastuktur pengumpulan merupakan aspek penting dalam rantai suplai sumber daya biomassa. Berikut akan dibahas mengenai biomassa sampah yang bisa dikonversikan menjadi energi listrik. Sampah merupakan material sisa yang tidak diinginkan setelah berakhirnya suatu proses. Berdasarkan sifatnya, sampah dibedakan menjadi dua yaitu 1) Sampah organik Sampah Organik terdiri dari bahan-bahan penyusun tumbuhan dan hewan yang berasal dari alam atau dihasilkan dari kegiatan pertanian, perikanan, rumah tangga atau yang lain. Sampah ini dengan mudah diuraikan dalam proses alami(bahan-bahan yang bisa terurai secara alamiah). Sampah rumah tangga sebagian besar merupakan bahan organik. Termasuk sampah organik, misalnya sampah dari dapur, sisa tepung, sayuran, kulit buah, dan daun. 2) Sampah anorganik Sampah Anorganik berasal dari sumber daya alam tak terbarui seperti mineral dan minyak bumi, atau dari proses industri. Beberapa dari bahan ini tidak terdapat di alam seperti plastik dan aluminium. Sebagian zat anorganik secara keseluruhan tidak dapat diuraikan oleh alam(sulit terurai secara biologis),sedang sebagian lainnya hanya dapat diuraikan melalui proses yang cukup lama. Sampah jenis ini pada tingkat rumah tangga, misalnya berupa botol kaca, botol plastik, tas plastik, kaleng, Styrofoam.

26

Secara umum konsep kerja dari Pembangkit Listrik Tenaga Sampah (PLTSa) adalah sebagai berikut : 1. Pemilahan sampah Sampah dipilah untuk memanfaatkan sampah yang masih dapat di daur ulang. Sisa sampah dimasukkan kedalam tungku Insinerator untuk dibakar. 2. Pembakaran sampah Pembakaran sampah menggunakan teknologi pembakaran yang memungkinkan berjalan efektif dan aman bagi lingkungan. Suhu pembakaran dipertahankan dalam derajat pembakaran yang tinggi (di atas 300°C). Asap yang keluar dari pembakaran juga dikendalikan untuk dapat sesuai dengan standar baku mutu emisi gas buang. 3. Pemanfaatan panas Hasil pembakaran sampah akan menghasilkan panas yang dapat dimanfaatkan untuk memanaskan boiler. Uap panas yang dihasilkan digunakan untuk memutar turbin dan selanjutnya menggerakkan generator listrik. 4. Pemanfaatan abu sisa pembakaran Sisa dari proses pembakaran sampah adalah abu. Volume dan berat abu yang dihasilkan diperkirakan hanya kurang 5% dari berat atau volume sampah semula sebelum di bakar. Abu ini akan dimanfaatkan untuk menjadi bahan baku batako atau bahan bangunan lainnya setelah diproses dan memiliki kualitas sesuai dengan bahan bangunan.

Gambar 2.17 Proses Insinerasi 27

Sampah yang datang akan diturunkan kadar airnya dengan jalan ditiriskan dalam bunker selama 5 hari. Setelah kadar air berkurang tinggal 45%, sampah akan dimasukan ke dalam tungku pembakaran, kemudian dibakar pada suhu 850'C-900'C , pembakaran yang menghasilkan panas ini akan memanaskan boiler dan mengubah air di dalam boiler menjadi uap. Uap yang tercipta akan disalurkan ke turbin uap sehingga turbin akan berputar.Karena turbin dihubungkan dengan generator maka ketika turbin berputar generator juga akan berputar. Generator yang berputar akan mengahsilkan tenaga listrik yang kan disalurkan ke jaringan listrik milik PLN. Uap yang melewati turbin akan kehilangan panas dan disalurkan ke boiler lagi untuk dipanaskan , demikian seterusnya. Kelebihan : PLTS menghasilkan energi listrik yang dapat dimanfaatkan oleh masyarakat. Hal ini berarti mambantu menutupi defisit energi listrik PLN. Jadi, sudah waktunya sampah diolah jadi energi listrik. Dengan begitu, krisis listrik yang dihadapi dapat teratasi dan tarif pun bisa murah.Keberadaan TPA tidak hanya menguntungkan pengelola tetapi juga masyarakat sekitar. Adanya PLTS membuat masyarakat sekitar TPA dapat menggunakan listrik dengan gratis. Solusi ini dapat mencegah penolakan masyarakat sekitar terhadap keberadaan TPA. Kekurangan : Dibutuhkan sampah dalam jumlah besar, yang mengakibatkan diperlukannya beaya tinggi untuk penyediaan sampah itu atau untuk mengganti kekurangan sampah itu dengan energi lain proyek tersebut bukan proyek yang mendatangkan untung mencemari lingkungan hidup dan mendatangkan penyakitakan memicu orang-orang untuk memerbesar produksi sampah

28

2.2.8 Biofuel / Biogas Indonesia merupakan negara dengan perkebunan kelapa sawit dan penghasil CPO terbesar dunia. Lebih dari 600 pabrik kepala sawit tersebar di seluruh Indonesia dengan kapasitas 34.280 TBS/jam. Pabrik kelapa sawit tidak hanya menimbulkan efek positif, tapi ada juga efek negative, yang negait ialah berupa limbah. Hasil penelitian dari beberapa peneliti menyatakan bahwa konsentrasi BOD (Biochemical Oxygen Demand) didalam air limbah kelapa sawit cukup tinggi, yakni berkisar antara 5.000-10.000 mg/l, COD (Chemical Oxygen Demand) berkisar antara 7.000-10.000 mg/l, serta mempunyai keasaman yang rendah yakni pH 4-5. Jika limbah tersebut dibuang ke lingkungan dapat menjadi pencemar lingkungan, namun dengan teknik pengolahan limbah yang baik, limbah tersebut dapat dimanfaatkan. Teknik pengolahan limbah cair industri kelapa sawit pada umumnya menggunakan metode pengolahan limbah kombinasi yaitu dengan sistem proses anaerobik dan aerobik. Limbah cair yang dihasilkan oleh pabrik kemudian dialirkan ke bak penampungan untuk dipisahkan antara minyak yang terikut dan limbah cair. Setelah itu maka limbah cair dialirkan ke bak anaerobik untuk dilakukan proses anaerobik. Pengolahan limbah secara anaerobik merupakan proses degradasi senyawa organik seperti karbohidrat, protein dan lemak yang terdapat dalam limbah cair oleh bakteri anaerobik tanpa kehadiran oksigen menjadi biogas yang terdiri dari CH4 (50-70%), serta N2, H2, H2S dalam jumlah kecil. Pada proses pengolahan secara aerobik menunjukkan penurunaan kadar BOD dan kadar COD adalah sebesar 15 %. POME (Palm Oil Mill Effluent) adalah limbah cair pabrik kelapa sawit yang memiliki potensi pembangkitan listrik tenaga biogas (PLTBg). Proses produksi biogas berlangsung tanpa ada oksigen atau anaerob. Kolam tertutup dipergunakan untuk tempat menyimpan biogas dari limbah sawit. Pabrik harus mengupayakan dan menyediakan lahan khusus untuk keberadaan kolam tertutup anaerobik. Biogas yang diproduksi dari limbah kelapa sawit sangat berpotensi untuk Pembangkit Listrik Tenaga Biogas atau PLTBg yang dimanfaatkan untuk pabrik kelapa sawit itu sendiri atau menjualnya pada PLN. Berikut ini adalah ketujuh komponen PLTBg dari POME. 29

1. Komponen Sistem Bio Digester Ada tiga tahapan dalam komponen sistem bio digester pada PLTBg proses pembuatan biogas dari kelapa sawit. Melalui sistem bio digester inilah proses penguraian dari POME terjadi sehingga terbentuklah biogas serta slurry atau sebutan bagi residu. Ketika biogas sudah diproduksi dalam digester, selanjutnya adalah proses pengaliran biogas menuju flare untuk pembakaran atau pengolahan gas.

2. Komponen Scrubber Hidrogen Sulfida Produksi gas engine pembuatan biogas dari limbah sawit harus memenuhi persyaratan, yaitu kurang dari 200 ppm. Agar biogas yang diproduksi dapat memenuhi persyaratan tersebut, maka konsentrasi dari Hidrogen Sulfida harus diturunkan. Barulah setelah itu biogas dari POME dapat dimanfaatkan untuk pembakit listrik seperti PLTBg. Tujuan penurunan kadar Hidrogen Sulfida adalah agar operasi dapat berjalan lebih optimal, usia dari gas engine lebih panjang, serta agar tidak terjadi korosi. Proses yang terjadi di dalam Scrubber Hidrogen Sulfida adalah dalam kondisi anaerob, keberadaan senyawa sulfat akan diobah menjadi senyawa Hidrogen Sulfida.

3. Komponen Dehumidifier Biogas Proses yang bekerja pada mesin Dehumidifier adalah untuk pengambilan air pada biogas. Dengan mesin ini, maka kadar air yang terkandung pada biogas yang diproduksi dari POME dapat dikurangi. Kemudian dapat dialirkan menuju gas engine. Kadar air dalam jumlah rendah membuat mesin pembakaran dapat bekerja lebih optimal, melindungi mesin dari adanya asam yang dihasilkan dari reaksi air serta oksigen dan Hidrogen Sulfida, serta agar mesin tidak mudah mengembun. Dapat dikatakan untuk biogas yang melalui mesin ini akan memiliki RH 80%. Artinya, adalah konsumsi bahan bakar dari gas dapat ditekan serta efisiensi mesin dapat lebih ditingkatkan. Seperti itulah kerja komponen Dehumidifier biogas pabrik kelapa sawit.

30

4. Komponen Gas Engine Gas Engine menjadi mesin penampung biogas yang kandungan pengotornya sudah pada kadar yang ditentukan. Di Gas Engine inilah biogas dimanfaatkan untuk mengalirkan listrik. Dengan biogas, maka Gas Engine mampu menjadi motor generator yang memerlukan daya listrik. Gas Engine mampu menghantarkan listrik dengan efisiensi sebesar 36% sampai dengan 42%. Seperti yang diketahui, Gas Engine menggunakan biogas yang memiliki kadar air kurang dari 80% serta konsentrasi Hidrogen Sulfida di bawah angka 200 ppm. Dan standar tersebut menjadi acuan pemanfaatan limbah cair kelapa sawit menjadi biogas pada komponen Gas Engine.

5. Komponen Burner serta Boiler Boiler memanfaatkan biogas menjadi bahan bakar. Dapat dikatakan biogas sebagai energi alternatif Bolier untuk menghasilkan pembangkit listrik tenaga biogas kelapa sawit. Sehingga mesin Boiler dapat nyala dengan sempurna dan optimal . Seperti yang diketahui, sebelum ada bigas, bahan bakar Boiler sendiri adalah biomassa yang berasal dari serat maupun cangkang kelapa sawit.

6. Komponen Flare Biogas Pabrik pengolahan limbah cair kelapa sawit atau POME juga menyediakan komponen ini. Dari produksi biogas, akan ada kelebihan yang perlu dibakar melalui Flare. Ketika jumlah TBS sedang banyak-banyaknya, maka produksi POME juga akan meningkat karena pembuatan biogas dari tandan kosong kelapa sawit semakin tinggi. Dari sinilah produksi biogas juga menjadi berlebih. Sehingga tugas Flare untuk mengontrol kelebihan biogas tersebut. Komponen Flare sendiri akan bekerja ketika Gas Engine tidak sedang bekerja karena masuk waktu pemeliharaan untuk beberapa waktu.

31

7. Komponen Sistem Instrumentasi serta Kontrol Dalam memproduksi limbah cair kelapa sawit menjadi biogas dari POME, pabrik selalu memahami parameter yang ada. Parameter-parameter tersebut harus terkontrol agar biogas yang dihasilkan sesuai dengan standar. Parameter yang termasuk dalam Sistem Instrumentasi dan Kontrol terdiri dari pH, gas, suhu, tekanan gas, juga aliran cairan dan gas. Komponen ini juga harus segera dihentikan prosesnya ketika dalam produksi biogas terjadi hal-hal yang menyimpang atau tidak sesuai dengan parameter.

Dalam pabrik pengolahan POME, ketujuh komponen pemanfaatan limbah sawit untuk biogas bekerja sesuai urutan. Mulai dari pengolahan awal dengan menggunakan sistem bio digester menuju Scrubber Hidrogen Sulfida. Dilanjutkan pada komponen Dehumidifier biogas serta Flare untuk mengontrol kelebihan produski, sampai dengan Gas Engine dan Burner serta Boiler. Dari situlah nantinya biogas yang diproduksi dapat menghantarkan daya listrik yang bermanfaat sebagai PLTBg atau Pembangkit Listrik Tenaga Biogas.

Gambar 2.18 Pembangkit Listrik biogas di Kabupaten Rokan Hulu Kelebihan PLT Biogas berbasis limbah cair sawit antara lain yaitu dapat beroperasi 24 jam, kemudian stabil, dapat diandalkan dan tidak dipengaruhi faktor cuaca, ramah lingkungan, selain itu limbah padat (sludge) dari pabrik kelapa sawit dapat dijadikan pupuk dan terakhir listrik yang dihasilkan dari biogas ini relatif murah dibandingkan dengan teknologi listrik berbasis BBM (genset diesel atau PLTD).

32

2.2.9 Energi Pasang Surut Pasang surut merupakan salah satu gejala alam yang tampak di laut, yakni suatu gerakan vertikal partikel massa air laut dari permukaan sampai bagian terdalam dari dasar laut. Gerakan tersebut dipengaruhi gravitasi bumi dan bulan, bumi dan matahari, atau bumi dengan bulan dan matahari. Pasang surut merupakan hasil dari gaya tarik gravitasi dan efek sentrifugal, yakni dorongan ke arah luar pusat rotasi. Hukum gravitasi Newton menyatakan, semua massa benda tarik menarik satu sama lain dan gaya ini tergantung pada besar massanya, serta jarak di antara massa tersebut. Gravitasi bervariasi secara langsung dengan massa, tetapi berbanding terbalik terhadap jarak. Meski massa bulan lebih kecil dari massa matahari tetapi jarak bulan ke bumi jauh lebih kecil, sehingga gaya tarik bulan terhadap bumi pengaruhnya lebih besar dibanding matahari terhadap bumi. Energi pasang surut (Tidal Energi) merupakan energi yang terbarukan. Prinsip kerjanya sama dengan pembangkit listrik tenaga air, di mana air dimanfaatkan untuk memutar turbin dan menghasilkan energi listrik. Energi diperoleh dari pemanfaatan variasi permukaan laut terutama disebabkan oleh efek gravitasi bulan, dikombinasikan dengan rotasi bumi dengan menangkap energi yang terkandung dalam perpindahan massa air akibat pasang surut. Gambar (2.4) di bawah ini terlihat bahwa arah ombak masuk ke dalam muara sungai ketika terjadi pasang naik air laut. Dalam proses ini air pasang akan ditampung ke dam sehingga pada saat air surut, air pada dam dapat dialirkan untuk memutar turbin.

Gambar 2.19. Proses pasang (Sangari, 2012)

33

Gambar 2.20. Proses surut (Sangari, 2012) Ketika surut, air mengalir keluar dari dam menuju laut sambil memutar turbin seperti yang terlihat pada Gambar (2.5) di atas. Pasang surut menggerakkan air dalam jumlah besar setiap harinya dan pemanfaatannya menghasilkan energi dalam jumlah yang cukup besar. Dalam sehari bisa terjadi hingga dua kali siklus pasang surut. Oleh karena waktu, siklus bisa diperkirakan (kurang lebih setiap 12,5 jam sekali), suplai listrikpun relatif lebih dapat diandalkan dibandingkan pembangkit listrik bertenaga ombak.

Kelebihan • Setelah dibangun, energi pasang surut dapat diperoleh secara gratis. • Tidak menghasilkan gas rumah kaca ataupun limbah lainnya. • Tidak membutuhkan bahan bakar. • Biaya operasi rendah. • Produksi listrik stabil. • Pasang surut air laut dapat diprediksi. • Turbin lepas pantai memiliki biaya instalasi rendah dan tidak menimbulkan dampak lingkungan yang besar. Kekurangan • Sebuah dam yang menutupi muara sungai memiliki biaya pembangunan yang sangat mahal, dan meliputi area yang sangat luas sehingga merubah ekosistem lingkungan baik ke arah hulu maupun hilir hingga berkilo-kilometer. • Hanya dapat mensuplai energi kurang lebih 10 jam setiap harinya, ketika ombak bergerak masuk ataupun keluar

34

2.2.10Gelombang Laut Gelombang dihasilkan oleh angin karena bertubrukan di permukaan laut. Energi ditransfer dari angin ke gelombang. Gelombang merupakan gerakan naik turunnya air laut Energi dalam gelombang adalah sebanding dengan kuadrat dari tinggi gelombang, sehingga gelombang tinggi sekitar dua meter memiliki empat kali kekuatan gelombang setinggi satu meter. Ada 2 cara untuk mengkonversi energi gelombang laut menjadi listrik, yaitu dengan sistem off-shore (lepas pantai) atau on-shore (pantai) : 1.

Sistem Off-Shore (Lepas Pantai/Laut) Salah satunya dengan menangkap energi gelombang laut dengan sistem off-shore

adalah dengan membangun sistem tabung dan memanfaatkan gerak gelombang yang masuk ke dalam ruang bawah pelampung sehingga timbul perpindahan udara ke bagian atas pelampung. Gerakan perpindahan udara inilah yang menggerakkan turbin. 2.

Sistem On-Shore (Pantai) Sedangkan pada sistem on-shore, ada 3 metode yang dapat digunakan, yaitu channel

sistem, float sistem, dan oscillating water column sistem. Secara umum, pada prinsipnya, energi mekanik yang tercipta dari sistem-sistem ini mengaktifkan generator secara langsung dengan mentransfer gelombang fluida (air atau udara penggerak) yang kemudian mengaktifkan turbin generator. a.

Float Sistem Alat ini akan membangkitkan listrik dari hasil gerakan vertikal dan rotasional pelampung dan dapat ditambatkan pada untaian rakit yang mengambang atau alat yang tertambat di dasar laut dan dihubungkan dengan engsel cockerell. Gerakan pelampung ini menimbulkan tekanan hidrolik yang kemudian diubah menjadi listrik.

b. Oscillating Water Column Sistem Alat ini membangkitkan listrik dari naik turunnya air akibat gelombang dalam sebuah pipa silindris yang berlubang. Naik turunnya kolam air ini akan mengakibatkan keluar masuknya udara di lubang bagian atas pipa dan menggerakkan turbin. Sederhananya, 35

OWC merupakan salah satu sistem dan peralatan yang dapat mengubah energi gelombang laut menjadi energi listrik dengan menggunakan kolam osilasi. Alat OWC ini akan menangkap energi gelombang yang mengenai lubang pintu OWC, sehingga terjadi fluktuasi atau osilasi gerakan air dalam ruang OWC, kemudian tekanan udara ini akan menggerakkan baling-baling turbin yang dihubungkan dengan generator listrik sehingga menghasilkan listrik. c.

Channel Sistem (Wave Surge atau Focusing Device) Peralatan ini biasa juga disebut sebagai tapered channel atau kanal meruncing atau sistem tapchan, dipasang pada sebuah struktur kanal yang dibangun di pantai untuk mengkonsentrasikan gelombang dan menyalurkannya melalu saluran ke dalam bangunan penjebak seperti kolam buatan (lagoon) yang ditinggikan. Air yang mengalir keluar dari kolam penampung ini yang digunakan untuk membangkitkan listrik dengan menggunakan teknologi standar hydropower.

Mekanisme konversi energi gelombang laut

.

1

2

3

4

Gambar 2.21 Mekanisme Konversi Energi Gelombang Laut

Ombak yang mempunyai (Energi Kinetik) masuk kedalam mesin konversi dan dialirkan menuju turbin energi kinetik yang dihasilkan digunakan untuk memutar rotor. Dari perputaran rotor inilah (Energi Mekanik) disalurkan menuju generator, didalam generator energi mekanik dirubah menjadi (Energi Listrik) yang terjadi karena perpotongan garis magnet akan muncul fluks magnet dan fluks menghasilkan listrik. Dari generator lalu listrik yang dihasilkan ditransmisikan melalui kabel laut lalu akan distribusikan kepada konsumen.

36

Berikut beberapa komponen utama sistem pembangkit listrik tenaga gelombang laut, yaitu: 1.

Mesin Konversi (Energi Gelombang Laut) Mesin Konversi adalah mesin yang berfungsi untuk menyalurkan energi kinetik yang dihasilkan oleh gelombang laut yang kemudian dialirkan ke turbin.

2.

Turbin Turbin adalah bagian converter yang merubah energi mekanik ombak menjadi energi mekanik (gerak) yang mana untuk menggerakkan generator adapun turbin tersebut adalah turbin impuls.

3.

Generator Generator adalah mesin listrik yang prinsip kerjanya berdasarkan prinsip elektromagnetik yang merubah energi mekanik menjadi energi listrik, adapun generator yang digunakan adalah generator 3 fasa dengan frekuensi 50-60 Hz dengan kapasitas daya yang dihasilkan adalah 2,25 MW.

4.

Pipa Kabel Bawah Tanah Pipa kabel bawah tanah adalah suatu komponen yang berfungsi melindungi sambungan interkoneksi dari submarine towers menuju gardu induk atau kendali agar tidak terjadi gangguan mekanis dan lebih efisien dalam penyaluran energi ke gardu induk.

5.

Gardu Induk atau Kendali Gardu induk adalah tempat kendali dimana energi yang didapatkan ditranformasikan ke grid conection atau saluran transmisi

Secara umum, sistem kerja pembangkit listrik tenaga gelombang laut sangat sederhana. Sebuah tabung beton dipasang pada ketinggian tertentu di pantai dan ujungnya dipasang di bawah permukaan air laut. Ketika ada ombak yang datang ke pantai, air dalam tabung beton tersebut mendorong udara di bagian tabung yang terletak di darat. Gerakan yang sebaliknya terjadi saat ombak surut. Gerakan udara yang berbolak-balik inilah yang dimanfaatkan untuk

37

memutar turbin yang dihubungkan dengan sebuah pembangkit listrik. Terdapat alat khusus yang dipasang pada turbin sehingga turbin berputar hanya pada satu arah. Bagaikan dua sisi mata uang pemanfaatan energi arus laut sebagai sumber daya pembangkit listrik ini juga memiliki kekurangan dan kelebihan. Hal ini tidak dapatdihindari, namun mengingat potensinya yang sangat besar maka pemanfaatan dari energi ini tidak boleh ditunda mengingat pula krisis energi yang terjadi saat ini. Kelebihan dari energi arus laut adalah:

1) Energi ombak adalah energi yang bisa didapat setiap hari, tidak akan pernah habis 2) Tidak menimbulkan polusi karena tidak ada limbahnya 3) Mudah untuk mengkonversi energi listrik dari energi mekanik pada ombak 4) Mempunyai intensitas energi kinetik yang besar dibandingkan dengan energi terbarukan yang lain. Hal ini disebabkan densitas air laut 830 kali lipat densitas udara sehingga dengan kapasitas yang sama, turbin arus laut akan jauh lebih kecil dibandingkan dengan turbin angin.

5) Tidak perlu perancangan struktur yang kekuatannya berlebihan seperti turbin angin yang dirancang dengan memperhitungkan adanya angin topan karena kondisi fisik pada kedalaman tertentu cenderung tenang dan dapat diperkirakan. Sedang kekurangan adalah sebagai berikut:

1) Diperlukan alat khusus yang memerlukan teknologi tinggi, sehingga tenaga ahli sangat diperlukan.

2) Output dari pembangkit listrik tenaga pasang surut mengikuti grafik sinusoidal sesuai dengan respons pasang surut akibat gerakan interaksi Bumi-Bulan-Matahari.

3) Biaya instalasi dan pemeliharaannya yang cukup besar. 4) Tantangan teknis tersendiri untuk para insinyur dalam desain sistem turbin, sistem roda gigi, dan sistem generator yang dapat bekerja secara terus-menerus selama lebih kurang lima tahun.

38

2.2.11Biodiesel Biodiesel adalah produk dari reaksi kimia dari minyak nabati yang memiliki sifat (bentuk dan tingkat kekentalan) seperti solar. Biodisel diproduksi dari minyak atau lemak menggunakan transesterifikasi. Bahasa kimianya adalah fatty acid methyl atau ester. Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif bagi mesin diesel dan terbuat dari sumber terbaru, seperti minyak sayur atau lemak hewan. Kenapa harus biodiesel? Karena biodiesel merupakan kandidat yang paling baik untuk menggantikan bahan bakar fosil sebagai sumber energi transportasi utama dunia. Minyak nabati sebagai sumber utama biodiesel dapat dipenuhi oleh berbagai macam jenis tumbuhan tergantung pada sumberdaya utama yang banyak terdapat di suatu tempat/negara. Indonesia mempunyai banyak sumber daya untuk bahan baku biodiesel. Beberapa sumber minyak nabati yang potensial sebagai bahan baku Biodiesel. Nama Lokal Jarak Pagar Jarak Kaliki Kacang Suuk Kapok / Randu Karet Kecipir Kelapa Kelor Kemiri Kusambi Nimba Saga Utan Sawit Nyamplung Randu Alas Sirsak Srikaya

Nama Latin Jatropha Curcas Riccinus Communis Arachis Hypogea Ceiba Pantandra Hevea Brasiliensis Psophocarpus Tetrag Cocos Nucifera Moringa Oleifera Aleurites Moluccana Sleichera Trijuga Azadiruchta Indica Adenanthera Pavonina Elais Suincencis Callophyllum Lanceatum Bombax Malabaricum Annona Muricata Annona Squosa

Sumber Minyak Inti biji Biji Biji Biji Biji Biji Inti biji Biji Inti biji Sabut Inti biji Inti biji Sabut dan biji Inti biji Biji Inti biji Biji

Isi % Berat Kering 40-60 45-50 35-55 24-40 40-50 15-20 60-70 30-49 57-69 55-70 40-50 14-28 45-70 + 46-54 40-73 18-26 20-30 15-20

P / NP NP NP P NP P P P P NP NP NP P P P NP NP NP

Tabel 2. Beberapa sumber minyak nabati potensial bahan baku biodiesel

39

Secara umum proses pembuatan biodiesel ini memerlukan 3 tahapan proses yaitu tahap persiapan (pretreatment), tahap reaksi transesterifikasi, dan tahap pemurnian. Dalam tahap persiapan perlu dilakukan tergantung dari kualitas bahan baku. Proses degumming perlu dilakukan untuk pretreatment pada pemurnian minyak. Minyak kasar biasanya masih mengandung kotoran-kotoran (misalnya fosfatida, wax, pengotor lainnya) baik yang tidak larut maupun yang larut dalam minyak. Sedangkan pada tahapan reaksi transesterifikasi, minyak ini direaksikan dengan alkohol berupa metanol atau etanol, karena itu disebut dengan metanolisis atau etanolisis. Reaksi tersebut sangat lambat sehingga perlu katalis yang berupa asam, basa atau enzim. Katalis basa adalah katalis yang paling baik sehingga banyak menggunakan katalis ini seperti natrium hidroksida, kalium hidroksida, natrium metilat dan kalium metilat. Reaksi yang terjadi adalah antara trigliserida dan alkohol membentuk gliserol (sebagai produk samping) dan ester (biodiesel). Jadi biodiesel ini adalah metil ester (alkohol yang digunakan metanol) atau etil ester (alkohol yang digunakan adalah etanol). Dalam tahap pemurnian, adalah pemisahan hasil reaksi. Biodiesel dipisahkan dari gliserol, sisa alkohol dan katalis. Selanjutnya dilakukan penetralan katalis basa dengan asam, pencucian dan pemurnian hasil ester (biodiesel) dari air. Selain itu dalam membangkitkan tenaga listrik, biodiesel tidak memerlukan genset baru karena minyak jarak dapat langsung digunakan pada genset yang sudah ada. Selain dari tanaman jarak pagar, biodiesel juga bisa dihasilkan dari minyak jelantah, skema di bawah ini memperlihatkan proses pembuatan biodesel dari minyak goreng bekas yang mengadopsi prinsip zero waste process.

Hasil penelitian oleh peneliti dari tahun 2005 hingga saat ini menunjukkan bahwa biodiesel yang diproduksi dari minyak sawit bekas (jelantah) memiliki kualitas yang hampir sama baiknya dengan biodiesel standard yang dipersyaratkan oleh ASTM dan diesel perdagangan sehingga biodiesel yang merupakan hasil konversi minyak sawit goreng bekas memiliki peluang untuk dipasarkan baik di dalam negeri maupun untuk diekspor. Kendala utama yang dihadapi untuk keperluan produksi masal adalah pasokan serta harga minyak goreng bekas yang mungkin sangat berfluaktif dari waktu ke waktu.

40

Gambar 2.22 Skema Siklus pengolahan minyak bekas/jelantah menjadi biodiesel

Keuntungan pemakaian biodiesel antara lain sebagai berikut. 1. Dihasilkan dari sumber daya energi terbarukan dan ketersediaan bahan bakunya terjamin 2. Cetane number tinggi (bilangan yang menunjukkan ukuran baik tidaknya kualitas solar berdasar sifat kecepatan bakar dalam ruang bakar mesin) 3. Viskositas tinggi sehingga mempunyai sifat pelumasan yang lebih baik daripada solar sehingga memperpanjang umur pakai mesin 4. Dapat diproduksi secara lokal 5. Mempunyai kandungan sulfur yang rendah 6. Menurunkan tingkat opasiti asap 7. Menurunkan emisi gas buang 8. Pencampuran biodiesel dengan petroleum diesel dapat meningkatkan biodegradibility petroleum diesel sampai 500 %

41

2.2.12Bioetanol Bioetanol adalah sebuah bahan bakar alternatif yang diolah dari tumbuhan, dimana memiliki keunggulan mampu menurunkan emisi CO2 hingga 18 %. Di Indonesia, minyak bioethanol sangat potensial untuk diolah dan dikembangkan karena bahan bakunya merupakan jenis tanaman yang banyak tumbuh di negara ini dan sangat dikenal masyarakat. Tumbuhan yang potensial untuk menghasilkan bioetanol adalah tanaman yang memiliki kadar karbohidrat tinggi, seperti: tebu, nira, sorgum, ubi kayu, garut, ubi jalar, sagu, jagung, jerami, bonggol jagung, dan kayu. Banyaknya variasi tumbuhan yang tersedia memungkinkan kita lebih leluasa memilih jenis yang sesuai dengan kondisi tanah yang ada. (Conita, 2014). Bioethanol merupakan senyawa Hidrokarbon dengan gugus Hydroxyl (-OH) dengan 2 atom karbon (C) dengan rumus kimia C2H5OH bioetanol cairan yang tidak berwarna, memiliki titik didih 78,4°C, tidak mudah menguap, dapat terurai di alam(biodegredable), kandungan racunnya rendah serta sedikit menimbulkan polusi lingkungan. Sumber Bioetanol No.

Jenis Tanaman

Hasil Panen (Ton/ha/tahun)

Etanol (liter/ha/tahun)

1-6

400-2.500

1.

Jagung

2.

Singkong

10-50

2.000-7.000

3.

Tebu

40-120

3.000-8.500

4.

Ubi Jalar

10-40

1.200-5.000

5.

Sorgum

3-12

1.500-5.000

6.

Sorgum manis

20-60

2.000-6.000

7.

Kentang

10-35

1.000-4.500

8.

Bit

20-100

3.000-8.000

Tabel 1 Potensi tanaman sebagai bahan baku etanol

42

Dari beberapa bahan baku tersebut, diketahui bahwa Tebu adalah tanaman tropis yang dapat mengakumulasikan sukrosa pada batangnya. Cairan sukrosa dapat diekstrak dengan pengepresan batang yang kemudian difermentasi lebih lanjut untuk menghasilkan etanol. Proses ini biasanya membutuhkan lima tahap, yaitu penggilingan, pengepresan, fermentasi, distilasi, dan dehidrasi.

Gambar 2.23 Skema proses pembuatan bioetanol Etanol ini kemudian bisa langsung digunakan sebagai bahan bakar pada mesin generator listrik yang sudah mendukung etanol sebegai bahan bakarnya. Dari sisi kelebihannya, selain ramah lingkungan dan berasal dari sumber daya alam yang dapat diperbarui, generator listrik berbahan bakar etanol mampu melakukan semua hal yang bisa dilakukan oleh generator berbahan bakar fosil. Meski efisiensi energi yang dihasilkan tidak sebesar bahan bakar fosil, namun dengan karakteristiknya yang merupakan bahan bakar yang dapat diperbarui, maka etanol jauh lebih unggul. Meski Indonesia memiliki bahan dasar pembuat etanol dalam jumlah yang melimpah, namun pembuatan etanol sendiri masih sedikit. Namun karena ini adalah masalah sistematik yang menyangkut pemerintahan dan sumber daya energi, maka harapan untuk memperbaiki keadaan ini bisa terus dipupuk. Generator listrik berbahan bakar etanol akan mendapatkan masa keemasannya saat etanol sudah bisa didapat dengan mudah dimana-mana.

43

2.2.13Osmosis Indonesia merupakan negara dengan sumber daya alam yang sangat melimpah, bahkan kekayaan alam Indonesia ini setara dengan 3 negara berpotensi lain yaitu Meksiko, Nigeria dan Turki. Dilihat dari faktor geografis, Indonesia juga termasuk negara maritim mengingat wilayah lautan Indonesia saat ini seluas ± 3.257.483 km2. Dengan potensi wilayah perairan yang melimpah ini maka terbesit harapan agar pemerintah dapat lebih teliti dan cerdas lagi dalam pemanfaatannya. Salah satu inovasi yang potensial dalam hal pemanfaatan sumber daya alam ini khususnya terkait dengan pemanfaatan wilayah perairan adalah dengan membangun Pembangkit Listrik Tenaga Osmosis. Dimana ditengah isu kelangkaan bahan bakar fosil untuk pembangkit listrik, maka Pembangkit Listrik Tenaga Osmosis merupakan sebuah alternatif/terobosan yang paling efektif, aman dan sangat ramah terhadap lingkungan. Prinsip kerja pembangkit listrik tenaga osmosis ini sangat sederhana yaitu dengan memanfaatkan pertemuan antara air tawar dan air laut melalui peristiwa osmosis. Osmosis merupakan salah satu sifat yang dimiliki dari fluida untuk berpindah melalui lapisan semipermeable di antara dua fluida dengan kepekatan/kosentrasi berbeda. Lapisan ini berfungsi memisahkan dua lapisan dan karena hanya mampu ditembus oleh air, maka partikel padatan terlarut akan tertahan. Akibatnya, gerakan fluida mengalir dari kepekatan rendah menuju kepekatan tinggi hingga mencapai kepekatan yang sama. Dimana air laut mempunyai kandungan garam yang tinggi sehingga air laut mempunyai konsentrasi tinggi. Air tawar dengan konsentrasi rendah akan mengalir menuju air laut dengan konsentrasi yang tinggi, pada titik pertemuan keduanya beri batasan berupa membran tipis yang dapat tertembus oleh air tawar tetapi tidak dapat di tertembus garam (yang terkandung dalam air laut) sehingga dapat terjadi peristiwa osmosis. Peristiwa osmosis ini setara dengan tekanan yang dihasilkan air yang berada dalam tabung/tangki setinggi 120 meter atau setara dengan tekanan yang dihasilkan air terjun. Kemudian tekanan osmosis ini lah yang digunakan sebagai penggerak turbin yang kemudian dapat menghasilkan sebuah aliran listrik yang murni,aman dan sangat ramah lingkungan.

44

Untuk lebih memahami mengenai proses osmosis, dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Gambar 2.24 Pada kondisi awal

Gambar 2.25 Pada saat proses osmosis telah mencapai titik keseimbangan Teknik osmosis yang digunakan pada pembangkit listrik memiliki 2 tipe yang berbeda, yaitu SHEOPP Converter dan Underground PLO Plant. SHEOPP Converter SHEOP Converter merupakan pembangkit listrik yang terpasang di dasar permukaan laut. Prinsip yang digunakan pada pembangkit ini adalah menggunakan air laut sebagai fluida pekat, dan memanfaatkan aliran air sungai atau dam yang berfungsi sebagai fluida yang kurang pekat. Dasar peletakan pembangkit ini didasar laut dikarenakan faktor beda ketinggian dan juga kadar kepekatan air laut itu sendiri. Faktor ini cukup mempengaruhi energi listrik yang nantinya dapat dibangkitkan .

Gambar 2.26 SHEOPP Converter Plant

45

Underground PLO Plant Pada prinsipnya, tipe pembangkit Undergorund PLO Plant memiliki prinsip kerja yang sama dengan SHEOPP Converter. Perbedaan terletak pada penempatan pembangkit. Jika pada SHEOPP Converter, pembangkit diletakkan pada bagian dasar laut untuk memastikan tekanan dan jumlah fluida yang tepat, maka pada pembangkit tipe Undergorund PLO plant pembangkit diletakkan di bawah tanah. Hal ini yang didasarkan untuk memunculkan perbedaan tekanan, dengan mengalirkan air dari sungai atau dam dan air laut menuju ke level tekanan yang lebih rendah. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

Gambar 2.27 Underground PLO Plant Akan tetapi, seperti banyak pembangkit renewable energi lainnya, konsep pembangkit dengan teknik osmosis masih mendapat banyak tantangan. Hal ini terkait dengan faktor – faktor kualitas, kuantitas, dan ekonomis yang kurang baik. Permasalahan terutama terpaku pada kemampuan lapisan semipermiabel sebagai bagian penting teknik ini, dan juga faktor biaya yang dibutuhkan dalam menghasilkan energi listrik per Watt-nya.Oleh karena itu masih sedikit pembangkit listrik dengan teknik ini yang dikembangkan. Perhatian pada pembangkit ini pun akhirnya menarik beberapa pihak untuk meneliti dan menelaah lebih jauh. Salah satunya adalah perhatian untuk peningkatan kerja pada sisi lapisan semipermiabelnya. Namun, seiring waktu berjalan, bukanlah sesuatu yang tidak mungkin apabila di masa depan pembangkit dengan teknik ini dapat menjadi salah satu bagian dari sistem pembangkit listrik dengan dasar renewable energi.

46

2.2.14Mikro Hidro Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) adalah pembangkit listrik berskala kecil dengan output di bawah 100 KW yang memanfaatkan potensi aliran air yang terdapat di pedesaan sebagai sumber tenaga misalnya saluran irigasi, sungai atau air terjun alam. PLTMH memiliki konstruksi yang sederhana, mudah dioperasikan, mudah dalam perawatan serta dengan biaya investasi yang terjangkau sehingga cocok diterapkan untuk menerangi wilayah pedesaan yang tidak terjangkau aliran listrik PLN. Secara teknis, pembangkit listrik tenaga mikro hidro memiliki tiga komponen utama yaitu air (sebagai sumber energi), turbin dan generator. Pembangkit listrik tenaga mikro hidro mendapatkan energi dari aliran air yang memiliki perbedaan ketinggian tertentu. Pada dasarnya, pembangkit listrik tenaga mikro hidro memanfaatkan energi potensial jatuhan air (head). Semakin tinggi jatuhan air maka semakin besar energi potensial air yang dapat diubah menjadi energi listrik

Gambar 2.28 Skema Prinsip Kerja PLTMH

47

Dibanding pembangkit listrik yang lain, Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) memiliki beberapa kelebihan sebagai berikut: 1.

PLTMH cukup murah karena menggunakan energi alam.

2.

Memiliki konstruksi yang sederhana dan dapat dioperasikan di daerah terpencil dengan tenaga terampil penduduk daerah setempat dengan sedikit latihan.

3.

Tidak menimbulkan pencemaran.

4.

Dapat dipadukan dengan program lainnya seperti irigasi dan perikanan.

5.

Mendorong masyarakat agar dapat menjaga kelestarian hutan sehingga ketersediaan air terjamin.

Beberapa kekurangan PLTMH ialah: 1. Pada musim kemarau kemampuan PLTMH akan menurun karena jumlah air biasanya berkurang 2. Jika pelanggan melebihi kemampuan PLTMH maka kualitas listrik akan menurun 3. Semakin jauh jarak pelanggan ke pembangkit, maka kualitas listrik juga buruk

48

2.2.15Energi Nuklir Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir adalah sebuah pembangkit daya thermal yang menggunakan satu atau beberapa reaktor nuklir sebagai sumber panasnya. Prinsip kerja sebuah PLTN hampir sama dengan sebuah Pembangkilt Listrik Tenaga Uap, menggunakan uap bertekanan tinggi untuk memutar turbin. Putaran turbin inilah yang menggerakkan generator listrik sehingga menghasilkan energi listrik. Perbedaannya ialah sumber panas yang digunakan untuk menghasilkan panas. Sebuah PLTN menggunakan Uranium sebagai sumber panasnya. Reaksi nuklir Uranium menghasilkan energi panas yang sangat besar. Berdasarkan reaksi nuklir yang terjadi, PLTN dibagi menjadi dua jenis, yaitu reaktor fisi dan reaktor fusi

Gambar 2.29 Skema Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir 1. Reaktor Fisi Dalam PLTN Reaktor fisi, terjadi reaksi fisi terkendali di dalam reaktornya. Inti berat yang ditumbuk oleh sebuah partikel dapat membelah menjadi dua inti baru yang lebih ringan. Dalam reaksi inti inin, massa total produk lebih kecil dari pada massa total reaktan. Selisih massa muncul sebagai energi. Reaksi inti seperti inilah yang disebut reaksi pembelahan inti atau reaksi fisi.

49

Hingga kini telah ada berbagai jenis dan ukuran dari reaktor, tetapi semuanya memiliki lima komponen dasar yang sama: (1) elemen bahan bakar, (2) moderator neuron, (3) batang pengendali, (4) pendingin, dan (5) perisai radiasi. Elemen bahan bakar berbentuk batang-batang tipis dengan diameter 1 cm. Dalam suatu reaktor besar ada ribuan elemen bahan bakar yang diletakkan saling berdekatan. Seluruh elemen bahan bakara dan daerah sekitarnya disebut teras reaktor. Umumnya, bahan bakar reaktor adalah Uranium-235 (U-235). Reaksi fisi diawali ketika inti uranium menyerap sebuah neutron lambat. Berdasarkan model butir cairan (Frenkel), neutron lambat yang diserap oleh inti U-235 memberikan tambahan energi dalam pada inti. Keadaan antara atau inti gabungan ini adalah

235 92𝑈

(karena menyerap neutron). Energi tambahan inti yang berada dalam keadaan tereksitasi ini, membuat gerakan masing-masing nukleon semakin lincah, yang kemudian membuat inti mengambil bentuk memanjang. Ketika inti memanjang, gaya nuklir (gaya tarik menarik) antara kedua ujung inti berkurang sangat besar akibat pertambahan jarak pisah, dan gaya tolak menolak Coulomb yang besarnya tetap menjadi lebih dominan, akibatnya inti membelah menjadi dua. Dalam proses pembelahan ini sejumlah neutron (umumnya dua atau tiga) juga turut dibebaskan. Dan telah diketahui bahwa energi rata-rata yang dibebaskan adalah 200 MeV. Energi inilah yang menjadi sumber panas suatu reaktor nuklir. Tiap neutron yang dibebaskan dari reaksi fisi dapat diserap oleh inti U-235 yang belum mebelah untuk menghasilkan fisi U-235 lainnya. Dengan demikian akan dihasilkan neutron yang lebih banyak (mengikuti deret geometri : 1 > 2 > 4 > 8 > dan seterusnya), yang akan menghasilkan sederetan pembelahan inti sehingga semua inti U-235 yang tersedia habis membelah dengan cepat, maka kondisi inilah yang disebut reaksi berantai tak terkendali. Agar reaksi berantai dapat terkendali, hanya satu neutron dari tiap hasil fisi yang diperkenankan untuk membelah satu inti U-235 lainnya. Semua neutron lainnya harus diserap tanpa menyebabkan pembelahan. Nutron-neutron ini diserap oleh batang pengendali yang dibuat dari material-material seperti kadmium (yang menyerap neutron tanpa mengalami pembelahan).

50

Neutron-neutron yang mudah membelah inti U-235 adalah neutron-neutron lambat yang memiliki energi 0,04 eV atau lebih kecil. Sedangkan neutron-neutron yang dibebaskan selama pembelahan (fisi) memiliki energi beberapa MeV. Oleh karena itu, sebuah reaktor fisi harus memiliki material yang dapat mengurangi kelajuan neutron-neutron yang bergerak lebih cepat ini (energinya lebih besar) sehingga neutron-neutron ini dapat dengan mudah membelah inti. Material yang memperlambat kelajuan neutron disebut moderator neurtron. Material-material moderator dapat berupa: air biasa (H2O), air berat (D2O), gravit, berillium. Tetapi moderator yang umum digunakan adalah air. Energi panas yang dihasilkan dalam batang-batang bahan bakar diangkut keluar dari atas teras reaktor oleh air yang terdapat disekitarnya. Air ini secara terus menerus dipompakan oleh pompa primer kedalam reaktor. Untuk mengangkut kalor sebesar mungkin, suhu air dapat naik mencapai 300O C. Untuk menjaga agar air tidak medidih, air diberi tekanan 160 atm. Air panas dilewatkan dalam alat penukar panas. Di sini kalor dipindahkan dari air panas ke air yang mengalir di dalam alat penukar panas. Kalor yang dipindahkan ke alat penukar panas, memanaskan air dalam penukar panas hingga air pada bagian atasnya menguap menghasilkan uap panas betekanan tinggi. Energi dari uap panas bertekanan tinggi ini disalurkan memasuki turbin dan akan memutar turbin. Turbin terhubung langsung dengan generatur sehingga putaran turbin diteruskan sebagai putaran generator dan generator pun membangkitkan energi listrik. Uap keluaran dari turbin didinginkan kembali di kondensator hingga berubah kembali menjadi air, untuk selanjutnya dikembalikan ke alat penukar panas oleh pompa sekunder.

2. Reaktor Fusi Dalam PLTN reaktor fusi, terjadi reaksi fusi di dalam reaktornya. Reaksi fusi adalah reaksi penggabungan inti. Reaksi fusi dapat menghasilkan energi yang lebih besar dengan bahan bakar yang mudah di dapat dan tingkat polusi yang rendah. Bahan yang digunakan bisa didapat dari air. Namun reaktor ini tidak dapat dibuat karena diperlukan suhu sangat tinggi untuk keberlangsungan reaksi fusi. Kondisi suhu ini yang tidak dapat dipenuhi.

51

Dampak yang Ditimbulkan dari Pembangunan PLTN -

Dampak Positif Dampak positif dari adanya PLTN ini, adalah dapat menghasilkan daya listrik yang cukup

besar sehingga pada saat terjadi beban puncak pemakaian dayalistrik, kita tidak perlu khawatir lagi akan adanya pemadaman bergilir. -

Dampak Negatif Reaktor nuklir sangat membahayakan dan mengancam keselamatan jiwa manusia.

Radiasi yang diakibatkan oleh reaktor nuklir ini ada dua, yaitu : a) Radiasi langsung yaitu radiasi yang terjadi bila radioaktif yang dipancarkan mengenai langsung kulit atau tubuh manusia. b) Radiasi tak langsung adalah radiasi yang terjadi lewat makanan dan minuman yang tercemar zat radioaktif, baik melalui udara, air, maupun media lainnya. Baik radiasi langsung maupun tidak langsung, akan mempengaruhi fungsi organ tubuh melalui sel-sel pembentukannya. Organ-organ tubuh yang sensitif akan dan menjadi rusak. Sel-sel tubuh bila tercemar radioaktif uraiannya sebagai berikut : terjadinya ionisasi akibat radiasi dapat merusak hubungan antara atom dengan molekul-molekul sel kehidupan, juga dapat mengubah kondisi atom itu sendiri, mengubah fungsi asli sel atau bahkan dapat membunuhnya. Masalah lain juga ditimbulkan oleh limbah atau sampah nuklir terhadap tingkat kesuburan tanah limbah/sampah nuklir merupakan semua sisa bahan (padat atau cair) yang dihasilkan dari proses pengolahan uranium, misalnya sisa bahan bakar nuklir yang tidak digunakan lagi, dan bersifat radioaktif, tidak bisa dibuang atau dihilangkan seperti jenis sampah domestik lainnya (sampah organik dan lain-lain.) Sampah nuklir ini harus ditimbun dengan cara yang paling aman. Hal yang saat ini dapat dilakukan oleh manusia hanyalah menunggu sampai sampah nuklir tersebut tidak lagi bersifat radioaktif, dan itu memerlukan waktu ribuan tahun.

52

BAB III KESIMPULAN 3.1.

Kesimpulan

Energi fosil tidak dapat diperbarui, oleh karena itu sangat dibutuhkan adanya pengganti energi fosil tersebut. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi telah menemukan bahwa ada energi alternatif yang bisa digunakan sebagai pengganti energi primer berupa energi fosil. Energi alternatif tersebut merupakan energi terbarukan dan ramah lingkungan, serta penggunaanya tidak menghasilkan emisi yang berbahaya bagi lingkungan. Energi alternatif tersebut diantaranya meliputi energi dari matahari, panas bumi (geothermal), angin, air (hydropower), gas alam, hidrogen, biomassa, biofuel, energi pasang surut, gelombang laut, biodiesel, bioetanol, osmosis, mikro hidro dan nuklir.

3.2.

Saran

Di Indonesia banyak sekali energi alternatif yang dapat dikonversi menjadi listrik. Makalah ini hanya menjelaskan sedikit dari energi alternatif yang dapat digunakan sebagai energi primer menggantikan energi fosil. Semoga energi terbarukan tersebut dapat diteliti lebih mendalam dan terus dikembangkan.

53

DAFTAR PUSTAKA

Administrator.Pembangkit Listrik Tenaga Biodiesel.Dalam http://www.alpensteel.com/article/ 126-113-energi-lain-lain/152--pembangkit-listrik-tenaga-biodiesel Administrator.29 mei 2016. http://www.mesinpks.com/7-komponen-pada-pembangkit-listriktenaga-biogas-kelapa-sawit/ Administrator.2014.”Pembangkit listrik tenaga osmosis”.Dalam http://www.stts.edu/home/ detailTeknologi/ id/137 Administrator.7 juni 2014.“Prinsip Kerja Fuel Cell”.Dalam http://www.insinyoer.com/prinsipkerja-fuel-cell/ Administrator. 22 nov 2016.”Cadangan Produksi Gas Bumi Indonesia Mencapai 59 Tahun”. Dalam http://www.esdm.go.id/berita/40-migas/3190-cadangan-produksi-gas-bumiindonesia-mencapai-59-tahun.html Anonim. 2005. Minyak Jarak Pengganti Solar. (online). Dalam(http//www.bppt.go.id/berita/ news2.php?id=7681, diakses 15 desember 2005). Budhiana, Nyoman. 26 februari 2013. PLTS Terbesar.http://www.antaranews.com/foto/ 41281/plts-terbesar akses 11 november 2016 Budiman, Arif, Junedi Ramdoner, Dkk. 2010. Generation Of Electricity. Prodi Teknik Tenaga Listrik. Jurusan Teknik Elekro. Fakultas Teknik. Universitas Indonesia. Depok. Bonsor, Kevin. 06 September 2001. "How Hydropower Plants Work".Dalam http://science. howstuffworks.com/environmental/energi/hydropower-plant1.htm Conita, 2014. Bioetanol. Universitas Negeri Semarang. Ferial 17 desember 2015 PLTBg Berkapasitas 4 MW Beroperasi Di Palembang http://ebtke.esdm.go.id/post/2015/12/17/1057/pltbg.berkapasitas.4.mw.beroperasi. di.palembang Gani, Danial.2013 KEUNTUNGAN DAN KERUGIAN MASING-MASING PEMBANGKIT LISTRIK http://mahasiswa.ung.ac.id/521413035/home/2013/9/5/keuntungan_dan_kerugian_ masing-masing_pembangkit_listrik.html Nia dan Kurnia.2013.Analisa Keekonomian Pemanfaatan Gas Bumi pada Pembangkit Listrik Tenaga Gas di Pulau Jawa.Dalam http://www.niakurnia.com/analisa-keekonomiangas-bumi.html jakarta

Nuryadin, Atin.2010.”Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro”.Dalam http://www. semayangboy.com/2010/05/pembangkit-listrik-tenaga-mikrohidro.html Prakoso, M. Galih Adi,dkk Makalah Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut, Teknik Elektro Universitas Jember, T.A 2013. Riadi, Muchlisin.2016.”Pembangkit LIstrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH)”. Dalam http://www.kajianpustaka.com/2016/10/pembangkit-listrik-tenaga-mikro-hidro.html Sambora, Eky.15 maret 2016.”Pemkab Kutim Wacanakan Pembangkit Listrik Biogas dari Limbah Sawit”.Dalam http://www.kliksangatta.com/berita-2457-pemkab-kutim-wacanakanpembangkit-listrik-biogas-dari-limbah-sawit.html sangatta Sudaryono .27 February 2014. FUEL CELL: SUMBER ENERGI LISTRIK YANG RAMAH LINGKUNGAN http://www.vedcmalang.com/pppptkboemlg/index.php/menuutama/listrikelectro/1048-daryono Surinati, Dewi.2007.Pasang Surut dan Energinya Jakarta: LIPI https://intra.lipi.go.id/datapublikasi/1424659757.pdf Tarbini, Bibin.15 september 2008.”Sistem Pembangkitan PLTP Kamojang”.Dalam http://yoshimori-shumimura.blogspot.co.id/2008/09/sistem-pembangkitan-pltpkamojang.html diakses 11 november 2016 Vicky Fachriza Maulana, dkk .Laporan Dasar Teknik Elektro Pembangkit Listrik Tenaga Ombak, Teknik Elektro Universitas Jember, T.A 2012. Wijaya, Karna .”MENGAKTUALKAN KEMBALI KONVERSI MINYAK GORENG BEKAS MENJADI BIODIESEL”.Dalam http://pse.ugm.ac.id/?p=338