BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kelangkaan bahan bakar minyak yang terjadi belakangan ini telah memberikan dampak yang sangat luas di berbagai sektor kehidupan. Fluktuasi suplai dan harga minyak bumi seharusnya membuat kita sadar bahwa jumlah cadangan minyak yang ada di bumi semakin menipis. Karena minyak bumi adalah bahan bakar yang tidak bisa diperbarui maka kita harus mulai memikirkan bahan penggantinya. Indonesia merupakan negara dengan konsumsi energi yang cukup tinggi di dunia. Berdasarkan data Direktorat Jenderal Energi Baru Terbarukan dan Konservasi Energi Kementerian ESDM, dalam beberapa tahun terakhir pertumbuhan konsumsi energi Indonesia mencapai 7% per tahun. Angka tersebut berada di atas pertumbuhan konsumsi energi dunia yaitu 2,6% per tahun. Konsumsi energi Indonesia tersebut terbagi untuk sektor industri (50%), transportasi (34%), rumah tangga (12%) dan komersial (4%). (ESDM, 2012). Konsumsi energi Indonesia yang cukup tinggi tersebut hampir 95% dipenuhi dari bahan bakar fosil. Dari total tersebut, hampir 50%-nya merupakan Bahan Bakar Minyak (BBM). Konsumsi BBM yang cukup tinggi ini menjadi masalah bagi Indonesia. (Direktorat Jenderal Migas, 2012). Dalam situasi seperti ini, mengurangi ketergantungan terhadap penggunaan BBM (Bahan Bakar Minyak) adalah sesuatu yang wajib untuk dilakukan. Salah satu cara untuk mengurangi ketergantungan tersebut adalah dengan meneliti dan mengembangkan energi alternatif yang ramah lingkungan, murah dan mudah didapat, serta dapat diperbaharui. Salah satunya adalah biogas yang secara teknis, sosial dan ekonomis sangat memungkinkan untuk digunakan sebagai energi alternatif pengganti BBM. Biogas merupakan gas yang dihasilkan dan dapat diproduksi dari bahan organik seperti biomassa, limbah pertanian dan juga kotoran hewan melalui proses fermentasi anaerobik. Gas yang dihasilkan dari proses fermentasi tersebut mengandung nilai kalor yang tinggi sehingga dapat digunakan untuk memasak dan penerangan bagi rumah tangga dipedesaan. Sisa 1
dari fermentasi ini juga dapat digunakan sebagai pupuk yang sangat bermanfaat bagi tanaman. Disamping itu juga pengelolaannya dapat meningkatkan kebersihan lingkungan, karena limbah pertanian dan kotoran hewan yang selama ini dibuang pada tempat terbuka. Kandungan biogas didominasi oleh gas metana (CH4) yang merupakan hasil sampingan proses dekomposisi mikroba pada suatu biomassa. Secara prinsip, pembuatan biogas sangat sederhana. Dengan memasukkan subtract diantaranya berupa kotoran manusia dan hewan, limbah domestik (rumah tangga), sampah biodegradable atau setiap limbah organik yang biodegradable ke dalam unit pencerna (digester), ditutup rapat dan selama beberapa waktu biogas akan terbentuk yang selanjutnya dapat digunakan sebagai sumber energi. (brian herringsaw,2009) Selain dari segi bahan bakar, peningkatan efisiensi untuk motor bakar juga dilakukan modifikasi baik dalam hal pemasukan bahan bakar (PGMFI, EFI, GDI dsb), penyempurnaan pembakaran (Twin spark plug, ignition timing), timing katup (vvti, vtec, dsb), pemampatan paksa udara masuk ke ruang bakar (Supercharger dan turbocharger) dan masih banyak pengembangan - pengembangan lainnya. Dalam penulisan tugas akhir ini akan dibahas tentang pengaruh blower elektrik yang di modifikasi sebagai supercharger terhadap performansi mesin dua bahan bakar (dual fuel) pada mesin diesel yang ditujukan untuk menghemat bahan bakar solar dan meningkatkan efisiensi dari mesin diesel itu sendiri. Sebagaimana kita tahu bahwa pada mesin mesin diesel konvensional pemakaian bahan bakar solar dan efisiensinya masih kurang maksimal. 1.2 Tujuan Pengujian Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Untuk mengetahui performansi mesin diesel dengan sistem dua bahan bakar (dual fuel) solar-biogas menggunakan blower elektrik. 2. Untuk mengetahui nilai ekonomis dari penggunaan bahan bakar biogas terhadap solar. 2
3. Untuk mengetahui emisi gas buang dari mesin diesel dengan menggunakan sistem dua bahan bakar (dual fuel) solar-biogas yang mencakup komposisi opacity, kandungan CO dan HC. 1.3 Batasan Masalah 1. Bahan bakar yang digunakan dalam pengujian yaitu solar dan biogas dengan kandungan methana 63,44 %. 2. Laju aliran biogas yang digunakan dalam penelitian ini adalah 2, 4, 6 l/min. 3. Alat uji yang digunakan untuk mengetahui angka torsi yang dihasilkan yaitu Generator POWER FULL dengan kapasitas 3 kw dengan pembebanan lampu pijar. 4. Mesin yang digunakan sebagai mesin utama adalah mesin diesel 4-langkah dengan 1-silinder TIGER R175AN. 5. Transmisi yang digunakan adalah sabuk dan puli (belt and pulley) dengan rasio 1:1. 6. Unjuk kerja mesin yang dihitung adalah : Torsi (Torsion) Daya (Brake Power) Rasio perbandingan udara bahan bakar (Air Fuel Ratio) Konsumsi bahan bakar spesifik (Spesific Fuel Consumption) Efisiensi Thermal Brake (Brake Thermal Efficiency) Tekanan efektif rata-rata (bmep) Emisi Gas Buang 7. Alat uji yang digunakan untuk mengetahui komposisi emisi gas buang dari mesin adalah Smoke Meter (Opacity) Model HD 410 dan Gas Analyzer Model HG 510. 8. Emisi gas buang yang diamati adalah meliputi Opacity (kekabutan), HC (Hydro Carbon), dan CO (Carbon Monoksida). 9. Perhitungan nilai ekonomis bahan bakar dengan sistem dua bahan bakar dibandingkan dengan nilai ekonomis bahan bakar solar. 10. Supercharger yang di gunakan merupakan modifikasi dari blower elektrik. 11. Data perbandingan solar tanpa supercharger dilampirkan pada lampiran. 3
1.4 Manfaat Pengujian 1. Untuk menjawab tantangan global saat ini yaitu penghematan penggunaan bahan bakar fosil, khususnya minyak bumi yaitu solar. 2. Untuk memaksimalkan penggunaan gas khusunya biogas yang akan digunakan menjadi bahan bakar yang ekonomis dan ramah lingkungan. 3. Sebagai pertimbangan terhadap pemerintah untuk menghemat devisa Negara terhadap anggaran subsidi bahan bakar solar. 4. Untuk memberikan dukungan terhadap pemerintah dalam mengurangi ketergantungan bahan bakar fosil khususnya solar. 5. Sebagai pertimbangan terhadap produsen motor bakar terutama mesin diesel untuk peningkatan produknya. 6. Untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan penggunaan mesin diesel dengan sistem dua bahan bakar (dual fuel) solar-biogas. 7. Sebagai solusi meningkatkan prestasi dengan cara memodifikasi mesin misalnya dengan cara menambahkan supercharger. 1.5 Metodologi Penulisan Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut : a. Studi literatur, berupa studi kepustakaan, kajian dari buku-buku dan tulisantulisan yang terkait. b. Browsing internet, berupa studi artikel-artikel, gambar-gambar dan buku elektronik (e-book) serta data-data lain yang berhubungan. c. Metode studi lapangan, yaitu dengan mengambil data dari hasil pengujian yang dilakukan di Laboratorium Motor Bakar Fakultas Teknik. Selain itu pengambilan data juga dilakukan dari tempat pengambilan biogas PT. Multimas Nabati Asahan. d. Diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang ditunjuk oleh Departemen Teknik Mesin. 4
1.6 Sistematika Penulisan Skripsi ini dibagi dalam beberapa bab dengan garis besar tiap bab adalah sebagai berikut : Bab I : Pendahuluan Bab ini berisikan latar belakang, tujuan, batasan masalah, manfaat, metode penulisan, dan sistematika penulisan. Bab II : Tinjauan Pustaka Bab ini berisikan landasan teori yang digunakan yaitu mengenai bahan bakar hidrokarbon, biogas, dual fuel, mesin diesel, performansi motor bakar, nilai ekonomis, supercharger, nilai kalor, karakteristik mesin diesel, generator set yang digunakan, dan emisi gas buang. Bab III : Metodologi Penelitian Bab ini memberikan informasi mengenai tempat pelaksanaan pengujian, bahan dan peralatan yang dipakai serta tahapan dan prosedur pengujian. Bab IV : Hasil dan Analisa Pengujian Bab ini membahas tentang hasil data yang diperoleh dari setiap pengujian melalui pembahasan perhitungan dan penganalisaan dengan memaparkan kedalam bentuk tabel dan grafik. Bab V : Kesimpulan dan Saran Bab ini sebagai penutup berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh. Daftar Pustaka Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun laporan. Lampiran Pada lampiran dapat dilihat hasil data yang diperoleh dari pengujian dalam bentuk tabel dan gambar. 5