ANALISIS PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BIOMASSA di PT.GIKOKO KOGYO INDONESIA APLIKASI TPA SUMUR BATU KOTA BEKASI
TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Salah Satu Syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh :
ZUHUD NUR ARIFIN D 400 070 044
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN ELEKTRO UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2011
LEMBAR PERSETUJUAN
Tugas Akhir dengan judul “ANALISIS PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BIOMASSA di PT.GIKOKO KOGYO INDONESIA APLIKASI TPA SUMUR BATU KOTA BEKASI” ini diajukan oleh:
Nama
: ZUHUD NUR ARIFIN
NIM
: D 400 070 044
Guna memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan program Sarjana jenjang pendidikan Strata-Satu (S1) pada Fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta, telah diperiksa dan disetujui pada : Hari
:
Tanggal
:
Pembimbing I
Pembimbing II
( Agus Supardi, ST, MT. )
( Hasyim Asy’ari, ST,MT. )
ii
LEMBAR PENGESAHAN
Tugas Akhir dengan judul “ANALISIS PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BIOMASSA di PT.GIKOKO KOGYO INDONESIA APLIKASI TPA SUMUR BATU KOTA BEKASI”
ini telah diajukan dan dipertahankan di
hadapan dewan penguji Tugas Akhir Fakultas Teknik Jurusan Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta, pada : Hari
:
Tanggal : Dewan Penguji Tugas Akhir:
1. Agus Supardi, ST. MT
.....................
2. Hasyim Asy’ari, ST. MT. 3. Ir. Jatmiko, MT.
..................... ......................
4. Umar Hasan, ST. MT.
.....................
Mengetahui, Dekan Fakultas Teknik UMS
Ketua Jurusan Teknik Elektro UMS
( Ir. Agus Riyanto, MT. )
( Ir. Jatmiko, MT )
iii
KATA PENGANTAR
Assalamu`alaikum Wr.Wb. Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan Rahmat dan Hidayah-Nya. Shalawat serta salam kepada Nabi Muhammad SAW, keluarga, sahabat, dan orang-orang yang senantiasa istiqomah mengikuti sampai akhir zaman. Bersyukur kepada Allah SWT diberikannya kesempatan dan kemudahan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “ANALISIS PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BIOMASSA di
PT.GIKOKO KOGYO INDONESIA APLIKASI TPA SUMUR BATU KOTA BEKASI” . Tugas Akhir ini disusun guna memenuhi salah satu syarat pada kurikulum Program Studi Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada jenjang studi Strata Satu (S-1). Dengan selesainya tugas akhir ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada : 1. Allah SWT yang telah memberikan petunjuk dan kasih sayang-Nya. 2. Kepada
ayahandaku
Harmanto
Winarno
dan
ibundaku
Sajiyem
terimakasih telah mendidik dan membimbing serta do’a yang tak pernah putus kalian panjatkan. 3. Kepada adik-adikku Ami, Yumi, Ikhsan dan Ikhwan yang telah memberikan semangat selama ini.
iv
4. Kepada Om Rohmad Widiyanto dan keluarga yang telah memberikan semangat. 5. Kepada Bulik Hesti dan keluarga yang telah memberikan perhatian dan do’a selama ini. 6. Kepada Bapak Sugiyono dan Ibu Sri Sukamti serta Diah yang telah memberikan perhatian dukungan dan do’a selama ini. 7. Bapak Ir. Jatmiko, MT. selaku Ketua Program Studi Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 8. Bapak Agus Supardi, ST, MT. selaku pembimbing pertama Tugas Akhir. 9. Bapak Hasyim Asy’ari, ST, MT. selaku Pembimbing Akademik dan Pembimbing kedua Tugas Akhir. 10. Segenap staf pengajar dan karyawan Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 11. Segenap
pembimbing
dan
karyawan
di
PT.GIKOKO
KOGYO
INDONESIA. 12. Teman-teman semua yaitu Said Muchsin, Mas Anton, mas wawan (Jombang), Pak Sunaryo (Dinas Kebersihan Kota Bekasi), Mas Hanafi (PT.Gikoko), Mas Denny (PT.Gikoko), Mas Leo (PT.Gikoko), Mba Rani (PT.Gikoko), Pak Sidik (PT.Gikoko), Mas Edy (PT.Gikoko), Mas Huda, Mas Agus, semua temen-temen Teknik Elektro angkatan 2007, semua alumni dan temen-temen Pesma Al Ausath, semua teman-teman Keluarga Mahasiswa Teknik Elektro, semua asisten lab Elektro, pengurus dan
v
karyawn KOPMA, semua temen-temen MPI Solo dan semua teman-teman yang tidak disebut satu persatu. 13. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Dengan segala kerendahan hati penulis berharap semoga karya ini memberikan manfaat kepada semua pihak dan bagi penulis sendiri pada khususnya, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bermanfaat dan bersifat membangun dalam penyempurnaan laporan tugas akhir ini. Akhir kata.
Wassalamualaikum Wr. Wb. Surakarta, Nopember 2011
Penulis
vi
MOTTO
“Kesuksesan dunia dan akhirat tergantung pada kedekatan seorang hamba dengan Sang Maha Pencipta” . Sesungguhnya Allah tidak akan mengubah keadaan sesuatu kaum sehingga mereka mengubah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri. (Q.S. Ar Ra’d : 11).
“Lawan terbesar dan terberat dalam menghadapi Hidup ini adalah diri sendiri, taklukan dirimu sebelum menaklukkan dunia”
vii
PERSEMBAHAN
Sedikit karya ini kupersembahkan untuk yang tercinta dan terkasih: Allah SWT yang senantiasa melimpahkan nikmat, karunia dan hidayahNya kepada kita, Sang Uswatun Khasanah, Rasulallah SAW. Ayahandaku dan Ibundaku tercinta. Kasih sayang mu, pengorbananmu, doamu abadi sepanjang masa. Adikku tercinta Ami, Yumi, Ikhsan dan Ikhwan. Famili di Sragen dan di Solo. Segenap Keluarga Mahasiswa Teknik Elektro (KMTE) Teman-teman Teknik Elektro 2007 Temen-temen Pesma Al-Ausath dan Alumni.
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL...........................................................................................
i
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................
ii
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................. iii KATA PENGANTAR ........................................................................................ iv MOTTO .............................................................................................................. vii PERSEMBAHAN ............................................................................................... viii DAFTAR ISI ....................................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xii DAFTAR TABEL ............................................................................................... xiii ABTRAKSI ......................................................................................................... xiv DAFTAR KONTRIBUSI.................................................................................... xv BAB I P E N D A H U L U A N 1.1. Latar Belakang Masalah ..................................................................
1
1.2. Perumusan Masalah .........................................................................
3
1.3. Tujuan Penelitian ............................................................................
4
1.4. Batasan Masalah...............................................................................
4
1.5. Manfaat Penelitian ...........................................................................
4
1.6. Sistematika Penulisan ......................................................................
5
BAB II TINJAUAN MASALAH 2.1. Telaah Penelitian ..............................................................................
7
2.2. Landasan Teori .................................................................................
8
ix
2.2.1. Pengertian Biomassa .....................................................................
8
2.2.2. Konversi Biomassa menjadi Energi ..............................................
9
2.2.3. Keadaan Kota Bekasi .................................................................... 11 2.2.3.1. Letak Geografis Kota Bekasi ..................................................... 11 2.2.3.2. Sebaran dan Kepadatan Penduduk ............................................. 12 2.2.3.3. Komponen Persampahan ............................................................ 13 2.2.3.4. Lokasi dan Kondisi TPA Sumur Batu Kota Bekasi ................... 14 2.2.4. Gas Metan ..................................................................................... 15 2.2.5. Pembuangan Sampah Akhir .......................................................... 17 2.2.6. Proses Pembangkitan Tenaga Listrik ............................................ 19 2.2.7. Instalasi Pemakaian Sendiri .......................................................... 20 2.2.8. Mutu Tegangan Listrik.................................................................. 22 2.2.9. Motor Listrik dan Mekanisme Kerjanya ....................................... 23 2.2.10. Arus dan Tegangan ..................................................................... 25 2.2.11. Daya ............................................................................................ 27 2.2.11.1. Daya Nyata ............................................................................... 28 2.2.11.2. Daya Reaktif............................................................................. 28 2.2.11.3. Daya Semu atau Kompleks ...................................................... 29 2.2.11.4. Faktor Daya dan Segitiga Daya ............................................... 29 2.2.12. Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa (PLTBM) ........................ 31 2.2.13. Siklus Stirling, otto, dan Diessel ................................................ 31 BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Waktu dan Tempat .......................................................................... 34
x
3.2. Alat dan Bahan ................................................................................. 34 3.3. Metode yang digunakan .................................................................. 35 3.4. Diagram Alur Penelitian .................................................................. 36 BAB IV HASIL ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1. Proses Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa (PLTBM) ................. 37 4.1.1. Pembuatan Landfill ....................................................................... 37 4.1.2. Masa Produksi Gas Metan ............................................................ 38 4.1.3. Pemasangan Perpipaan .................................................................. 38 4.2. Prinsip Kerja PLTBM ...................................................................... 40 4.3. Komponen Utama PLBM ................................................................ 42 4.3.1. Fan dan Blower ............................................................................ 43 4.3.2. Demister ........................................................................................ 46 4.3.3. Separator ...................................................................................... 46 4.3.4. Combustion Chamber ................................................................... 47 4.3.5. Gas Engine .................................................................................... 48 4.4. Kapasitas Energi Listrik yang diproduksi PLTBM .......................... 49 BAB V P E N U T U P 5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 52 5.2 Saran ................................................................................................. 52 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 53 LAMPIRAN
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Lokasi TPA Sumur Batu Kota Bekasi............................................ 15 Gambar 2.2. Diagram Potensi Gas Metan di TPA Sumur Batu-Kota Bekasi ..... 17 Gambar 2.3. Model Kontruksi Landfill............................................................... 18 Gambar 2.4. InstalasiPemakaian Sendiri dari Pusat Listrik ................................ 21 Gambar 2.5. Prinsip Dasar dari Kerja Motor Listrik (Nave, 2005) .................... 24 Gambar 2.6. Diagram Segitiga daya ................................................................... 30 Gambar 2.7. Turbin Gas Siklus Brayton ............................................................. 32 Gambar 3.1. Diagram Alur Penelitian................................................................. 36 Gambar 4.1. Diagram waktu produksi gas metan pada Landfill ......................... 38 Gambar 4.2. Penataan Perpipaan ........................................................................ 39 Gambar 4.3. Skema Instalasi Perpipaan .............................................................. 39 Gambar 4.4. Skema PLTBM ............................................................................... 40 Gambar 4.5. Proses Pembangkitan pada PLTBM dengan LFG Flaring System 40 Gambar 4.6. Nameplate Motor Listrik pada Fan 1, Fan 2, Fan 3, dan Fan 4...... 44 Gambar 4.7. Nameplate motor listrik pada Blower............................................. 45 Gambar 4.8. Gas Engine Generator “Shengdong” buatan China ........................ 48 Gambar 4.9. Nameplate Gas Engine ................................................................... 48 Gambar 4.10. Skema Generated dan Consumption ............................................ 49
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1. Jenis Potensi Energi Terbaharukan di Indonesia ...............................
2
Tabel 2.1. Luas Wilayah, Jumlah dan Kepadatan Penduduk Kota Bekasi Tahun 2002 ........................................................................................ 12 Tabel 2.2. Timbunan Sampah di Kota Bekasi Tahun 2003 ................................ 13 Tabel 3.1. Jadwal Pelaksanaan Penelitian ........................................................... 34 Tabel.4.1. Monitoring PLTBM dengan LFG Flaring System .................................
xiii
50
ABSTRAKSI Salah satu sumber energi alternatif untuk pembangkit listrik yang banyak tersedia di Indonesia adalah biomassa. Tingkat pemakaian bahan bakar terutama bahan bakar fosil di dunia semakin meningkat seiring dengan semakin bertambahnya populasi manusia dan meningkatnya laju industri di berbagai negara di dunia. Hal tersebut menimbulkan kekhawatiran akan terjadinya krisis bahan bakar. Di samping itu kesadaran manusia akan lingkungan semakin tinggi sehingga muncul kekhawatiran meningkatnya laju pencemaran lingkungan terutama polusi udara yang diakibatkan oleh pembakaran bahan bakar tersebut, sehingga muncul sebuah pemikiran penggunaan energi alternatif yang bersih. Secara tradisional, masyarakat Indonesia sudah menggunakan biomassa sebagai sumber energi, di rumah tangga dan industri. Di pedesaan, kayu bakar lazim dipakai untuk memasak dan proses pemanasan. Sumber lain seperti limbah pertanian tersedia dalam jumlah yang berlebih, namun tidak dimanfaatkan dengan baik. Analisis pembangkit listrik tenaga biomassa ini bertujuan untuk Mengetahui bagaimana proses dalam mengkonversi energi biomassa menjdi energi listrik dan Mengetahui seberapa besar daya listrik yang dihasilkan dari pengolahan biomassa. Pengolahan sampah di tempat pembuangan akhir (landfill) dengan tujuan untuk memaksimalkan produksi gas metan untuk di konversi dengan LFG Flaring System sehingga menghasilkan energi listrik. Hasil PLTBM ini menunjukan bahwa, volume sampah 250-300 ton/hari dapat dikelola PLTBM dengan LFG Flaring System yang beroperasi selama 24 jam, pada jam pertama mampu mengahsilkan gas metan 74,21 Nm³ dan dilanjutkan untuk dikonversi oleh gas engine sehingga mampu menghasilkan energi listrik 11 kWh. Kata kunci : Biomassa, PLTBM, energi alternatif, gas metan, flaring system, energi listrik.
xiv
DAFTAR KONTRIBUSI
Tugas akhir ini disusun berawal dari mengerjakan tugas mata kuliah sistem pembangkit, pada saat itu saya mencari data untuk dijadikan makalah dan power point untuk di presentasikan. Ketika itulah muncul ketertarikan saya terhadap pengembangan pembangkit listrik terbarukan yaitu biomassa yang dapat dikonversikan menjadi energi listrik. Berawal dari tugas tersebut maka saya berinisiatif mencari obyek yang bisa saya jadikan sebagai tugas akhir, akhirnya saya mendapatkan sebuah informasi dari seorang teman yaitu Said Muchsin yang memberikan kontak person Dinas Kebersihan kota Bekasi dan dari Dians Kebersihan kota Bekasi menyarankan untuk menghubungi PT. GIKOKO KOGYO INDONESIA karena perusahaan tersebut yang mengelola sampah di TPA Sumur Batu kota Bekasi untuk dijadikan energi listrik. Akhir ini adalah sebagai berikut : 1) Berkonsultasi dengan pembimbing mengenai judul Tugas Akhir saya. 2) Saya mencari literatur yang dibutuhkan untuk Tugas Akhir. 3) Selanjutnya saya membuat surat izin penelitian untuk Dinas Kebersihan Kota Bekasi dan PT. GIKOKO KOGYO INDONESIA. 4) Setelah surat izin diterima saya melakukan pengambilan data selama satu bulan di PT. GIKOKO KOGYO INDONESIA. 5) Kemudian saya ke TPA Sumur Batu Kota Bekasi untuk mengetahui proses pengolahan sampah yang dikonversi menjadi energi listrik.
xv
6) Setelah itu saya mencatat nameplate dari spesifikasi motor listrik dan gas engine yang dipakai. 7) Terakhir saya menghitung energi yang dihasilkan dan energi yang di konsumsi. Demikian daftar kontribusi ini saya buat dengan sejujur-jujurnya tanpa unsur paksaaan dan tekanan dari pihak manapun. Dan saya bertanggung jawab atas isi dan kebenaran daftar kontribusi diatas.
Surakarta,
Nopember 2011
Diketahui Oleh Dosen Pembimbing
Mahasiswa Penulis Tugas Akhir
Hasyim Asy’ari, ST, MT.
Zuhud Nur Arifin
xvi
