TUGAS INDIVIDU

TEKNOLOGI TEPAT GUNA

OLEH

R etno Asih

O6 903 325

Semester IV / B

Dosen Pengasuh : Dr. Janviter Manalu, M.Si

FAKULTAS KESEHATAN MASYARAKAT

UNIVERSITAS CENDERAWASIH

JAYAPURA

2008

PENDAHULUAN

Dengan meningkatnya kebutuhan hidup dan peningkatan harga Bahan Bakar

Minyak (BBM) serta sekamin berkurangnya sumber daya alam yang tidak terbaharui,

maka perlu dicarikan suatu jalan alternatif guna mengganti sumber daya energi tersebut

dengan sumber daya energi yang terbarukan. Kebutuhan energi tersebut sebenarnya

tidak lain adalah energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan dan mendistribusikan

secara merata sarana-sarana pemenuhan kebutuhan pokok manusia.

Berbagai macam bentuk energi telah digunakan manusia seperti batu bara,

minyak bumi, dan gas alam yang merupakan bahan bakar yang tidak terbaharui. Selain

itu, sumberdaya lainnya seperti kayu bakar saat ini masih digunakan, namun

penggunaan kayu bakar tersebut mempunyai jumlah yang terbatas dengan semakin

berkurangnya hutan sebagai sumber kayu. Dengan meningkatnya jumlah penduduk,

terutama yang tinggal di perdesaan, kebutuhan energi rumah tangga masih menjadi

persoalan yang harus dicarikan jalan keluarnya. Permasalahan kebutuhan energi

perdesaan dapat diatasi dengan menggunakan sumber energi alternatif yang ramah

lingkungan, murah, dan mudah diperoleh dari lingkungan sekitar dan bersifat dapat

diperbaharui.

Selain itu kondisi bumi kita kian lama kian mengenaskan karena tercemarnya

lingkungan dari efek rumah kaca (greenhouse effect) yang menyebabkan global warming,

hujan asam, rusaknya lapisan ozon hingga hilangnya hutan tropis. Semua jenis polusi itu

rata-rata akibat dari penggunaan bahan bakar fosil seperti minyak bumi, uranium,

plutonium, batu bara dan lainnya yang tiada hentinya. Padahal kita tahu bahwa bahan

bakar dari fosil tidak dapat diperbaharui, tidak seperti bahan bakar non-fosil.

Dengan kondisi yang sudah sedemikian memprihatinkan, gerakan hemat energi

sudah merupakan keharusan di seluruh dunia. Salah satunya dengan hemat bahan bakar

dan menggunakan bahan bakar dari non-fosil yang dapat diperbaharui seperti tenaga

angin, tenaga air, energi panas bumi, tenaga matahari, dan lainnya.

BIOGAS

Biogas adalah suatu gas yang mudah terbakar yang dapat dihasilkan dari kotoran

ternak atau manusia, limbah industri atau kota dan limbah pertanian melalui proses

ferementasi biologi dalam suatu digester kedap udara (anaerob). Biogas ini terdiri dari

beberapa unsur gas, seperti gas methan (CH4,) karbon dioksida (CO2), hydrogen sulfide

(H2S), dan amoniak (NH3). Pada saat ini biogas yang sedang dikembangkan terutama

biogas yang berasal dari kotoran ternak dan limbah manusia dengan pertimbangan

potensinya yang tersedia relatif cukup.

Biogas dari kotoran ternak pada umumnya dikembangkan di daerah petrnakan. Di

Indonesia hamper disemua pedesaan terdapat ternak, antara lain ternak sapi, ayam, babi,

dan lain-lain. Kotoran ternak tersebut pada umumnya masih digunakan langsung sebagai

pupuk. Untuk peternakan yang jumlahnya relatif banyak dan system pengadangannya

baik, maka kotoran ternak relatif mudah dikumpilkan dan tidak mengganggu lingkungan.

Sedangkan untuk peternakan yang pengadangannya kurang baik, kotoran tersebut akan

berserakan dimana-mana, hal ini tentu akan mengganggu kesehatan lingkungan. Untuk

mengatasi hal ini maka pemanfaatan kotoran ternak menjadi biogas akan memberi

manfaat ganda yaitu selain menghasilkan biogas yang dapat digunakan sebagai bahan

bakar, juga dapat menjaga kesehatan lingkungan, karena parasit dan telur cacing yan

terdapat dalam kotoran tersebut akan mati selama proses pembentukan biogas tersebut.

Manfaat lain yaitu bahwa sisa proses pembentukan biogas dalam bentuk padat dapat

digunakan menjadi pupuk yang berkualitas tinggi.

Biogas tinja manusia telah dikembangkan khususnya di daerah perkotaan yang

relatif kumuh dan padat penduduk. Pada daerah seperti ini disinyalir bahwa sebagian

besar sumur telah tercemar oleh bakteri, terutama bakteri coliform. Terjadinya

pencemaran air tanah tersebut sebagai akibat dari system sanitasi yang kurang baik,

antara lain kondisi sumur atau jaak sumur dengan septic tank yang tidak memenuhi syarat

teknik. Dengan kondisi system sanitasi saat ini yang pada umumnya menggunakan septic

tank aerob (tidak kedab udara) menyebabkan limbah cair yang diresapkan kedalam tanah

mengandung bakteri pathogen yang berbahaya bagi kesehatan manusia. Untuk mengatasi

pencemaran air tanah akibat rembesan dari septic tank maka salah satu cara yang relatif

layak untuk dikembangkan adalah dengan memodifikasi septic tank aerob (kedap udara),

dalam septic tank anaerob akan terjadi proses fermentasi anaerob yang menghasilkan

biogas, dan dalam kondisi anaerob tersebut sebagian besar bakteri patogen akan mati.

Limbah cair sebagai sisa dari proses fermentasi anaerob tersebut akan lebih aman untuk

diresapkan kedalam tanah.

Digester Biogas

Digester biogas adalah suatu wadah tempat berlangsungnya suatu proses

fermentasi anaerob, diantara beberapa model digester biogas yang ada, ada 2 jenis

digester biogas yang dikembangkan di Indonesia, yaitu model India (floating cover) dan

model china (fixel dome).

a. Floating Cover

Model ini dikenal sebagai digester mengapung terdiri dari 2 bagian, yaitu bak bagian

bawah (terbuat dari batu bata) sebagai tempat bahan baku untuk biogas, sedangkan

bagian atas berbentuk sungkup terbuat dari pelat baja sebagai penampung biogas

yang dapat turun naik mengikuti volume gas yang dihasilkan. Keuntungan dari model

ini terutama dalam hal pengurasan kerak yang terjadi lebih mudah diangkat,

sedangkan kelemahannya yaitu biaya jenis digester lebih mahal dibandingkan dengan

digester model China. Jenis digester ini banyak dikembangkan untuk biogas dari

kotoran ternak.

b. Fired Dome

Digester ini dikenal dengan sebutan digester permanent berbentuk tipe kubah da

seluruhnya terbuat dari batu bara dan ditanam dalam tanah. Kelemahan dari model

digester ini yaitu pengurasan kerak lebih sulit dilakukan. Pembentukan biogas dengan

menggunakan kotoran manusia pada umumnya menggunakan digester model ini,

karena modelnya hampir sama dengan septic tank yang umum di rumah, dengan

memodifikasi septic tank yang ada, secara umum menjadi septic tank anaerob maka

tinja manusia akan diolah oleh bakteri anaerob dan akan menghasilkan biogas.

Pembentukan Biogas

Pembentukan biogas merupakan proses fermentasi anaerob dengan menggunakan

mikroba-mikroba anaerob sebagai pencerna dan dapat dihasilkan biogas dan sel-sel

mikroba baru, pembentukan biogas di dalam digester mengalami 3 tahap yaitu :

• Tahap Pelarutan, yaitu tahap pengubahan padat organic menjadi bahan cair oleh

mikroba oksidasi.

• Tahap Aksidikasi, yaitu tahap pengubahan organic cair menjadi asam-asam organic

oleh mikroba asidikasi.

• Tahap Metanasi, yaitu tahap pengubahan asam-asam organic menjadi methan, karbon

dioksida, asam sulfide nitrogen, dan sel-sel mikroba oleh mikroba-mikroba

methanasi.

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Produksi Biogas

a. Bahan Baku Isian

Bahan baku isian harus terpisah dari bahan plastik, metal, kaca, dan bahan detergen.

Untuk pembentukan gas methan (CH4) maka diperlukan unsur detergen, karbon (C), dan

Nitrogen (N). Unsur nitrogen diperlukan oleh bakteri anaerob dalam pembuatan sel,

perbandingan C dan N dari bahan organic sangat menentukan kehidupan dan aktifitas

mikroorganisme, kebutuhan mikroorganisme akan karbon adalah sekitar 25-30 kali

banyak nitrogen atau dengan kata lain perbandingan C dan N yang baik adalah 25-30,

dengan perbandingan tersebut maka biogas yang diinginkan akan terbentuk sekaligus

kelangsungan hidup bakteri anaerob dapat dipertahankan, bahan isian yang berbeda akan

menghasilkan jumlah dan kualitas biogas yang berbeda pula.

b. Derajat Keasaman

Derajat keasaman sangat berperan dalam menentukan produksi biogas karena hidup

mikroorganisme pembenuk gas methan sangat peka terhadap perubahan derajat

keasaman. Derajat keasaman yang optimal bagi mikroorganisme pementuk gas methan

sekitar 6, 7-8, 4. pada pH yang rendah dibawah 6,8 aktifitas bakteri pembentukan gas

methan akan berkurang atau berheti.

c. Temperatur

Ada 3 kelompok bakteri yang hidup optimal pada selang suhu tertentu yang lazim

disebut kelompok bakteri psykhofilik, mesofilik, dan thermofilik. Temperature optimal

untuk pertumbuhan dan aktifita bakteri psykofilik sekitar 10-30ºC, untuk bakteri

mesofilik sekitar 30-45ºC, dan bakteri thermofilik sekitar 45-60ºC. perubahan temperatur

di dalam digester yang tiba-tiba akan menghambat pertumbuhan dan aktifitas bakteri, dan

membutuhkan waktu untuk penyesuaian diri terhadap perubahan-perubaha temperatur.

Usaha untuk mempertahankan temparatur agar stabil pada selang optimal untuk masing-

masing kelompok bakteri sangat penting. Umumnya di daerah tropis, temperatur yang

berlangsung di dalam digester sehari-hari lebih cocok untuk pertumbuhan golongan

bakteri mesofilik.

Pemanfaatan Biogas

Biogas sebagai sumber energi mempunyai nilai kalori yang tinggi (5.000-67.000

kkal/km3), tidak berbau, tidak menimbulkan polusi, dan pada prinsipnya dapat disimpan

untuk penggunaan mendatang.

Komposisi biogas adalah sebagai berikut :

Methan (CH4) : 60-70%

Karbon Diokasida (CO2) : 20-25%

Hidrogen Sulfida (H2S) : 7%

Nitrogen (N) : 2%

Lain-lain : 1%

Berdasarkan penelitian bahwa 1 m3 biogas adalah sama dengan 0,61 liter minyak

tanah senilai dengan 3,47 kg kayu baker atau setara dengan 4,7 kWh listrik. Biogas

tersebut dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan, seperti memasak, penerangan, dan

lainnya. Untuk memasak dapat dilakukan dengan menggunakan kompor sederhana yang

dapat dibuat sendiri dengan menggunakan kaleng-kaleng bekas.

Untuk penerangan dapat dilakukan dengan memodifikasi lampu petromaks yang

umum digunakan. Prinsip lampu biogas adalah dengan memanasi kaos lampu sampai

bersinar terang. Jika ada nyala api keluar dari kaos lampu, hal ini biasanya disebabkan

oleh biogas yang dialirkan lebih besar dari udara primer yang mengalir.

BIODISEL

Biodiesel merupakan bahan bakar yang terdiri dari campuran mono-alkyl ester

dari rantai panjang asam lemak , yang dipakai sebagai alternatif bagi bahan bakar dari

mesin diesel dan terbuat dari sumber terbaharui seperti minyak sayur atau lemak hewan.

Sebuah proses dari transesterifikasi lipid digunakan untuk mengubah minyak dasar

menjadi ester yang diinginkan dan membuang asam lemak bebas. Setelah melewati proses

ini, tidak seperti minyak sayur langsung , biodiesel memiliki sifat pembakaran yang mirip

dengan diesel (solar) dari minyak bumi, dan dapat menggantikannya dalam banyak kasus.

Namun, biodisel lebih sering digunakan sebagai penambah untuk diesel

petroleum, meningkatkan bahan bakar diesel petrol murni ultra rendah belerang yang

rendah pelumas. Biodisel merupakan kandidat yang paling dekat untuk menggantikan

bahan bakar fosil sebagai sumber energi transportasi utama dunia, karena ia merupakan

bahan bakar terbaharui yang dapat menggantikan diesel petrol di mesin sekarang ini dan

dapat diangkut dan dijual dengan menggunakan infrastruktur sekarang ini. Penggunaan

dan produksi biodiesel meningkat dengan cepat, terutama di Eropa , Amerika Serikat ,

dan Asia , meskipun dalam pasar masih sebagian kecil saja dari penjualan bahan bakar.

Pertumbuhan SPBU membuat semakin banyaknya penyediaan biodiesel kepada

konsumen dan juga pertumbuhan kendaraan yang menggunakan biodiesel sebagai bahan

bakar.

Cara Pembuatan Biodisel

Pada skala kecil dapat dilakukan dengan bahan minyak goreng 1 liter yang baru

atau bekas. Methanol sebanyak 200 ml atau 0.2 liter. Soda api atau NaOH 3,5 gram untuk

minyak goreng bersih, jika minyak bekas diperlukan 4,5 gram atau mungkin lebih.

Kelebihan ini diperlukan untuk menetralkan asam lemak bebas atau FFA yang banyak

pada minyak goreng bekas. Dapat pula mempergunakan KOH namun mempunyai harga

lebih mahal dan diperlukan 1,4 kali lebih banyak dari soda. Proses pembuatan; Soda api

dilarutkan dalam Methanol dan kemudian dimasukan kedalam minyak dipanaskan sekitar

55ºC, diaduk dengan cepat selama 15-20 menit kemudian dibiarkan dalam keadaan dingin

semalam. Maka akan diperoleh biodiesel pada bagian atas dengan warna jernih

kekuningan dan sedikit bagian bawah campuran antara sabun dari FFA, sisa methanol

yang tidak bereaksi dan gliserin sekitar 79 ml. Biodiesel yang merupakan cairan

kekuningan pada bagian atas dipisahkan dengan mudah dengan menuang dan

menyingkirkan bagian bawah dari cairan. Untuk skala besar produk bagian bawah dapat

dimurnikan untuk memperoleh gliserin yang berharga mahal, juga sabun dan sisa

methanol yang tidak bereaksi.

Biodisel (BBM Alternatif Pengganti Solar) ”Tanaman Jarak Pagar” Tanaman

Jarak Pagar (Jatropha Curcas Linn) berasal dari daerah tropis Amerika Tengah, telah lama

dikenal masyarakat Indonesia seajak jaman penjajahan Jepang. Tanaman Jarak banyak

dijumpai sebagai pagar pekarangan, juga digunakan sebagai obat serta penghasil minyak

lampu .Biji tanaman jarak mengandung persentase minyak yang besar, sehingga mulai

dilirik.

Dengan memperhatikan potensial tanaman Jarak yang mudah tumbuh pada lahan

kritis serta dapat dikembangkan sebagai bahan penghasil BBM alternatif (Biodiesel),

tentunya tanaman ini akan memberikan harapan baru pada pengembangan agribisnis.

Disamping untuk menunjang usaha konservasi lahan, tanaman Jarak akan memberikan

solusi pada pengadaan Biodiesel sekaligus akan memembuka kesempatan bagi

penambahan lowongan pekerjaan dan pendapatan petani.

Kandungan minyak pada biji jarak cukup tinggi yaitu sekitar 30 s/d 50% . Biji

Jarak Pagar sangat prospektif untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku minyak atau

Biodiesel, karena minyak Jarak Pagar tidak termasuk kategori minyak untuk makanan

(edible oil), sehingga pemanfaatannya tidak mengganggu penyediaan kebutuhan minyak

makan nasional.

Pemanfaatan minyak jarak sebagai bahan bakar alternatif, dilakukan dengan

terlebih dahulu menerapkan proses transesterifikasi terhadap minyak jarak. Proses

transesterifikasi minyak jarak dilakukan dengan menggunakan alkohol, proses ini akan

mengubah trigliserida menjadi metil ester (Biodiesel dan Gliserol). Tujuannya untuk

menurunkan viskositas minyak jarak dan meningkatkan daya pembakarannya sehingga

dapat digunakan sesuai standar minyak diesel untuk kendaraan bermotor.

SISTEM KONVERSI ENERGI ANGIN

Energi angin sebagai sebagai salah satu jenis energi terbarukan, merupakan salah

satu sumber energi yang potensial untuk dimanfaatkan melalui konversi ke listrik ataupun

mekanik. Pengubahan menjadi energi listrik menjadi putaran mekanik dan selanjutunya

memutar generator merupakan contoh pemakaian yang banyak digunakan. Sedangkan

dalam bentuk mekanik, pemakaian potensial adalah pemompaan mekanik dengan

menggunakann pompa piston. Kedua proses pengubahan ini disebut system konversi

energi angin.

Sebagaimana energi lainnya seperti matahari, biomassa, samudera dan tenaga air,

energi angina merupakan sumber energi yang melimpah, bersih (non polusi) dan mudah

diperoleh. Namun pemanfaatannya adalah spesifik tempat (ketergantungan lokasi)

sehingga memerlukan data dan informasi yang lebih akurat mengenai supplay terutama di

suatau lokasi.

Pemanfaatan energi angin secara ekonomis memerlukan lokasi dengan kecepatan

angin rata-rata 5 meter perdetik atau lebih. Akan tetapi bila dalam kondisi tertentu dan

juga untuk sumber-sumber energi terbarukan lainnya, aspek ekonomis bukan merupakan

persyaratan utama, maka pemanfaatan dalam skala lebih kecil atau menegah merupakan

pilaihan yang sesuai. Hal ini misalnya diperlukan oleh daerah pedesaan atau pulau-pualau

perpencil yang belum mememiliki jaingan listrik umum atau untuk pemakaian lainnya,

seperti catu, daya komunikasi di daerah terpencil, pengawetan obat-obat, perahu nelayan

untuk penerangan, pengawet ikan nelayan, dan lainnya.

Sumber-sumber energi terbarukan jenis energi non konvensional yakni secara

tradisonal belum dipakai dalam skala besar, sedangkan energi konvensional adalah

sumber energi dan teknologi yang sudah mantap dan merupakan bagian terbesar dar

kebutuhan energi ekonomi modern, misalnya batu bara, minyak, gas alam, tenaga air

besar, serta energi listrik yang dihasilkan dari sumber-sumber tersebut.

Potensi Energi Angin

Penaksiran potensi energi angin untuk berbagai wilayah Indonesia yang memuat

data dan informasi mengenai kecepatan angin rata-rata tahunan dan daya spesifik

berdasarkan monitoring dan pengukuran yang didukung oleh data-data topografi

dimaksudkan untuk mengetahui potensi suatu daerah dalam rangka pengkajian

pemanfaatan energi angin di daerah tersebut.

Untuk pemanfaatan energi angin baik sebagai pembangkit listrik (disebut turbin

angin) maupun penggerak mekanik (kincir angin) diperlukan berbagai data dan informasi

mengenai potensi sebuah lokasi, yakni :

• Kecepatan angin di lokasi (rata-rata tahunan, minimal dan maksimal).

• Arah angin dominant dan kurang.

• Distribusi kecepatan angina.

• Pola angin harian, bulanan, dan tahunan.

• Kondisi penuh (angin rendah).

• Daya angin spesifik dan energi dalam satu tahun.

Kondisi topografi disuatu daerah sangat menentukan kontur atau distribusi

kecepatan angin di daerah tersebut dan demikian juga akan mempengaruhi potensi yang

tersedia serta pemilihan tempat pemasangan sebuah turbin angin swbagai pembangkit

listrik, kondisi topografi akan mempengaruhi distribusu dan pola angina di lokasi dan

energi actual yang dihasilkan di lokasi tersebut.

Konversi energi Angin

Pengubahan-pengubahan energi adalah sebagai berikut :

• Pengubahan energi angin (yang memutar sudu) menjadi putaran sudu pada putaran

rendah.

• Pengubahan putaran sudu yang digandeng keporos unit transmisi menjadi putaran

unit transmisi (roda gigi atau sabuk).

• Pengubahan putaran unut transmisi menjadi putaran generator (putaran tinggi).

• Pengubahan putaran generator menjadi energi listrik (tegangan DC atau AC).

Karena tiap komponen konversi memiliki visiensi tersendiri maka tidak semua

energi yang diubah dapat dimanfaatkan, efisiensi total terdiri atas :

� Efisiensi rotor

� Efisiensi unit transmisi

� Efisiensi generator

� Efisiensi baterai

Proses pemanfaatan turbin angina ke pengguna mencakup :

� Untuk turbin angin dengan keluaran listrik searah

- Penyearahan tegangan listrik bolak-balik (AC) ke tegangan searah (DC).

- Penyimpanan listrik dan pengaturan tegangan pada baterai penyimpanan.

- Pembuangan atau pengalihan listrik ke beban lain bila listrik berlebih.

- Penambahan inverter jika listrik yang diperlukan adalah listrik (AC)

� Untuk generator (AC) dengan kapasitas yang lebih besar

Listrik yang dihasilkan oelh generator turbin angina dapat dihubungkan langsung

ke beban, karena toleransi pengaturan tegangan cukup besar maka beban langsung

yang dapat dihubungkan adalah peralatan-peralatan listrik yang menggunakan motor

listrik.

Sebuah system konversi angin untuk pembangkit listrik terdiri atas rotor (naf dan

sudu), kepala rotor, unit transmisi, generator, unit kontrol, unit pengaturan mekanis dan

menara. Untuk pemompaan mekanis terdiri atas rotor, kepala rotor, unit transmisi, ekor

pengarah, engkol, pengaman mekanis, menara.

Beberapa komponen lain sebagai bagian dari system konversi energi angin

keseluruhan adalah :

o Baterai penyimpana untuk menyimpan listrik yang dinyatakan oleh tegangan nominal

(12,24 Volt), kapasitas AH serta karakteristik pengisian dan pengosongan muatan.

o Inventer untuk mengubah tegangan searah menjadi bolak-balik, karakteristik

dinyatakan oleh efisiensi dan kapasitas (dalam Watt da VA).

o Beban pembuangan, suatu beban resistif untuk turbin angina yang digunakan untuk

menampung energi lebih dari unit penyimpanan (baterai) atau berupa saluran

pembuangan pada kincir mekanik untuk pemompaan air.

o Panel monitor untuk meonitori kondisi operasi system konversi energi angin setiap

saat yang dilengkapi dengan peralatan monitoring untuk arus, tegangan dan daya.

Pemanfaatan Energi Angin

Dalam pemanfaatan suatu atau beberapa kincir angin atau turbin angin, konsep

pemanfaatan didasarkan pada hal-hal berikut :

o Sifat pemanfaatan yang spesifik.

o Tempat tersedia.

o Potensi dan pengguan.

o Modus pemanfaatan yang individual kolektif stand alone hubrida interkoneksi atau

desentralisasi.

o Kelas pemanfaatan dalam skala kecil menengah atau besar.

BIOMASSA

Bahan bakar biomassa berasal dari kayu atau sisa-sisa tanaman pertanian. Bahan

ini dapat digunakan secara berkelanjutan , dengan dengan jumlah penggunaan setara

dengan jumlah penanaman, jika hal ini dilakukan tidak ada emisi Karbon Dioksida

karena tumbuhan yang ditanam akan mengonsumsi Karbon Dioksida sebanyak yang

dilepaskan ketika bahan dibakar. Jika energi yang dihasilkan digunakan sebagai

pengganti bahan baker fosil maka, ada pula pengurangan emisi Karbon Dioksida.

Sumber energi Biomassa adalah sumber energi yang berasal adalah sumber energi

dari bahan nabati termasuk limbah yang berasal dari manusia atau hewan. Dilihat dari

sumbernya, biomassa berasal dari hutan, perkebunan, lahan masyarakat (kebun

campuran, tegalan, sawah dan perarangan), dan limbah kota. Energi biomassa merupakan

energi tertua yang telah digunakan sejak peradaban manusia dimulai. Sampai saat inipun

energi biomassa masih tetap digunakan, khususnya di pedesaan. Dewasa ini energi

biomassa khususnya kayu bakar, arang dan limbah pertanian diperkirakan memenuhi ±

35% dari seluruh konsumsi energi di Indonesia. Hal ini disebabkan hampir 65%

penduduk pedesaan menggunakan biogas sebagai sumber energi utama yaitu untuk

memasak, industri pedesaan seperti pembuatan batu bara, genteng, industri kapur,

panadai besi, industri makanan, dan lain sebagainya.

Indonesia sebagai Negara agraris mempunyai potensi biomassa yang relative

besar yang berasal dari limbah pertanian, perkebunan, kehutanan, limbah ternak, dan

limbah kota (sampah). Dengan melihat potensi biomassa yang cukup besar ini maka

pemanfaatannya untuk energi akan memberi kontribusi yang cukup berarti dalam

pemenuhan energi masyarakat. Pada kenyataannya meskipun potensi energi biomassa

relative besar namun pemanfaatannya sampai saat ini belum optimal.

Pemanfaatan Biomassa

Beberapa teknologi konversi biomassa yang dikenal dan telah di manfaatkan

selama ini yaitu proses mikrobiologi, gasifikasi, pirolisa, pembakaran langsung dan

pemadatan (briket), energi yang dihasilkan dengan menggunakan teknoligi tersebut dapat

berupa energi listrik, energi mekanik dan energi panas.

a. Proses Mikrobiologi

Proses mikrobiologi biomassa adalah suatu proses konversi biomassa (limbah ternak,

limbah kota, dan limbah manusia) menjadi biogas melalui proses fermentasi mikrobiologi

dengan menggunakanbakteri dalam kondisi tanpa udara (anaerob). Dalam proses

mikrobiologi ini gas yang dihasilkan merupakan bahan baker yang berkualitas tinggi

(tidak berbau, tidak menimbulkan polusi) dan mempunyai nilai kalori yang tinggi yang

dapat digunakan sebagai sumber energi untuk menghasilkan panas, energi mekanik dan

energi listrik.

b. Proses Gasifikasi

Proses gasifkasi adalah proses konversi secara termokimia. Penguraian biogas yang

menghasilkan gas mampu baker pada suhu yang relative tinggi (kurang dari 900º C) yang

terjadi pada suatu alat yang disebut “Gasifier Reaktor”, bahan baku yang biasa digunakan

dalam gasifikasi biomassa ini yaitu biogas yang terdiri dari limbah pertanian dan kayu,

dalam gasifikasi biogas ini maka yang dimaksudkan adalah gas yang terdiri dari CO2, H2,

CH4, N2, dan CO2.

Dalam gasifier terjadi proses sebagai berikut :

o Proses pengeringan/Penguapan

Kandungan air dalam biomassa diuapkan oleh gas panas dari reaksi oksidasi

pembakaran dibagian bawah reactor, temperatur yang terjadi sekitar 170ºC.

o Proses Pengarangan (Pirolisasi)

Pada proses ini bahan bakar yang telah kering akan mengalami pemanasan pada

temperatur 500-700ºC dan dengan sejumlah udara tertentu akan terjadi pembakaran

tidak sempurna sehingga bahan bakar akan terurai menjadi arang, asam organic, dan

zat lain yang ikut.

o Proses Oksidasi

Setelah tahap proses pembakaran dan pengarangan selesai, selanjutnya terjadi proses

oksidasi, zat-zat yang dihasilkan oleh proses pengarangan dibakar dengan udara yang

terbatas sehingga terjadi pembakaran tidak sempurna, dan menghasilkan gas mampu

bakar, CO, H2, dan CH4. Di samping itu terbentuk juga gas CO2 yang disertai dengan

energi panas, yang nantinya akan digunakan pada proses ini gas yang dihasilkan

dapat langsung diperoleh atau ditarik keluar dari reactor.

o Proses Reduksi

Kelanjutan dari proses oksidasi adalah proses reduksi. Pada proses ini terjadi reaksi

pertukaran uap air dan terjadi reduksi CO2 oleh arang karbon, akibat dari proses ini

jumlah gas mampu bakar yang dihasilkan pada proses oksidasi akan meningkat.

Terjadinya proses reduksi ini pada temperatur 500ºC yang merupakan bagian akhir

dari proses gasifikasi di dalam reactor gasifer.

c. Sebagai Pembangkit Listrik

Gas dari hasil proses gasifikasi secara termomekanis diubah/dikonversi menjadi

tenaga surya dengan menggunakan motor baker dan generator, gas yang masuk ke motor

bakar harus sudah melalui proses pendinginan sampai suhu lingkungan (26-30ºC) dan

proses pembersihan dari partikel debu, limbah, uap air dan zat lain yang dapat

mengakibatkan deposit atau kerak pada mesin.

d. Sebagai Penghasil Panas

Gas yang diperoleh dari proses gasifkasi dimanfaatkan sebagai energi panas. Gas

yang dihasilkan tidak harus melalui proses pendinginan maupun pembersihan, oleh

karenanya system ini lebih sederhana, energi panas ini bisa dimanfaatkan untuk antara

lain tungku ketel, dan penyaringan, system gasifikasi sebagai penghasil panas.

e. Pirolisasi

Pirolisai adalah proses konversi thermodinamika kimia dari biomassa dengan

sejumlah udara yang terbatas atau pembakaran tidak sempurna pada suhu yang relatife

rendah (lebh beasar dari 900ºC). Hasil pirolisasi yang diperoleh sebagian besar adalah

arang, limbah, abu, dan sebagian kecil gas, arang yang dihasilkan dapat digunakan untuk

berbagai tujuan baik untuk menghasilkan energi panas, energi mekanik maupun energi

listrik.

Untuk beberapa limbah kayu seperti seperti serbuk kayu dapat juga dibuat menjadi

briket arang. Briket arang adalah yang diubah bentuk, ukuran dan kerapatannya menjadi

produk yang lebih efisien dalam penggunaannya sebagai bahan bakar. Bahan baku briket

arang menggunakan limbah kayu dengan berbagai jenis, ukuran dan bentuk.

Teknik pembuatan briket arang terdiri dari 2 tahap utama yang berbeda prinsipnnya,

yaitu :

• Proses pengarangan atau karbonisasi dari kayu menjadi serbuk arang.

• Proses pencetakan serbuk arang menjadi briket arang dengan cara dikempa.

f. Pembakaran Langsung

Biomassa dibakar langsung untuk menghasilkan panas. Panas yang dihasilkan dapat

digunakan untuk berbagai tujuan. Di daerah pedesaan pada umumnya biomassa dibakar

lansung untuk kebutuhan memasak, indutri rumah tangga dan lainnya, sedangkan pada

industri kayu yang kapasitas olahnya relatf kecil maka panas yang diperoleh dari

pembakaran limbah biomassa tersebut digunakan terutama untuk mengeringkan produki

kayu tersebut. Pada industri kayu yang kapasitas olahnya relative besar maka pembakaran

pada umumnya digunakan untuk pembangkit listrik.

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO

Potensi tenaga air tersebar hampir di seluruh Indonesia dan diperkirakan

mencapai 75.000 MW, sementara pemanfaatanya baru sekitar 2,5 persen dari potensi

yang ada. Turbin air sebagai alat pengubah energi potensial air menjadi energi torsi atau

putar yang dapat dimanfaatkan sebagai penggerak generator, pompa dan peralatan lain.

Untuk daerah yang mempunyai sumber energi air sangatlah menguntungkan apabila

memanfaatkan teknologi turbin air.

Beberapa kelebihan dari PLTMH antara lain

a. Potensi energi air yang melimpah;

b. Teknologi yang handal dan kokoh sehingga mampu beroperasi lebih dari 15 tahun;

c. Teknologi PLTMH merupakan teknologi ramah lingkungan dan terbarukan;

d. Effisiensi tinggi (70-85 persen).

Pemanfaatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Di Daerah Terpencil

Negara Indonesia adalah Negara kepulauan yang masih banyak daerah-daerah

yang masih terpencil dan belum ada penerangan listrik dan terjangkau oleh PLN. Padahal

listrik atau penerangan sangat dibutuhkan oleh daerah tersebut agar daerah tersebut tidak

ketinggalan dalam memperoleh informasi yang bertujuan untuk memajukan daerah

tersebut dan dapat meningkatan pruduktifitas masyarakatnya. Oleh karena itu uintuk

memenuhi kebutuhan akan penerangan listrik untuk daerah terpencil perlu diciptakan alat

yang dapat menjangkau tempat terpencil yang murah dan ramah lingkungan, yaitu

Pembangkit Listri Tenaga Mikrohidro.

Pemasangan pembangkit listrik tenaga air atau pembangkit listrik tenaga

mikrohidro (PLTMH) khususnya didaerah terpencil masih perlu dikembangkan melihat

daerah di Indonesia yang banyak sekali gunung dan air terjun yang belum dimafaatkan

secara optimal, dan masih banyak pula daerah terpencil di Indonesia yang belum

terjangkau oleh aliran listrik (PLN) terutama untuk pos-pos TNI di daerah terpencil dan

perbatasan. Sebagai alternatif pembangkit listrik dengan menggunakan diesel (PLTD)

yang menggunakan bahan bakar minyak khususnya solar yang biaya operationalnya lebih

besar dibanding PLTMH, disamping itu PLTMH juga ramah lingkungan.

Dari keadaan tersebut maka perlunya diadakan penelitian dan pengembangan

tentang pemasangan pembangkit listrik tenaga mikrohidro yang tentunya dengan bahan

bakunya yang mudah didapat yaitu air, seperti saluran irigasi, sungai kecil yang ada

didataran rendah, atau kepulauan yang tidak memiliki bukit-bukit tetapi air yang

melimpah. Dalam hal ini PLTMH dengan menggunakan sistem cetak miring adalah

dimana air tidak tertahan pada sebuah bendungan. Pada sistem cetak miring, sebagian air

sungai diarahkan ke saluran pembawa kemudian dialirkan melalui pipa pesat (penstock)

menuju turbin. Selepas dari turbin, air dikembalikan lagi kealiran semula, sehingga hal

ini tidak banyak mempengaruhi lingkungan atau mengurangi air yang keperluan

pertanian. Air akan dialirkan kedalam turbin melalui sudu-sudu runner yang akan

memutarkan poros turbin. Putaran inilah yang akan memutarkan generator untuk

menghasilkan energi listrik.

Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTM) di Jaringan Irigasi

Tujuan dari penerapan pembangkit listrik tenaga mikrohidro di jaringan irigasi

adalah untuk menunjang pembangunan pedesaan melalui peningkatan taraf sosial-

ekonomi masyarakat desa. Jaringan irigasi yang banyak dibangun di daerah pedesaan

untuk menunjang pembangunan pertanian menyimpan potensi tenaga air yang cukup

besar untuk dimanfaatkan bagi PLTM.

Penerapan pembangkit listrik tenaga mikrohidro di jaringan irigasi adalah untuk

mengembangkan potensi tenaga air yang terdapat pada jaringan irigasi menjadi potensi

tenaga listrik, dengan membuat pembangkit listrik tenaga mikrohidro pada bagian-bagian

dari jaringan irigasi yang mempunyai potensi, dan menyalurkan tenaga listrik yang

dihasilkan kepada masyarakat pemakai untuk dimanfaatkan bagi pengembangan potensi

sosial-ekonomi desa (pendidikan, kesehatan, keluarga berencana, keagamaan, pertanian,

peternakan, industri kecil/rumah, kerajinan, ketrampilan, perdagangan dan lain-lain).

Persyaratan Teknis dalam Pembuatan PLTM di Jaringan Irigasi

1. Sistem pengelolaan jaringan irigasi cukup baik, sehingga pendistribusian air

berlangsung secara teratur sepanjang tahun.

2. Debit air yang diperlukan tersedia sepanjang tahun dan dapat dipenuhi oleh debit

sungai rata-rata pada musim kemarau.

3. Tinggi terjun yang cukup, yang bersama-sama dengan debit aliran menghasilkan

potensi tenaga air yang dinyatakan dengan daya sumber.

4. Pembuatan PLTM tidak mengganggu sist em irigasi yang sudah ada, bahkan agar

diusahakan adanya peningkatan/perbaikan.

5. PLTM menggunakan teknologi tepat guna agar pembuatan, pengoperasian dan

pemeliharaannya dapat dilakukan dengan menggunakan tenaga kerja setempat.

Persyaratan Sosio-Ekonomis

1. Potensi listrik tenaga mikrohidro yang ada merupakan sumber daya yang dapat

menunjang pembangunan pedesaan. Potensi sosial-ekonomi desa yang dapat

dikembangkan dengan adanya PLTM cukup besar.

2. Biaya pembuatan PLTM dapat ditanggulangi oleh usaha swadaya masyarakat,

koperasi atau unit usaha swasta kecil dan menengah lainnya.

3. Usaha kelistrikan dari PLTM secara ekonomi dapat dipertanggung jawabkan, dalam

arti potensi konsumen yang ada dapat menyerap produksi listrik yang dihasilkan

dengan harga jual yang ditetapkan berdasarkan prinsip-prinsip pengusahaan.

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA

Pembangkit listrik tenaga surya konsepnya sederhana, yaitu mengubah cahaya

mataha ri menjadi energi listrik. Cahaya matahari merupakan salah satu bentuk energi

dari sumber daya alam. Sumber daya alam matahari ini sudah banyak digunakan untuk

memasok daya listrik di satelit komunikasi melalui sel surya. Sel surya ini dapat

menghasilkan energi listrik dalam jumlah yang tidak terbatas langsung diambil dari

matahari, tanpa ada bagian yang berputar dan tidak memerlukan bahan bakar. Sehingga

sistem sel surya sering dikatakan bersih dan ramah lingkungan.Bandingkan dengan

sebuah generator listrik, ada bagian yang berputar dan memerlukan bahan bakar untuk

dapat menghasilkan listrik. Selain itu gas buang yang dihasilkan dapat menimbulkan

efek gas rumah kaca (green house gas) yang pengaruhnya dapat merusak ekosistem

planet bumi kita. Sistem sel surya yang digunakan di permukaan bumi terdiri dari panel

sel surya, rangkaian kontroler pengisian (charge controller), dan aki (batere) 12 volt

yang maintenance free.

Panel sel surya merupakan modul yang terdiri beberapa sel surya yang digabung

dalam hubungkan seri dan paralel tergantung ukuran dan kapasitas yang diperlukan.

Yang sering digunakan adalah modul sel surya 20 watt atau 30 watt. Modul sel surya itu

menghasilkan energi listrik yang proporsional dengan luas permukaan panel yang

terkena sinar matahari. Rangkaian kontroler pengisian aki dalam sistem sel surya itu

merupakan rangkaian elektronik yang mengatur proses pengisian akinya. Kontroler ini

dapat mengatur tegangan aki dalam selang tegangan 12 volt plus minus 10%. Bila

tegangan turun sampai 10,8 volt, maka kontroler akan mengisi aki dengan panel surya

sebagai sumber dayanya. Tentu saja proses pengisian itu akan terjadi bila berlangsung

pada saat ada cahaya matahari. Jika penurunan tegangan itu terjadi pada malam hari,

maka kontroler akan memutus pemasokan energi listrik. Setelah proses pengisian itu

berlangsung selama beberapa jam, tegangan aki itu akan naik. Bila tegangan aki itu

mencapai 13,2 volt, maka kontroler akan menghentikan proses pengisian aki itu.

Rangkaian kontroler pengisian itu sebenarnya mudah untuk dirakit sendiri. Tapi,

biasanya rangkaian kontroler ini sudah tersedia dalam keadaan jadi di pasaran. Memang

harga kontroler itu cukup mahal kalau dibeli sebagai unit tersendiri.

Kebanyakan system sel surya itu hanya dijual dalam bentuk paket lengkap yang

siap pakai. Jadi, sistem sel surya dalam bentuk paket lengkap itu jelas lebih murah

dibandingkan dengan bila merakit sendiri. Biasanya panel surya itu letakkan dengan

posisi statis menghadap matahari. Padahal bumi itu bergerak mengelilingi matahari.

Orbit yang ditempuh bumi berbentuk elip dengan matahari berada di salah satu titik

fokusnya. Karena matahari bergerak membentuk sudut selalu berubah, maka dengan

posisi panel surya itu yang statis itu tidak akan diperoleh energi listrik yang optimal.

Agar dapat terserap secara maksimum, maka sinar matahari itu harus diusahakan

selalu jatuh tegak lurus pada permukaan panel surya. Jadi, untuk mendapatkan energi

listrik yang optimal, sistem sel surya itu masih harus dilengkapi pula dengan rangkaian

kontroler optional untuk mengatur arah permukaan panel surya agar selalu menghadap

matahari sedemikian rupa sehingga sinar mahatari jatuh hampir tegak lurus pada panel

suryanya. Kontroler seperti ini dapat dibangun, misalnya, dengan menggunakan

mikrokontroler 8031. Kontroler ini tidak sederhana, karena terdiri dari bagian perangkat

keras dan bagian perangkat lunak. Biasanya, paket sistem sel surya yang lengkap belum

termasuk kontroler untuk menggerakkan panel surya secara otomatis supaya sinar

matahari jatuh tegak lurus. Karena itu, kontroler macam ini cukup mahal. Contoh PLTS

Aplikasi Mandiri.

Sistem Kelistrikan PLTS

Inti dari alat Power conditioner adalah inverter, yaitu komponen listrik yang

berfungsi sebagai perubah listrik DC menjadi listrik AC. Power conditioner selain

berfungsi untuk menghasilkan listrik AC yang bersih juga mengkontrol agar tegangan

keluarannya berada dalam batas tegangan yang diperbolehkan.

Beberapa fungsi lain power conditioner dapat disimpulkan sebagai berikut :

1. Sebagai switch yang mengontrol dimulainya dan dihentikannya kerja sistim,

mendeteksi islanding ‘Islanding adalah kondisi ketika terjadi pemutusan aliran listrik

pada jaringan distribusi yang dimiliki oleh perusahaan listrik sedangkan PLTS tetap

bekerja’. Hal ini terjadi misalnya apabila timbul kerusakan pada jaringan distribusi

listrik. Bila ini terjadi akan membahayakan pekerja yang akan memperbaiki

kerusakan-kerusakan yang ada. Disini power conditioner berfungsi untuk

mendeteksi terjadinya islanding dan dengan segera menghentikan kerja PLTS.

2. Pengontrol maksimum tenaga listrik, tenaga listrik yang dihasilkan oleh solar panel

tergantung pada suhu udara dan kuatnya cahaya. Pada suatu nilai suhu dan kuatnya

cahaya, hubungan antara tenaga, tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh solar

panel.Disini fungsi dari power conditioner adalah bagaimana mengontrol agar tenaga

listrik yang diproduksi menjadi maksimum. Hal ini disebut dengan istilah /MPPT

(Maximum Power Point Tracking).

SODIS

Di saat hampir semua harga melambung, perlu tindakan nyata untuk memperoleh

barang atau jasa dengan biaya seminimal mungkin. Salah satunya, mengonsumsi air sodis

dengan bantuan pemanasan tenaga matahari.

Sodis, akronim dari Solar Water Disinfection, adalah metode penyehatan air

minum yang dilakukan dengan menjemurnya di bawah matahari. Metode ini

dikembangkan pada 1991 oleh Pusat Riset Air dan Sanitasi EAWAG-SANDEC yang

berbasis di Swiss. Pelopornya Profesor Aftim Acra, pengajar di American University,

Beirut, Libanon.

Sodis adalah air yang diperoleh dengan cara atau proses pemanasan sinar

matahari (The solar water disinfection) yaitu proses radiasi dengan sinar matahari untuk

mematikan bakteri pathogen. Sinar matahari mengandung energi panas dan akan

memanaskan air dalam botol. Kekuatan sinar ultra violet beserta panas dalam air

kemudian bersatu membunuh seluruh kuman atau bakteri yang ada.

Langkah yang harus dilakukan, menyiapkan botol kosong warna bening, cuci dan

isi dengan air mentah sampai penuh hingga tidak ada udara kosong. Botol dijemur di

tempat terbuka agar terkena sinar matahari langsung. Persiapkan kain, plastik atau seng

warna hitam sebagai alas. Jika cuaca panas lakukan radiasi atau pemanasan minimal

selama 6 jam untuk memperoleh suhu di atas 50 C. Air dalam botol tersebut sudah dapat

diminum langsung dan tidak perlu dimasak lagi.

Memang amat sederhana, tapi uji laboratorium membuktikan Sodis membunuh

sebagian besar kuman sehingga air siap minum, bila air dibiarkan minimal enam jam di

bawah sinar ultraviolet matahari dan panas di atas 45 derajat Celsius, sebagian besar

kuman di dalamnya mati ”terebus”. Di antaranya bakteri tifus, kolera, disentri, hingga

Escherichia coli penyebab diare.

Sepuluh tahun lalu, metode ini diperkenalkan di Indonesia oleh Yayasan Dian

Desa, lembaga swadaya masyarakat yang berbasis di Yogyakarta. Mereka menguji coba

metode ini di Lombok Timur dan Kabupaten Sikka, Nusa Tenggara Timur. Hasilnya

menakjubkan, yaitu kematian bayi karena diare di kedua tempat itu menurun hingga 50

persen dalam waktu 12 bulan. Sodis juga cocok dengan Indonesia yang berada di garis

khatulistiwa dan berlimpah cahaya matahari. Metode ini kian penting saja karena,

menurut Menteri Kesehatan Siti Fadillah Supari pada Februari lalu, sekitar 40 persen

orang Indonesia belum mendapatkan akses pada air bersih. Namun Sodis bukan tanpa

kekurangan, metode ini tidak membunuh semua kuman, jadi bayi di bawah umur dua

tahun tak dapat meminumnya.

Mikroorganisme yang terbunuh oleh metode Sodis :

- Baktei : Eschercia Coli, Faecalis P. Aeugenosa, S. Flexnori

- Virus : Vibrio Choleia, Bakteriophage, Rotavirus, Enchhephalomy

carditis virus

- Ragi dan Jamur : Aspergillus Nigel, Aspergillus flafus, candida, Geotrikum.