STUDI PEMANFAATAN KOTORAN SAPI UNTUK GENSET LISTRIK BIOGAS, PENERANGAN DAN MEMASAK MENUJU DESA NONGKOJAJAR (KECAMATAN TUTUR) MANDIRI ENERGI.
OLEH : Dhika Fitradiansyah Riliandi 2205 100 003 Dosen Pembimbing Dosen Pembimbing 1 1 Ir. Syarifuddin Mahmudsyah, M.Eng
Dosen Pembimbing 2 Ir. Teguh Yuwono
LATAR BELAKANG Kondisi ketenagalistrikan di Indonesia saat ini :
1.
Total Pembangkit di Indonesia sebesar 25.218 MW, yang sebagian besar terdiri dari energi fosil. Pada saat ini di Kabupaten pasuruan menggunakan bahan bakar minyak/gas (PLTGU Grati) dengan kapasitas 500MW.
2.
Pertumbuhan permintaan tenaga listrik selama kurun waktu 10 tahun terakhir mencapai rata-rata 6 – 9% setiap tahunnya (Sumber Data Statistik PLN). Hal ini tidak diimbangi dengan pasokan listrik yang cukup.
3.
Terjadi krisis energi listrik di beberapa daerah beberapa tahun terakhir di indonesia. Khususnya di desa nongkojajar yang sering mengalami pemadaman 3-8 kali dalam satu bulan
Penggunaan Jenis Pembangkit Di Indonesia
Sumber: Data statistik PLN tahun 2008
KAPASITAS PEMBANGKIT TERPASANG
Panas Bumi 2% PLTU Batu Bara 27%
Gas Turbine 4%
Diesel 1%
Hidro 16%
Geothermal 2% Combine Cycle Gas 21%
Hydroelectric 14%
Fuel oil 34%
Natural gas 24% PLTU BBM 5%
PLTU Gas 6%
Combine Cycle BBM 18%
Coal 26%
PERMASALAHAN 1. 2.
3. 4.
5.
Bagaimana Kondisi energi dan ketenagalistrikan khususnya di Kabupaten Pasuruan desa Nongko Jajar saat ini? Bagaimana Penggunaan energi terbarukan di Kabupaten Pasuruan? Bagaimana cara mengatasi krisis energi listrik yang terjadi di Kabupaten Pasuruan khususnya di desa Nongko Jajar? Bagaimana Potensi energi baru terbarukan khususnya biogas dengan menggunakan kotoran sapi perah di desa Nongko Jajar-Kabupaten Pasuruan yang kaitannya terhadap sumber energi listrik? Apakah teknologi biogas dapat diterapkan sebagai sumber energi baru dan terbarukan di desa nongko jajar dengan menggunakan analisa keputusan?
TUJUAN PENELITIAN 1. 2.
3. 4. 5.
Menemukan sumber energi alternatif renewable baru untuk menggantikan sumber energi non renewable. Untuk mengidentifikasi jumlah produksi dan potensi kotoran Sapi Perah di Nongko Jajar. Membangun sumber pembangkit tenaga listrik agar ketersediaan energi listrik terpenuhi. Untuk mengetahui dampak pembangunan PLT Biogas kotoran Sapi terhadap lingkungan sekitar. Untuk mengetahui kelayakan investasi pembangunan proyek pembangkit dari perspektif ekonomi.
METODOLOGI PENELITIAN Studi literatur
Pengumpulan data
Analisis Peramalan Kebutuhan Listrik
Analisa Investasi
Penulisan Buku Tugas Akhir
Analisa Studi Kelayakan Analisa dampak lingkungan
TEORI PENUNJANG
Sekilas Kecamatan Tutur
Secara administrasi wilayah Kecamatan tutur terbagi atas 12 wilayah
kelurahan Pada tahun 2010 kecamatan tutur memiliki peternakan sapi perah sebesar 16 ribu ekor sapi perah. Desa nongkojajar merupakan daerah peternakan yang cukup besar kecamatan Tutur, pada tahun 2010 di desa nongkojajar terdapat 10.400 ekor sapi perah.
• Berdasarkan registrasi penduduk tahun 2007 jumlah penduduk
Kecamatan Tutur sebesar 51.595 jiwa, terdiri dari laki-laki 25.998 jiwa (50.4 % ) dan perempuan 25.598 jiwa ( 49.6 % ). Dengan luas wilayah sebesar 86,300 km2 , Kepadatan penduduk di Kecamatan Tutur tahun 2007 adalah 598 per km2. • Perekonomian Kecamatan Tutur dalam tahun 2007 tumbuh sebesar 5.07%, pertumbuhan tersebut lebih besar dibandingkan tahun 2005 yang hanya 4.06%.
Data kondisi ketenagalistrikan Kabupaten Pasuruan
Dari total daya listrik yang digunakan pelanggan PLN di area Kecamatan tutur Desa Nongkojajar, PLN mengalami devisit daya hingga 18,23 MW. APJ PLN Pasuruan melakukan pemadaman bergilir mengurangi pasokan listrik. RE di Pasuruan dari tahun mengalami peningkatan sebesar 1.18% pertahun.
Peramalan Beban dengan metode DKL 3.01
Dengan metode DKL 3.01 didapatkan peramalan Beban Puncak Kabupaten Pasuruan dan Neraca Daya. Dengan menggunakan metode DKL 3.01 dapat dihitung energi produksi dan beban puncak setiap tahunnya
Neraca Daya Pada tabel dapat dilihat bahwa pada tahun 2009 beban puncak sudah melampaui daya mampu, hal ini mengindikasi bahwa sudah terjadi defisit energi listrik di kabupaten pasuruan.
Analisa Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga BIOGAS Kotoran Sapi
Potensi Sapi Perah di Desa NongkoJajar Desa nongko jajar termasuk dalam
area kecamatan tutur, didesa nongko jajar ini peternakan merupakan peternakan sapi perah terbesar di kecamatan tutur. Perkembangan perternakan sapi perah di desa nongko jajar mencapai 3,35 % pertahun .
Biogas Untuk Genset Listrik Biogas merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang
dapat menjawab kebutuhan energi alternatif. Gas ini berasal dari berbagai macam limbah organik seperti sampah biomassa, kotoran manusia, kotoran hewan dapat dimanfaatkan menjadi energi melalui proses anaerobik digestion. Biogas merupakan sebuah proses produksi gas bio dari material organik dengan bantuan bakteri. Gas yang dihasilkan sebagian besar (lebih 50 % ) berupa metana.
Komposisi Biogas No
Komponen
%
1
Metana (CH4)
55-75
2
Karbon dioksida (CO2)
25-45
3
Nitrogen (N2)
0-0.3
4
Hidrogen (H2)
1-5
5
Hidrogen sulfida (H2S)
0-3
6
Oksigen (O2)
0.1-0.5
Semakin besar gas metana yang dihasilkan maka semakin besar pula energi yang dapat dihasilkan
Tahap Awal Pembangunan Biogas
Proses Biogas Setelah Tercipta Gas Methan
Komponen Pembangkit Biogas di Desa Nongkojajar Sistem Pengaduk
Saluran Gas
Saluran Masuk kotoran segar
Saluran Keluaran Residu
Reaktor Kubah Tetap
Genset Biogas
Genset Biogas Genset biogas 800 Watt pada sistem bahan bakarnya. Sehingga dibutuhkan Genset khusus untuk menghasilkan energi listrik dengan menggunakan bahan bakar biogas.
4700-6000 Kkal
0,8 liter bensin 1 M3 Biogas
0,48 kg gas LPG 0,52 liter solar 4,7 kWh listrik
Di desa Nongko jajar menggunakan genset berkapasitas 1200 VA, dengan daya yang dihasilkan 800 Watt. Sehingga dengan menggunakan 10 sapi dapat menghasilkan daya 800 Watt secara kontinyu.
Penggunaan Jenis
Sapi
Banyak Tinja (Kg/hari)
25
Kandung an BK (%)
20
Biogas (m3 /kg.BK)
Memasak
Energi 1 m3 biogas
Untuk memasak 3 jenis makanan untuk 5 – 6 orang
Bahan Bakar
0,8 liter bensin
Listrik
4,7 KWH listrik
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
Potensi Energi Biogas Di Desa NongkoJajar Pada Tahun 2010 Potensi sapi di nongko jajar terdapat 10.400 ekor sapi perah, sapi dewasa sekitar 8.525 ekor sapi yang mampu menghasilkan 25 Kg kotoran perhari. Dari populasi sapi perah di desa Nongko Jajar, dapat dihitung besarnya energi listrik yang dihasilkan. Produksi kotoran tiap harinya : Sapi perah dewasa dengan populasi 8.525 ekor dengan rata-rata produksi kotoran tiap harinya 25 kg/hari maka produksi kotoran sapi perah di desa nongko jajar adalah : 8.525 x 25 = 213.125 kg/hari Sedangkan kandungan bahan kering untuk kotoran sapi perah 20% maka kandungan bahan kering total untuk kotoran sapi perah adalah : 213.125 x 0,2 = 42.625 kg.BK Maka potensi biogas dari kotoran sapi di desa Nongko Jajar adalah : 42.625 x 0,04 = 1705 m3 Dengan demikian potensi biogas dari kotoran sapi di desa nongko jajar dapat menghasilkan energi listrik sebesar : 1705 m3 x 4,7 kWh = 8,014 MWh/hari
Pada saat ini penggunaan biogas masih belum optimal karena beberapa faktor. Didesa Nongko Jajar kubah dengan ukuran 8m3 hanya menghasilkan 800 watt. Ketidakoptimalan biogas ini disebabkan beberapa faktor seperti: Temperatur Temperatur yang optimal untuk digester adalah temperatur 30 – 35 C, kisaran temperatur ini mengkombinasikan kondisi terbaik untuk pertumbuhan bakteri dan produksi methana di dalam digester dengan lama proses yang pendek. Di desa Nongko Jajar tergolong daerah yang sangat dingin, sehingga temperature optimal tidak tercapai dengan baik Zat Racun (Toxic) Ada beberapa di desa nongkojajar yang menggunakan bahan kimia untuk sapi perah dapat berupa makanan. Hal ini berpengaruh ke kinerja biodigester Digester Ketidakoptimalan juga disebabkan oleh pembangunan digester, bila tidak optimal akan menyebabkan banyak gas yang terbuang secara percuma.
Analisa ekonomi Perhitungan Biaya Pembangkitan Total Persamaan biaya pembangkitan total dalam pembangkitan tahunan dapat dinyatakan sebagai berikut: TC = CC + FC + O&M dimana
Untuk suku bunga i = 9 % maka :
TC
= BiayaTotal
CC
= Biaya Modal
FC
= Biaya Bahan Bakar
O&M
= Biaya Operasi dan Perawatan
TC = 3.26 cent / kWh + 0 cent / kWh + 0.41 cent / kWh = 3.67cent / kWh = 0,0367 US$/kWh = 367 Rp/kWh
Untuk Suku Bunga i = 6% Untuk suku bunga i = 6 % maka : TC = 2.54 cent / kWh + 0 cent / kWh + 0.41 cent / kWh
Untuk suku bunga i = 12 % maka: TC = 4.14 cent / kWh + 0 cent / kWh + 0.41 cent / kWh
= 2.95 cent / kWh
= 4.55 cent / kWh
= 0,0295 US$/kWh
= 0,0455 US$/kWh
= 295 Rp/kWh
= 455 Rp/kWh
Biaya Pembangkitan PLT Biogas Kotoran Sapi
Bila harga 1 US$ = Rp 10.000,00
Analisa ekonomi Harga Jual Listrik Harga jual listrik didapatkan dari hasil perhitungan sebagai berikut :
Untuk Suku Bunga i = 12% Harga jual listrik
= 0,0455 US$/kWh+ (0,12 x 0,0455 US$/kWh) = 0,05096 US$/kWh = Rp 509.6/kWh
Untuk Suku Bunga i =9% Harga jual listrik
= 0,0326 US$/kWh+ (0,09 x 0,0326 US$/kWh) = 0,0355.34 US$/kWh = Rp 355.34/kWh
Untuk Suku Bunga i =6% Harga jual listrik
= 0,0254 US$/kWh+ (0,06 x 0,0254 US$/kWh) = 0,026924 US$/kWh = Rp 269.24/kWh
Daya Beli Penduduk Kab Pasuruan Daya beli masyarakat sangat menentukan seberapa besar harga jual listrik yang mampu dibayar oleh pengguna listrik. Besarnya biaya pembangkitan total akan dibandingkan dengan harga energi listrik yang dapat dibeli masyarakat. Dengan input data kabupaten Pasuruan sebagai berikut : Pendapatan perkapita penduduk setiap bulan = Rp 671.722 Dengan mengasumsikan dalam 1 rumah tangga penduduk memiliki 4 anggota keluarga sehingga didapat : Pendapatan rumah tangga = Rp 671.722 x 4 = Rp 2.686.888 Sedangkan pengeluaran rumah tangga untuk konsumsi energi listrik rata-rata berkisar 6% 10%. Dengan diasumsikan pengeluaran rumah tangga untuk energi listrik rata-rata adalah 8%, maka pengeluarannya sebesar Rp. 241.820,2
Dengan sambungan daya pelanggan pada 900 VA maka dengan asumsi power faktor 0,8 didapat sambungan daya dalam watt sebesar : 900 VA x 0.8 = 0.72 kw Maka konsumsi listrik dalam 1 bulan didapat : Dengan faktor beban sebesar 54.73 % tahun 2008 maka : Kwh 1 bulan = 0.72 kw x 30 x 24 x 0.5473 Kwh 1 bulan = 283.720 kw Dengan biaya beban sebesar Rp. 17.000 (sesuai Keppres no. 103 tahun 2003 mengenai Tarif Dasar Listrik). Biaya beban = Rp 17.000 Biaya pemakaian = 283.720 kWh/bulan · Rp 630/kWh = Rp 178.743 Biaya total = biaya beban + biaya pemakaian = Rp 195.743,8 Sehingga daya beli listrik masyarakat kabupaten Pasuruan adalah: Daya beli = (241.820,2/ 195.743,8) · Rp 630/kWh = Rp 778.3 /kWh
Perbandingan dengan Beberapa Sumber PLT lain Uraian
Satuan
PLT Biogas
PLT Diesel
PLT Surya
-
Kotoran Sapi
Solar
Surya
Tahun
25
25
25
Biaya Modal
US$/kWh
0.0254
0.00768
0.0523
Biaya Bahan Bakar
US$/kWh
-
0.175
-
Biaya O & M
US$/kWh
0.0041
0.0425
0.0145
Biaya Pembangkitan
US$/kWh
0.0295
0.22518
0.0668
Jenis Bahan Bakar Life Time
CDM(Clean Development Mechanism) Negara maju dapat menurunkan emisi gas rumah kacanya dengan mengembangkan proyek ramah lingkungan di negara berkembang, dan membebankan pajak karbon (Carbon Tax) pada industri-industri penghasil karbon.
CDM adalah mekanisme dibawah Kyoto Protocol, yang dimaksudkan untuk membantu negara maju/industri memenuhi sebagian kewajibannya menurunkan emisi serta membantu negara berkembang dalam upaya menuju pembangunan berkelanjutan dan kontribusi terhadap pencapaian tujuan konvensi perubahan iklim.
Dampak Lingkungan Biogas Tahap Konstruksi Pada tahap konstruksi akan terjadi penurunan kualitas udara berupa meningkatnya kandungan debu akibat transportasi bahan bangunan, peralatan dan pekerja di sepanjang jalan yang dilewati sarana transportasi menuju ke lokasi proyek. Tahap Operasi Dampak terhadap lingkungan dari tahap operasi pada PLT Biogas adalah PLT Biogas ini tidak mengeluarkan emisi atau gas buangan seperti pembangkit yang menggunakan bahan bakar fosil. Selain itu PLT Biogas juga dapat mereduksi zat-zat dari kotoran hewan yang dapat mencemarkan lingkungan dengan menghasilkan gas-gas yang dapat menimbulkan efek rumah kaca
Kesimpulan Besaranya daya mampu di Kabupaten Pasuruan saat ini sebesar 260.35 MW pada tahun 2008 beban puncak sudah mencapai 278,58 sehingga mengalami defisit 18,23 MW.. Untuk mengantisipasi pemadaman bergilir perlu dilakukan mengoptimalkan potensi Sumber daya daerah (SDA) daerah. 2. Dengan memiliki sapi perah sebanyak 10 ekor dapat menghasilkan daya 800 watt untuk setiap rumah tangga. Seperti diketahui kotoran sapi perah perhari bisa mencapai 25 kg, dengan jumlah potensi peternakan sapi di desa nongkojajar sampai 10.400 ekor sapi. Dapat digunakan sebagai sumber energi listrik, sehingga nongkojajar tergolong desa mandiri energi 1.
Kesimpulan 3.
Dengan daya beli listrik rumah tangga sebesar Rp.778,3 dibandingkan dengan harga jual energi listrik dari biogas sebesar Rp.509.6 maka masyarakat kabupaten pasuruan/desa nongkojajar mampu untuk membeli energi listrik dengan bahan bakar Biogas. Pembangkit Listrik Tenaga Biogas dengan menggunakan Kotoran sapi perah layak untuk dikembangkan di desa nongkojajar sesuai dengan analisa ekonomis dan lingkungan.
Saran 1. 2.
3.
4.
Perlu diadakan pergantian dari bahan bakar fosil ke bahan bakar renewable, untuk mengatasi permasalahan krisisnya energy listrik. Pemanfaatan Biogas sebagai salah satu energi alternatif di Indonesia perlu mendapat perhatian serius dari pemerintah karena potensi dari energi terbarukan ini sangat besar dan potensial. Perlunya penelitian lebih lanjut tentang pemanfaatan energi terbarukan untuk pembangkit listrik sehingga didapatkan alternatif untuk diversifikasi dan mendapatkan harga energi yang lebih kompetitif untuk jangka panjang. Indonesia memiliki sapi perah yang tergolong sangat tinggi,dengan potensi itu maka layak untuk dikembangkan energy biogas sebagai energy alternative pegganti energy fosil.
Terima Kasih
Suplemen 1.
Dalam satu rumah tangga untuk memasak 2 kali dan sambungan listrik 450VA, berapa sapi yang dibutuhkan? Jawab: Dengan daya 450 VA dan untuk memasak 2 kali diperkirakan membutuhkan sapi sebanyak 5 ekor sapi perah. Dengan kotoran setiap harinya 125 kg yang dimasukkan ke digester. Pada data diatas 1m3 akan menghasilkan 4,7 KWh dan membutuhkan lama proses 2 hari(48Jam). Sehingga 4,7 KWh : 48 h = 98Watt, bila 5 sapi maka 5 x 98Watt = 490Watt.
2. Bila genset 1200 VA, dapat menyala berapa jam? Berapa kapasitas yang terbangkit? jawab: Genset dapat menyala selama 5 jam dengan daya 800 watt, bila menggunakan 2 genset akan dapat menghasilkan daya secara kontinyu. Karena genset harus beristirahat selama 2 jam setelah pemakaian 5 jam.
Kotoran Ternak Briket dari Hasil Biogas
10 batang briket sehari atau setara dengan 0,02m3 0,02 m3
8 m3 0,02/8 briket
10 briket
? = 10/x
x = (8 . 10) / 0,02 = 4000
