STUDI PEMANFAATAN BIOGAS SEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK 10 KW KELOMPOK TANI MEKARSARI DESA DANDER BOJONEGORO MENUJU DESA MANDIRI ENERGI Andi Hanif Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh November Kampus ITS Gedung B dan C Sukolilo Surabaya 60111 Abstrak : Perkembangan jumlah penduduk di suatu daerah akan berbanding lurus dengan kebutuhan akan energi listrik di daerah tersebut. Namun hal itu berbanding terbalik dengan penyediaan energi listrik, semakin hari cadangan sumber energi tidak terbarukan yang selama ini menjadi bahan bakar utama pembangkit di Indonesia semakin menipis, sehingga penyediaan energi listrik juga ikut tersendat. Oleh karena itu, perlu dipikirkan suatu energi alternatif terbarukan untuk mengatasi krisis tersebut. Pada Tugas Akhir ini akan dibahas mengenai potensi biogas sebagai pembangkit di Peternakan milik Kelompok Tani Mekarsari Desa Dander Bojonegoro. Berdasarkan hasil analisis, biogas dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif terbarukan yang sesuai jika diterapkan di sana. Kelompok Tani Mekarsari Desa Dander Bojonegoro sendiri saat ini memiliki tidak kurang dari 411 ekor sapi di peternakan mereka, sehingga potensi kotoran yang dihasilkan adalah 10.275 kg per hari. Jumlah tersebut dapat dikonversikan menjadi energi listrik sebesar 206,08 kWh per hari melalui sebuah instalasi biogas yang dilengkapi dengan sebuah generator biogas. Dampak lingkungan yang ditimbulkan oleh sistem pengolahan ini juga tergolong sangat ramah terhadap lingkungan. Kata kunci: Biogas, Kotoran Sapi, Desa Mandiri, Dander-Bojonegoro I. PENDAHULUAN Seperti kita ketahui bahwa persediaan bahan bakar fosil di Indonesia pada umumnya semakin menipis. Fakta menunjukkan bahwa sejak tahun 2004 Indonesia mengimpor minyak bumi karena cadangan minyak dalam negeri tidak mencukupi lagi. Solusi bagi krisis energi listrik dan bahan baku fosil seperti tersebut di atas adalah adanya sumber energi alternatif. Sumber energi alternatif tersebut harus bisa menjadi bahan bakar substitusi yang ramah lingkungan, efektif, efisien, dan dapat diakses oleh masyarakat luas. Selain itu, sumber energi alternatif tersebut idealnya berasal dari sumber energi yang bisa diperbarui. Disisi lain, Indonesia merupakan negara agraris dimana pertanian dan peternakan menjadi komoditi utama. Di Jawa Timur terdapat lebih dari
-1-
10 lokasi yang memiliki peternakan dengan kepemilikan hewan ternak yang relatif banyak, diantaranya Sumenep, Malang, Kota Batu, Blitar, Kediri, Tulungagung, Probolinggo, Lumajang, Bondowoso, Bojonegoro dan Mojokerto. Disinilah terjadi korelasi yang sangat erat, dimana posisi Indonesia sebagai negara agraris ternyata mampu menjadi jalan keluar yang tepat bagi krisis energi yang sedang terjadi. Limbah organik yang dihasilkan dari pertanian dan peternakan ternyata dapat menghasilkan sebuah bioenergi baru yang dapat manggantikan posisi bahan bakar fosil yang selama ini nyaris tidak tergantikan sebagai bahan bakar utama di pembangkit-pembangkit listrik di Indonesia. Salah satu sumber energi alternatif adalah biogas. Gas ini berasal dari berbagai macam limbah organik seperti sampah biomassa, kotoran manusia, kotoran hewan dapat dimanfaatkan menjadi energi melalui proses anaerobik digestion. Kotoran sapi merupakan kotoran yang paling efisien digunakan sebagai penghasil biogas karena setiap 10-20 kg kotoran perhari dapat menghasilkan 2 m 3 biogas. Dimana energi yang terkandung dalam 1 m 3 biogas sebesar 2000-4000 kkal atau dapat memenuhi kebutuhan memasak bagi satu keluarga (4-5 orang) selama 3 jam [1]. Adapun Permasalahan yang akan dibahas adalah : 1. Bagaimana potensi energi terbarukan di Kecamatan Dander Kabupaten Bojonegoro. 2. Bagaimana kondisi eksisiting ketenagalistrikan di Kecamatan Dander Kabupaten Bojonegoro Jawa Timur. 3. Bagaimana analisis teknis, ekonomi, lingkungan dan sosial pembangunan PLT Biogas Mekarsasri Dander Bojonegoro. 4. Apakah teknologi biogas dapat diterapkan sebagai sumber energi baru dan terbarukan di Desa Dander Bojonegoro dengan menggunakan analisis keputusan. 5. Bagimana kondisi sebelum dan sesudah pembangunan PLT Biogas Mekarsari Dander Bojonegoro. II. TEORI DASAR Biogas Sebagai Sumber Energi Alternatif Biogas merupakan sebuah proses produksi gas bio dari material organik dengan bantuan bakteri. Proses degradasi material organik ini tanpa
melibatkan oksigen disebut anaerobik digestion gas yang dihasilkan sebagian besar (lebih 50 % ) berupa metana. material organik yang terkumpul pada digester (reaktor) akan diuraiakan menjadi dua tahap dengan bantuan dua jenis bakteri. Tahap pertama material orgranik akan didegradasi menjadi asam asam lemah dengan bantuan bakteri pembentuk asam. Bakteri ini akan menguraikan sampah pada tingkat hidrolisis dan asidifikasi. Hidrolisis yaitu penguraian senyawa kompleks atau senyawa rantai panjang seperti lemak, protein, karbohidrat menjadi senyawa yang sederhana. Sedangkan asifdifikasi yaitu pembentukan asam dari senyawa sederhana. Setelah material organik berubah menjadi asam asam, maka tahap kedua dari proses anaerobik digestion adalah pembentukan gas metana dengan bantuan bakteri pembentuk metana seperti methanococus, methanosarcina, methano bacterium. Biogas sebagian besar mengandung gas metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2), dan beberapa kandungan yang jumlahnya kecil diantaranya hydrogen sulfida (H2S) dan ammonia (NH3) serta hydrogen dan (H2), nitrogen yang kandungannya sangat kecil. Energi yang terkandung dalam biogas tergantung dari konsentrasi metana (CH4). Semakin tinggi kandungan metana maka semakin besar kandungan energi (nilai kalor) pada biogas, dan sebaliknya semakin kecil kandungan metana semakin kecil nilai kalor. Kualitas biogas dapat ditingkatkan dengan memperlakukan beberapa parameter yaitu : Menghilangkan hidrogen sulphur, kandungan air dan karbon dioksida (CO2).
pengisian bahan baku kedalam tangki pencerna dilakukan secara kontinyu (setiap hari) tiga hingga empat minggu sejak pengisian awal, tanpa harus mengelurkan bahan yang sudah dicerna.
Sistem Kerja Sebuah Instalasi Biogas (Aspek Teknis) Pada sebuah instalasi biogas, selalu terdapat reaktor atau digester. Reaktor adalah sebuah ruang tertutup yang digunakan sebagai media penyimpanan kotoran selama beberapa hari untuk menghasilkan gas yang tersimpan bersama kotoran yang kemudian disebut biogas. Dari beberapa jenis digester biogas yang sering digunakan adalah jenis kubah tetap (Fixed-dome) dan jenis Drum mengambang (Floating drum). Sistem produksi biogas dibedakan menurut cara pengisian bahan bakunya, yaitu pengisian curah dan pengisian kontinyu. Yang dimaksud dengan sistem pengisian curah (SPC) adalah cara pengantian bahan yang dilakukan dengan mengeluarkan sisa bahan yang sudah dicerna dari tangki pencerna setelah produksi biogas berhenti, dan selanjutnya dilakukan pengisian bahan baku yang baru. Sedangkan Yang dimaksud dengan pengisian kontinyu (SPK) adalah
Desa Mandiri Energi Desa Mandiri Energi merupakan alternatif pemecahan masalah penyediaan energi. Disamping itu pengembangan Program Desa Mandiri Energi diharapkan dapat mengurangi tingkat kemiskinan (Pro-Poor), memperkuat ekonomi nasional (ProGrowth) dan memperbaiki lingkungan (ProPlanet). Adapun kriteria sebuah desa bisa digolongkan sebagai DME yaitu: a. Pemanfaatan potensi energi setempat. b. Terciptanya kegiatan produktif yang merupakan dampak dari kegiatan pemanfaatan energi setempat. c. Penyerapan tenaga kerja baru.
-2-
Gambar 2.1 Skema Pemanfaatan Biogas dari Kotoran Sapi Pada Gambar di atas dapat dilihat Skema Pemanfaatan Biogas dari Kotoran Sapi. Baik penggunaan untuk keperluan rumah tangga, pertanian maupun sebagai sumber energi listrik. Aspek Ekonomi Pembangkit Aspek ekonomi dari pembangkit yang akan dibahas terdiri dari: 1. Biaya modal (capital cost) 2. Biaya bahan bakar 3. Biaya operasi dan perawatan (O&M cost) 4. Biaya pembangkitan total 5. Harga jual 6. Pendapatan per tahun 7. Nilai awal proyek (Net present value) 8. Laba investasi (ROI) 9. Benefit cost ratio 10.Payback periode
III. KONDISI BOJONEGORO KECAMATAN DANDER 3.1 Potensi Energi Terbarukan Biogas Peternakan Bojonegoro Kecamatan Dander Peternakan merupakan komponen utama dalam analisis pemanfaatan biogas sebagai
pembangkit listrik. Karena biogas yang akan digunakan sebagai bahan bakar berasal dari olahan limbah perternakan. Tabel 3.1 Laju Perkembangan Peternakan di Bojonegoro tahun 2006-2010 No 1 2 3 4
Jenis Ternak Sapi Kerbau Kambing Domba
2006
2007
2008
2009
2010*
93.490 93.669 121.153 138.649 142.043 4.128 4.130 1.076 979 947 65.922 66.251 68.901 70.405 72.633 97.202 97.710 100.823 101.077 99.937 * sampai triwulan ke 1 tahun 2010 (Dinas Peternakan Kabupaten Bojonegoro, 2010)
Tabel 3.2 Laju Populasi Hewan Ternak di Kecamatan Dander Dua Tahun terakhir Jenis 2009 2010* Sapi 4.514 4.676 Kambing 2.653 2.809 Domba 6.437 5.919 * sampai triwulan ke 1 tahun 2010
ekonomi di wilayah tersebut juga meningkat. Dapat dilihat pada tabel berikut [12] : Tabel 3.4 Jumlah Pelanggan listrik pertahun Kecamatan Dander Uraian 2005 2006 2007 2008 Rumah 10.605 10.699 10.911 12.226 Tangga Bisnis 1.552 1.545 1.534 1.720 Industri 6 6 6 7 Publik 355 370 414 464 (Sumber : PT PLN Dist Jawa Timur, Data Statistik 2009)
2009 13.232
Tabel 3.5 Energi Terjual per Sektor pertahun Kecamatan Dander (MWh) Uraian 2005 2006 2007 2008 Rumah 8.570,53 8.852,07 9.499,28 10.450,26 Tangga Bisnis 1.992,51 1.668,04 1.982,04 2.179,32 Industri 16.909,10 17.277,88 17.482,53 19.231,30 Publik 933,84 1.023,60 1.280,70 1.407,34 Total 28.405,98 28.821,59 30.244,55 33.268,22 (Sumber : PT PLN Dist Jawa Timur, Data Statistik 2009)
(Dinas Peternakan Kabupaten Bojonegoro, 2010)
Kelompok tani Mekarsari dari waktu ke waktu mengalami perkembangan yang signifikan. Disampaikan oleh Bupati, saat awal berdiri ternak yang dimiliki hanya 8 ekor, dan dalam perkembangannya mampu memiliki anggota 25 orang dengan jumlah sapi saat ini 411 ekor. Maka apabila diasumsikan tiap ekor sapi menghasilkan 25 kg kotoran per hari, maka sapi-sapi yang dikelola oleh Kelompok Tani-Ternak Mekarsari ini dapat menghasilkan 10.275 kg kotoran per hari. Angka ini belum ditambahkan dengan jumlah populasi sapi lain di Desa Dander yang tidak dikelola oleh Kelompok Tani-Ternak Mekarsari [14,15,16]. 3.2
Kondisi Ketenagalistrikan Bojonegoro Kecamatan Dander Dapat dilihat kondisi kelistrikan APJ Bojonegoro, dengan data-data sebagai berikut [9,12] : Tabel 3.3 Data Setiap Tahun Kondisi Listrik di APJ Bojonegoro Produksi Beban Faktor Energi Puncak Beban (MWh) (MW) (%) 2005 1.434.003 249,7 65,55 2006 1.481.500 251,0 67,37 2007 1.548.606 261,6 67,57 2008 1.665.411 265 71,74 2009 1.768.515 279 72,36 (Sumber : PT PLN Dist Jawa Timur, Data Statistik 2009)
Tahun
Kondisi kelistrikan Kecamatan Dander dari tahun ke tahun juga semakin meningkat, hal ini dikarenakan laju perkembangan penduduk dan
-3-
1.861 8 502
IV. ANALISIS PEMBANGUNAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BIOGAS KOTORAN SAPI 4.1 Kondisi Terakhir Potensi Biogas dan Ketenagalistrikan Desa Dander Bojonegoro Bojonegoro khususnya Kecamatan Dander merupakan salah satu sentra peternakan sapi di Jawa Timur. Besarnya populasi di suatu daerah akan berbanding lurus dengan potensi biogas yang bisa dimanfaatkan di daerah tersebut. Di Desa Dander sendiri terdapat sebuah kelompok tani-ternak dengan jumlah sapi yang relatif banyak dan pengelolaan yang sudah profesional. Kelompok tersebut adalah Kelompok Tani-Ternak Mekarsari Dander Bojonegoro. Pada awal berdirinya, kelompok ini hanya memiliki sekitar 12 ekor sapi saja, namun sekarang (2010) kelompok ini telah meiliki tidak kurang dari 411 ekor sapi, dengan laju rata-rata 8-10 ekor sapi per tahun. Diketahui bahwa seekor sapi dengan bobot 450 kg dapat menghasilkan limbah berupa feses dan urine lebih kurang 25 kg per hari. Dan apabila tidak dilakukan penanganan secara baik maka akan menimbulkan masalah pencemaran lingkungan udara, tanah dan air serta penyebaran penyakit menular. Dan salah satu penyelesaiannya adalah dengan mengolah limbah tersebut menjadi biogas yang dapat digunakan sebagai bahan bakar generator biogas untuk menghasilkan energi listrik. Rasio elektrifikasi di Desa Dander tergolong diatas rasio elektrifikasi Kabupaten Bojonegoro, hampir seluruh rumah tangga sudah teraliri listrik, namun tidak semua rumah tangga sudah menikmati listrik. Dan juga terdapat masalah lain yang dihadapi yaitu pemadaman bergilir di
2009 12.658,88 2.641,25 23.297,98 1.706,65 40.304,76
Desa Dander yang cukup sering. Seringnya pemadaman di Desa Dander membuat perlu adanya energi alternatif sebagai penghasil energi listrik terutama saat terjadi pemadaman. Dengan potensi peternakan yang relatif besar ditambah adanya sebuah peternakan besar di Desa Dander yaitu peternakan Mekar Sari yang bisa memudahkan proses pengolahan kotoran, maka Desa Dander berpotensi menjadi Desa Mandiri Energi dengan mengembangkan energi alternatif berupa biogas. 4.2 Peramalan Kebutuhan Energi Listrik Kebutuhan Energi Listrik Dander diramalkan dengan menggunakan dua metode yaitu, Metode Regresi dan DKL 3.01 Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Proyeksi Konsumsi Energi Listrik Kecamatan Dander (MWh) Tahun
Regresi
DKL
2010
45.800,1
46.267,74
2011
52.975,9
53.470,78
2012
59.892,3
62.176,20
2013
65.464,8
72.701,89
2014
75.504,1
85.433,02
2015
85.045,9
100.836,29
2016
96.974,1
119.477,22
2017
104.998
142.041,06
2018
117.797,1
169.358,11
2019
126.860,3
202.434,47
2020
135.820,5
242.489,23
4.3 Analisis Aspek Teknis Pembangkit Listrik Biogas di Peternakan Kelompok Tani Mekarsari Desa Dander Berikut ini akan dijelaskan proses pembangkitan energi listrik dari sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Biogas mulai dari proses pengolahan kotoran sapi menjadi biogas yang disebut dengan Anaerobic Digestion, hingga proses perubahan biogas menjadi energi listrik yang siap digunakan oleh para penduduk. Berikut diagram alir (flowchart) proses-proses tersebut.
Dari digaram alir di atas, dapat dijelaskan bahwa bahan-bahan organik dalam dalam hal ini kotoran sapi yang ditambahkan dengan air akan menjadi bahan baku utama proses Aaerobik. Proses tersebut akan menghasilkan Gas Methan (CH4) dan zat sisa. Zat sisa proses Aaerobik dapat digunakan sebagai pupuk urea, sedangkan Gas Methan itulah yang disebut sebagai biogas. Biogas tersebut kemudian digunakan sebagai bahan bakar sebuah Generator Set (Genset) biogas yang terdiri dari sebuah Mesin Gas sebagai motor penggerak sebuah Generator. Mesin Gas tersebut menggunakan Oksigen (dari udara bebas) dan biogas sebagai bahan bakar proses pembakaran, dan menghasilkan Karbondioksida dan uap air sebagai zat hasil pembakaran. Energi listrik yang dihasilkan oleh generator dapat segera digunakan oleh penduduk. Selain itu, biogas juga dapat digunakan untuk memasak dan lampu petromaks. 4.3.1 Kapasitas Biogas Sebagai Bahan Bakar Generator Listrik di Peternakan Kelompok Tani-Ternak Mekarsari Dander Di Peternakan Mekarsari pada tahun 2010 terdapat tidak kurang dari 411 ekor sapi. Sehingga penanganan limbahnya baik itu limbah padat maupun cair dalam bentuk feses dan urine yang dibuang berpotensi menimbulkan pencemaran lingkungan. Diketahui bahwa seekor sapi dengan bobot 450 kg dapat menghasilkan limbah berupa feses dan urine lebih kurang 25 kg per hari Dan untuk mengetahui proses konversi kotoran sapi menjadi biogas dapat dilihat dari tabel berikut yang didapatkan dari Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian Badan Litbang Pertanian, Departemen Pertanian [1,6]. Tabel 4.2 Kandungan Bahan Kering dan Volume Gas yang Dihasilkan Tiap Jenis Kotoran Jenis
Banyak Tinja (Kg/hari)
Kandungan Bahan Kering -BK (%)
Biogas yang Dihasilkan
(m 3 / kg.BK) Gajah 30 18 0,018-0,025 Sapi/Kerbau 25-30 20 0,023-0,040 Kambing/Domba 1,13 26 0,040-0,059 Ayam 0,18 28 0,065-0,116 Itik 0,34 38 0,065-0,116 Babi 7 9 0,040-0,059 Manusia 0,25-0,4 23 0,020-0,028 (Sumber : Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian Badan Litbang Pertanian, Departemen Pertanian,2008)
Dari tabel di atas dapat diketahui jumlah potensi biogas yang dapat dihasilkan oleh limbah kotoran sapi yang berada di Peternakan Mekarsari melalui perhitungan sebagai berikut : Gambar 4.1 Biogas Power Generation FlowChart
-4-
• Jumlah sapi di peternakan Mekarsari berjumlah 411 ekor. • Yang mempu menghasilkan 25 kg kotoran per hari. • Maka, produksi kotoran sapi perhari di Peternakan Mekarsari adalah sebesar : 411 X 25 = 10.275 kg / hari • Kandungan bahan kering untuk kotoran sapi adalah 20 %, maka kandungan bahan kering total adalah : 10.275 X 0,20 = 2.055 kg.BK • Sehingga, Potensi biogas dari kotoran sapi di Peternakan Mekarsari adalah sebesar : 2.055 X 0,04 = 82,2 m 3 / hari
Berdasarkan sumber Departemen Pertanian, untuk mengetahui konversi biogas menjadi energi lain, dapat dilihat pada tabel berikut [1] : Tabel 4.3 Konversi Biogas dan Penggunaannya Penggunaan Penerangan Memasak Tenaga Listrik
Energi 1m 3 biogas Lampu 60 - 100 Watt selama 6 jam Memasak 3 jenis makanan untuk 5 - 6 orang Menjalankan motor 1 hp selama 2 jam 4,7 kWh energi listrik *
(Sumber : Suriawiria, Menuai Biogas dari Limbah, 2005)
* Sumber : • Suriawiria, Menuai Biogas dari Limbah, Departemen Pertanian, 2005 • Feber Suhendra, The Usage Of biogas Technology To Reduce Livestock Pollutant in Bali on Clean Development Mechanism, Mulya Tiara Nusa, 2008
Dengan demikian potensi energi listrik yang dihasilkan dari limbah kotoran sapi yang ada di Peternakan Mekarsari adalah : 82,2 m 3 X 4,7 kWh = 386,6 kWh / hari dengan daya keluaran = 386,6 / 24 = 16,1 kW Dengan kapasitas 386,6 kWh/hari maka biogas dari kotoran sapi dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi terbarukan di sekitar Peternakan Mekarsari Desa Dander Bojonegoro untuk pembangkit listrik isolated. 4.3.2 Perancangan Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Biogas Peternakan Kelompok Tani Mekarsari Desa Dander Pada gambar di bawah ini, dapat dilihat layout rancangan sederhana dari instalasi pembangkit listrik biogas yang akan digunakan di Petrnakan Kelompok Tani Mekarsari Dander.
-5-
Gambar 4.2 Rencana Instalasi Pembangkit Biogas Penjelasan singkat dari rancangan instalasi di atas adalah : 1. Kotoran ternak dialirkan menuju Reaktor (Digester) melalui saluran masuk (inlet). 2. Sebelum masuk digester, kotoran ternak dicampur dengan air dengan perbandingan 1:1 dengan menggunakan pengaduk mekanis. 3. Kemudian gas yang dihasilkan dari campuran kotoran dan air dialirkan menuju penampung gas, dengan diatur oleh valve pengatur tekanan. 4. Penampung gas dibuat lebih dari satu agar biogas yang dihasilkan bisa digunakan untuk lebih dari satu fungsi. 5. Biogas dari penampung gas bisa digunakan untuk menyalakan lampu petromaks, kompor gas, dan generator biogas untuk kemudian menyalakan peralatan listrik. 6. Zat sisa proses Digesterisasi dapat digunakan langsung sebagai pupuk kandang atau diolah menjadi pupuk urea kemasan yang siap dijual. Dan komponen-komponen pembangkit listrik biogas yang akan digunakan di Peternakan Mekarsari antara lain : - Saluran Masuk Slurry (Kotoran Segar dan Air) Saluran ini digunakan untuk memasukkan slurry sebagai bahan utama ke dalam reaktor (digester). - Sistem Pengaduk Di Peternakan Mekarsari sistem pengadukan yang paling mungkin dilakukan agar kotoran segar dan air tercampur secara sempurna adalah dengan pengadukan mekanis. - Reaktor (Digester) Reaktor yang digunakan untuk pembangkitan biogas di Peternakan Mekarsari menggunakan Tipe Kubah dikarenakan tekanan yang dihasilkan
oleh tipe ini relatif stabil, dan mempunyai harga yang relatif lebih murah.
Adapun spesifikasi dari Generator tersebut adalah [18]: Series
• Volume total digester = (lama proses x aliran bahan) [7] 80 % • 411 ekor sapi @kotoran 25 kg/hari = 10.275 kg • Perbandingan air dan kotoran 1:1 ( ρair = 1kg / liter )
Model
• Maka aliran perhari adalah 10.275 kg kotoran + 10.275 liter air = 20.550 liter slurry • Lama proses 10-40 hari Sehingga : Volume basah = 20.550 liter × 10 =205.500 liter Volume total = (205.500) / 80%
Alternator
Fuel Rated Power min (kW) Rated Power max (kW) Rated Current (A) Rated Voltage (V) Rated Frequency (Hz) Rated Power Factor Rated Speed (rpm) Model Type
= 256.875 liter = 256,875 m 3 • Dengan proses pengisian yang digunakan adalah proses pengisian Kontinyu
- Saluran Keluaran Residu Saluran ini digunakan untuk mengeluarkan kotoran yang telah difermentasi oleh bakteri. Saluran ini bekerja berdasarkan prinsip kesetimbangan tekanan hidrostatik. Residu yang keluar pertama kali merupakan slurry masukan yang pertama setelah waktu retensi. Sesuai penjelasan sebelumnya, sisa pengolahan kotoran ini masih bisa digunakan sebagai pupuk kompos yang baik bagi tanaman karena terjadi penurunan COD sehingga kotoran mengandung lebih sedikit bakteri patogen sehingga aman untuk pemupukan sayuran atau buah, terutama untuk konsumsi segar. - Katup Pengaman Tekanan (Control Valve) Katup pengaman ini digunakan sebagai pengatur tekanan gas dalam biodigester. Katup pengaman ini menggunakan prinsip pipa T, bila tekanan gas dalam saluran gas lebih tinggi dari kolom air, maka gas akan keluar melalui pipa T, sehingga tekanan dalam biodigester akan turun. - Saluran Gas Saluran gas ini disarankan terbuat dari polimer untuk menghindari korosi. - Penampung Gas Penampung gas adalah sebuah ruang kedap udara yang digunakan sebagai tempat penyimpanan biogas yang telah dihasilkan dari proses biodigester sebelum disalurkan ke kompor atau genset biogas. Besar volume total dari penampung-penampung gas, kurang lebih sama dengan perhitungan potensi biogas di Peternakan Mekarsari per-harinya yaitu 82,2 m 3 . Penampung gas yang akan digunakan di PLT Biogas mekarsari dibuat lebih dari satu agar biogas yang dihasilkan bisa digunakan untuk lebih dari satu fungsi. - Generator (Genset) Biogas Generator biogas yang akan digunakan di Peternakan Mekarsari adalah generator dengan daya keluaran 20 kW sesuai dengan potensi biogas di sana yang bisa mencapai 386,6 kWh/hari atau 16,11 kiloWatt perjamnya.
-6-
Gas Engine
Nos of Silinder Bore*Stroke (mm) Total Displacement cc) Compression Ratio Rated Power (kW/ps) Rated Speed (rpm) Speed Regulation Starting Mode
20GFT Biogas, Natural Gas, LPG 10 20 36 240/400 50 0,8 lag 1500 4100Q in line, 4-stroke, electric control igntion 4 100*115 3,61 11 27/36,7 1500 electrical electrical 6,8
NG consumption (m 3 /hour) L*W*H (m) 1.5*0.8*1.2 Packing Data N.W (kg) 650 (Sumber : Shanghai Chenchang Power Technology Co., Ltd.)
Harga dari sebuah Generator Set 20 kW seperti di atas adalah rata-rata 4.800 US$ [18] - Jaringan Distribusi Pada proses penyaluran daya pada PLT Biogas Mekarsari ini, jarak pelanggan terdekat adalah 20 meter, sedangkan jarak pelanggan terjauh adalah 500 meter diasumsikan dari rumah pembangkit. 4.4 Analisis Aspek Ekonomi Tabel 4.4 Biaya Investasi Instalasi PLT Biogas di Peternakan Kelompok Tani Mekarsari Jenis Data Kapasitas Terinstal Waktu Operasi Bahan Bakar
Nilai 16,1 kW 15 tahun Kotoran SAPI 16.100 US$/ Biaya Investasi Pembangunan (1.000 US$/kW) [19] (Sumber : Center for Research on Material and Energy-ITB, data diolah kembali)
Maka biaya investasi total adalah : Biaya investasi total = biaya investasi instalasi + harga generator set = 16.100 + 4.800 = 20.900 US$ Biaya Pembanguna n =
Capital Investment Cost 20.900 USD = Installed Capacity 16,1 kW
= 1300 US$ / kW Dan berikut ini hasil perhitungan ekonomi investasi dari PLT Mekarsari Dander Bojonegoro
Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Biaya PLT Biogas Mekarsari Perhitungan Biaya Pembangkitan (US$ / kW) Umur Operasi (Tahun) Kapasitas (kW) Biaya Bahan Bakar (US$ / kWh) Biaya O & M (US$ / kWh) Biaya Modal (US$ / kWh) Total Cost (US$ / kWh) Harga Jual (US$ / kWh) Investasi total (US$)
6% 1300 15 16,1
Suku Bunga 9% 1300 15 16,1
12 % 1300 15 16,1
0,001
0,001
0,001
0,0041 0,02866 0,03376 0,03882 20.900
0,0041 0,0345 0,0396 0,04554 20.900
0,0041 0,0409 0,0460 0,0529 20.900
4.4.1 Pendapatan perTahun Jumlah pendapatan per tahun/ Cash in Flow (CIF) dapat dihitung dari kWhoutput dan selisih Biaya Pokok Penyediaan (BPP) dengan Biaya Pembangkitan atau dengan kata lain keuntungan penjualan (KP). Untuk daerah Jawa Timur, biaya pokok penyediaan listrik tegangan menengah sebesar Rp. 855,00/kWh. a. Dengan menggunakan suku bunga 6% CIF = KP · kWhoutput = (BPP – HJ) · kWhoutput = (Rp 855/kWh – Rp 388,24/kWh) x 75219,2 kWh/tahun = Rp 35,11 juta/tahun
b. Dengan menggunakan suku bunga 9% CIF = KP · kWhoutput = (BPP – HJ) · kWhoutput = (Rp 855/kWh – Rp 455,4/kWh) x 75219,2 kWh/tahun = Rp 30,06 juta/tahun
digunakan untuk menutup investasi yang dikeluarkan. Dari hasil perhitungan dapat diketahui bahwa dengan suku bunga 6%, dana investasi dapat dikembalikan paling cepat pada tahun ke-6 dan dengan benefit tertinggi sejak PLT Biogas Mekarsari beroperasi. Pada suku bunga 9 %, dana investasi dapat dikembalikan paling cepat pada tahun ke-7. Sedangkan pada suku bunga 12 % dana investasi dapat dikembalikan paling cepat pada tahun ke-9. Data tersebut dapat digunakan sebagai pembanding untuk perhitungan Payback periode. Dimana Payback periode adalah lama waktu yang dibutuhkan agar nilai investasi yang diinvestasikan dapat kembali dengan utuh. 4.5 Analisis Aspek Sosial IPM di Kabupaten Bojonegoro terus mengalami peningkatan yang relatif signifikan dari tahun ke tahun, hal ini mengindikasikan adanya peningkatan kesejahteraan penduduk di Kabupaten Bojonegoro dari tahun ke tahun. Tabel 4.6 Laju IPM Kabupaten Bojonegoro dan Jawa Timur 2005 2006 2007 2008 63.60 64.93 65.50 65.83 Bojonegoro 68.42 69.18 69.78 70.38 Jawa Timur * angka sementara (Sumber : BPS Jawa Timur, 2010)
2009 66.43 70.98*
Tingkat kesejahteraan masyarakat Jawa Timur apabila diukur dengan indikator IPM terus mengalami peningkatan. Dimana IPM Jawa Timur pada tahun 2008 sebesar 70,38 dan meningkat pada tahun 2009 mencapai 70,98, yang berada pada urutan 18 secara nasional.
c. Dengan menggunakan suku bunga 12% CIF = KP · kWhoutput = (BPP – HJ) · kWhoutput = (Rp 855/kWh – Rp 529/kWh) x 75219,2 kWh/tahun = Rp 24,52 juta/tahun
4.4.2 Net Present Value Net Present Value (NPV) ini menghitung jumlah nilai sekarang dengan menggunakan Discount Rate tertentu dan kemudian membandingkannya dengan investasi awal (Initial Invesment). Selisihnya disebut NPV. Apabila NPV tersebut positif, maka usulan investasi tersebut diterima, dan apabila negatif ditolak. Dari hasil perhitungan, tampak bahwa pada suku bunga 6% nilai NPV mulai positif pada tahun ke-8, pada suku bunga 9% nilai NPV-nya mulai positif pada tahun ke-12, sedangkan suku bunga 12 % nilai NPV-nya selalu negatif. Hal ini berarti bahwa investasi untuk PLT Bogas pada suku bunga 6% dan 9% layak untuk dilaksanakan. 4.4.3 Return Of Investment Return of Investment adalah kemampuan pembangkit untuk mengembalikan dana investasi dalam menghasilkan tingkat keuntungan yang
-7-
-Aspek Sosial Penerimaan Masyarakat Setempat Kelompok Tani-Ternak Mekarsari Dander Bojonegoro sampai saat ini memiliki 30 anggota, dan diperkirakan jumlah anggota akan terus meningkat hingga menjadi 50-an anggota dalam 5 tahun ke depan. Secara umum pemanfaatan limbah kotoran sapi untuk generator listrik di Kelompok Tani-Ternak Mekarsari tidak mendapatkan reaksi resisitif dari penduduk dan tokoh masyarakat setempat. Namun permasalahan terjadi pada proses pembagian energi listrik hasil dari pengolahan limbah kotoran sapi. Para anggota kelompok Kelompok Tani-Ternak Mekarsari menghendaki listrik yang dihasilkan diprioritaskan untuk didistribusikan pada rumah tangga yang menjadi anggota Kelompok Tani-Ternak Mekarsari, dan beberapa fasilitas umum seperti Puskeswan (Pusat Kesehatan Hewan), Musholla, Puskesmas, fasilitas peternakan, dan penerangan jalan yang menjadi akses menuju peternakan.
4.6 Analisis Aspek Lingkungan - Clean Development Mechanism (CDM) Sebuah PLT Biogas dapat berpartisipasi di dalam mekanisme CDM. Dengan nilai carbon tax sebesar 0,045 USD / kWh, maka untuk PLT Biogas kotoran sapi di Mekarsari dengan produksi 75.219,2 kWh/tahun, maka nilai carbon credit yang didapat adalah sebesar 3.384,86 USD atau sekitar Rp. 33.848.600.
= Daya Terpasang x Faktor Kapasitas x 16 = 16,1 kW x 0,8 x 16 = 206,08 kWh/hari = 206.080 Wh/hari
4.7 Analisis Beban dan Konsumen Tenaga Listrik 4.7.1 Kemampuan Daya Beli Masyarakat Data kelistrikan dan kependudukan yang menjadi acuan adalah daya terpasang dan pendapatan perkapita penduduk Kabupaten Bojonegoro untuk mengetahui seberapa besar daya beli energi listrik masyarakat Kabupaten Bojonegoro. Dengan input data sebagai berikut : Pendapatan perkapita penduduk setiap bulan = Rp. 733.000 [20] Dengan mengasumsikan dalam satu rumah tangga terdapat 4 anggota keluarga, sehingga didapat : Pendapatan Rumah Tangga = Rp 733.000 x 4 = Rp. 2.932.000 Dengan diasumsikan pengeluaran rumah tangga untuk energi listrik rata-rata adalah 8%, maka pengeluarannya sebesar Rp. 234.560.
Dimana rancangan pengaturan beban di sisi konsumen adalah : • 10 Rumah dengan daya terpasang 220 VA • 30 Rumah dengan daya terpasang 450 VA • 1 buah musholla dengan daya terpasang PLN 450 VA • 1 buah Puskeswan dengan daya terpasang PLN 900 VA • 1 buah Puskesmas dengan daya terpasang PLN 900 VA • Penerangan Peternakan dan Lampu Penerangan Jalan
Dari hasil perhitungan didapatkan nilai daya beli masyarakat adalah : 234.560 × 477,94 = 562,541Rp Daya beli2009 = KWh 199.284 dimana 199.284 adalah rata-rata biaya total pemakaian listrik, dan 477,94 adalah harga ratarata energi listrik per-kWh. Dengan daya beli listrik rumah tangga sebesar Rp.562,541/kWh maka harga jual energi listrik dari energi terbarukan biogas mampu dibayar oleh masyarakat karena rata-rata harga jual energi listrik dari energi terbarukan biogas di berbagai tingkat suku bunga masih dibawah daya beli untuk listrik rumah tangga. 4.7.2 Manajemen Kebutuhan Energi Listrik Pada bagian ini dibahas pengaturan di sisi beban atau konsumen yang akan memanfaatakan PLT Biogas Mekarsari. Pengaturan ini diperlukan agar energi listrik yang dihasilkan dapat disalurkan secara merata dan proporsional kepada penduduk yang menjadi sasaran pemanfaatan PLT Biogas Mekarsari ini. Dengan asumsi Generator biogas akan dioperasikan selama 16 jam sehari, maka energi keluaran dari PLT Biogas Mekarsari ini adalah :
-8-
Dan dengan kapasitas daya keluaran adalah : = Output Generator (kW) / faktor daya = 16,1 / 0,8 = 20,125 kVA
Dari hasil perhitungan di masing-masing beban didapat total energi terpakai berdasarkan Rancangan Manajemen Beban di atas adalah : = 107,68 kWh/hari Dan total daya terpasang adalah : = (220 x 10) + (450 x 30) + (450 x 1) + (900 x 2) + 60 + 400 = 18,410 kVA V. KESIMPULAN Berdasarkan hasil perhitungan dan analisa yang telah dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan antara lain : 1. Biogas memiliki prospek yang baik sebagai energi alternatif pengganti energi tidak terbarukan di Indonesia yang sedang mengalami krisis energi yang ditandai dengan semakin langka dan tingginya harga bahan bakar yang berdampak pada semakin tingginya biaya produksi pembangkit tenaga listrik. Di Peternakan Kelompok Tani-Ternak Mekarsari, pemanfaatan biogas dengan menggunakan kotoran sapi sangat potensial, dari 411 ekor sapi berpotensi menghasilkan energi listrik sebesar 386,6 kWh/hari. 2. Sebagian besar pembangkit tenaga listrik yang menyuplai wilayah Bojonegoro masih menggunakan sumber energi berbahan bahan energi non-renewable. Dengan beban puncak yang mencapai 279 MW pada tahun 2009, dan semakin menipisnya bahan bakar untuk pembangkit-pembangkit non renewable tersebut,
maka pembangkit listrik dengan bahan bakar renewable mutlak diperlukan. 3. Dari analisa aspek teknis, diperoleh kesimpulan: Komponen sipil PLT Biogas ini terdiri dari saluran masuk, sistem pengaduk, reaktor (digester), saluran keluaran residu, katup pengaman tekanan, saluran gas dan penampung gas. Komponen elektro-mekanik PLT Biogas ini terdiri dari Generator set (GenSet) Biogas 20 kW, Sistem kontrol ELC (Electronic Load Control) dan jaringan distribusi dengan kabel tembaga NYM 4x16 mm2. PLT Biogas direncanakan dapat memenuhi kebutuhan 40 rumah tangga, sebuah musholla, sebuah Puskesmas dan Puskeswan, serta penerangan jalan. Analisa aspek ekonomi yang telah dilakukan, diperoleh kesimpulan: Biaya pembangunan PLT Biogas Mekarsari sebesar 20.900 USD atau setara dengan Rp.209 juta. Biaya pembangkitan total yang terdiri dari biaya modal dan operasional antara lain, untuk suku bunga i=6% adalah Rp.337,6/kWh; untuk suku bunga i=9% adalah Rp.396/kWh; untuk suku bunga i=12% adalah Rp.460/kWh; Harga jual listrik rata-rata PLT Biogas (dari tiga suku bunga) Rp.457,55/kWh. 4. Dengan daya beli listrik rumah tangga sebesar Rp.562,541/kWh dibandingkan dengan harga jual rata-rata energi listrik biogas (dari tiga suku bunga) yang masih dibawah daya beli untuk listrik rumah tangga yaitu sebesar Rp.457,55/kWh. Maka masyarakat di sekitar Petrnakan Kelompok Tani Mekarsari mampu untuk membeli energi listrik dengan bahan bakar Biogas tersebut. Selain itu, jika dilihat dari parameter-parameter dalam analisa keputusan yaitu dari segi teknis, ekonomi, lingkungan, dan sosial dengan beberapa aspek seperti cadangan bahan baku, penguasaan teknologi, penanggulangan limbah dan aspek ekonomi didapatkan total perhitungan aspek-aspek tersebut sebesar + 50, maka Pembangkit Listrik Tenaga Biogas dengan menggunakan kotoran sapi layak untuk dikembangkan di Peternakan Kelompok Tani Mekarsari. 5. Diperkirakan akan terjadi perubahan yang signifikan terhadap keadaan penduduk di sekitar Petrnakan Kelompok Tani Mekarsari setelah dibangunnya sebuah Pembangkit Listrik Biogas Kotoran Sapi. Baik dari segi lingkungan yang sebelumnya kotor karena banyak limbah kotoran sapi yang tidak diolah, menjadi bersih karena terolahnya limbah tersebut. Kondisi ketenagalistrikan dan ekonomi yang awalnya sering terganggu karena seringnya terjadi pemadaman, menjadi tidak terganggu. Hingga dampak yang bagus untuk peningkatan kualitas
-9-
komoditi peternakan di daerah tersebut. Sehingga tujuan utama Menuju Desa Mandiri Energi dapat segera tercapai. DAFTAR PUSTAKA Suriawiria, Menuai Biogas dari Limbah, 2005 Mahmudsyah Syarifuddin, LPPM-ITS, Masukan / tanggapan UU Energi no.30 tahun 2007. 3. Undang-undang Republik Indonesia Nomor 30 Tahun 2007 Tentang Energi. 4. PLN Statistik 2009, PT PLN (Persero) Jakarta, 2009 5. Jawa Timur dalam angka 2010, BPS Jawa Timur, 2010 6. Teguh Wikan Widodo, Ana N, A.Asari dan Elita R, Pemanfaatan Limbah Industri Pertanian Untuk Energi Biogas, 2009, Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian Badan Litbang Pertanian, Departemen Pertanian 7. Teguh Wikan Widodo, A.Asari, Teori dan Konstruksi Instalasi Biogas, 2009, Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian Badan Litbang Pertanian, Departemen Pertanian. 8. Bibit Supardi, MEMBANGUN DESA MANDIRI ENERGI, 2008, Uninersitas Gajah Mada 9. Bojonegoro dalam angka 2009, BPS Jawa Timur, 2009 10. Dinas Peternakan Kabupaten Bojonegoro, 2010 11. Dinas Peternakan Provinsi Jawa Timur, 2010 12. PLN Statistik 2009, PT PLN (Persero) Jawa Timur, 2009 13. Kecamatan Dander dalam angka 2009, BPS Jawa Timur, 2009 14. http://mekarsari-dander.blogspot.com/ 15. www.zonaberita.com, 2010 16. Peternakan Mekarsari Dander Bojonegoro Jawa Timur 17. Dinas Kependudukan Dan Catatan Sipil Kab Bojonegoro, 2010 18. http://www.ccc-sh.com, Shanghai Chenchang Power Technology Co., Ltd. 19. Harsono Soepardjo, Energi Baru dan Terbarukan, 2007, Kompas 20. http://www.bojonegorokab.go.id, website resmi pemerintah Kabupaten Bojonegoro, 2010 1. 2.
Andi Hanif, dilahirkan di Surabaya pada tanggal 13 Juli 1987. Pada tahun 2005 penulis lulus dari SMUN 6 Surabaya, dan melanjutkan studi di D3 Teknik Elektro Industri PENSITS, dan lulus pada tahun 2008, dan melanjutkan studi S1 di Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) jurusan Teknik Elektro bidang studi Sistem Tenaga.
- 10 -
