HALAMAN PERNYATAAN Yang bertanda tangan dibawah ini: Nama
: Mei Kurniawan
NIM
: 20120120051
Program Studi
: Teknik Elektro
Fakultas
: Teknik
Universitas
: Universitas Muhammadiyah Yogyakarta
Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa naskah Tugas Akhir “Analisis potensi kotoran ternak sapi sebagai pembangkit listrik tenaga biogas di Pantai Baru Bantul” merupakan hasil karya tulis saya sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjaanaan di Perguruan Tinggi dan sepanjang pengetahuan penulis juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis disebutkan sumbernya dalam naskah dan daftar pustaka dengan mengikuti tata cara dan etika penulisan karya tulis ilmiah yang lazim.
Yogyakarta, 16 Desember 2016 Penulis
Mei Kurniawan
iii
MOTTO
Tanpa cinta, kecerdasan itu berbahaya. Dan tanpa kecerdasan, cinta itu tidak cukup.
Harus konsisten dalam menekuni bidang disiplin ilmu yang anda pelajari. Karena konsisten anda bisa seperti saya (Habibie).
Failure only happens when we give up. (Baharuddin Jusuf Habibie)
v
PERSEMBAHAN
Syukur alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan petunjuk dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Dengann penuh rasa syukur, tugas akhir ini penulis persembahkan kepada : 1. Kedua orang tuaku Bapak Yatno dan Ibu Yahmini yang paling aku cintai dan aku sayangi sepanjang hayatku yang senantiasa mendoaakan, menyayangi dan mendidiku sepenuh jiwa. 2. Adikku Ayem Dwi Lestari dan Retno Wulandari yang memberi semangat dan motivasi dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Unutk simbok Karti tercinta selalu menyayangiku sepenuh hati, dan paman, bibi, sepupu, keponakan yang selalu memberikan semangat dan doa untuk kesuksesanku menuntut ilmu.
vii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillah, puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya berupa kesehatan dan kesempatan sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “Analisis potensi kotoran ternak sapi sebagai pembangkit listrik tenaga biogas di Pantai Baru Bantul” dengan baik. Sholawat serta salam semoga selalu tercurah kepada Nabi Muhammad SAW. yang telah membawa umat manusia dari zaman kebodohan menuju zaman yang penuh dengan ilmu pengetahuan. Penyelesaian tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang tidak terhingga kepada: 1. Kedua orang tuaku Bapak Yatno dan Ibu Yahmini yang tak henti-hentinya mendoakan dan mendukung baik secara moral maupun material; 2. Bapak
Prof.
Dr.
Bambang
Cipto,
M.A.
Rektor
Universitas
Muhammadiyah Yogyakarta yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk menimba ilmu di lembaga ini; 3. Bapak Jazaul Ikhsan, S.T., M.T., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta; 4. Bapak Ir. Agus Jamal, M.Eng. selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro yang telah memberikan izin penyusunan tugas akhir kepada penulis; 5. Bapak Rahmat Adiprasetya A.H, S.T., M.Eng. selaku Dosen Pembimbing I dan Ibu Anna Nur Nazilah Chamim S.T., M.Eng. selaku Dosen
viii
Pembimbing II yang dengan sabar membimbing, memberi petunjuk dan mengarahkan penulis selama Tugas Akhir; 6. Dosen Penguji 7. Segenap Dosen Pengajar Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta; 8. Staf Tata Usaha Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta; 9. Staf Laboratorium Prodi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta; 10. Teman seperjuangan Fajar, Aprizal semangat jiwe, Rizky, Gandhi, yang telah berbagi susah senang selama 4 tahun terakhir, semoga kita tetap bersama selamanya; 11. Teman-teman mahasiswa teknik elektro 2012 dan anak kos Rw yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang sangat menginspirasi; 12. Teman-teman KKN Hendra, Eko, Heru, Ryo, Amel, Inggi, Vendy, Anggit yang telah bersama-sama selama sebulan ber-KKN di dusun Niron, Ds. Pandowoharjo; 13. Semua pihak yang telah berpengaruh dalam hidup penulis secara langsung maupun tidak langsung yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, terima kasih telah hadir di hidup penulis. Teriring doa semoga bantuan dan amal keaikan yang diberikan kepada penulis mendapat imbalan pahala dan ridho dari Allah SWT. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna, hal ini mengingat kemampuan dan pengalaman dalam penyusunan tugas akhir ini yang terbatas. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk perbaikan dan pengembangan penelitian selanjutnya. Tidak ada yang dapat penulis berikan selain ucapan terima kasih atas seluruh bantuan yang telah diberikan.
ix
Akhir kata semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat dan memberi tambahan ilmu bagi para pembaca. Semoga Allah SWT meridhoi kita semua, aamiin. Wassalammu’alakum Wr. Wb.
Yogyakarta, 16 Desember 2016 Penulis
Mei Kurniawan
x
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL .............................................. Error! Bookmark not defined. LEMBAR PENGESAHAN .................................... Error! Bookmark not defined. HALAMAN PERNYATAAN ................................ Error! Bookmark not defined. LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR ...... iError! Bookmark not defined. MOTTO ................................................................. Error! Bookmark not defined. INTISARI ............................................................... Error! Bookmark not defined. LEMBAR PERSEMBAHAN ................................ Error! Bookmark not defined. KATA PENGANTAR ..................................................................................... viii DAFTAR ISI .......................................................... Error! Bookmark not defined. DAFTAR GAMBAR .............................................. Error! Bookmark not defined. DAFTAR TABEL .................................................. Error! Bookmark not defined. BAB I PENDAHULUAN ....................................... Error! Bookmark not defined. 1.1
Latar Belakang....................................... Error! Bookmark not defined.
1.2
Perumusan Masalah ............................................................................... 2
1.3
Batasan Masalah .................................................................................... 2
1.4
Tujuan Penelitian ................................................................................... 3
1.5
Manfaat Penulisan ................................................................................. 3
1.7
Sistematika Penulisan ............................................................................ 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI ................................... 5 2.1
Tinjauan Pustaka ................................................................................. 5
2.2
Dasar Teori .......................................................................................... 6
2.2.1 Sumber Potensi .................................................................................. 6 2.2.2 Pembangkit Listrik Tenaga Biogas ..................................................... 7 2.2.3 Pengertian Biogas............................................................................... 8 2.2.4 Proses Pembentukan Biogas ............... Error! Bookmark not defined. 2.2.5 Potensi Pemanfaatan kotoran Sapi .................................................... 13 2.2.6 Manfaat Energi Biogas ..................................................................... 13 2.3
Faktor yang Mempengaruhi Pembentukan Biogas .......................... 15
2.3.1 Nutrisi dan Penghambat bagi bakteri Anaerob .................................. 15 2.3.2 Digestifikasi Anaerobik .................................................................... 15 2.3.3 Lama Proses ..................................................................................... 16 xi
2.3.4 Derajat Keasaman (pH) .................................................................... 16 2.3.5 Kandungan Nitrogen dan Rasio Karbon Nitrogen ............................. 17 2.3.6 Pengadukan Bahan Organik ............................................................. 18 2.3.7 Pengaturan Tekanan ......................................................................... 19 2.4
Konversi Energi Biogas dan Pemanfaatannya ................................. 19
2.4.1 Konversi Energi Biogas Untuk Ketenagalistrikan ............................. 19 2.5
Digester Biogas................................................................................... 20
2.5.1 Jenis-jenis Digester Biogas ................. Error! Bookmark not defined. 2.5.2 Komponen utama Digester ................. Error! Bookmark not defined. 2.5.3 Teknik Pencucian Biogas ................... Error! Bookmark not defined. 2.6
Homer................................................................................................. 27
2.7.1 Tutorial HOMER ............................... Error! Bookmark not defined. 2.7
Konfigurasi HOMER......................................................................... 29
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ....................................................... 30 3.1
Metodologi Penelitian .......................................................................... 30
3.2
Alat Penelitian ..................................................................................... 30
3.3
Bahan Penelitian .................................................................................. 30
3.4
Lokasi Penelitian ................................................................................. 31
3.5
Tahapan Persiapan ............................................................................... 32
3.6
Langkah-Langkah Penyusunan Karya Tulis ......................................... 32
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASANError! Bookmark not defined. 4.1 Perhitungan Potensi Biogas di Kawasan Peterbakan Pantai Baru Bantul Yogyakarta ....................................................... Error! Bookmark not defined. 4.1.1 Kondisi Peternakan Sapi Pantai Baru bantul YogyakartaError! Bookmark not defined. 4.1.2 Potensi Pembentukan Bahan Bakar Biogas di Peternakan Sapi Pantai Baru Bantul Yogyakarta................................ Error! Bookmark not defined. 4.2
Data Beban ............................................ Error! Bookmark not defined.
4.3
Perancangan Sistem Homer ................................................................. 41
4.3.1 Simulasi Primary Load 1 .................................................................. 42 4.3.2 Generator 1 ...................................................................................... 43 4.3.3 Grid.................................................................................................. 45 4.4
Analisis Optimasi Homer ....................... Error! Bookmark not defined.
4.4.1 Hasil Konfigurasi Homer.................... Error! Bookmark not defined. xii
4.4.2 Analisa Konfigurasi Sistem Optimal................................................. 49 4.4.3 Potensi Biogas .................................................................................. 49 4.4.4 Hasil Pembangkit Sistem .................................................................. 51 4.4.5 Analisi Sistem Optimal..................................................................... 53 4.4.6 Biaya Biaya ...................................................................................... 54 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................. Error! Bookmark not defined. 5.1
Kesimpulan............................................ Error! Bookmark not defined.
5.2 Saran .......................................................... Error! Bookmark not defined. DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 58
xiii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Skema pembangkit listrik tenaga biogas............................................ 7 Gambar 2.2 Digestifikasi Anaerobik alamiah dan buatan ................................... 16 Gambar 2.3 Digester biogas ............................................................................... 20 Gambar 2.4 Fixed dome (kubah terbuka) ........................................................... 21 Gambar 2.5 Floating dome (kubah apung).......................................................... 23 Gambar 2.6 Skema Pencucian Biogas secara fisika ............................................ 26 Gambar 2.7 Tampilan utama HOMER ............................................................... 28 Gambar 3.1 Peta Lokasi Pantai Baru, Srandakan, Kabupaten Bantul, Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta ............................................................................. 31 Gambar 3.2 Flowchart Metodologi Penelitian .................................................... 32 Gambar 4.1 Pemilihan Komponen Homer Energy .............................................. 41 Gambar 4.2 Simulasi data beban menggunakan Homer Energy .......................... 42 Gambar 4.3 Penggunaan energi listrik setiap jamnya dalam sehari ..................... 42 Gambar 4.4 Penggunaan energy listrik per jam untuk tiap bulan ........................ 43 Gambar 4.5 Perancangan Sistem Generator 1 ..................................................... 44 Gambar 4.6 Cost Curve Generator 1 .................................................................. 44 Gambar 4.7 Fuel Curve Generator 1 ................................................................... 45 Gambar. 4.8 Perancangan Untuk Sistem Grid .................................................... 46 Gambar 4.9 Perancangan Konfigurasi Homer..................................................... 47 Gambar 4.10 Hasil Kalkulasi Konfigurasi Homer Energy .................................. 47 Gambar 4.11 Jumlah rata-rata feedstock biogas dalam setahun........................... 49 Gambar 4.12 Hasil produksi biogas per bulan dalam setahun ............................. 50 Gambar 4.13 Massa biogas yang dihasilkan per kg ............................................ 50 Gambar 4.14 Daya yang dibangkitkan konfigurasi ............................................. 51 Gambar 4.15 Produksi listrik per bulan dalam satu tahun ................................... 52 Gambar 4.16 Grafik Produksi dan Konsumsi Listrik .......................................... 52
xiv
DAFTAR TABEL
Gambar 2.1 Komponen penyusun biogas ........................................................... 11 Gambar 2.2 Nilai kesetaraan biogas dan energi yang dihasilkan ......................... 12 Gambar 2.3 Rasio C/N beberapa bahan organik ................................................. 18 Gambar 2.4 Konversi Energi GasMetan menjadi Energi Listrik ......................... 19 Gambar 2.5 Kelebihan dan kekurangan jenis digester kubah tetap ...................... 22 Gambar 4.1 Potensi Biogas ................................................................................ 37 Gambar 4.2 Data beban pantai baru.................................................................... 38 Gambar 4.3 Konsusmsi energi listrik di wilayah Pantai Baru ............................. 40 Gambar 4.4 Hasil konfigurasi sistem optimal HOMER energy ........................... 48 Gambar 4.5 Kelebihan daya listrik PLTBG Pantai Baru ..................................... 53 Gambar 4.6 Nominal cash flow konfigurasi sistem On-Grid ............................... 55
xv
LAMPIRAN
Data Beban Pantai Baru
59
Genset Biogas
(https://www.alibaba.com) Spesifikasi Genset Biogas
60
