Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana S-1

PERANCANGAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BIOGAS KOTORAN SAPI DI BANGKA BOTANICAL GARDEN PANGKALPINANG

  Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana S-1 Oleh : SAHARZA RUSEN 102 1011 006 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS BANGKA BELITUNG 2017

   i

  

INTISARI

  Kotoran sapi di Bangka Botanical Garden untuk saat ini hanya digunakan sebagai pupuk dan pembangkit listrik tenaga biogas skala kecil, dimana gas yang dihasilkan hanya digunakan untuk bahan bakar kompor gas. Pada tugas akhir ini akan dibahas mengenai perancangan pembangkit listrik tenaga biogas kotoran sapi di Bangka Botanical Garden agar potensi gas yang dihasilkan bisa dimanfaatkan sebagai sumber listrik sehingga pemanfaatannya lebih efisien dan maksimal. Metode yang digunakan adalah metode pengumpulan dan pengolahan data yang kemudian dilanjutkan dengan perancangan pembangkit listrik tenaga biogas yang terdiri dari bak pemasukan slurry, digester, bak pengeluaran slurry, bak penampungan slurry, bak penampung biogas dan generator, serta perhitungan biaya pembangkitan PLTBiogas. Berdasarkan hasil dari penelitian didapatkan potensi kotoran sapi yang digunakan sebagai bahan utama biogas sebanyak 2.500 kg/hari. Digester yang digunakan adalah digester tipe kubah tetap dengan potensi biogas yang dihasilkan sebesar 20 m³. Generator yang digunakan sebanyak satu unit dengan daya keluaran 4800 Watt sehingga energi listrik yang dihasilkan selama 12 jam sebesar 56,4 kWh. Hasil perhitungan ekonomis biaya pembangkitan PLTBiogas di BBG sebesar Rp 1018,29 per kWh dengan biaya listrik dari PLN pada bulan November 2016 adalah Rp 1461,8. diperoleh selisih biaya konsumsi energi listrik PLN dengan listrik PLTBiogas selama 10 tahun

  38.415.062,2 dengan asumsi harga listrik PLN dalam waktu 10 tahun tidak

  adalah Rp mengalami perubahan. Kata kunci : Bangka Botanical Garden, Biogas, Digester, Kotoran sapi.

  

ABSTRACT

Cow dung in Bangka Botanical Garden is currently only used as

fertilizer and biogas power plants smaller scale, where gas is generated only used

to fuel a gas stove. In this final project will be discussed about the design of

power plants biogas manure in Bangka Botanical Garden so that the potential of

the gas produced can be used as a power source so that more efficient and

maximum utilization. The method used is the method of collection and processing

of data which is then followed by the design of the biogas power plant consisting

of slurry income tub, digester, like spending slurry, slurry tanks, biogas tank and

generator, as well as the calculation of cost of generation PLTBiogas. Based on

the results of the research showed the potential for cow dung is used as the main

ingredient biogas up to 2,500 kg / day. Digester used is fixed dome digester types

with the potential for biogas generated by 20 m³. Generator is used as a single

unit with an output power of 4800 Watts so that the electrical energy generated

during the 12 hours of 56.4 kWh. The results of economic calculations PLTBiogas

generation costs in the BBG Rp 1018.29 per kWh to the cost of electricity in the

month of November 2016 is Rp 1461.8. obtained difference in energy

consumption costs PLN with PLTBiogas electricity for 10 years was Rp

38,415,062.2 assuming the price of the electricity in 10 years has not changed Keywords: Bangka Botanical Garden, Biogas, Digester, cow dung.

vi

HALAMAN PERSEMBAHAN

  Puji syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Karya tulis ini penulis persembahkan kepada :

  “Ayahanda Tercinta Syamsul Hasan yang menjadi semangat dan motivasi untuk selalu bersungguh-sunguh dalam melakukan pekerjaan apapun, agar hasil yang didaptkan maksimal. Serta Ibu dan kakak serta adik saya , Ibu Komalasari, Kurniawati, Sulistri, Gina Maulanda dan Rio Saputra yang selalu memberikan dukungan dan doa disetiap usaha serta rasa terimakasih atas kesabaran sehingga penulis bisa menyelesaikan studi di Jurusan Teknik Elektro”. Penulis menyampaikan ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :

  1. Ibu Rika Favoria Gusa,S.T.,M.Eng, selaku Pembimbing Utama tugas akhir saya dari jurusan Teknik Elektro Universitas Bangka Belitung.

  2. Bapak Rudy Kurniawan,S.T,.M.T. selaku Pembimbing pendamping tugas akhir saya dari jurusan Teknik Elektro Universitas Bangka Belitung.

  3. Bapak Irwan Dinata, S.T., M.T, Selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro, dan selaku Penguji I tugas akhir saya dari jurusan Teknik Elektro Universitas Bangka Belitung.

  4. Bapak Ghiri Basuki Putra, S.T., M.T. Selaku Penguji II tugas akhir saya dari jurusan Teknik Elektro Universitas Bangka Belitung.

  5. Bapak Wahri Sunanda, S.T., M.Eng. Selaku Dosen Pembimbing Akademik Teknik Elektro Angkatan 2010 Fakultas Teknik Universitas Bangka Belitung.

  6. Dosen dan Staf Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Bangka Belitung.

  7. Rekan-rekan Mahasiswa Teknik Elektro Universitas Bangka Belitung (UBB) khususnya angkatan 2010 atas kerjasamanya dan dukungannya.

  8. Dan beberapa pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu atas bantuan, baik secara langsung maupun yang tidak langsung dalam pelaksanaan Penelitian maupun penyusunan Laporan Tugas Akhir ini.

   viii

KATA PENGANTAR

  Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-NYA sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Skripsi dengan judul PERANCANGAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BIOGAS DI

BANGKA BOTANICAL GARDEN, PANGKAL PINANG

  Laporan Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam memperoleh gelar sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Bangka Belitung.

  Dengan Segala kerendahan hati Penulis hanya dapat memanjatkan doa, puji, dan syukur semoga Allah SWT membalas budi baik semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini.

  Balun Ijuk, Januari 2017 Penyusun Saharza Rusen 1021011006

  

DAFTAR ISI

  Halaman

  HALAMAN JUDUL

  ..................................................................................... i

  HALAMAN PERETUJUAN ......................................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ iii HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN PENELITIAN

  ........................ iv

  HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

  ................... v

  INTISARI

  ....................................................................................................... vi

  ABSTRAK

  ........................................................................................................ vii

  HALAMAN PERSEMBAHAN

  .................................................................... viii

  KATA PENGANTAR

  .................................................................................... x

  DAFTAR ISI ................................................................................................... xi DAFTAR TABEL

  ……………………………………………………………...xv

  DAFTAR GAMBAR

  ...................................................................................... xvi

  DAFTAR ISTILAH

  ....................................................................................... xvii

  DAFTAR SINGKATAN

  ................................................................................ xviii

  DAFTAR LAMPIRAN

  .....................................................................................xix

  BAB I PENDAHULUAN

  .............................................................................. .1

  1.1 PLatar Belakang ............................................................................. .1

  1.2 Rumusan Masalah ........................................................................... .3

  1.3 Batasan Masalah .............................................................................. .3

  1.4 Tujuan Penelitian ............................................................................ 4

  1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................... 5

  1.6 Keaslian Penelitian .......................................................................... 5

  1.7 Sistematika Penulisan ...................................................................... 7

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

  .................... 10

  2.1 Tinjauan Pustaka ............................................................................. 10

  2.2 Landasan Teori ................................................................................ 12

  2.2.1. Pengertian Biogas .................................................................. 12

  2.2.2. Teknologi Digester ................................................................. 15

  2.2.3. Model Instalasi Biogas ........................................................... 17

  2.2.4. Generator Biogas (Biogenset) ................................................ 21

  2.2.5. Perhitungan Voume Biodigester ............................................ 22

  2.2.6. PerhitunganVolume Bangunan ............................................. 23

  2.2.7. Perhitungan Aspek Ekonomi PLTBiogas .............................. 24

  BAB III METODE PENELITIAN

  ............................................................... .26

  3.1 Tempat Penelitian ........................................................................... 26

  3.2 Alat Penelitian .................................................................................. 28

  3.3 Data Penelitian ................................................................................ 28

  3.4 Langkah Penelitian ........................................................................... 28

  3.4.1. Diagram Alir Penelitian ....................................................... 29

  3.4.2. Perancangan ......................................................................... .30

  3.4.2.1. Digester ....................................................................... 31

  3.4.2.2. Model Bak Pemasukan Slurry .................................... 32

  3.4.2.3. Bak Pengeluaran Slurry .............................................. 33

  3.4.2.4. Bak Penampung Slurry ............................................... 33

  3.4.2.5. Bak Penampung Biogas .............................................. 34

  3.4.2.6. Biogenerator ............................................................... 35

  3.5. Perhitungan Ekonomis PLTBiogas ................................................. 37

  3.5.1. Perhitungan Biaya Modal .................................................... 37

  3.5.2. Perhitungan Biaya Operasi dan Perawatan (O&M Coast) .. 37

  3.5.3. Perhitungan Biaya Total dan Perbandingan Listrik............. 37

  BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

  ....................................................... 39

  4.1. Potensi Sapi di BBG dan Pemanfaatannya ...................................... 39

  4.1.1. Potensi Sapi ........................................................................... 39

  4.1.2. Potensi Produksi Biogas ........................................................ 40

  4.2. Penggunaan Generator ..................................................................... 41

  4.2.1. Perkiraan Beban ..................................................................... 41

  4.2.2. Jenis Generator yang digunakan ............................................ 43

  4.2.3. Potensi Energi Listrik yang Dihasilkan ................................. 44

  4.2.4. Penggunaan Bahan Bakar ...................................................... 44

  4.3. Perancangan Instalasi PLTBiogas .................................................... 45

  4.3.1. Digester .................................................................................. 45

  4.3.2. Bak Pemasukan slurry ........................................................... 46

  4.3.3. Bak Pengeluaran slurry .......................................................... 47

  4.3.4. Bak Penampung Slurry .......................................................... 47

  4.3.5. Penampung Biogas ................................................................ 48

  4.3.6. Katup Pengalir dan Pemutus Aliran Gas ............................... 49

  4.4. Hasil Perancangan dan Prinsip Kerja PLTBiogas ........................... 50

  4.4.1. Prinsip Kerja Pembentukan Biogas ....................................... 50

  4.4.2. Prinsip Kerja Biogas Menjadi Listrik .................................... 51

  4.5. Analisis Aspek Ekonomis PLTBiogas di BBG .............................. 52

  4.5.1. Biaya Modal (Capital Coast) .................................................. 52

  4.5.2. Biaya Operasi dan Perawatan ................................................. 53

  4.5.3. Biaya Pembangkitan Total...................................................... 55

  4.5.4. Perbandingan Harga Listrik PLN dengan PLTBiogas ........... 55

  BAB V PENUTUP

  .......................................................................................... 59

  5.1. Kseimpulan ..................................................................................... 59

  5.2. Saran................................................................................................ 60

  DAFTAR PUSTAKA

  .................................................................................... 61

  LAMPIRAN

  ................................................................................................... 62

  

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Kesetaraan Biogas dengan Beberapa Sumber Energi Lain ........... 14Tabel 2.2. Potensi Produksi gas dari Beberapa Jenis Kotoran Hewan........... 14

  Tabel 3.1.Spesifikasi Biogenerator ................................................................ 36

Tabel 4.1. Jenis dan Jumlah Sapi di BBG ...................................................... 39Tabel 4.2. Potensi Biogas ............................................................................... 40Tabel 4.3. Perkiraan Beban ............................................................................ 41Table 4.4. Perkiraan Biaya Pembuatan Bangunan ......................................... 52Tabel 4.6. Perkiraan Biaya Upah Tukang Bangunan ..................................... 53Tabel 4.7. Perhitungan Selisih harga Listrik PLN dengan PLTBiogas.......... 56

  

xix

  

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1.

  Peralatan dan Proses Pengolahan dan Pemanfaatan Biogas ... 15

Gambar 2.2. Jenis Digester .......................................................................... 17 Gambar 2.3.

  Insatalasi Biogas Model Plastik .............................................. 19 Gambar 2.4. Instalasi Biogas Model Drum ................................................. 20 Gambar 2.5. Instalasi Biogas Model Bata ................................................... 20 Gambar 2.6. Generator ................................................................................. 22

Gambar 3.1. Potensi Sapi ............................................................................. 27 Gambar 3.2.

  PLTBiogas di BBG dan Penggunaanya .................................. 27 Gambar3.3. Diagram Alir Penelitian ........................................................... 29

  Gambar 3.4

  . Digester ................................................................................... 32 Gambar 3.5.

  Bak Pemasukan Slurry ........................................................... 32

Gambar 3.6. Bak Pengeluaran...................................................................... 33 Gambar 3.7.

  Bak Penampung Slurry ........................................................... 34 Gambar 3.8. Bak Penampung Biogas .......................................................... 35 Gambar 3.9. Generator ................................................................................. 36 Gambar 4.1. Kotoran Sapi ........................................................................... 40

Gambar 4.2. Kandang Utama ...................................................................... 42 Gambar 4.3.

  Kandang 2 dan 3....................................................................... 42 Gambar 4.4.

  Kandang 4 dan 5...................................................................... 43 Gambar 4.5. Ruang Pupuk dan bola lampu ................................................. 43 Gambar 4.6. Rancangan Instalasi PLTBiogas ............................................. 50

DAFTAR ISTILAH

  SLURRY : Cairan Kotoran Sapi

  INFLEK : Bak Pemasukan

DAFTAR SINGKATAN

  BBG : Bangka Botanical Garden PLTBiogas : Pembangkit Listrik Tenaga Biogas PLN : Perusahaan Listrik Negara

DAFTAR SINGKATAN

  BBG : Bangka Botanical Garden PLTBiogas : Pembangkit Listrik Tenaga Biogas PLN : Perusahaan Listrik Negara