i
RINGGID (RUMAH SULING TENAGA HIBRID) : KONSEP PENYEDIAAN AIR MINUM BERBASIS HYBRID ENERGI SYSTEM BAGI MASYARAKAT DI
PESISIR PANTAI
Diusulkan oleh:
Doni Bowo Nugroho (11302241013)
Rizki Junianto (11518241017)
Muhammad Nur Huda (12501241040)
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA YOGYAKARTA
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayahNya sehingga kami dapat menyelesaikan karya tulis dengan judul “RINGGID (RUMAH SULING TENAGA HIBRID) : KONSEP PENYEDIAAN AIR MINUM BERBASIS HYBRID ENERGI SYSTEM BAGI MASYARAKAT DI PESISIR PANTAI” tepat pada waktunya. Karya ini disusun untuk mengikuti Lomba Karya Tulis Ilmiah Civil in Action di UGM.
Karya tulis ini dapat tersusun berkat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini kami akan mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya, khususnya kepada :
1. Prof. Dr. Rochmat Wahab, M.Pd., M.A., selaku Pejabat Rektor Universitas Negeri Yogyakarta.
2. Prof. Dr. Sumaryanto, M.Kes., selaku Wakil Rektor III Universitas Negeri Yogyakarta.
3. Dr. Ariswan, selaku pembimbing dalam penulisan karya tulis.
4. Orangtua, keluarga, dan teman-teman yang selalu memberi dukungan pada kepada kami.
5. Semua pihak yang telah membantu hingga terselesaikannya penulisan karya tulis ini, yang tidak mungkin kami sebutkan satu persatu.
Kami sangat menyadari bahwa karya tulis ini masih banyak kekurangan dan sangat jauh dari sempurna. Seperti kata pepatah “ Tiada Gading yang Tak Retak ”. Akhirnya kami mohon kritik, saran, dan masukan yang membangun sebagai pedoman kami dalam melangkah ke arah yang lebih baik lagi. Semoga karya tulis ini dapat berguna bagi kita semua. Amin.
Yogyakarta, 20 April 2014
iv DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
II.1
Energi Surya dan Gelombang Laut... 3II.2
Hybrid System ... 3II.3
Prinsip Kerja Solar Cell... 4II.4
Generator ... 4II.5
Pengatur Listrik (Kontroler) ... 5BAB III METODOLOGI
III.1
Sumber Literatur dan Data... 7III.2
Pengolahan Data... 7BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMABAHASAN
IV.1
DesainRumah Suling Tenaga Hibrid (RINGGID)... 9IV.2
Relevansi penggunaan Rumah Suling Tenaga Hibrid (RINGGID)... 13BAB V PENUTUP
V.1
Kesimpulan ... 18V.2
Saran ... 18DAFTAR PUSTAKA ... 19
v
RINGGID (RUMAH SULING TENAGA HIBRID) : KONSEP PENYEDIAAN AIR MINUM BERBASIS HYBRID ENERGI SYSTEM BAGI MASYARAKAT DI
PESISIR PANTAI
Doni Bowo Nugroho, Rizki Junianto, Muhammad Nur Huda Universitas Negeri Yogyakarta
1 BAB I
PENDAHULUAN A. Latar Belakang
Air merupakan faktor yang sangat penting dalam kehidupan manusia. Setiap hari manusia diperkirakan membutuhkan air bersih minimal sebanyak 100 liter per-orang, seperti untuk keperluan minum, memasak, mandi, mencuci, dan lain-lain. Semakin tinggi tingkat pertumbuhan penduduk suatu negara, maka semakin banyak konsumsi air bersih yang dibutuhkan. Indonesia sebagai negara kepulauan dan beriklim tropis, mempunyai banyak sumber air seperti laut, danau, dan sungai. Namun hingga saat ini hanya sebagian kecil dari sumber air tersebut yang sudah dimanfaatkan sebagai sumber air bersih, khususnya daerah perkotaan. Di daerah pedesaan yang umumnya kurang memiliki sumber daya manusa (SDM) yang baik dan dana yang memadai, air dari sumber-sumber ini umumnya langsung dimanfaatkan sebagai air bersih tanpa memperhatikan resiko terhadap gangguan kesehatan karena sumber air yang digunakan sudah tercemar polutan atau bakteri patogen (Taty Hermaningsih, 2007).
Indonesia sebagai negara beriklim tropis, memiliki curah hujan rata-rata diatas 2 meter per-tahun. Indonesia memiliki 6 persen potensi air dunia atau 2 % potensi air di Asa Pasifik. Namun, setiap tahun Indonesia mengalami krisis air bersih secara kualitas maupun kuantitas. Diperkirakan 80 persen dari rakyat Indonesia masih mengkonsumsi air yang tidak bisa dikatakan layak dikonsumsi dan tidak layak dipakai untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari. Sumber air alam semakin menyusut dan air bersih olahan juga semakin mahal (Arif Rahman, 2013).
2 permasalahan penunjang teknologi pengolahan air bersih. Dengan potensi alam yang dimiliki Indonesia seperti angin dan cahaya matahari dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif pengganti bahan bakar minyak. Berdasarkan Departemen ESDM 2007, potensi tenaga angin 9.290 MW dan potensi tenaga surya sebesar 8,8 kWh/m2 per-hari. Kedua sumber energi terbarukan ini dapat dimanfaatkan sebagai pasokan energi teknologi pengoalahan air bersih.
Maka dari itu, dalam karya tulis ini kami akan memberikan inovasi yaitu RINGGID (Rumah Suling Tenaga Hibrid) : konsep penyediaan air minum berbasis Hybrid energi System bagi masyarakat di pesisir pantai.
B. Rumusan Masalah
Rumusan masalah yang difokuskan dalam penulisan ini di antaranya:
1. Bagaimana rancangan desain RINGGID (Rumah Suling Tenaga Hibrid) : konsep penyediaan air minum berbasis Hybrid energi System bagi masyarakat di pesisir pantai?
2. Bagaimana relevansi penggunaan RINGGID (Rumah Suling Tenaga Hibrid) : konsep penyediaan air minum berbasis Hybrid energi System bagi masyarakat di pesisir pantai?
C. Tujuan
Tujuan dari penulisan ini adalah:
1. Merancang desain RINGGID (Rumah Suling Tenaga Hibrid) : konsep penyediaan air minum berbasis Hybrid energi System bagi masyarakat di pesisir pantai.
2. Mengetahui relevansi penggunaan RINGGID (Rumah Suling Tenaga Hibrid) : konsep penyediaan air minum berbasis Hybrid energi System bagi masyarakat di pesisir pantai.
D. Manfaat
Manfaat penulisan karya tulis ini, sebagai berikut:
1. Mengembangkan sistem penyediaan air minum di pesisir pantai. 2. Membuat manajemen penyediaan air yang lebih baik.
3. Sebagai implementasi strategi pengoptimalan sumber energi terbarukan. 4. Memberikan solusi kurangnya air bersih layak minum di pesisir pantai. 5. Membantu pemerintah dalam mencanangkan pemanfaatan energi
3 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA A. Energi Surya dan Angin
Energi surya dan angin merupakan dua dari banyak sumber energi terbarukan yang dapat diubah menjadi energi listrik. Untuk energi surya, dapat dimanfaatkan menjadi energi listrik menggunakan dua macam teknologi yaitu teknologi Fotovoltaik (PV) dan teknologi fototermik (surya termal). Teknologi PV mengkonversi langsung cahaya matahari menjadi listrik melalui perangkat semikonduktor yang disebut dengan sel surya. Kemudian energi angin dapat diubah menjadi energi mekanik oleh turbin dan dikonversi menjadi energi listrik oleh generator.
Berikut ini adalah data mengenai potensi sumber energi terbarukan yang ada di Indonesia,
Tabel 1. Potensi energi baru terbarukan di Indonesia
Sumber : Blueprint Pengelolaan Energi Nasional 2007
B. Hybrid System
Sitompul (2011) menyebutkan bahwa Hybrid System atau sistem
4 C. Prinsip Kerja Solar Cell
Gambar 1. Cara Kerja Sel Surya Silikon
Wilman (2007: 8) menjelaskan prinsip kerja solar cell yaitu, ketika pn-junction disinari, foton yang mempunyai energi sama atau lebih besar dari lebar pita energi material tersebut akan menyebabkan eksitasi elektron dari pita valensi ke pita konduksi dan akan meninggalkan hole pada pita valensi. Elektron dan hole ini dapat bergerak dalam material sehingga menghasilkan pasangan elektron-hole. Apabila ditempatkan hambatan pada terminal sel surya, maka elektron dari area-n akan kembali ke area-p sehingga menyebabkan perbedaan potensial dan arus akan mengalir. Skema cara kerja sel surya silikon ditunjukkan pada gambar diatas.
D. Generator
Generator merupakan kumparan yang berputar dalam medan magnet seragam. Ujung-ujung kumparan dihubungkan dengan cincin yang disebut cincin selip yang berputar dengan kumparannya. Kontak listrik dibuat dengan kumparan oleh sikat graft yagn diam yang berkontak dengan cincin ini (Tipler, 1996). Prinsip generator secara sederhana dapat dikatakan bahwa tegangan diinduksikan pada konduktor, apabila konduktor tersebut bergerak pada medan magnet sehingga memotong garis-garis gaya. Hukum tangan kanan Fleming berlaku pada generator dimana menyebutkan bahwa, terdapat hubungan antar penghantar bergerak, arah medan magnet dan resultan dialiri arus yang terinduksi. Apabila ibu jari menunjukkan arah gerakan penghantar, telunjuk menunjukkan arah fluks, jari tengah menunjukkan arah aliran elektron yang terinduksi.
5 P = Daya (watt)
ρ= Kerapatan udara (Kg/m3) v = Kecepatanangin (m/s) L= Luas sudu (m2)
Gambar 2. Generator E. Pengatur Listrik (Kontroler)
Pengatur listrik terdiri dari komponen seperti inverter, penstabil tegangan dan kontroler. Inverter adalah sebuah rangkaian elektronika yang digunakan untuk mengubah tegangan DC menjadi tegangan AC. Prinsip kerja dari sebuah inverter adalah dengan menggabungkan sebuah rangkaian multivibrator yang dihubungkan dengan sebuah transformator penaik tegangan (Step up). Inverter dapat digunakan untuk mensuplai beban dengan tegangan AC dengan daya yang disesuaikan dengan daya tegangan DC yang tersedia.
Gambar 3. Rangkaian Inverter 12 Volt DC to 220 Volt AC 500W
7 BAB III
METODOLOGI
A. Sumber Literatur dan Data
Penulis dalam karya ilmiah ini menggunakan library research (studi
pustaka). Library research merupakan metode penulisan dengan
menggunakan objek kajian penelitian yang berfokus pada pustaka - pustaka.
B. Pengolahan Data
Pengolahan data dilakukan dengan memadukan beberapa informasi untuk dijadikan suatu argumen dan cara pandang suatu masalah. Sehingga dapat dikatakan teknik pengolahan data dan informasi dilakukan dengan
deskriptif argumentatif, dengan tulisan yang bersifat deskriptif,
menggambarkan tentang Rumah Suling Tenaga Hibrid (RINGGID).
Secara keseluruhan karya tulis ilmiah ini memiliki pola pemrosesan sebagai berikut,
1. Pengkajian terhadap keadaan air minum di pesisir pantai.
2. Mengidentifikasi permsalahan yang terkait air minum di pesisir pantai. 3. Merumuskan masalah supaya permasalahan dapat lebih fokus untuk
dikaji kemudian di analisis lebih lanjut.
4. Mengumpulkan teori-teori dan materi terkait dengan fokus masalah yang diangkat sebagai bahan referensi untuk mendukung ketepatan dan ketajaman analisis permasalahan.
5. Menyusun metode penulisan agar karya tulis tersusun secara sistematis. 6. Menganalisis dan membahas serta memberikan solusi terkait
permasalahan yang sudah diangkat.
7. Menarik kesimpulan berdasarkan rumusan masalah dan hasil analisis pemabahasan yang dilakukan.
9 BAB IV
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
A. Desain Rumah Suling Tenaga Hibrid (RINGGID)
Dalam tahap perancangan desain dilakukan analisis proses konsepan desain agar dapat digunakan secara maksimal. Rancangan desain ini merupakan perbaikan dan pemberian inovasi terhadap desain yang sudah ada. Pada dasarnya Rumah Suling Tenaga Hibrid (RINGGID) memanfaatkan sumber energi terbarukan yaitu energi angin dan energi surya yang diubah ke energi listrik untuk kebutuhan rumah suling.
Pada tahap pendesainan alat sudah tentu mengacu pada tiga hal yaitu fungsi, estetika, dan biaya. Ketiga hal ini sangat menjadi pertimbangan utama dalam mendesain suatu teknologi.
1. Fungsi
RINGGID merupakan rumah dengan sistem penyulingan air laut (distilasi) menggunakan kolektor surya termal untuk menghasilkan air yang layak minum. Sistem ini memanfaatkan energi terbarukan sebagai tenaga pengolah hasil distilasi.
2. Estetika
RINGGID didesain sedemikian rupa sehingga dalam penggunaan sangat mudah, dalam aplikasi (penerapan) di pesisir pantai dapat disesuaikan. 3. Biaya
Pembangunan awal RINGGID memang cukup memakan biaya. Namun ketika penggunaannya dalam jangka panjang RINGGID merupakan solusi yang tepat karena murah dan teknologi yang ramah lingkungan berkelanjutan.
10
Turbin angin yang sudah
terintegrasi dengan generator
adalah alat yang dapat mengubah pergerakan angin menjadi gerak yang dipicu oleh blade turbin.
Kemudian akan menggerakan
generator sehingga pada generator akan menghasilkan listrik.
Solar cell merupakan komponen elektronika yang akan mengubah
energi cahaya untuk menjadi
energi listrik.
Penyulingan air tenaga surya yang akan mengubah air laut menjadi air tawar yang layak untuk diminum.
Regulator sebagai pengatur dan penstabil tegangan dari turbin angin dan sel surya
11 RINGGID (Rumah Suling Tenaga
Hibrid) merupakan sebuah rumah yang menjadi pusat pengelohan dan pengelolaan air lau menjadi air tawar yang layak minum dan menjadi pendistribusi air untuk measyarakat pesisir pantai.
Komponen-komponen di atas akan bekerja saling berhubungan dalam satu sistem. Kemudian akan membentuk suatu alur kerja yang lebih baik karena pasokan energi yang saling mem-backup. Gambaran hybrid energy system yang diterapkan pada RINGGID diskemakan sebagai berikut,
12 Gambar 5. Desain RINGGID (Rumah Suling Tenaga Hibrid)
Gambar 6. Skema RINGGID (Rumah Suling Tenaga Hibrid)
13 penampungan, maka plat penyerap akan panas, dan energi panas dari plat penyerap akan menjaga air tetap dalam keadaan panas. Air akan menguap dan berkumpul dibawah permukaan kaca penutup. Karena suhu udara di dalam bak penampungan lebih tinggi dari pada suhu lingkungan, maka terjadi kondensasi yaitu uap berubah menjadi cair dan melekat pada kaca penutup bagian dalam. Cairan (air bersih) akan mengalir mengikuti kemiringan kaca penutup dan masuk kedalam pipa, terus mengalir ke tempat penampungan air bersih (3) untuk selanjutnya diproses dengan penyaringan (penyulingan) (7) agar air yang di hasilkan benar-benar bersih dan tidak asam.
Air yang sudah bersih akan ditampung di tempat yang tinggi (8). Dari tempat penampungan ini air siap untuk didistribusikan melalui saluran pipa (10) yang disediakan. Dalam proses yang ada dalam konsep RINGGID ini digunakan energi yang berasal dari sel surya (9) dan turbin angin (5) dengan mengkombinasikannya sehingga saling memback-up menggunakan sistem hibrid.
B. Relevansi Penggunaan Rumah Suling Tenaga Hibrid (RINGGID)
RINGGID merupakan rumah suling yang menerapkan pengelolaan energi dengan sistem hibrid sehingga teknologi ini sangat tepat untuk di implementasikan di pesisir pantai. Implementasi yang baik juga akan berdampak pada keberhasilan teknologi ini dirasakan masyarakat pesisir pantai.
14 1. Analisis Daya yang dibutuhkan dari Sel Surya dan Turbin Angin
a. Turbin Angin
Jika diasumsikan energi yang dibutuhkan RINGGID adalah 2000Wh dalam sehari sehingga dalam satu tahun RINGGID memerlukan energi sebesar 720kWh maka dengan persamaan metode praktis untuk menentukan kapasitas sebuah turbin angin dengan mengambil efisiensi 30% (Sitompul, 2011), diperoleh,
Demand (dalam kWh) = 0,3 P x 8,760 24kWh = 0.3 P x 8.760
P = 0,274kW = 274W
Maka yang digunakan dalam RINGGID adalah turbin angin yang berkapasitas 300W karena menyesuaikan spesifikasi yang tersedia di pasaran.
b. Sel surya
Untuk menentukan ukuran modul surya yang digunakan dapat digunakan persamaan bahwa,
Ukuran modul surya = 2000 Wh / 4 jam = 500 W
Apabila menggunakan modul surya bekapasitas 50 Wp,
15 2. Analisis Biaya Pembangunan Rumah Suling Tenaga Hibrid
(RINGGID)
Analisis ini berdasarkan komponen yang dijual dipasaran dan harga komponen juga menyesuaikan harga barang dipasaran.
Tabel 2. Biaya produksi dan pemakaian Rumah Suling Tenaga Hibrid (RINGGID)
16 Berdasarkan perhutingan diatas dapat diketahui bahwa perorang akan memiliki beban biaya sebesar Rp. 55.660,- per tahunnya. Sehingga dapat dibilang teknologi RINGGID relatif terjangkau untuk masyakarat pesisir pantai.
3. Kelebihan Rumah Suling Tenaga Hibrid (RINGGID)
Kelebihan dari Rumah Suling Tenaga Hibrid (RINGGID) ditunjukkan pada tabel berikut ini,
17 Instansi yang
bertanggung jawab (pemerintah)
Unit Pelaksana Teknis
Masyarakat Pesisir pantai 4. Langkah-langkah Implementasi
Langkah implementasi yang akan digunakan dalam penerapan RINGGID. Berikut adalah roadmap implementasi:
18 BAB V
PENUTUP A. Kesimpulan
Berdasarkan telaah dan pembahasan yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:
1. desain RINGGID yang terdiri dari sistem distilasi air dengan kolektor surya termal, turbin angin, sel surya, dan sistem distribusi air ke masyarakat.
2. Penggunaan RINGGID sangat tepat untuk masyarakat pesisir pantai karena terjangkau, murah, ramah lingkungan, investasi jangka panjang dan teknologi yang mudah dioperasikan.
B. Saran
1. Perlu dukungan yang positif dari pemerintah untuk mengembangkan teknologi yang memanfaatkan sumber energi alternatif.
19 DAFTAR PUSTAKA
Arif Rahman. (2013). Mengatasi Permasalahan Air Bersih dengan Membuat
Penampungan Air Hujan. Diakses dari http://lifestyle.kompasiana.com tanggal 21 April 2014.
Septina, Wilman. 2007. Laporan akhir penelitian: Pembuatan Prototipe Solar Cell Murah dengan Bahan Organik-Inorganik (Dye-sensitized Solar Cell). Bandung: Istitut Teknologi Bandung
Sitompul, Rislima. 2011. Manual Pelatiahan : Teknologi Energi Terbarukan yang Tepat untuk Aplikasi di Masyarakat Pedesaaan.pdf. Jakarta : PNPM-DANIDA.
Taty Hermaningsih dan Satmoko Yudo. (2007). Alternatif Teknologi Pengolahaan
Air untuk Memenuhi Kebutuhan Air Bersih Di Daerah Pemukiman
Nelayan. Jurnal JAI Vol 3 No 1. Diunduh dari http://ejurnal.bppt.go.id pada tanggal 22 April 2014.
