BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Produksi kendaraan bermotor di negara-negara berkembang maupun di
berbagai belahan dunia kian meningkat. Hal ini dipengaruhi oleh mobilitas dan pertumbuhan penduduk yang semakin tinggi. Peningkatan-peningkatan ini berpengaruh pula pada kebutuhan bahan bakar yang juga semakin meningkat. Produksi kendaraan bermotor dengan berbagai inovasi telah dikembangkan yang bertujuan untuk meningkatkan efisiensi kerja mesin, baik dari segi konsumsi bahan bakar maupun unjuk kerja mesin kendaraan tersebut. Trend otomotif pada masa sekarang ini mulai bergeser terutama ke arah penggunaan bahan bakar alternatif pengganti dari minyak bumi yang jumlah cadangannya samakin menipis di dunia. Selain itu isu pemanasan global juga menjadi perhatian bagi banyak peneliti, dimana penelitian untuk menggunakan bahan bakar rendah emisi semakin banyak dilakukan di dunia. Maxwell (1995) menyebutkan bahwa makin banyak negara yang melakukan penelitian pada natural gas, liquefied petroleum gas (LPG), methanol, ethanol, dan hydrogen sebagai bahan bakar alternatif. Semua bahan bakar tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing pada segi biaya, ketersediaan, dampak terhadap lingkungan, penggunaan pada kendaraan, tingkat keamanan penggunaan dan penerimaan konsumen. Dengan semakin tingginya permintaan minyak bumi dunia pada saat ini disertai berkurangnya pasokan minyak mentah dunia, mengakibatkan semakin tingginya harga minyak mentah. Tentunya hal ini berpengaru sangat besar terhadap Indonesia yang telah keluar dari OPEC dan menjadi negara pengimpor minyak. Seiring dengan makin bertambahnya populasi penduduk dan kegiatan perekonomian di Indonesia, maka kebutuhan akan energi semakin besar pula. Hal
1
2
ini dikarenakan makin bertambahnya jumlah kendaraan bermotor sebagai alat transportasi untuk menunjang aktifitas sehari-hari. Pada periode JanuariDesember 2012, penjualan sepeda motor tercatat paling tinggi dalam sejarah Indonesia yaitu mencapai 8.043.535 unit atau naik 8,7% dari data penjualan tahun 2010 (www.duniaindustri.com, 2012). Kebanyakan kendaraan bermotor tersebut menggunakan bahan bakar minyak (BBM). Dengan meningkatnya jumlah kendaraan bermotor, maka dipastikan kebutuhan dan konsumsi BBM akan meningkat tajam, sementara cadangan minyak bumi nasional berjumlah kurang lebih 3,4 miliar barel, dengan jumlah produksi antara 900.000-1.000.000 barel per hari, (www.fajar.co.id, 2011). Belum lagi emisi yang dihasilkan jutaan kendaraan tersebut, seperti CO2, NOx, CO, SOx, dan partikulat, yang mana akan menimbulkan efek rumah kaca dan menyebabkan pemanasan global. Untuk itu, bahan bakar alternatif yang juga ramah lingkungan sangat diperlukan guna menyiasati kelangkaan BBM dimasa depan.
Gambar 1.1
Grafik Konsumsi Sumber Energi di Indonesia
Salah satu alternatif bahan bakar pengganti BBM adalah bahan bakar gas (BBG). Bahan bakar gas adalah gas bumi yang mempunyai cadangan cukup besar di Indonesia dan banyak ditemukan disemua tempat pengeboran minyak baik di daratan maupun dilepas pantai. Dimana cadangan gas Indonesia sendiri adalah yang terbesar di dunia , dengan perkiraan cadangan gas Indonesia cukup untuk 90 tahun ke depan (www.gatra.com, 2012). BBG sendiri sebenarnya bukan barang
3
baru di Indonesia karena sudah mulai dikembangkan pemerintah pada tahun 1987. Pada saat itu ditetapkan bahwa 20 persen dari armada taksi harus memakai CNG. Namun, karena pada saat itu harga BBM masih dianggap terjangkau dan stasiun pengisian BBM terdapat di mana-mana, maka minat untuk menggunakannya tidak sempat membesar. Pada awalnya, BBG digunakan pada kendaraan umum seperti taksi dan kini sudah digunakan di Palembang, Surabaya, Bus Trans Jakarta, dan sebagian Bajaj di Jakarta. Secara keseluruhan Indonesia menempati urutan ke-16 dari 19 negara di Asia dalam hal jumlah kendaraan berbahan bakar gas yang digunakan, (Asian NGV Communication volume IV, 2010). Hal ini menunjukkan belum maksimalnya pemanfaatan bahan bakar gas di Indonesia, terutama untuk kendaraan pribadi, mengingat besarnya sumber daya alam yang dimiliki. Menurut Kementrian ESDM, dengan konversi bahan bakar minyak ke gas pada kendaraan dinas
maka potensi penghematan pengeluaran negara untuk
bahan bakar sendiri akan berkurang sebanyak ± 70%. Sedangkan dengan mengkonversikan bahan bakar dari bahan bakar minyak ke bahan bakar gas bagi kendaraan pribadi maka akan menghemat subsidi untuk bahan bakar sebesar ± 60%. Bahan bakar gas yang dimaksud adalah CNG (Compressed Natural Gas). CNG berasal dari gas alam yang dikompesi di dalam tabung khusus dengan tekanan mencapai 200 bar. Sebelum masuk ke ruang bakar, tekanan tinggi tersebut harus diturunkan hingga tekanan kerja mesin yaitu sekitar 1 bar. Untuk menurunkan tekanan tersebut diperlukan suatu alat yang biasa disebut konverter kit. Harga 1 liter setara premium (LSP) dari CNG sekitar Rp.3.200,00. Bahkan lebih murah dari harga premium bersubsidi saat ini yaitu Rp.4.500,00. Dengan adanya pemanfaatan maksimal dari bahan bakar gas, diharapkan masalah kebutuhan energi, ekonomi, pencemaran lingkungan dan global warming dapat teratasi. Terutama bagi pemerintah dapat mengurangi beban subsidi bahan bakar minyak pada anggaran negara. Salah satu metode dalam penelitian mixer CNG adalah dengan simulasi numerik fluida udara dan CNG di dalam mixer. Simulasi numerik fluida dikenal
4
dengan nama Computational Fluid Dynamic (CFD). CFD adalah ilmu yang mempelajari cara memprediksi aliran fluida, perpindahan panas, reaksi kimia, dan fenomena lainnya dengan menyelesaikan persamaan-persamaan matematika (model matematika). Pada dasarnya, persamaan-persamaan pada fluida dibangun dan dianalisis berdasarkan persamaan-persamaan diferensial parsial yang mempresentasikan hukum-hukum konservasi massa, momentum, dan energi (Tuakia, 2008). Dalam CFD penggunaan komputer sangat penting karena melakukan perhitungan dalam jumlah banyak untuk simulasi interaksi fluida yang digunakan dalam bidang teknik. CFD mulai diperkenalkan pada tahun 1963, pada tahun 1980 CFD mulai digunakan dalam industri dan berkembang dengan pesat (en.wikipedia.org). CFD memiliki beberapa keunggulan dibanding studi experimental , antara lain:
Meminimalkan waktu dan biaya dalam mendesain suatu produk, bila proses desain dilakukan dengan uji eksperimen berakurasi tinggi.
Memiliki kemampuan sistem studi yang dapat mengendalikan percobaan yang sulit atau tidak mungkin dilakukan melalui eksperimen.
1.2
Rumusan Masalah CNG dapat sepenuhnya menggantikan fungsi bensin sebagai bahan bakar
pada Spark-Ignition Engine. Namun dengan karakteristik yang berbeda dengan bensin, maka akan sangat mungkin mempengaruhi performa mesin, yaitu daya mesin, konsumsi bahan bakar, dan emisi gas buang. Jika performa mesin menurun, maka pemakaian CNG akan percuma saja. Salah satu hal yang menjadi penyebab dari penurunan ini adalah karena belum sempurnanya sistem pencampuran antara gas dan udara, sehingga pembakaran di ruang bakar mesin sendiri tidak dapat menghasilkan daya maksimal.
5
1.3
Batasan Masalah Batasan masalah dalam perancangan ini, antara lain: 1. Aplikasi perancangan mixer digunakan pada kendaraan bermesin 4-tak kapasitas 100cc, Naturaly Aspirated. 2. CNG yang digunakan dalam perancangan diasumsikan sebagai CH4 dengan tingkat kemurnian 88%. 3. Pembakaran yang terjadi berupa species transport, reaksi antara 88% CH4 dan 21% O2. 4. Dalam perancangan sistem pencampuran gas/mixer ini dibahas dasar perhitungan penentuan ukuran dan dimensi alat serta gambaran simulasi performa rancangan menggunakan software komputer.
1.4
Tujuan Penelitian Tujuan perancangan ini untuk menentukan rancangan alat pencampuran
gas dengan kondisi yang telah ditentukan sebelumnya. Perhitungan pada perancangan alat dan sistem pencampuran gas untuk menentukan bentuk yang digunakan pada komponen alat pencampuran gas dan gambar desain alat pencampuran gas. Sehingga dapat diaplikasikan pada kehidupan nyata.
1.5
Manfaat Penelitian Manfaat perancangan ini adalah : 1. Mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar minyak. 2. Mengurangi polusi udara yang ditimbulkan oleh kendaraan bermotor. 3. Dengan menggunakan CNG, diharapkan dapat mengurangi biaya perawatan mesin.
