POTENSI LIMBAH ORGANIK DALAM PENYEDIAAN ENERGI LISTRIK DI PASAR BUAH GEMAH RIPAH GAMPING, YOGYAKARTA

POTENSI LIMBAH ORGANIK DALAM PENYEDIAAN ENERGI LISTRIK DI PASAR BUAH GEMAH RIPAH

GAMPING, YOGYAKARTA

SKRIPSI

Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Drajat Strata-1 Pada Prodi

Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh:

MAZLAN HAFIZ 20150120064

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA 2016

iv Nama : Mazlan Hafiz

NIM : 20150120064 Jurusan : Teknik Elektro

Menyatakan bahwa semua yang ditulis dalam naskah skripsi ini merupakan hasil karya tulis saya sendiri dan bukan menjiplak hasil karya orang lain, kecuali dasar teori yang saya cuplik dari buku maupun referensi dari berbagai jurnal yang tercantum pada daftar pustaka sebagai referensi saya dalam melengkapi karya tulis ini. Apabila di kemudian hari pernyataan ini tidak benar, maka saya siap menerima sanksi dari Universitas Muhammadiyah Yogyakarta dengan peraturan yang berlaku.

Yogyakarta, 30 Desember 2016 Yang Menyatakan,

vii

Jangan lari dari takdirmu sendiri, hadapi dan jalani walaupun itu bukan

seperti dunia anime dan game yang dapat dimanipulasi.

Kerjakan yang menurut dirimu baik dan bermanfaat,

jangan jadikan perkataan orang sebagai hambatan tetapi jadikan

perkataan tersebut sebagai batu loncatan ke fase

yang lebih tinggi dari sebelumnya

viii

Alhamdulillah, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas

rahmat-Nya, skripsi yang berjudul “Potensi limbah organik dalam penyediaan energi listrik di Pasar Buah Gemah Ripah Gamping, Yogyakarta” dapat diselesaikan sebagai syarat mendapatkan gelar Sarjana Teknik (S.T) pada program

studi S1 Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

Untuk pertama ku persembahkan tugas akhir ini kepada kedua orang tua ku yaitu

Simam dan buya. Kedua sosok yang menjadi pendukung dan pembangkit

semangat dalam segala hal.

Terima kasih juga kepada teman-teman selama menempuh pendidikan di

Yogyakarta yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang telah memberikan

bantuan, dukungan maupun kenangan yang tidak dapat dilupakan.

ix Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillahirobbil’alamin, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkat, rahmat, taufik dan hidayah-Nya, sehingga penulis mampu menyelesaikan penulisan laporan ini dan juga tak lupa sholawat serta salam selalu kepada Baginda Nabi besar Muhammad SAW yang telah membawa umat dari zaman kegelapan menuju zaman yang terang dan penuh hidayah.

Laporan skripsi yang berjudul “Potensi Limbah Organik dalam Penyediaan Energi Listrik di Pasar Buah Gemah Ripah Gamping, Yogyakarta” ini disusun sebagai kewajiban atas syarat kelulusan studi dari jurusan S-1 Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

Penulis menyadari bahwa dalam proses pembuatan skripsi ini banyak mengalami kendala, namun berkat bantuan, bimbingan, dan kerjasama dari berbagai pihak kendala-kendala yang dihadapi tersebut dapat diatasi. Untuk itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan kepada :

1. Kedua orang tua saya (Simam dan Buya) yang selalu memberikan dukungan, nasihat beserta doa kepada penulis dalam menyelesaikan pelajaran serta skripsi ini.

2. Ummi athiyah fitroh yang ikut membantu dan menemai dalam mencari data-data yang diperlukan serta memberikan semangat hingga selesainya laporan skripsi

3. Bapak Rahmat Adi Prasetya A.H., S.T., M.Eng selaku Pembimbing I yang telah bersedia meluangkan waktu untuk mengarahkan serta memberikan masukan perihal skripsi.

4. Ibu Nur Hayati, S.T., selaku Pembimbing II yang telah bersedia meluangkan waktu untuk mengarahkan cara penulisan dan penyusunan skripsi sampai selesai.

x

Gemah Ripah yang telah bersedia di wawancara dan memberikan data-data untuk keperluan selesainya skripsi.

7. Teman-teman yang masih bertahan di Yogyakarta seperti Acong, Maho, Gama dan lainnya.

Akhirnya, besar harapan penyusun agar laporan ini dapat bermanfaat bagi diri pribadi penyusun sendiri khususnya dan bagi pembaca pada umumnya sehingga dapat menambah wawasan bagi kita semua, Aamiin.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Yogyakarta, 30 Desember 2016

xi

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

PERNYATAAN ... iv

INTISARI ... v

ABSTRACT ... vi

MOTTO ... vii

HALAMAN PERSEMBAHAN ... viii

PRAKATA ... ix

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR TABEL ... xiv

DAFTAR GAMBAR ... xv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Rumusan Masalah... 2

1.3. Batasan Masalah ... 2

1.4. Tujuan Penelitian ... 3

1.5. Manfaat Penelitian ... 3

1.6. Sistematika Penulisan Laporan ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI ... 5

2.1. Tinjauan Pustaka... 5

2.2. Dasar Teori ... 5

2.2.1. Biomassa ... 5

A. Biomassa Tradisional dan Modern ... 6

B. Manfaat Energi Biomassa ... 7

C. Konversi Biomassa ... 8

xii

C. Proses Pembentukan Biogas ... 20

2.2.3. Buah-buahan Busuk ... 21

A. Penyakit Buah Busuk Botrytis ... 22

B. Penyakit Buah Busuk Rhizopus ... 23

C. Penyakit Buah Busuk Phytophthora ... 24

D. Penyakit Buah Busuk Phytum ... 25

E. Penyakit Buah Busuk Antraksona ... 26

F. Penyakit Buah Busuk Phomopsis ... 27

2.2.4. HOMER ... 27

A. Keunggulan HOMER ... 28

B. Cara Kerja HOMER ... 28

C. Pemodelan HOMER ... 31

D. Komponen Utama HOMER ... 38

BAB III METODE PENELITIAN... 46

3.1. Metode Penelitian ... 46

3.2. Waktu dan Tempat Penelitian ... 47

3.3. Metodologi Pengumpulan Data ... 47

3.3.1. Pengukuran Beban Listrik ... 47

3.3.2. Pengambilan Data Limbah ... 48

3.4. Metodologi Pengolahan Data ... 48

3.4.1. Analisis Design Sistem ... 48

3.5. Diagram Alir ... 48

BAB IV HASIL DAN ANALISIS ... 51

4.1. Pengumpulan Data ... 51

4.2. Sumber Kelistrikan ... 52

4.3. Pembangkit Biogas Gemah Ripah Gamping ... 53

4.4. Analisis Perkiraan Beban... 55

xiii

4.5.4. Grid ... 61

4.6. Hasil Optimasi HOMER ... 63

4.6.1. Hasil Konfigurasi HOMER ... 63

4.6.2. Hasil Pembangkitan Sistem ... 65

4.7. Analisis Sistem Optimal ... 67

4.8. Perbandingan Sistem Optimal dengan Grid ... 71

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 72

5.1. Kesimpulan ... 72

5.2. Saran ... 73

DAFTAR PUSTAKA ... 74

xiv

Tabel 2.2 Komponen penyusun Biogas (Sumber PTP-ITB) ... 21

Tabel 2.3 Parameter keluaran sel surya ... 39

Tabel 2.4 Parameter keluaran turbin angin ... 41

Tabel 2.5 Parameter masukan turbin air ... 42

Tabel 2.6 Parameter keluaran generator... 44

Tabel 4.1 Jumlah meteran listrik (bargainser) di Pasar Buah Gemah Ripah .. 53

Tabel 4.2 Data penggunaan peralatan listrik ... 55

Tabel 4.3 Rata-rata beban listrik harian ... 56

Tabel 4.4 Hasil konfigurasi HOMER Energy ... 64

xv

Gambar 2.2 Hasil konversi berupa briket dan pellet ... 10

Gambar 2.3 Bagan proses pirolisis dengan energi pembakaran gas hasil ... 11

Gambar 2.4 Biodigester Complete Mix ... 16

Gambar 2.5 Biodigester Cover Lagoon ... 17

Gambar 2.6 Biodigester Plug Flow ... 17

Gambar 2.7 Beban utama pada HOMER ... 32

Gambar 2.8 Beban tunda pada HOMER ... 32

Gambar 2.9 Beban panas pada HOMER ... 33

Gambar 2.10 Beban hidrogen pada HOMER ... 33

Gambar 2.11 Parameter masukan solar resource ... 34

Gambar 2.12 Parameter masukan hydro resource ... 35

Gambar 2.13 Parameter masukan wind resource ... 36

Gambar 2.14 Parameter masukan biomass ... 37

Gambar 2.15 Parameter masukan bahan bakar (fuel) ... 37

Gambar 2.16 Parameter masukan panel surya (PV) ... 39

Gambar 2.17 Parameter masukan turbin angin (wind turbine) ... 40

Gambar 2.18 Parameter masukan turbin air (hydro turbine) ... 41

Gambar 2.19 Parameter masukan bahan bakar(fuel) ... 42

Gambar 2.20 Parameter masukan biaya generator ... 43

Gambar 2.21 Parameter masukan emisi generator ... 43

Gambar 3.1 Diagram alur pengambilan data ... 46

Gambar 3.2 Diagram alur penelitian dan penulisan tugas akhir ... 48

Gambar 4.1 Daerah-daerah pemasok buah di Padar Gemah Ripah ... 51

Gambar 4.2 Denah Pasar Buah Gemah Ripah Gamping, Sleman ... 52

Gambar 4.3 Pencacah dan kolam hasil cacahan limbah ... 54

Gambar 4.4 Pompa dan digester pembangkit biogas ... 54

xvi

Gambar 4.9 Inputan fuel pada generator ... 59

Gambar 4.10 Input schedule pada generator ... 59

Gambar 4.11 Primary load input HOMER ... 60

Gambar 4.12 Diagram pemakaian daya listrik perhari ... 61

Gambar 4.13 Grid input pada HOMER ... 62

Gambar 4.14 Grid inout besarnya langganan daya listrik... 63

Gambar 4.15 Perancangan konfigurasi HOMER ... 63

Gambar 4.16 Hasil kalkulasi konfigurasi HOMER ... 64

Gambar 4.17 Daya yang dibangkitkan konfigurasi ... 65

Gambar 4.18 Produksi listrik per bulan hasil konfigurasi... 65

Gambar 4.19 Hasil produksi dan konsumsi listrik konfigurasi ... 66

Gambar 4.20 Polutan yang dihasilkan dari konfigurasi ... 66

Gambar 4.21 Data pembelian dan penjualan listrik hasil konfigurasi ... 68

Gambar 4.22 Grafik Nominal Cash Flow Current System Annual ($) ... 70

v

terbesar di Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta yang beroperasi selama sehari penuh dan menghasilkan limbah buah organik rata-rata empat ton perhari. Limbah organik yang ada bisa menimbulkan pencemaran lingkungan, dari pencemaran udara, tanah dan juga air. Oleh karena itu limbah dimanfaatkan sebagai bahan bakar pembangkit biogas penghasil listrik. Untuk menganalisis rancangan paling optimal dari pembangkit biogas, digunakanlah software HOMER energy. Melalui optimasi software ini, dapat diketahui bahwa limbah Pasar Buah Gamping, Yogyakarta dapat dijadikan bahan bakar pembangkit listrik tenaga biogas dengan pembelian listrik sebesar $18.535,88/tahun dan penjualan sebesar $49.860/tahun serta dengan surplus $31.324,12/tahun.

vi

Gemah Ripah Gamping fruit market is the biggest fruit market in the province of Yogyakarta which operated for a full day and produces organic fruit waste on average four tons multitude a day. The organic wastes can cause environmental pollution, air pollution, soil and water. Therefore, the waste used as fuel biogas plants producing electricity. To analyze the most optimal design of biogas plants used HOMER energy software. Through the optimization of this software, it can be seen that the market waste can be used as fuel biogas power plant with the purchase of electricity at $18.535,88/year and sales of $49.860/year with surplus $31.324,12/year.

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Semakin berkembangnya teknologi dan jumlah penduduk dunia maka berimbas pula pada kebutuhan tenaga listrik yang menjadi sangat esensial bagi masyarakat. Tenaga listrik sudah menjadi kebutuhan utama dalam berbagai lini kehidupan, baik dari bidang kesehatan, pendidikan dan tidak terkecuali dengan bidang perekonomian. Bidang perekonomian membutuhkan suplai listrik yang sama halnya dengan rumah tangga dan akan selalu meningkat dari tahun ke tahun. Suplai kebutuhan tenaga listrik yang terus meningkat ini menyebabkan tagihan listrik yang sangat besar, hal ini tidak lepas karena listrik yang digunakan bersumber dari grid Perusahaan Listrik Negara (PLN) dan dimana sebagian besar bahan bakar pembangkitan energi yaitu pembangkit yang tidak terbarukan. Jumlah persediaan bahan bakar tidak terbarukan yang semakin menipis tiap tahunnya menyebabkan harga bahan bakar tersebut semakin mahal dan akan mempengaruhi harga jual listrik yang meningkat dari waktu ke waktu.

Penggunaan sumber energi terbarukan diharapkan dapat mengurangi penggunaan energi listrik dari PLN, sehingga tagihan biaya penggunaan listrik pun dapat direduksi. Saat ini terdapat banyak alternatif sumber energi terbarukan yang dapat menjadi pilihan untuk menjadi alternatif pembangkitan listrik, antara lain tenaga surya, tenaga angin, tenaga biogas dan sebagainya.

Masalah lain yang ditimbulkan dari semakin berkembangnya jumlah penduduk saat ini yaitu sejalan dengan semakin banyaknya limbah sampah yang dihasilkan dari kehidupan sehari-hari. Menurut Badan Lingkungan Hidup Indonesia (BLH) Yogyakarta pada bulan Februari 2016, rata-rata limbah sampah yang dihasilkan wilayah kota Yogyakarta antara 210-220 ton setiap harinya

Seiring berjalannya waktu, pemikiran masyarakat terhadap penanganan sampah mulai berubah. Hal ini ditunjukkan dengan semakin gencarnya pengelolaan sampah pada beberapa komunitas, baik rumah tangga maupun

komersial. Selain itu, banyak anggota komunitas yang mulai menyadari dan memandang sampah sebagai sumber daya yang memiliki nilai ekonomi yang dapat dimanfaatkan, misalnya sebagai bahan baku kerajinan, pengolahan yang menghasilkan pupuk kompos, dan pengolahan yang menghasilkan energi.

Seperti halnya yang telah dilakukan oleh Pasar Buah Gemah Ripah, Gamping, Yogyakarta. Pasar ini telah berhasil mengolah limbah buah busuk menjadi biogas, namum pemanfaatannya belum maksimal dan belum digunakan sebagai penyedia energi listrik untuk pengguna pasar.

Maka dari itu, penelitian tugas akhir ini bertujuan untuk menganalisa seberapa besar pengaruh limbah pasar yang digunakan dari pasar terhadap penghematan biaya listik di Pasar Buah Gemah Ripah, Gamping, Yogyakarta.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan beberapa masalah yang akan dianalisis pada penelitian ini. Adapun rumusan masalah yang dihadapi dalam tugas akhir ini yaitu mengetahui seberapa besar potensi limbah pasar dalam penyediaan energi listrik di Pasar Induk Buah Gemah Ripah Gamping

1.3 Batasan Masalah

Untuk mecapai sasaran yang ada pada rumusan masalah, maka dalam pebuatan pembuatan tugas akhir ini dibuat batasan masalah berupa:

a. Pengambilan data daya listrik hanya dilakukan di Pasar Induk Buah Gemah Ripah Gamping, Yogyakarta pada bulan Oktober – November 2016.

b. Analisis perhitungan daya dan beban terpusat melalui HOMER Energy c. Limbah yang digunakan hanya berasal dari limbah buah Pasar Induk

1.4 Tujuan Penelitian

Penulisan skripsi ini bertujuan untuk mengetahui potensi limbah organik dalam penyediaan energi listrik di Pasar Buah Gemah Ripah Gamping, Sleman, Yogyakarta

1.5 Manfaat Penelitian

Penulisan tugas akhir ini memberikan manfaat bagi beberapa pihak, Antara lain:

1. Penulis

Penulisan tugas akhir ini diharapkan dapat memberikan wawasan bagi penulis tentang pemanfaatan limbah sampah organik menjadi energi listrik.

2. Universitas

Penulisan tugas akhir ini diharapkan dapat dijadikan referensi akademis dan keinsinyuran untuk pengembangan jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta selanjutnya.

3. Masyarakat

a. Dapat dijadikan referensi sebagai penyedia energi listrik terbaru dan ramah lingkungan.

b. Dapat menyediakan energi alternatif mandiri dan tidak tergantung pada Perusahaan Listrik Negara (PLN)

c. Memanfaatkan limbah pasar yang selama ini menjadi permasalahan dalam pengelolaan.

1.6 Sistematika Penulisan Laporan

Dalam penulisan laporan tugas akhir ini, penulis membagi penulisan dalam beberapa bab, untuk memudahkan dalam penulisan dan pembahasan studi kasus, yaitu :

BAB I : Pendahuluan

Bab ini membahas tentang latar belakang judul, rumusan masalah yang ada, tujuan penulisan, batasan masalah yang dibahas, metode pengumpulan data dan sistematika penulisan laporan.

BAB II : Landasan Teori

Bab ini membahas tentang teori dari masing-masing bagian yang mendukung dan menjadi landasan penulis untuk membuat tugas akhir ini.

BAB III : Metodologi Penelitian

Bab ini menjelaskan mengenai metodologi penelitian yang dilakukan dalam penelitian, baik berupa literature, survey dan pengambilan data di lapangan, simulasi sistem.

BAB IV: Analisis dan Pembahasan

Bab ini menjelaskan tentang penganalisaan dan pembahasan mengenai data yang didapat yang diajukan dalam tugas akhir.

BAB V : Penutup

Bab ini berisi mengenai kesimpulan dari laporan yang telah dibuat dan juga saran-saran dari penulis.

5 2.1 Tinjauan Pustaka

Penelitian dan pembuatan pembangkit tenaga listrik menggunakan energi terbarukan sudah pernah dibuat dengan studi kasus diberbagai wilayah Indonesia. Berikut beberapa penelitian dan buku yang berkaitan dan dijadikan sebagai sumber referesi dalam penyusunan tugas akhir ini:

Haznan Abimanyu dan Sunit Hendrana (2014) dengan buku “Konversi Biomassa untuk Energi Alternatif di Indonesia”. Buku ini menganalisa dan membahas mengenai biomassa-biomassa di Indonesia yang bisa dimanfaatkan untuk pembangkitan energi listrik dari biogas, biofuel dan sebagainya. Dalam perubahan konversi tersebut terdapat banyak kendala dan proses untuk menghasilkan hasil yang berkualitas.

Iskandar dan Siswati (2012) dengan judul penelitian “Pemanfaatan Limbah Pertanian sebagai Energi Alternatif Melalui Konversi Thermal”. Penelitian ini menganalisis penggunaan metode gasifikasi dalam pemanfaatan biomassa menjadi sumber energi listrik. Menurut penelitian ini, gasifikasi biomassa menawarkan sistem energi alternatif yang paling menarik untuk dikembangkan dengan sistem jenis gasifikasi downdraft karena gas yang dihasilkan lebih bersih.

2.2 Dasar Teori 2.2.1 Biomassa

Berdasarkan penilitian International Energy Association (IEA), biomassa adalah setiap bahan biologis, termasuk bahan bakar fosil atau gambut yang mengandung energi bahan kimia (awalnya diterima matahari) dan tersedia konversi ke berbagai pembawa energi lainnya. Sedangkan definisi biomassa menurut UK Biomass Strategy (2007) dalam Korhaliller (2010), biomassa dalam

kaitannya dengan energi terbarukan adalah segala material biologis (termasuk mikroba) yang berasal dari tanaman atau hewan yang bisa digunakan untuk memproduksi panas atau tenaga, bahan bakar termasuk bahan bahan transportasi atau sebagai pengganti produk dan material berbasis fosil.

Pada umumnya, biomassa merupakan bahan bahan organik yang dihasilkan melalui proses fotosintetik, baik berupa produk maupun buangan. Contoh biomassa antara lain adalah tanaman, pepohonan, rumput, limbah pertanian, limbah hutan dan kotoran ternak.

A. Biomassa Tradisional dan Modern

Dalam penggunaannya, biomassa dapat dibagi menjadi dua kelompok yaitu biomassa tradisional dan biomassa modern. Biomassa tradisonal mengacu pada belum adanya jaminan penyediaan kembali biomassa melalui upaya penanaman kembali tanaman bahan baku ataupun pemanfaatan limbah pertanian. Sementara ini, biomassa modern mengacu pada telah adanya upaya penanaman ataupun pemanfaatan bahan yang berasal dari sistem budidaya komoditi pertanian, kehutanan atau limbah kota.

1. Biomassa Tradisonal

Biomassa padat termasuk kayu bakar yang dikumpulkan, arang, residu pertanian, hutan dan kotoran ternak yang biasanya diproduksi tapi tidak berkelajutan dan biasanya digunakan pada daerah pedesaan di negara-negara berkembang dengan pembakaran yang dapat menimbulkan polusi.

2. Biomassa Modern

Energi yang berasal dari pembakaran bahan bakar biomassa padat, cair dan gas yang efisien digunakan dalam rumah tangga hingga pabrik konveksi skala industri untuk aplikasi modern dari penghangat ruangan, pembangkit listrik ataupun transportasi. Penggunaan biomassa secara modern sudah menjadi ciri khas digunakan oleh negara-negara maju yang menyadari pendayagunaan teknologi biomassa menjadi energi lain.

Tabel 2.1 Indikator pembeda biomassa tradisional dengan modern NO Indikator Biomassa Tradisional Biomassa Modern

1 Teknologi/istilah

Tidak ada pengganti tanaman secara nyata dilapangan melalui budidaya

Ada pergantian biomassa secara tindakan nyata melalui budidaya

2 Tujuan _Penggunaan Memasak dan _{menghangatkan ruangan} Menghasilkan listrik, _{biofuel untuk mesin.}

3 Efisiensi _{Konversi Energi} Rendah Tinggi

4 Teknologi _Konversi Pembakaran langsung Gasifikasi, pyrolysis, _thermolysis

5 Perlakuan Hanya untuk pengeringan _{pra penggunaan biomassa}

Pengeringan, pembuatan pelet, disangrai dan lainnya.

6 Produk _Tambahan Hanya abu Gas, biosolid dan _biofuel

7 Penggunaan Rumah tangga, negara-_{negara berkembang}

Industri, pembangkit listrik, pemukiman dan negara-negara maju

8 Implikasi

Berpengaruh pada

penambahan gas penyebab efek rumah kaca melalui pembahan CO2

Dianggap nol karena ada penggantian melalui budidaya yang akan menyerap CO2 kembali ke sistem tumbuhan

Sumber: Goldenber and Celho (2004) dan Gurung and Eun Oh (2013)

B. Manfaat Energi Biomassa

Pemanfaatan biomassa menjadi energi memiliki berbagai manfaat di bidang lingkungan dan juga ekonomi. Beberapa manfaat penggunaan energi biomassa antara lain:

1. Peningkatan kualitas udara

Pemanfaatan biomassa menggantikan bahan bakar fosil berarti dapat mambantu peningkatan kualitas udara. Hal ini disebabkan karana adanya pengurangan polusi hasil pembakaran biomassa dibandingkan dengan hasil pembakaran bahan bakar fosil. Penggunaan bahan bakar fosil juga telah lama dipermasalahkan karena menimbulkan terjadinya hujan asam, sedangkan

biomassa tidak menghasilkan emisi sulfur ketika dibakar yang mana bisa mengurangi resiko terjadinya hujan asam.

2. Mengurangi jumlah metana di atmosfer

Metana merupakan salah satu gas yang menyebabkan terjadinya efek rumah kaca dan pemanasan global. Metana biasanya dihasilkan ketika bahan organik terurai, oleh karena itu dengan penggunaan biomassa dapat mengurangi jumlah metana di atmosfer karena hasil dari biomassa yaitu berupa gas metan bisa dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin pada pembangkit tenaga listrik.

3. Menimalisir limbah organik

Masalah sampah merupakan salah satu masalah yang saat ini sangat vital di dunia, dikarenakan produksi sampah dunia selalu terjadi peningkatan dari tahun ke tahun. Keberadaan limbah organik di lingkungan juga akan semakin menumpuk, mulai dari limbah rumah tangga, limbah kota, dan lainnya. Jika limbah-limbah tersebut tidak diolah dan hanya dibuang begitu saja, maka bisa mengeluarkan gas berbahaya seperti metana. Oleh karena itulah perlu dilakukan proses karbonasi untuk meningkatkan kadar kalor serta meminimalisir emisi dari limbah organik melalui pemanfaatan biomassa ini.

4. Mengurangi jejak karbon

Biomassa menghasilkan emisi karbon lebih sedikit dibandingkan dengan pembakaran bahan bakar fosil. Hal ini karena tanaman yang dipakai untuk biomassa baru tumbuh dan menggantikan yang lama sehingga digunakan untuk menghasilkan energi biomassa sebelumnya. Penggunaan bahan bakar fosil akan berkurang ketika sejumlah besar energi biomassa digunakan dan ini berarti akan menurunkan tingkat karbon dioksida di atmosfer.

C. Konversi Biomassa

Biomassa sebenarnya sudah dikonversi menjadi energi sejak beberapa abad lalu, namun penerapanannya masih sangatlah sederhana yang mana biomassa langsung dibakar untuk menghasilkan panas. Namun seiring perkembangan zaman, panas yang dihasilkan oleh pembakaran biomassa telah digunakan untuk menghasilkan uap dalam boiler. Uap ini digunakan untuk

Biomassa Pembakaran langsung Konversi Termokimia Konversi Biokimia Tungku / boiler Pengarangan Pirolisis Gasifikasi Direct liquifaction Pencernaan anaerobik Fermentasi hidrolisi Esterifikasi Indirect liquifaction

memutar turbin yang mana nantinya menggerakkan generator untuk menghasilkan energi listrik. Pemanfaatan energi biomassa dapat dilakukan dengan berbagai cara, saat ini telah banyak dikembangkan teknologi pemanfaatannya.

Gambar 2.1 Bagan teknologi konversi biomassa (Sumber: http://web.ipb.ac.id/)

1. Pembakaran Langsung (direct combustion)

Proses konversi dengan pembakaran langsung merupakan paling mudah dan konvensional dibanding dengan yang lainnya. Pada proses ini, biomassa langsung dibakar tanpa proses-proses tertentu, seperti halnya yang telah

Panas Bahan bakar Syngas/ gasfuel Bahan bakar cair Biodisel Gas metan Etanoll

dipraktekkan pada tingkat rumah tangga dengan menggunakan bahan bakar kayu atau limbah kayu, ranting dan daun-daun kering sebagai bahan bakar untuk kegiatan memasak atau penghangat ruangan. Pada tingkat industri, proses pembakaran langsung biomassa pada umumnya menggunakan peralatan dan teknologi yang lebih modern atau inovasi, terutama untuk menggerakkan turbin untuk kepentingan produksi dan dengan menggunakan tambahan generator untuk menghasilkan listrik.

Pada saat ini seiring dengan berkembangnya teknologi, konversi pembakaran langsung biomassa sudah berkembang ke bentuk lain yang lebih populer, seperti mengubah biomassa padat menjadi briket atau pellet agar lebih mudah dalam penggunaan, penyimpanan dan proses pengirimannya. Hasil konversi berupa briket dan pellet bisa digunakan sebagai energi untuk keperluan memasak pada skala rumah tangga dan industri makanan. Penggunaan input pellet kayu dengan tungku inovatif menghasilkan efisiensi yang cukup tinggi (Dian Desa,2012), selain itu penggunaan konversi ini dapat mengurani emisi (Faaij,2006).

Gambar 2.2 Hasil konversi berupa briket dan pellet (Sumber: google.com)

2. Gasifikasi

Konversi energi biomassa secara gasifikasi merupakan proses pirolisa sekunder dikarenakan adanya panas yang tinggi menyebabkan biomassa terurai dan direduksi menjadi gas CO serta beberapa jenis gas lainnya. Dengan kata lain, proses gasifikasi merupakan proses pembakaran tidak sempurna bahan baku padat biomassa yang melibatkan reaksi antara oksigen secara terbatas dengan bahan

Umpan

Reaktor

Arang Tanah Gas Burner

Hasil Pembakaran Pemanfaatan Panas

O

2

Panas

bakar padat berupa biomassa. Hasil pembakaran biomassa yang berupa uap air dan karbon dioksida direduksi menjadi gas yang mudah terbakar, yaitu hidrogen (H2), karbon monoksida (CO) dan methan (CH4). Gas-gas produksi ini disebut dengan synthetic gas atau syngas.

Salah satu jenis gasifier yang sederhana dan banyak digunakan yaitu jenis downdraft gasifier. Dikarenakan adanya pergerakan udara dan bahan bakar menyebabkan biomassa mengalami serangkaian proses, yaitu proses pengeringan, pirolisis, gasifikasi dan pembakaran. Keuntungan yang didapat dari menggunakan reactor gasifikasi tipe downdraft yaitu gas yang dihasilkan lebih bersih dibandingkan tipe lainnya. Gasifikasi tipe downdraft dapat diaplikasikan sebagai pembangkit daya, seperti daya listrik atau mesin (Purnomo, 2012).

3. Pirolisis

Konversi secara pirolisis atau biasa juga disebut termalis yaitu proses dekomposisi kimia bahan organik melalui proses pemanasan (pyrn) tanpa adanya melibatkan oksigen atau reagen lainnya pada suhu lebih dari (150℃), dimana material mentah akan mengalami pemecahan struktur kimia manjadi fase gas.

Gambar 2.3 Bagan proses pirolisis dengan energi pembakaran gas hasil pirolisi (Sumber: http://web.ipb.ac.id/)

Proses pirolisi terdapat beberapa tingkatan proses, yaitu pirolisis primer dan pirolisi sekunder. Pirolisis primer adalah pirolisis yang terjadi pada bahan baku, sedangkan pirolisis sekunder adalah pirolisis yang terjadi pada partikel dam gas/uap hasil dari pirolisis primer

Pada umumnya terdapat tiga produk dalam proses pirolisis. yaitu gas, pyrolisis oil dan arang, yang mana proporsinya tergantung dari metode pirolisis, karakteristik biomassa dan parameter reaksi. Masing masing produk pirolisis merupakan bahan bakar yang dapat di konversi menjadi listrik melalui berbagai cara yang berbeda. Proses pirolisis merupakan tahap awal dari rangkaian proses yang terjadi dalam proses gasifikasi yang melibatkan proses kimia dan fisik yang kompleks dimana suatu perubahan dalam kondisi operasi berpengaruh pada proses secara keseluruhan.

4. Liquification

Salah satu pemanfaatan energi biomassa adalah dengan mengubahnya menjadi bentuk cair dengan proses kondensasi. Proses liquification biasanya dilakukan dengan cara pendinginan atau perubahan dari padat ke cairan dengan peleburan, bisa juga dilakukan dengan pemanasan atau penggilingan dan pencampuran dengan cairan lain untuk memutuskan ikatan.

Jenis bahan bakar cair yang paling umum dihasilkan yaitu etanol dan biodiesel. Etanol merupakan alkohol yang dibuat dengan fermentasi biomassa dengan kandungan hidrokarbon yang tinggi. Etanol dapat diproduksi dari tanaman pangan seperti jagung dan tebu. Dewasa ini, etanol dimanfaatkan sebagai aditif bahan bakar untuk mengurangi emisi CO2 dan asap lainnya pada kendaraan bermotor. Biodiesel merupakan ester yang dibuat dari minyak tanaman, lemak binatang, ganggang atau bahkan minyak goreng bekas.

5. Transesterifikasi

Transesterifikasi merupakan metode konversi biomassa yang saat ini paling umum digunakan untuk memproduksi biodiesel. Transesterifikasi merupakan suatu reaksi organik dimana suatu senyawa ester diubah menjadi

senyawa ester lainnya melalui pertukaran gugus alkohol dari ester dengan gugus alkil dari senyawa alkohol lain. Reaksi ini sering disebut sebagai reaksi alkoholisis, yaitu reaksi antara trigliserida dengan alkohol menghasilkan ester dan gliserin.

D. Pemanfaatan Biomassa Sebagai Sumber Energi Listrik

Pemanfaatan biomassa menjadi energi listrik pada saat ini telah banyak dilakukan dengan membangun pembangkit listrik tenaga biomassa (PLTBM) dari skala kecil sampai skala besar. Saat ini pembangkit listrik biomassa masih terus dikembangkan lagi dikarenakan untuk bahannya sendiri berupa biomassa akan semakin bertambah dari tahun ke tahunnya, sedangkan untuk pengelolaannya kurang memadai.

1. Bak Penampung

Bak penampung berfungsi sebagai tempat penimbunan sementara larutan substrat dan juga sebagai tempat pencampuran laruturan substrat dengan larutan greenphoskko (activator metana) sebelum dipompa kedalam biodigester. Jika volume substrat padat sudah dapat diketahui, maka untuk mengestimasi luas ruang bak penampung dapat diketahui dengan perhitungan:

Volume substrat pada (Vf) =

Luas alas (La) =

Dimana: Vf = volume substrat (m3) m = massa (kg)

p = massa jenis (kg/m3) La = luar alas (m2) T = tinggi (m)

2. Biodigester

Biodigester atau anerobik digester suatu teknologi yang memanfaatkan proses biologis dimana bahan organik oleh mikro organisme anerobik terurai dalam ketiadaan oksigen terlarut. Komposisi biogas yang dihasilkan oleh biodigester sebagian besar terdiri dari 50-70% gas methan (CH4), 30-45% karbon dioksida (CO2) dan gas lainnya dalam jumlah kecil seperti H2S. Biodigester pada umumnya dimanfaatkan pada skala kecil seperti rumah tangga, namun tidak menutup kemungkinan biogester dapat juga dimanfaatkan pada skala yang lebih besar seperti komoditas, koperasi pasar dan lainnya.

a. Komponen Biodigester

Komponen pada biodigester sangatlah bervariasi dan tergantung dari jenis biodigester yang digunakan. Akan tetapi secara umum, biodigester terdari dari komponen-komponen antarav lain:

1) Saluran Slurry

Saluran slurry merupakan saluran yang berfungsi untuk memasukkan slurry (campuran limbah dan air) ke dalam reaktor utama. Pencampuran ini berfungsi untuk memudahkan pengaliran serta menghindari terbentuknya endapan.

2) Saluran Residu

Saluran residu merupakan saluran yang digunakan untuk mengeluarkan kotoran yang telah difermentasi oleh bakteri. Residu yang keluar pertama kali merupakan slurry masukan pertama setelah retensi.

3) Katup pengaman (Control valve)

Katup ini digunakan sebagai pengatur tekanan gas dalam biodigester. Bila tekanan gas dalam saluran lebih tinggi daripada kolam, maka gas akan keluar melalui pipa dan mengakibatkan tekanan dalam biodigester menurun.

4) Sistem pengaduk

Sistem pengadukan digunakan untuk mengurangi pengendapan dan peningkatan produktifitas biodigester dikarebakan kondisi substrat yang seragam. Pengadukan pada biodigester dilakukan dengan berbagai cara,

seperti pengadukan mekanis, sirkulasi substrat biodigester atau sirkulasi ulang produksi biogas ke bagian atas biodigester menggunakan pompa. 5) Saluran gas

Pembuatan saluran gas pada biodigester disarankan menggunakan bahan polimer yang bertujuan untuk menghindari terjadinya korosi pada saluran. 6) Tangki penyimpanan gas

Pada biodigester terdapat dua jenis tangki penyimpanan gas yaitu tangki yang bersatu dengan unit reaktor (floating dome) dan terpisah dengan reaktor (ficed dome).

b. Proses biologis Biodigester

Proses biologis yang terjadi pada digester anerobik merupakan proses alami pembusukan material organik, dimana bahan organik dipecah menjadi komponen sederhana dalam kondisi anaerobik. Mikro organisme anaerobik mencerna bahan organik untuk menghasilkan metana dan karbon dioksida sebagai produk hasil yang ideal. Adapun tahapan biologis dan kimia dalam anerobik digester antara lain:

1) Reaksi kimia hidrolisis

Reaksi kimia yang mana molekul-molekul organik kompleks dipecah mejadi gula sederhana, asam amino dan asam lemak dengan penambahan gugus hidroksil.

2) Reaksi biologis acidogenesis

Reaksi biologis yang mana gangguan lebih lanjut dengan acidogens menjadi molekul sederhana, asam lemak volatil (VFAs) terjadi, memproduksi amonia, karbon dioksida dan hidrogen sulfide sebagai produk sampingan.

3) Reaksi biologis acetogenesis

Reaksi biologis yang mana molekul sederhana dari acidogenesis lebih lanjut dicerna oleh acetogens untuk menghasilkan karbon dioksida, hidrogen dan asam asesat.

4) Reaksi biologis metanogenesis

Reaksi biologis yang mana gas metana, karbon dioksida dan air yang diproduksi oleh metanogen.

c. Jenis-jenis Biodigester

Anerobik digester memiliki berbegai jenis yang dapat menghasilkan panas dari bahan biomssa, antara lain:

1) Complete Mix

Complete mix merupakan wadah berbentuk lingkaran besar yang dapat memproses limbah yang campuran padatnya hanya sekitar 10% saja. Digester complete mix dapat beroperasi dengan baik pada berbagai tingkat suhu dan dapat menghasilkan panas selama lebih dari 20 berhari-hari.

Gambar 2.4 Biodigester Complete Mix (Sumber: M Rizky, ITB 2014)

2) Cover Lagoon

Cover Lagoon membutuhkan penutup seperti membran kain dan menempatkannya di kolam penampungan limbah. Kemudian limbah diproses dan panas yang dihasilkan diserap oleh penutup. Proses ini tidak cocok untuk limbah padat, tetapi sistem ini paling sesuai untuk limbah cair. Cover Lagoon agak lebih sederhana dan biayanya lebih efektif dibandingkan dengan dua tipe digester lainnya, tetapi memiliki satu kelemahan yaitu produksinya tergantung pada suhu

Gambar 2.5 Biodigester Cover Lagoon (Sumber: M Rizky, ITB 2014) Pada musim panas ketika kolam penampung dipanaskan, produksi akan 35% lebih tinggi daripada di musim dingin. Hal lain yang harus diperhatikan adalah paling tidak dibutuhkan waktu 2-3 tahun agar Cover Lagoon stabil dan menghasilkan biogas secara konsisten.

3) Plug Flow

Plug Flow digester biasanya dibangun di bawah tanah. Setiap hari, sejumlah tertentu kotoran hewan dikirim ke alat ini. Di sistem ini terdapat sebuah kompartemen dengan udara yang tipis.

Gambar 2.6 Biodigester Plug Flow (Sumber: M Rizky, ITB 2014) Sistem ini juga dapat memproses kotoran yang campuran padatnya tidak lebih dari 15%. Jadi, ketika kotoran hewan yang baru ditambahkan, kotoran hewan yang tua masuk ke dalam palung dan akan diproses,

sedangkan kotoran hewan yang baru tersebut menunggu sampai hari berikutnya untuk didorong ke bawah. Dengan cara ini, proses terus berlangsung sampai suplai ke digester dihentikan.

d. Produk Hasil Biodigester

Biodigester atau anerobik digester tidaklah hanya menghasilkan biogas saja, akan tetapi ada tiga produk utama hasil dari biodigester yaitu:

1) Biogas

Biogas merupakan campuran gas yang terdiri dari sebagian besar metana dan karbon dioksida, akan tetapi juga mengandung sebagian kecil gas lainnya seperti hidrogen. Metana dalam biogas dapat dibakar untuk menghasilkan listrik, biasanya dengan mesin reciprocating atau microturbine. Karena gas tidak dibuang langsung ke atmosfer sehingga tidak memberikan kontribusi untuk meningkatkan konsentrasi karbon dioksida atmosfer, karena itu dianggap menjadi sumber energi yang ramah lingkungan.

2) Digestate

Biodigester menghasilkan residu padat dan cair yang disebut digestate dimana berfungsi sebagai vitamin tanah. Jumlah biogas dan kualitas digestates yang diperoleh akan bervariasi sesuai dengan bahan baku yang digunakan. Lebih banyak gas akan diproduksi jika bahan baku adalah mudah membusuk.

3) Air limbah

Air limbah bisa didapatkan dari kandungan air limbah asli yang diolah tetapi juga mencakup air yang dihasilkan selama reaksi mikroba dalam sistem pencernaan. Air ini dapat dilepaskan dari dewatering dari digestate yang biasanya akan berisi BOD dan COD yang tinggi yang akan memerlukan pengolahan lebih lanjut sebelum dilepaskan ke saluran pembuangan air.

e. Gas Holder

Gas Holder biasanya diletakkan diatas biodigester yang mana memiliki peranan sebagai tempat penyimpanan gas sementara sebelum didistribusikan ke inlet generator. Untuk menghitung gas holder dapat digunakan perbandingan antara volume substrat padat (Vf) dengan gas holder (Vg) dengan perbandingan 1:2 yaitu:

Volume gas holder (Vg) =

Dimana: Vg = Volume gas holder (m3) Vd = Volume biodigester (m3) Vf = Volume substrat (m3)

2.2.2 Biogas

A. Pengertian Biogas

Biogas merupakan gas alami yang dihasilkan dari proses penguraian bahan-bahan organik oleh mikroorganisme dalam kondisi tanpa udara (anaerobik). Biogas pertama kali ditemukan oleh warga negara cina berupa campuran gas di rawa yang disebut rawa gas metana. Gas metana merupakan gas yang terbentuk dari proses fermentasi akibat aktifitas bakteri metanogen atau metanogenik. Gas metana adalah hidrokarbon paling sederhana yang berbentuk gas dengan rumus kimia CH4. Pada umumnya, metana murni tidak berbau, tetapi biasanya ditambahkan bau belerang untuk mendeteksi kebocoran yang mungkin terjadi.

Sebagai komponen utama gas alam, metana dapat dijadikan sumber bahan bakar untuk penggerak generator pembangkit listrik. Nilai kalor biogas cukup tinggi yaitu 4000 – 6700 kcl/m3. Hal ini berarti hampir mencapai energi untuk mendidihkan 130 kg air dalam suhu 200℃ atau nyala lampu sekitar 40 – 100 watt selama 5 – 6 jam (Depkes, 1987).

B. Manfaat Biogas

Implementasi awal dari teknologi biogas di Indonesia dimulai pada tahun 1970-an karena masalah energi. Sejalan dengan semakin meningkatnya jumlah ternak, kotoran ternak, limbah rumah tangga dan limbah cair. Maka teknologi biogas tidak hanya diarahkan untuk memenuhi kebutuhan energi, namun juga untuk mengatasi permasalahan lingkungan. Adapun manfaat dari proyek biogas antara lain:

1. Mengurangi biaya pengolahan air dan polusi yang disebabkan oleh zat-zat organik

2. Menghasilkan limbah dari biogas yang bisa dimanfaatkan berupa pupuk organik berkualitas

3. Menghasilkan energi dalam bentuk biogas yang merupakan bahan bakar terbarukan dan berkualitas

4. Mengurangi emisi gas rumah kaca dan daur ulang limbah organik.

C. Proses Pembentukan Biogas

Sebelum digunakan sebagai bahan untuk pembangkitan tenaga listrik, limbah organik haruslah diubah terlebih dahulu melalui penguraian menjadi bogas. Ada tiga kelompok bakteri yang berperan dalam pembentukan biogas, antara lain:

1. Bakteri Fermentatif

Kelompok bakteri fermentasi ini terdiri dari Streptococci, Bacteriodes, dan beberapa jenis Enterobactericeae.

2. Bakteri Asetogenik

Kelompok bakteri asetogenik hanya terdiri Desulfovibrio 3. Bakteri Metana

Kelompok bakteri metana terdiri dari Methanobacterium, Methanobacillus dan Methanococcus.

Biomassa yang telah diberikan bakteri akan membentuk biogas yang mana proses pembentukan biogas berlangsung dalam 4 tahap, antara lain:

1. Tahap Hidrolisis

Pada tahap hidrolisis terjadi perombakan bahan organik yang awalnya padat menjadi senyawa-senyawa asam organik berantai panjang, hidrogen, karbon dioksida dan alkohol.

2. Tahap Pengasaman.

Pada tahap pengasaman dimana asam-asam organik berantai panjang yang dibentuk pada proses hidrolisis diubah menjadi asam organik berantai pendek, hidrogen dan karbon dioksida.

3. Tahap pembentukan asesat

Pada tahap ini, asam-asam organik berantai pendek yang dihasilkan dari tahap pengasaman diubah lagi menjadi asesat.

4. Tahap pembentukan metana

Sesuai dengan urutannya, setelah asam diubah menjadi asesat maka pada tahap ini kemudian diproses menjadi gas metana yang dibiasa disebut sebagai biogas.

Tabel 2.2 Komponen penyusun biogas (sumber: PTP-ITB)

Jenis Gas Jumlah (%)

Metana (CH4) 54 - 70

Karbon dioksida (CO2) 27 - 45

Nitrogen (N) 0.5 - 3

Karbon monoksida (CO) 0.1

Oksigen (O2) 0.1

Hidrogen sulfida (H2S) Sedikit sekali

2.2.3 Buah-buahan busuk

Buah-buahan busuk pada umumnya diawali melalui proses infeksi yaitu masuknya patogen ke dalam sel ataupun jaringan buah melalui celah alami,

gigitan serangga atau melalui kontak langsung dengan luar. Buah busuk dapat digolongkan kedalam 3 bentuk, yaitu:

1. Busuk keras dan kering atau busuk mummi 2. Busuk lunak dan basah atau busuk bonyok 3. Busuk biasa atau bercak nekrosa

A. Penyakit busuk buah botrytis

Infeksi kapang botrytis terjadi melalui bunga, yang mana mahkota bunga terserang dan menjadi kering serta gugur. Buah akan membusuk saat menjelang masak, khususnya pada saat iklim sedang lembab atau pada musim hujan. Busuk buah botrytis digolongkan sebagai penyakit pasca panen dikarenakan gejala busuk terjadi atau tampak saat buah sedang dalam proses pengangkutan ataupun penyimpanan. Jenis-jenis kapang botrytis yang menyerang berbagai jenis buah antara lain:

1. Botrytis cinerea Pers

Botrytis cinerea Pers merupakan penyakit yang sering disebut busuk kapak kelabu. Penyakit akan menyebabkan kulit buah melepas dari daging buah yang menyebabkan daging buah buah lunak berair. Penyakit ini bisa dilihat pada warna permukaan buah busuk yang biasanya terdapat kapang warna kelabu.

Beberapa usaha pengendalian agar tidak terserang penyakit busuk buah botrytis yaitu:

a. Sanitasi umum, yaitu sumber-sumber infeksi dimusnahkan

b. Pertukaran udara, dapat dilakukan dengan pemangkasan secara tepat dengan mengurangi tunas-tunas daun yang tumbuh berlebihan

c. Kepekaan terhadap serangan botrytis dapat dikurangi dengan mengurangi pupuk nitrogen saat masa pertumbuhan dengan maksud mengurangi tumbuhnya tunas-tunas baru dan buah yang tinggi kandungan airnya d. Panen, pengangkutan dan penyimpanan buah diusahakan sebaik mungkin

agar tidak terjadinya cacat buah.

e. Pengendalian secara kimiawi dengan cara membunuh sumber infeksi pada daun dan tanaman.

f. Untuk menghindari serangan busuk setelah panen sebaiknya buah dicuci dengan air panas dan disimpan dalam suhu serendah mungkin.

B. Penyakit busuk buah rhizopus

Jenis-jenis kapang rhizopus menimbulkan kerusakan berbentuk busuk buah di antaranya sebagai berikut:

1. Rhizopus nigricans Her

Kapang Rhizopus nigricans Her menimbulkan penyakit busuk buah yang dikenal di seluruh sentra produksi jeruk di dunia. Gejala awal penyakit ini berupa bercak-bercak kuning pucat atau kuning agak berkerut. Bercak berkembang menjadi busuk yang kemudian buah diselaputi miselia dan bentuk tubuh buah kapang lainnya. Buah busuk ini akhirnya dilapisi tepung tipis berwarna hitam atau kelabu.

2. Rhizopus artocarpi Raciborski

Kapang yang menyebabkan penyakit busuk buah pada nangka, disebut juga Rhizopus jackfruit Rot. Infeksi biasanya terjadi melalui bunga jantan atau pada buah-buah masih muda yang mana sporanya disebarkan melalui angin. Serangan awal tampak dari luar berupa pertumbuhan miselia berwarna kelabu yang kemudian menjadi lebih gelap dengan sporangia-sporangia berwarna hitam. Serangan lebih lanjut menyebabkan seluruh buah menjadi busuk kemudian gugur.

3. Rhizopus stolonifer Lind

Kapang yang menyebabkan penyakit busuk pada buah papaya. Hanya menyerang buah-buah masak yang telah terluka sedangkan buah-buah mentah utuh, sehat dan tidak terluka tidak akan diserang. Cendawan ini menimbulkan buah busuk bonyok.

4. Rhizopus cirxinans v. Tilgh dan R. arrchizus Fischer

Kedua jenis kapang ini menyebabkan timbulnya busuk kulit (Hull Rot) pada buah almond di California dan Australia.Infeksi terjadi bila kulit buah pecah dan retak. Kulit yang pecah ini menjadi alur-alur bercak tidak teratur dan berlendir yang menimbulkan cacat alur mengerut pada buah.

Adapun usaha pengendalian agar tidak terserang penyakit busuk buah rhizopus, antara lain:

a. Karena cendawan ini menyerang saat luka maka pada saat pemetikan, pengepakan, pengangkutan dan penyimpanan buah harus dilakukan secara berhati-hati.

b. Sanitasi kebun senantiasa dilakukan dengan sebaik-baiknya. Buah-buah busuk harus segera dimusnahkan agar tidak menjadi sumber inokulum berikutnya.

c. Semut yang merupakan pembawa spora serta kepik dan serangga lainnya yang dapat menimbulkan luka pada buah segera diberantas

d. Busuk buah pada nangka dapat dicegah dengan penyemprotan bubur bordeux setiap tiga minggu selama pohon berbunga dan awal pembentukan buah

e. Perendaman buah-buah pepaya ke dalam air panas, suhu 48° C selama 20 menit dapat mencegah infeksi jamur Rhizopus.

C. Penyakit busuk buah phytophthora

Beberapa jenis jamur phytophthora yang menimbulkan penyakit busuk buah di antaranya sebagai berikut: antara lain:

1. Phytophthora palmivora Butl

Phytophthora palmivora Butl merupakan penyebab penyakit layu pada buah pepaya. Gejalanya berupa busuk pada batang, buahserta akar yang menimbulkan busuk akar, layu kecambah/tanaman muda atau kanker pada leher batang. Gejala awal akan tampak pada batang dan buah. Bagian batang di sekitar buah akan timbul bercak- bercak kecil basah dan tidak berwarna. Bercak-bercak akan membesar dan meluas. Akan tetapi pada buah muda atau buah mentah tidak diserang kecuali buah luka.

2. Phytophthora cinnamon

Phytophthora cinnamon menyerang tanaman nanas di Hawaii dan

hujannya. Penyakit yang ditimbulkan yaitu menyebabkan buah muda menjadi busuk terutama buah yang berasal dari tanaman anakan yang berdekatan atau bersentuhan dengan tanah.

3. Phytophthora nicotianae B de Haan

Phytophthora nicotianae B de Haan merupakan penyebab timbulnya buah busuk basah pada jambu biji, melon dan semangka. Pada bagian yang busuk bila iklim senantiasa lembab akan tumbuh dan berkembang jamur miselia dan sporangia berwarna putih dari kapang ini.

Beberapa usaha pengendalian agar tidak terserang penyakit busuk buah phytophthora, antara lain:

a. Sebaiknya tidak melakukan penanaman pepaya di suatu lahan terus menerus guna mencegah lahan terjangkiti kapang pathogen

b. Melakukan sanitasi lahan dan pengaturan saluran draenase

c. Untuk mencegah serangan, saat awal penanaman bibit dicelup dalam larutan bubur bordeux dan captafol

d. Agar dihindari penanaman bersama, berdekatan atau melakukan rotasi tanaman bagi jenis pohon buah yang sama-sama peka terhadap penyakit busuk buah phytophthora.

D. Penyakit busuk buah Pythium

Penyakit busuk buah pythum merupakan golongan cendawan perusak ataupun penyebab busuk akar. Beberapa di antaranya menyerang organ-organ vegetatif dan buah. Akibat serangannya menimbulkan kerusakan busuk bonyok. Bagian yang terserang menjadi berwarna hitam bonyok dengan bentuk tidak seperti biasanya. Busuk bonyok ini dapat menyerang seluruh buah atau hanya sebagian saja. Bagian yang terserang akan membusuk, hitam mengerut dan keriput. Bagian lain yang tidak terserang tetap berwarna dan berbentuk normal

Usaha pengendalian dari penyakit busuk buah pythum sampai saat ini belum diketahui. Buah-buah yang dihasilkan menjadi tidak bernilai ekonomis lagi sehingga lebih banyak dibuang dan dimusnahkan.

E. Penyakit busuk buah antraknosa

Gejala serangan dari antraknosa yaitu tampak pada buah-buah masak berbentuk bercak-bercak cekung busuk. Bila seluruh permukaan buah sudah terserang bercak, maka seluruhnya akan menjadi busuk bonyok dan pada becak-bercak busuk bonyok akan tumbuh lapisan massa konidia berwarna. Penyakit ini disebabkan oleh kapang Cvolletotrichum. Adapun beberapa kapang colletotrichum yang menimbulkan penyakit busuk buah antraknosa antara lain:

1. Colletotrichum musae Arx

Penyakit antraknosa pada pisang ini pertama kali dinyatakan sebagai penyakit pasca panen sebab serangannya terjadi pada buah-buah masak dalam penyimpanan. Gejala awal dari penyakit ini tampak pada kulit buah yang mulai menguning dengan bercak-bercak kecil berwarna cokelat. Bercak-bercak ini kemudian semakin membesar dan cekung. Sedangkan pada buah mentah yang telah dipanen timbul bercak-bercak kecil bulat berwarna hitam dan cekung kemudian berwarna kuning. Buah-buah yang terserang hebat menjadi hitam dan busuk bahkan menjadi mengerut dan busuk kering (busuk mummi).

2. Sphaceloma pinica Bitsncourt and Jenkins

Sphaceloma pinica Bitsncourt and Jenkins merupakan kapang penyebab antraknosa pada buah delima. Menurut keterangan penyakit ini merupakan penyakit penting tanaman delima di dunia.

3. Colletotrichum lagenarium (Pass) Ell & Halls

Colletotrichum lagenarium (Pass) Ell & Halls merupakan penyebabkan penyakit antraknosa pada buah semangka.

Beberapa upaya pengendalian agar tidak terserang penyakit busuk buah antraknosa, antara lain:

a. Melakukan sanitasi kebun sebaik-baiknya dengan cara menjaga kelembaban lahan, pemangkasan dan penyemprotan fungisida secara berkala dan teratur

b. Buah-buah yang akan disimpan atau diekspor direndam dalam air panas suhu 48°C selama 20 menit sebagai pencegahan.

F. Penyakit Busuk Buah phomopsis

Kapang phomopsis menimbulkan busuk buah serta kanker. Jenis-jenis kapang phomopsis yang menimbulkan penyakit diantaranya:

1. Phomopsis anonacearum Bondartzeva-Monteverde

Kapang ini menimbulkan busuk yang disebut kanker hitam (black cancer) pada buah srikaya. Gejala awal penyakit ini tampak berupa bercak-bercak ungu dengan berbagai ukuran. Bercak ini sering terdapat di dekat ujung buah kemudian mengeras menjadi celah dalam.

2. Phomopsis citri Faw

Phomopsis citri Faw merupakan kapang penyebab busuk pangkal buah dan telah menyebar keseluruh area jeruk di dunia. Gejala awalnya terlihat di sekeliling ujung pangkal buah yang menjadi liat dan mengeras berwarna kekuningan sampai cokelat. Bila buah mulai masak dan iklim atau udara bertambah panas, maka kebusukan buah cenderung bertambah cepat, baik kualitas maupun kuantitas kebusukan. Infeksi kapang terjadi saat buah masih menggantung di pohon atau melalui tangkai buah yang baru dipetik.

Usaha pengendalian agar tidak terserang penyakit busuk buah phomopsis, antara lain:

a. Melakukan sanitasi kebun, di antaranya memusnahkan sumberr inokulum. b. Penyemprotan dengan bubur bordeux

c. Penyemprotan buah jeruk menjelang panen dengan benomyl berdosis 500 ppm

2.2.4 HOMER

Sistem tenaga mikro merupakan sebuah sistem yang menghasilkan tenaga listrik atau panas untuk melayani sesuatu beban. Beberapa sistem menggunakan teknologi penyimpanan energi yang berbeda dan kombinasi pembangkit tenaga listrik yang terhubung dengan jaringan transmisi listrik maupun terpisah. Untuk mengatasi masalah dalam perancangan sistem mikro dapat menggunakan perangkat lunak HOMER.

HOMER (Hybrid Optimisation Model for Energy Renewable) merupakan sebuah perangkat lunak yang dikembangkan oleh U.S National Renewable Energy

Laboratory (NREL) yang bekerjasama dengan Mistaya Engineering serta

dilindungi hak ciptanya oleh Midwest Research Indtitute (MRI) dan digunakan oleh Departemen Energi Amerika Serikat (DOE).

A. Keunggulan HOMER

HOMER memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan perangkat lunak yang serupa, seperti Hybrid, RetScreen dan lainnya. Adapun keunggulan HOMER antara lain:

1. Dapat mengetahui hasil yang optimal dari konfirgurasi sistem (mensimulasikan beberapa konfigurasi sistem berdasarkan Net Present Cost).

2. Dapat memodelkan sistem jaringan transmisi listrik. 3. Dapat menunjukkan analisa nilai sensitifitas.

4. Dapat memodelkan sumber daya alam yang tersedia.

5. Komponen-komponen hybrid yang akan digunakan lebih lengkap. 6. Parameter-parameter masukan (input) sangat terperinci, seperti sumber

daya alam, harga bahan bakar, emisi, factor ekonomi dan sebagainya.

HOMER dapat dikatakan sebagai model optimasi tenaga mikro yang berfungsi untuk mempermudah dalam proses rancangan, mensimulasikan dan menganalisa berbagai macam aplikasi sistem tenaga listrik, baik yang berhubungan dengan jarigan transmisi lisrik maupun tidak. HOMER mengizinkan pengguna untuk membandingkan beberapa rancangan sistem yang berbeda berdasarkan faktor sunberdaya alam, ekonomi dan komponen peralatan yang digunakan.

B. Cara Kerja HOMER

HOMER bekerja berdasarkan tiga hal, yaitu simulasi, optimisasi dan analisa sensitifitas. Ketiga hal tersebut bekerja secara berurutan dan memiliki fungsi masing-masing.

1. Simulasi (Simulation)

Proses simulasi akan menentukan bagaimana konfigurasi dari sistem, kombinasi dari besarnya kapasitas komponen-komponen sistem dan strategi operasi yang menentukan bagaimana komponen tersebut dapat bekerja bersama dalam periode waktu tertentu. HOMER dapat mensimulasikan berbagai macam konfigurasi sistem tenaga mikro yang berisikan beberpa kombinasi dari Photovoltaic, turbin angin, turbin air, generator, baterai, hydrogen dan lainnya. Proses simulasi dari HOMER memiliki dua tujuan yaitu:

a. Menentukan apakah sistem tersebut layak dibuat. HOMER akan mempertimbangkan apakah sistem tersebut sudah cukup untuk melayani beban listrik ataupun panas (thermal) sesuai dengan rancangan yang modeler tentukan,

b. Menghitung keseluruhan biaya dari sistem, termasuk jumlah modal, biaya bahan bakar, biaya pengganti, biaya instalasi dan pengoprasian selama beberapa tahun sesuai dengan waktu proyek.

2. Optimisasi (Optimization)

Sesuai dengan urutannya, proses optimisasi dilakukan setelah proses simulasi dilakukan. Proses simulasi memodelkan dan merancang konfigurasi sistem secara khusus yang mana dilakukan untuk menentukan kemungkinan teroptimal dalam konfigurasi sistem. Pada daftar hasil optimisasi, HOMER mengurutkan nilai NPC (Net Present Cost) yang terendah hingga tertinggi. Sistem dikatakan maksimal apabila salah satu konfigurasi sistem menunjukkan NPC terendah untuk jangka waktu yang telah ditentukan.

HOMER mensimulasi konfigurasi sistem yang berbeda-beda, apabila tidak layak maka HOMER tidak akan menampilkan hasil optimasi sistem tersebut. Dalam proses optimisasi, terdapat juga sistem konfigurasi komponen-komponen apa saja yang digunakan, jumlah serta kapasitas dari komponen dan strategi pengisian baterai yang digunakan.

Tujuan dari proses optimisasi yaitu untuk menentukan nilai optimal dari konfigurasi sistem dimana variable nilai masukan dapat diubah-ubah sesuai keinginan. Adapun variabel yang dapat diubah antara lain:

a. Kapasitas daya photovoltaic b. Kapasitas daya generator c. Kapasitas daya elektrolizer d. Kapasitas daya tangki hidrogen e. Kapasitas daya turbin air

f. Kapasitas daya converter AC-DC g. Jumlah baterai yang digunakan h. Strategi pengisian baterai

3. Analisa Sensitifitas (sensitifity analysis)

Analisa sensitifitas bertujuan untuk menunjukkan bagaimana hasil konfigurasi dari sistem yang optimal apabila nilai parameter masukan (input) berbeda-beda. Pada proses ini, penggunakan HOMER dapat memasukkan rentang nilai untuk nilai variabel tunggal ataupun ganda yang dinamakan variabel sensitifitas.

Pada proses analisa sensitifitas, pengguna HOMER dapat memasukkan rentang nilai pada nilai variabel tunggal maupun ganda, yang mana variabel tersebut dinamakan dengan variabel sensitifitas. Setiap kombinasi dari nilai variabel sensitifitas menentukan kasus sensitifitas yang berbeda. Seperti jika pengguna menentukan 5 nilai untuk harga jaringan listrik dan 4 nilai untuk suku bunga bank, maka akan terjadi 20 kasus sensitifitas.

a. Analisa sensitifitas dalam keadaan tidak menentu

Analisa sensitifitas dilakukan untuk menghadapi keadaan yang berubah-ubah dan tidak menentu. Analisa ini dapat membantu perencana dalam membuat rancangan yang optimal serta memahami dampak dari keadaan yang tidak menentu.

b. Analisa sensitifitas dengan kumpulan data per jam.

HOMER memiliki kemampuan untuk melakukan menganalisa sensitifitas berdasarkan data setiap jam, seperti beban listrik, sumber daya air, angin dan biomassa.

C. Pemodelan HOMER

Dalam suatu rancangan sistem tenaga listrik dengan HOMER haruslah berisikan kurang lebih satu sumber tenaga listrik (generator, sel surya, jaringan transmisi) dan juga harus memiliki tujuan untuk apa energi tersebut digunakan (beban thermal, beban listrik).

1. Beban

Permintaan beban yang ada pada HOMER terdiri dari beban listrik dan panas. Sistem tenaga listrik dibuat untuk melayani beban, sehingga proses perancangan dengan HOMER dapat dimulai dari menentukan beban yang haru silayani berdasarkan data nyata yang ada.

a. Beban Utama (Primary Load)

Beban utama adalah permintaan energi listrik yang disuplai oleh suatu sistem tenaga listrik pada waktu yang telah ditentukan. Ketika mengumpulkan data beban, HOMER membuat nilai-nilai data beban per jam berdasarkan profil beban harian. Data beban yang dimasukkan dapat berbeda-beda, sehingga HOMER akan menampilkan grafik beban secara keseluruhan. HOMER juga dapat memodelkan dua beban yang berbeda seperti beban AC atau DC.

Gambar 2.7 Beban utama pada HOMER

b. Beban Tunda (Deferrable Load)

Beban tunda adalah permintaan energi listrik yang dapat ditentukan berdasarkan interval waktu seperti pompa air, alat pengisian baterai dan lainnya. Pada beban tunda sama halnya dengan beban utama dapat dipilih beban berupa AC ataupun DC dan dimana data masukan dibuat per bulan bukan per jam seperti data beban utama.

c. Beban Panas (Thermal Load)

HOMER memodelkan beban panas seperti halnya beban listrik pada umumnya, akan tetapi konsep menggunakan tenaga cadangan tidak diterapkan pada beban panas. Data beban panas ini dapat dimasukkan dengan mengumpulkan data per jamnya.

Gambar 2.9 Beban panas pada HOMER

d. Beban Hidrogen (Hydrogen Load)

Sama halnya dengan beban utama dan tunda, pada beban hidrogen data yang dikumpulkan dan dijadikan masukan berupa data per jam.

2. Sumber Daya Alam (SDA)

Sumber daya alam merupakan faktor yang berasal dari luar sistem dan digunakan untuk menghasilkan energi listrik atau panas. Pada HOMER terdapat 4 jenis sumber daya, yaitu matahari, hidro, angin dan biomassa. Kondisi alam dari sumber daya yang tersedia mempengaruhi proses dan masalah ekonomi dari sistem energi listrik diperbaharui.

a. Sumber Daya Energi Matahari (Solar Resource)

Sumber daya energi matahari digunakan ketika perencanaan pembangkitan tenaga listrik dengan menggunakan sel surya. Perencanaan harus memasukkan data sumber daya matahari dari lokasi yang ingin dibangun sel surya. Sumber daya solar mengindikasikan jumlah rata-rata dari radiasi matahari (pancaran radiasi sinar matahari yang mengarah secara langsung) ke permukaan bumi selama setahun.

Gambar 2.11 Parameter masukan solar resource

b. Sumber Daya Energi Air (Hydro Resource)

Perencanaan data yang dimasukkan pada HOMER untuk sumber daya hydro yaitu mengidikasikan jumlah air yang tersedia untuk menggerakkan turbin

selama setahun. Data perencanaan bisa juga menggunakan data pengukuran aliran sungai per jam ataupun perbulan. Perencanaan juga menentukan aliran sisa, yaitu jumlah minimum aliran sungai yang harus dilewatkan ke turbin air. HOMER akan mengurangi aliran sisa dari data aliran sungai untuk menentukan apakah aliran tersedia untuk turbin atau tidak.

Gambar 2.12 Parameter masukan hydro resource

c. Sumber Daya Energi Angin (Wind Resource)

Sama halnya dengan sumber daya energi matahari, perencanaan pada HOMER sumber daya angin memasukkan data berupa kecepatan angin selama setahun pada daerah yang ingin dibangun turbin angin. Ada empat parameter masukkan tambahan pada sember energi ini, yaitu: Weibull shape factor, autocorrelation factor, diurnal pattern strength dan hour of peakwid speed.

Weibull shape factor merupakan data pengukuran bagaimana besarnya kecepatan angin dalam setahun. Autocorrelation factor merupakan pengukuran kecepatan angin dalam waktu satu jam dan cenderung bergantung pada kecepatan angin pada waktu per jam sebelumnya. Diurnal pattern strength dan hour of

peakwid speed yaitu untuk mengindikasikan magnitude dan phasa secara berturut dari pola rata-rata harian kecepatan angin.

Gambar 2.13 Parameter masukan wind resource

d. Sumber Daya Energi Biomassa (Biomass Resource)

Pada sumber daya energi biomassa, HOMER memodelkan sistem tenaga biomassa yang diubah menjadi energi listrik. Sumber daya biomassa memiliki dua keunikan dibanding sumber daya lainnya, yaitu:

1. Ketersediaan sumber daya alam tergantung dari usaha manusia dalam memanen, transportasi, dan cara penyimpanan.

2. Sumber biomassa diubah menjadi bahan bakar gas ataupun cair untuk dikonsumsi sebagai bahan bakar generator.

Penggunakan HOMER dapat memodelkan sumber daya biomassa dalam dua cara, antara lain:

1. Menentukan bahan bakar dengan kekayaan alam yang sesuai dan menentukan konsumsi bahan bakar generator untuk menghasilkan listrik. 2. Menggunakan masukan sumber daya biomassa untuk menentukan

Gambar 2.14 Parameter masukan biomass

e. Bahan bakar (fuel)

HOMER menyediakan berbagai macam bahan bakar untuk digunakan, yang terdiri dari buogas, diesel, ethanol, gasoline, methanol, propane, natural gas dan store hidrogen. Sedangkan untuk property fisik bahan bakar terdiri dari density, carbon content, lower heating value dan sulfur content.

D. Komponen Utama HOMER

HOMER memiliki 10 tipe model komponen, yang tiga diantaranya menghasilkan listrik dari sumber daya alam yaitu sel surya (PV), turbin angin dan turbin air. Tiga komponen lainnya seperti generator, jaringan transmisi dan boiler (uap) merupakan energi yang dapat diatur atau dikontrol sesuai dengan yang dibutuhkan. Generator mengkonsumsi bahan bakaruntuk menghasilkan tegangan AC atau DC.

Komponen lainya yaitu converter dan elekrtolizer yang nerfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi bentuk lain. Converter mengubah listrik yang semua AC menjadi DC ataupun sebaliknya, sedangkan elekrtolizer mengubah kelebihan energi AC dan DC menjadi hidrogen melalui proses elektrolisis air.

1. Sel Surya (PV Array)

HOMER mengkalkulasikan tegangan keluaran dari sel surya menggunakan persamaan:

P

PV

=

f

PV

Y

PV

Dimana:

fPV : Pv derating faktor

Ypv : Daya yang diizinkan dari PV array (kW)

It : Radiasi matahari secara global pada permukaan PV array (kW/m2(₎

Is : 1kW/m2_{, standar jumlah radiasi yang digunakan dari kapasitas PV array}

Derating faktor merupakan faktor skala untuk menghitung dari efek debu pada panel, rugi-rugi pada kawat, suhu dan semua faktor yang menyebabkan keluaran sel surya berkurang dari kondisi yang diharapkan.

Gambar 2.16 Parameter masukan panel surya (PV)

Dalam menggambarkan biaya dari PV array, perencana dapat menentukan biaya modal yang dimiliki ($), biaya pengganti komponen ($), biaya operasi dan pemeliharaan ($/year). Biaya pengganti merupakan biaya untuk mengganti sel surya jika mengalami kerusakan hingga batas waktu garansi.

Tabel 2.3 Parameter keluaran sel surya

Parameter Keterangan

Average output Jumlah energi rata-rata dari sel surya selama setahun (kWh/d) Minimum

output

Jumlah minimum keluaran energi sel surya selama setahun (kW)

Masimum output

Jumlah maksimum dari keluaran energi sel surya selama setahun (kW)

Solar penetration

Jumlah rata-rata keluaran energi dari sel surya dibagi dengan beban rata-rata (%)

Capacity

factor Mean output dibagi rated capacity (%)

Hours of operatioin

Jumlah waktu dari sel surya selama menghasilkan energi (hr/yr)

2. Turbin Angin (Wind Turbine)

HOMER memodelkan turbin angin sebagai peralatan yang dapat merubah energi kinetic menjadi tegangan AC atau DC. Keluaran tegangan dapat digambarkan berupa kurva terhadap kecepatan angin.

Gambar 2.17 Parameter masukan turbin angin (wind turbine)

HOMER mengansumsikan kurva tenaga angin menggunakan standar kerapatan udara sebesar 1.225kg/m3 yang sesuai dengan standar suhu dan tekanan udara. HOMER menghitung keluaran energi dari turbin angin dalam 4 langkah, antara lain:

a. HOMER menentukan rata-rata kecepatan angin perjam pada ketinggian anemometer yang sesuai dengan data.

b. HOMER menghitung kecepatan angin pada pusat rotor turbin dengan ketinggian tertentu menggunakan hukum logaritma dan hukum energi. c. HOMER menggambarkan kurva energi untuk menghitung keluaran dari

kecepatan angin berdasarkan standar kerapatan udara.

d. HOMER akan mengkalikan nilai keluaran energi dengan ratio kecepatan udara.

Tabel 2.4 Parameter keluaran turbin angin

Parameter Keterangan

Average output

Jumlah energi rata-rata dari turbin angin selama setahun (kWh/d)

Minimum output

Jumlah minimum keluaran energi turbin angin selama setahun (kW)

Masimum output

Jumlah maksimum dari keluaran energi turbin angin selama setahun (kW)

Solar penetration

Jumlah rata-rata keluaran energi dari turbin angin dibagi dengan beban rata-rata (%)

Capacity

factor Mean output dibagi rated capacity (%)

Hours of operatioin

Jumlah waktu dari turbin angin selama menghasilkan energi (hr/yr)

3. Turbin Air (Hydro Turbine)

HOMER memodelkan turbin air sebagai peratalan yang dapat mengubah energi air menjadi energi listrik AC atau DC pada efisien tetap. Semakin deras aliran air, maka semakin besar energi yang dapat dihasilkan.

Tabel 2.5 Parameter masukan turbin air

Parameter Keterangan

Available head Jarak vertikal antara pipa terhadap turbin (m) Design flow ratio Rata-rata aliran air per detik (L/s)

Minimum flow

ratio Rata-rata minimum aliran air turbin (%)

Maximum flow

ratio Rata-rata maksimum aliran air turbin (%)

Efficiency Efisiensi rata-rata dari sistem hidro ketika mengubah

energi menjadi listrik (%)

4. Generator

Generator pada HOMER sama halnya dengan generator pada umumnya yaitu membutuhkan bajan bakar untuk menghasilkan energi listrik dan energi panas. HOMER memodelkan bahan bakar yang dapat digunakan generator yaitu biogas, diesel, ethanol, gasoline methanol, natural gas, propane dan stored hydrogen.

Gambar 2.19 Parameter masukan bahan bakar generator

HOMER juga memodelkan generator dengan memasukkan data biaya dari generator seperti modal, biaya pengganti, biaya pengoperasian dan pemeliharaan.

Generator juga memiliki properti tiper keluaran energi, lifetime (operating hour) dan minimum ratio.

Gambar 2.20 Parameter masukan biaya generator

HOMER juga memodelkan emisi dari bahan bakar yang digunakan oleh generator. Faktor emisi yang terdapat pada HOMER terdiri dari carbon monoxide (g/L), unburned hydrocarbons (g/L), particular matter (g/L), proportion of sulfur converted to PM (%) dan nitrogen oxides (g/L)

Tabel 2.6 Parameter keluaran generator

Parameter Keterangan

Hours of operation

(hr/yr) Jumlah waktu beroperasi generator selama setahun.

Number of starts (start/yr)

Banyaknya jumlah generator untuk melakukan starts selama setahun.

Operational life (yr) Umur dari generator yang akan berakhir sebelum waktu penggantian.

Mean electrical

output Jumlah rata-rata energi keluaran generator.

Minimum electrical

output Energi keluaran generator yang terkecil selama setahun.

Maximum electrical

output Energi keluaran generator yang terbesar selama setahun.

Average thermal

output Rata-rata energi thermal generator selama beroperasi.

Minimun thermal output

Jumlah minimum thermal energi genertor selama setahun.

Maximum thermal output

Jumlah maksimum thermal energi genertor selama setahun.

Annual fuel consumption

Total dari bahan bakar yang digunakan generator dalam setahun.

Specific fuel consumption

Rata-rata bahan bakar yang digunakan per kWh dari energi yang dihasilkan generator.

5. Elektrolizer dan Tangki Hidrogen

Pada HOMER, perencana menentukan besarnya ukuran daya pada elektrolizer dan juga dapat menandai apakah elektrolizer membutuhkan tegangan AC atau DC. HOMER menetapkan efisiensi elektrolizer sebagai kandungan energi dari hasil hidrogen yang dibagi dengan jumlah konsumsi energi listriknya. Properti fisik dari elektrolizer merupakan ratio energi minimum yang dapat dioperasikan dan disimbolkan dengan persentase (%).

Tangki hidrogen pada HOMER menyimpan hidrogen yang dihasilkan oleh elektrolizer yang nantinya akan digunakan pada generator berbahan bakar hidrogen. HOMER mengansumsikan pada proses penambahan hidrogen pada

tangki tidak memebutuhkan energi listrik. Perancana dapat menetukan jumlah hidrogen pada tangki dalam presentase ukuran tangki atau jumlah absolut dalam kilogram dan juga adanya kemungkinan batas level tangki harus sama.

46

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Metode Penelitian

Penelitian ini dilakukan untuk menghitung seberapa besar potensi limbah organik dalam penyediaan energi listrik di Pasar Buah Gemah Ripah Gamping, Yogyakarta dengan mengambil data berupa besarnya beban daya listrik yang digunakan dan banyaknya limbah buah yang tidak digunakan setiap harinya. Adapun metodologi penelitian dapat dilihat pada diagram 3.1

Gambar 3.1 Diagram alur pengambilan data

Berdasarkan gambar 3.1, alur pengambilan data yang dilakukan antara lain: a. Pengambilan data seberapa banyaknya limbah organik yang dihasilkan

oleh Pasar Gemah Ripah Gamping perharinya dengan melakukan wawancara langsung kepada koperasi pasar.

Data Sampah perhari

Pengansumsian kebutuhan energi listrik perhari

Analisis besar daya yang dihasilkan dari limbah

Perhitungan potensi hasil energi biomaasa untuk

konsumsi pasar

b. Pengansumsian kebutuhan energi listrik perhari dengan wawancara kepada pedangan mengenai alat-alat elektronik yang digunkan perjam.

c. Analisis besar daya yang dihasilkan dari limbah organik sampah dengan software HOMER energy.

d. Perhitungan potensi hasil energi biomaasa untuk konsumsi pasar yang dihasilkan oleh optimasi HOMER

3.2 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan pada bulan Oktober - November 2016 dengan mengambil data di Pasar Buah Gemah Ripah Gamping, Yogyakarta.

3.3 Metodologi Pengumpulan Data

Pengumpulan data yang dipergunakan dalam pengujian ini merupakan data yang diperoleh langsung dari lapangan pada lokasi penelitian serta dari literature yang berhubungan dengan pengumpulan data yang dibutuhkan dari penulisan skripsi.

3.3.1 Pengukuran Beban Listrik

Pengukuran beban listrik sangat diperlukan untuk mengetahui beban yang diperlukan di Pasar Buah Gemah Ripah Gamping, Yogyakarta. Data baban listrik didapatkan dari pengambilan data secara acak dibeberapa kios pada Pasar Gamping. Data diambil melalui wawancara dengan pemilik kios buah mengenai peralatan elektronik yang digunakan dan dikonsumsi setiap harinya. Pemakaian beban listyrik per jam dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

W=

Dimana:

W = Energi yang terpakai (kWh)

P = Daya listrik yang diguanakan (Watt) T = Lamanya poenggunaan (h)

3.3.2 Pengambilan Data Limbah

Pengambilan data limbah Pasar Buah Gemah Ripah Gamping dilakukan dengan wawancara kepada pengelola pasar. Data tersebut dapat digunakan untuk mengetahui seberapa besar daya yang dapat dihasilkan dari limbah yang telah dikonversi menjadi energi listrik yang dapat dikonsumsi kembali oleh Pasar Buah Gemah Ripah Gamping, Yogyakarta.

3.4 Metodologi Pengolahan Data

Metodologi pengolahan data dalam penilitian yaitu data yang didapatkan dari proses pengumpulan data dimasukkan ke dalam software aplikasi HOMER untuk diproses dan di selesaikan.

3.4.1 Analisis Design Sistem

Setelah data primer yang dibutuhkan telah diperoleh dari pengumpulan data berupa data beban dan banyaknya limbah, maka data diinputkan ke dalam aplikasi HOMER Energy. Software HOMER Energy akan mengsimulasi operasi sistem dengan menyediakan sistem perhitungan energi balance dalam setahun dan HOMER akan menentukan konfigurasi terbaik sistem serta memperkirakan biaya operasinya.

3.5 Diagram Alir

Gambar 3.2 Diagram alur penelitian dan penulisan tugas akhir Rumusan Masalah

Studi Pustaka

Pengambilan Data

Analisis Data

Gambar 3.2 merupakan penjelasan mengenai langkah – langkah penulisan tugas akhir yang dilakukan. Untuk penjelasan setiap langkahnya antara lain:

1. Rumusan Masalah

Perumusan masalah merupakan langkah awal yang harus dilakukan dengan mengedentifikasi masalah – masalah yang diada langsung dilapangan dengan pengamatan langsung serta wawancara dengan para penjual dan koperasi yang ada. Setalah dilakukannya identifikasi, maka dapat disimpulkan masalah apa yang ingin dianalisis yang nantinya dapat berguna terutama untuk tempat penelitian.

2. Studi Pustaka

Studi pustaka dilakukan dengan mencari informasi – informasi baik berupa teori, metode, penelitian terdahulu ataupun konsep yang relevan dengan permasalahan. Pengumpulan informasi–informasi yang dibutuhkan dalam pencarian referensi haruslah berhubungan dengan penelitian yang dapat digunakan sebagai acuan dalam penyelesaian permasalahan. Studi pustaka yang dilakukan dalam mencari informasi dan referensi dapat berupa textbook, informasi internet, dosen dan ahli serta sumber lainnya.

3. Pengambilan Data

Pengambilan data merupakan proses yang sangat vital dalam penelitian, dikarenakan data yang telah terkumpul akan sangat mempengeruhi hasil penelitian nantinya. Pengumpulan data ini dilakukan dengan cara pengamatan dan wawancara langsung dengan beberapa narasumber yang ada dilapangan penelitian tepatnya di Pasara Buah Gemah Ripah Gamping, Yogyakarta. Data yang dikumpulkan berupa baban yang digunakan setiap jamnya pada beberapa kios buah dan juga banyaknya limbah sampah yang tidak digunakan setiap harinya.

4. Analisis Data

Setelah proses pengambilan dan pengumpulan data yang dibutuhkan, data kemudian dimasukkan kedalam Software HOMER energy agar diproses. Setelah

HOMER menampilkan hasil yang dibutuhkan, hasilnya kemudian dianalisis agar dapat mengetahui potensi biomassa limbah dalam penyedia energi listrik di Pasar Buah Gemah Ripah Gamping, Yogyakarta.

5. Kesimpulan

Tahap akhir yang dilakukan yaitu dengan membuat kesimpulan dari hasil penelitian dan analisis yang telah dilakukan. Kesimpulan ini bertujuan untuk memberikan informasi potensi limbah apakah bisa dimanfaatkan dengan lebih maksimal untuk keperluan dan keuntungannya.

51

Tahap awal dari penelitian yaitu dengan menganalisis dan mengambil data di Pasar Buah Gemah Ripah Gamping, Kabupaten Sleman, Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta. Pasar buah ini beralamatkan Jalan Wates KM 05 Yogyakarta dan merupakan pasar buah terbesar di provinsi Yogyakarta yang mana beroperasi selama 24 jam setiap harinya dan hanya libur pada hari Raya Idul Fitri saja.

Gambar 4.1 Daerah-daerah pemasok buah di Pasar Gemah Ripah

Pasar Buah Gemah Ripah Gamping berdiri sejak tahun 1994 hingga saat ini dan memiliki tujuh blok kios buah dari blok A sampai blok G atau sekitar 154 kios yang mana setiap hari seluruh kios memasok buah dari berbagai daerah di Indonesia seperti Jawa Timur, Jawa Barat, Sumatera dan lainnya. Bahkan pasar ini mengimpor beberapa buah dari luar negeri.

Gambar 4.2 Denah Pasar Buah Gemah Ripah Gamping, Yogyakarta.

Adapun prosedur penelitian yang dilakukan dalam pencarian data tugas akhir antara lain:

1. Melakukan pemantauan dan wawancara untuk mengambil data limbah pasar perharinya.

2. Melakukan pengecekan dan wawancara mengenai beban listrik yang digunakan dan lamanya pemakaian.

3. Mewawancara dan memantau pembangkit tenaga biogas yang ada di Pasar Buah Gemah Ripah Gamping, Yogyakarta.

4.2 Sumber Kelistrikan

Koperasi Pasar Gemah Ripah Gaping saat ini telah memiliki pembangkit energi biogas sendiri yang mana bekerja sama dengan pemerintah daerah kabupaten Sleman dan Universitas Gadjah Mada sebagai mitra peneliti. Akan tetapi pembangkit biogas yang ada belum digunakan secara maksimal dan hanya digunakan selama 4 jam saja pada malam hari untuk penerangan jalan dan beberapa kios buah di blog G. Belum digunakannya pembangkit secara maksimal dikarenakan terbatasnya listrik yang dihasilkan serta generator pembangkit serta tidak bisa digunakan secara tetap selama seharian.

72

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Perhitungan yang dilakukan HOMER menghasilkan konfigurasi sistem catu daya Pasar Buah Gemah Ripah dengan komposisi:

Konfigurasi Keterangan

Generator 1

(KW) 1500 Konfigurasi menggunakan 1500 KW

Grid (KW) 78,6 Konfigurasi langganan dengan PLN 78,66 KW

Initial Capital

($) 500.000 Keseluruhan biaya investasi $500.000

Operating Cost

($/thn) -35.493

Biaya operational setiap tahun sebesar $35.493

NPC ($) 46.281 Dana pengeluaran dikurangi surplus sebesar $46.281

COE ($/kWh) 0,02 Rata-rata listrik yang dihasilkan sebesar $0,020/kWh

Ren. Freq 0,772 Konfigurasi 0,772

Berdasarkan hasil konfigurasi HOMER sesuai tabel diatas, maka dapat disimpulkan:

a. Hasil konfigurasi HOMER pada Pasar Buah Gemah Ripah Gamping yang didapatkan yaitu pembelian listrik sebesar $18.535,88/tahun dan penjualan sebesar $49.860/tahun dengan surplus $31.324,12/tahun.

b. Payback period yang didapatkan dari hasil konfigurasi generator pembangkit di Pasar Buah Gemah Ripah Gamping jatuh pada tahun ke-15.96. Namun apabila dibandingkan dengan grid PLN, maka didapatkan

73

c. Keuntungan konfigurasi sistem yang didapatkan dari simulasi pada pembangkit di Pasar Buah Gemah Ripah Gamping selama masa hidup (25 tahun) yaitu sebesar $283.103.

5.2 Saran

1. Dibutuhkan pembelajaran lebih mendalam mengenai software HOMER Energy yang akan lebih bagus apabila suku bunga, inflasi dan diskon part dimasukkan ke dalam analisa

2. Pembangkit listrik yang ada di Pasar Buah Gemah Ripah Gamping, Yogyakarta lebih dioptimalkan lagi produksinya agar pasar tidak berlangganan lagi dengan PLN.

3. Harus adanya campur tangan pemerintah yang lebih lagi untuk mendukung proyek-proyek pembangunan energi terbaharukan.

4. Harus ada kesadaran masyarakat dalam pengelolahan limbah organik yang ada terutama bagi pedagang-pedagan di Pasar Buah Gemah Ripah.

74

DAFTAR PUSTAKA

Aufar Nugroho. 2016. “Ekonomi pemasangan Pembangkit Listrik Tenaga Surya terhubung Grid pada gedung perpustakaan pusat UGM menggunakan piranti lunak HOMER”. Tugas Akhir. S1 Teknik Elektro. Fakultas Teknik. Universitas Gadjah Mada

Angga Rizky. 2009. “Analisa hasil simulasi HOMER untuk perancangan sistem

energi terbarukan pada BTS (Base Transceiver Station) pecatu Bali”. Fakultas Teknik Elektro. Universitas Indonesia.

Brilliance General Equipment Co., Ltd.“Biomass Steam Turbine Generator 1500

Kw. 14 November 2016. http://shwolun.en.made-in-china. com/product/KXAJOdRErkhw/China-Biomass-Steam-Turbine-Generator-1500-Kw.html

Dnh. “LIPSUS: Sampah dari Kota Yogya Terbesar Masuk Piyungan” 2 November 2016. http://jogja.tribunnews.com/2016/02/07/lipsus-sampah-dari-kota-yogya-terbesar-masuk-piyungan

Dorin Mutoif, “Pemanfaatan limbah cair industri tahu menjadi biogas sebagai pengganti Energi alternatif”. 5 November 2016.

http://dorinsfedericomahora.blogspot.co.id/2008/04/pemanfaatan-limbah-cair-industri.html

Fandi. “Konversi biomassa menjadi energi”. 5 November 2016.

https://fandiajiputra.wordpress.com/2012/10/19/konversi-biomassa-menjadi-energi-1/

Haznan Abimanyu dan Sunit Hendrana. 2014. “Konversi Biomassa untuk Energi Alternatif di Indonesia”. LIPI Press.

T, Iskandar dan Siswati. 2012. “Pemanfaatan Limbah Pertanian sebagai Energi Alternatif Melalui Konversi Thermal”. Buana Sains Vol 12 No 1.