BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kebutuhan terhadap energi terus meningkat untuk menopang kebutuhan hidup penduduk yang jumlahnya terus meningkat secara eksponensial. Minyak bumi merupakan salah satu sumber energi yang sebagian besar digunakan saat ini. Berdasarkan data statistik realisasi penjualan BBM seluruh indonesia (Dirjen migas 1, 2013), pada tahun 2013 penjualan minyak solar mencapai 47% dari total penjualan BBM yaitu kilo liter setara dengan 279,7 barel atau 0,76 juta barel per harinya. Meningkatnya kebutuhan BBM tidak dibarengi dengan peningkatan produksi minyak nasional. Produksi minyak nasional bahkan terus menurun seiring semakin tuanya sumur-sumur minyak. Kondisi ini akan memburuk jika tidak melakukan langkah apapun, diperkirakan pada tahun 2020 indonesia akan mengimpor BBM mencapai 2,2 juta barel per hari (Siswoutomo, 2014). Mengingat kebutuhan energi terus meningkat tetapi cadangan minyak bumi dan gas alam terus minipis, maka beberapa upaya telah dilakukan untuk mengatasi kondisi ini. Upaya tersebut diantaranya mencari sumber energi berbahan baku biomassa bersifat dapat terbarukan. Biomassa merupakan bahan organik yang merupakan turunan dari tanaman sebagai konversi hasil proses fotosintesis (Wei, 2005). Energi biomassa merupakan energi matahari yang tersimpan dalam bentuk kimia didalam bahan-bahan yang berasal dari tanaman dan merupakan sumber daya yang paling berharga dan serba guna di bumi (Sukiran, 2008). Gasifikasi merupakan suatu teknologi proses konversi bahan padat menjadi gas yang mudah terbakar. Bahan padat yang dimaksud dari bahan bakar padat misalnya, biomassa, batubara, dan arang. Gas yang dimaksud adalah gasgas yang dihasilkan dari proses gasifikasi seperti CO, H 2, dan CH 4. Gas-gas yang dihasilkan tersebut dapat lebih mudah dimanfaatkan dibanding dengan biomassa aslinya (McKendry, 2002). Produk gas mampu bakar berupa CO, H2, CH4 dapat

2 2 digunakan sebagai bahan bakar motor penggerak generator untuk membangkitkan energi listrik (Susanto, 2005; Salam et al, 2010). Biomasa yang tersedia melimpah di indonesia diantaranya adalah tongkol jagung. Tongkol jagung bahkan di beberapa sentra produksi jagung dianggap sebagai limbah yang harus dimusnahkan dengan cara dibakar, tanpa diambil manfaat dari pembakaran tersebut. Menurut Zankes et al (2012), dalam pemodelan proses gasifikasi tongkol jagung yang dilakukannya menunjukan bahwa tongkol jagung merupakan bahan bakar yang baik (LHV sebesar 13,8 MJ/Kg) yang dapat menghasilkan gas yang berkualitas cukup tinggi (LHV sebesar 5,5 MJ/m 3 ). Gasifier merupakan istilah untuk reaktor yang memproduksi gas produser dengan cara pembakaran tidak sempurna (oksidasi sebagian) bahan bakar biomassa pada suhu sekitar 1000 o C (Rajvanshi, 1986). Berdasarkan sumber panas dan arah aliran yang terjadi, gasifier dapat dibagi menjadi beberapa tipe yaitu updraft, downdraft, inverted downdraft, crossdraft, dan fluidized bed. Menurut Purnomo (2012), gasifier tipe downdraft menghasilkan gas yang lebih bersih dibandingkan tipe yang lain sehingga dapat diaplikasikan sebagai pembangkit daya, seperti daya listrik atau mesin. Kandungan tar yang dihasilkan paling minim senilai 0,04g/Nm 3 (Kaupp, 1982) sehingga paling sesuai, sebab producer gas yang mengandung tar relatif tinggi jika diumpankan ke mesin, dapat menimbulkan deposit pada karburator dan intake valve, sehingga menurunkan lifetime mesin (Barker, 1998). Motor diesel merupakan salah satu jenis motor yang dikategorikan dalam motor pembakaran dalam (intenal combustion engine). Motor diesel memiliki perbedaan yang sangat mendasar dengan motor bensin. Perbedaan ini terletak pada proses pembakaran bahan bakar untuk menghasilkan kerja. Prinsip kerja motor diesel adalah udara masuk kedalam ruang bakar pada saat langkah hisap, kemudian udara tersebut dikompresi sehingga mencapai tekanan dan temperatur tertentu yang nilainya dapat mengakibatkan bahan bakar meledak dan terbakar dengn sendirinya sesaat setelah bahan bakar diinjeksikan kedalam ruang pembakaran.

3 3 Bahan bakar motor diesel adalah minyak solar yang komposisinya terdiri dari karbon dan hidrogen dengan perbandingan kira-kira 85% dan 15% dalam berat. Minyak solar akan disemprotkan ke ruang bakar yang telah diisi udara termampatkan dengan komposisi sekitar 23% oksigen dan 77% nitrogen. Untuk terjadinya proses pembakaran yang sempurna, campuran antara udara dan bahan bakar haruslah pada perbandingan tertentu. Menurut Pudjanarsa dan Nursuhut (2006), perbandingan yang baik kira-kira 15 : 1 dalam berat, yang artinya 15 kg udara membutuhkan 1 kg bahan bakar. Pengaturan jumlah bahan bakar yang disemprotkan ke ruang bakar dilakukan oleh governor. Governor berperan mengendalikan output motor dengan mengatur kecepatan rata-rata motor sesuai fluktuasi beban. Jika beban meningkat yang menyebabkan kecepatan motor menurun maka governor akan menggerakan katup untuk memperbanyak suplai bahan bakar untuk mengimbangi kenaikan beban motor. Mesin disel dual fuel merupakan salah satu jenis motor pembakaran dalam yang dapat beroperasi dengan mengkombinasikan bahan bakar diesel cair dan bahan bakar gas. Pada mesin diesel konvensional, sistem dual fuel dapat dilakukan dengan menambahkan katup sebagai input bahan bakar gas pada asupan udara ke mesin (Sahoo 1 et al, 2009). Pada penelitian ini, tongkol jagung digunakan sebagai bahan gasifikasi dengan menggunakan gasifier tipe downdraft untuk memproduksi gas. Gas yang dihasilkan kemudian digunakan sebagai bahan bakar motor diesel sistem bahan bakar masuk bersama. Gas hasil gasifikasi dimasukan ke ruang bakar melalui asupan udara, dengan demikian sudah ada potensi energi pembakaran di ruang bakar sehingga governor akan menggerakan katupnya untuk mengurangi suplai bahan bakar minyak solar yang disemprotkan ke ruang bakar. 1.2 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah: Tujuan umum: Mengetahui potensi pengurangan bahan bakar minyak solar pada motor diesel yang digunakan untuk menggerakan generator listrik, dimana gas hasil

4 4 gasifikasi tongkol jagung dan minyak solar di input ke dalam ruang bakar motor melalui sistem dua bahan bakar masuk bersama (dual fuel system). Tujuan khusus: 1. Mengetahui pengaruh penggunaan gas hasil gasifikasi terhadap kecepatan putar mesin, serta tegangan dan daya output generator listrik yang digerakan oleh motor diesel dual fuel system. 2. Mengetahui kajian ekonomis dari penggunaan tongkol jagung sebagai substitusi bahan bakar minyak solar. 1.3 Keaslian penelitian Penelitian pemanfaatan gasifikasi biomass untuk mesin diesel dual fuel system yang pernah dilakukan diantaranya oleh Affendi dkk (2010) menggunakan biomassa sekam padi, menguji variasi beban listrik dan rasio gas hasil gasifikasi; Shrivastava (2012) menggunakan biomassa serutan kayu dan Mustard oil cake, menguji kinerja mesin dan karakteristik gas buang. Selain itu penelitian terkait mesin diesel dual fuel telah dilakukan oleh Pujo dkk (2013) yang menggunakan LPG-Solar sebagai bahan bakar mesin diesel kapal nelayan tradisional. Pada penelitian ini biomassa yang digunakan dalam proses gasifikasi untuk memproduksi gas adalah tongkol jagung. Kemudian yang menjadi pokok bahasan adalah potensi gas hasil gasifikasi tongkol jagung mampu mengurangi konsumsi solar, pengaruh terhadap daya output generator yang digerakan mesin diesel dual fuel yang digunakan, serta kajian aspek ekonomis penggunaan tongkol jagung sebagai biomassa untuk menghasilkan gas gasifikasi yang dipakai sebagai bahan bakar mesin diesel dual fuel tersebut. 1.4 Manfaat Penelitian Manfaat Penelitian ini adalah: 1. Penelitian ini diharapkan menjadi solusi bagi sebagian pihak yang mempunyai permasalahan dengan limbah tongkol jagung. 2. Tonggol jagung diharapkan menjadi alternatif untuk substitusi kebutuhan bahan bakar solar yang terus meningkat.

5 5 3. Tongkol jagung menjadi berharga sehingga dapat meningkatkan nilai tambah bagi petani jagung. 1.5 Batasan Masalah Penelitian ini menitikberatkan pada kajian perilaku konsumsi bahan bakar serta perilaku daya keluaran generator listrik yang digerakan oleh mesin diesel berbahan bakar solar yang ditambahkan gas hasil gasifikasi tongkol jagung melalui asupan udara ke mesin diesel, biaya ivestasi pengadaan gasifier sementara tidak dihitung.