Mikrohidro, Biomassa dan Thermoelektrik

► Nama : M.Bimo Cahyo Pratomo► NIM : 03121005056

► PENGANTAR ENERGI

BIOMASSA

THERMOELEKTRIK

MIKROHIDRO

Mikrohidro► Pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH) dibangun dalam rangka program listrik masuk desa (LISDES) dengan memanfaatkan sumber tenaga air.

► PLMTH diarahkan untuk daerah daerah terpencil yang tidak terjangkau PLN.

► Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) merupakan pembangkit listrik tenaga air dengan peralatan yang sederhana dalam skala kecil dengan daya yang dihasilkan kurang dari 500 kW.

► Indonesia mempunyai sumber tenaga air yang melimpah saat ini hanya 53% dari total penduduk Indonesia yang mempunyai akses pada jaringan tenaga listrik yang telah ada.

► Sementara itu 47% penduduk Indonesia hidup di daerah yang tidak terjangkau jaringan listrik, karena keterbatasan infrastruktur dan kapasitas pembangkit listrik yang tersedia

Pemanfaatan Sumber Daya Energi Setempat Sebagai

PLTMH► Air terjun kecil dengan ketinggian beberapa meter atau saluran-saluran irigasi yang ada dapat dimanfaatkan untuk satu atau beberapa pusat listrik tenaga mikro hidro, sehingga potensi tenaga air tersebut dapat dengan mudah diubah menjadi energi listrik.

► Aliran sungai bawah tanah juga dapat di jadikan alternatif untuk PLTMH.

► Aliran sungai bawah tanah dengan membendung lorong sungai sehingga diperoleh beda ketinggian guna memutar turbin mikro hidro.

► Dari aspek Tenaga Air, Mikrohidro memerlukan dua hal yaitu debit dan ketinggian jatuh (head) untuk menghasilkan tenaga yang bermanfaat.

► Mikrohidro merupakan sebuah sistem konversi tenaga, menyerap tenaga dari bentuk ketinggian dan aliran, dan menyalurkan tenaga dalam bentuk tenaga listrik atau tenaga mekanik

► Untuk itu diperlukan identifikasi lokasi mikrohidro yang bertujuan menyelidiki lokasi-lokasi pembangkit dan wilayah suplai dalam rangka mengevaluasi kelayakan proyek dan mendapatkan informasi rencana pelistrikan

Keuntungan MikrohidroBeberapa kelebihan mikrohidro dibanding energi lain adalah :

► bersih lingkungan,► renewable energi,► tidak konsumtif terhadap pemakaian air,

► biaya operasi rendah,► tahan lama (long life),► sesuai untuk daerah terpencil

Kekurangan Mikrohidro► Kelemahannya yaitu pembangkit jenis ini dipengaruhi oleh tidak adanya penyimpan arus sehingga pada siang hari tidak diaktifkan. Selain itu dengan daya input sebesar 5000 watt hanya akan menghasilkan daya sebesar 3000 watt saja karena adanya beban putaran pada transmisi, generator dan pendistribusian, kerusakan biasanya pada gear dan rantai karena aus dan memuai.

BIOMASSABiomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui proses fotosintesis, baik berupa produk maupun buangan. Contoh biomassa antara lain tanaman, pepohonan, rumput, ubi, limbah pertanian dan limbah hutan, tinja dan kotoran ternak.

Indonesia memiliki banyak jenis tanaman yang berpotensi menjadi energi bahan bakar alternatif, antara lain :

• Kelapa sawit, kelapa, jarak pagar, sirsak, srikaya, kapuk : sebagai sumber bahan bakar alternatif pengganti solar (minyak diesel)

• Tebu, jagung, sagu, jambu mete, singkong, ubi jalar, dan ubi-ubian yang lain : sebagai sumber bahan bakar alternatif pengganti premium.

• Nyamplung, algae, azolla : kemungkinan besar dapat dijadikan sebagai sumber pengganti kerosene, minyak bakar atau bensin penerbangan.

Jenis Tumbuhan Penghasil Energi

Jenis Tumbuhan Produksi Minyak

(Liter per Ha)

Ekivalen Energi (kWh per Ha)

Elaeis guineensis (kelapa sawit)

3.600-4.000 33.900-37.700

Jatropha curcas (jarak pagar)

2.100-2.800 19.800-26.400

Aleurites fordii (biji kemiri)

1.800-2.700 17.000-25.500

Saccharum officinarum (tebu)

2.450 16.000

Ricinus communis (jarak kepyar)

1.200-2.000 11.300-18.900

Manihot esculenta (ubi kayu)

1.020 6.600

Teknologi Konversi Biomassa

Secara umum teknologi konversi biomassa menjadi bahan bakar dapat dibedakan menjadi tiga yaitu pembakaran langsung, konversi termokimiawi dan konversi biokimiawi.  Pembakaran langsung merupakan teknologi yang paling sederhana karena pada umumnya biomassa telah dapat langsung dibakar. 

PEMANFAATAN ENERGI BIOMASSA

BiokimiaLiquification

Pirolisa

GasifikasiBiobriket

Biobriket• Briket adalah salah satu cara yang digunakan untuk mengkonversi sumber energi biomassa ke bentuk biomassa lain dengan cara dimampatkan sehingga bentuknya menjadi lebih teratur. Briket yang terkenal adalah briket batubara namun tidak hanya batubara saja yang bisa di bikin briket.

• Biomassa lain seperti sekam, arang sekam, serbuk gergaji, serbuk kayu, dan limbah-limbah biomassa yang lainnya.

Video Briket

Gasifikasi• Secara sederhana, gasifikasi biomassa dapat didefinisikan sebagai proses konversi bahan selulosa dalam suatu reaktor gasifikasi (gasifier) menjadi bahan bakar. Gas tersebut dipergunakan sebagai bahan bakar motor untuk menggerakan generator pembangkit listrik.

• Ada tiga bagian utama perangkat gasifikasi, yaitu : (a)unit pengkonversi bahan baku

(umpan) menjadi gas, disebut reaktor gasifikasi atau gasifier,

(b)unit pemurnian gas, (c) unit pemanfaatan gas.

Skema Gasifikasi Biomassa dan Sistem

Pembangkit Daya

Pirolisa• Pirolisa adalah penguraian biomassa (lysis) karena panas (pyro) pada suhu yang lebih dari 150oC. Pada proses pirolisa terdapat beberapa tingkatan proses, yaitu pirolisa primer dan pirolisa sekunder.

• Pirolisa primer adalah pirolisa yang terjadi pada bahan baku (umpan), sedangkan pirolisa sekunder adalah pirolisa yang terjadi atas partikel dan gas/uap hasil pirolisa primer.

Liquification• Liquification merupakan proses perubahan wujud dari gas ke cairan dengan proses kondensasi, biasanya melalui pendinginan, atau perubahan dari padat ke cairan dengan peleburan, bisa juga dengan pemanasan atau penggilingan dan pencampuran dengan cairan lain untuk memutuskan ikatan.

Biokimia• Pemanfaatan energi biomassa  yang lain adalah dengan cara proses biokimia. Contoh proses yang termasuk ke dalam proses biokimia adalah hidrolisis, fermentasi dan an-aerobic digestion. An-aerobic digestion adalah penguraian bahan organik atau selulosa menjadi CH4 dan gas lain melalui proses biokimia.

Keunggulan Biomassa• Biomassa merupakan sumber energi terbarukan (tanaman dapat tumbuh kembali pada lahan yang sama).

• Biomassa dapat membantu mengurangi impor bahan bakar asing dan membantu meningkatkan kemandirian energi negara (biomassa digunakan untuk mengurangi kebutuhan bahan bakar fosil seperti batubara, minyak dan gas alam).

• Peningkatan penggunaan biomassa dari limbah dapat menyebabkan polusi jauh lebih sedikit di dunia (dengan mengkonversi sampah menjadi sumber energi yang berguna).

• Lebih ramah lingkungan bila dibandingkan dengan menggunakan bahan bakar fosil dan dapat membantu mengurangi tingkat total emisi gas rumah kaca (jika tanaman tidak dibakar secara langsung).

• Terbukti merupakan teknologi energi terbarukan yang mampu memberikan hasil instan.

• Sumber biomassa dapat ditemukan di semua negara di dunia.

• Banyak teknologi berbeda yang dapat digunakan untuk mengkonversi biomassa menjadi bentuk energi yang berguna.

Kelemahan Biomassa• Kayu masih merupakan sumber biomassa utama di dunia dan terlalu banyak menggunakan kayu sebagai bahan bakar bisa mengakibatkan efek yang lebih buruk untuk iklim daripada bertahan dengan bahan bakar fosil (ini dapat dihindari dengan menggunakan limbah kayu saja dan dengan memberlakukan peraturan yang sangat ketat berapa banyak kayu yang digunakan dan bagaimana mereka dibakar).

• Menggunakan banyak lahan untuk biomassa dapat menyebabkan berkurangnya lahan untuk menanam tanaman pangan yang dapat meningkatkan kelaparan di dunia.

• Banyak teknologi yang digunakan untuk mengkonversi biomassa menjadi bentuk energi yang berguna masih tidak cukup efisien dan membutuhkan biaya yang signifikan.

• Jika tanaman dibakar langsung, biomassa dapat menyebabkan tingkat  polusi yang sama seperti bahan bakar fosil.

• Ketergantungan yang tinggi pada kayu.

Thermoelektrik• Teknologi thermoelektrik adalah teknologi yang bekerja dengan mengkonversi energi panas menjadi listrik secara langsung (generator termoelektrik), atau sebaliknya, dari listrik menghasilkan dingin (pendingin termoelektrik). Untuk menghasilkan listrik, material termoelektrik cukup diletakkan sedemikian rupa dalam rangkaian yang menghubungkan sumber panas dan dingin. Dari rangkaian itu akan dihasilkan sejumlah listrik sesuai dengan jenis bahan yang dipakai.    

• Prinsip kerja dari Termoelektrik adalah dengan berdasarkan Efek Seebeck yaitu “jika 2 buah logam yang berbeda disambungkan salah satu ujunganya, kemudian diberikan suhu yang berbeda pada sambungan, maka terjadi perbedaan tegangan pada ujung yang satu dengan ujung yang lain”.( Muhaimin, 1993).

Efek Seebeck dan Efek PeltierFenomena termoelektrik pertama kali

ditemukan tahun 1821 oleh ilmuwan Jerman, Thomas Johann Seebeck. Ia menghubungkan tembaga dan besi dalam sebuah rangkaian. Di antara kedua logam tersebut lalu diletakkan jarum kompas. Ketika sisi logam tersebut dipanaskan, jarum kompas ternyata bergerak. Belakangan diketahui, hal ini terjadi karena aliran listrik yang terjadi pada logam menimbulkan medan magnet. Medan magnet inilah yang menggerakkan jarum kompas. Fenomena tersebut kemudian dikenal dengan efek Seebeck

• Penemuan Seebeck ini memberikan inspirasi pada Jean Charles Peltier untuk melihat kebalikan dari fenomena tersebut. Dia mengalirkan listrik pada dua buah logam yang direkatkan dalam sebuah rangkaian. Ketika arus listrik dialirkan, terjadi penyerapan panas pada sambungan kedua logam tersebut dan pelepasan panas pada sambungan yang lainnya. Pelepasan dan penyerapan panas ini saling berbalik begitu arah arus dibalik. Penemuan yang terjadi pada tahun 1934 ini kemudian dikenal dengan efek Peltier.Efek Seebeck dan Peltier inilah yang kemudian menjadi dasar pengembangan teknologi termoelektrik.

• Aplikasi termoelektrik telah digunakan diberbagai bidang, tidak hanya sebagai pendingin tetapi juga sebagai pembangkit daya, sensor energi termal maupun digunakan pada bidang militer, ruang angkasa, instrumen, biologi, medikal, dan industri serta produk komersial lainnya.

• Pendingin termoelektrik (thermoelectric cooler) adalah alat pompa kalor solid (solid-state heat pump) yang bekerja menurut prinsip efek peltier. Dalam kerjanya, arus listrik searah (DC) mengalir dalam pendingin termoelektrik yang menyebabkan kalor berpindah dari satu sisi pendingin termoelektrik ke sisi lainnya, sehingga terbentuk sisi dingin dan sisi panas.

• Aplikasi termoelektrik sebagai pembangkit daya dibagi menjadi 2 bagian sebagai pembangkit daya rendah dan pembangkit daya tinggi. Aplikasi pembangkit daya rendah meliputi pemanfaatan panas tubuh manusia untuk menjalankan jam tangan, sedangkan pembangkit daya tinggi pada termoelektrik memanfaatkan panas dari sisa panas buang yang dihasilkan dari industri maupun pemanfaatan sisa panas dari pembakaran bahan bakar.

Gambar beberapa susunan sistem termoelektrik

Kelebihan Thermoelektrik

Lebih sederhana dan sedikit komponen yang dibutuhkan

Mudah untuk mengubah dari pemanasan ke pendinginan dan sebaliknya

Tidak menggunakan komponen yang bergerak sehingga tidak berisik dan tidak ada keausan

Tidak ada masalah dengan kebocoran refrigeran

Umur lebih panjang karena tidak ada bagian yang bergerak

TERIMAKASIH