Home >Documents >Biogas sebagai Bahan Bakar Mesin Diesel - c.ymcdn.com · PDF file2 S) akan merugikan...

Biogas sebagai Bahan Bakar Mesin Diesel - c.ymcdn.com · PDF file2 S) akan merugikan...

Date post:04-Sep-2018
Category:
View:237 times
Download:0 times
Share this document with a friend
Transcript:
  • ECHO Asia Note #19, Desember 2013:

    Biogas sebagai Bahan Bakar Mesin

    Diesel

    Oleh Gordon Hirst, Konsultan; Sebelumnya bekerja sebagai Chief Engineer di Lao Institute for Renewable Energy (LIRE),

    Vientiane, Laos.

    [Catatan Editor: Semakin meningkatnya popularitas sumber energi alternatif dan terbarukan yang

    berasal dari kegiatan pertanian, kami menerima banyak pertanyaan mengenai penerapan biogas

    yang bersumber dari pertanian untuk digunakan sebagai bahan bakar mesin berukuran kecil. Artikel

    ini berusaha untuk membahas salah satu kemungkinan penggunaan biogas yang berasal dari pupuk

    kandang sebagai bahan bakar untuk mesin diesel kecil]

    Pengantar oleh Penulis

    Banyak kelompok masyarakat desa-desa terpencil di mana LIRE bekerja yang berada di lokasi-lokasi

    yang tidak masuk dalam jaringan distribusi listrik. Saya pertama berkenalan dengan pekerjaan

    pembangunan masyarakat desa di sebuah rumah sakit pedesaan yang terletak di sebelah utara

    Vientiane, Republik Demokratik Rakyat Laos. Meskipun terletak di lokasi yang terpencil, baru-baru ini

    rumah sakit tersebut memasang mesin pengolah biogas bawah tanah bervolume 10 m yang akan

    digunakan untuk memasak di rumah sakit dan di rumah dokter. Bahan baku yang digunakan

    dihasilkan oleh 20 ekor sapi milik rumah sakit ini. Rumah sakit ini juga memiliki mesin diesel kecil

    buatan China dengan kapasitas 10 kW, yang telah terhubung ke sebuah generator dengan sumber

    tunggal atau sumber tegangan AC untuk memberikan penerangan dan mengisi ulang baterai ponsel

    selama beberapa jam di malam hari.

    Tugas saya adalah menggunakan gas yang dihasilkan oleh pengolah biogas untuk menjalankan mesin

    diesel tersebut; tugas ini mengawali sebuah program pembangunan yang mendatangkan frustasi

    namun sekaligus memberikan pencerahan. Upaya-upaya awal yang masih mentah ini semakin

    diperkaya dengan proyek serupa yang saya lakukan belakangan selama menjalankan tugas di Laos

    Institute for Renewable Energy (LIRE) (http://lao-ire.org/) atas nama FACT Foundation

    (http://www.fact-foundation.com).

    Dalam artikel ini, saya membagikan pengalaman saya dalam proses pembangunan ini. Tentu saja

    pengalaman ini tidak sempurna dan mungkin juga tidak 100% benar secara ilmiah. Namun

    pelajaran-pelajaran nyata ini saya dapatkan dari pengalaman menjalankan uji coba di daerah

    terpencil dengan sumber daya yang sangat terbatas. Saya juga berusaha untuk menyampaikannya

    secara sederhana dan menghindari penggunaan istilah-istilah teknis.

    http://lao-ire.org/

  • Ringkasan

    Menjalankan sebuah mesin diesel dengan bahan bakar biogas benar-benar DAPAT dilakukan; namun

    ada sejumlah faktor yang harus diperhitungkan sebelum hal ini dijadikan sebagai pilihan yang serius

    dalam sebuah program pembangunan. Artikel ini akan membahas beberapa pertimbangan pokok

    yang diperlukan ketika mencoba untuk membakar biogas di dalam sebuah mesin diesel.

    Informasi Dasar Mengenai Latar Belakang

    Pertama, membedakan berbagai jenis mesin diesel adalah hal yang penting. Menjalankan mesin-

    mesin diesel cukup mirip satu sama lain dan telah berlangsung di sekitar kita sejak Rudolf Diesel

    pertama kali mengembangkan mesin tersebut tahun 1800-an. Mesin-mesin ini mengandalkan

    pemantik melalui kompresi (CI) dari sejumlah kecil bahan bakar solar yang disuntikkan ke dalam

    ruang pembakaran. Pada waktu yang bersamaan, sebuah katup dibuka untuk memungkinkan udara

    mengalir ke dalam ruang pembakaran. Katup kemudian tertutup dan piston mengempa campuran

    tersebut. Ketika udara/campuran bahan bakar tersebut mencapai 'titik stoikiometri' (yaitu titik di

    mana rasio bahan bakar: udara cukup untuk melakukan pembakaran kimiawi), maka campuran ini

    menyala di bawah tekanan yang tercipta pada saat piston mencapai posisi paling atas dalam gerakan

    piston/Top Dead Centre (TDC), yang normalnya ada di sekitar rasio kompresi 17:1. Saat campuran

    menyala, piston dipaksa bergerak ke bawah, mendorong batang torak dan dengan demikian

    menjalankan mesin. Mesin diesel mobil modern memiliki sistem bahan bakar yang canggih dan

    sistem manajemen mesin yang membuat mesin sangat efisien tetapi lebih 'mudah tersinggung';

    sehingga memasukkan gas tidak murni (seperti biogas) ke dalam persamaan yang telah ada ini

    tentunya akan memicu berbagai masalah.

    Motor mekanis kecil yang banyak digunakan di seluruh Asia, yang lebih dikenal dengan sebutan tok

    tok, adalah desain yang lebih kasar dan lebih sederhana serta sistem injeksi bahan bakarnya

    menggunakan 'injeksi umum' yang sederhana. Bahkan yang lebih sederhana lagi adalah mesin gaya-

    Lister, yang diciptakan untuk sanggup mengatasi goncangan apa saja yang menimpanya . Sifat

    stasioner dari pengolah biogas berarti bahwa pembangkit listriknya akan bersifat stasioner, sehingga

    lebih cocok untuk tok tok atau mesin jenis-Lister yang secara mekanis dapat dihubungkan ke output

    (generator/pompa/mesin).

    Sistem Bahan Bakar

    Berbeda dengan mesin berbahan bakar bensin, mesin diesel tidak memiliki katup

    penghambat/penutup (throttle). Sebagai gantinya mesin diesel menggunakan governor yang

    mengatur kecepatan mesin. Pada mesin yang lebih canggih, governor ini dapat bersifat

    elektro/mekanik, atau hidro/mekanik. Namun, mesin tok tok menggunakan governor yang

    sepenuhnya mekanik, sederhana namun berputar dengan efektif. Fungsi governor adalah untuk

    menjaga kecepatan mesin tanpa mempedulikan bebannya (jenis governor lainnya dapat

    menanggung beban dalam kecepatan berapa saja namun sekali lagi, ini lebih canggih dan lebih

    mahal). Governor mengatur permintaan bahan bakar sehingga dapat mempertahankan kecepatan

    yang telah ditetapkan. Kecepatan mesin disesuaikan oleh 'rak' yang diatur oleh operator untuk

    mencapai kecepatan tertentu yang diinginkan. Oleh sebab itu, sesungguhnya operator menggunakan

    posisi rak sebagai pengendali katup penghambat, meskipun fungsinya berbeda dari mesin bensin

  • karena dalam hal ini yang diatur adalah bahan bakarnya dan bukan udaranya, namun hasil akhirnya

    tetap sama. Hal ini penting untuk diketahui, karena ketika kita memperkenalkan biogas ke dalam

    sistem, kita mengganti udara yang 'lembam' dengan campuran yang mudah meledak/eksplosif

    sehingga seluruh fisika yang terlibat dalam proses pembakarannya benar-benar mengalami

    penataan ulang. Untungnya, kita tidak harus lebih dulu menjadi ahli termodinamika supaya dapat

    membuat semuanya berjalan. Pada kenyataannya, sistem cenderung menyeimbangkan dirinya

    sendiri dan rasio campuran eksplosif tersebut terbentuk secara otomatis.

    Jenis Mesin

    Biogas tidak dapat menyalakan dirinya sendiri di bawah tekanan/kompresi, sehingga sedikit solar

    masih diperlukan untuk pemantik. Berdasarkan penelitian di belakang meja dan eksperimen saya

    sendiri, rasio optimal yang dapat dicapai saat menggunakan biogas sebagai bahan bakar utama

    adalah sekitar 20% solar untuk 80% biogas. Menambahkan sedikit solar ke dalam campuran juga

    penting untuk melumasi injektor bahan bakar, ini adalah fungsi sekunder solar.

    Jika Anda ingin menjalankan sebuah mesin sepenuhnya menggunakan biogas murni, maka

    diperlukan sebuah 'mesin gas'. Mesin gas ini pada dasarnya adalah mesin diesel dengan pemantik

    percikan, berbeda sekali dengan mesin diesel sejati, yang menggunakan kompresi untuk memantik

    campuran bahan bakar/udara. Mesin gas tersedia dalam ukuran relatif kecil, tetapi harganya

    cenderung lebih mahal dan sulit dicari dibandingkan mesin diesel biasa. Karena mesin gas memiliki

    sistem pemantik, maka mesin tersebut cenderung lebih kompleks. Keunggulan mesin diesel adalah

    kesederhanaannya; mesin diesel murni dapat berfungsi dengan mengandalkan unsur-unsur mekanik

    saja. Penambahan gulungan, busi, waktu pemantik, dll hanya membuat sistem menjadi lebih

    kompleks sehingga lebih menuntut perawatan dan meningkatkan kemungkinan terjadinya kegagalan

    mekanis.

    Informasi Latar Belakang Biogas

    Biogas dapat dimasukkan langsung ke dalam saluran udara masuk yang ada di mesin diesel sehingga

    bisa dibakar. Karena menggunakan sistem injeksi rak, maka rak akan secara otomatis menyesuaikan

    diri dengan asupan yang diterimanya (Gambar 1). Mungkin nada mesin mengalami perubahan saat

    menyesuaikan dengan asupan biogas. Mesin mungkin menunjukkan peningkatan dan/atau

    penurunan putaran per menit (rpm), bergantung kepada: a) kondisi mesin dan b) kondisi biogas.

    Namun yang terpenting adalah bagaimana pun nada dan RPM-nya, mesin harus terus berjalan

    dengan sendirinya.

  • Gambar 1. Sistem Bahan Bakar Mesin Diesel

    Biogas merupakan kombinasi dari berbagai gas. Metana (CH4) adalah gas yang terpenting untuk

    menghasilkan tenaga. Kandungan metana mungkin sebanyak 40% sampai 75% dari total volume gas.

    Jumlah gas-gas lainnya bervariasi (Tabel 1).

    Table 1: Kandungan utama Biogas

  • Komponen Simbol kimiawi (Unit) Jumlah

    Metana CH4 (% vol) 60 -75*

    Karbon dioksida CO2 (% vol) 19 - 33

    Nitrogen N2 (% vol) 0 - 1

    Oksigen O2 (% vol) < 0.5

    Uap air H2O (% vol) 6 (@40 C)

    Sulfur dioksida H2S (mg/m3) 3.000 10.000

    Amonia NH3 (mg/m3) 50 - 100

    * variasi musiman

    Efek Jangka Panjang Biogas pada Mesin

    Meskipun sebagian besar gas penyusun biogas itu tidak berbahaya, terpaparnya komponen-

    komponen mesin oleh hidrogen sulfida (H2S) akan merugikan elemen-el

Click here to load reader

Reader Image
Embed Size (px)
Recommended