LAporAn Akhir
Pengembangan Desa Mandiri Energi di Provinsi Gorontalo
BADAN LINGKUNGAN HIDUP, RISET DAN TEKNOLOGI INFORMASI
(BALIHRISTI) PROVINSI GORONTALO
2011
1. Latar Belakang Sistem energi saat ini menghadapi tantangan sangat serius. Tantangan tersebut dapat dibagi paling tidak dalam tiga kelompok besar, yaitu tingkat elektrifikasi yang masih rendah, ketergantungan pada sumber energi fosil, dan ketergantungan pada pemanfaatan energi biomassa secara tradisional. Tiga tantangan besar di atas, yang membuat belum tercapainya sistem energi global yang berkelanjutan, dapat dijawab dengan sinergi antara peningkatan efisiensi energi dan peningkatan pemanfaatan sumber energi baru dan terbarukan. DME adalah desa yang masyarakatnya memiliki kemampuan memenuhi lebih dari 60% kebutuhan energi (listrik dan bahan bakar) dari sumber energi terbarukan yang dihasilkan melalui pendayagunaan potensi sumber daya setempat. Pengembangan DME berangkat dari fakta bahwa sekitar 45% dari 70 ribu desa di Indonesia masuk dalam kategori desa tertinggal yang minim infrastruktur dan fasilitas penunjang lainnya (sumber air bersih, akses energi, dan lainnya) (ESDM, 2007). Selain itu, program ini dijalankan sebagai salah satu jawaban tantangan keterbatasan energi yang makin terasa dan kerusakan lingkungan akibat kurang terjaganya fungsi pelestarian lingkungan. DME diharapkan memenuhi kriteria sebagai berikut: 1) Pemanfaatan energi setempat, 2) Terciptanya kegiatan produktif yang merupakan dampak kegiatan pemanfaatan energi setempat dan 3) Penyerapan tenaga kerja baru, baik langsung (menangani unit pembangkit energi) maupun tidak langsung (menangani kegiatan produktif yang ditumbuhkan). Kriteria ini perlu dipenuhi untuk menjamin tercapainya tujuan 1) peningkatan pasokan energi bagi masyarakat, 2) penganekaragaman sumber energi masyarakat, 3) peningkatan produktivitas kegiatan ekonomi masyarakat desa, 4) peningkatan kesempatan kerja, dan 5) peningkatan kesejahteraan pada umumnya melalui penyediaan energi terbarukan yang terjangkau dan berkelanjutan. Tantangan pengembangan DME dapat dikelompokkan dalam bentuk: 1) Problem kompetensi teknis – teknologis sepanjang supply chain, 2) Koordinasi stakeholder hingga tingkat pelaksana lokal, 3) Penanganan komprehensif di tingkat desa, 4) Dukungan komprehensif sepanjang life time infrastruktur energi DME, dan 5) keterkaitan aktifitas energy dengan penumbuhan UMKM lokal.
Dilatarbelakangi oleh kondisi tersebut LPPM UGM menjalankan solusi total yang merupakan penanganan komprehensif untuk pengembangan Desa Mandiri Energi. Dalam solusi tersebut LPPM UGM menempatkan diri sebagai salah satu simpul pada jejaring fungsional stakeholder terkait. Masing-masing stakeholder akan difungsikan sesuai dengan kompetensi dan kedudukannya masing-masing. Dengan skema tersebut di Gorontalo dijalankan Program Pengembangan Desa Mandiri Energi. Biogas adalah campuran dari berbagai jenis gas seperti metan (CH4) (50-65%), CO2 (30-40%), hydrogen sulfide (kurang dari 1%) dan gas yang lain seperti nitrogen, hidrogen, dan sedikit CO. Biogas juga mengandung uap air yang perlu dihilangkan. Biogas bersifat mudah terbakar yang diproduksi oleh mikroba ketika material organik difermentasikan dalam kondisi yang sesuai (suhu, kelembaban) Komposisi utama biogas adalah CH4 yang bersifat tidak berbau, berasa dan berwarna, namun karena campuran gas tertentu maka bau biogas seperti bau bawang sampai bau telur busuk. Pemanasan global berhubungan dengan akumulasi berbagai gas yang ada di atmosfer. Gas-gas tersebut adalah carbon dioksida, methane, nitrogen oksida dan uap air, radiasi infra merah pada kondisi normal akan terhalang masuk ke bumi. Fenomena ini analog dengan rumah kaca buatan, karena kaca akan menghalangi masuknya sinar, tetapi penutupan permukaan tersebut dapat menimbulkan panas.
2. Manfaat Manfaat yang diharapkan dihasilkan oleh kegiatan ini adalah sebagai berikut: 1.
meningkatkan kesejahteraan masyarakat desa melalui Program Desa Mandiri Energi di Provinsi Gorontalo yang dilaksanakan mengacu kepada potensi daerah dimana kegiatan tersebut dilakukan,
2.
meningkatkan kualitas kehidupan masyarakat desa di lokasi kegiatan melalui suatu kegiatan yang mengacu kepada potensi setempat baik dalam dimensi ekonomi, sosial, maupun budaya, dan
3.
menumbuhkan kemampuan kompetitif masyarakat desa di lokasi kegiatan serta membuka akses ke pihak perbankan.
4.
Memasak
5.
Penerangan
6.
Bahan bakar dual fuel engine •
“Biogas adalah bahan bakar kelas tinggi, sehingga bisa dipakai didalam mesin bakar.
•
Biasanya dipakai dual-fuel engines yang menyerupai mesin disel yang masih menggunakan 20-30% solar dengan 70 – 80 persen biogas.
•
Mesin ini dapat dipakai untuk: Menggerakkan mesin-mesin pemroses hasil pertanian Menggerakkan pompa irigasi Memutar turbin menjadi listrik”
7.
Bakan bakar pada pembangkit listrik tenaga biogas
3. Tujuan Tujuan yang akan dicapai oleh kegiatan ini adalah untuk mendapatkan hal-hal sebagai berikut: 1.
rumusan kebutuhan energi listrik dan bahan bakar untuk rumah tangga di lokasi sasaran
2.
rumusan kesiapan pembangunan laboratorium dan DME energi utamanya yang berbasis limbah bio, dengan juga memperhatikan kemungkinan pengembangan pemanfaatan energi matahari dan air.
3.
rumusan kesiapan jejaring pendukung DME
4.
rumusan kondisi UMKM sebagai energy user dan sebagai komponen jejaring pendukung
5.
design instalasi energi berbasis limbah bio di lokasi yang ditetapkan
6.
penetapan mekanisme kerja jejaring pendukung lokasi DME yang ditetapkan
7.
inisiasi organisasi pengelola DME di lokasi yang ditetapkan
8.
inisiasi laboratorium berbasis masyarakat sebagai komponen jejaring pendukung DME di lokasi yang ditetapkan
4. Lokasi Kerja Lokasi kerja ditetapkan di Desa Tanjung Harapan Dusun Botulandio Kecamatan Wonosari Kab. Boalemo
5. Tahapan Kerja Kegiatan yang diusulkan ini akan dijalankan sesuai dengan tahapan kerja sebagai berikut.
evaluasi sumber energi terbarukan (fokus pada bio)
pendataan potensi jejaring pendukung
evaluasi potensi UMKM
penetapan lokasi
desiminasi design instalasi energi
inisiasi organisasi pengelola
inisiasi laboratorium berbasis masyarakat
5.1. Evaluasi Sumber Energi Terbarukan
Salah satu kriteria DME adalah pemanfaatan energi setempat. Dalam kerangka pembangunan berkelanjutan, maka dipilih solusi berbasis pemanfaatan energi terbarukan lokal. Ini untuk meningkatkan diversifikasi energi pedesaan sehingga mampu mengurangi tingkat ketergantungan terhadap energi fosil. Selain itu, pemanfaatan energi terbarukan perlu dikembangkan untuk membuka lebar akses layanan energi modern pada masyarakat. Berdasar pertimbangan aspek penguasaan operasional, pemeliharaan dan pengembangan yang dipunyai sumber daya lokal, maka pengembangan DME tahap ini difokuskan pada instalasi berbasis sumber energi bio (bahan bakar) dengan memperhatikan pengembangan pemanfaatan energi matahari (listrik) dan energi air. Evaluasi dilakukan untuk mengetahui kontinuitas kualitas ketersediaan sumber energi. Perbandingan akan dilakukan terhadap kebutuhan energi di daerah yang menerima pasok. Berikut adalah beberapa hal inti yang akan direkam dalam evaluasi yang memanfaatkan berbagai data sekunder ini.
Macam sumber energi terbarukan
Letak sumber energi terbarukan
Besar sumber energi terbarukan (intensitas, volume, debit, dll.)
Kontinuitas pasok sumber energi terbarukan
Perkiraan kelayakan teknis – ekonomis pembangunan instalasi energi
Kesederhanaan instalasi energi
Perbandingan kapasitas instalasi energi terhadap kebutuhan energi
5.2. Pendataan Potensi Jejaring Pendukung
Salah satu langkah dalam solusi total adalah pembangunan jejaring pendukung bagi DME. Jejaring pendukung dalam pengembangan DME akan berfungsi utamanya sebagai 1) organisasi pengelola DME, 2) lembaga penyedia layanan pelatihan, 3) lembaga penyedia dukungan financial, 4) lembaga penyedia layanan perbaikan dan pemeliharaan, dan 5) lembaga pemasok suku cadang. Jejaring pendukung dibentuk atas sinergi berbagai stakeholder terkait, utamanya di tingkat lokal. Para stakeholder tersebut antara lain adalah Perguruan Tinggi, Sekolah Menengah Kejuruan, Balai Litbang Daerah, bengkel-bengkel lokal serta UMKM atau usaha besar dengan jenis usaha dan kompetensi tertentu. Jejaring pendukung merupakan syarat vital keberlanjutan operasional dan perkembangan suatu DME. Hal-hal utama yang direkam dalam pendataan potensi ini adalah
Macam lembaga yang diprediksikan mampu diberdayakan dalam jejaring pendukung
Fasilitas dan kompetensi yang dimiliki lembaga
Lokasi lembaga terhadap lokasi DME
Fleksibilitas aspek formal kelembagaan
Potensi untuk dikembangkan sebagai laboratorium berbasis masyarakat
5.3. Evaluasi Potensi UMKM
Sesuai kriteria DME kegiatan pemanfaatan energi setempat ditujukan salah satunya agar mendorong kegiatan produktif yang mampu menciptakan lapangan kerja baru, baik langsung (menangani unit pembangkit energi) maupun tidak langsung (menangani kegiatan produktif
yang
ditumbuhkan).
Penguatan
kegiatan
pengembangan DME akan memberikan daya tarik
ekonomi
di
pedesaan
berbasis
bagi masyarakat desa untuk
mengembangkan berbagai alternatif kegiatan ekonomi baru. Ini akan ikut menekan laju urbanisasi. Evaluasi dilakukan untuk memetakan potensi manfaat instalasi energi terhadap perkembangan UMKM setempat. Dari sini akan dapat dibangun sistem integrasi UMKM dengan instalasi energi. Selain itu akan dipetakan kompetensi dan jenis usaha UMKM yang mampu mendukung supply chain instalasi energi dan mampu mengembangkan usaha baru di bidang energi. Diharapkan masyarakat pedesaan dapat menjual energi dalam bentuk listrik maupun bahan bakar sebagai sumber pendapatan baru. Evaluasi UMKM ini utamanya akan mengandalkan data sekunder. Hal-hal utama yang menjadi perhatian dalam survey adalah sebagai berikut.
Jumlah UMKM
Macam usaha UMKM
Macam energi listrik dan bahan bakar yang dikonsumsi UMKM untuk kegiatan usaha
Letak
5.4. Penetapan Lokasi
Aktifitas pendataan dan evaluasi dilakukan di lokasi yang diusulkan oleh Pemda dalam hal ini Tim UGM bersama dengan Balihristi dengan melalui survei ke kecamatan Wonosari, Desa Tanjung Harapan yang mempunyai potensi peternakan yang besar memiliki lahan seluas 8 (delapan) Ha yang ditanami rumput gajah untuk pakan ternak. Dan desa ini akan dijadikan sebagai laboratorium
pengembangan
DME
berbasis
limbah
peternakan
yang
akan
menghasilkan energi berupa biogas. Di samping itu wilayah ini masih ada daerah yang belum mendapat aliran listrik. Dengan pemanfaatan limbah peternakan untuk diubah menjadi energi listrik sangat diharapkan untuk mendukung pengadaan listrik dari limbah ternak dari peternakan di wilayah tersebut. Tabel berikut ini menunjukkan kelompok ternak yang ada di wilayah Kecamatan Wonosari.
Potensi Peternakan di Kecamatan Wonosari : No
Nama Desa
Sapi
Kambing
Kuda
Babi
Itik
Ayam
Lainlain
1
Mekarjaya
525
5
-
-
-
4.700
-
2
Harapan
355
46
6
5
862
1.307
-
3
Sukamaju
1.225
18
12
-
180
450
-
4
Dulohupa
448
-
4
-
50
3.000
-
5
Jatimulya
265
38
-
-
220
580
-
6
Bongo Dua
1.000
60
1
-
100
4.000
-
7
Tri Rukun
390
5
3
120
45
564
-
8
Raharja
430
10
-
60
100
2.150
-
9
Tanjung
1.201
3
-
-
406
876
-
Harapan 10
Bongo III
756
55
1
33
168
1.956
-
11
Dimito
560
50
-
-
-
2.540
-
12
Sukamulya
120
20
-
-
-
2.350
-
13
Pangeya
124
15
-
-
-
964
-
14
Sari Tani
1.300
60
-
-
160
4.050
-
Jumlah Ternak
8.699
385
27
218
2.291 29.487 -
Berdasarkan ketiga aktifitas tersebut dilakukan analisis untuk menentukan pilihan lokasi tempat pengembangan Desa Mandiri Energi. Kriteria penilaian yang menjadi pertimbangan penentuan lokasi diuraikan dalam tabel berikut.
Tabel Kriteria Penentuan Lokasi Pengembangan DME Kriteria
Keterangan
Kebutuhan energi Status energi
Sumber energi terbarukan
Kesiapan pengelolaan
Jejaring pendukung
UMKM Dukungan
Terdapat kebutuhan energi, baik sektor rumah tangga maupun usaha (UMKM) Daerah yang belum mendapat layanan jaringan listrik PLN menempati prioritas lebih tinggi Mempunyai sumber energi terbarukan dengan kesinambungan kualitas dan kuantitas pasok yang memadai. Untuk kegiatan ini difokuskan pada sumber energi berbasis limbah bio, dengan tetap memperhatikan pengembangan pemanfaatan matahari dan air. Daerah dengan lebih dari satu sumber energi terbarukan dengan kelayakan teknis-ekonomis mendapat prioritas lebih tinggi. Terdapat indikasi penerimaan masyarakat lokal terhadap pengembangan DME, khususnya di sisi instalasi energi terbarukan. Terdapat potensi kelembagaan/kemampuan SDM yang bisa dijadikan basis inisiasi, operasional dan pengembangan organisasi pengelola. Lokasi terletak tidak jauh dari berbagai institusi atau fasilitas yang bisa menjadi jejaring pendukung DME. Terdapat potensi peningkatan kegiatan UMKM sebagai dampak pengembangan energi lokal. Daerah dengan UMKM dengan jenis dan kompetensi yang layak dikembangkan sebagai usaha berbasis energi mendapat prioritas lebih tinggi. Mendapat dukungan Pemda setempat
5.5. Proses Pembuatan Biogas •
Hydrolisis
•
Pada tahap ini peranan bakteri sangat dominan. Bakteri berperan memutuskan rantai panjang karbohidrat kompleks, protein, dan lipida menjadi senyawa rantai pendek.
•
Acetogenesis
•
Pada tahap ini, bakteri mengubah senyawa rantai pendek hasil dari proses hidrolisis menjadi asam asetat, hidrogen (H2), dan karbondioksida (CO2)
•
Methanogenesis
•
Bakteri methanogenik mendekomposisikan senyawa dengan berat molekul rendah menjadi senyawa dengan erat molekul tinggi. Sebagai contoh, bakteri menggunakan hidrogen,
karbondioksida,
karbondioksida.
dan
asam
asetat
untuk
membentuk
metana
dan
5.6. Kegunaan Bio-Slurry
1.
Bio-slurry adalah cairan yang keluar dari digester yang merupakan campuran cairan dan padatan (lumpur), dapat digunakan sebagai:
2.
Pupuk (bio-ferlilizer)
3.
Slurry kaya akan berbagai jenis nutrisi tanaman is seperti nitrogen, pospor and kalium (NPK).
4.
Biogas slurry/effluent yang telah terfermentasi dengan sempurna dapat memperbaiki
sifat-sifat
fisis,
kimia
dan
biologis
dari
tanah
yang
mengakibatkan kenaikan hasil panen secara kuantitas maupun kualitas. 5.
Dapat digunakan sebagai penghanti lapisan tanah bagian atas yang sekaligus bisa melepaskan nutrisi ke tanaman.
6.
Pakan ternak dan ikan
7.
Kegunaan lain dari cairan keluar bio-digester adalah ditebarkan ke kolam sebagai nutrisi dari alga, ikan dan itik.
8.
Slurry dapat dipake untuk substitusi pakan ikan sampai dengan 15% dan akan melipatgandakan hasil perikanan.
9.
Bisa juga digunakan untuk pupuk tanaman hidroponik
5.7. Kondisi Optimum Digester 1.
Suhu •
Temperatur optimum untuk mengasilkan biogas adalah 35 oC. Suhu yang dingin akan mengurangi kuantitas gas secara signifikan
•
Secara umum semakin panas suhu, maka semakin cepat bakteri memakan bahan organik didalam kotoran sehingga perlu lebih sering diisi kotoran baru
Perbandingan peningkatan gas metan dan temperatur (Diadaptasi dari Fry, 1973)
1 m3 setara dengan : •
Tiap 1 ekor sapi menghasilkan kotoran rata2 22 kg tiap hari.
•
Gas metan yg dihasilkan 0,3 sampai 0,98 m3 tiap hari.
•
Tiap 1 ekor sapi menghasilkan kotoran rata2 22 kg tiap hari.
•
Gas metan yg dihasilkan 0,3 sampai 0,98 m3 tiap hari.
Waktu tinggal (R) •
Waktu tinggal yang baik pada suhu optimum 30-35 oC adalah sekitar 50-60 hari, sedangkan untuk daerah yang cukup dingin bisa sampai 70-80 hari.
•
Waktu tinggal dihitung dengan rumus dibawah ini
R = V/F Dimana R = waktu tinggal, hari V = volume digester, liter F = pengisian, liter/hari
Perbandingan pertumbuhan gas metan pada suhu 15°C dan 35°C (Diadaptasi dari Fry, 1973)
Jenis – jenis digester yang umum: •
Floating steel drum tekanan rendah
•
Fixed dome tekanan tinggi
•
Tunnel/plug flow tekanan rendah, jenis plug flow
1. Floating dome
Floating digester ( laboratorium lipi jogja )
2. Fixed Dome
Desain pembangkit listrik tenaga Biogas
Berikut aktifitas saat tim melakukan survei dan sosialisasi Desa Mandiri energi.
Gambar 1. Sosialisasi DME di Kecamatan Wonosari
Gambar 2. Sosialisasi pada jajaran kecamatan Wonosari
Gambar 3. Survei di Kecamatan Wonosari untuk menentukan lokasi laboratorium DME
Sosialisasi dengan masyarakat dilokasi pengembangan Desa Mandiri Energi
Dialog langsung dengan masyarakat
Pembuatan Lubang untuk bak penampungan kotoran
Penggalian lubang dengan kedalaman 2 meter dan diameter 2 meter
Peninjauan lokasi oleh Plt. Kepala Balihristi & Kabid Riset
Pelatihan Maintenance
Pelatihan Maintenance Modifikasi Genset
Pengresmian Laboratorium Desa Mandiri Energi
Pengresmian DME yang dihadiri oleh Kementerian ESDM, Kementerian PDT, UGM Jogyakarta, Pertamina Pusat Jakarta a.
Desiminasi Desain Instalasi Energi
Dengan terp[ilihnya Desa Tanjung Harapan, Kecamatan Wonosari sebagai laboratorium dengan basis limbah ternak untuk energi alternatif berupa biogas, maka sebagai persiapan pembangunan instalasi biodigester di lokasi yang ditetapkan, dilakukan langkah desiminasi desain instalasi pemanfaatan energi berbasis limbah organik dalam hal ini limbah ternak. Rancangan disesuaikan dengan kelayakan sumber energi terbarukan di tingkat lokal. Pembangunan instalasi biodigester ini yang sangat penting adalah dengan pemberdayaan masyarakat dengan memanfaatkan bahan-bahan yang tersedia di wilayah tersebut dan akan bersifat berkelanjutan serta akan dilakukan replikasi di wilayah lain. b.
Inisiasi Organisasi Pengelola
Keberlanjutan dan pengembangan DME akan terwujud dengan makin banyaknya desa yang melakukan usaha menuju ke kemandirian energi, dan dapat mengembangkan potensi ekonomi dari hal aktivitas tersebut. Hal tersebut akan mengembangkan aktifitas ekonomi berbasis rakyat, berdaya saing dan berwawasan lingkungan. Ini menuntut adanya sebuah organisasi pengelola di tingkat desa yang memiliki kemampuan mendayagunakan sumber daya lokal (fisik, manusia, dan jejaring) untuk
Mengelola operasional dan kebutuhan pemeliharaan instalasi energi
Mengembangkan kemampuan untuk memproduksi unit instalasi energi sebagai respon perkembangan kebutuhan energi
Memberi layanan energi ke daerah lain
Pembentukan, inisiasi, operasional dan pengembangan organisasi pengelola akan sangat tergantung pada kemampuan mengelola karakter dan dinamika masyarakat lokal. Selain itu, operasional organisasi pengelola harus terintegrasi dengan susunan kelembagaan di tingkat lokal.
c.
Inisiasi Laboratorium Berbasis Masyarakat
Keberlanjutan dan perkembangan DME ditentukan salah satunya oleh kemampuan lokal untuk secara mandiri menyelesaikan setiap permasalahan, dalam hal ini yang terkait dengan instalasi energi. Selain itu DME diharapkan pula untuk dapat mengembangkan berbagai usaha baru berbasis pada energi terbarukan. Untuk itu diperlukan dukungan laboratorium yang mampu dijalankan dan dikembangkan oleh masyarakat lokal. Laboratorium ini akan dikembangkan di lembaga yang telah secara relatif mapan beroperasi di lokasi pengembangan DME.
