STUDI PEMANFAATAN BIOGAS SEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK 10 KW KELOMPOK
TANI MEKARSARI DESA DANDER BOJONEGORO MENUJU DESA MANDIRI ENERGI
Andi Hanif
Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh November
Kampus ITS Gedung B dan C Sukolilo Surabaya 60111
Abstrak :
Perkembangan jumlah penduduk di suatu daerah akan berbanding lurus dengan kebutuhan akan energi listrik di daerah tersebut. Namun hal itu berbanding terbalik dengan penyediaan energi listrik, semakin hari cadangan sumber energi tidak terbarukan yang selama ini menjadi bahan bakar utama pembangkit di Indonesia semakin menipis, sehingga penyediaan energi listrik juga ikut tersendat. Oleh karena itu, perlu dipikirkan suatu energi alternatif terbarukan untuk mengatasi krisis tersebut.
Pada Tugas Akhir ini akan dibahas mengenai potensi biogas sebagai pembangkit di Peternakan milik Kelompok Tani Mekarsari Desa Dander Bojonegoro. Berdasarkan hasil analisis, biogas dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif terbarukan yang sesuai jika diterapkan di sana. Kelompok Tani Mekarsari Desa Dander Bojonegoro sendiri saat ini memiliki tidak kurang dari 411 ekor sapi di peternakan mereka, sehingga potensi kotoran yang dihasilkan adalah 10.275 kg per hari. Jumlah tersebut dapat dikonversikan menjadi energi listrik sebesar 206,08 kWh per hari melalui sebuah instalasi biogas yang dilengkapi dengan sebuah generator biogas. Dampak lingkungan yang ditimbulkan oleh sistem pengolahan ini juga tergolong sangat ramah terhadap lingkungan.
Kata kunci: Biogas, Kotoran Sapi, Desa Mandiri, Dander-Bojonegoro
I. PENDAHULUAN
Seperti kita ketahui bahwa persediaan bahan bakar fosil di Indonesia pada umumnya semakin menipis. Fakta menunjukkan bahwa sejak tahun 2004 Indonesia mengimpor minyak bumi karena cadangan minyak dalam negeri tidak mencukupi lagi. Solusi bagi krisis energi listrik dan bahan baku fosil seperti tersebut di atas adalah adanya sumber energi alternatif. Sumber energi alternatif tersebut harus bisa menjadi bahan bakar substitusi yang ramah lingkungan, efektif, efisien, dan dapat diakses oleh masyarakat luas. Selain itu, sumber energi alternatif tersebut idealnya berasal dari sumber energi yang bisa diperbarui.
Disisi lain, Indonesia merupakan negara agraris dimana pertanian dan peternakan menjadi komoditi utama. Di Jawa Timur terdapat lebih dari
10 lokasi yang memiliki peternakan dengan kepemilikan hewan ternak yang relatif banyak, diantaranya Sumenep, Malang, Kota Batu, Blitar, Kediri, Tulungagung, Probolinggo, Lumajang, Bondowoso, Bojonegoro dan Mojokerto.
Disinilah terjadi korelasi yang sangat erat, dimana posisi Indonesia sebagai negara agraris ternyata mampu menjadi jalan keluar yang tepat bagi krisis energi yang sedang terjadi. Limbah organik yang dihasilkan dari pertanian dan peternakan ternyata dapat menghasilkan sebuah bioenergi baru yang dapat manggantikan posisi bahan bakar fosil yang selama ini nyaris tidak tergantikan sebagai bahan bakar utama di pembangkit-pembangkit listrik di Indonesia. Salah satu sumber energi alternatif adalah biogas. Gas ini berasal dari berbagai macam limbah organik seperti sampah biomassa, kotoran manusia, kotoran hewan dapat dimanfaatkan menjadi energi melalui proses anaerobik digestion. Kotoran sapi merupakan kotoran yang paling efisien digunakan sebagai penghasil biogas karena setiap 10-20 kg kotoran perhari dapat menghasilkan 2 m3 biogas.
Dimana energi yang terkandung dalam 1 m3
biogas sebesar 2000-4000 kkal atau dapat memenuhi kebutuhan memasak bagi satu keluarga (4-5 orang) selama 3 jam [1].
Adapun Permasalahan yang akan dibahas adalah : 1. Bagaimana potensi energi terbarukan di
Kecamatan Dander Kabupaten Bojonegoro. 2. Bagaimana kondisi eksisiting ketenagalistrikan
di Kecamatan Dander Kabupaten Bojonegoro Jawa Timur.
3. Bagaimana analisis teknis, ekonomi, lingkungan dan sosial pembangunan PLT Biogas Mekarsasri Dander Bojonegoro.
4. Apakah teknologi biogas dapat diterapkan sebagai sumber energi baru dan terbarukan di Desa Dander Bojonegoro dengan menggunakan analisis keputusan.
5. Bagimana kondisi sebelum dan sesudah pembangunan PLT Biogas Mekarsari Dander Bojonegoro.
II. TEORI DASAR
Biogas Sebagai Sumber Energi Alternatif
Biogas merupakan sebuah proses produksi gas bio dari material organik dengan bantuan bakteri. Proses degradasi material organik ini tanpa
melibatkan oksigen disebut anaerobik digestion gas yang dihasilkan sebagian besar (lebih 50 % ) berupa metana. material organik yang terkumpul pada digester (reaktor) akan diuraiakan menjadi dua tahap dengan bantuan dua jenis bakteri. Tahap pertama material orgranik akan didegradasi menjadi asam asam lemah dengan bantuan bakteri pembentuk asam. Bakteri ini akan menguraikan sampah pada tingkat hidrolisis dan asidifikasi. Hidrolisis yaitu penguraian senyawa kompleks atau senyawa rantai panjang seperti lemak, protein, karbohidrat menjadi senyawa yang sederhana. Sedangkan asifdifikasi yaitu pembentukan asam dari senyawa sederhana.
Setelah material organik berubah menjadi asam asam, maka tahap kedua dari proses anaerobik digestion adalah pembentukan gas metana dengan bantuan bakteri pembentuk metana seperti methanococus, methanosarcina, methano bacterium.
Biogas sebagian besar mengandung gas metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2), dan beberapa kandungan yang jumlahnya kecil diantaranya hydrogen sulfida (H2S) dan ammonia (NH3) serta hydrogen dan (H2), nitrogen yang kandungannya sangat kecil.
Energi yang terkandung dalam biogas tergantung dari konsentrasi metana (CH4). Semakin tinggi kandungan metana maka semakin besar kandungan energi (nilai kalor) pada biogas, dan sebaliknya semakin kecil kandungan metana semakin kecil nilai kalor. Kualitas biogas dapat ditingkatkan dengan memperlakukan beberapa parameter yaitu : Menghilangkan hidrogen sulphur, kandungan air dan karbon dioksida (CO2).
Sistem Kerja Sebuah Instalasi Biogas (Aspek Teknis)
Pada sebuah instalasi biogas, selalu terdapat reaktor atau digester. Reaktor adalah sebuah ruang tertutup yang digunakan sebagai media penyimpanan kotoran selama beberapa hari untuk menghasilkan gas yang tersimpan bersama kotoran yang kemudian disebut biogas. Dari beberapa jenis digester biogas yang sering digunakan adalah jenis kubah tetap (Fixed-dome) dan jenis Drum mengambang (Floating drum).
Sistem produksi biogas dibedakan menurut cara pengisian bahan bakunya, yaitu pengisian curah dan pengisian kontinyu. Yang dimaksud dengan sistem pengisian curah (SPC) adalah cara pengantian bahan yang dilakukan dengan mengeluarkan sisa bahan yang sudah dicerna dari tangki pencerna setelah produksi biogas berhenti, dan selanjutnya dilakukan pengisian bahan baku yang baru. Sedangkan Yang dimaksud dengan pengisian kontinyu (SPK) adalah
pengisian bahan baku kedalam tangki pencerna dilakukan secara kontinyu (setiap hari) tiga hingga empat minggu sejak pengisian awal, tanpa harus mengelurkan bahan yang sudah dicerna.
Gambar 2.1 Skema Pemanfaatan Biogas dari Kotoran Sapi
Pada Gambar di atas dapat dilihat Skema Pemanfaatan Biogas dari Kotoran Sapi. Baik penggunaan untuk keperluan rumah tangga, pertanian maupun sebagai sumber energi listrik.
Aspek Ekonomi Pembangkit
Aspek ekonomi dari pembangkit yang akan dibahas terdiri dari:
1. Biaya modal (capital cost) 2. Biaya bahan bakar
3. Biaya operasi dan perawatan (O&M cost) 4. Biaya pembangkitan total
5. Harga jual
6. Pendapatan per tahun
7. Nilai awal proyek (Net present value) 8. Laba investasi (ROI)
9. Benefit cost ratio 10.Payback periode
Desa Mandiri Energi
Desa Mandiri Energi merupakan alternatif pemecahan masalah penyediaan energi. Disamping itu pengembangan Program Desa Mandiri Energi diharapkan dapat mengurangi tingkat kemiskinan Poor), memperkuat ekonomi nasional Growth) dan memperbaiki lingkungan (Pro-Planet). Adapun kriteria sebuah desa bisa digolongkan sebagai DME yaitu:
a. Pemanfaatan potensi energi setempat.
b. Terciptanya kegiatan produktif yang merupakan dampak dari kegiatan pemanfaatan energi setempat.
c. Penyerapan tenaga kerja baru.
III. KONDISI BOJONEGORO KECAMATAN DANDER
3.1 Potensi Energi Terbarukan Biogas Peternakan Bojonegoro Kecamatan Dander
Peternakan merupakan komponen utama dalam analisis pemanfaatan biogas sebagai
pembangkit listrik. Karena biogas yang akan digunakan sebagai bahan bakar berasal dari olahan limbah perternakan.
Tabel 3.1
Laju Perkembangan Peternakan di Bojonegoro tahun 2006-2010 No Jenis Ternak 2006 2007 2008 2009 2010* 1 Sapi 93.490 93.669 121.153 138.649 142.043 2 Kerbau 4.128 4.130 1.076 979 947 3 Kambing 65.922 66.251 68.901 70.405 72.633 4 Domba 97.202 97.710 100.823 101.077 99.937
* sampai triwulan ke 1 tahun 2010 (Dinas Peternakan Kabupaten Bojonegoro, 2010)
Tabel 3.2
Laju Populasi Hewan Ternak di Kecamatan Dander Dua Tahun terakhir
Jenis 2009 2010*
Sapi 4.514 4.676
Kambing 2.653 2.809
Domba 6.437 5.919
* sampai triwulan ke 1 tahun 2010
(Dinas Peternakan Kabupaten Bojonegoro, 2010) Kelompok tani Mekarsari dari waktu ke waktu mengalami perkembangan yang signifikan. Disampaikan oleh Bupati, saat awal berdiri ternak yang dimiliki hanya 8 ekor, dan dalam perkembangannya mampu memiliki anggota 25 orang dengan jumlah sapi saat ini 411 ekor. Maka apabila diasumsikan tiap ekor sapi menghasilkan 25 kg kotoran per hari, maka sapi-sapi yang dikelola oleh Kelompok Tani-Ternak Mekarsari ini dapat menghasilkan 10.275 kg kotoran per hari. Angka ini belum ditambahkan dengan jumlah populasi sapi lain di Desa Dander yang tidak dikelola oleh Kelompok Tani-Ternak Mekarsari [14,15,16].
3.2 Kondisi Ketenagalistrikan Bojonegoro Kecamatan Dander
Dapat dilihat kondisi kelistrikan APJ Bojonegoro, dengan data-data sebagai berikut [9,12] :
Tabel 3.3
Data Setiap Tahun Kondisi Listrik di APJ Bojonegoro Tahun Produksi Energi (MWh) Beban Puncak (MW) Faktor Beban (%) 2005 1.434.003 249,7 65,55 2006 1.481.500 251,0 67,37 2007 1.548.606 261,6 67,57 2008 1.665.411 265 71,74 2009 1.768.515 279 72,36
(Sumber : PT PLN Dist Jawa Timur, Data Statistik 2009) Kondisi kelistrikan Kecamatan Dander dari tahun ke tahun juga semakin meningkat, hal ini dikarenakan laju perkembangan penduduk dan
ekonomi di wilayah tersebut juga meningkat. Dapat dilihat pada tabel berikut [12] :
Tabel 3.4
Jumlah Pelanggan listrik pertahun Kecamatan Dander Uraian 2005 2006 2007 2008 2009 Rumah Tangga 10.605 10.699 10.911 12.226 13.232 Bisnis 1.552 1.545 1.534 1.720 1.861 Industri 6 6 6 7 8 Publik 355 370 414 464 502
(Sumber : PT PLN Dist Jawa Timur, Data Statistik 2009)
Tabel 3.5
Energi Terjual per Sektor pertahun
Kecamatan Dander (MWh) Uraian 2005 2006 2007 2008 2009 Rumah Tangga 8.570,53 8.852,07 9.499,28 10.450,26 12.658,88 Bisnis 1.992,51 1.668,04 1.982,04 2.179,32 2.641,25 Industri 16.909,10 17.277,88 17.482,53 19.231,30 23.297,98 Publik 933,84 1.023,60 1.280,70 1.407,34 1.706,65 Total 28.405,98 28.821,59 30.244,55 33.268,22 40.304,76 (Sumber : PT PLN Dist Jawa Timur, Data Statistik 2009)
IV. ANALISIS PEMBANGUNAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BIOGAS KOTORAN
SAPI
4.1 Kondisi Terakhir Potensi Biogas dan Ketenagalistrikan Desa Dander Bojonegoro
Bojonegoro khususnya Kecamatan Dander merupakan salah satu sentra peternakan sapi di Jawa Timur. Besarnya populasi di suatu daerah akan berbanding lurus dengan potensi biogas yang bisa dimanfaatkan di daerah tersebut. Di Desa Dander sendiri terdapat sebuah kelompok tani-ternak dengan jumlah sapi yang relatif banyak dan pengelolaan yang sudah profesional.
Kelompok tersebut adalah Kelompok Tani-Ternak Mekarsari Dander Bojonegoro. Pada awal berdirinya, kelompok ini hanya memiliki sekitar 12 ekor sapi saja, namun sekarang (2010) kelompok ini telah meiliki tidak kurang dari 411 ekor sapi, dengan laju rata-rata 8-10 ekor sapi per
tahun. Diketahui bahwa seekor sapi dengan bobot
450 kg dapat menghasilkan limbah berupa feses dan urine lebih kurang 25 kg per hari. Dan apabila tidak dilakukan penanganan secara baik maka akan menimbulkan masalah pencemaran lingkungan udara, tanah dan air serta penyebaran penyakit menular. Dan salah satu penyelesaiannya adalah dengan mengolah limbah tersebut menjadi biogas yang dapat digunakan sebagai bahan bakar generator biogas untuk menghasilkan energi listrik.
Rasio elektrifikasi di Desa Dander tergolong diatas rasio elektrifikasi Kabupaten Bojonegoro, hampir seluruh rumah tangga sudah teraliri listrik, namun tidak semua rumah tangga sudah menikmati listrik. Dan juga terdapat masalah lain yang dihadapi yaitu pemadaman bergilir di
Desa Dander yang cukup sering. Seringnya pemadaman di Desa Dander membuat perlu adanya energi alternatif sebagai penghasil energi listrik terutama saat terjadi pemadaman. Dengan potensi peternakan yang relatif besar ditambah adanya sebuah peternakan besar di Desa Dander yaitu peternakan Mekar Sari yang bisa memudahkan proses pengolahan kotoran, maka Desa Dander berpotensi menjadi Desa Mandiri Energi dengan mengembangkan energi alternatif berupa biogas.
4.2 Peramalan Kebutuhan Energi Listrik
Kebutuhan Energi Listrik Dander diramalkan dengan menggunakan dua metode yaitu, Metode Regresi dan DKL 3.01
Tabel 4.1
Hasil Perhitungan Proyeksi Konsumsi Energi Listrik Kecamatan Dander (MWh)
Tahun Regresi DKL 2010 45.800,1 46.267,74 2011 52.975,9 53.470,78 2012 59.892,3 62.176,20 2013 65.464,8 72.701,89 2014 75.504,1 85.433,02 2015 85.045,9 100.836,29 2016 96.974,1 119.477,22 2017 104.998 142.041,06 2018 117.797,1 169.358,11 2019 126.860,3 202.434,47 2020 135.820,5 242.489,23
4.3 Analisis Aspek Teknis Pembangkit Listrik Biogas di Peternakan Kelompok Tani Mekarsari Desa Dander
Berikut ini akan dijelaskan proses pembangkitan energi listrik dari sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Biogas mulai dari proses pengolahan kotoran sapi menjadi biogas yang disebut dengan Anaerobic Digestion, hingga proses perubahan biogas menjadi energi listrik yang siap digunakan oleh para penduduk. Berikut diagram alir (flowchart) proses-proses tersebut.
Gambar 4.1 Biogas Power Generation FlowChart
Dari digaram alir di atas, dapat dijelaskan bahwa bahan-bahan organik dalam dalam hal ini kotoran sapi yang ditambahkan dengan air akan menjadi bahan baku utama proses Aaerobik. Proses tersebut akan menghasilkan Gas Methan (CH4) dan zat sisa. Zat sisa proses Aaerobik dapat digunakan sebagai pupuk urea, sedangkan Gas Methan itulah yang disebut sebagai biogas. Biogas tersebut kemudian digunakan sebagai bahan bakar sebuah Generator Set (Genset) biogas yang terdiri dari sebuah Mesin Gas sebagai motor penggerak sebuah Generator. Mesin Gas tersebut menggunakan Oksigen (dari udara bebas) dan biogas sebagai bahan bakar proses pembakaran, dan menghasilkan Karbondioksida dan uap air sebagai zat hasil pembakaran. Energi listrik yang dihasilkan oleh generator dapat segera digunakan oleh penduduk. Selain itu, biogas juga dapat digunakan untuk memasak dan lampu petromaks.
4.3.1 Kapasitas Biogas Sebagai Bahan Bakar Generator Listrik di Peternakan Kelompok Tani-Ternak Mekarsari Dander
Di Peternakan Mekarsari pada tahun 2010 terdapat tidak kurang dari 411 ekor sapi. Sehingga penanganan limbahnya baik itu limbah padat maupun cair dalam bentuk feses dan urine yang dibuang berpotensi menimbulkan pencemaran lingkungan. Diketahui bahwa seekor sapi dengan bobot 450 kg dapat menghasilkan limbah berupa feses dan urine lebih kurang 25 kg per hari
Dan untuk mengetahui proses konversi kotoran sapi menjadi biogas dapat dilihat dari tabel berikut yang didapatkan dari Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian Badan Litbang Pertanian, Departemen Pertanian [1,6].
Tabel 4.2
Kandungan Bahan Kering dan Volume Gas yang Dihasilkan Tiap Jenis Kotoran
Jenis Banyak Tinja (Kg/hari) Kandungan Bahan Kering -BK (%) Biogas yang Dihasilkan (m3/ kg.BK) Gajah 30 18 0,018-0,025 Sapi/Kerbau 25-30 20 0,023-0,040 Kambing/Domba 1,13 26 0,040-0,059 Ayam 0,18 28 0,065-0,116 Itik 0,34 38 0,065-0,116 Babi 7 9 0,040-0,059 Manusia 0,25-0,4 23 0,020-0,028 (Sumber : Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian
Badan Litbang Pertanian, Departemen Pertanian,2008) Dari tabel di atas dapat diketahui jumlah potensi biogas yang dapat dihasilkan oleh limbah kotoran sapi yang berada di Peternakan Mekarsari melalui perhitungan sebagai berikut :
Berdasarkan sumber Departemen Pertanian, untuk mengetahui konversi biogas menjadi energi lain, dapat dilihat pada tabel berikut [1] :
Tabel 4.3
Konversi Biogas dan Penggunaannya Penggunaan Energi 1m3 biogas Penerangan Lampu 60 - 100 Watt selama 6 jam
Memasak Memasak 3 jenis makanan untuk 5 - 6 orang
Tenaga Menjalankan motor 1 hp selama 2 jam
Listrik 4,7 kWh energi listrik * (Sumber : Suriawiria, Menuai Biogas dari Limbah, 2005)
* Sumber :
• Suriawiria, Menuai Biogas dari Limbah, Departemen Pertanian, 2005
• Feber Suhendra, The Usage Of biogas Technology
To Reduce Livestock Pollutant in Bali on Clean Development Mechanism, Mulya Tiara Nusa, 2008
Dengan demikian potensi energi listrik yang dihasilkan dari limbah kotoran sapi yang ada di Peternakan Mekarsari adalah :
82,2 m3 X 4,7 kWh = 386,6 kWh / hari
dengan daya keluaran = 386,6 / 24 = 16,1 kW Dengan kapasitas 386,6 kWh/hari maka biogas dari kotoran sapi dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi terbarukan di sekitar Peternakan Mekarsari Desa Dander Bojonegoro untuk pembangkit listrik isolated.
4.3.2 Perancangan Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Biogas Peternakan Kelompok Tani Mekarsari Desa Dander
Pada gambar di bawah ini, dapat dilihat layout rancangan sederhana dari instalasi pembangkit listrik biogas yang akan digunakan di Petrnakan Kelompok Tani Mekarsari Dander.
Gambar 4.2 Rencana Instalasi Pembangkit Biogas
Penjelasan singkat dari rancangan instalasi di atas adalah :
1. Kotoran ternak dialirkan menuju Reaktor (Digester) melalui saluran masuk (inlet). 2. Sebelum masuk digester, kotoran ternak
dicampur dengan air dengan perbandingan 1:1 dengan menggunakan pengaduk mekanis.
3. Kemudian gas yang dihasilkan dari campuran kotoran dan air dialirkan menuju penampung gas, dengan diatur oleh valve pengatur tekanan.
4. Penampung gas dibuat lebih dari satu agar biogas yang dihasilkan bisa digunakan untuk lebih dari satu fungsi.
5. Biogas dari penampung gas bisa digunakan untuk menyalakan lampu petromaks, kompor gas, dan generator biogas untuk kemudian menyalakan peralatan listrik.
6. Zat sisa proses Digesterisasi dapat digunakan langsung sebagai pupuk kandang atau diolah menjadi pupuk urea kemasan yang siap dijual.
Dan komponen-komponen pembangkit listrik biogas yang akan digunakan di Peternakan Mekarsari antara lain :
- Saluran Masuk Slurry (Kotoran Segar dan Air) Saluran ini digunakan untuk memasukkan slurry sebagai bahan utama ke dalam reaktor (digester). - Sistem Pengaduk
Di Peternakan Mekarsari sistem pengadukan yang paling mungkin dilakukan agar kotoran segar dan air tercampur secara sempurna adalah dengan pengadukan mekanis.
- Reaktor (Digester)
Reaktor yang digunakan untuk pembangkitan biogas di Peternakan Mekarsari menggunakan
Tipe Kubah dikarenakan tekanan yang dihasilkan
• Jumlah sapi di peternakan Mekarsari berjumlah 411 ekor. • Yang mempu menghasilkan 25 kg kotoran per hari. • Maka, produksi kotoran sapi perhari di Peternakan
Mekarsari adalah sebesar : 411 X 25 = 10.275 kg / hari
• Kandungan bahan kering untuk kotoran sapi adalah 20 %, maka kandungan bahan kering total adalah :
10.275 X 0,20 = 2.055 kg.BK
• Sehingga, Potensi biogas dari kotoran sapi di Peternakan Mekarsari adalah sebesar :
oleh tipe ini relatif stabil, dan mempunyai harga yang relatif lebih murah.
- Saluran Keluaran Residu
Saluran ini digunakan untuk mengeluarkan kotoran yang telah difermentasi oleh bakteri. Saluran ini bekerja berdasarkan prinsip kesetimbangan tekanan hidrostatik. Residu yang keluar pertama kali merupakan slurry masukan yang pertama setelah waktu retensi. Sesuai penjelasan sebelumnya, sisa pengolahan kotoran ini masih bisa digunakan sebagai pupuk kompos yang baik bagi tanaman karena terjadi penurunan COD sehingga kotoran mengandung lebih sedikit bakteri patogen sehingga aman untuk pemupukan sayuran atau buah, terutama untuk konsumsi segar.
- Katup Pengaman Tekanan (Control Valve) Katup pengaman ini digunakan sebagai pengatur tekanan gas dalam biodigester. Katup pengaman ini menggunakan prinsip pipa T, bila tekanan gas dalam saluran gas lebih tinggi dari kolom air, maka gas akan keluar melalui pipa T, sehingga tekanan dalam biodigester akan turun.
- Saluran Gas
Saluran gas ini disarankan terbuat dari polimer untuk menghindari korosi.
- Penampung Gas
Penampung gas adalah sebuah ruang kedap udara yang digunakan sebagai tempat penyimpanan biogas yang telah dihasilkan dari proses biodigester sebelum disalurkan ke kompor atau genset biogas. Besar volume total dari penampung-penampung gas, kurang lebih sama dengan perhitungan potensi biogas di Peternakan Mekarsari per-harinya yaitu
82,2 m3. Penampung gas yang akan digunakan di
PLT Biogas mekarsari dibuat lebih dari satu agar biogas yang dihasilkan bisa digunakan untuk lebih dari satu fungsi.
- Generator (Genset) Biogas
Generator biogas yang akan digunakan di Peternakan Mekarsari adalah generator dengan daya keluaran 20 kW sesuai dengan potensi biogas di sana yang bisa mencapai 386,6 kWh/hari atau 16,11 kiloWatt perjamnya.
Adapun spesifikasi dari Generator tersebut adalah [18]:
Model
Series 20GFT
Fuel Biogas, Natural Gas,
LPG
Alternator
Rated Power min (kW) 10 Rated Power max (kW) 20
Rated Current (A) 36
Rated Voltage (V) 240/400 Rated Frequency (Hz) 50 Rated Power Factor 0,8 lag
Rated Speed (rpm) 1500
Model 4100Q Type in line, 4-stroke, electric
control igntion Gas Engine Nos of Silinder 4 Bore*Stroke (mm) 100*115 Total Displacement cc) 3,61 Compression Ratio 11 Rated Power (kW/ps) 27/36,7 Rated Speed (rpm) 1500
Speed Regulation electrical Starting Mode electrical NG consumption (m3/hour) 6,8 Packing
Data
L*W*H (m) 1.5*0.8*1.2
N.W (kg) 650
(Sumber : Shanghai Chenchang Power Technology Co., Ltd.) Harga dari sebuah Generator Set 20 kW seperti di atas adalah rata-rata 4.800 US$ [18]
- Jaringan Distribusi
Pada proses penyaluran daya pada PLT Biogas Mekarsari ini, jarak pelanggan terdekat adalah
20 meter, sedangkan jarak pelanggan terjauh adalah 500 meter diasumsikan dari rumah
pembangkit.
4.4 Analisis Aspek Ekonomi Tabel 4.4
Biaya Investasi Instalasi PLT Biogas di Peternakan Kelompok Tani Mekarsari
Jenis Data Nilai
Kapasitas Terinstal 16,1 kW Waktu Operasi 15 tahun Bahan Bakar Kotoran SAPI Biaya Investasi Pembangunan 16.100 US$/
(1.000 US$/kW) [19] (Sumber : Center for Research on Material and Energy-ITB,
data diolah kembali) Maka biaya investasi total adalah :
Biaya investasi total = biaya investasi instalasi + harga generator set
= 16.100 + 4.800 = 20.900 US$ kW USD 16,1 20.900 Capacity Installed Cost Investment Capital n Pembanguna Biaya = = = 1300 US$ / kW
Dan berikut ini hasil perhitungan ekonomi investasi dari PLT Mekarsari Dander Bojonegoro • Volume total digester = (lama proses x aliran bahan) [7]
80 % • 411 ekor sapi @kotoran 25 kg/hari = 10.275 kg • Perbandingan air dan kotoran 1:1 (ρair=1kg/liter) • Maka aliran perhari adalah
10.275 kg kotoran + 10.275 liter air = 20.550 liter slurry
• Lama proses 10-40 hari Sehingga :
Volume basah = 20.550 liter × 10 =205.500 liter Volume total = (205.500) / 80%
= 256.875 liter = 256,875 m3
• Dengan proses pengisian yang digunakan adalah proses pengisian Kontinyu
Tabel 4.5
Hasil Perhitungan Biaya PLT Biogas Mekarsari
Perhitungan Suku Bunga
6 % 9 % 12 %
Biaya Pembangkitan (US$ / kW) 1300 1300 1300
Umur Operasi (Tahun) 15 15 15
Kapasitas (kW) 16,1 16,1 16,1
Biaya Bahan Bakar (US$ / kWh) 0,001 0,001 0,001 Biaya O & M (US$ / kWh) 0,0041 0,0041 0,0041 Biaya Modal (US$ / kWh) 0,02866 0,0345 0,0409 Total Cost (US$ / kWh) 0,03376 0,0396 0,0460 Harga Jual (US$ / kWh) 0,03882 0,04554 0,0529 Investasi total (US$) 20.900 20.900 20.900
4.4.1 Pendapatan perTahun
Jumlah pendapatan per tahun/ Cash in Flow (CIF) dapat dihitung dari kWhoutput dan selisih Biaya Pokok Penyediaan (BPP) dengan Biaya Pembangkitan atau dengan kata lain keuntungan penjualan (KP). Untuk daerah Jawa Timur, biaya pokok penyediaan listrik tegangan menengah sebesar Rp. 855,00/kWh.
a. Dengan menggunakan suku bunga 6% CIF = KP · kWhoutput
= (BPP – HJ) · kWhoutput
= (Rp 855/kWh – Rp 388,24/kWh) x 75219,2 kWh/tahun = Rp 35,11 juta/tahun
b. Dengan menggunakan suku bunga 9% CIF = KP · kWhoutput
= (BPP – HJ) · kWhoutput
= (Rp 855/kWh – Rp 455,4/kWh) x 75219,2 kWh/tahun = Rp 30,06 juta/tahun
c. Dengan menggunakan suku bunga 12% CIF = KP · kWhoutput
= (BPP – HJ) · kWhoutput
= (Rp 855/kWh – Rp 529/kWh) x 75219,2 kWh/tahun = Rp 24,52 juta/tahun
4.4.2 Net Present Value
Net Present Value (NPV) ini menghitung jumlah nilai sekarang dengan menggunakan Discount Rate tertentu dan kemudian membandingkannya dengan investasi awal (Initial Invesment). Selisihnya disebut NPV. Apabila NPV tersebut positif, maka usulan investasi tersebut diterima, dan apabila negatif ditolak.
Dari hasil perhitungan, tampak bahwa pada suku bunga 6% nilai NPV mulai positif pada tahun ke-8, pada suku bunga 9% nilai NPV-nya mulai positif pada tahun ke-12, sedangkan suku bunga 12 % nilai NPV-nya selalu negatif. Hal ini berarti bahwa investasi untuk PLT Bogas pada suku bunga 6% dan 9% layak untuk dilaksanakan.
4.4.3 Return Of Investment
Return of Investment adalah kemampuan pembangkit untuk mengembalikan dana investasi dalam menghasilkan tingkat keuntungan yang
digunakan untuk menutup investasi yang dikeluarkan.
Dari hasil perhitungan dapat diketahui bahwa dengan suku bunga 6%, dana investasi dapat dikembalikan paling cepat pada tahun ke-6 dan dengan benefit tertinggi sejak PLT Biogas Mekarsari beroperasi. Pada suku bunga 9 %, dana investasi dapat dikembalikan paling cepat pada tahun ke-7. Sedangkan pada suku bunga 12 % dana investasi dapat dikembalikan paling cepat pada tahun ke-9.
Data tersebut dapat digunakan sebagai pembanding untuk perhitungan Payback periode. Dimana Payback periode adalah lama waktu yang dibutuhkan agar nilai investasi yang diinvestasikan dapat kembali dengan utuh.
4.5 Analisis Aspek Sosial
IPM di Kabupaten Bojonegoro terus mengalami peningkatan yang relatif signifikan dari tahun ke tahun, hal ini mengindikasikan adanya peningkatan kesejahteraan penduduk di Kabupaten Bojonegoro dari tahun ke tahun.
Tabel 4.6
Laju IPM Kabupaten Bojonegoro dan Jawa Timur 2005 2006 2007 2008 2009 Bojonegoro 63.60 64.93 65.50 65.83 66.43 Jawa Timur 68.42 69.18 69.78 70.38 70.98* * angka sementara (Sumber : BPS Jawa Timur, 2010)
Tingkat kesejahteraan masyarakat Jawa Timur apabila diukur dengan indikator IPM terus mengalami peningkatan. Dimana IPM Jawa Timur pada tahun 2008 sebesar 70,38 dan meningkat pada tahun 2009 mencapai 70,98, yang berada pada urutan 18 secara nasional.
-Aspek Sosial Penerimaan Masyarakat Setempat Kelompok Tani-Ternak Mekarsari Dander Bojonegoro sampai saat ini memiliki 30 anggota, dan diperkirakan jumlah anggota akan terus meningkat hingga menjadi 50-an anggota dalam 5 tahun ke depan. Secara umum pemanfaatan limbah kotoran sapi untuk generator listrik di Kelompok Tani-Ternak Mekarsari tidak mendapatkan reaksi resisitif dari penduduk dan tokoh masyarakat setempat. Namun permasalahan terjadi pada proses pembagian energi listrik hasil dari pengolahan limbah kotoran sapi. Para anggota kelompok Kelompok Tani-Ternak Mekarsari menghendaki listrik yang dihasilkan diprioritaskan untuk didistribusikan pada rumah tangga yang menjadi anggota Kelompok Tani-Ternak Mekarsari, dan beberapa fasilitas umum seperti Puskeswan (Pusat Kesehatan Hewan), Musholla, Puskesmas, fasilitas peternakan, dan penerangan jalan yang menjadi akses menuju peternakan.
4.6 Analisis Aspek Lingkungan - Clean Development Mechanism (CDM)
Sebuah PLT Biogas dapat berpartisipasi di dalam mekanisme CDM. Dengan nilai carbon tax sebesar 0,045 USD / kWh, maka untuk PLT Biogas kotoran sapi di Mekarsari dengan produksi
75.219,2 kWh/tahun, maka nilai carbon credit
yang didapat adalah sebesar 3.384,86 USD atau sekitar Rp. 33.848.600.
4.7 Analisis Beban dan Konsumen Tenaga Listrik
4.7.1 Kemampuan Daya Beli Masyarakat
Data kelistrikan dan kependudukan yang menjadi acuan adalah daya terpasang dan pendapatan perkapita penduduk Kabupaten Bojonegoro untuk mengetahui seberapa besar daya beli energi listrik masyarakat Kabupaten Bojonegoro.
Dengan input data sebagai berikut :
Pendapatan perkapita penduduk setiap bulan = Rp. 733.000 [20]
Dengan mengasumsikan dalam satu
rumah tangga terdapat 4 anggota keluarga, sehingga didapat :
Pendapatan Rumah Tangga = Rp 733.000 x 4 =
Rp. 2.932.000
Dengan diasumsikan pengeluaran rumah tangga untuk energi listrik rata-rata adalah 8%, maka pengeluarannya sebesar Rp. 234.560.
Dari hasil perhitungan didapatkan nilai daya beli masyarakat adalah :
KWh Rp beli Daya 477,94 562,541 284 . 199 234.560 2009= × =
dimana 199.284 adalah rata-rata biaya total pemakaian listrik, dan 477,94 adalah harga rata-rata energi listrik per-kWh.
Dengan daya beli listrik rumah tangga sebesar Rp.562,541/kWh maka harga jual energi listrik dari energi terbarukan biogas mampu dibayar oleh masyarakat karena rata-rata harga jual energi listrik dari energi terbarukan biogas di berbagai tingkat suku bunga masih dibawah daya beli untuk listrik rumah tangga.
4.7.2 Manajemen Kebutuhan Energi Listrik
Pada bagian ini dibahas pengaturan di sisi beban atau konsumen yang akan memanfaatakan PLT Biogas Mekarsari. Pengaturan ini diperlukan agar energi listrik yang dihasilkan dapat disalurkan secara merata dan proporsional kepada penduduk yang menjadi sasaran pemanfaatan PLT Biogas Mekarsari ini.
Dengan asumsi Generator biogas akan dioperasikan selama 16 jam sehari, maka energi keluaran dari PLT Biogas Mekarsari ini adalah :
= Daya Terpasang x Faktor Kapasitas x 16 = 16,1 kW x 0,8 x 16
= 206,08 kWh/hari = 206.080 Wh/hari
Dan dengan kapasitas daya keluaran adalah : = Output Generator (kW) / faktor daya = 16,1 / 0,8
= 20,125 kVA
Dimana rancangan pengaturan beban di sisi konsumen adalah :
• 10 Rumah dengan daya terpasang 220 VA • 30 Rumah dengan daya terpasang 450 VA • 1 buah musholla dengan daya terpasang
PLN 450 VA
• 1 buah Puskeswan dengan daya terpasang PLN 900 VA
• 1 buah Puskesmas dengan daya terpasang PLN 900 VA
• Penerangan Peternakan dan Lampu Penerangan Jalan
Dari hasil perhitungan di masing-masing beban didapat total energi terpakai berdasarkan Rancangan Manajemen Beban di atas adalah :
= 107,68 kWh/hari
Dan total daya terpasang adalah :
= (220 x 10) + (450 x 30) + (450 x 1) + (900 x 2) + 60 + 400
= 18,410 kVA
V. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil perhitungan dan analisa yang telah dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan antara lain :
1. Biogas memiliki prospek yang baik sebagai energi alternatif pengganti energi tidak terbarukan di Indonesia yang sedang mengalami krisis energi yang ditandai dengan semakin langka dan tingginya harga bahan bakar yang berdampak pada semakin tingginya biaya produksi pembangkit tenaga listrik. Di Peternakan Kelompok Tani-Ternak Mekarsari, pemanfaatan biogas dengan menggunakan kotoran sapi sangat potensial, dari 411 ekor sapi berpotensi menghasilkan energi listrik sebesar 386,6 kWh/hari.
2. Sebagian besar pembangkit tenaga listrik yang menyuplai wilayah Bojonegoro masih menggunakan sumber energi berbahan bahan energi non-renewable. Dengan beban puncak yang mencapai 279 MW pada tahun 2009, dan semakin menipisnya bahan bakar untuk pembangkit-pembangkit non renewable tersebut,
maka pembangkit listrik dengan bahan bakar renewable mutlak diperlukan.
3. Dari analisa aspek teknis, diperoleh kesimpulan: Komponen sipil PLT Biogas ini terdiri dari saluran masuk, sistem pengaduk, reaktor (digester), saluran keluaran residu, katup pengaman tekanan, saluran gas dan penampung gas. Komponen elektro-mekanik PLT Biogas ini terdiri dari Generator set (GenSet) Biogas 20 kW, Sistem kontrol ELC (Electronic Load Control) dan jaringan distribusi dengan kabel tembaga NYM 4x16 mm2. PLT Biogas direncanakan dapat memenuhi kebutuhan 40 rumah tangga, sebuah musholla, sebuah Puskesmas dan Puskeswan, serta penerangan jalan.
Analisa aspek ekonomi yang telah dilakukan, diperoleh kesimpulan:
Biaya pembangunan PLT Biogas Mekarsari sebesar 20.900 USD atau setara dengan Rp.209 juta. Biaya pembangkitan total yang terdiri dari biaya modal dan operasional antara lain, untuk suku bunga i=6% adalah Rp.337,6/kWh; untuk suku bunga i=9% adalah Rp.396/kWh; untuk suku bunga i=12% adalah Rp.460/kWh; Harga jual listrik rata-rata PLT Biogas (dari tiga suku bunga) Rp.457,55/kWh.
4. Dengan daya beli listrik rumah tangga sebesar Rp.562,541/kWh dibandingkan dengan harga jual rata-rata energi listrik biogas (dari tiga suku bunga) yang masih dibawah daya beli untuk listrik rumah tangga yaitu sebesar Rp.457,55/kWh. Maka masyarakat di sekitar Petrnakan Kelompok Tani Mekarsari mampu untuk membeli energi listrik dengan bahan bakar Biogas tersebut. Selain itu, jika dilihat dari parameter-parameter dalam analisa keputusan yaitu dari segi teknis, ekonomi, lingkungan, dan sosial dengan beberapa aspek seperti cadangan bahan baku, penguasaan teknologi, penanggulangan limbah dan aspek ekonomi didapatkan total perhitungan aspek-aspek tersebut sebesar + 50, maka Pembangkit Listrik Tenaga Biogas dengan menggunakan kotoran sapi layak untuk dikembangkan di Peternakan Kelompok Tani Mekarsari.
5. Diperkirakan akan terjadi perubahan yang signifikan terhadap keadaan penduduk di sekitar Petrnakan Kelompok Tani Mekarsari setelah dibangunnya sebuah Pembangkit Listrik Biogas Kotoran Sapi. Baik dari segi lingkungan yang sebelumnya kotor karena banyak limbah kotoran sapi yang tidak diolah, menjadi bersih karena terolahnya limbah tersebut. Kondisi ketenagalistrikan dan ekonomi yang awalnya sering terganggu karena seringnya terjadi pemadaman, menjadi tidak terganggu. Hingga dampak yang bagus untuk peningkatan kualitas
komoditi peternakan di daerah tersebut. Sehingga tujuan utama Menuju Desa Mandiri Energi dapat segera tercapai.
DAFTAR PUSTAKA
1. Suriawiria, Menuai Biogas dari Limbah, 2005 2. Mahmudsyah Syarifuddin, LPPM-ITS,
Masukan / tanggapan UU Energi no.30 tahun 2007.
3. Undang-undang Republik Indonesia Nomor 30 Tahun 2007 Tentang Energi.
4. PLN Statistik 2009, PT PLN (Persero) Jakarta, 2009
5. Jawa Timur dalam angka 2010, BPS Jawa Timur, 2010
6. Teguh Wikan Widodo, Ana N, A.Asari dan Elita R, Pemanfaatan Limbah Industri Pertanian Untuk Energi Biogas, 2009, Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian Badan Litbang Pertanian, Departemen Pertanian
7. Teguh Wikan Widodo, A.Asari, Teori dan Konstruksi Instalasi Biogas, 2009, Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian Badan Litbang Pertanian, Departemen Pertanian.
8. Bibit Supardi, MEMBANGUN DESA MANDIRI ENERGI, 2008, Uninersitas Gajah Mada
9. Bojonegoro dalam angka 2009, BPS Jawa Timur, 2009
10. Dinas Peternakan Kabupaten Bojonegoro, 2010 11. Dinas Peternakan Provinsi Jawa Timur, 2010 12. PLN Statistik 2009, PT PLN (Persero) Jawa
Timur, 2009
13. Kecamatan Dander dalam angka 2009, BPS Jawa Timur, 2009
14. http://mekarsari-dander.blogspot.com/ 15. www.zonaberita.com, 2010
16. Peternakan Mekarsari Dander Bojonegoro Jawa Timur
17. Dinas Kependudukan Dan Catatan Sipil Kab Bojonegoro, 2010
18. http://www.ccc-sh.com, Shanghai Chenchang
Power Technology Co., Ltd. 19. Harsono Soepardjo, Energi Baru
dan Terbarukan, 2007, Kompas
20. http://www.bojonegorokab.go.id, website resmi pemerintah Kabupaten Bojonegoro, 2010
Andi Hanif, dilahirkan di Surabaya pada tanggal 13 Juli 1987. Pada tahun 2005 penulis lulus dari SMUN 6 Surabaya, dan melanjutkan studi di D3 Teknik Elektro Industri PENS-ITS, dan lulus pada tahun 2008, dan melanjutkan studi S1 di Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) jurusan Teknik Elektro bidang studi Sistem Tenaga.
