Yepe Sumber Energi Baru dan Terbarukan 2015 B

1. Pengertian Umum Energi

2. Permasalahan di Bidang Energi

3. Energi Baru dan Terbarukan (EBT) : • Energi Biofuel

• Energi Biomassa • Energi Panas Bumi • Energi Air

• Energi Surya

• Energi Pasang Surut • Energi Ombak

• Energi Angin • Energi Osmosis • Energi Magnet • Energi Gravitasi • Energi Radiasi

4. Dasar Konversi Energi

• Biomassa : istilah yg digu-nakan untuk

mengelom-pokkan bahan organik baik dari tumbuhan ataupun

hewan yang kaya akan cadangan energi 

bioenergi

• Finlandia, Belanda,

Jerman dan Inggris telah memanfaatkan bioenergi dalam skala besar untuk pembangkit listrik.

Energi Biomassa

• Biomassa : bahan biologis yang hidup atau baru mati

yang dapat digunakan sebagai sumber bahan

bakar atau untuk produksi industrial



termasuk

limbah terbiodegradasi yang bisa dibakar sebagai

bahan bakar

• Umumnya merujuk pada materi tumbuhan yang

dipelihara untuk digunakan sebagai biofuel, tapi

dapat juga mencakup materi tumbuhan atau

hewan yang digunakan untuk produksi serat, bahan

kimia, atau panas.

Energi yangTerkandung pada Biomassa

• Energi yg terkandung pada biomassa (biasa dihitung dalam energi kalor) sangat tergan-tung pada kandungan

airnya  makin tinggi

kandungan air, makin rendah energinya.

• Biomassa memiliki

rentang kadar air yang luas : dari sekitar 20% (contoh : kertas

Energi yangTerkandung pada Biomassa

• Total biomassa di dunia

sekitar 1.800 milyar ton di darat (setara dengan 33.000 EJ) dan 4 milyar ton di laut (setara

dengan 73 EJ).  1 EJ

= 10x1017J

• Kerapatannya : 45.000 ton/km2 (di daratan),

15.000 ton/km2 (di

rawa), <1000 ton/km2

Konversi Biomassa ke Bentuk Sumber Energi

1.Konversi dengan cara

pembakaran : konversi klasik di mana biomassa diubah menjadi energi panas pembakaran, 

biomassa digunakan sebagai bahan bakar pada bentuk asli-nya. Energi panas yang dihasil-kan selain dapat langsung diman-faatkan juga dapat diubah

menjadi bentuk energi lain

Konversi Biomassa ke Bentuk Sumber Energi

2.Konversi dengan cara

mikrobiologis : menggunakan jasa bakteri untuk mengurai/ mengubah biomassa menjadi bentuk bahan bakar gas yang lebih praktis.

Contoh : pembuatan gas bio dari limbah biomassa

(sampah, tinja, kotoran ternak, limbah pertanian), menggunakan digester

Konversi Biomassa ke Bentuk Sumber Energi

3. Konversi dengan cara Pirolisa : biomassa diurai dengan pemanasan di atas

150oC sehingga berubah

menjadi unsur karbon

(arang), air, beberapa jenis senyawa hidrokarbon dan berbagai jenis gas. Tujuan konversi ini adalah mengubah biomassa menjadi arang yang bisa digunakan sebagai bahan bakar atau dimanfaatkan

untuk non energi (misal untuk bahan industri, obat dan

Konversi Biomassa ke Bentuk Sumber Energi

4.Konversi dengan cara

gasifikasi : biomassa dibakar dengan oksigen

terbatas dan menghasilkan arang,tar dan gas. Produk yang dihasilkan bisa

Konversi Biomassa ke Bentuk Sumber Energi

5. Konversi dengan cara densifikasi : biomassa diberi tekanan sehing-ga terjadi proses pengempaan. Umumnya dilakukan pada biomas-sa berukuran kecil dan sukar

ditangani dalam bentuk aslinya (contoh ; serbuk gergaji, sampah, sekam dll). Hasil pengempaan

disebut briket atau pellet dan

digunakan sebagai bahan bakar. Tujuan konversi densifikasi

 memperbaiki bentuk

• Tanaman : menyerap energi matahari 

proses fotosintesis (memanfaatkan air dan unsur hara dari tanah serta CO₂ dari atmosfer)  menghasilkan bahan organik

untuk memperkuat jaringan dan

membentuk daun, bunga atau buah. • Hewan herbivora : tidak mampu

berfotosintesa sendiri shg memanfaatkan energi yg telah berubah bentuk menjadi daun, rumput atau yang lain dari bagian tumbuhan secara langsung untuk hidupnya. • Hewan carnivora : memanfaatkan energi

yang telah berubah bentuk menjadi daging pada hewan lain.

• Biomassa dari bahan tanaman : limbah pertanian, limbah industri pengolahan kayu, jerami, sekam atau dari tanaman yang memang ditanam secara khusus utk menghasilkan bioenergi  biomassa

kering

• Industri kayu menghasilkan + 50%

limbah yang bisa dimanfaatkan sebagai biomassa.

• Biomassa dari hewan dan rumah tangga : limbah

peternakan (kotoran) dan

limbah/sampah rumah tangga.

 biomassa basah.

• Kotoran ternak diubah melalui proses anaerobik untuk

Energi Biogas

• Biogas yang dihasilkan oleh mikroorganisme merupakan campuran gas yang terdiri atas metana (CH4), karbon dioksida, hidrogen, nitrogen dan gas lain seperti H2S. • Jumlah metana dalam biogas 54–70%, karbon dioksida

27–43%, gas lainnya memiliki persentase kecil.

• Tingkat metana dalam biogas menentukan seberapa besar nilai kalor biogas (nilai kalor metana: 590 – 700 Kcal/m3).

• Energi dalam biogas tak kalah dg bahan bakar gas yang berasal dari sumber lainnya. Sebagai perbandingan,

coalgas dan watergas masing-masing memiliki kalor spesifik 586 Kcal/m3 dan 302 Kcal/m3. Nilai kalor

Digestifikasi

Bahan Organik

Bakteri Anaerobik

Alamiah _Buatan

Dalam Air

(Rawa) Dalam Usus (Hewan) Digester

Kesetaraan

1 m

3

biogas

Elpiji 0,46 kg

Minyak tanah 0,62 liter

Minyak solar 0,52 liter

• Pengaruh pH dan Alkalinitas : Alkalinitas  besaran yg

menunjukkan jumlah karbonat dalam larutan. Keasaman (pH) sangat berpengaruh terhadap proses dekomposisi anaerobik, karena bakteri yang terlibat dalam proses ini hanya bisa

bertahan hidup pada interval pH 6,5 8.‑

• Pengaruh Suhu : Bakteri anaerob sangat sensitif terhadap perubahan suhu. Suhu optimum utk terjadinya proses

dekomposisi anaerobik adalah sekitar 35oC. Bila suhu terlalu

rendah aktivitas bakteri akan menurun dan mengakibatkan produksi biogas akan menurun. Bila suhu terlalu tinggi

bakteri akan mati dan produksi biogas akan terhenti.

• Ukuran Reaktor Biogas (digester anaerob) : semakin besar semakin banyak gas dihasilkan.

• Nisbah karbon (C) dan

nitrogen (N) berpengaruh pd kondisi kerja bakteri anaerobik.

• Jika C/N rendah maka

nitrogen akan terlepas dan berkumpul membentuk

amoniak shg menaikkan pH. • Jika pH >8.5 maka bakteri

akan terracuni sehingga mati dan proses berhenti. • Agar ideal bahan dg C/N

tinggi dicampur dengan bahan dg C/N rendah.

• Reaktor kubah tetap (Fixed-dome) : disebut juga reaktor China karena dibuat pertama kali di China pd th. 1930-an, Reaktor ini memiliki 2 bagian yaitu digester sebagai tempat pencerna material biogas dan sebagai rumah bagi bakteri, baik bakteri pembentuk asam ataupun bakteri pembentu gas metana.. Strukturnya harus kuat krn hrs menahan gas agar tidak terjadi kebocoran. Bagian yang kedua adalah kubah tetap (fixed-dome). Dinamakan kubah tetap karena

bentuknya 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.

Reaktor Kubah Tetap

• Keuntungan : biaya konstruksi lebih murah dibanding reaktor terapung dan perawatannya lebih mudah.

• Reaktor

floating drum

: pertama kali dikembangkan di

India pada tahun 1937



disebut Reaktor India.

Memiliki bagian digester yang sama dengan reaktor

kubah, perbedaannya terletak pada bagian penampung

gas menggunakan peralatan bergerak menggunakan

drum.

• Drum bisa bergerak naik turun yang berfungsi untuk

menyimpan gas hasil fermentasi dalam digester.

• Keuntungan : bisa melihat langsung volume gas yang

tersimpan pada drum karena pergerakannya. Karena tempat penyimpanan yang terapung sehingga tekanan gas konstan. • Kerugian : biaya material konstruksi dari drum lebih mahal,

drum mudah berkarat shg bagian pengumpul gas memiliki umur yang lebih pendek dibandingkan jenis kubah tetap.

• Metana bisa digunakan sebagai bahan bakar  digunakan

untuk berbagai keperluan termasuk menggerakkan generator listrik.

• Jika konsentrasi gas metana kurang dari 65%  hanya

cocok untuk kompor gas  harus dilakukan pemurnian.

• Sampah rumah tangga sebagian besar berupa bahan organik

(74%) dan sisanya (26%) berupa bahan yang sulit terurai, cukup banyak digunakan untuk biogas. • Secara umum, unsur dalam

sampah yang dapat dimanfaatkan menjadi biogas adalah sebesar 69% saja.

• Sampah rumah tangga yang volumenya amat besar di perkotaan seharusnya bisa dimanfaatkan untuk

• Biogas digunakan

pada mesin bakar internal untuk

menghasilkan energi gerak.

• Biogas juga bisa menggerakkan turbin gas sebagai

penghasil tenaga gerak dengan cara membakar gas

metana hingga menghasilkan tekanan gas.

• Besarnya potensi limbah biomassa padat di seluruh Indonesia 49.807,43 MW. (SOEPARDJO, 2005)

• Sumber bahan baku biogas tersedia secara melimpah dan belum dimanfaatkan secara maksimal.

• Biomassa seperti kayu, dari kegiatan industri

pengolahan hutan, pertanian dan perkebunan, limbah kotoran hewan, (sapi, kerbau, kuda, dan babi) juga

dijumpai di seluruh provinsi Indonesia dengan kualitas yang berbeda-beda.

• Secara umum, penggunaan limbah pertanian sebagai bahan dasar biogas lebih sulit dibandingkan kotoran ternak, waktu yang dibutuhkan untuk proses hidrolisis bahan selulosa dari limbah pertanian lebih lama.

• Kurang sosialisasi.

• Teknologi yang diterapkan kurang praktis dan perlu

pemeliharaan yang seksama.

• Tanzania : membuat model integrasi sumber bahan baku yang berasal dari limbah kota dan industri untuk

menghasilkan tenaga listrik dan pupuk.

• Cina : produksi biogas dalam skala kecil sudah umum

dilakukan di pedesaan. Akhir 1993, seperempat juta petani telah mempunyai digester biogas, dengan produksi metan

sekitar 1,2 miliar m3 per tahun.

• India : teknologi biogas telah berkembang dan

didiseminasikan secara luas untuk memenuhi kebutuhan energi di pedesaan, misalnya untuk pompa irigasi dan listrik. Sampai saat ini telah dibangun lebih dari 2 juta digester dan menyumbangkan hampir 200.000 pekerjaan tetap (KAROTTKI dan OLESEN, 1997). Setiap orang yang membangun instalasi biogas berhak mendapat sumbangan uang dari pemerintah pusat.

• Kenya : teknologi biogas telah diperkenalkan sejak 1950. Tahun 1958 Tunnei Technology Limited membangun

sekitar 150 instalasi biogas di beberapa negara bagian tersebut. Ada sekitar 600.000 peternak yang memiliki 2 - 6 sapi dengan sistem gembala yg berpotensi untuk proyek biogas. (NJOROGE, 2002)

• Denmark : telah sangat maju dlm hal pengembangan, pemasaran dan ekspor renewable energy yang berasal dari angin dan biomasa .

• Jerman : produksi biogas merupakan salah satu yang paling pesat dan telah dibangun beberapa ratus

konstruksi biogas (HARTMANN dan AHRING, 2005)