BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS 3.1 Kerangka Berpikir Terdapat susbsitem lingkungan dan subsistem industri energi, ditinjau dari subsistem lingkungan berupa limbah perkotaan (pertanian, manusia, peternakan) dari beberapa limbah tersebut muncul beberapa klasifikasi yaitu limbah organik dan non organik dimana kedua limbah tersebut diolah kedalam subsistem industri energi (PLTBm) dengan pengolahan proses pemisahan. Selanjutnya subsistem kedua adalah subsistem industri energi, dimana sudah terdapat PLTS dengan daya 1MW, dalam hal ini diperlukan manajemen intergasi guna peningkatan hasil energi berupa energi listrik yang dapat digunakan secara umum, serta mampu mensuplai energi yang dibutuhkan didalam integrasi dan mampu memenuhi kebutuhan listrik sosial. Subsistem Industri Energi Subsistem Lingkungan PLTB MSW Pemisahan Padat Kering Listrik Pengguna Listrik Tungku Pembakaran Listrik PLTS Limbah Umum Gambar 3.1 kerangka berfikir integrasi sumber energi 32
33 3.2 Konsep 3.2.1 Pengembangan Integrasi Sumber Energi Energi merupakan kemampuan untuk melakukan kerja, kerja dalam hal ini adalah jumlah yang diberikan pada suatu sistem hingga menghasilkan keluaran dari proses sistem tersebut. Dengan kepadatan jumlah penduduknya membuat energi sebagai kebutuhan hidup terus meningkat seiring waktu, peningkatan diakibatkan adanya jumlah penduduk yang bertambah seiring waktu, selain pertambahan jumlah penduduk memberikan dampak dalam kebutuhan energi juga akan memberikan dampak pertumbuhan industri, sehingga diperlukan peningkatan energi mandiri didalam sebuah industri yang mampu memberikan nilai efisiensi penggunaan energi berbahan bakar fosil dari pemerintah dan terciptanya energi terbarukan dari hasil pengolahan limbah agroindustri. Rucio et, al,. (2012) dalam penelitianya disebutkan; dengan memanfaatkan metode link network dari sebuah agroindustri memberikan paradigma baru dalam penggunaan lahan prespektif untuk menghasilkan energi dari pemanfaatan limbah agroindustri. Hasil limbah agroindustri dapat dijadikan energi dikawasan agroindustri dengan memanfaatkan biomasa dari pertanian, Secara umum biomassa merupakan bahan yang dapat diperoleh dari tanaman baik secara langsung maupun tidak langsung dan dimanfaatkan sebagai energi atau bahan dalam jumlah yang besar. secara tidak langsung mengacu pada produk yang diperoleh melalui peternakan dan industri makanan. Basis sumber daya meliputi ratusan dan ribuan spesies tanaman, daratan dan lautan berbagai sumber daya pertanian, kehutanan dan limbah residu pada proses industri, limbah, dan limbah kotoran hewan. Tanaman
34 energi dengan membuat perkebunan energi skala besar akan menjadi salah satu biomassa yang menjanjikan walaupun belum dikomersialkan pada saat ini. Menurut kamus Bahasa Inggris Oxford, istilah Biomassa pertama kali muncul literatur pada tahun 1934. Di dalam Journal of Marine Biology Association, ilmuan rusia bernama Bogorov menggunakan biomasa sebagai tatanama. Bogorov mengukur bobot plankton laut (Calanus finmarchicus) setelah dikeringkan dilakukan penyelidikan perubahan pertumbuhan musiman plankton. Tabel 3.1 Perkiraan produksi limbah biomasa dan sejumlah sumber daya Spesies Biomasa Rasio Produksi Limbah (t/th) Koefisien Konversi Energi (GJ/t) Padi 1,4 16,3 Gandum 1,3 17,5 Jagung 1 17,7 Akar dan Umbi 0,4 6 Residu Tebu 0,28 17,33 Sapi 1,1 (t/th/kepala) 15 Babi 0,22 (t/th/kepala) 17 Unggas 0,037 (t/th/kepala) 13,5 Kuda 0,55 (t/th/kepala) 14,9 Kerbau dan Unta 1,46 (t/th/kepala) 14,9 Domba dan Kambing 0,18 (t/th/kepala) 17,8 Kayu Industri 1,17 16 Kayu Bakar 0,67 16 Limbah Kayu 0,784 16 Sumber : Asian Biomassa Handbook, hal 35. Biomasa merupakan sumber daya terbaharui dan energi yang diperoleh dari bomasa disebut energi terbarukan. Tabel 3.1 menunjukan perkiraan produksi limbah biomasa dan sejumlah sumber daya. Pemanfaatan biomasa agroindustri antara lain memanfaatkan limbah padat berupa ranting sebagai bahan bakar termal
35 pada proses produksi dan pemanfaatan limbah padat-cair berupa bahan bakar hasil digester yaitu biogas. 1. Pemanfaatan Biomassa menjadi energi thermal Energi panas merupakan salah satu alternatif energi terbarukan sebagai sumber daya energi. Energi panas dapat dihasilkan dari panas bumi, pembakaran biomassa, pembakaran gas atau bahan bakar cair dengan memanfaatkan uap panas yang dihasilkan. Pemanfaatan energi panas diterapkan di Industri Skala kecil, menegah, dan besar dengan berbagai macam metode. Dengan penggunaan heat exchanger merupakan penggunaan energi panas dengan memanfaatkan uap panas dari pembakaran kayu dan digunakan diindustri untuk mengeringkan produk pertanian. 2. Pemanfaatan Biomassa menjadi biogas Biogas adalah gas mudah terbakar (flammable) yang dihasilkan dari proses fermentasi bahan-bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerob. Pada umumnya semua jenis bahan organik bisa diproses untuk menghasilkan biogas, namun demikian hanya bahan organik (padat, cair) homogen seperti kotoran dan urine hewan ternak yang cocok untuk sistem biogas sederhana. Beberapa daerah dengan potensi limbah organik dapat menyatukan saluran limbahnya ke dalam sistem Biogas, sehingga limbah industri tersebut tidak mencemari lingkungan di sekitarnya. Hal ini memungkinkan karena limbah industri tersebut diatas berasal dari bahan organik yang homogen. Jenis bahan organik yang diproses sangat
36 mempengaruhi produktifitas sistem biogas. Tabel 3.2. menunjukan konversi penggunaan biogas dalam 1 m 3. Salah satu cara menentukan bahan organik yang sesuai untuk menjadi bahan masukan sistem Bio-gas adalah dengan mengetahui perbandingan Karbon (C) dan Nitrogen (N) atau disebut rasio C/N. Beberapa percobaan yang telah dilakukan oleh ISAT menunjukkan bahwa aktifitas metabolisme dari bakteri methanogenik akan optimal pada nilai rasio C/N sekitar 8-20. Tabel 3.2 Konversi kesetaraan penggunaan biogas Elpiji Minyak Tanah Minyak Solar Bensin 0,46 Kg 0,62 Lt 0,52 Lt 0,8 Lt Gas Kota 1,5 M 3 Kayu Bakar 3,5 Kg Sumber : Direktorat Jenderal PPHP-Departemen Pertanian (2006) Pengembangan integrasi sumber energi mampu mensinkronisai antar subsistem menjadi kesatuan sistem yang terintegrasi (integrated energy system) dengan memanfaatkan sumber daya alam sekitar tanpa merusak alam. Gambar 3.2 merupakan energi terbarukan (Non fosil) dan non terbarukan (fosil) dengan terminologi komoditas output dalam penggunaan.
37 Primer Sekunder Bahan Bakar Fosil Non Fosil Nuklir Panas dan bukan listrik termal Batubara Minyak Mentah Gas Bumi Limbah Bahan Bakar Nabati (BBN) Produk Kilang Produk Bahan Bakar Padat dan Gas Bahan Bakar yang bersal dari energi terbarukan Panas dan Listrik Gambar 3.2 Terminologi Energi Fosil dan Non Fosil (Yves Garnier, 2005) 3.2.2 Parameter Optimalisasi Integrasi Sistem integrasi dalam penelitian ini, studi kasus lokasi di Kabupaten Bangli, integrasi sumber energi ditinjau dengan beberapa parameter; parameter teknik, parameter ekonomi, parameter lingkungan dan parameter sosial. Dengan mengintegrasikan subsistem PLTS dan PLTBm Dimana pengukuran parameter teknik terdiri atas aspek materi dan energi, pengukuran parameter ekonomi terkait metode nilai bersih sekarang (NPV), dan PBP. a. Faktor Teknik Ditinjau dari faktor teknik, Untuk menentukan apakah suatu program dapat memberikan manfaat teknik, dimana faktor teknik terkait dengan materi dan energi. Faktor teknik terkait materi adalah penjelasan tentang jumlah produk dalam sistem yaitu produk berupa fuel yang dihasilkan dari sistem integrasi. Produk fuel dalam penelitian ini terkait dengan produk fuel berupa primer dan
38 sekunder. Produk fuel dalam penelitian ini dihasilkan dari subsistem disekitar kawasan berupa limbah yang diolah didalam subsistem industri untuk dijadikan fuel, sehingga jumlah fuel yang dihasilkan dapat membantu subsistem industri dalam mengolahan produk subsistem. Jumlah fuel dalam integrasi dapat menurunkan penggunaan fuel barupa bahan bakar dan listrik dari PLN. Serta dapat dimanfaatkan di pedesaan dengan mandiri energi secara keberlanjutan. Faktor teknik terkait Energi, Penggunaan energi dikawasan industri merupakan hal yang mutlak dan merupakan kebutuhan pokok untuk melakukan kerja. Kebutuhan energi didalam industri dapat berupa listrik dan bahan bakar, jumlah kebutuhan energi listrik dapat dinyatakan dalam kwh dan bahan bakar fluida dinyatakan dalam lt/jam serta bahan bakar padat dalam kg/jam. Adanya satuan jumlah energi dapat ditentukan dari berapa alat mesin dikawasan indusri yang membutuhkan energi listrik atau berupa bahan bakar. Dengan adanya pemanfaatan limbah atau biomassa dapat diklasifikasikan energi yang dihasilkan dalam bentuk fluida dan padatan, sehingga efisiensi energi dapat diketahui dengan menghitung jumlah = [energi yang dihasilkan - energi yang dibutuhkan] x 100%. Sehingga akan didapat efisiensi energi dalam satuan %. b. Faktor Ekonomi Ditinjau dari Faktor ekonomi, Untuk menentukan apakah suatu program dapat memberikan manfaat ekonomi dan layak untuk dilaksanakan adalah melakukan analisis biaya dan manfaat. Menyatakan analisis biaya dan manfaat digunakan untuk evaluasi mengenai penggunaan sumber ekonomi agar sumber ekonomi yang langka dapat dilakukan secara efisien dengan cara menimbang
39 manfaat dan biaya dari proyek tersebut. Apabila manfaat dari proyek lebih besar dari biaya yang diperlukan maka proyek tersebut dipandang sebagai efisien, sebaliknya apabila manfaat proyek tersebut lebih kecil dibandingkan biayanya maka proyek tersebut dipandang tidak efisien. Menurut Kodaite (1995), suatu evaluasi investasi/proyek memiliki tujuan sebagai berikut : a. Untuk menentukan apakah suatu investasi layak dilakukan. b. Untuk memilih alternatif yang dapat memaksimalkan keuntungan dengan mempertimbangkan kendala yang ada. Giatman (2006), mengatakan ada beberapa metode analisis biaya dan manfaat yaitu : a) Metode Nilai Bersih Sekarang (Net Present Value) Penilaian kelayakan suatu investasi dapat dilakukan dengan menggunakan prinsip discounted cash flow, yaitu mempertimbangkan nilai waktu dari uang pada aliran kas. Metode ini meliputi Net Present Value (NPV) dan Benefit Cost Ratio (B/C). Penggunaan NPV didasarkan pada adanya perbedaan antara nilai uang sekarang dengan nilai uang pada masa yang akan datang. Metode ini akan membandingkan pengeluaran uang sekarang dengan penerimaan uang pada masa datang yang telah disesuaikan dengan nilai waktu dari uang. Keputusan bahwa investasi layak untuk diterima apabila diperoleh nilai NPV > 0.
40 b) Kriteria Rasio Manfaat Terhadap Biaya (B/C Ratio) Analisis rasio manfaat biaya merupakan cara praktis untuk menaksir kemanfaatan proyek dari berbagai aspek yang relevan terhadap biaya biaya maupun manfaat yang ditimbulkannya. Nilai B/C ratio menunjukkan besarnya tingkat tambahan manfaat pada setiap tambahan biaya sebesar satu rupiah. Kriteria investasi B/C ratio merupakan indeks efisiensi yang perhitungannya mempergunakan data yang sama seperti NPV. Ratio B/C sebagai indeks efisiensi dalam penggunaan modal tidak terpengaruh skala proyek. Cara ini dilakukan dengan membandingkan total manfaat proyek terhadap total biaya proyek, yang semuanya dinyatakan dalam nilai sekarang. Apabila (B/C) > 1 maka proyek atau kegiatan dinyatakan layak. c) Metode Payback Peridod (Masa Pengembalian Investasi/MPI) MPI merupakan jangka waktu yang diperlukan untuk pembayaran kembali seluruh investasi yang dikeluarkan. Untuk mengetahui apakah rencana suatu investasi tersebut layak ekonomis atau tidak adalah jumlah periode pengembalian (k) umur investasi (n). 3.3 Hipotesis Hipotesis penelitian ini adalah : 1. Dengan manajemen dan mengintegrasikan sumber energi PLTS dan PLTBm (MSW) didapatkan daya output yang optimal.
41 2. Dengan bentuk sistem integrasi sumber energi maka dapat di sinkronisasikan berbagai subsistem energi dalam peningkatan pemanfaatan energi non fosil secara sistemik efektif dan efisien.