PERANCANGAN SISTEM KONTROL TEMPERATUR ANAEROB DIGESTERBIOGAS MENGGUNAKAN
METODE GABUNGAN LOGIKAFUZZYDAN KENDALI DUA POSISI
LAPORAN TUGAS AKHIR
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Program Sarjana Pada Program Studi Sistem Komputer Universitas Andalas
IRFANTRY RIZKY SURYA 0910453080
JURUSAN SISTEM KOMPUTER
FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
ABSTRAK
PERANCANGAN SISTEM KONTROL TEMPERATURANAEROB
DIGESTERBIOGAS MENGGUNAKAN METODE GABUNGAN LOGIKA FUZZYDAN KENDALI DUA POSISI
Oleh
Irfantry Rizky Surya 0910453080
Biogas merupakan salah satu energi alternatif pengganti bahan bakar minyak yang diproduksi dari campuran gas yang dihasilkan oleh bakteri metanogenik yang terjadi pada material-material organik seperti : kotoran manusia, hewan, dan limbah organik yang terurai secara alami dalam kondisi anaerobik. Salah satu faktor yang mempengaruhi produksi biogas adalah temperatur. Perubahan temperatur pada digester biogas mengakibatkan perubahan produksi gas metana. Produksi gas metana akan meningkat apabila temperatur semakin meningkat. Penelitian ini menggunakan metode gabungan logika fuzzy dan kendali dua posisi dalam mengontrol temperatur dengan set point sebesar 60 . Set poin akan mengatur pemanas, pompa dan kipas selama 7 hari. Gas metana yang dihasilkan dengan menggunakan pengontrolan temperatur mengakibatkan terjadinya peningkatan kandungan gas metana yang dihasilkan dibandingkan dengan tanpa pengontrolan. Hasil kandungan gas metana maksimum sebesar 9155 ppm, sedangkan pada tanpa pengontrolan sebesar 4147 ppm.
ABSTRACT
DESIGNING BIOMASS ANAEROB DIGESTER TEMPERATURE CONTROL SYSTEM USING FUZZY AND TWO CONTROL POSITION
HYBRID LOGIC
By
Irfantry Rizky Surya 0910453080
Biogas is an alternative energy that replace oil combustion source that produced by mixed gas from metanogenetic bacteria that happened to organic material such as : human waste, animal and organic waste that naturally digested in anaerobic condition. The factor that affect biogas production is temperature. The changing process of temperature in biogas digester causing changing in production of methane gas. This production will rise if the temperature getting higher. This research use fuzzy logic and two control position as hybrid logic in controlling temperature with 60 degrees set point. This set point will control heater, pump and fan for 7 days. Methane gas that produced by using temperature control will cause production raising of methane gas amount compared with no controlling. The result of maximum produced methane gas is 9155 ppm, but without controlling the production is 4147 ppm.
BAB I PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Meningkatnya harga bahan bakar minyak (BBM) dan ketersediaannya yang tidak konstan di pasaran telah menyebabkan keterbatasan energi bagi masyarakat. Karena kebutuhan masyarakat terhadap bahan bakar yang sangat tinggi, maka suatu keharusan untuk mencari sumber lain. Oleh karena itu diperlukan pencarian energi alternatif yang terbarukan sehingga penggunaan BBM dapat ditekan. Solusi yang tepat adalah memanfaatkan limbah menjadi biogas, yang merupakan energi yang layak digunakan baik secara teknis, sosial, maupun ekonomis terutama untuk mengatasi masalah energi di pedesaan.
Biogas adalah campuran gas yang dihasilkan oleh bakteri metanogenik yang terjadi pada material-material organik seperti : kotoran manusia, hewan, dan limbah organik yang terurai secara alami dalam kondisi anaerobik. Pada umumnya biogas terdiri atas gas metana (CH4) 55 - 65 %, gas karbondioksida (CO2) 36 – 45 %, gas nitrogen (N2) 0 – 3 %, dan gas-gas lainnya dalam jumlah
yang sedikit[1]. Besarnya kandungan CH4 dalam biogas dapat dijadikan sebagai bahan bakar alternatif pengganti BBM yang dapat diperbaharui dan sumber pembuatannya dapat ditemukan secara mudah, sehingga biogas dapat dijadikan salah satu solusi sebagai bahan bakar pengganti BBM.
Salah satu faktor yang harus diperhatikan dalam pembuatan biogas adalah temperatur. Perubahan temperatur akan mempengaruhi kemampuan bakteri dalam memproduksi gas CH4. Berdasarkan temperatur yang digunakan, terdapat tiga kondisi yang memungkinkan bakteri untuk hidup, yaitu kondisi psychropilic di mana bakteri dapat hidup pada temperatur dibawah 25 , kondisi mesophilic di
mana bakteri dapat hidup pada temperatur 30 -42 dan kondisithermophilic
di mana bakteri dapat hidup pada 43 -62 C[2].
optimal, maka diperlukan pengontrolan. Selain itu, dengan adanya pengontrolan ini bakteri dapat menghasilkan gas metana secara maksimal.
Pada penelitian sebelumnya [5] [6], sistem kontrol temperatur pada digester sudah pernah dibuat dengan menggunakan sistem kendali dua posisi. Namun masih terdapat beberapa kelemahan, terutama aktifasi pengontrolan temperatur yang masih memiliki nilai yang relatif besar ± 1 dari titik set point untuk memperbaiki proses pengaturan temperatur. Untuk mengatasi hal ini, diterapkan
metode gabungan logika fuzzy dan kendali dua posisi yang menggabungkan sistem kendali dua posisi dengan logika fuzzy. Dalam sistem ini kendali utama adalah kendali logika fuzzy untuk mengatur kecepatan kipas, dimana dalam pengontrolannya dapat dilakukan secara real time sesuai dengan perubahan nilai masukan (input) pada domain temperatur dan waktu, sedangkan kendali dua posisi digunakan sebagai aktifasi pemanas dan pompa sirkulasi. Dengan menggunakan metode gabungan logika fuzzy dan kendali dua posisi maka nilai erroryang dihasilkan dapat diperkecil.
Berdasarkan latar belakang masalah tersebut, penulis mengangkat judul tugas akhir ini, yaitu “Perancangan Sistem Kontrol Temperatur Anaerob Digester Biogas Menggunakan Metode Gabungan Logika Fuzzy Dan Kendali Dua Posisi”. Dengan penelitian ini diharapkan sistem kontrol temperatur pada biogas menjadi lebih baik, sehingga produksi biogas bisa menjadi lebih maksimal.
1.2.Rumusan Masalah
Adapun permasalahan yang dibahas dalam tugas akhir ini adalah :
1. Bagaimana optimasi hasil produksi biogas dengan cara mengontrol temperatur padadigester?
2. Bagaimana mengimplementasikan metode gabungan logika fuzzy dan kendali dua posisi dalam pengontrolan temperatur padadigester?
1.3.Batasan Masalah
2. Sensor temperatur DS18B20 digunakan sebagai input pengontrolan digesterbiogas.
3. Sensor gas metana (CH4) digunakan dalam monitoring gas metana yang dihasilkan.
4. Faktor yang mempengaruhi produksi biogas seperti pH, Volatile Fatty Acid (VFA), amonia, makro dan mikronutrien serta komponen racun dianggap tetap.
5. Alat dibuat dalam bentukprototype.
6. Metode logikafuzzyyang digunakan untuk mendapatkan hasil crisp output adalah metode Tsukamoto.
7. Penekanan analisis hanya untuk pengontrolan temperatur dan hubungannya dengan produksi biogas.
1.4.Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah, tugas akhir ini bertujuan untuk membangun sistem kontrol temperatur dan sistem deteksi kandungan gas yang dihasilkan dari proses pembuatan biogas menggunakan metode gabungan logika fuzzydan kendali dua posisi.
1.5.Sistematika Penulisan
Penulisan tugas akhir ini akan dibagi menjadi beberapa bab sebagai
berikut :
BAB I PENDAHULUAN berisi latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI berisi dasar ilmu yang mendukung pembahasan penelitian ini.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN berisi analisa dan desain sistem secara terstruktur, yang berbentuk diagram proses pengerjaan tugas akhir.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN berisi hasil uji coba berdasarkan parameter yang ditetapkan dan analisa terhadap hasil uji coba tersebut. BAB V PENUTUP berisi kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini
