PENERAPAN LOGIKA FUZZY UNTUK UJI KELAYAKAN MUTU BIODIESEL JARAK PAGAR SEBAGAI BAHAN BAKAR PEMBANGKIT LISTRIK
Ashari
Program Studi Teknik Informatika
Sekolah Tinggi Manajemen Informatika dan Komputer AKBA ashari.akba36@gmail.com
ABSTRAK
Biodiesel jarak pagar merupakan bahan bakar terbarukan karena bahan bakunya dibudidayakan oleh manusi, selanjutnya dipanen dan diolah manusia menjadi bahan bakar. Salah satu dari kegunaan bahan bakar tersebut adalah untuk pembangkit listrik tenaga diesel. Namun, untuk penggunaannya sebagai bahan bakar pembangkit listrik dibutuhkan biodiesel jarak pagar yang bermutu tinggi atau sesuai standar kualitas kelayakan mutu biodiesel minimal sesuai Standar Nasional Indonesia (SNI). Penerapan logika fuzzy digunakan untuk membantu menentukan kelayakan mutu biodiesel jarak pagar sebelum dimanfaatkan sebagai bahan bakar pembangkit listrik.
Dalam sistem ini dilakukan proses pengujian kelayakan mutu biodiesel jarak pagar. Penentuan kelayaan mutu menggunakan 5 (lima) parameter yang direkomendasikan dari SNI biodiesel yaitu densitas (massa jenis) atau spesific gravity, titik nyala, bilangan setana, viskositas, dan bilangan netralisasi. Basis pengetahuan berupa aturan dari kombinasi himpunan fuzzy semua parameter sebagai pendukung pengambilan keputusan layak tidaknya mutu biodiesel jarak pagar sebagai bahan bakar pembangkit listrik.
Sistem ini mampu memutuskan apakah mutu biodiesel jarak pagar yang ada dapat dikatakan sangat layak, layak, kurang layak atau tidak layak untuk dijadikan sebagai bahan bakar pembangkit listrik. 90% dari mutu biodiesel jarak pagar yang diuji coba ternyata dinyatakan layak. Parameter lainnya memerlukan penelitian lebih lanjut untuk mengkaji mutu kelayakan biodiesel jarak pagar.
Keyword : logika fuzzy, kelayakan mutu, biodiesel, jarak pagar, bahan bakar pembangkit
1. Pendahuluan
Krisis bahan bakar minyak (BBM) dewasa ini mendorong pencarian sumber bahan bakar alternatif terbarukan. Salah satu sumber bahan bakar terbarukan adalah tanaman. Bahan bakar dari tanaman yang
dikembangkan sesuai blue print
pengelolaan energi nasional adalah biodiesel, bioetanol dan bio oil. Biodiesel digunakan untuk bahan bakar mesin-mesin diesel, sedangkan bioetanol untuk pengganti bahan bakar bensin dan bio oil
Pemanfaatan biofuel sebagai pengganti BBM lebih mengandalkan bahan baku kelapa sawit dengan alasan bahwa kelapa sawit diproduksi secara massal. Hal ini tentu saja akan bersaing dengan penggunaannya sebagai bahan pangan. Oleh karena itu, pemanfaatan jarak pagar sebagai bahan baku biofuel sedang digalakkan. Hasil produksi jarak pagar tidak dapat dijadikan bahan pangan, tetapi hanya untuk bahan bakar. Keadaan ini akan menjamin pasokan bahan baku biofuel untuk masa yang akan datang.
Tanaman jarak pagar mudah dibudidayakan daripada kelapa sawit. Tanaman ini dapat tumbuh dimana saja, lahan tandus sekalipun. Peluang budidaya bukan suatu masalah, bahkan pemerintah telah mencanangkan penanaman jarak pagar massal dengan target luasan 1 juta hektar. Hal ini menunjukkan peluang pengembangan biodiesel jarak pagar sebagai bahan bakar semakin terbuka.
Minyak jarak pagar dapat langsung dimanfaatkan untuk mengoperasikan genset dan mesin pembangkit listrik. Selain itu dapat dimanfaatkan sebagai minyak bakar untuk kompor, penghangat ayam broiler, dan lampu penerangan. Sebelum menggunakan minyak ini sebaiknya dilakukan pengolahan lebih lanjut untuk menghilangkan kandungan lemak dan gum didalamnya. Untuk itu diperlukan pengolahan dengan teknologi tran-sterrifikasi menggunakan etanol atau metanol. Hasil dari proses pengolahan ini akan jauh lebih bagus digunakan sebagai bahan bakar pembangkit listrik utnuk mengurangi ketergantungan terhadap BBM fosil.
Sebelum pemanfaatan biodiesel jarak pagar sebagai bahan bakar pembangkit diperlukan proses pengolahan dari minyak mentah menjadi minyak jarak murni dan selanjutnya diproses lebih lanjut menjadi biodiesel. Biodiesel jarak pagar hasil dari proses pengolahan dengan teknologi trans-esterifikasi harus memenuhi persyaratan kualitas mutu bio diesel jarak pagar untuk pembangkit listrik.
Spesifikasi biodiesel jarak pagar sebagai bahan bakar pembangkit listrik disarankan memenuhi persyaratan mutu sebagai berikut : Spesific gravity 0.840 – 0.920 g/cm3 pada 20oC, titik nyala 100 oC,
bilangan setana 51, viskositas 2,3 – 6,0 mm2/s pada 40oC, dan bilangan netralisasi
0,8 mg KOH/g.
Penerapan logika fuzzy diharapkan membantu dalam penentuan kriteria kelayakan mutu biodiesel jarak pagar sebagai bahan bakar pembangkit listrik. Logika fuzzy digunakan sebagai suatu cara untuk menenukan permasalahan dari input
menuju output yang diharapkan. Logika fuzzy dianggap sebagai kotak hitam yang menghubungkan antara input dan output.
Kotak hitam berisi cara atau metode yang digunakan untuk mengolah data input dan
output dalam bentuk informasi yang baik. Logika fuzzy memiliki toleransi terhadap data yang tidak tepat.
bahan bakar pembangkit listrik dengan menggunakan logika fuzzy.
2. Kelayakan Mutu Biodiesel Jarak Pagar
Kelayakan mutu biodiesel jarak pagar harus memenuhi standar mutu yang ditetapkan. Standar tersebut mengacu pada Standar Nasional Indonesia (SNI) No. 04-7182-2006 tentang biodiesel. Sebelum SNI tersebut keluar, hasil pembuatan biodiesel mengacu pada standar yang di sebut E DIN 51606 Standar.
Karakteristik biodiesel jarak pagar dengan beberapa standar mutu yang dapat diukur atau diestimasi berdasarkan parameter densitas atau Spesific gravity (g/cm3 pada 20oC), titik nyala (oC),
bilangan setana , viskositas ( mm2/s pada
30oC), dan bilangan netralisasi ( mg
KOH/g).
2.1. Klasifikasi Kelayakan Mutu
Minyak jarak yang diproses menjadi biodiesel mempunyai persyaratan kualitas tertentu. Kelayakan mutu disesuaikan dengan spesifikasi yang diharapkan untuk digunakan pada mesin-mesin tertentu. Persyaratan yang harus dipenuhi mempunyai batasan kisaran minimum, optimum dan maksimum. Untuk menentukan spesifikasi kelayakan mutu biodiesel dikaitkan dengan kualitas dan karakteristik biodiesel. Kualitas biodiesel jarak pagar yang optimum merupakan batasan standar mutu kelayakan yang sangat layak (M1), sedangkan kualitas biodiesel jarak pagar yang dibawah optimum merupakan batasan standar mutu yang layak (M2) dan/atau kurang layak (M3). Selain batasan tersebut, maka tergolong katgoeri tidak layak (N).
Penilaian kelayakan mutu biodiesel jarak pagar dibedakan menurut tingkatan berikut: a. Mutu M1 Sangat Layak
Mutu sangat layak merupakan biodiesel jarak pagar yang tidak mempunyai faktor pembatas yang berarti atau nyata terhadap penggunaan secara kontinyu atau faktor pembatas bersifat minor dan tidak akan berpengaruh terhadap penggunaan bahan bakar pembangkit listrik secara keseluruhan.
b. Mutu M2 Layak
Mutu layak merupakan biodiesel jarak pagar yang mempunyai faktor pembatas dan faktor ini akan berpengaruh terhadap penggunaan bahan bakar pembangkit listrik, memerlukan tambahan masukan sebelum pemanfaatannya.
c. Mutu M3 Kurang Layak
Mutu kurang layak merupakan biodiesel jarak pagar yang mempunyai faktor pembatas yang berat dan faktor ini akan sangat berpengaruh terhadap penggunaan bahan bakar pembangkit listrik, memerlukan tambahan masukan
jauh lebih banyak sebelum
pemanfaatannya, memerlukan proses pengolahan lebih lanjut.
d. Mutu N Tidak Layak
Mutu tidak layak merupakan biodiesel jarak pagar yang mempunyai faktor pembatas yang sangat berat dan/atau tidak dapat digunakan sebagai bahan bakar pembangkit listrik.
2.2. Parameter Kelayakan Mutu
Paramter yang digunakan sebagai persyaratan kelayakan mutu biodiesel jarak pagar, yaitu densitas atau Spesific gravity (g/cm3 pada 20oC), titik nyala (oC),
bilangan setana, viskositas ( mm2/s pada
30oC), dan bilangan netralisasi ( mg
a. Massa Jenis atau Spesific gravity (g/cm3 pada 20oC)
Massa jenis menunujukkan
perbandingan berat persatuan volume. Karakteristik ini berkaitan dengan nilai kalor dan daya yang dihasilkan oleh mesin diesel per satuan volume bahan bakar. Jika biodiesel mempunyai massa jenis melebihi ketentuan akan terjadi reaksi tidak sempurna pada konversi minyak nabati. Massa jenis yang baik digunakan adalah kisaran 0.840 – 0.920 g/cm3 pada 20oC.
Tabel 2.1. Karakteristik Biodiesel Sesuai Parameter Spesific gravity
M1 M2 M3 N
Spesifi c gravit y
0,85-0,89
0,84-0,85 atau 0,89-0,92
0,80 - 0,84 atau 0,92 -
0,95
< 0,80 atau > 0,95
b. Titik nyala (oC)
Titik nyala (flash point) adalah titik
temperature terendah yang
menyebabkan bahan bakar dapat menyala. Penentuan titik nyala
berkaitan dengan keamanan
penyimpanan dan penanganan bahan bakar. SNI biodiesel menetapkan
minimum 100 oC untuk
mengeliminasi kontaminasi metanol akibat konversi minyak nabati yang tidak sempurna.
Tabel 2.2. Karakteristik Biodiesel Sesuai Parameter Titik Nyala
M1 M2 M3 N
Titik Nyala
>100 100-95
95-90 < 90
c. Bilangan setana
Angka setana menunjukkan
kemampuan bahan bakar untuk menyala sendiri (auto ignition).
Normal setana memiliki angka setana (C16H34) 100. Angka setana suatu
bahan bakar didefinisikan sebagai persentase volume dari normal setana
dengan campuran alpha methyl
naptalene (C10H7CH3) atau dengan heptamethylnonane (C16H34). Angka
setana yang tinggi menunjukkan bahwa bahan bakar dapat menyala pada temperature yang relatif rendah, sebaliknya angka setana yang rendah menunjukkan bahan bakar baru dapat menyala pada temperature yang relatif tinggi.
Tabel 2.3. Karakteristik Biodiesel Sesuai Parameter Bilangan Setana
M1 M2 M3 N
Bilangan Setana
>51 41 - 51
35 - 40
>3 5
d. Viskositas ( mm2/s pada 40oC)
jarak tertentu. Jika viskositas semakin tinggi, tahanan akan mengalir semakin tinggi.Karaketeristik ini sangat penting karena mempengaruhi kinerja injektor pada mesin pembangkit listrik. Viskositas yang ditetapkan adalah 2,3 – 6,0 mm2/s pada 40oC.
Tabel 2.4. Karakteristik Biodiesel Sesuai Parameter Viskositas
M1 M2 M3 N
Viskosit as
2,3– 6,0
1,5-2,3 atau
6,0-6,5
1,0 – 1,5 atau
6,5-7,0
< 1,0 atau > 7,0
e. Bilangan netralisasi ( mg KOH/g)
Angka asam yang tinggi merupakan
indikator biodiesel masih
mengandung asam lemak bebas. Berarti biodiesel bersifat korosif dan dapat menimbulkan gejala atau injektor pada mesin pembangkit listrik.
Tabel 2.5. Karakteristik Biodiesel Sesuai Parameter Bilangan Netralisasi
M1 M2 M3 N
Bilanga n netralis asi
< 0,8 0,8 - 1,0
1,0 – 1,2
> 1,2
3. Logika Fuzzy
Logika fuzzy merupakan salah satu pembentuk soft computing. Logika Fuzzy bekerja dengan menggunakan derajat
keanggotaan dari sebuah nilai yang kemudian digunakan untuk menentukan hasil yang ingin diperoleh berdasarkan atas spesifikasi yang telah ditentukan. Konsep-konsep dalam logika fuzzy adalah fungsi keanggotaan, himpunan fuzzy dan aturan fuzzy.
3.1. Fungsi Keanggotaan
Fungsi Keanggotaan (membership
function) adalah suatu kurva yang menunjukkan pemetaan titik-titik input data ke dalam nilai keanggotaannya (sering juga disebut dengan derajat keanggotaan) yang memiliki interval antara 0 sampai 1. Nilai ini menunjukkan kekuatannya dalam himpunan. Fungsi keanggotaan µ memetakan elemen x, dari himpunan semesta X ke sebuah bilangan µ(x) yang menentukan derajat keanggotaan dari elemen himpunan fuzzy A. Persamaan sebagai berikut :
A = {(x, µA(x))|x ε X} (2.1)
Salah satu cara yang dapat digunakan untuk mendapatkan nilai keanggotaan adalah dengan melalui pendekatan fungsi. Ada beberapa fungsi yang bisa digunakan.
a. Representasi Linear
Pada representasi linear, pemetaan input ke derajat keanggotannya digambarkan sebagai suatu garis lurus. Bentuk ini paling sederhana dan menjadi pilihan yang baik untuk mendekati suatu konsep yang kurang jelas.
domain yang memiliki derajat keanggotaan lebih tinggi
b. Representasi Kurva Segitiga
Kurva Segitiga pada dasarnya merupakan gabungan antara 2 garis (linear)
c. Representasi Kurva Trapesium
Kurva Segitiga pada dasarnya seperti bentuk segitiga, hanya saja ada beberapa titik yang memiliki nilai keanggotaan 1.
Aturan Fuzzy adalah pernyataan IF-THEN dimana beberapa kata dalam pernyataan tersebut ditentukan oleh fungsi keanggotaan. Aturan Fuzzy tersebut dinyatakan sebagai berikut:
IF <Proposisi Fuzzy1> THEN
<proposisi Fuzzy2>
Proposisi 1 dinamakan antecedent atau premis, sedangkan proposisi 2 dinamakan
consequent atau kesimpulan.
3.2. Mesin Infrensi
Untuk mendapatkan output diperlukan tiga tahapan, yaitu:
a. Pembentukan Himpunan Fuzzy
(Fuzzyfikasi)
Dalam Fuzzyfikasi variable input
(crisp) dari system fuzzy di transfer ke dalam himpunan fuzzy untuk dapat digunakan dalam perhitungan nilai kebenaran dari premis pada setiap aturan dalam basis pengetahuan.
b. Inferensi
Infrensi diaplikasikan untuk masing-masing aturan basis pengetahuan. Metode yang dipakai adalah metode Max-Min.
Metode Max:
µAUB=max(µA (x), µB(y)) (2.2)
Metode Min:
µA∩B=min(µA (x), µB(y)) (2.3)
c. Defuzzyfikasi
Input dari defuzzifikasi adalah
himpunan fuzzy yang diperoleh dari komposisi aturan-aturan fuzzy, sedangkan output yang dihasilkan berupa suatu bilangan pada domain himpunan fuzzy tersebut. Dengan demikian, maka jika diberikan suatu himpunan fuzzy dalam range tertentu harus dapat diambil suatu nilai crisp
tertentu sebagai output. Metode
centroid digunakan oleh defuzzyfikasi
dalam sistem ini.
Z¿=Σzμ(z) Σμ(z)
(2.4)
Dimana Z* adalah nilai yang terdefuzzyfkasi, µ(z) adalah derajat keanggotaan dari z dan z adalah nilai output.
4. Pengujian
Tabel 4.1. Hasil mutu Produksi Biodiesel Minyak Jarak
No. pernyataan Kondisi Parameter
1 Besarnya
densitas atau Spesific gravity (g/cm3 pada
20oC)
perolehan biodiesel minyak jarak
0,85-0,92
densitas atau Spesific
gravity
2 Besarnya titik
nyala pada
oC) perolehan
biodiesel minyak jarak
>100 titik nyala
3 Besarnya
Bilangan Setana perolehan biodiesel minyak jarak
>51 Bilangan
Setana
4 Besarnya
Viskositas (mm2/s) pada
30oC)
perolehan biodiesel minyak jarak
2,3–6,0 Viskosita
s
5 Besarnya
Bilangan netralisasi (mg KOH/g) perolehan biodiesel minyak jarak
< 0,8 Bilangan netralisasi
Himpunan Fuzzy dan derajat keanggotaan setiap parameter sesuai dengan Tabel 4.2.
Tabel 4.2. Himpunan Fuzzy dan Derajat Keanggotaan
No Parameter
Nilai Para mete
r
Himpunan Fuzzy
Deraja t Keang gotaan
1 densitas
atau Spesific
gravity
16.5 Baik 0,5
Baik Sekali
0,5
2 Titik
Nyala
20 Baik
Sekali
1
3 Bilangan
setana
20 Baik
Sekali
1
4 Viskositas 16.5 Baik 0,5
Baik Sekali
0,5
5 Bilangan
netralisasi
20 Baik
sekali
1
Berdasarkan sistem yang ada, 90% dari data hasil pengujian mutu biodiesel jarak pagar dinyatakan layak untuk dijadikan bahan bakar pembangkit listrik.
Data hasil pengujian kelayakan mutu biodiesel jarak pagar yang sedikit mempengaruhi nilai kelayakan adalah masih adanya produksi biodiesel yang mempunyai densitas diatas 0,9 g/cm3 dan
viskositas pada kisaran 6,2 mm2/s.
pada mesin pembangkit. Untuk penelitian lebih lanjut beberapa parameter lainnya masih perlu pengkajian lebih mendalam.
5. Kesimpulan
Biodiesel jarak pagar merupakan bahan bakar terbarukan karena bahan bakunya dibudidayakan oleh manusi, selanjutnya dipanen dan diolah manusia menjadi bahan bakar. Salah satu dari kegunaan bahan bakar tersebut adalah untuk pembangkit listrik tenaga diesel. Namun, untuk penggunaannya sebagai bahan bakar pembangkit listrik dibutuhkan biodiesel jarak pagar yang bermutu tinggi atau sesuai standar kualitas kelayakan mutu biodiesel minimal sesuai Standar Nasional Indonesia (SNI). Penerapan logika fuzzy digunakan untuk membantu menentukan kelayakan mutu biodiesel jarak pagar sebelum dimanfaatkan sebagai bahan bakar pembangkit listrik.
Dalam sistem ini dilakukan proses pengujian kelayakan mutu biodiesel jarak pagar. Penentuan kelayaan mutu menggunakan 5 (lima) parameter yang direkomendasikan dari SNI biodiesel yaitu densitas (massa jenis) atau spesific gravity, titik nyala, bilangan setana, viskositas, dan bilangan netralisasi. Basis pengetahuan berupa aturan dari kombinasi himpunan fuzzy semua parameter sebagai pendukung pengambilan keputusan layak tidaknya mutu biodiesel jarak pagar sebagai bahan bakar pembangkit listrik.
Sistem ini mampu memutuskan apakah mutu biodiesel jarak pagar yang ada dapat dikatakan sangat layak, layak, kurang layak atau tidak layak untuk dijadikan sebagai bahan bakar pembangkit listrik. 90% dari mutu biodiesel jarak pagar yang
diuji coba ternyata dinyatakan layak. Parameter lainnya memerlukan penelitian lebih lanjut untuk mengkaji mutu kelayakan biodiesel jarak pagar.
Daftar Pustaka
[1] Ashari, 2011, Perancangan Sistem Pakar dalam Menentukan Perolehan Produksi Jatropha Curcas Sebagai bahan bakar PLTD, Inspiration, STMIK AKBA: Makassar.
[2] http:// B eninglarashati.files.wordpress.
com /2008/12/bab-7-logika-fuzzy.pdf, diakses 31 Mei 2012.
[3] Kusumadewi, Sri dan Hari Purnomo, 2010, Aplikasi Logika Fuzzy Untuk Mendukung Keputusan, Graha Ilmu: Yogyakarta.
[4] Prihandana, Rama, Roy Hendroko, &
Makmuri Nuramin, 2006,
Menghasilkan Biodiesel Mura Mengatasi Polusi & Kelangkaan BBM, AgroMedia Pustaka : Jakarta.
[5] Purwanti Endah, 2011, Logika Fuzzy Untuk Uji Kelayakan Lahan Singkong Sebagai Bahan Baku Bioetanol,
SNATIKA 2011, Prosding Volume 1, Malang.
[6] Unggul, Priyanto, 2007, Menghasilkan Biodiesel jarak Pagar Berkualitas,
