MAKALAH 1KONVERSI TENAGA LISTRIKPembangkit Listrik Tenaga Biomassa (PLTBM)

Disusun Oleh:1. M. Robby Adam1358740312. Fadlil Maula1358740323. Doni Wahyudi I.1358740334. Zainul Mukhtarom135874034

Kelas : S-1 TE A 2013

PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK ELEKTROJURUSAN TEKNIK ELEKTROFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS NEGERI SURABAYA2013

KATA PENGANTAR

Puji serta syukur kami panjatkan kepada ALLAH SWT yang dengan rahmat-NYA kami akhirnya bisa menyelesaikan penulisan makalah sebagai tugas dari mata kuliah Konversi Tenaga Listrik yang berjudul Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa (PLTBM). Dalam penyusunan makalah ini kami ingin mengulas tentang sistem kerja yang digunakan pada pembangkit listrik tenaga biomassa secara global. Dalam penyusunannya tentu kami menyadari masih banyak kekurangan yang terdapat pada makalah ini, hingga adanya kritik dan saran yang membangun diperlukan untuk memperbaiki tulisan-tulisan yang berikutnya. Kami berharap dengan adanya makalah ini dapat membantu pembaca yang memang membutuhkanya.

Surabaya, 22 Februari 2015

penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR.2DAFTAR ISI ............................................................................................................... .......3BAB I PENDAHULUANA. Latar Belakang ............................................................................................ ......4B. Rumusan Masalah ..........................................................................................................5C. Tujuan Penulisan ........................................................................................................... 5BAB II ISIA. Pengertian Biomassa ..................................................................................................... 6B. Aplikasi Biomassa ......................................................................................................... 6C. Pemanfaatan Biomassa .................................................................................................. 8D. Prinsip Kerja Pembakaran Bahan Bakar...11BAB III PENUTUPKesimpulan ...................................................................................................................... 13DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................................. 14

BAB IPENDAHULUANA. Latar BelakangBiomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui pross fotosintetik,baik berupa produk maupun buangan. Contohbiomassa antara lain adalah tanaman,pepohonan, rumput, ubi, limbah pertanian, limbah hutan, tinja dan kotoran ternak.Selain digunakan untuk tujuan primer serat, bahan pangan, pakan ternak, miyaknabati, bahan bangunan dan sebagainya, biomassa juga digunakan sebagai sumberenergi (bahan bakar). Umum yang digunakan sebagai bahan bakar adalah biomassayang nilai ekonomisnya rendah atau merupakan limbah setelah diambil produkprimernya.Saat ini, ketersediaan energi fosil semakin berkurang, khususnya minyak bumi. Setelah terjadinya krisis energi yang pernah mencapai puncak sekitar dekade 1970-an, dunia saat ini menghadapi kenyataan bahwa persediaan minyak bumi, sebagai salah satu tulang punggung produksi energi terus berkurang. Di masa mendatang, dunia akan terancam semakin kesulitan untuk menemukan dan menggunakan sumber energi dari fosil. Eksplorasi yang telah dilakukan, konsumsi dalam jumlah besar serta pertambahan penduduk yang tinggi di masa depan, akan membuat persediaan energi fosil khususnya minyak bumi tidak dapat mengimbangi permintaan terhadap kebutuhan energi. Para ahli berpendapat, dengan pola konsumsi seperti sekarang diperkirakan dalam waktu 50 tahun ke depan cadang minyak bumi dunia akan habis. Keadaan ini bisa diamati dengan kecenderungan meningkatnya harga minyak di pasar dalam negeri dan ketidakstabilan harga minyak di pasar internasional (Pinske, 2000). Jumlah pemakaian energi di Indonesia masih sangat tergantung dari bahan bakar fosil. Jika hal ini terus berlanjut maka bisa saja terjadi krisis global akibat semakin sedikitnya bahan baku fosil ini.Oleh karena itu dewasa ini sumber energi baru terbarukan sedang digalakkan di Indonesia. Dari beberapa data masih terlihat dominasi penggunaan batubara, minyak bumi dan gas sebagai sumber energi. Kondisi ini sangat disayangkan mengingat Indonesia menyimpan potensi biomassa yang begitu melimpah. Jika potensi ini dapat dimanfaatkan dengan maksimal maka akan memecahkan permasalahan energi yang terjadi selama ini, salah satu sumber biomassa yang mudah didapatkan dan berada disekitar kita adalah sampah.B. Rumusan Masalah1. Apa itu Biomassa ?2. Bagaimana pemanfaatan Biomassa sebagai energi terbarukan ?3. Bagaimana prinsip kerja Biomassa sebagai energi terbarukan ?3.Apa aplikasidari Biomassa?

C. Tujuan Penulisan1. Menjelaskan pengertian Biomassa2.Menjelaskan pemanfaatanBiomassasebagai energiterbarukan3. Menjelaskan prinsip kerja Biomassa sebagai energi terbarukan3. Menjelaskan aplikasi dari Biomassa

BAB IIISI

A. Pengertian BiomassaIstilah biomassa di sini digunakan untuk mengelompokkan bahan organik baik dari tumbuhan ataupun hewan yang kaya akan cadangan energi. Sehingga setelah diubah menjadi energi kerap juga disebut dengan bioenergi. Selanjutnya bioenergi tersebut dapat digunakan sesuai kebutuhan. Untuk menghasilkan panas, gerak, atau untuk menghasilkan listrik. Secara umum perubahan biomassa menjadi bioenergi. Dan secara khusus akan dilihat penerapannya untuk menghasilkan listrik. Beberapa negara maju, seperti Finlandia, Belanda, Jerman dan Inggris telah memanfaatkan bioenergi dalam skala besar untuk pembangkit listrik. Sedangkan di Indonesia, meskipun potensinya besar, penggunaannya baru dalam skala kecil.Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui pross fotosintetik, baik berupa produk maupun buangan. Contoh biomassa antara lain adalah tanaman, pepohonan, rumput, ubi, limbah pertanian, limbah hutan, tinja dan kotoran ternak. Selain digunakan untuk tujuan primer serat, bahan pangan, pakan ternak, miyak nabati, bahan bangunan dan sebagainya, biomassa juga digunakan sebagai sumber energi (bahan bakar). Umum yang digunakan sebagai bahan bakar adalah biomassa yang nilai ekonomisnya rendah atau merupakan limbah setelah diambil produk primernya. Sumber energi biomassa mempunyai beberapa kelebihan antara lain merupakan sumber energi yang dapat diperbaharui (renewable) sehingga dapat menyediakan sumber energi secara berkesinambungan (suistainable). Di Indonesia, biomassa merupakan sumber daya alam yang sangat penting dengan berbagai produk primer sebagai serat, kayu, minyak, bahan pangan dan lain-lain yang selain digunakan untuk memenuhi kebutuhan domestik juga diekspor dan menjadi tulang punggung penghasil devisa negara.

B. Aplikasi BiomassaModular Instalasi Shelter PLTBM BD 16-1000L adalah rangkaian digesterpembangkitan energi terbarukan berupa biometan ( biogas murni) bagi kepentingan menyalakan generator ( genset bahan bakar biogas), gas sebagai bahan bakar kompor masak-memasak, membangkitkan dan menyimpan daya listrik dalam rangkaianbattery accu (power bank) maupun menyiapkan biogas murni guna didistribusi melalui kompresi kedalam tabung bertekanan (energi panas burner industri). Instalasi terdiri dari 16 unit digester BD 1000 Lyang masing-masing unit digesternya terbuatdari bahan HDPE (High Density Polyethylene), ketebalan 3 - 5 mm, memiliki dimensi PLT ( Panjang =1 m, lebar =1 m, tinggi =1 m) bisa bertahan hingga diatas 3 tahun. Tangki diperkuat rangka alumunium, .dirancang kuat bagi tekanan sampai 3bar ( 45 psi) , sementara biogas secara umum hanya memberi tekanan 3 psi. Instalasi dilengkapi dengan 1 unit pompa chopper (grinder pumps), 6 tabung pemurnian biogas MP 1270, 1 unitGenset Biogas 5 KVA, 6 unit gas holder BRT 1010 sertaperlengkapan ( mini kompresor, manometer, water trap, valve, slang, pipa PVC) serta kompor 2 tungku.

Gambar 1. Contoh PLTBM

Instalasi pembangkitan listrik PLTBM melalui generator set (genset) berbahanbakar biogas murni ini dilengkapi dengan rangkaian seri penyimpan daya (4 unitbattery 12 V / 40 Ah dengan kapasitas penyimpanan daya 1,92 KWH), kemudian sistem pengisian ( charger regulator) dan konversi daya kelistrik dari battery ke arus(AC 220 Volt) melalui inverter 1 KW. Kapasitas digester 16unit @1 m3, ~ 16 m3, memerlukan input material, pada saat pertama pengisian 16 m3 dan hari selanjutnya 800 liter/ hari berupa bubur biomassa (sampah, gulma kebun, gulma air maupun kotoran ternak). Pada kondisi pemenuhan 800 liter/ hari, Instalasi BD 16-1000L menghasilkan biometan (biogas murni) > 80 % metan (CH4) sebanyak 32m3 yang memiliki daya nyala dan kalori tinggi sebagai bahan kompor guna masak memasak maupun burner industri setara dengan 16 kg LPG/ hari atau ketika dijadikan bahan bakar generator akan memberikan output daya listrik 32 KWH ( Kilo WattHour)/hari.Keperluan lahan pendirian instalasi ini 16 m2= (1 m x 16 m), namun keunggulan lain dari instalasi digester ini adalah fleksibilitas kapasitas (scalable) dan dapat dibangun multi skala. Pada kondisi bertambahnya material input yang akandiolah, dapat dilakukan penambahan unit BD 1000 L dan akan terkoneksi langsung kepada sistim pembangkitan biogas eksisting sebelumnya.Selain penerimaan manfaat berupa bahan bakar gas sebagai suatu energi baru terbarukan diatas, instalasi Shelter BD 16-1000L menghasilkan lumpur( slurry)dengan kualitas pupuk cair organik sebanyak 3, 200 liter/ hari. Lumpur ini dapat ditingkatkan kualitasnya dengan menambahkan kedalamnya aneka bakteri ( penambatN2, pelarut posfat dan KCL) atau zat tumbuh, sehingga memiliki nilai tambah (added value) sebagai pupuk hayati atau pupuk organik

C. Pemanfaatan BiomassaAgar biomassa bisa digunakan sebagai bahan bakar maka diperlukan teknologi untuk mengkonversinya. Terdapat beberapa teknologi untuk konversi biomassa. Teknologi konversi biomassa tentu saja membutuhkan perbedaan pada alat yang digunakan untuk mengkonversi biomassa dan menghasilkan perbedaan bahan bakar yang dihasilkan. Secara umum teknologi konversi biomassa menjadi bahan bakar dapat dibedakan menjadi tiga yaitu pembakaran langsung, konversi termokimiawi dan konversi biokimiawi. Pembakaran langsung merupakan teknologi yang paling sederhana karena pada umumnya biomassa telah dapat langsung dibakar. Beberapa biomassa perlu dikeringkan terlebih dahulu dan didensifikasi untuk kepraktisan dalam penggunaan. Konversi termokimiawi merupakan teknologi yang memerlukan perlakuan termal untuk memicu terjadinya reaksi kimia dalam menghasilkan bahan bakar. Sedangkan konversi biokimiawi merupakan teknologi konversi yang menggunakan bantuan mikroba dalam menghasilkan bahan bakar.

1. BiobriketBiomassa lain dengan cara dimampatkan sehingga bentuknya menjadi lebih teratur. Briket yang terkenal adalah briket batubara namun tidak hanya batubara saja yang bisa di bikin briket. Biomassa lain seperti sekam,arang sekam, serbuk gergaji,serbuk kayu, dan limbah-limbah biomassa yang lainnya. Pembuatan briket tidak terlalu sulit, alat yang digunakan juga tidakterlalu rumit.2. PirolisaPirolisa adalah penguraian biomassa (lysis) karena panas (pyro) pada suhuyang lebih dari 150C. Pada proses pirolisa terdapat beberapatingkatan proses, yaitupirolisa primer dan pirolisa sekunder (gambar 2.2). Pirolisa primer adalah pirolisa yang terjadi pada bahan baku (umpan), sedangkan pirolisa sekunder adalah pirolisa yang terjadi atas partikel dangas/uap hasil pirolisa primer.Penting diingat bahwapirolisa adalah penguraian karena panas, sehingga keberadaan O2 dihindari padaproses tersebut karena akan memicu reaksi pembakaran.

Gambar 2. Bagan proses pirolisa dengan energipembakaran gas hasil pirolisa

3. GasifikasiSecara sederhana, gasifikasi biomassa dapat didefinisikan sebagai proses konversi bahan selulosa dalam suatu reaktor gasifikasi (gasifier) menjadi bahan bakar(gambar 2.3). Gas tersebut dipergunakan sebagai bahan bakar motor untuk menggerakan generator pembangkit listrik. Gasifikasi merupakan salah satualternative dalam rangka program penghematan dan di versifikasi energi. Selain itu gasifikasi akan membantu mengatasi masalah penanganan dan pemanfaatan limbah pertanian,perkebunan dan kehutanan.Ada tiga bagian utama perangkat gasifikasi, yaitu : (a)unit pengkonversi bahan baku(umpan) menjadi gas, disebut reaktor gasifikasiataugasifier,(b) unit pemurnian gas, (c) unit pemanfaatan gas.

Gambar 3. Skema gasifikasi biomassa dan sistem pembangkit daya

4. LiquificationLiquificationmerupakan proses perubahan wujud dari gas ke cairan dengan proses kondensasi, biasanya melalui pendinginan, atau perubahan dari padat ke cairan dengan peleburan, bisa juga dengan pemanasan atau penggilingan dan pencampuran dengan cairan lain untuk memutuskan ikatan. Pada bidang energiliquificationtejadi pada batubara dan gas menjadi bentuk cairan untuk menghemat transportasi dan memudahkan dalam pemanfaatan.5. BiokimiaPemanfaatan energi biomassa yang lain adalah dengan cara proses biokimia.Contoh proses yang termasuk ke dalam proses biokimia adalah hidrolisis, fermentasi dan an-aerobic digestion.An-aerobic digestionadalah penguraian bahan organik atau selulosa menjadi CH4dan gas lain melalui proses biokimia. Adapun tahapan proses anaerobik digestion adalah diperlihatkan pada Gambar. Selain anaerobic digestion, proses pembuatan etanol dari biomassa tergolong dalam konversi biokimiawi. Biomassa yang kaya dengan karbohidrat atau glukosa dapat difermentasi sehingga terurai menjadi etanol dan CO2. Akan tetapi, karbohidrat harus mengalami penguraian (hidrolisa) terlebih dahulu menjadi glukosa. Etanol hasil fermentasi pada umumnya mempunyai kadar air yang tinggi dan tidak sesuai untuk pemanfaatannya sebagai bahan bakar pengganti bensin. Etanol ini harus didistilasi sedemikian rupa mencapai kadar etanol di atas 99.5%.

Gambar 4. Skema Pembentukan Gas Bio

D. Prinsip Pembakaran Bahan BakarPrinsip pembakaran bahan bakar sejatinya adalah reaksi kimia bahan bakar dengan oksigen (O). Kebanyakan bahan bakar mengandung unsur Karbon (C), Hidrogen (H) dan Belerang (S). Akan tetapi yang memiliki kontribusi yang penting terhadap energi yang dilepaskan adalah C dan H. Masing-masing bahan bakar mempunyai kandungan unsur C dan H yang berbeda-beda. Proses pembakaran terdiri dari dua jenis yaitu pembakaran lengkap (complete combustion) dan pembakaran tidak lengkap (incomplete combustion). Pembakaran sempurna terjadi apabila seluruh unsur C yang bereaksi dengan oksigen hanya akan menghasilkan CO2, seluruh unsur H menghasilkan H2O dan seluruh S menghasilkan SO2. Sedangkan pembakaran tak sempurna terjadi apabila seluruh unsur C yang dikandung dalam bahan bakar bereaksi dengan oksigen dan gas yang dihasilkan tidak seluruhnya CO2. Keberadaan CO pada hasil pembakaran menunjukkan bahwa pembakaran berlangsung secara tidak lengkap. Jumlah energi yang dilepaskan pada proses pembakaran dinyatakan sebagai entalpi pembakaran yang merupakan beda entalpi antara produk dan reaktan dari proses pembakaran sempurna. Entalpi pembakaran ini dapat dinyatakan sebagai Higher Heating Value (HHV) atau Lower Heating Value (LHV). HHV diperoleh ketika seluruh air hasil pembakaran dalam wujud cair sedangkan LHV diperoleh ketika seluruh air hasil pembakaran dalam bentuk uap. Pada umumnya pembakaran tidak menggunakan oksigen murni melainkan memanfaatkan oksigen yang ada di udara. Jumlah udara minimum yang diperlukan untuk menghasilkan pembakaran lengkap disebut sebagai jumlah udara teoritis (atau stoikiometrik). Akan tetapi pada kenyataannya untuk pembakaran lengkap udara yang dibutuhkan melebihi jumlah udara teoritis. Kelebihan udara dari jumlah udara teoritis disebut sebagai excess air yang umumnya dinyatakan dalam persen. Parameter yang sering digunakan untuk mengkuantifikasi jumlah udara dan bahan bakar pada proses pembakaran tertentu adalah rasio udara-bahan bakar. Apabila pembakaran lengkap terjadi ketika jumlah udara sama dengan jumlah udara teoritis maka pembakaran disebut sebagai pembakaran sempurna.

BAB IIIPENUTUP

KESIMPULAN

Pemanfaatan biomassa perlu dikembangkan dan digunakan dengan semaksimal mungkin. Jumlah biomassa yang terdapat diIndonesia sangatlahberlimpah, apabila setiap daerah yang memiliki biomassa dapat memanfaatkanbiomassa tersebut, maka Indonesia akan menjadi negara yang hemat energi danpotensi untuk menimbulkan polusi dari pemanfaatan batu bara sebagai bahan bakarpembangkit listrik dapat dikurangi. Oleh karena itu kita sebagai generasi penerus bangsa ini wajib untuk mengembangkan serta dapat menemukan energi-energi terbarukan yang lainnya yang lebih efektif, modern dan ramah lingkungan pada penduduk sekitarnya, apalagi di Indonesia ini banyak sekali bahan-bahan dari alam yang dapat kita manfaatkan untuk menemukan energi terbarukan lainnya.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.slideshare.net/fitrahqalbina54/biomassa-35168699

https://www.academia.edu/7612195/Pembangkit_Listrik_Tenaga_Biomassa_PLTBM_MAKALAH_Untuk_memnuhi_tugas_Pembangkit_Tenaga_Listrik_yang_dibina_oleh_bapak

http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/Energi%20dan%20Listrik%20Pertanian/MATERI%20WEB%20ELP/Bab%20III%20BIOMASSA/indexBIOMASSA.htm

http://kencanaonline.com/index.php?route=product%2Fproduct&product_id=248#.UloMPIBqYl0.facebook

14