LAPORAN TUGAS AKHIR SUBSTITUSI KONSUMSI BENSIN DAN LPG BAHAN BAKAR GENSET 5 kW DENGAN GAS HASIL GASIFIKASI KAYU GAMAL DAN KAYU KALIANDRA
Oleh : 1. M. Faiz Hardiansyah
I 8313032
2. Jatsika Firdha
I 8313028
3. Aulia Medista Navitri
I 8313008
4. Doni Alfianto
I 8313015
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016
KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kepada Allah Subhana hu wa ta’ala, sehingga kami dapat menyelesaikan Tugas Akhir sampai dengan selesainya penyusunan Laporan Tugas Akhir ini. Pelaksanaan Tugas Akhir dan penulisan Laporan Tugas Akhir kami tidak akan berjalan lancar tanpa dukungan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu kami menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1.
Ayah, Ibu dan keluarga tercinta atas doa dan dukungannya baik secara moril dan materiil
2.
Bapak Mujtahid Kaavessina, S.T., M.T., Ph.D. selaku Ketua Program Studi Diploma III Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3.
Bapak Wusana Agung Wibowo, S.T.,M.T. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang senantiasa memberikan pengarahan dalam pengerjaan maupun penyusunan Laporan Tugas Akhir ini.
4.
Bapak Dr. Sunu Herwi Pranolo yang telah memberi bantuan tenaga dan pikiran serta dukungan.
5.
Mas Haniv, Mas Furqon, Mas Saifudin, dan Mas Audi dari S1 Teknik Kimia UNS sebagai teman seperjuangan dalam melaksanakan tugas akhir dan penelitian di Power House Teknik Kimia UNS.
6.
Rekan-rekan mahasiswa angkatan 2013 Program Studi Diploma III Teknik Kimia UNS yang selalu memberi semangat.
Kami menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu kami mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari semua pihak demi penyempurnaan laporan ini. Akhirnya kami selaku penyusun meminta maaf kepada semua pihak, apabila dalam pelaksanaan Tugas Akhir dan penyusunan laporan ini terdapat kesalahan. Kami berharap laporan ini dapat bermaanfaat bagi semua pihak dan semoga Allah SWT senantiasa memberikan anugrah Nya pada kita. Surakarta,
Juli 2016
Penyusun vi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ........................................................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................................ ii LEMBAR KONSULTASI ................................................................................................. iii KATA PENGANTAR ........................................................................................................ v DAFTAR ISI...................................................................................................................... vi DAFTAR TABEL ............................................................................................................ viii DAFTAR GAMBAR ......................................................................................................... ix INTI SARI ......................................................................................................................... x BAB I PENDAHULUAN ................................................................................................... 1 I.1. Latar Belakang ......................................................................................................... 1 I.2. Rumusan Masalah.................................................................................................... 3 I.3. Tujuan ...................................................................................................................... 3 I.4. Manfaat .................................................................................................................... 3 BAB II LANDASAN TEORI ............................................................................................. 4 II.1. Tinjauan Pustaka ..................................................................................................... 4 II.1.1. Kayu Gamal ...................................................................................................... 4 II.1.2. Kayu Kaliandra ................................................................................................. 5 II.1.3. Gasifikasi .......................................................................................................... 7 II.1.4. Gas Produser sebagai Umpan Motor Bakar .................................................... 10 BAB III METODOLOGI .................................................................................................. 12 III.1. Alat dan Bahan..................................................................................................... 12 III.1.a Daftar Bahan ................................................................................................... 12 III.1.b Daftar Alat dan Spesifikasi ............................................................................. 12 III.1.c Skema Rangkaian Alat .................................................................................... 18 III.2. Metode ................................................................................................................. 18 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................................... 27 IV.1. Bahan Baku Biomassa ......................................................................................... 27 IV.2. Produksi Gas Produser ......................................................................................... 28 IV.3. Pembangkitan Listrik ........................................................................................... 31 IV.3.1. Operasi Genset Single-fuel .............................................................................. 31 IV.3.2. Operasi Dual-fuel ............................................................................................ 31 IV.3.2.1 Genset Bensin............................................................................................. 31 IV.3.2.2 Genset LPG ................................................................................................ 35 vi
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................ 38 V.1. Kesimpulan ........................................................................................................... 38 V.2. Saran ..................................................................................................................... 39 DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................... 40 LAMPIRAN
vii
DAFTAR TABEL
Tabel II.1
Hasil Analisis Ultimate Kayu Gamal dan Kayu Kaliandra................................. 7
Tabel III.1
Daftar Bahan Penelitian..................................................................................... 12
Tabel IV.1
Data Operasi Gasifikasi .................................................................................... 27
Tabel IV.2
Rentang Ukuran Biomassa Kayu Gamal dan Kayu Kaliandra............................ 27
Tabel IV.3.
Komposisi Gas Produser.................................................................................... 30
viii
DAFTAR GAMBAR Gambar I.1
Konsumsi Energi Dunia Tahun 2004-2014............................................................. 1
Gambar II.1
Prinsip Proses Gasifikasi......................................................................................... 10
Gambar III.1
Skema Rangkaian Alat........................................................................................ 18
Gambar III.2
Alur Kerja............................................................................................................... 19
Gambar IV.1 Gambar Pemotongan rentang ukuran biomassa Kayu Gamal dan Kayu Kaliandra 27 Gambar IV.2 Hasil Potongan (a) Kayu Gamal, (b) Kayu Kaliandra.............................................. 28 Gambar IV.3 Pembakaran gas produser hasil gasifikasi (a) Kayu Gamal (b) Kayu Kaliandra...... 30 Gambar IV.4 Kurva Laju Konsumsi Bahan Bakar Bensin (L/ kVAh) tiap daya output listrik genset single-fuel dan dual-fuel............................................................................... 32 Gambar IV.5 Kurva hasil penghematan kayu Gamal dan kayu Kaliandra.................................... 32 Gambar IV.6 Kurva Laju Konsumsi Bahan Bakar LPG (kg LPG/ kVAh) tiap daya output listrik genset single-fuel dan dual-fuel............................................................................... 35 Gambar IV.7 Kurva hasil penghematan kayu Gamal dan kayu Kaliandra.................................... 36
ix
INTISARI
M. Faiz Hardiansyah, Jatsika Firdha, Aulia Medista Navitri, Doni Alfianto, 2016, ”Substitusi Konsumsi Bensin dan LPG Bahan Bakar Genset 5 kW dengan Gas Hasil Gasifikasi Kayu Gamal dan Kayu Kaliandra”, Program Studi Diploma III Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta Gasifikasi biomassa merupakan proses yang mengubah biomassa menjadi gas mempan bakar (gas produser). Gas tersebut selanjutnya dapat digunakan untuk mensubstitusi sebagian kebutuhan bahan bakar genset dengan sistem dual-fuel. Gasifikasi pada dasarnya merupakan proses pirolisa pada suhu sekitar (150 – 900)°C, diikuti oleh proses oksidasi gas hasil pirolisa pada suhu (900 – 1400)°C, serta proses reduksi pada suhu (600 – 900)°C.
Penelitian bertujuan menentukan parameter-parameter gasifikasi kayu Kaliandra dan kayu Gamal untuk menghasilkan gas mempan bakar. Penelitian ini menentukan persentase penghematan konsumsi bahan bakar spesifik pada pembangkitan listrik dengan sistem dual-fuel menggunakan genset bensin dan genset LPG pada variasi beban listrik. Alat pengkonversi biomassa menjadi gas produser menggunakan jenis downdraft-gasifier with throat dengan kapasitas 5 kg/jam. Mesin genset yang digunakan adalah genset berbahan-bakar bensin dan LPG dengan kapasitas output listrik 5 kW. Biomassa yang digunakan adalah kayu Kaliandra (Calliandra calothyrsus) dan Gamal (Gliricidia sepium). Penentuan parameter-parameter gasifikasi kayu Kaliandra dan kayu Gamal, dan operasi dual-fuel pembangkitan listrik untuk penghematan bahan bakar fosil dengan berbagai variasi beban listrik (0%, 40%, 60%, 80%, dan 100% dari beban listrik maksimum genset). Pengamatan operasi genset dual-fuel dilakukan terhadap getaran mesin, output listrik, konsumsi bahan bakar dan konsumsi biomassa pada berbagai variasi beban listrik. Penambahan gas produser ke dalam mesin genset dibatasi melalui pengamatan getaran mesin. Berdasarkan hasil penelitian untuk genset bensin diperoleh penghematan sebesar 68,55% dan 44,29% (basis L/kVAh) berturut-turut untuk Kaliandra dan Gamal. Sementara itu, untuk genset LPG diperoleh penghematan sebesar 50,69% dan 47,94% (basis kg/kVAh) berturut-turut untuk Kaliandra dan Gamal. Nilai kesetaraan kayu Kaliandra terhadap bahan bakar konvensional adalah 0,89 kg Kaliandra/L bensin , dan 2,78 kg/kg LPG. Sedangkan, nilai kesetaraan kayu Gamal terhadap bahan bakar konvensional adalah 3,08 kg/L bensin dan 3,64 kg/kg LPG.
