laporan akhir dme laporan akhir dme

LAporAn Akhir

Pengembangan
Desa Mandiri Energi di Provinsi Gorontalo

BADAN LINGKUNGAN HIDUP, RISET DAN TEKNOLOGI INFORMASI

(BALIHRISTI)
PROVINSI GORONTALO

2011

1. Latar Belakang
Sistem energi saat ini menghadapi tantangan sangat serius. Tantangan tersebut dapat
dibagi paling tidak dalam tiga kelompok besar, yaitu tingkat elektrifikasi yang masih rendah,
ketergantungan pada sumber energi fosil, dan ketergantungan pada pemanfaatan energi
biomassa secara tradisional. Tiga tantangan besar di atas, yang membuat belum tercapainya
sistem energi global yang berkelanjutan, dapat dijawab dengan sinergi antara peningkatan
efisiensi energi dan peningkatan pemanfaatan sumber energi baru dan terbarukan.
DME adalah desa yang masyarakatnya memiliki kemampuan memenuhi lebih dari 60%
kebutuhan energi (listrik dan bahan bakar) dari sumber energi terbarukan yang dihasilkan

melalui pendayagunaan potensi sumber daya setempat. Pengembangan DME berangkat dari
fakta bahwa sekitar 45% dari 70 ribu desa di Indonesia masuk dalam kategori desa tertinggal
yang minim infrastruktur dan fasilitas penunjang lainnya (sumber air bersih, akses energi, dan
lainnya) (ESDM, 2007). Selain itu, program ini dijalankan sebagai salah satu jawaban tantangan
keterbatasan energi yang makin terasa dan kerusakan lingkungan akibat kurang terjaganya
fungsi pelestarian lingkungan.
DME diharapkan memenuhi kriteria sebagai berikut: 1) Pemanfaatan energi setempat,
2) Terciptanya kegiatan produktif yang merupakan dampak kegiatan pemanfaatan energi
setempat dan 3) Penyerapan tenaga kerja baru, baik langsung (menangani unit pembangkit
energi) maupun tidak langsung (menangani kegiatan produktif yang ditumbuhkan). Kriteria ini
perlu dipenuhi untuk menjamin tercapainya tujuan 1) peningkatan pasokan energi bagi
masyarakat, 2) penganekaragaman sumber energi masyarakat, 3) peningkatan produktivitas
kegiatan ekonomi masyarakat desa, 4) peningkatan kesempatan kerja, dan 5) peningkatan
kesejahteraan pada umumnya melalui penyediaan energi terbarukan yang terjangkau dan
berkelanjutan.
Tantangan pengembangan DME dapat dikelompokkan dalam bentuk: 1) Problem
kompetensi teknis – teknologis sepanjang supply chain, 2) Koordinasi stakeholder hingga
tingkat pelaksana lokal, 3) Penanganan komprehensif di tingkat desa, 4) Dukungan
komprehensif sepanjang life time infrastruktur energi DME, dan 5) keterkaitan aktifitas energy
dengan penumbuhan UMKM lokal.


Dilatarbelakangi oleh kondisi tersebut LPPM UGM menjalankan solusi total yang
merupakan penanganan komprehensif untuk pengembangan Desa Mandiri Energi. Dalam
solusi tersebut LPPM UGM menempatkan diri sebagai salah satu simpul pada jejaring
fungsional stakeholder terkait. Masing-masing stakeholder akan difungsikan sesuai dengan
kompetensi dan kedudukannya masing-masing. Dengan skema tersebut di Gorontalo
dijalankan Program Pengembangan Desa Mandiri Energi.
Biogas adalah campuran dari berbagai jenis gas seperti metan (CH4) (50-65%), CO2
(30-40%), hydrogen sulfide (kurang dari 1%) dan gas yang lain seperti nitrogen, hidrogen, dan
sedikit CO. Biogas juga mengandung uap air yang perlu dihilangkan.
Biogas bersifat mudah terbakar yang diproduksi oleh mikroba ketika material organik
difermentasikan dalam kondisi yang sesuai (suhu, kelembaban)
Komposisi utama biogas adalah CH4 yang bersifat tidak berbau, berasa dan berwarna, namun
karena campuran gas tertentu maka bau biogas seperti bau bawang sampai bau telur busuk.
Pemanasan global berhubungan dengan akumulasi berbagai gas yang ada di atmosfer.
Gas-gas tersebut adalah carbon dioksida, methane, nitrogen oksida dan uap air, radiasi
infra merah pada kondisi normal akan terhalang masuk ke bumi. Fenomena ini analog dengan
rumah kaca buatan, karena kaca akan menghalangi masuknya sinar, tetapi penutupan
permukaan tersebut dapat menimbulkan panas.


2. Manfaat
Manfaat yang diharapkan dihasilkan oleh kegiatan ini adalah sebagai berikut:
1.

meningkatkan kesejahteraan masyarakat desa melalui Program Desa Mandiri Energi di
Provinsi Gorontalo yang dilaksanakan mengacu kepada potensi daerah dimana kegiatan
tersebut dilakukan,

2.

meningkatkan kualitas kehidupan masyarakat desa di lokasi kegiatan melalui suatu
kegiatan yang mengacu kepada potensi setempat baik dalam dimensi ekonomi, sosial,
maupun budaya, dan

3.

menumbuhkan kemampuan kompetitif masyarakat desa di lokasi kegiatan serta membuka
akses ke pihak perbankan.

4.


Memasak

5.

Penerangan

6.

Bahan bakar dual fuel engine


“Biogas adalah bahan bakar kelas tinggi, sehingga bisa dipakai didalam mesin bakar.



Biasanya dipakai dual-fuel engines yang menyerupai mesin disel yang masih
menggunakan 20-30% solar dengan 70 – 80 persen biogas.




Mesin ini dapat dipakai untuk:
Menggerakkan mesin-mesin pemroses hasil pertanian
Menggerakkan pompa irigasi
Memutar turbin menjadi listrik”

7.

Bakan bakar pada pembangkit listrik tenaga biogas

3. Tujuan
Tujuan yang akan dicapai oleh kegiatan ini adalah untuk mendapatkan hal-hal sebagai berikut:
1.

rumusan kebutuhan energi listrik dan bahan bakar untuk rumah tangga di lokasi sasaran

2.

rumusan kesiapan pembangunan laboratorium dan DME energi utamanya yang berbasis
limbah bio, dengan juga memperhatikan kemungkinan pengembangan pemanfaatan

energi matahari dan air.

3.

rumusan kesiapan jejaring pendukung DME

4.

rumusan kondisi UMKM sebagai energy user dan sebagai komponen jejaring pendukung

5.

design instalasi energi berbasis limbah bio di lokasi yang ditetapkan

6.

penetapan mekanisme kerja jejaring pendukung lokasi DME yang ditetapkan

7.


inisiasi organisasi pengelola DME di lokasi yang ditetapkan

8.

inisiasi laboratorium berbasis masyarakat sebagai komponen jejaring pendukung DME di
lokasi yang ditetapkan

4. Lokasi Kerja
Lokasi kerja ditetapkan di Desa Tanjung Harapan Dusun Botulandio Kecamatan Wonosari Kab.
Boalemo

5. Tahapan Kerja
Kegiatan yang diusulkan ini akan dijalankan sesuai dengan tahapan kerja sebagai berikut.










evaluasi sumber energi terbarukan (fokus pada bio)
pendataan potensi jejaring pendukung
evaluasi potensi UMKM
penetapan lokasi
desiminasi design instalasi energi
inisiasi organisasi pengelola
inisiasi laboratorium berbasis masyarakat

5.1. Evaluasi Sumber Energi Terbarukan
Salah satu kriteria DME adalah pemanfaatan energi setempat. Dalam kerangka
pembangunan berkelanjutan, maka dipilih solusi berbasis pemanfaatan energi terbarukan lokal.
Ini untuk meningkatkan diversifikasi energi pedesaan sehingga mampu mengurangi tingkat
ketergantungan terhadap energi fosil. Selain itu, pemanfaatan energi terbarukan perlu
dikembangkan untuk membuka lebar akses layanan energi modern pada masyarakat.
Berdasar pertimbangan aspek penguasaan operasional, pemeliharaan dan pengembangan
yang dipunyai sumber daya lokal, maka pengembangan DME tahap ini difokuskan pada
instalasi berbasis sumber energi bio (bahan bakar) dengan memperhatikan pengembangan
pemanfaatan energi matahari (listrik) dan energi air. Evaluasi dilakukan untuk mengetahui

kontinuitas kualitas ketersediaan sumber energi. Perbandingan akan dilakukan terhadap
kebutuhan energi di daerah yang menerima pasok. Berikut adalah beberapa hal inti yang akan
direkam dalam evaluasi yang memanfaatkan berbagai data sekunder ini.











Macam sumber energi terbarukan
Letak sumber energi terbarukan
Besar sumber energi terbarukan (intensitas, volume, debit, dll.)
Kontinuitas pasok sumber energi terbarukan
Perkiraan kelayakan teknis – ekonomis pembangunan instalasi energi
Kesederhanaan instalasi energi

Perbandingan kapasitas instalasi energi terhadap kebutuhan energi

5.2. Pendataan Potensi Jejaring Pendukung
Salah satu langkah dalam solusi total adalah pembangunan jejaring pendukung bagi
DME. Jejaring pendukung dalam pengembangan DME akan berfungsi utamanya sebagai 1)
organisasi pengelola DME, 2) lembaga penyedia layanan pelatihan, 3) lembaga penyedia
dukungan financial, 4) lembaga penyedia layanan perbaikan dan pemeliharaan, dan 5) lembaga
pemasok suku cadang. Jejaring pendukung dibentuk atas sinergi berbagai stakeholder terkait,
utamanya di tingkat lokal. Para stakeholder tersebut antara lain adalah Perguruan Tinggi,
Sekolah Menengah Kejuruan, Balai Litbang Daerah, bengkel-bengkel lokal serta UMKM atau
usaha besar dengan jenis usaha dan kompetensi tertentu. Jejaring pendukung merupakan
syarat vital keberlanjutan operasional dan perkembangan suatu DME. Hal-hal utama yang
direkam dalam pendataan potensi ini adalah








Macam lembaga yang diprediksikan mampu diberdayakan dalam jejaring pendukung
Fasilitas dan kompetensi yang dimiliki lembaga
Lokasi lembaga terhadap lokasi DME
Fleksibilitas aspek formal kelembagaan
Potensi untuk dikembangkan sebagai laboratorium berbasis masyarakat

5.3. Evaluasi Potensi UMKM
Sesuai kriteria DME kegiatan pemanfaatan energi setempat ditujukan salah satunya
agar mendorong kegiatan produktif yang mampu menciptakan lapangan kerja baru, baik
langsung (menangani unit pembangkit energi) maupun tidak langsung (menangani kegiatan
produktif

yang

ditumbuhkan).

Penguatan

kegiatan

pengembangan DME akan memberikan daya tarik

ekonomi

di

pedesaan

berbasis

bagi masyarakat desa untuk

mengembangkan berbagai alternatif kegiatan ekonomi baru. Ini akan ikut menekan laju
urbanisasi.
Evaluasi dilakukan untuk memetakan potensi manfaat instalasi energi terhadap
perkembangan UMKM setempat. Dari sini akan dapat dibangun sistem integrasi UMKM dengan
instalasi energi. Selain itu akan dipetakan kompetensi dan jenis usaha UMKM yang mampu
mendukung supply chain instalasi energi dan mampu mengembangkan usaha baru di bidang
energi. Diharapkan masyarakat pedesaan dapat menjual energi dalam bentuk listrik maupun
bahan bakar sebagai sumber pendapatan baru.
Evaluasi UMKM ini utamanya akan mengandalkan data sekunder. Hal-hal utama yang
menjadi perhatian dalam survey adalah sebagai berikut.






Jumlah UMKM
Macam usaha UMKM
Macam energi listrik dan bahan bakar yang dikonsumsi UMKM untuk kegiatan usaha
Letak

5.4. Penetapan Lokasi
Aktifitas pendataan dan evaluasi dilakukan di lokasi yang diusulkan oleh Pemda dalam
hal ini Tim UGM bersama dengan Balihristi dengan melalui survei ke kecamatan Wonosari,
Desa Tanjung Harapan yang mempunyai potensi peternakan yang besar memiliki lahan seluas
8 (delapan) Ha yang ditanami rumput gajah untuk pakan ternak. Dan desa ini akan dijadikan
sebagai laboratorium

pengembangan

DME

berbasis

limbah

peternakan

yang

akan

menghasilkan energi berupa biogas. Di samping itu wilayah ini masih ada daerah yang belum
mendapat aliran listrik. Dengan pemanfaatan limbah peternakan untuk diubah menjadi energi
listrik sangat diharapkan untuk mendukung pengadaan listrik dari limbah ternak dari peternakan
di wilayah tersebut. Tabel berikut ini menunjukkan kelompok ternak yang ada di wilayah
Kecamatan Wonosari.

Potensi Peternakan di Kecamatan Wonosari :
No

Nama Desa

Sapi

Kambing

Kuda

Babi

Itik

Ayam

Lainlain

1

Mekarjaya

525

5

-

-

-

4.700

-

2

Harapan

355

46

6

5

862

1.307

-

3

Sukamaju

1.225

18

12

-

180

450

-

4

Dulohupa

448

-

4

-

50

3.000

-

5

Jatimulya

265

38

-

-

220

580

-

6

Bongo Dua

1.000

60

1

-

100

4.000

-

7

Tri Rukun

390

5

3

120

45

564

-

8

Raharja

430

10

-

60

100

2.150

-

9

Tanjung

1.201

3

-

-

406

876

-

Harapan
10

Bongo III

756

55

1

33

168

1.956

-

11

Dimito

560

50

-

-

-

2.540

-

12

Sukamulya

120

20

-

-

-

2.350

-

13

Pangeya

124

15

-

-

-

964

-

14

Sari Tani

1.300

60

-

-

160

4.050

-

Jumlah Ternak

8.699

385

27

218

2.291 29.487 -

Berdasarkan ketiga aktifitas tersebut dilakukan analisis untuk menentukan pilihan lokasi tempat
pengembangan Desa Mandiri Energi. Kriteria penilaian yang menjadi pertimbangan penentuan
lokasi diuraikan dalam tabel berikut.

Tabel Kriteria Penentuan Lokasi Pengembangan DME
Kriteria

Keterangan

Kebutuhan energi
Status energi

Sumber energi terbarukan

Kesiapan pengelolaan

Jejaring pendukung
UMKM
Dukungan

Terdapat kebutuhan energi, baik sektor rumah tangga maupun
usaha (UMKM)
Daerah yang belum mendapat layanan jaringan listrik PLN
menempati prioritas lebih tinggi
Mempunyai sumber energi terbarukan dengan kesinambungan
kualitas dan kuantitas pasok yang memadai. Untuk kegiatan ini
difokuskan pada sumber energi berbasis limbah bio, dengan tetap
memperhatikan pengembangan pemanfaatan matahari dan air.
Daerah dengan lebih dari satu sumber energi terbarukan dengan
kelayakan teknis-ekonomis mendapat prioritas lebih tinggi.
Terdapat indikasi penerimaan masyarakat lokal terhadap
pengembangan DME, khususnya di sisi instalasi energi terbarukan.
Terdapat potensi kelembagaan/kemampuan SDM yang bisa
dijadikan basis inisiasi, operasional dan pengembangan organisasi
pengelola.
Lokasi terletak tidak jauh dari berbagai institusi atau fasilitas yang
bisa menjadi jejaring pendukung DME.
Terdapat potensi peningkatan kegiatan UMKM sebagai dampak
pengembangan energi lokal. Daerah dengan UMKM dengan jenis
dan kompetensi yang layak dikembangkan sebagai usaha berbasis
energi mendapat prioritas lebih tinggi.
Mendapat dukungan Pemda setempat

5.5. Proses Pembuatan Biogas


Hydrolisis



Pada tahap ini peranan bakteri sangat dominan. Bakteri berperan memutuskan rantai
panjang karbohidrat kompleks, protein, dan lipida menjadi senyawa rantai pendek.



Acetogenesis



Pada tahap ini, bakteri mengubah senyawa rantai pendek hasil dari proses hidrolisis
menjadi asam asetat, hidrogen (H2), dan karbondioksida (CO2)



Methanogenesis



Bakteri methanogenik mendekomposisikan senyawa dengan berat molekul rendah
menjadi senyawa dengan erat molekul tinggi. Sebagai contoh, bakteri menggunakan
hidrogen,

karbondioksida,

karbondioksida.

dan

asam

asetat

untuk

membentuk

metana

dan

5.6. Kegunaan Bio-Slurry

1.

Bio-slurry adalah cairan yang keluar dari digester yang merupakan campuran
cairan dan padatan (lumpur), dapat digunakan sebagai:

2.

Pupuk (bio-ferlilizer)

3.

Slurry kaya akan berbagai jenis nutrisi tanaman is seperti nitrogen, pospor
and kalium (NPK).

4.

Biogas slurry/effluent yang telah terfermentasi dengan sempurna dapat
memperbaiki

sifat-sifat

fisis,

kimia

dan

biologis

dari

tanah

yang

mengakibatkan kenaikan hasil panen secara kuantitas maupun kualitas.
5.

Dapat digunakan sebagai penghanti lapisan tanah bagian atas yang
sekaligus bisa melepaskan nutrisi ke tanaman.

6.

Pakan ternak dan ikan

7.

Kegunaan lain dari cairan keluar bio-digester adalah ditebarkan ke kolam sebagai
nutrisi dari alga, ikan dan itik.

8.

Slurry dapat dipake untuk substitusi pakan ikan sampai dengan 15% dan akan
melipatgandakan hasil perikanan.

9.

Bisa juga digunakan untuk pupuk tanaman hidroponik

5.7. Kondisi Optimum Digester
1.

Suhu


Temperatur optimum untuk mengasilkan biogas adalah 35 oC. Suhu yang dingin
akan mengurangi kuantitas gas secara signifikan



Secara umum semakin panas suhu, maka semakin cepat bakteri memakan
bahan organik didalam kotoran sehingga perlu lebih sering diisi kotoran baru

Perbandingan peningkatan gas metan dan temperatur (Diadaptasi dari Fry, 1973)

1 m3 setara dengan :


Tiap 1 ekor sapi menghasilkan kotoran rata2 22 kg tiap hari.



Gas metan yg dihasilkan 0,3 sampai 0,98 m3 tiap hari.



Tiap 1 ekor sapi menghasilkan kotoran rata2 22 kg tiap hari.



Gas metan yg dihasilkan 0,3 sampai 0,98 m3 tiap hari.

Waktu tinggal (R)


Waktu tinggal yang baik pada suhu optimum 30-35 oC adalah sekitar 50-60 hari,
sedangkan untuk daerah yang cukup dingin bisa sampai 70-80 hari.



Waktu tinggal dihitung dengan rumus dibawah ini

R = V/F
Dimana R = waktu tinggal, hari
V = volume digester, liter
F = pengisian, liter/hari

Perbandingan pertumbuhan gas metan pada suhu 15°C dan 35°C (Diadaptasi dari Fry, 1973)

Jenis – jenis digester yang umum:




Floating steel drum  tekanan rendah

Fixed dome  tekanan tinggi

Tunnel/plug flow  tekanan rendah, jenis plug flow

1. Floating dome

Floating digester ( laboratorium lipi jogja )

2. Fixed Dome

Desain pembangkit listrik tenaga Biogas

Berikut aktifitas saat tim melakukan survei dan sosialisasi Desa Mandiri energi.

Gambar 1. Sosialisasi DME di Kecamatan Wonosari

Gambar 2. Sosialisasi pada jajaran kecamatan Wonosari

Gambar 3. Survei di Kecamatan Wonosari untuk menentukan lokasi laboratorium DME

Sosialisasi dengan masyarakat dilokasi pengembangan Desa Mandiri Energi

Dialog langsung dengan masyarakat

Pembuatan Lubang untuk bak penampungan kotoran

Penggalian lubang dengan kedalaman 2 meter dan diameter 2 meter

Peninjauan lokasi oleh Plt. Kepala Balihristi & Kabid Riset

Pelatihan Maintenance

Pelatihan Maintenance Modifikasi Genset

Pengresmian Laboratorium Desa Mandiri Energi

Pengresmian DME yang dihadiri oleh Kementerian ESDM, Kementerian PDT, UGM Jogyakarta,
Pertamina Pusat Jakarta
a.

Desiminasi Desain Instalasi Energi
Dengan terp[ilihnya Desa Tanjung Harapan, Kecamatan Wonosari sebagai laboratorium

dengan basis limbah ternak untuk energi alternatif berupa biogas, maka sebagai persiapan
pembangunan instalasi biodigester di lokasi yang ditetapkan, dilakukan langkah desiminasi
desain instalasi pemanfaatan energi berbasis limbah organik dalam hal ini limbah ternak.
Rancangan disesuaikan dengan kelayakan sumber energi terbarukan di tingkat lokal.
Pembangunan instalasi biodigester ini yang sangat penting adalah dengan pemberdayaan
masyarakat dengan memanfaatkan bahan-bahan yang tersedia di wilayah tersebut dan akan
bersifat berkelanjutan serta akan dilakukan replikasi di wilayah lain.
b.

Inisiasi Organisasi Pengelola
Keberlanjutan dan pengembangan DME akan terwujud dengan makin banyaknya desa

yang melakukan usaha menuju ke kemandirian energi, dan dapat mengembangkan potensi
ekonomi dari hal aktivitas tersebut. Hal tersebut akan mengembangkan aktifitas ekonomi
berbasis rakyat, berdaya saing dan berwawasan lingkungan. Ini menuntut adanya sebuah
organisasi pengelola di tingkat desa yang memiliki kemampuan mendayagunakan sumber daya
lokal (fisik, manusia, dan jejaring) untuk







Mengelola operasional dan kebutuhan pemeliharaan instalasi energi
Mengembangkan kemampuan untuk memproduksi unit instalasi energi sebagai respon
perkembangan kebutuhan energi
Memberi layanan energi ke daerah lain

Pembentukan, inisiasi, operasional dan pengembangan organisasi pengelola akan sangat
tergantung pada kemampuan mengelola karakter dan dinamika masyarakat lokal. Selain itu,
operasional organisasi pengelola harus terintegrasi dengan susunan kelembagaan di tingkat
lokal.

c.

Inisiasi Laboratorium Berbasis Masyarakat

Keberlanjutan dan perkembangan DME ditentukan salah satunya oleh kemampuan lokal untuk
secara mandiri menyelesaikan setiap permasalahan, dalam hal ini yang terkait dengan instalasi
energi. Selain itu DME diharapkan pula untuk dapat mengembangkan berbagai usaha baru
berbasis pada energi terbarukan. Untuk itu diperlukan dukungan laboratorium yang mampu
dijalankan dan dikembangkan oleh masyarakat lokal. Laboratorium ini akan dikembangkan di
lembaga yang telah secara relatif mapan beroperasi di lokasi pengembangan DME.