Abstrak— Pemanfaatan sumber energi terbarukan semakin mendesak seiring dengan meningkatnya tantangan lingkungan global dan kebutuhan energi yang terus bertambah. Di Indonesia, masalah sampah menjadi fokus utama di tengah pertumbuhan ekonomi yang pesat dan urbanisasi yang terus berlanjut. Dalam artikel ini, penulis mengeksplorasi potensi integrasi antara biomassa dan energi surya sebagai solusi untuk mengatasi permasalahan. Biomassa, terutama limbah organik, menawarkan potensi besar sebagai sumber energi terbarukan, meskipun proses fermentasi yang lama dan pasokan energi yang tidak konsisten menjadi hambatan.
Di sisi lain, Indonesia dengan sinar matahari yang melimpah sepanjang tahunnya memiliki potensi besar untuk energi surya. Dengan mengusulkan integrasi kedua sumber energi ini sebagai solusi yang efektif dan berkelanjutan dalam mengatasi masalah energi dan lingkungan di Indonesia. Integrasi biomassa dan energi surya berfokus pada pengurangan masalah sampah sambil menyediakan pasokan energi yang konsisten dan berkelanjutan.
Kata Kunci— Energi terbarukan, Biomassa, Energi surya, Integrasi Energi, Pengelolaan sampah.
I. PENDAHULUAN
Pemanfaatan sumber energi terbarukan menjadi semakin penting dalam menghadapi tantangan lingkungan global dan kebutuhan energi yang terus meningkat. Di Indonesia, masalah sampah telah menjadi perhatian utama di tengah-tengah pertumbuhan ekonomi yang pesat dan urbanisasi yang terus berlanjut. Dengan jumlah sampah yang terus bertambah setiap tahunnya, memanfaatkannya sebagai sumber energi terbarukan menjadi sebuah keharusan yang mendesak.
Salah satu solusi yang menjanjikan adalah pemanfaatan biomassa, yang mencakup berbagai jenis limbah organik, seperti limbah pertanian, limbah kayu,
sampah organik, tumbuhan, serta kotoran hewan. Namun, tantangan utama dalam penggunaan biomassa adalah lamanya proses fermentasi yang diperlukan untuk menghasilkan energi. Pasokan energi yang tidak konsisten sering menjadi hambatan dalam pemanfaatan biomassa secara efisien.
Oleh karena itu, untuk mengatasi tantangan ini, penulis mengusulkan sebuah inovasi yang menarik:
mengintegrasikan biomassa dengan energi surya.
Indonesia sebagai negara dengan iklim tropis yang melimpah sinar matahari sepanjang tahunnya, memiliki potensi besar untuk menghasilkan energi surya secara efisien. Dengan menggabungkan kekuatan biomassa sebagai sumber energi berkelanjutan dengan energi surya yang konsisten, dapat menciptakan solusi yang lebih efektif dan berkelanjutan dalam mengatasi masalah energi dan lingkungan di Indonesia.
Dalam artikel ini, penulis akan menyelidiki lebih lanjut tentang potensi dan manfaat integrasi antara biomassa dan energi surya dalam konteks Indonesia.
Pembahasan bagaimana kombinasi kedua sumber energi ini dapat membantu mengurangi masalah sampah di Indonesia sambil menyediakan pasokan energi yang konsisten dan berkelanjutan. Melalui tinjauan terhadap tantangan, peluang, dan studi kasus, penulis berharap dapat memberikan wawasan yang berharga dalam mempercepat adopsi energi terbarukan di Indonesia dan menciptakan masa depan yang lebih hijau dan berkelanjutan.
II. LANDASAN TEORETIS 2.1 Sampah
Penanganan sampah menjadi salah satu isu penting di berbagai negara, termasuk Indonesia. Sampah dapat diolah menjadi sumber energi terbarukan, seperti biomassa, melalui berbagai metode, termasuk pengomposan, pirolisis, dan pengolahan anaerobic.
Daniel Tri Utama Simorangkir (14S20005)
Program Studi Sarjana Teknik Elektro Fakultas Informatika dan Teknik Elektro
Institut Teknologi Del E-mail: [email protected]
Integrasi Biomassa dan Energi Surya:
Langkah Menuju Energi Terbarukan yang
Berkelanjutan
Gambar 1. Tumpukan Sampah
Data dari Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan menunjukkan bahwa Indonesia menghasilkan jutaan ton sampah setiap tahunnya, dengan tingkat pengelolaan yang masih rendah. Menurut laporan Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan tahun 2022, Indonesia menghasilkan sekitar 64 juta ton sampah per tahun, namun hanya sekitar 20% yang dikelola dengan baik. Oleh karena itu, pemanfaatan sampah sebagai sumber energi terbarukan memiliki potensi besar untuk mengurangi masalah sampah dan menyediakan pasokan energi yang berkelanjutan(Abdul Karim Halim, 2019).
2.2 Biomassa
Gambar 2. Biomassa
(Sumber: https://www.bioenergyconsult.com/biomass-energy- introduction/)
Biomassa merupakan bahan bakar yang berasal dari materi organik yang dapat diubah menjadi energi melalui proses biokimia. Limbah pertanian, limbah kayu, dan limbah organik lainnya seperti kotoran hewan dan sisa- sisa makanan dapat digunakan sebagai bahan baku untuk menghasilkan biomassa(Mago et al., 2021). Indonesia memiliki potensi biomassa yang besar karena keberagaman sumber daya alamnya dan sektor pertaniannya yang luas. Pemanfaatan biomassa sebagai sumber energi terbarukan dapat membantu mengurangi
emisi gas rumah kaca dan memperkuat ketahanan energi negara. Menurut penelitian yang dilakukan oleh Institut Pertanian Bogor (IPB) pada tahun 2019, potensi biomassa di Indonesia mencapai 140 juta ton per tahun. (IPB, 2019)
2.3 Energi Matahari
Energi matahari merupakan sumber energi yang tidak terbatas dan dapat diakses di seluruh dunia. Indonesia, dengan letaknya yang berada di kawasan tropis, memiliki potensi matahari yang melimpah sepanjang tahun. Data dari Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG) menunjukkan bahwa sinar matahari di Indonesia memiliki intensitas rata-rata sekitar 4,8 kWh/m² per hari. Energi matahari dapat dimanfaatkan secara langsung, misalnya untuk pemanasan air, atau dapat diubah menjadi energi listrik melalui panel surya.
Pengembangan teknologi fotovoltaik telah memungkinkan penggunaan energi matahari secara efisien dan efektif dalam berbagai aplikasi(Ghifari et al., 2022).
2.5 Kombinasi Biomassa dan Energi Surya
Kombinasi biomassa dan energi surya dapat menjadi solusi yang efektif dalam memenuhi kebutuhan energi yang berkelanjutan. Dengan memadukan kelebihan masing-masing sumber energi, yaitu ketersediaan biomassa sebagai bahan bakar dan konsistensi energi surya sebagai sumber daya alam yang terbarukan, integrasi ini dapat meningkatkan efisiensi dan keberlanjutan sistem energi. Kombinasi ini dapat diterapkan dalam berbagai konteks, mulai dari aplikasi skala kecil hingga proyek pembangkit listrik tenaga biomassa dan surya yang besar.
III. METODE PENELITIAN
Metodologi penelitian yang diterapkan dalam penelitian ini mencakup empat tahap utama: Perencanaan, Analisis, Desain, dan Implementasi. Setiap tahap memiliki peran penting dalam memastikan keberhasilan integrasi biomassa dan energi surya sebagai langkah menuju energi terbarukan yang berkelanjutan.
Gambar 3. Metode Penelitian 3.1 Perencanaan
Perencanaan merupakan fondasi dari keseluruhan penelitian. Pada tahap ini, tujuan utama penelitian ditetapkan dengan jelas, yaitu untuk mengintegrasikan biomassa dan energi surya sebagai sumber energi terbarukan yang berkelanjutan. Identifikasi potensi
biomassa yang tersedia, analisis paparan sinar matahari di wilayah penelitian, serta pemetaan lokasi dan infrastruktur merupakan langkah awal yang krusial.
Dalam hal ini, pemahaman mendalam terhadap karakteristik lingkungan dan potensi sumber daya alam sangatlah penting untuk menentukan strategi integrasi yang optimal.
3.2 Analisis
Analisis menjadi langkah berikutnya dalam penelitian ini. Analisis teknis bertujuan untuk memahami kemampuan sistem dalam menghasilkan energi, efisiensi konversi energi, dan kinerja keseluruhan. Selain itu, dilakukan juga analisis terkait permasalahan sampah yang menjadi latar belakang utama penelitian ini. Dengan memperhatikan permasalahan sampah yang ada, analisis juga meliputi kajian terhadap kemungkinan pemanfaatan sampah sebagai bahan baku untuk pembuatan biomassa.
Sementara itu, analisis lingkungan digunakan untuk menilai dampak lingkungan dari penggunaan biomassa dan energi surya, termasuk estimasi emisi gas rumah kaca dan dampak ekologis lainnya. Dengan pemahaman yang mendalam terhadap berbagai aspek teknis, termasuk ketersediaan dan kualitas sampah sebagai bahan baku, serta dampak lingkungan dari penggunaan energi terbarukan, penelitian ini diharapkan dapat memberikan wawasan yang berharga untuk pengembangan solusi energi terbarukan yang berkelanjutan.
3.3 Desain
Desain merupakan tahap penting dalam pengembangan sistem integrasi biomassa dan energi surya. Rancangan sistem harus memperhitungkan konfigurasi yang optimal untuk memaksimalkan kinerja energi terbarukan. Rencana tata letak juga harus dipertimbangkan dengan cermat untuk memastikan efisiensi operasional yang tinggi. Dengan demikian, tahap ini melibatkan proses pemikiran dan perencanaan yang matang guna menciptakan solusi yang efektif dan berkelanjutan
3.4 Implementasi
Langkah terakhir adalah implementasi dari desain yang telah disusun. Pembangunan instalasi sistem integrasi biomassa dan energi surya dilakukan sesuai dengan rencana yang telah dirancang. Pengujian sistem dilakukan untuk memastikan kinerja yang optimal, sementara pemantauan terus menerus dilakukan untuk mengidentifikasi dan memperbaiki masalah yang mungkin timbul selama operasi. Dengan demikian, tahap ini merupakan tahap aksi yang penting dalam mewujudkan visi energi terbarukan yang berkelanjutan.
IV. PERANCANGAN 4.1 Perancangan Biomassa
Perancangan biomassa mencakup proses merencanakan dan mengimplementasikan sistem yang efisien dalam memanfaatkan bahan organik yang dapat diolah menjadi energi. Melibatkan pemilihan teknologi yang sesuai, seperti gasifikasi biomassa atau pembakaran, serta pemilihan jenis biomassa yang tepat sesuai dengan kebutuhan dan ketersediaan lokal. Perancangan biomassa juga mempertimbangkan aspek-aspek seperti efisiensi energi, pengelolaan limbah, dan dampak lingkungan untuk menciptakan sistem yang berkelanjutan dan dapat diandalkan dalam penyediaan energi.
Gambar 4. Diagram Perancangan Biomassa
Pada diagram yang ditunjukkan dalam Gambar 4, tergambar proses produksi biomassa yang dimulai dari penggunaan limbah organik sebagai bahan baku utama.
Proses dimulai dengan memasukkan limbah organik ke dalam reaktor digester, di mana mikroorganisme anaerobik melakukan proses penguraian, menghasilkan biogas yang terdiri dari campuran gas metana dan karbondioksida. Setelah proses fermentasi selesai, terdapat tiga jenis hasil utama, yaitu endapan, cairan, dan gas.
Endapan yang dihasilkan dari proses ini dapat dimanfaatkan sebagai pupuk organik, menyediakan nutrisi yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman.
Cairan yang dihasilkan juga memiliki nilai nutrisi dan dapat digunakan sebagai pupuk organik cair, memberikan tambahan nutrisi yang diperlukan tanaman.
Sementara itu, gas yang dihasilkan dari reaktor digester, atau yang dikenal sebagai biogas, dialirkan ke dalam tabung gas untuk dipisahkan menjadi gas metana dan karbondioksida. Gas metana kemudian dimurnikan dan dikompresi untuk disimpan dalam tabung gas.
Tabung gas ini berfungsi sebagai penyimpanan sementara dan didistribusikan kepada konsumen melalui distributor gas.
Gas yang tersedia kemudian digunakan oleh
konsumen sebagai bahan bakar, baik untuk kompor gas domestik maupun untuk menggerakkan generator listrik (genset). Proses ini merupakan langkah penting dalam memanfaatkan limbah organik untuk menghasilkan energi yang bersih dan ramah lingkungan, serta meminimalkan dampak negatif terhadap lingkungan.
Dengan demikian, proses perancangan biomassa ini menjadi langkah yang signifikan dalam mempromosikan praktek-praktek pertanian dan pengelolaan limbah yang berkelanjutan dan efisien.
4.2 Perancangan Energi Surya
Perancangan energi matahari melibatkan penyusunan sistem yang mampu mengkonversi energi matahari menjadi energi listrik atau panas dengan efisien. Ini termasuk pemilihan jenis sistem seperti panel surya fotovoltaik atau sistem pemanas matahari, serta penempatan dan orientasi yang optimal untuk memaksimalkan penangkapan energi matahari.
Perancangan ini juga mempertimbangkan faktor-faktor seperti iklim, lokasi geografis, dan kebutuhan energi untuk memastikan keberhasilan dan keberlanjutan penggunaan energi matahari(Alim et al., 2023).
Gambar 5. Diagram Perancangan Energi Surya Pada diagram yang ditunjukkan dalam Gambar 5, proses konversi energi matahari menjadi listrik menggunakan panel surya dan berbagai perangkat tambahan. Proses dimulai dengan cahaya matahari yang jatuh ke panel surya, di mana cahaya tersebut diubah menjadi energi listrik oleh sel surya di dalam panel.
Energi listrik yang dihasilkan kemudian dapat mengalir melalui beberapa jalur tergantung pada konfigurasi sistem.
Pertama, energi listrik dapat mengalir melalui Solar Charge Controller (SCC), yang berfungsi untuk mengatur aliran dan tegangan listrik yang masuk ke dalam baterai.
Baterai digunakan sebagai tempat penyimpanan energi yang dihasilkan untuk digunakan pada saat dibutuhkan
atau ketika cahaya matahari tidak tersedia. Energi yang tersimpan kemudian dipakai oleh berbagai beban yang terhubung ke dalam sistem, seperti lampu atau peralatan elektronik.
Kedua, energi listrik juga dapat mengalir langsung ke beban tanpa melalui baterai. Dalam kasus ini, SCC berfungsi untuk mengatur aliran dan tegangan listrik yang masuk ke dalam beban langsung, tanpa melalui penyimpanan energi pada baterai. Oleh karena itu, energi yang dihasilkan langsung digunakan oleh beban yang terhubung ke dalam sistem.
Terakhir, energi listrik yang dihasilkan juga dapat dialirkan melalui inverter. Inverter berfungsi untuk mengubah arus searah (DC) menjadi arus bolak-balik (AC) yang umumnya digunakan oleh peralatan listrik rumah tangga dan industri. Setelah diubah menjadi AC, energi listrik tersebut dapat digunakan oleh berbagai beban yang terhubung ke dalam sistem.
Dengan memanfaatkan teknologi panel surya dan perangkat tambahan seperti SCC, baterai, dan inverter, sistem ini memungkinkan penggunaan energi matahari secara efisien dan dapat diandalkan untuk memenuhi kebutuhan listrik, baik secara rumah tangga maupun industri, serta mengurangi ketergantungan pada sumber energi fosil yang terbatas dan berdampak negatif pada lingkungan.
4.3 Perancangan Kombinasi Biomassa dan Energi Surya
Perancangan kombinasi biomassa dan energi matahari menggabungkan keunggulan kedua sumber energi tersebut untuk menciptakan sistem yang lebih efisien dan berkelanjutan. Melibatkan integrasi teknologi biomassa dan energi matahari dalam satu sistem yang terkoordinasi dengan baik. Perancangan ini mempertimbangkan sinergi antara kedua sumber energi, serta faktor-faktor seperti ketersediaan bahan baku, keandalan sistem, dan dampak lingkungan untuk mencapai hasil yang optimal dalam penyediaan energi yang ramah lingkungan dan berkelanjutan.
Pada diagram yang ditunjukkan dalam Gambar 6, menggambarkan proses kombinasi penggunaan biomassa dan energi surya untuk menyediakan listrik bagi sebuah rumah. Proses dimulai dengan penggunaan limbah organik sebagai bahan baku untuk produksi biomassa.
Limbah organik dimasukkan ke dalam reaktor digester, di mana mikroorganisme anaerobik mengurai limbah
tersebut dan menghasilkan biogas. Biogas yang dihasilkan dapat digunakan langsung oleh genset (generator set) untuk menghasilkan listrik.
Gambar 6. Diagram Perancangan Kombinasi Biomassa dan Energi Surya
Selain itu, energi surya juga digunakan sebagai sumber energi tambahan. Cahaya matahari jatuh ke panel surya, di mana energi matahari diubah menjadi energi listrik oleh sel surya di dalam panel. Energi listrik yang dihasilkan oleh panel surya mengalir melalui Solar Charge Controller (SCC) untuk mengatur arus masuk ke baterai. Baterai digunakan sebagai tempat penyimpanan energi yang dihasilkan baik dari biomassa maupun energi surya untuk digunakan saat diperlukan.
Kemudian, energi listrik dari baterai dapat melalui konverter AC/DC untuk mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC). Setelah itu, melalui Inverter, arus DC diubah kembali menjadi arus bolak-balik (AC) yang dapat digunakan oleh beban listrik di rumah.
Sebelum masuk ke rumah, listrik melewati MCB (Miniature Circuit Breaker) yang berfungsi untuk melindungi perangkat elektronik dari lonjakan arus listrik yang berlebihan.
Dengan memanfaatkan kombinasi sumber energi biomassa dan energi surya serta menggunakan berbagai perangkat seperti genset, panel surya, baterai, konverter, inverter, dan MCB, sistem ini dapat menyediakan listrik yang andal dan ramah lingkungan bagi rumah. Kombinasi ini juga membantu dalam mengurangi ketergantungan pada sumber energi fosil dan mengurangi dampak negatif terhadap lingkungan.
V. KESIMPULAN
Integrasi biomassa dan energi surya menawarkan solusi yang menjanjikan dalam memenuhi kebutuhan energi yang berkelanjutan dan mengatasi masalah lingkungan di Indonesia. Dengan memadukan keunggulan kedua sumber energi ini, yaitu ketersediaan biomassa sebagai bahan bakar dan konsistensi energi surya sebagai sumber daya alam yang terbarukan, integrasi ini dapat meningkatkan efisiensi dan keberlanjutan sistem energi. Namun, tantangan seperti proses fermentasi yang lambat dalam penggunaan biomassa dan ketersediaan infrastruktur yang masih terbatas dalam penerapan energi surya perlu diatasi.
Dengan kajian lebih lanjut tentang potensi dan manfaat integrasi ini serta dengan dukungan kebijakan yang tepat, diharapkan adopsi energi terbarukan di Indonesia dapat dipercepat, menciptakan masa depan yang lebih hijau dan berkelanjutan.
REFERENSI
Abdul Karim Halim, M. H. M. L. (2019). Pengelolaan Sampah Plastik Berbasis Energi TerbarukanDalam Mewujudkan Pembangunan Berkelanjutan. Jurnal Pendidikan Dan Pemberdayaan Masyarakat (JPPM), 6(2), 126–147.
Alim, M. S., Thamrin, S., & W., R. L. (2023).
Pemanfaatan Pembangkit Listrik Tenaga Surya sebagai Alternatif Ketahanan Energi Nasional Masa Depan. Jurnal Pengabdian Kepada Masyarakat Nusantara (JPkMN), 4(3), 2427–2435.
Ghifari, R. M. Al, Arsyad, M., & Susanto, A. (2022).
Estimasi Intensitas Radiasi Matahari Berbasis Korelasi Angstrom di Kawasan Karst Maros TN.
Bantimurung Bulusaraung. Jurnal Fisika Flux:
Jurnal Ilmiah Fisika FMIPA Universitas Lambung
Mangkurat, 19(1), 77.
https://doi.org/10.20527/flux.v19i1.12166
Mago, O. Y. T., Nirmalasari, M. A. Y., Kuki, A. D., Bunga, Y. N., & Misa, A. (2021). Effect of the Type of Organic Waste and Retention Time on Biogas Production from Cow Dung. Biota : Jurnal Ilmiah Ilmu-Ilmu Hayati, 5(September), 155–162.
https://doi.org/10.24002/biota.v5i3.3682
