1. Memerlukan biaya instalasi yang cukup besar.
2. Belum dapat dikemas dalam bentuk cair dalam tabung.
3. Belum dikenal masyarakat luas.
2.3 Dual Fuel System
Dual fuel system solar-biogas adalah sistem bahan bakar yang menggunakan dua jenis bahan bakar sekaligus di dalam bekerjanya motor bakar sebagai motor
penggerak yaitu bahan liquid solar dan bahan bakar gas biogas melalui sedikit modofikasi mixer mesin pada bagian intake manifold mesin diesel dan menggunakan
gas injector untuk menyuplai biogas. Biogas yang masuk bercampur dengan udara di mixer kemudian masuk ke dalam ruang bakar , kemudian dari sisi lain bahan bakar
liquid solar akan masuk sekaligus. Bahan bakar yang terdiri dari solar,biogas, dan udara akan dikompresi di ruang bakar untuk selanjutnya terbakar dan menghasilkan
energi.
Gambar 2.4 Mesin dengan sistem dua bahan bakar
2.4 Mesin Diesel
Mesin diesel juga disebut “Motor Penyalaan Kompresi” Compresion Ignition oleh karena penyalaannya dilakukan dengan menyemprotkan bahan bakar
ke dalam udara yang telah bertekanan dan bertemperatur ringgi sebagai akibat dari proses kompresi di dalam ruang bakar. Mesin diesel pertama kali ditemukan oleh
Rudolf Diesel pada tahun 1892. Prinsip kerja pembakaran motor diesel yaitu udara
segar dihisap masuk kedalam silinder atau ruang bakar kemudian udara tersebut dikompressi oleh torak sehingga udara memiliki temperatur dan tekanan yang tinggi,
dan sebelum torak mencapai titik mati atas, bahan bakar disemprotkan ke ruang bakar dan terjadilah pembakaran.
Agar bahan bakar diesel dapat terbakar dengan sendirinya, maka perbandingan kompresi mesin diesel harus berkisar antara 15 – 22, sedangkan
tekanan kompresinya mencapai 20 – 40 bar dengan suhu 500 – 700 C. Aplikasi dari
motor diesel banyak pada industri-industri sebagai motor stasioner ataupun untuk kendaraan-kendaraan dan kapal laut dengan ukuran yang besar. Hal ini dikarenakan
motor diesel mengkonsumsi bahan bakar ± 25 lebih rendah dari motor bensin, lebih murah dan perawatannya lebih sederhana Kubota, S., dkk, 2001.
Mesin diesel menghasilkan tekanan kerja yang tinggi, itu sebabnya konstruksi motor diesel lebih kokoh dan lebih besar. Disamping itu, mesin diesel menghasilkan
bunyi yang lebih keras, warna dan bau gas yang kurang menyenangkan. Namun dipandang dari segi ekonomi, bahan bakar serta polusi udara, motor diesel masih
lebih disukai Mathur, 1980. Menurut Willard W.P 1996 efisiensi termis motor diesel berada di bawah
50 sedangkan menurut Khovakh 1979, efisiensi termis berkisar pada 29 - 42 dan sisanya adalah kerugian-kerugian energi. Energi kalor yang dimanfaatkan oleh
mesin tidaklah terlalu besar,sisanya merupakan kerugian - kerugian energi, diantaranya energi kalor yang hilang akibat pendinginan mesin, energi kalor yang
hilang bersama gas buang, energi kalor yang hilang akibat pembakaran tidak sempurna, energi kalor yang hilang karena kebocoran gas, dan kehilangan lainnya
akibat radiasi dan konveksi. Siklus diesel ideal pembakaran tersebut dimisalkan dengan pemasukan
panas pada volume konstan Y. A. Çengel and M. A. Boles, Thermodynamics: An Engineering Approach, 5th ed, McGraw-Hill, 2006..
Gambar 2.5 P-v diagram
Keterangan Gambar: P
= Tekanan atm V
= Volume Spesifik m
3
kg q
in
= Kalor yang masuk kJ q
out
= Kalor yang dibuang kJ
Gambar 2.6 Diagram T-S mesin diesel
Keterangan Gambar : T = Temperatur K
S = Entropi kJkg.K
q
in
= Kalor yang masuk kJ
q
out
= Kalor yang dibuang kJ Keterangan Grafik:
1-2 Kompresi Isentropik 2-3 Pemasukan Kalor pada Tekanan Konstan
3-4 Ekspansi Isentropik 4-1 Pengeluaran Kalor pada Tekanan Konstan
2.4.1 Prinsip Kerja Mesin Diesel
Prinsip kerja mesin diesel 4 tak sebenarnya sama dengan prinsip kerja mesin otto, yang membedakan adalah cara memasukkan bahan bakarnya. Pada mesin diesel
bahan bakar di semprotkan langsung ke ruang bakar dengan menggunakan injector. Dibawah ini adalah langkah dalam proses mesin diesel 4 langkah :
Gambar 2.7 Prinsip kerja mesin diesel
Sumber : www. Scribd.Com
Keterangan : 1. Langkah Isap
Pada langkah ini piston bergerak dari TMA Titik Mati Atas ke TMB Titik Mati Bawah. Saat piston bergerak ke bawah katup isap terbuka yang menyebabkan
ruang didalam silinder menjadi vakum,sehingga udara murni langsung masuk ke ruang silinder melalui filter udara.
2. Langkah kompresi Poros engkol terus berputar, piston bergerak dari TMB ke TMA, kedua katup
tertutup. Udara murni yang terhisap tadi terkompresi dalam ruang bakar. Karena terkompresi suhu dan tekanan udara tersebut naik hingga mencapai 35 atm dengan
temperatur 500 ⁰ - 800⁰ pada perbandingan kompresi 20 : 1.
3. Langkah Usaha Poros engkol masih terus berputar, beberapa derajat sebelum torak mencapai
TMA di akhir langkah kompresi, bahan bahar diinjeksikan ke dalam ruang bakar. Karena suhu udara kompresi yang tinggi terjadilah pembakaran yang menghasilkan
tekanan eksplosif yang mendorong piston bergerak dari TMA ke TMB. Kedua katup masih dalam keadaan tertutup. Gaya dorong ke bawah diteruskan oleh batang piston
ke poros engkol untuk dirubah menjadi gerak rotasi. Langkah usaha ini berhenti ketika katup buang mulai membuka beberapa derajat sebelum torak mencapai TMB.
4. Langkah Buang Pada langkah ini, gaya yang masih terjadi di flywhell akan menaikkan
kembali piston dari TMB ke TMA, bersamaan itu juga katup buang terbuka sehingga udara sisa pembakaran akan di dorong keluar dari ruang silinder menuju exhaust
manifold dan langsung menuju knalpot.
2.4.2 Performansi Mesin Diesel
a. Nilai Kalor Bahan Bakar
Reaksi kimia antara bahan bakar dengan oksigen dari udara menghasilkan panas. Besarnya panas yang ditimbulkan jika satu satuan bahan bakar dibakar
sempurna disebut nilai kalor bahan bakar Calorific Value, CV. Bedasarkan asumsi ikut tidaknya panas laten pengembunan uap air dihitung sebagai bagian
dari nilai kalor suatu bahan bakar, maka nilai kalor bahan bakar dapat dibedakan menjadi nilai kalor atas dan nili kalor bawah.
Nilai kalor atas High Heating Value,HHV, merupakan nilai kalor yang diperoleh secara eksperimen dengan menggunakan kalorimeter dimana hasil
pembakaran bahan bakar didinginkan sampai suhu kamar sehingga sebagian besar uap air yang terbentuk dari pembakaran hidrogen mengembun dan
melepaskan panas latennya. Secara teoritis, besarnya nilai kalor atas HHV dapat dihitung bila diketahui komposisi bahan bakarnya dengan menggunakan
persamaan Dulong yang ditunjukkan pada persamaan dibawah 2.1 ini : HHV = 33950 + 144200 H
2
-
�
2
8
+ 9400 S ........................................... 2.1
Dimana: HHV = Nilai kalor atas kJkg C
= Persentase karbon dalam bahan bakar H
2
= Persentase hidrogen dalam bahan bakar O
2
= Persentase oksigen dalam bahan bakar S
= Persentase sulfur dalam bahan bakar
Nilai kalor bawah low Heating Value, LHV, merupakan nilai kalor bahan bakar tanpa panas laten yang berasal dari pengembunan uap air. Umumnya
kandungan hidrogen dalam bahan bakar cair berkisar 15 yang berarti setiap satu satuan bahan bakar, 0,15 bagian merupakan hidrogen. Pada proses
pembakaran sempurna, air yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar adalah setengah dari jumlah mol hidrogennya.
Selain berasal dari pembakaran hidrogen, uap air yang terbentuk pada proses pembakaran dapat pula berasal dari kandungan air yang memang sudah ada
didalam bahan bakar moisture. Panas laten pengkondensasian uap air pada tekanan parsial 20 kNm
2
tekanan yang umum timbul pada gas buang adalah sebesar 2400 kJkg, sehingga besarnya nilai kalor bawah LHV dapat dihitung
berdasarkan persamaan berikut :
LHV = HHV – 2400 M + 9 H
2
........................................................... 2.2 Dimana: LHV = Nilai Kalor Bawah kJkg
M = Persentase kandungan air dalam bahan bakar moisture Dalam perhitungan efisiensi panas dari motor bakar, dapat menggunakan nilai
kalor bawah LHV dengan asumsi pada suhu tinggi saat gas buang meninggalkan mesin tidak terjadi pengembunan uap air. Namun dapat juga
menggunakan nilai kalor atas HHV karena nilai tersebut umumnya lebih cepat tersedia. Peraturan pengujian berdasarkan ASME American of Mechanical
Enggineers menentukan penggunaan nilai kalor atas HHV, sedangkan peraturan SAE Society of Automotive Engineers menentukan penggunaan nilai
kalor bawah LHV.
b. Daya Poros