39 PANDUAN PRAKTIKUM ENERGI TERBARUKAN PERTEMUAN VII KUNJUNGAN BIOGAS RUMAH TANGGA

(1)

39

PANDUAN PRAKTIKUM ENERGI TERBARUKAN

PERTEMUAN VII

KUNJUNGAN BIOGAS RUMAH TANGGA

Tujuan:

1. Mengetahui prinsip kerja biogas Rumah Tangga 2. Mengetahui komponen biogas Rumah Tangga 3. Mengetahui aplikasi biogas Rumah Tangga

Teori

Gambar 6-2 memperlihatkan konfigurasi tipikal digester biogas. Substrat (dapat berupa

kotoran binatang, limbah pertanian, dan sampah organik) dimasukkan ke dalam digester.

Biogas yang dihasilkan dapat digunakan untuk memasak, penerangan, dan bahan bakar

motor atau genset. Dalam proses ini juga dihasilkan produk samping berupa kompos dan

pupuk cair yang dapat digunakan di lahan atau kebun untuk budidaya tanaman.

Gambar 6-2. Konfigurasi tipikal digester dan pemanfaatan biogas (Warner et al_{., 1989)}

Produksi dan penggunaan biogas dari teknologi AD memberikan manfaat sosial, ekonomi,

dan lingkungan, baik bagi masyarakat secara keseluruhan maupun perorangan (petani) yang

terlibat. Mata rantai internal dalam produksi biogas dapat memperkuat daya dukung

ekonomi lokal, lapangan kerja di daerah perdesaan, meningkatkan daya beli regional,

meningkatkan standard hidup dan berperan dalam pembangunan ekonomi dan sosial.

(2)

keperluan memasak, menggantikan gas LPG. Pengembangan digester skala rumah tangga

secara besar-besaran telah dilakukan oleh China dan India. Pengembangan biogas skala

rumah tangga di Indonesia antara lain melalui program BIRU (Biogas Rumah) yang

dikembangkan sejak beberapa tahun lalu (2008) dan telah menginstal sekitar 14.000 unit.

Alat dan Bahan:

Roll meter (50m), GPS.

Prosedur:

1. Praktikum dilakukan dengan mengunjungi fasilitas biogas rumah (BIRU) milik Bapak Manut di Desa Sidosari, Kec. Natar, Lampung Selatan. Lokasi bisa ditempuh dalam waktu 15 menit perjalanan menggunakan sepeda motor.

2. Setelah sampai di lokasi, akan dilakukan pertemuan dengan pencipta, pemilik dan operator BIRU, yaitu Bapak Manut.

3. Pertemuan akan dimulai dengan sepatah dua kata dari perwakilan dosen atau mahasiswa mengenai tujuan kunjungan (5 menit).

4. Selanjutnya Bapak Manut akan menceritakan sejarah dan perkembangan biogas miliknya (15 menit).

5. Dilanjutkan kunjungan ke lapangan untuk melihat dan mengamati fasilitas biogas, mencoba menghidupkan dan mematikan kompor biogas, sambil diskusi atau mendengarkan

penjelasan Bapak Manut dan Dosen.

6. Hal-hal yang perlu dicatat dan dilaporkan mahasiswa:

6.1. Sejarah singkat dan perkembangan biogas Bapak Manut berikut tahun-tahun penting (kapan dirintis, kapan diperbaiki, sumber dana, penggunaan, nilai ekonomi, dll). 6.2. Letak geografis dan jarak lokasi (dari GPS)

6.3. Komponen penting biogas rumah tangga.

6.4. Kinerja bigas rumah (berapa biogas yang dihasilkan (setara LPG 3 kg), pengoperasian, perawatan)

6.5. Keuntungan biogas rumah.

6.6. Cara menghidupkan dan mematikan. 6.7. Permasalahan yang masih dihadapi. 6.8. Foto-foto.

(3)

41

Hasil dan Pembahasan (Berisi data, fakta, seperti diberikan dalam Prosedur 6 dan Pembahasan. Ditulis rapi menggunakan pensil 2B)

(4)

……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………

Kesimpulan (Menjawab Tujuan)

(5)

(6)

PANDUAN PRAKTIKUM ENERGI TERBARUKAN PERTEMUAN VIII

BIOGAS INDUSTRI (COVERED LAGOON)

Tujuan:

1. Mengetahui prinsip kerja biogas industri 2. Mengetahui komponen biogas industri 3. Mengetahui aplikasi biogas industri

Teori

Digester kolam tertutup atau CIGAR (Covered in the Ground Anaerobic Reactor) banyak diaplikasikan pada berbagai industry di Indonesia, seperti pabrik tapioca, sawit, dan penggemukan sapi. Digester CIGAR (Gambar 8-1) hanyalah sebuah laguna kotoran dengan penutup kedap udara. Penutup akan berfungsi sebagai perangkap gas yang dihasilkan selama dekomposisi bahan organik limbah cair. Digester bekerja dengan baik untuk pupuk cair dengan TS kurang dari 2%. Karena tingkat produksi metana tergantung pada suhu lingkungan, jenis digester ini tidak dianggap efektif (dalam hal biaya) untuk negara-negara beriklim dingin dalam memproduksi biogas untuk energi. Meskipun demikian, digester ini adalah yang paling murah dan efektif dalam mengurangi bau, meski dalam cuaca dingin.

Gambar 8-1. Skema digester anaerobic tipe covered lagoon.

(7)

46

Laguna utama (primer) adalah anaerobik dan dioperasikan pada volume konstan untuk memaksimalkan pengolahan limbah secara biologis, produksi metana, dan kontrol bau. Penutup penangkap biogas diapungkan di atas laguna utama. Idealnya, limbah cair yang terkontaminasi dilimpaskan ke laguna sekunder. Laguna sekunder direncanakan sebagai kolam dengan volume tidak tetap (variabel) untuk penyimpanan efluen dari laguna primer dan limpasan limbah tercemar untuk digunakan sebagai air irigasi atau untuk tujuan lain.

Suhu merupakan faktor kunci dalam perencanaan digester laguna tertutup. Iklim hangat membutuhkan laguna kecil dan produksi gas musiman relatif tidak bervariasi. Suhu dingin akan mengurangi produksi metana di musim dingin. Untuk mengimbangi turunnya suhu, laju pembebanan dapat diturunkan dan waktu retensi hidrolik (HRT) ditingkatkan. Komponen digester covered-lagoon terdiri dari:

฀ Pemisah padatan. Sebuah perangkap padatan gravitasi atau pemisah mekanis harus disediakan di antara sumber feedstock dan laguna.

฀ Kolam atau laguna. Dua laguna lebih baik: laguna anaerobik pengolahan limbah (primer) dan laguna penyimpanan limbah (sekunder).

฀ Penutup penutup mengambang. Sistem penangkapan metana yang paling efektif adalah penutup yang mengapung di atas seluruh laguna utama.

฀ Sistem pemanfaatan biogas. Biogas yang ditangkap digunakan untuk menghasilkan panas atau listrik.

Alat dan Bahan:

Roll meter (50m), GPS

Prosedur

1. Praktikum dilakukan dengan mengunjungi fasilitas biogas industri PD Semangat Jaya milik Bapak Supar di Desa Sinar Rejeki, Kec. Negeri Katon, Pesawaran. Lokasi bisa ditempuh dalam waktu 60 menit perjalanan menggunakan sepeda motor.

2. Biogas PD Semangat Jaya menggunakan substrat air limbah pengolahan tapioka.

3. Setelah sampai di lokasi, akan dilakukan pertemuan dengan pemilik PD Semangat Jaya, yaitu Bapak Supar.

4. Pertemuan akan dimulai dengan sepatah dua kata dari perwakilan dosen atau mahasiswa menganai tujuan kunjungan (5 menit).

(8)

6. Dilanjutkan kunjungan ke lapangan untuk melihat dan mengamati proses pengolahan tapioca skala rakyat dan fasilitas biogas sambil diskusi atau mendengarkan penjelasan Bapak Supar dan Dosen.

6.1. Sejarah singkat dan perkembangan biogas Bapak Supar berikut tahun-tahun penting (kapan dirintis, kapan diperbaiki, sumber dana, penggunaan, nilai ekonomi, dll).

6.2. Letak geografis dan jarak lokasi (dari GPS)

6.3. Proses pengolahan tapioka dan persoalan limbahnya. 6.4. Jumlah air limbah tapioka yang dihasilkan

6.5. Komponen penting biogas rumah tangga

6.6. Kinerja bigas rumah (Berapa biogas yang dihasilkan (setara kayu, minyak tanah), pengoperasian, perawatan,)

6.7. Keuntungan biogas

6.8. Permasalahan yang masih dihadapi. 6.9. Foto-foto.

7. Pulang ke kampus.

Hasil dan Pembahasan (Berisi data dan fakta hasil kunjungan dan Pembahasan)

……… ……… ……… ………

……… ……… ……… ……… ………

……… ……… ……… ………

(9)

48 ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………

Kesimpulan (Menjawab Tujuan)

(10)

(11)

(12)

PANDUAN PRAKTIKUM ENERGI TERBARUKAN

PERTEMUAN IX

KONVERSI ENERGI SURYA TERMAL

Tujuan:

1. Mengetahui prinsip kerja kolektor tenaga surya.

2. Mengetahui unjuk kerja kolektor tenaga surya sebagai pemanas air.

Teori

Matahari merupakan sumber segala bentuk energi yang ada di jagat raya ini. Melalui berbagai

mekanisme alami, radiasi matahari berubah menjadi energi fosil, bahan pangan yang dihasilkan

tumbuhan, energi angin, gelombang laut, air terjun, dan lain-lain. Radiasi matahari dapat

dikonversi melalui dua cara, yaitu proses termal untuk menghasilkan panas dan melalui teknologi

fotovoltaik (PV) untuk menghasilkan listrik. Konversi termal radiasi surya memerlukan kolektor

surya yang digunakan untuk mengubah radiasi surya menjadi energi termal. Terdapat beberapa

jenis solar collector tergantung dari kebutuhan sistemnya apakah untuk menghasilkan temperatur

medium (solar thermal heat system) atau temperatur tinggi (solar thermal power system).

Berdasarkan prinsip kerjanya, kolektor tenaga surya dibedakan menjadi kolektor pelat datar dan

kolektor konsentrasi (Gambar 9-1).

(13)

52

Jenis-jenis solar collector untuk solar thermal heat system (non concentrating colector) :

• Flat plate colector, dengan medium air • Flat plate colector dengan medium udara

Jenis-jenis solar collector untuk solar thermal power plant (concentrating colector) :

• Fixed flat mirror • Concave mirror • Cylidrical lens • Parabolic mirror

Bagian dari kolektor yang berfungsi mengubah radiasi menjadi energi termal disebut absorber.

Biasanya merupakan logam berwarna hitam. Absorber yang baik memiliki daya serap yang tinggi

terhadap radiasi, memiliki emisivitas yang rendah, dan memiliki konduktivitas panas yang tinggi.

Setelah menjadi panas, energi ini dapat digunakan untuk pemanasan.

Absorber pada kolektor pelat datar menyerap langsung radiasi matahari yang sampai kepadanya.

Sedangkan pada kolektor konsentrasi (baik yang dua maupun tiga dimensi), radiasi sampai ke

absorber setelah dipantulkan oleh reflektor. Reflektor yang baik harus memiliki reflektansi

spekuler yang tinggi, memiliki absorptivitas dan konduktivitas panas yang rendah, serta memiliki

emisivitas tinggi.

Unjuk kerja suatu kolektor dapat dinilai antara lain dari tiga parameter:

1. Suhu fluida keluar, To

2. Laju pengumpulan energi neto atau energi yang berguna, Qnet, yang dihitung dari:

Qnet = (m/t) Cp (To – Ti) (9-1)

di mana m/t =

m



adalah laju aliran masa fluida, Cp adalah kapasitas panas fluida, To adalah suhu fluida keluar, dan Ti adalah suhu fluida masuk.

3. Efisiensi penggunaan energi, Ef, yang merupakan perbandingan antara energi neto (Q)

dengan radiasi insiden (I),

Ef = Q/I (9-2)

Alat dan Bahan:

1. Kolektor pelat datar

2. Gelas ukur

3. Stopwatch atau arloji

4. Ember (2 buah)

5. Air

(14)

Tata laksana percobaan:

1. Ukur luas tangkapan kolektor (m2₎

2. Ukur diameter dalam (mm) dari pipa pembawa fluida yang terdapat pada kolektor dan hitung

luas penampang aliran (Af = ¼. π. d2_).

3. Ukur panjang (L, dalam mm) pipa pembawa fluida berikut semua sambungannya.

4. Bawa kolektor ke lapangan terbuka. Atur posisinya sehingga tegak lurus dengan arah

datangnya sinar matahari. Pastikan bahwa lidi yang ditancapkan tegak lurus bidang kolektor

tidak memiliki bayangan.

5. Ukur radiasi matahari dengan pyranometer yang diletakkan mengikuti posisi kolektor. Radiasi

insiden (I) dihitung dengan mengalikan hasil pembacaan dan luas tangkapan kolektor.

6. Masukkan air ke dalam pipa pembawa fluida dan pertahankan ketinggian sumber air agar laju

alirannya tetap. Dengan gelas ukur dan stopwatch, ukurlah debitnya (q, cm3_{/dt) selama satu} menit.

7. Hitung kecepatan aliran (cm/dt) air (v = q/Af).

8. Hitung waktu (dt) yang diperlukan air mengalir sepanjang pipa pemanas (t = L/v).

9. Ukur suhu (o_{C) air masuk (Ti).}

10. Ukur suhu (o_{C) air keluar (To) setelah t detik (dari langkah 7) sejak Ti diukur,}

11. Hitung laju aliran panas yang berhasil diperoleh (Q = (ρv/t). Cp. (To - Ti), di mana ρ adalah massa jenis air.

12. Hitung efisiensi kolektor, Ef = Q/I.

13. Ulangi percobaan 5X dengan debit aliran yang berbeda-beda dengan cara mengubah-ubah

ketinggian sumber air.

14. Masukkan semua data dan hasil perhitungan yang diperoleh ke dalam borang isian.

15. Buatkan plot hubungan antara debit fluida sebagai absis dan suhu fluida keluar, laju

pengumpulan energi neto, dan efisiensi sebagai ordinat.

16. Diskusikan hasil yang diperoleh.

Hasil (Masukkan hasil dalam boring berikut)

Data Dasar

No Parameter Satuan Nilai

1. Luas tangkapan kolektor, A m2 2. Diameter pipa fluida, d mm

(15)

54 Data Percobaan dan Perhitungan Kolektor Pelat Datar

No Parameter Satuan Ulangan Rerata

1 2 3 4 5

1 I W/m2

2 q cm3_/dt

3 ρ kg/cm3

4 m/t kg/dt

5 v cm/dt

6 t dt

7 Ti o_C

8 To o_C

9 Q W

10 Ef %

(16)

………

Foto-foto (Disusun dan ditempel rapi dengan ukuran postcard, minimal 4 gambar yang mewakili

(17)

(18)

PANDUAN PRAKTIKUM ENERGI TERBARUKAN

PERTEMUAN X

KONVERSI ENERGI SURYA PV

Tujuan:

1. Mengetahui prinsip kerja solar PV.

2. Mengetahui unjuk kerja solar PV.

Teori

Matahari merupakan sumber segala bentuk energi yang ada di jagat raya ini. Melalui berbagai

mekanisme alami, radiasi matahari berubah menjadi energi fosil, bahan pangan yang dihasilkan

tumbuhan, energi angin, gelombang laut, air terjun, dan lain-lain. Energi surya merupakan salah

satu energi yang sedang giat dikembangkan saat ini oleh Pemerintah Indonesia karena sebagai

negara tropis, Indonesia mempunyai potensi energi surya yang cukup besar. Berdasarkan data

penyinaran matahari yang dihimpun dari 18 lokasi di Indonesia, radiasi surya di Indonesia dapat

diklasifikasikan berturut-turut sebagai berikut: untuk kawasan barat dan timur Indonesia dengan

distribusi penyinaran di Kawasan Barat Indonesia (KBI) sekitar 4,5 kWh/m2_{/hari dengan variasi}

bulanan sekitar 10%; dan di Kawasan Timur Indonesia (KTI) sekitar 5,1 kWh/m2_{/hari dengan}

variasi bulanan sekitar 9%. Jadi, potesi energi surya rata-rata Indonesia sekitar 4,8 kWh/m2_/hari

dengan variasi bulanan sekitar 9%.

Radiasi matahari dapat dikonversi melalui dua cara, yaitu proses termal untuk menghasilkan

panas dan melalui teknologi fotovoltaik (PV) untuk menghasilkan listrik. Dibandingkan energi

listrik konvensional pada umumnya, PLTS PV terkesan rumit, mahal dan sulit dioperasikan. Namun

setelah aplikasi lebih dari 15 tahun operasional di beberapa kawasan di Indonesia, PLTS PV

merupakan sistem yang mudah dalam pengoperasiannya, handal, dan tidak memerlukan biaya

pemeliharaan dan operasi yang tinggi. Hal ini menjadikan PLTS PV mampu bersaing dengan

teknologi PLT konvensional pada sebagian besar kondisi wilayah Indonesia yang terdiri atas

pulau-pulau kecil yang tidak terjangkau oleh jaringan PLN dan tergolong sebagai kawasan terpencil.

Komponen utama suatu PLTS PV terdiri dari:

• Sel fotovoltaik (PV) yang mengubah penyinaran/radiasi matahari menjadi listrik secara

langsung (direct conversion). Teknologi sel fotovoltaik yang banyak dikembangkan dewasa ini

pada umumnya merupakan jenis teknologi kristal yang dibuat dengan bahan baku berbasis

silikon. Produk akhir dari modul fotovoltaik menyerupai bentuk lembaran kaca dengan

(19)

58

• Balance of system (BOS) yang meliputi controller, inverter, kerangka modul, peralatan listrik,

seperti kabel, stop kontak, dan lain-lain.

• Unit penyimpan energi (baterai).

• Peralatan penunjang lain seperti: inverter untuk pompa, sistem terpusat, sistem hibrid, dll.

Unjuk kerja suatu kolektor dapat dinilai antara lain dari tiga parameter:

1. Arus dan voltase serta daya listrik yang dihasilkan (P = V.I).

2. Laju pengumpulan energi neto atau energi yang berguna, Qnet, yang dihitung dari:

Qnet = V.I.t (9-1) di mana m/t =

m



adalah laju aliran masa fluida, Cp adalah kapasitas panas fluida, To adalah suhu fluida keluar, dan Ti adalah suhu fluida masuk.

3. Efisiensi penggunaan energi, Ef, yang merupakan perbandingan antara energi neto (Q) dengan radiasi insiden (I),

Ef = Q/I (9-2)

Alat dan Bahan:

1. Modul solar PV lengkap (Gambar 10-1)

2. Tang meter

3. Multimeter

4. Beberapa bohlam atau perkakas listrik

(20)

Tata laksana percobaan:

1. Ukur luas tangkapan modul solar PV (m2₎

2. Ukur radiasi matahari dengan pyranometer yang diletakkan mengikuti posisi kolektor. Radiasi

insiden (I) dihitung dengan mengalikan hasil pembacaan dan luas tangkapan kolektor.

3. Ukur arus dan voltase listrik yang dihasilkan dan hitung dayanya.

4. Hitung jumlah beban daya yang dapat dilayani solar PV.

5. Hitung efisiensi system PV

Hasil dan Pembahasan (Masukkan hasil dalam boring berikut)

(21)

60 ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………

(22)

(23)

(24)

PANDUAN PRAKTIKUM ENERGI TERBARUKAN

PERTEMUAN XI

KUNJUNGAN MIKROHIDRO

Tujuan:

1. Mengetahui prinsip kerja mikrohidro

2. Mengetahui komponen dasar kincir air

3. Mengetahui aplikasi mikrohidro

Teori

Energi air (hidro) adalah bentuk tertua dari energi terbarukan yang digunakan oleh manusia, dan

salah satu dari yang paling banyak digunakan dan terbaik saat ini, murah dan bersih. Secara ekonomi

sistem PLTMH tahan inflasi dan stabil. Dengan teknologi yang sudah mapan, PLTMH dapat

menghasilkan energi listrik mulai dari 100 W. Energi hidro dapat ditangkap dalam dua bentuk:

• Energi potensial (dari jatuhnya air alami);

• Energi kinetik (air sungai mengalir).

Kedua bentuk energi ini dapat ditangkap pada skala yang berbeda. Tabel 11.1 menyajikan klasifikasi

sederhana pembangkit listrik tenaga air sesuai dengan output energi listrik.

Table 11.1. Klasifikasi pembangkit listrik tenaga air menurut besarnya output daya listrik

(http://www.itdg.org)

Kelas Output Daya Listrik

Besar Lebih dari 100 MW, biasanya terkoneksi ke jaringan listrik tegangan tinggi

Medium 15–100 MW, biasanya terkoneksi ke jaringan listrik tegangan tinggi

Kecil 1–15 MW, biasanya terkoneksi ke jaringan listrik tegangan tinggi

Mini Sekitar100 kW, kebanyakan terisolasi, tetapi kadang-kadang bisa terkoneksi ke

jaringan listrik tegangan tinggi

Mikro Dari 5 kW sampai l00 kW, biasanya untuk komunitas kecil atau industri perdesaan

Pico Dari beberapa ratus watt hingga 5 kW, biasanya untuk konsumen atau daerah

terisolasi (remote)

(25)

64

• Turbin atau kincir yang mengubah energi aliran atau air terjun menjadi energi mekanis yang memutar generator, yang menghasilkan daya listrik – ini adalah inti dari suatu PLTMH.

• Mekanisme kontrol untuk menghasilkan daya listrik yang stabil.

• Jaringan transmisi untuk mendistribusikan daya listrik ke user.

• Bendungan yang dilengkapi dengan sarangan untuk mencegah sampah masuk ke dalam penstock.

• Pipa penstock untuk mengalirkan air ke turbin atau kincir.

• Rumah daya (powerhouse), dimana turbin dan generator mengkonversi daya air menjadi listrik.

• Saluran ekor (tailrace) untuk mengalirkan air kembali ke badan air (sungai).

Gambar 11-1. Sistem PLTMH dan ketinggian head air.

Perhutungan Daya

Daya teoretis (Pth dalam W) yang tersedia dari suatu PLTMH secara langsung berkaitan dengan laju

aliran (debit) air, head air, dan gaya gravitasi dalam bentuk persamaan sbb:

Pth = Q × H × g (11-1)

(26)

Tabel 11.2. Efisiensi tipikal kincir air

Penggerak Utama Kisaran Efisiensi (%)

Kincir Air

Undershot 25-45

Breastshot 35-65

Overshot 60-75

Tidak semua daya ini dapat dimanfaatkan, sebagian daya hilang karena gesekan di dalam pipa. Kincir

air yang baik bisa memiliki efisiensi hingga 75% (Tabel 11.2). Umumnya, efisiensi pembangkitan

listrik PLTMH bervariasi dari 50 hingga 70 %. Sebagai patokan, efisiensi dari “air ke kabel” untuk

PLTMH dengan daya hingga 10 kW mendekati 50 %; dan 60% untuk PLTMH dengan daya hingga

lebih dari 10 kW. Daya output dinyatakan dengan:

P = Q × H × g × η (12-2)

denganη = faktor efisiensi (0.5 to 0.7)

Dengan persamaan di atas kita dapat memperkirakan berapa daya listrik yang dapat dihasilkan.

Tabel 12.3 menunjukan berapa daya listrik yang dapat dihasilkan dari berbagai head dan debit air.

Alat dan Bahan

Tang jepit (tang ampere), roll meter (50m), busur derajat dan jangka, GPS

Tata Laksana Percobaan

1. Praktikum dilakukan dengan mengunjungi fasilitas mikrohidro milik Bapak Acang di Desa

Bangun Rahayu, Kec. Teluk Betung Barat, Bandar Lampung. Lokasi bisa ditempuh dalam

waktu 30 menit perjalanan menggunakan sepeda motor.

2. Setelah sampai di lokasi, akan dilakukan pertemuan dengan pencipta, pemilik dan operator

mikrohidro, yaitu Bapak Acang.

3. Pertemuan akan dimulai dengan sepatah dua kata dari perwakilan dosen atau mahasiswa

menganai tujuan kunjungan (5 menit).

4. Selanjutnya Bapak Acang akan menceritakan sejarah dan perkembangan kincir angin

miliknya (15 menit).

5. Dilanjutkan kunjungan ke lapangan untuk melihat mengamati, mencoba mematikan

(menutup) dan membuka kerja penstock sambil diskusi atau mendengarkan penjelasan

(27)

66

Tabel 11.3. Daya output PLTMH sebagai fungsi head dan debit air.

6.1. Sejarah dan perkembangan kincir Bapak Acang berikut tahun-tahun penting (kapan

dirintis, kapan hanyut, sumber dana, perbaikan, pelayanan, keanggotaan kelompok, dll).

6.2. Letak geografis dan jarak lokasi (dari GPS)

6.3. Komponen penting mikrohidro

6.4. Kinerja mikrohidro (Berapa daya yang dihasilkan, voltase, jumlah rumah yang dilayani,

perawatan)

6.5. Cara menutup penstock.

6.6. Mengukur arus listrik (menggunakan tang jepit).

6.7. Mengukur beda tinggi kincir dan sumber air (menggunakan busur dan jangka)

6.8. Mengukur panjang penstock dan ukuran pipa.

6.9. Mengukur dimensi kincir: panjang, diameter, jumlah bilah, tipe.

6.10. Foto-foto.

(28)

(29)

68 ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………

Kesimpulan (menjawab tujuan)

(30)

(31)

(32)

PANDUAN PRAKTIKUM ENERGI TERBARUKAN PERTEMUAN XII

PEMISAHAN DAN PENCUCIAN BIODIESEL

Tujuan

1. Mengetahui prinsip dasar pembuatan biodiesel

2. Terampil membuat biodiesel skala kecil

Teori

Biodiesel didefinisikan sebagai ester mono-alkil dari asam lemak rantai panjang yang diperoleh dari

minyak nabati atau lemak hewan (Demirbas, 2008). Bahan baku yang umum digunakan dalam

pembuatan biodiesel adalah minyak nabati. Semua minyak nabati dapat digunakan sebagai

pengganti bahan bakar namun dengan proses-proses pengolahan tertentu (Choo, 1994). Bahan baku

biodiesel yang berpotensi besar di Indonesia saat ini adalah minyak kelapa sawit atau CPO (Crude

Palm Oil), karena produksi kelapa sawit sangat tinggi di Indonesia.

Karakteristik biodiesel menyerupai solar sehingga dapat digunakan secara murni atau dicampur solar

untuk menggantikan solar. Biodiesel dapat digunakan pada mesin diesel tanpa merubah atau

memodifikasi mesin. Biodiesel memiliki beberapa kelebihan dibandingkan solar:

• Memiliki sifat pelumasan terhadap piston mesin karena termasuk kelompok minyak tidak

mengering (non-drying oil);

• Mampu mengeliminasi efek rumah kaca;

• Merupakan renewable energy (energi terbarukan) karena terbuat dari bahan alam yang dapat

diperbarui sehingga kontinuitas ketersediaan dapat terjamin;

• Meningkatkan independensi suplai bahan bakar karena dapat diproduksi secara lokal;

Biodiesel dibuat melalui reaksi transesterifikasi. Jika bahan baku mengandung komponen asam

lemak bebas (ALB) melebihi 5%, proses transesterifikasi harus didahului dengan reaksi esterifikasi

menggunakan katalis asam. Transesterifikasi adalah tahap konversi dari trigliserida (minyak nabati)

menjadi alkil ester, melalui reaksi dengan alkohol, dan menghasilkan produk samping yaitu gliserol.

Reaksi ini memerlukan panas dan katalis NaOH (sekitar 1% berat minyak).

Di antara alkohol monohidrik, metanol adalah yang paling umum digunakan, karena harganya murah

dan reaktivitasnya paling tinggi. Transesterifikasi dengan metanol dan katalis basa menghasilkan

metil ester, sehingga biodiesel identik dengan metil ester asam-asam lemak atau FAME (fatty acids

(33)

72

CH3

MINYAK/LEMAK METANOL FAME/BIODIESEL GLISERIN

R CH C O

OH

R' C C O

OH

R" CH C O OH 3 H H HC OH +

R CH C O H

O

R' CH C O H

O

R" CH C O H O + HC HC OH H OH H HC OH Katalis

Skema 12-1. Reaksi transesterifikasi menggunakan metanol dan katalis basa

Dalam praktek kita biasanya menambahkan 60% hingga 100% ekses metanol untuk menjamin bahwa

reaksi berlangsung sempurna. Pada basis 100 kg minyak, keseimbangan masa reaksi dengan 100% XS

metanol menjadi:

minyak + metanol → biodiesel + glicerol + XS metanol

100 kg 21,71 kg 100,45 kg 10,40 kg 10,86 kg

minyak + metanol → biodiesel + glicerol + XS metanol

100 L 24,65 L 103,3 L 7,42 L 12,33 L

Tahap-tahap dalam proses pembuatan biodiesel adalah sebagai berikut:

1. Perlakuan awal minyak jelantah (penyaringan, pemanasan)

2. Penentuan banyaknya Soda api

3. Pembuatan larutan metoksi

4. Transesterifikasi

5. Pemisahan Gliserol

6. Pencucian Biodiesel

Alat dan Bahan

Botol air kemasan 600 ml atau gelas Erlenmeyer 250 ml Minyak jelantah

Corong Metanol

Gelas ukur ethanol

Timbangan NaOH (= Soda Caustic = Soda api)

Hot plate atau pemanas air indicator PP (penophtalin)

gelas pyrex 500 ml

Termometer

(34)

Tata Laksana Percobaan

Titrasi

1. Buat larutan NaOH standar 1 M dengan mencampurkan 0,4 NaOH dalam 100 ml aquades.

2. Takar 1 ml minyak jelantah dan campurkan ke dalam 10 ml ethanol. Kocok hinggga rata.

3. Tambahkan 2 tetes indicator PP dan kocok.

4. Lakukan titrasi dengan menambahkan larutan standar NaOH pada langkah 1 sedikit demi

sedikit sambil digoncang-goncang (Anda bisa menggunakan buret atau syringe).

5. Titrasi dihentikan jika warna pink bertahan sekitar 30 detik. Catat banyaknya larutan standar

yang digunakan.

6. Ulangi sebanyak 3 kali dan ambil rata-ratanya.

Pembuatan Larutan Metoksi

1. Takar methanol 50 ml.

2. Timbang 2 gr kristal NaOH (lakukan dengan cepat karena NaOH bersifat higroskopis, yaitu

menyerap uap air dari udara).

3. Masukkan NaOH ke dalam methanol dan kocok hingga semua partikel larut.

Pembuatan Biodiesel

1. Panaskan minyak jelantah di atas hot plate hingga suhu 50o_C.

2. Takar 200 ml minyak jelantah hangat dan masukkan dalam Erlenmeyer 500 ml atau botol air

minum kemasan 600 ml.

3. Tambahkan 50 ml larutan metoksi, kencangkan tutupnya lalu kocok selama 30 menit.

4. Letakkan botol di atas meja dan biarkan selama 6 jam.

5. Setelah mengendap pisahkan bagian atas (biodiesel) dari glicerol (bagian bawah).

Pencucian

(35)

74

2. Kencangkan tutupnya dan kocoklah dengan kocokan ringan hingga 3 kali. Letakkan gelas di

meja dan tunggu sekitar 5 menit.

3. Setelah mengendap pisahkan bagian atas (biodiesel) dari air cucian (bagian bawah). Mungkin

anda akan melihat lapisan antara (intermediate) yang disebut emulsi di antara biodiesel dan

water. Makin tipis emulsi, makin mudah proses pencucian.

4. Ulangi langkah-langkah ini (3-4 kali) hingga air cucian berwarna jernih.

5. Ukur banyaknya biodiesel dan hitung rendemen.

Hasil dan Pembahasan (Berisi data dan fakta hasil percobaan plus analisa)

………

(36)

………

Kesimpulan (menjawab tujuan)

………

(37)

76

Foto-foto (Disusun dan ditempel rapi dengan ukuran postcard, minimal 3 gambar yang mewakili

(38)

PANDUAN PRAKTIKUM ENERGI TERBARUKAN

PERTEMUAN XIII-XIV

PROJECT PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROBAYU (KINCIR ANGIN)

Tujuan:

1. Mengetahui prinsip kerja dan komponen kincir angin

2. Terampil memuat kincir angin sederhana

Teori

Energi angin memiliki potensi sangat besar tetapi belum dimanfaatkan secara maksimal. Udara yang

bergerak dengan kecepatan V memiliki energi kinetik E yang dinyatakan oleh:

2

V

2

1

m

E

=

(13-1)

Jika densitas udara adalah ρ, maka energi kinetik per satuan volume dari udara bergerak yang

memiliki kecepatan V, adalah:

2

V

2

1

ρ

=

v

E

(13-2)

Jika kita memperhitungkan suatu luas sapuan (swept area) A dari suatu kincir angin yang tegak lurus

dengan arah angin (lihat Gambar 7-2), maka daya teoritis yang terkandung di dalam angin tersebut

diberikan oleh: 3 2

V

2

1

)

V

.

)(

V

2

1

(

A

P

_th

=

ρ

=

ρ

(13-3)

Persamaan tersebut menunjukkan bahwa daya teoritis dari angin bervariasi secara linear dengan

densitas udara dan luas penampang serta pangkat tiga dari kecepatan angin. Jika

m



adalah massa

udara yang melewati rotor per satuan waktu, maka laju perubahan energi kinetik di dalam angin

)

V

(

)

2

/

1

(

m



₁2

−

₂2 adalah sama dengan daya yang dapat dipanen. Karena

m



= ρ A_T VT, maka daya

yang dapat dipanen diberikan oleh:

)

V

(

V

2

1

2 2

T

T 1

−

2

ρ

=

A

P

_e

(13-4)

Daya maksimum yang dapat dipanen,P_e maksimum, diberikan oleh:

th

e

A

P

)

₀

,

593

27

8

(

V

.

2

1

3 1 T

max

=

ρ

=

−

(13-5)

Turbin angin dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok (Gambar 13-1), yaitu turbin angin poros

(39)

80

Gambar 13-1. Berbagai konsep turbin angin poros horizontal (Eldridge, 1980)

Turbin angin sederhana memiliki komponen-komponen sbb:

1. Bilah atau blade

2. Generator

3. Mounting (ekor pengarah) 4. Tower (menara)

5. Baterai dan sistem kendali elektronik

Alat dan Bahan:

(40)

(41)

82

(42)

Prosedur:

1. Buatlah komponen PLTMB mengikuti gambar-gambar 13-2 hingga 13-3.

2. Rangkai semua komponen hingga menjadi sebuah PLTMB.

3. Pengujian dilakukan untuk mengetahui kinerja PLTMB, seperti daya yang dihasilkan,

kestabilan, dan kecepatan angin.

Hasil dan Pembahasan (Berisi data, fakta, seperti diberikan dalam Prosedur 7)

………

(43)

84

Foto-foto (Disusun dan ditempel rapi dengan ukuran postcard, minimal 4 gambar yang mewakili

(44)