Top Banner

of 60

MP Des 2011

Oct 16, 2015

Download

Documents

Askhin Al Imran
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
  • Pengantar Redaksi

    Riset & Teknologi

    Produksi Biogas Dari Substrat Campuran Sampah Buah MenggunakanStarter Kotoran Sapi

    (Rahmaniah Sjafruddin)

    ISSN 1412-3819Daftar Isi

    MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, DESEMBER 2011 : 62 - 119 DAFTAR ISI

    62 - 67

    68 - 72

    Jurnal Teknologi

    Pengaruh Inhibitor Blending Terhadap Laju Korosi Pada Baja KarbonDalam Medium NaCl Dengan Metode Weight Loss

    (Damianus Samosir)

    Desain Interkoneksi Tenaga Listrik Sistem Mahakam Dengan SistemBontang Menggunakan Analisis Aliran Daya

    (Ipniansyah)73 - 83

    Pemanfaatan Limbah Sabut Kelapa Dan Cangkang Kemiri UntukPembuatan Biobriket

    (Mardhiyah Nadir)84 - 90

    Analisis Kestabilan Peralihan Sistem Tenaga Listrik Multimesin (ModelSembilan Bus Tiga Mesin)

    (Rusda)

    Peramalan Kebutuhan Energi Listrik Provinsi Kalimantan Timur Denganmenggunakan Jaringan Syaraf Tiruan

    (Cornelius Sarri)

    91 - 97

    98 - 106

    Optimasi Proses Ekstraksi Minyak Biji Alpukat Dengan VariasiTemperatur Dan Kecepatan Pengadukan

    (Muhammad Syahrir Syaripuddin)107 - 111

    Analisa kapasitas Dan Kinerja Simpang Empat Bersinyal (Study KasusSimpang Empat Air Hitam Samarinda

    (Karminto)112 - 119

  • PENGANTAR REDAKSI

    Assalamu alaikum Wr. Wb.

    Puji syukur ke hadiratAllah SWT atas rahmat dan karunia-Nya Jurnal Media PerspektifPoliteknik Negeri Samarinda Volume 11 nomor 2, Desember 2011 dapat diterbitkan. MediaPerspektif Polnes memuat hasil-hasil penelitian bidang Teknologi dan karya ilmiah nonpenelitian yang bermutu. Media Perspektif diterbitkan dua kali dalam satu tahun, yaitu setiapbulan Juni dan bulan Desember.

    Penerbitan Jurnal Media Perspektif edisi kali ini, menampilkan beragam artikelpenelitian dibidang teknologi. Redaksi Media Perspektif mengharapkan peran serta parailmuwan dan peneliti untuk memberikan kontribusi yang lebih banyak demi keberlangsunganmedia ini secara khusus dan sumbangsih terhadap perkembangan sains dan teknologi padaumumnya.

    Terima kasih dan selamat kepada para penulis yang tulisannya diterbitkan pada edisiini. Redaksi berharap agar Media ini dapat menambah pengetahuan dan wawasan pembacaterutama civitas akademika, kalangan industri dan pemerintah. Sekali lagi kami mohonsumbang saran para pembaca, sebab partisipasi pembaca tentu akan lebih menyempurnakanterbitan berikutnya.

    Wassalamualaikum Wr. Wb.

    REDAKSI

    PENGANTAR REDAKSI MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119

    Jurnal TeknologiJurnal Teknologi

  • Riset & Teknologi ISSN : 1412-3819

    MEDIA PERSPEKTIF VOL. 11 Nomor 2, DESEMBER 2011 : 62 - 119 RISET & TEKNOLOGI /62

    PRODUKSI BIOGAS DARI SUBSTRAT CAMPURAN SAMPAHBUAH MENGGUNAKAN STARTER KOTORAN SAPI

    Rahmiah SjafruddinDosen Jurusan Teknik Kimia -Politeknik Negeri Ujung Pandang

    Jl. Perintis Kemerdekaan Km 10, Makassar 90245 (0411) 585365 / (0411) 586043E-mail: [email protected]

    AbstrakPemanfaatan sampah buah untuk memproduksi biogas dapat memperkecil

    konsumsi sumber energi komersial seperti minyak bumi dan sekaligus mengurangiakumulasi sampah. Biogas dihasilkan melalui proses pemecahan bahan organik yangmelibatkan aktivitas mikroorganisme anaerob dalam biodigester yang beroperasisecara kontinyu. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan parameter-parameterproses produksi biogas pada tahap awal dengan substrat campuran buah. Parametertersebut diantaranya total solid, volatile solid, dan pH. Biodigester beroperasi secarakontinyu dengan loading rate 2 kg/hari (sekali umpan) dengan kapasitas biodigester60 kg. Hasil penelitian menunjukkan bahwa parameter-parameter proses awal produksibiogas diantaranya nilai rasio C/N sebesar 30, total solid sebesar 9,9%, volatile solidsebesar 78,9%, pH berkisar 6,5 - 7, dan suhu sebesar 28oC dapat menghasilkanproduksi biogas yang semakin besar dengan kadar gas metana relatif konstan. Kadargas metana kotoran sapi sebesar 50,1% (R-0), sementara untuk komposisi campuransampah buah 1% sebesar 50,2% (R-1), 5% sebesar 50,0% (R-2), dan 10% sebesar50,7% (R-3).

    Kata kunci : Biodigester, biogas, buah, methana, sampah.

    PENDAHULUAN

    Biogas merupakan sumber renewableenergy yang mampu memberikan andil dalamusaha mengurangi penggunaan bahan bakarfosil seperti minyak bumi. Bahan baku prosesproduksi energi biogas merupakan bahan non-fosil, umumnya adalah biomass yangmengandung bahan organik yang tersediasangat melimpah di Indonesia. diantaranyaadalah sumber daya pertanian (sampah buah,sayur, dan lain-lain) dan peternakan. Sampahbuah mempunyai kandungan bahan organikyang tinggi, sehingga berpotensi menjadi bahanbaku pembuatan biogas (Nurrihadini, 2009).Penelitian tentang pembuatan biogasmenggunakan sampah buah telah banyakdilakukan. Permasalahan yang terjadi adalahproduksi biogas dari sampah buahmenghasilkan gas metana dengan kadar yang

    rendah. Hal ini mengingat karakteristik sampahbuah yang relatif asam (< 6,5), dan beberapasampah buah mengandung senyawapenghambat (inhibitor) bagi mikroorganisme,misalnya pada kulit buah jeruk terdapat senyawalimonen pada konsentrasi 90 ppm/hari dapatmenjadi toksik bagi bakteri metanogen (Ozmen,2009). Oleh karena itu untuk mengoptimalkanproduksi biogas dari campuran sampah buah,maka perlu dilakukan penentuan parameter-parameter awal yang berpengaruh terhadapproses produksi biogas diantaranya adalah rasioC/N, total solid, volatil solid, pH dan temperatur.

    Bahan-bahan organik mengandungsenyawa-senyawa yang tersusun dari unsur-unsur karbon (C), hydrogen (H) dan oksigen (O).Bahan organik (substrat) pada proses produksibiogas, diharapkan mengandung senyawa

  • RISET & TEKNOLOGI /63 MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119

    sederhana yang mudah didegradasi olehkelompok mikroorganisme anaerobic ataubersifat biodegradable. Pada proses anaerobikdigester, degradasi bahan organik dapatmenghasilkan energi yang dikeluarkan dalambentuk gas metana (CH4) yang sangatbermanfaat. Adapun contoh reaksi kimia prosesanaerobik sebagai berikut (Deublein, 2008).

    Biogas dengan kandungan terbesarberupa gas metana, dan gas CO2 adalah produkakhir dari proses degradasi bahanbahanorganik oleh bakteri pada kondisi tanpa udara(anaerobik) di dalam biodigester. Tahapanproses pembentukan biogas/gas metana adalahsebagai berikut :

    1. Tahap HidrolisisPada tahap hidrolisis, degradasi bahan

    organik dengan proses hidrolisis secaraeksternal oleh enzim ekstraselular (selulose,amilase, protease dan l ipase) darimikroorganisme. Proses hidrolisis, yaitudekomposisi bahan organik polimer menjadimonomer yang mudah larut yang dilakukan olehsekelompok bakteri fakultatif. Pada tahap ini,bahan-bahan organik seperti karbohidrat, lipid,dan protein didegradasi menjadi senyawadengan rantai pendek (Ritmann end McCarty,2001).

    (C6H10O5)n + n H2O n(C6H12O6) (4)Selulosa glukosa

    Protein + H2O asam-asam amino (5)(dapat larut)

    2. Tahap AsidogenesisProses asidogenesis, yaitu dekomposisi

    monomer organik menjadi asam-asam organik(asam lemak) dan alkohol. Pada prosesasidogenesis, monomer organik diuraikan lebihlanjut oleh bakteri asidogen menjadi asam-asam organik yang mudah menguap sepertiasam asetat, format, butirat, propionat, danasam-asam lemak rantai pendek sertadihasilkan juga methanol, CO2, dan H2.

    Adapun reaksi asidogenesis danasetogenesis (Verma, 2002) :

    Reasksi asidogenesis :

    (C6H12O6)n H3CHOHCOOH (6)Glukosa asam propionate

    (C6H12O6)n CH3CH2CH2COOH+ CO2 + H2 (7)asam butirat

    (C6H12O6)n CH3OH + CO2 (8)Methanol

    Reaksi asetogenesis :

    CH3(CH2)COOH + 2H2O CH3CHOOH + CO2+3H2 (9)

    asam propionate asam asetat

    CH3CH2CH2COOH + H2O CH3CHOOH +3H2 (10)

    asam butirat

    2CO2 + 4H2 CH3CHOOH + 2H2O (11)

    Proses fermentasi oleh bakteriasidogen dengan waktu pertumbuhan yang cepatyakni berkisar 1 4 hari (Deublein, 2008).Kondisi lingkungan yang optimum untukpertumbuhan mikroorganisme pada proseshidrolisis dan asidogenesis (mikroorganismenon metanogen), dapat dilihat pada Tabel 1.

    Tabel 1 Kondisi operasi mikroorganisme nonmetanogen (Deublein, 2008).

    No. Parameter kondisi operasi

    1. Temperatur (oC) 25 - 35

    2. pH 5 8 (optimum 5,2 6,3)

    3. Rasio C/N 10 - 45

    4. DM content (%) < 40 DM

    3. Metanogenesis.Pada proses metanogenesi, asam

    asetat diuraikan oleh bakteri metanogen menjadiCH4, CO2, dan H2O. Reaksi kimia pembentukanmetana dari asam asetat dan reduksi CO2 dapatdilihat pada persamaan reaksi berikut :Asetotropik metanogenesis (Deublein, 2008) :

    CH3COO- + H2O CH4 + HCO3 (12)

  • MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119 RISET & TEKNOLOGI /64

    Hidrogenotropik metanogenesis :4H2 + CO2 CH4 + 2H2O. (13)

    Menurut Schroeder (1977) skemapembentukan metana dengan penguraianseperti pada Gambar 1.

    Gambar 1 Substrat dalam fermentasi anaerobikmetana (Schroeder, 1977).

    Kecepatan pertumbuhan bakterimetanogen lebih lambat dibanding bakteriasidogen (non metanogen). Waktupertumbuhan bakteri metanogen berkisar 5 16 hari (Deublein, 2008). Kondisi lingkunganyang optimum untuk pertumbuhanmikroorganisme metanogen, dapat dilihat padaTabel 2.

    Tabel 2 Kondisi operasi mikroorganismemetanogen (Deublein, 2008).

    No. Parameter kondisi operasi

    1. Temperatur (oC) - Mesophilik : 32 42

    - Thermophilic : 50 - 58

    2. pH 6,7 7,5

    3. Rasio C/N 20 - 30

    4. DM content (%) < 30 DM

    Faktor-faktor yang mempengaruhi prosesproduksi biogas

    Keberhasilan proses secara anaerobikuntuk menghasilkan produk berupa metana(CH4) dan karbon diokasida (CO2) sangatditentukan oleh tiga faktor, diantaranya adalah:a. Kondisi lingkungan proses diantaranya :

    temperatur, derajat keasaman (pH),pengadukan, waktu tinggal dan loading rate.

    b. Substrat diantaranya : kandungan substrat,senyawa toksik (inhibitor), nilai rasio C/N,dan total solid dan volatile solid.

    c. Jenis mikroorganisme : bakteri anaerobikdan fakultatif yang terlibat dalam proseshidrolisis dan fermentasi senyawa organikdan Bakteri metanogen.

    METODOLOGI PENELITIAN

    Bahan dan Alat PenelitianBahan yang digunakan berupa sampah

    buah, kotoran sapi dan inokulum. Adapun alatyang digunakan adalah rangkaian alatbiodigester yang terdiri atas : saluranpengumpanan, saluran keluaran slurry,pengaduk, dan gas Holder

    Gambar 2 Rangkaian alat pembuatan biogas

    Cara Produksi Biogas

    Sumber SubstratSampah organik (substrat) yang

    digunakan dalam penelitian ini berasal darisampah buah yakni sampah buah melon, jerukdan apel yang diperoleh dari Pasar Buah GemahRipah Gamping, Yogyakarta. Adapun parametersubstrat yang diatur berupa rasio C/N = 30sehingga komposisi campuran sampah adalah

  • RISET & TEKNOLOGI /65 MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119

    50 % sampah buah melon, 40% sampah jeruk,10 % sampah buah apel, total solid 5-10%, danpH 6,5 7. Sampah di blender sampai diperolehsubstrat dalam bentuk slury. Substrat disiapkandalam jumlah banyak dan disimpan padatemperatur 4C.

    Strategi Start-UpStrategi pendahuluan (start-up) yang

    dilakukan untuk proses produksi biogas darisampah buah adalah dengan membuat starterdari kototran sapi. Komposisi kotoran sapi danair (air dan inokulum) adalah denganperbandingan 1 : 1 (R-0). Proses aklimatisasistarter dilakukan sampai diperoleh kadar gasmetana yang maksimum.

    Pengumpanan substrat ke dalam biodigesterMelakukan pengumpanan secara bertahap

    ke dalam biodigester kontinyu yang berkapasitas60 liter dan volume operasi biodigester sebesar36 liter. Pada penelitian ini, laju umpan sekitar 2liter per hari. Komposisi campuran buah dankotoran sapi didasarkan pada basis kering (totalsolid) dengan komposisi : 1% cb : 99% ks (R-1) ;5% cb : 95% ks (R-2); 10% cb : 90% ks (R-3).Pencampuran umpan sampah buah dengankotoran sapi bertujuan untuk menghindari shockloading mikroorganisme dari starter kotoran sapiterhadap perubahan sifat dasar sumber karbon.Perubahan komposisi umpan akan dilakukansetelah diperoleh hasil biogas dengan kadar gasmetana maksimum.

    Analisis DataParameter yang diukur adalah temperatur

    dengan menggunakan termometer, Analisis pHdengan menggunakan indicator universal (kertaspH), Total solid (TS) dan volatile solid (VS)dengan metode gravimetri dan kadar gasmetana dengan menggunakan alat kromatografigas (GC).

    HASIL DAN PEMBAHASAN

    Parameter TemperaturTemperatur adalah parameter proses

    yang memegang peranan sangat penting.Bakteri anaerobik dapat bertahan dari suhurendah sampai dengan 70oC, namun bekerjaoptimum pada suhu mesofilik (25-45oC, dengansuhu optimum 35oC) atau suhu termofilik (50-

    65oC, dengan suhu optimum < 55oC). Padapenelitian ini, kondisi suhu di dalam biodigesterrelatif konstan pada kisaran 28oC. Menurut Eddy(2004), mikroorganisme mesophilik hidup padakisaran suhu 20oC sampai 45oC. Suhu di dalambiodigester cenderung dipengaruhi oleh fluktuasisuhu eksternal, dan hasil penelitian menunjukkansuhu relatif konstan tanpa perlu dikontrol.

    Parameter pHHasil produksi biogas dan perubahan pH

    setiap hari di dalam biodigester, dengan variasikomposisi campuran sampah buah (umpan)dapat dilihat pada Gambar 3.

    Gambar 3 Hubungan antara akumulasi volumebiogas dan pH terhadap waktu padaberbagai komposisi umpan.

    Gambar 4 Hubungan antara kadar Gas methanadan pH terhadap waktu padaberbagai komposisi umpan.

  • MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119 RISET & TEKNOLOGI /66

    Mengacu pada Gambar 3 memperlihatkanproduksi biogas mulai terbentuk pada haripertama operasi. Kenaikan produksi biogassampai hari ke-7 sangat kecil, di mana periodeini adalah proses batch (belum dilakukanpengumanan). Proses batch selama 7 haribertujuan untuk menghindari kelebihan asam-asam organik hasil fermentasi. Sementara kadargas methane pada periode ini dapat dilihat padaGambar 4.

    Pada tahap awal (7 hari) biogas yangdihasilkan memiliki kandungan gas metana yangrendah sekitar 14,78%. Hal ini disebabkanmikroorganisme yang bekerja pada tahap awaladalah mikroorganisme non metanogen (prosesasidogenesis) yang memiliki kecepatanpertumbuhan yang sangat cepat. Indikasi inidapat dilihat dari kondisi keasaman yangmenurun dari 7 menjadi 6,6-6,7 pada awalproses. Namun setelah beberapa harifermentasi berlangsung, bakteri metanogenberangsur-angsur semakin aktif sampai tercapaipH optimal atau netral (7) untuk produksi biogas.Peningkatan pH mendekati netral terjadi padahari ke 10. Pengumpanan dengan perubahankomposisi umpan ke dalam biodigester kontinyu,dengan perlakuan komposisi umpan ( R-1 :campuran buah 1%, R-2 : campuran buah 5%,dan R-3 : campuran buah 10%) memperlihatkanbahwa komposisi campuran buah bertambah(substrat), maka pada awal proses terjadipenurunan pH tetapi produksi biogas semakinmeningkat dengan kadar gas methane yangkonstan.

    Parameter Total solid (TS)dan Volatil Solid (VS)Salah satu parameter yang

    mempengaruhi keberhasilan proses produksibiogas adalah tingkat pengenceran slurry dankandungan bahan organik di dalam biodigester.Pengenceran slurry di dalam biodigester dapatdilihat dari total padatan (total solid).

    Berdasarkan Gambar 5 dapat dilihatbahwa dengan adanya pengumpanan setiaphari, maka tingkat pengenceran di dalambiodigester berada pada kisaran 4 7,3% yangmenghasilkan produksi biogas/gas metana yangtinggi. Total solid berupa slurry keluaranbiodigester pada tahap awal terjadi penurunankarena adanya proses degradasi senyawaorganik menjadi biogas. Sementara mulai harike-40 tahap operasi, total solid cenderung tetap

    hal ini disebabkan karena sel-selmikroorganisme (biomassa) yang terbentuksemakin banyak. Biomassa yang keluar akanterukur sebagai bahan padatan berupa totalsolid.

    Gambar 5 Hubungan antara kadar Gas methanadan total solid terhadap waktu padaberbagai komposisi umpan.

    Sementara beban pencernaan (substrat)mikroorgaisme dilihat dari jumlah volatil solid.Kandungan volatile solid merupakan parameterterukur yang dapat menyatakan seberapa besarbeban pencernaan yang harus dilakukanmikroorganisme pada proses hidrolisis danasidogenesis.

    Gambar 6 Hubungan antara kadar Gas methanadan volatil solid terhadap waktu padaberbagai komposisi umpan.

  • RISET & TEKNOLOGI /67 MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119

    Penurunan total solid dan volatil solidberindikasi dengan peningkatan prodak biogas/kadar gas metana yang dihasilkan. Volatil solidmerupakan substrat bagi mikroorganisme nonmetanogen yang bekerja pada tahap awalproduksi biogas. Penurunan volatil solidmenunjukkan bahwa di dalam biodigester terjadiproses degradasi senyawa organik olehmikroorganisme non metanogen.

    Perubahan komposisi substrat secarabertahap, berindikasi pada kemampuanmikroorganisme non metanogen pada tahapawal untuk memanfaatkan substrat baru.Perubahan komposisi substrat campuransampah buah, di mana penurunan volatil solidpada tahap awal proses tidak berindikasi padapeningkatan produk gas metana. Indikasi inimenggambarkan bahwa mikroorganismemetanogen mengalami masa adaptasi terhadapperubahan sumber karbon dari campuransampah buah. Adaptasi ini berlangsung selamabeberapa hari (waktu jeda). Mikroorganisme didalam biodigester lama kelamaan akanmencapai kembali pertumbuhan yang setimbangantara mikroorganisme non metanogen danmetanogen. Kondisi ini dapat dilihat dari produksigas metana yang meningkat.

    KESIMPULAN

    Dari hasil penelit ian ini diperolehkesimpulan sebagai berikut :- Parameter-parameter proses start-up

    produksi biogas diantaranya nilai rasio C/Nsebesar 30 (komposisi buah jeruk 40%,melon 50%, dan apel 10%), TS sebesar9,89%, VS sebesar 78,933%, pH sebesar 7,dan suhu ruang (28oC) dengan perubahankomposisi umpan secara bertahap dapatmenghasilkan produksi biogas dengan kadargas metana yang tinggi (50,0% - 50,7%).

    - Peningkatan komposisi substrat campuranbuah di dalam umpan akan memberikanpengaruh penurunan derajat keasaman didalam biodigester dan dengan pengumpanansecara bertahap tidak berefek buruk terhadapproduksi biogas/Gas methane.

    - Penurunan volatile solid berindikasi padapeningkatan biogas/kadar gas methane yangdi hasilkan pada proses produksi biogasdengan substrat campuran buah.

    DAFTAR PUSTAKA

    Deublein, D. And Steinhauser, A., 2008 Biogasfrom Waste and Renewable ResourceWiley-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA.Weinheir.

    Eddy dan Metcalf. 2004. Wastewater EngineeringTreatment and Reuse, 4th ed. McGrawHill, New York.

    Nurrihadini, Oktavia D. (2009).KarakterisasiSampah Buah Gemah RipahYogyakarta Sebagai Bahan BakuProduksi Biogas. Tesis TeknologiPangan dan Hasil Pertanian.Universitas Gadja Mada Yogyakarta.

    Ozmen P., Aslanzadeh S, 2009, BiogasProduction from Municipal WasteMixed with Different Portion of OrangePeel, University of Boras, School ofEngineering, Applied Biotechnology,181-300 ECTS credits, No 5/2009.

    Rittmann, B.E., McCarty, P. L., 2001, E n v i r o n m e n t a lBiotechnology:Principles and

  • MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119 RISET & TEKNOLOGI /68

    Riset & Teknologi ISSN : 1412-3819

    PENGARUH INHIBITOR BLENDING TERHADAP LAJUKOROSI PADA BAJA KARBON DALAM MEDIUM NACL

    DENGAN METODE WEIGHT LOSS

    AbstrakPipa Baja Karbon yang dipakai dalam industri perminyakan khususya didaerah

    lepas pantai banyak mengalami korosi yang diakibatkan oleh lingkungan korosif yangmengandung NaCl. Korosi yang terjadi biasanya korosi sumuran (pitting).P a d apenelitian ini dilakukan uji dengan metode Weight Loss yang mengacu pada standarASTM G.31-72 untuk menghambat laju korosi pada logam baja karbon dalamlingkungan larutan NaCl 3,5% dengan penambahan inhibitor Blending (NaNO2 danPendawa 99-C) dengan variasi konsentrasi yang dipakai adalah 0,01%, 0,02%, 0,03%,0,04%, 0,05%, 0,06%, dan 0,5 (%-w). Dari penelitian ini diperoleh hasil denganpenambahan inhibitor 0,5% dengan memiliki laju korosi paling rendah, seperti inhibitorblending 0,5% laju korosi 0,3293 mpy sedangkan tanpa inhibitor 7,8970 mpy. Sehinggadari hasil korosinya yang diperoleh pada efektivitas inhibitor untuk menghambat lajukorosi pada baja karbon ST 41 dalam larutan NaCl 3,5% untuk konsentrasi 0,5%adalah inhibitor blending 95,83%.

    Kata Kunci : Blending, Inhibitor, Korosi, Konsentrasi

    Damianus SamosirDosen Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Samarinda

    Jl. Ciptomangunkusumo kampus Gunung Lipan Samarinda Telp. 0541 260 355Email : Damianus [email protected]

    PENDAHULUAN

    Korosi merupakan suatu peristiwaperubahan logam yang terutama disebabkanoleh adanya interaksi antara logam tersebutdengan lingkungan pada saat dipakai ataudioperasikan.

    Baja karbon ST 41 termasuk baja lunakyang mengandung Besi (Fe), Karbon (C),Mangan (Mn), Pospor (P), Sulfur (S), dan unsurlainnya.

    Pada proses minyak khususnya padapermukaan bagian-bagian dalam pipa dalamsystem transport fluida selalu terjadi korosi yangdisebabkan oleh senyawa-senyawa yangbersifat korosif seperti NaCl, H-2S, CO2, dll.

    Dalam penelitian ini digunakan inhibitorSodium Nitrit (NaNO2), Bleding, dan Pendawa-99 yang berfungsi sebagai Passivating Inhibitor.

    Pada sistem transport fluida inilah seringterjadi korosi internal pada pipa yang diakibatkan

    aliran fluida yang kongkrit yang mengenaipermukaan dalam pipa. Untuk menghambatterjadi korosi pada pipa baja dilakukan denganmetode penambahan inhibitor.

    Dalam penelitian ini untuk menghambatatau mencegah korosi dalam pipa minyak yangdisimulasikan pada baja karbon jenis ST 41 yanglebih efektif adalah dengan penambahan inhibitordalam fluida tersebut dan sistem injeksi, karenabiasanya korosi yang terjadi adalah korosiinternal.

    Jenis inhibitor yang teliti adalah Blending(Inhibitor Organik dan Anorganik) yaitu untukmengetahui kemampuan inhibitor tersebutdalam menghambat laju korosi pada baja karbondalam larutan NaCl 3,5%.

    Dalam penelitian ini pengujian laju korosidilakukan dengan metode Weight Loss yangmengacu pada standarASTM. G.31-72, dan jugadilakukan pengujian produk korosi dengan XRF.

  • RISET & TEKNOLOGI /69 MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119

    METODOLOGI PENELITIAN

    Penelitian ini meliputi beberapa tahapanyang dimulai dengan persiapan awal coupon danpengamatan struktur makro secara visual.Kemudian dilanjutkan penimbangan coupon(sample). Setelah itu dilakukan pengujiankorosifitas dengan metode Immersion Testsesuai standar ASTM G.31 dan dilanjutkanpengujian produk korosi dengan melakukananalisa XRT dan Foto Makro.

    Dalam pengujian cukup standar pengujianyang digunakan adalah ASTM G.31-72 dalamlarutan uji NaCl 3,5% dengan menggunakanprinsip pengujian kehilangan berat (ImmersionTest).

    Pengujian sampel baja karbon ST 41dilakukan di laboratorium diawali pencuciansampel dengan menggunakan air destilatkemudian setiap sampel harus ditimbangdengan menggunakan neraca analitis untukmendapatkan hasil yang memiliki ketelitiantinggi. Sampel direndal dalam larutan korosif.Standar pengujian mensyaratkan volume larutanminim adalah 20 ml/cm2 (ASTM 262) atau 40ml/cm2. Pengujian dilakukan selama 7 hari.Perhitungan Laju Korosi dapat dihitung denganpersamaan sebagai berikut :

    Corrosion rate (r) = (K x W) / (A x T x D)

    Dengan :r = Laju korosi (mpy)K = Konstantan korosiT = Waktu pencelupan (jam)D = Densitas (gr/cm3)A = Luas permukaan sampel (Inch2)W = Kehilangan berat (mgr)

    HASIL DAN PEMBAHASAN

    Sampel Baja Karbon Dalam Larutan NaCl3,5% dengan Penambahan Inhibitor Blending

    Penambahan inhibitor Blending dalamlarutan NaCl 3,5% bertujuan untuk mengurangilaju korosi. Dalam penelitian ini dengankonsentrasi inhibitor yang berbeda dan direndamselama 7 hari. Pada perendaman selama 2 hari,memiliki laju korosi lebih cepat dibandingperendaman 4 hari, 6 hari, dan 7 hari. Sepertiterlihat pada gambar 1 dibawah ini .

    Hal ini disebabkan karena permukaanlogam baja karbon ditutupi lapisan produk korosisehingga kontak permukaan logam denganlarutan semakin bertambah kecil dan juga lajukorosi dipengaruhi oleh jumlah oksigen yangterlarut dalam larutan.

    Gambar 1 Gambar Permukaan Sampel BajaKarbon terkorosi dalam larutan NaCl3,5% dengan inhibitor Blending

    Untuk semua konsentrasi inhibitorBlending selalu menunjukkan perendamanselama 2 hari memiliki laju korosi lebih cepatseperti Gambar 2 dibawah ini :

    Gambar 2 Grafik waktu Pengaruh PerendamanKupon Baja Karbon ST41 dalamLarutan NaCl 3,5%

    Pengaruh Konsentrasi Inhibitor Blendingterhadap Laju Korosi

    Konsentrasi inhibitor blending dalampenelitian ini adalah 0,01%, 0,02%, 0,03%,0,04%, 0,05%, 0,06% dan 0,5%. Dalampenelitian ini dilihat dari hasil perhitungannya lajukorosi dalam 7 hari perendaman dalam larutanNaCl 3,5% menunjukkan semakin besar

  • MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119 RISET & TEKNOLOGI /70

    konsentrasi blending semakin berkurang lajukorosinya, seperti dalam tabel 1 dibawah ini :

    Tabel 1 : Laju Korosi Baja Karbon terhadapkonsentrasi inhibitor Blending

    No. Konsentrasi(%)

    Laju Reaksi(mpy)

    1 0,01 4,04392 0,02 3,96393 0,03 3,82174 0,04 3,79745 0,05 3,70296 0,06 2,69727 0,5 0,3293

    Gambar 3 : Pengaruh Penambahan KonsentrasiInhibitorBlending terhadapLajuReaksi

    Seperti terlihat dalam tabel 1 dan gambar3 grafik diperoleh bahwa Blending dengankonsentrasi 0,01% laju korosinya lebih cepatdibanding dengan konsentrasi lainnya.Pemberian konsentrasi inhibitor 0,01% padalarutan NaCl 3,5% belum mampu menghambatlaju korosi baja karbon, meskipun besar lajukorosi sebesar 4,0439 mpy sudah tergolongbaik. Pada konsentrasi inhibitor 0,5% lajukorosinya hanya 0,3293 mpy. Jadi, cukup bagussekali, menurut data literatur pengelompokkan,seperti tabel dibawah ini :

    Tabel 2 : Comparison Of MPY With EquivalenMetric-Rate Expressions

    Keterangan : Bila laju korosinya lebih kecil dari1 maka dapat dikelompokkanOutstanding

    Mekanisme pembentukan kondisi optimalini terjadi ketika konsentrasi inhibitor yang larutdidalam larutan semakin besar, sehingga larutanmenjadi jenuh, dan seluruh permukaan materialpun telah dilekati oleh molekul inhibitor. Efisiensikinerja inhibitor terbesarpun terjadi saatpermukaan material sudah seluruhnyamenyerap inhibitor yang terlarut. Ketika seluruhpermukaan material sudah dilekati molekulinhibitor, maka terbentuk lapisan oleophilic diataspermukaan material, hasil reaksi molekul nonpolar yang larut didalam larutan dengan rantaihidrokarbon. Sehingga, permukaan materialterlindungi dari larutan NaCl 3,5% yang bersifatkorosif, sekaligus juga melindungi produk korosi(Fe----2O-3-) atau karat yang sudah terbentukpada permukaan material.

    Disamping itu bahwa inhibitor Pendawa-99 merupakan gabungan molekul/senyawamorpholin dan cycloheksilamin yang merupakansenyawa organik yang memiliki atom nitrogensehingga bersifat basa lemah. Jadi bila dalamlarutan ion Fe akan bersenyawa denganmorpholin dan cycloheksilamin membentuksenyawa kompleks dan menempel padapermukaan logam sehingga akan menambahlapisan pada permukaan logam makamengakibatkan kontak permukaan logamdengan larutan NaCl semakin bertambah kecilsehingga laju korosi akan bertambah kecil.

    Pengaruh penembahan konsentrasiinhibitor blending juga mempengaruhikonsentrasi oksigen yang disebabkan karenaadanya inhibitor NaNO2 yang menyerap oksigensehingga jumlah oksigen akan berkurangsehingga akan mempengaruhi laju korosi,sedangkan inhibitor Pendawa 99-C berfungsimenaikkan pH dalam larutan sehingga kearahpH netral sehingga larutan tersebut tidak bersifatasam atau korosif. Karena bila dalam larutan pHsemakin kecil maka laju korosi akan lebih cepat.

    Efektifitas Inhibisi (Proteksi) Inhibitor Blendingterhadap Laju Korosi pada Baja Karbon

    Efektifitas inhibisi (proteksi) terhadap bajakarbondalamlarutanNaCl3,5%dariinhibitorblendingterhadapkonsentrasi dapatdilihat pada tabel3.

  • RISET & TEKNOLOGI /71 MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119

    Tabel 3 : Data Efisiensi Inhibitor terhadap lajukonsentrasi inhibitor

    No. Konsentrasi(%)

    Efisiensi (%)Blending

    1 0,01 48,792 0,02 49,843 0,03 51,614 0,04 51,915 0,05 53,116 0,06 65,857 0,5 95,83

    Dari data menunjukkan bahwa denganbertambahnya konsentrasi inhibitor makaefektifitas inhibisi makin bertambah besar. Hal inidapat dilihat dalam tabel 3 diatas dan gambar 4.

    Gambar 4 : Grafik Hubungan KonsentrasiInhibitor terhadap efisiensi inhibisi

    Dari data tabel 3 dan gambar 4 diatasmenunjukkan bahwa dengan bertambahnyakonsentrasi blending maka efektifitas inhibisibertambah besar. Jadi dari grafik diatas dapatditurunkan persamaan garis :

    Y = 12,978 Ln (x) + 99,878 untuk inhibitorBlending, R = 0,8758

    Gambar 4 menunjukkan efektifitas inhibisimerupakan fungsi konsentrasi inhibitor. Makadari persamaan kita dapat menentukanefektifitas inhibisi yang diinginkan denganmenentukan konsentrasi inhibitor.

    Struktur Makro dengan Foto DigitalPengamatan struktur makro dari gambar

    yang diperoleh melalui foto digital dilakukanuntuk membandingkan penampakan struktursampel baja karbon sebelum dan setelahmengalami korosi. Dilihat dari sampel-sampelbaja karbon yang terkorosi, korosi selalu dimulai

    dari bawah permukaan sampel yang dilarutkandalam larutan NaCl, hal ini disebabkankonsentrasi NaCl didasar larutan lebih besardibandingkan diatas dasar larutan, sehinggadaerah dasar larutan lebih korosif. Dari pinggiransampel baja karbon terjadi juga korosi, hal inidisebabkan adanya internal stres atauregangan. Daerah yang mengalami reganganakan bersifat anodik terhadap bagian metallainnya yang tidak mengalami regangan.

    Bila dilihat foto korosi sampel tanpainhibitor lebih cepat mengalami korosi padapermukaannya, seperti terlihat pada gambar.Jenis korosinya adalah korosi merata.

    Dilihat dari struktur makronya dengan fotodigital diperoleh kerusakan permukaan sampelbaja karbon yang direndam dalam larutan NaCl3,5%, dan untuk persentase permukaan sampelterkorosi tanpa inhibitor seperti tabel dibawah ini:

    Tabel 4 : Luas permukaan Sampel (%) yangterkorosi tanpa inhibitor

    LamanyaPerendaman

    (hari)

    PermukaanTerkorosi

    (%)2 hari 26,44 %3 hari 40,48%5 hari 43,81%6 hari 48,70%7 hari 94,48%

    Untuk foto makro sampel yang direndamdalam larutan NaCl 3,5% dapat dilihat semakinlama waktu perendaman, permukaan sampelbaja karbon semakin luas terkorosi.

    Untuk inhibitor blending dengankonsentrasi 0,05% diperoleh foto makro sepertipada gambar 1 dapat dihitung luas permukaanterkorosi seperti tabel 5.

    Tabel 5 : Luas Permukaan Sampel (%) yangterkorosidengan inhibitorBlending0,05%

    LamayaPerendaman

    (%)

    PermukaanTerkorosi

    (%)4 hari 8,69%6 hari 10,20%7 hari 11,2%

  • MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119 RISET & TEKNOLOGI /72

    Sementara untuk konsentrasi Blending0,5% dihasilkan foto makro pada gambar 5.

    Gambar 5 : Permukaan sampel baja karbonyang terkorosi dalam larutan NaCldengan penambahan inhibitorBlending 0,5%

    Dari gambar 5 diatas dihasilkan luaspermukaan terkorosi pada tabel 6 dibawah ini :

    Tabel 6 : Luas Permukaan Sampel (%) yangterkorosidengan inhibitorBlending 0,5%

    LamayaPerendaman

    (%)

    PermukaanTerkorosi

    (%)2 hari 0,02%4 hari 0,07%6 hari 0,14%7 hari 0,15%

    Jadi dari hasil foto makro diperoleh hasilfoto makro untuk inhibitor blending denganvariasi konsentrasi. Foto sampel dilakukanterhadap sampel sebelum dan setelah pengujianinhibitor blending dilihat perkembangan korosiyang terjadi pada setiap sampel. Untuk jenisinhibitor yang sama dapat dilihat semakin tinggikonsentrasinya inhibitor maka korosi yang terjadimakin berkurang.

    Dalam penelitian ini untuk konsentrasi0,5% diperoleh bahwa karat yang terjadi padapermukaan yang direndam selama 14 hari korosipermukaan hanya sedikit (kecil). Untuk inhibitorBlending korosinya hampir tidak terjadi korosipermukaannya.

    Secara garis besar dari pengamatan fotomakronya untuk konsentrasi inhibitor 0,5%

    didapatkan bahwa inhibitor tersebut bekerjadengan baik.

    KESIMPULAN

    Berdasarkan pengujian kehilangan beratyang dilakukan terhadap baja karbon ST 41dengan penambahan inhibitor blending sebesar0%, 0,01%, 0,02%, 0,03%, 0,04%, 0,05%,0,06%, dan 0,5% (%-w), maka dapatdisimpulkan sebagai berikut :1. Perendaman selama 2 hari memiliki laju

    korosi paling tinggi dan tanpa inhibitor.2. Pada penambahan inhibitor dengan

    konsentrasi 0%, 0,01%, 0,02%, 0,03%,0,04%, 0,05%, 0,06%, dan 0,5% (%-w),inhibitor blending laju korosi paling kecilberada pada konsentrasi 0,5%. Dengan hasilsebagai berikut :Laju korosi tanpa inhibitor = 7,8970 mpyLaju korosi Blending = 0,3893 mpy

    3. Efektivitas inhibitor untuk menghambat lajukorosi pada baja karbon ST 41 dalam larutanNaCl 3,5% dengan konsentrasi 0,5% adalah95,83%.

    4. Dari hasil pengamatan foto makro pada bajakarbon ST 41 yang mengalami korosi, jeniskorosinya adalah korosi sumuran (pitting).

    DAFTAR PUSTAKA

    Sastri, V.S, Corrosion Inhibitors; Principlesand Application. John Wiley & Sons,1998

    F.W. Hewes, Cathodic Protection Theory andPractice, V. Ashworth and C.J.L.Booler, ed., wiley. England. 1986

    I.L. Rozenfeld, Coorosion Inhibitor, McGraw-Hill, New York, 1981

    Proceeding of the International Confrence onCorrosion Inhibitor, CorrosionInhibitor, National Association ofCorrosion Enginer, Houston, 1983

    C.C. Nathan Corrosion Inhibitor, NACE,Texas, 1979

    ASTM STANDARD G31-76, Standard TestMethod Laboratory CorrosionTesting of Metal, ASTM International,1984

  • RISET & TEKNOLOGI /73 MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119

    Riset & Teknologi ISSN : 1412-3819

    DESAIN INTERKONEKSI TENAGA LISTRIK SISTEMMAHAKAM DENGAN SISTEM BONTANG MENGGUNAKAN

    ANALISIS ALIRAN DAYA

    IpniansyahDosen Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Samarinda

    Jl. Ciptomangunkusumo Kampus Gunung Lipan Samarinda Telp. 0541 260355Email: [email protected]

    AbstrakDesain interkoneksi tenaga listrik antara Sistem Mahakam dengan Sistem

    Bontang dilakukan melalui jaringan transmisi 150 KV pada gardu induk (GI) Sambutandengan gardu induk (GI) Bontang sebagai kesatuan interkoneksi tenaga listrik SistemMahakam. Hasil perhitungan aliran daya menunjukkan bahwa interkoneksi tenagalistrik dapat meningkatkan suplai daya listrik antar sistem pada Sistem Mahakam darisemula 194,608 MW menjadi 236,137 MW atau kenaikan mencapai 21,34%. Kinerjasistem setelah interkoneksi tenaga listrik antara gardu induk (GI) pada SistemMahakam dengan gardu induk (GI) Bontang yang telah menjadi bagian kesatuaninterkoneksi tenaga listrik Sistem Mahakam menunjukkan bahwa aliran daya aktifdari arah GI Bontang menuju GI Sambutan, sedangkan daya reaktif dengan arahsebaliknya. Simulasi penambahan beban pada bus 45 (pada GI Sambutan) dengankenaikan beban sebesar 11,33% menunjukkan bahwa terjadi peningkatan suplai 8,76%dengan arah aliran daya aktif dari bus 55 (GI Bontang) menuju bus 23 (GI Sambutan),sedangkan arah aliran daya reaktif sebaliknya yaitu dari bus 23 (GI Sambutan) menujubus 55 (GI Bontang).

    Kata kunci : Analisis, desain, interkoneksi, jaringan, transmisi.

    PENDAHULUAN

    Tenaga listrik atau energi listrik merupakankebutuhan yang mendasar bagi kehidupanmasyarakat saat ini. Hal ini dapat dilihat darimeningkatnya konsumsi energi listrik dantingginya permintaan akan sambungan baru.Oleh karena itu diperlukan sistem interkoneksitenaga listrik yang dapat memenuhipengusahaan dan keandalan tenaga listrik.Sistem interkoneksi tenaga listrik adalah suatucara modern untuk mensuplai tenaga listrik yangandal dan efisien. Dalam sistem ini yang palingberperan adalah bagian jaringan transmisi,karena jaringan transmisi tersebut digunakanuntuk menghubungkan antara pusat-pusatpembangkit listrik dengan pusat-pusat beban,sehingga adanya jaringan transmisi inilah makasistem interkoneksi tenaga listrik bisa terbentuk.Jaringan transmisi akan efisien dan efektif, jika

    digunakan untuk mengubungkan antar pusatpembangkit listrik yang jauh. Sistim interkoneksitenaga listrik ini akan cocok untuk daerah operasitenaga listrik yang luas, dengan demikianinvestasi yang dibutuhkan akan sangat besarpula (Himawan, 2004).

    Perencanaan interkoneksi tenaga listrikmelalui pengembangan jaringan transmisi padaprinsipnya adalah untuk menyalurkan tenagalistrik dari pusat-pusat pembangkit ke pusat-pusat beban. Besarnya daya listrik yangdisalurkan sebanding dengan level teganganyang tinggi dengan arus yang lebih kecil agarrugi-rugi teknis yang timbul pada saluran tetapberada pada batas yang wajar. Dengandemikian ukuran penghantar dapat diperkecilsehingga jaringan transmisi lebih ekonomiskarena tidak membutuhkan tiang atau menara

  • MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119 RISET & TEKNOLOGI /74

    yang besar dan mahal. Penetapan jaringantransmisi harus memperhatikan faktor-faktortertentu yang berujung pada biaya minimum(least cost) dengan hasil paling optimal. Adapunfaktor-faktor yang saling terkait untukdipertimbangkan, yaitu antara lain besarnya dayayang akan disalurkan, panjang jaringantransmisi, besarnya beban yang akandisambungkan, daerah lintasan yang dilaluijaringan transmisi, konfigurasi saluran, sertalevel tegangan yang dipilih (RUKD Pemprov.Kaltim, 2007).

    Berdasarkan pertimbangan biayaminimum tersebut, dapat dinilai apakah sistemketenagalistrikan perlu dihubungkan dengansistem lainnya atau tidak. Pada sistem yangkecil, seperti listrik desa yang memilikipembangkit kecil dan cukup memadai akantetapi jauh dari sistem yang besar, sebenarnyatidak membutuhkan interkoneksi ke sistem yangbesar tersebut karena tidak akan bernilaiekonomis. Penilaian secara baik terhadapsistem-sistem yang perlu tersambung ke sistemyang besar dengan jaringan transmisi yang layakakan memberikan keuntungan antara lainketersediaan tenaga listrik yang baik,kemudahan pengoperasian pembangkit karenapembangkit jenis diesel yang kecil dapat di-non-aktifkan, lebih ekonomis, karena sistempembangkit besar dapat dioperasikan padakapasitas maksimum yang berimplikasi terhadappengembalian biaya investasi yang lebih cepat,serta menekan penggunaan BBM (bahan bakarminyak) pada sistem pembangkit diesel kecil,pengoperasian sistem terpusat yangmemudahkan koordinasi dan pengawasan(RUKN, 2005).

    Menurut data statistik (PT. PLN Persero,2005) tentang rasio elektrifikasi pada tahun 2005untuk Indonesia tercatat 59,0%, untuk daerahJawa-Bali 63,6%, sedangkan untuk Luar Jawa-Bali tercatat 51,1%. Diharapkan prakiraan rasioelektrifikasi pada tahun 2015 untuk Indonesiatercatat 77,3%, untuk daerah Jawa-Bali 80,4%,sedangkan untuk Luar Jawa-Bali 72,2%. Haltersebut mengindikasikan pada saat ini bahwajaringan transmisi yang ada di daerah termasukdi provinsi Kalimantan Timur temyata belummemadai, sementara pembangkit listrik yangada produksi daya listriknya cukup untukmemenuhi kebutuhan. Jadi, tersedianya saranajaringan transmisi yang memadai tersebutsangat penting karena pengelolaan energi listrikbisa dilakukan secara efisien dan optimal.

    Provinsi Kalimantan Timur mempunyaipotensi energi yang cukup besar baik energi air,energi batubara maupun energi gas bumi, dimana potensi energi ini dapat dioptimumkanuntuk pengembangan ketenagalistrikan diKalimantan Timur (PT. PLN Persero, 2005).Pengembangan sistem interkoneksi tenagalistrik di Kalimantan Timur bisa dilakukan jikapertumbuhan pembangunan daerah sudahmenghendaki. Pembangunan sisteminterkoneksi tenaga listrik sekarang ini telahmenjadi pilihan dalam pembangunan kelistrikankhususnya pada ketenagalistrikan SistemMahakam di daerah provinsi Kalimantan Timur.

    Fungsi utama sistem distribusi adalahmenghubungkan bulk power system (sistempembangkit & sistem transmisi) ke pelangganyang memerlukan layanan pada tegangan dibawah tegangan sistem transmisi dan subtransmisi. Sistem distribusi adalah bagian darisistem tenaga listrik yang secara langsungmemberikan kontribusi layanan kepadapelanggan. Interkoneksi antar sistem tenagalistrik dilakukan dengan tujuan untuk:1. Penggunaan bersama cadangan energi

    sehingga dapat mengurangi kapasitaskebutuhan pembangkitan dan meminimisasibiaya invertasi yang diperlukan.

    2. Perbedaan biaya produksi listrik antar sistemtenaga akan membuka kemungkinan untukmembeli atau menjual listrik.

    3. Dapat mensuplai listrik hingga dekat padadaerah beban.(Casazza, 2003).

    Plant pembangkit kecil yang diletakkandekat dengan beban biasanya dihubungkan kesistem sub transmisi atau distribusi secaralangsung. Interkoneksi antar sistem tenagabiasanya dilakukan pada level sistem transmisi.Sistem keseluruhan sedemikian rupa berisiberbagai sumber pembangkit dan beberapalapisan jaringan transmisi. Hal ini memberikanredudansi struktur derajat tinggi yangmemungkinkan sistem dapat mengabaikanketidaktentuan tanpa gangguan layanan kekonsumen (Kundur, 1994).

    Secara teknis, interkoneksi dilakukandengan dasar alasan:1. Skala ekonomis. Dibandingkan dengan

    beberapa generator pembangkit, satupembangkit besar akan jauh lebih mahaluntuk dibangun/dioperasikan.

    2. Faktor beban, rasio energi aktual yangdikonsumsi oleh beban pada periode tertentudengan maksimum kebutuhan daya

  • RISET & TEKNOLOGI /75 MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119

    3. Peningkatan keandalan sistem tenaga listrikmelalui penggabungan cadangan energiantar sistem tenaga listrik. (Meier, 2006).

    Interkoneksi Sistem TransmisiPembangunan saluran transmisi

    memerlukan perencanaan yang matang agarpenyaluran energi listrik dapat optimal.Perencanaan dalam pembangunan salurantransmisi daya listrik ini harusmempertimbangkan hal-hal yang meliputiperencanaan secara teknis, baik mekanismaupun elektris, dan ekonomis. Dengan adanyaperencanaan saluran transmisi daya listrik yangbaik diharapkan agar dalam pembangunansaluran transmisi dapat menjadi lebih optimalsehingga setelah saluran transmisi beroperasiuntuk menyalurkan daya listrik akan menjadiandal, efektif, dan efisien, serta aman bagilingkungan di sekitarnya.

    Perencanaan saluran transmisi meliputibeberapa tahap yang sangat terkait antara satutahapan dengan tahapan atau bagian lainnya.Di antaranya adalah penentuan tegangan, danpemilihan jenis kawat konduktor.

    Pemilihan Tegangan TransmisiAda beberapa metode yang dapat

    digunakan dalam pemilihan tegangan kerjasistem. Namun, dalam tugas akhir ini hanyaakan menggunakan beberapa metode saja, yaitupenentuan tegangan berdasarkan perhitungandaya natural serta penentuan tegangan denganrumus empiris yang diformulasikan oleh AlfredStill [Hutauruk, T. S., 1996].

    Untuk penentuan tegangan kerjaberdasarkan daya natural digunakan rumussebagai berikut:

    (1)

    di mana:V = teganganPN = daya naturalZ0 = impedansi karakteristik

    Sedangkan jika digunakan pendekatan rumusyang diformulasikan oleh Alfred Still:

    (2)

    atau :

    (3)

    di mana:l = panjang kawat dalam mil.

    Pemilihan Jenis KonduktorKonduktor atau penghantar yang

    digunakan dalam saluran transmisi dapat berupakawat tembaga tarikan, kawat aluminium tarikan,alloy (misal ACSR, AAAC, ACCR, ACFR, dll).Pemilihan jenis konduktor ini erat kaitannyadengan daya yang disalurkan, tegangan kerjasaluran, arus yang mengalir, serta rugi-rugi dayayang mungkin terjadi. Hal-hal yang pentingdalam pemilihan jenis konduktor adalah luaspenampang, berat, kekuatan mekanis, panjang,ketersedian konduktor yang ada di pasaran, jugaaspek ekonomis.

    Perhitungan luas penampang konduktordapat dilakukan dengan beberapa cara, salahsatunya adalah dengan rumus berikut:

    (4)

    di mana:P = dayaV = teganganI = arusR = tahanan kawatcos = faktor dayaA = luas penampang konduktor

    = tahanan jenis kawatL = panjang saluranPL = rugi-rugi

    Selain itu dapat juga digunakan rumuspendekatan untuk menentukan penampangkawat optimum, dengan memperhatikan faktor-faktor seperti biaya yang ekonomis, kapasitashantar kawat (faktor termis), pengaturantegangan, dan kuat tarik kawat [Hutauruk, T. S.,1996]. Persamaan yang diformulasikan untukpenampang kawat optimum adalah:

    di mana :Im = arus maksimum

    (5)

  • MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119 RISET & TEKNOLOGI /76

    w = berat kawat per CM-foot(CM = Circular Mil) = 3,03 x 10-6 untuk kawat

    tembagaA = penampang kawat dalam CM

    Cf = 9 + 0,8459K= tahanan jenis kawat

    K = fakor beban tahunan dalam persenCc = harga kawat per poundCe = harga energi per KwhF = biaya tetap tahunan, termasuk pajak-

    pajak, asuransi, biaya modal, dandeprisiasi (kira-kira = 15% ) [Hutauruk, T.S., 1996].

    Kapasitas hantar arus dari konduktor jugamerupakan faktor yang penting dalam pemilihanjenis konduktor. Rumus empiris untukmenghitung kapasitas hantar arus dariSCHURIG dan FRICK [Hutauruk, T. S., 1996],adalah :

    (6)

    di mana:I = arus kawat (amper)R = tahanan kawat (ohm/foot)A = luas permukaan kawat (inchi2/foot

    panjang kawat)d = diameter kawat (inchi)t = kenaikan temperatur (oC).

    Aliran Daya (Power Flow)Studi tentang aliran daya sangat penting

    di dalam perencanaan perluasan sistem tenagalistrik. Tujuannya adalah untuk menggambarkanberoperasinya sistem yang ada dengan berbagaicara yang mungkin. Solusi aliran dayamemprediksi keadaan kelistrikan suatu jaringandengan kondisi beban yang tertentu. Hasil darisolusi aliran daya berupa besar dan suduttegangan untuk tiap titik (node). Besar teganganbus dan sudutnya didefinisikan sebagai variabelkeadaan sistem (system state variable) denganberbagai kuantitasnya seperti aliran daya aktifdan reaktif, aliran arus, jatuh tegangan, rugi daya,dan lain-lain.

    Studi aliran daya didasarkan pada datasistem pembangkit dan beban dengan jaringanlistrik yang dideskripsikan dengan matrikadmitansi dari persamaan jaringan node sepertiberikut :

    1 111 1 1

    1

    1

    ... ...... ...... ... ... ... ...

    .... ...... ... ... ... ...... ...

    ... ...

    i N

    i ii iNi i

    N Ni NNN N

    I VY Y Y

    Y Y YI V

    Y Y YI V

    I YV (7)

    di mana :iV : tegangan pada node ke iiI : arus injeksi pada node ke i (sama dengan

    jumlah semua arus cabang pada node ke i)ijY : admitansi bersama di antara node ke i dan

    node ke j (sama dengan negatif dariadmitansi seri dari cabang yangmenghubungkan node i dan j)

    admitansi-sendiri dari node ke isama dengan jumlah semuaadmitansi pada node ke i)

    N : jumlah node pada jaringan: matrik admitansi node

    1

    N

    ii iji

    Y Y

    :

    N: jumlah

    Y :Biasanya data pembangkit dan beban

    disajikan dalam format daya aktif dan reaktifpembangkit yang terjadwal pada nodepembangkit dan prediksi daya aktif dan reaktifyang diharapkan pada node beban.

    Solusi persamaan jaringan di atas dapatdilakukan dengan menggunakan metodeNewton-Raphson. Pada metode ini, persamaanarus-tegangan dari jaringan diselesaikan dengandeskripsi koordinat kartesian dengan frameacuan (a,b). Jika semua generatordirepresentasikan dengan model transient orde4 ( ' , ' , ,d qE E ), maka persamaan teganganarmatur generator dapat dinyatakan dengan:

    ' 0 '.

    ' ' 0d d dq

    q q qd

    E V IXE V IX

    (8)

    Bentuk inversinya dinyatakan dengan:

    '0 '1 . . ''' 0' . '

    d d dqdq dq dq dq

    q q qdd q

    I E VXI E VXX X

    I Y E V (9)

    Frame acuan (d,q) kemudian ditransformasi kesistem (a,b) menjadi:

    -1'1 . . ''' . '

    a a adq ab ab ab ab

    b b ba b

    I E VI E VX X

    TYT I Y E V (10)

    dimana :

  • RISET & TEKNOLOGI /77 MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119

    -1

    2 2

    2 2

    0 'sin cos sin cos1 . . .' 0cos sin cos sin' . '

    1/2. ' ' sin ' sin ' cos1 .' . ' ' cos ' sin 1/2. ' ' sin2

    qab dq

    dd q

    d q q d

    d q q d d q

    a ab

    ba b

    XXX X

    X X X X

    X X X X X X

    g bb g

    Y TYT

    (11)

    Model jaringan untuk tiap generator dapatdinyatakan dengan :

    .G G G LG GL G L LL L

    Y YI EY YI V

    (12)

    Persamaan orde rendah dapat dinyatakandengan :

    . .LL L L N N LG G Y V I I I Y E (13)

    Dengan sumber Norton, maka dapat dinyatakandengan :

    . .LL L L L N N LG G Y V I V I I Y E (14)

    di mana : LL Y : fungsi d yang menyatakan bahwa

    diagonal elemen matrik ini mengacupada generator dengan sudut dayayang didefinisikan oleh sub matrikpada Pers. (14). Elemen-elemen padasub matrik ini akan berubah terhadapwaktu yang menyatakan perubahansudut rotor generator.

    LG Y : berisi semua sub matrik pada Pers.(14) di mana GE adalah vektor

    'abE untuk masing-masing generator..

    Solusi Pers. (14) dengan metode Newton-Raphson dinyatakan dengan :

    . . 0L LG G L L LL L F V Y E I V Y V (15)

    Iterasi Newton-Raphson dinyatakan dengan:

    1

    1i i iL L L

    L i

    FV V F VV

    (16)

    Matrik Jacobian dinyatakan dengan:

    LL LL L

    IF YV V

    (17)

    METODOLOGI PENELITIAN

    Perencanaan Interkoneksi Tenaga Listrik padaSistem Mahakam

    Perencanaan interkoneksi tenaga listrikmelalui pengembangan jaringan transmisi padaSistem Mahakam seperti yang ditunjukkandalam Gambar 1, pada prinsipnya adalah untukmenyalurkan tenaga listrik dari pusat-pusatpembangkit ke pusat-pusat beban. Besarnyadaya listrik yang disalurkan sebanding denganlevel tegangan yang tinggi dengan arus yang lebihkecil agar rugi-rugi teknis yang timbul padasaluran tetap berada pada batas yang wajar.Dengan demikian ukuran penghantar dapatdiperkecil sehingga jaringan transmisi lebihekonomis karena tidak membutuhkan tiang ataumenara yang besar dan mahal.

    Penetapan jaringan transmisi harusmemperhatikan faktor-faktor tertentu yangberujung pada biaya minimum (least cost)dengan hasil paling optimal.Adapun faktor-faktoryang saling terkait untuk dipertimbangkan, yaituantara lain: besarnya daya yang akan disalurkan (akan

    menentukan besarnya penghantar serta leveltegangan), panjang jaringan transmisi(menyangkut rugi-rugi teknis saluran)

    besarnya beban yang akan disambungkan(perlu sistem interkoneksi atau cukup sebagaisistem terpisah), daerah lintasan yang dilaluijaringan transmisi (sifat tanah, bentukpermukaaan bumi, faktor keamanan,kemudahan pemeliharaan, dan antisipasigangguan)

    konfigurasi saluran (sirkuit tunggal / ganda,menyangkut keandalan sistem), serta leveltegangan yang dipilih (ketersediaan dan hargapasar material listrik).

    Berdasarkan pertimbangan biayaminimum tersebut, dapat dinilai apakah sistemketenagalistrikan perlu dihubungkan dengansistem lainnya atau tidak. Pada sistem yangkecil, seperti listrik desa yang memilikipembangkit kecil dan cukup memadai akantetapi jauh dari sistem yang besar, sebenarnyatidak membutuhkan interkoneksi ke sistem yangbesar tersebut karena tidak akan bernilaiekonomis.

    Penilaian secara baik terhadap sistem-sistem yang perlu tersambung ke sistem yangbesar dengan jaringan transmisi yang layakakan memberikan keuntungan antara lain

  • MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119 RISET & TEKNOLOGI /78

    ketersediaan tenaga listrik yang baik,kemudahan pengoperasian pembangkit karenapembangkit jenis diesel yang kecil dapat di-non-aktifkan, lebih ekonomis, karena sistempembangkit besar dapat dioperasikan padakapasitas maksimum yang berimplikasi terhadappengembalian biaya investasi yang lebih cepat,serta menekan penggunaan BBM (bahan bakarminyak) pada sistem pembangkit diesel kecil,pengoperasian sistem terpusat yangmemudahkan koordinasi dan pengawasan.

    Sedangkan konsekuensi terhadappelaksanaan interkoneksi dengan jaringantransmisi antara lain: sistem semakin besar menuntut kemampuan

    perencanaan dan pengoperasian sistem yangtinggi

    keharusan pemasangan peralatan proteksiyang labih banyak untuk menekan hilangnyapembangkit maupun beban akibat gangguan

    jangkauan petugas monitoring jaringan danoperasi semakin luas yang berimplikasi pasalamanya perbaikan pada saat gangguan(durasi)

    tuntutan akan mutu dan pelayanan yang andal,efisien dan efektif, serta kebutuhan sistem danteknologi yang lebih tinggi dan mutakhir.

    Gambar 1. Peta Kelistrikan PengembanganJaringan Transmisi 150 KV padaKelistrikan Sistem MahakamProvinsi Kalimantan Timur

    Pemodelan Interkoneksi Tenaga Listrik padaSistem Mahakam dan Sistem Bontang

    Perencanaan interkoneksi tenaga listrikantara Sistem Mahakam dengan SistemBontang merupakan pengembangan jaringan

    transmisi 150 KV yang menghubungkan antaraSistem Mahakam dengan Sistem Bontang.

    Pemodelan interkoneksi tenaga listrikpada Sistem Mahakam merupakanpengembangan jaringan transmisi 150 KV yangmenghubungkan antara gardu induk (GI) SistemMahakam dengan gardu induk (GI) SistemBontang sebagai kesatuan interkoneksi tenagalistrik Sistem Mahakam.

    Pemodelan Interkoneksi GI Sistem Mahakam

    Gambar2.ModelSistemMahakam14Mesin45Bus

    Gambar3.ModelDesain InterkoneksiTenagaListrikpada GI Sambutan Sistem Mahakam

  • RISET & TEKNOLOGI /79 MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119

    Tabel 1. Hasil Perhitungan Aliran Daya MetodeNewton-Raphson pada Model SistemMahakam dengan MenggunakanSimulink Model PSAT

    Pemodelan Interkoneksi GI Bontang

    Gambar 4. Model Sistem Bontang

    Tabel 2. Hasil Perhitungan Aliran Daya MetodeNewton-Raphson pada Model SistemBontang dengan MenggunakanSimulink Model PSAT

    Titik Lokasi Penyambungan Interkoneksi

    Gambar 5. Model Desain Interkoneksi TenagaListrik pada GI Bontang

  • MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119 RISET & TEKNOLOGI /80

    Pemodelan Interkoneksi Tenaga Listrik GI Sambutan dengan GI Bontang pada SistemMahakam Kalimantan Timur :

    Gambar 6. Model Desain Interkoneksi Tenaga Listrik GI Sambutan dengan GI Bontang pada SistemMahakam

    Tabel 3.Hasil Perhitungan Aliran Daya padaModel Desain Interkoneksi GISambutan dengan GI Bontang SistemMahakam dengan Metode Newton-Raphson Menggunakan SimulinkModel PSAT

    Sambungan Tabel 3 :

  • RISET & TEKNOLOGI /81 MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119

    HASIL DAN PEMBAHASAN

    Analisis Kinerja Sistem dalam DesainInterkoneksi Tenaga Listrik GI Sambutandengan GI Bontang pada Sistem Mahakam

    Berdasarkan hasil perhitungan aliran dayametode Newton-Raphson dalam desaininterkoneksi tenaga listrik antara gardu induk (GI)Sambutan dengan gardu induk (GI) Bontangpada Sistem Mahakam, maka dapatmeningkatkan suplai daya listrik antar sistempada Sistem Mahakam dari semula 194,608 MWmenjadi 236,137 MW atau kenaikan mencapai21,34%.

    Melalui simulasi pada desain interkoneksimodel Sistem Mahakam seperti diperlihatkandalam Tabel 3, di mana hasil simulasimenunjukkan arah aliran daya aktif dari bus 55(GI Bontang) menuju bus 23 (GI Sambutan),sedangkan aliran daya reaktif dalam arah yangsebaliknya yaitu dari bus 23 (GI Sambutan)menuju bus 55 (GI Bontang) seperti ditunjukkandalam Gambar 7 dan dalam Gambar 8.

    Gambar 7. Grafik SimulasiAliran DayaAktif padaDesain Interkoneksi SistemMahakam

    Gambar 8. Grafik Simulasi Aliran Daya Reaktifpada Desain Interkoneksi SistemMahakam

    Analisis Kinerja Sistem dalam DesainInterkoneksi Tenaga Listrik GI Sambutandengan GI Bontang pada Sistem Mahakamdengan penambahan Beban pada GISambutan

    Pada bahasan ini analisis dilakukanterhadap kinerja sistem dalam desaininterkoneksi tenaga listrik pada gardu induk (GI)Sambutan dengan gardu induk (GI) Bontangdengan mensimulasikan penambahan bebanpada bus 45 (pada GI Sambutan).

    Simulasi yang dilakukan apabila terjadipenambahan beban pada bus 45 (pada GISambutan) yaitu sebesar 23,264 + j13,517 MVAseperti yang ditunjukkan dalam Tabel 4.

    Tabel 4. Simulasi Hasil Perhitungan Aliran Dayadengan Penambahan Suplai di GIBontang dan Penambahan Beban di GISambutan pada Model DesainInterkoneksi GI Sambutan dengan GIBontang Sistem Mahakam denganMetode Newton-Raphson MenggunakanSimulink Model PSAT

  • MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119 RISET & TEKNOLOGI /82

    Sambungan Tabel 4 :

    Hasil simulasi tersebut yaitu dengankenaikan beban sebesar 11,33% menunjukkanbahwa terjadi peningkatan suplai 8,76% denganarah aliran daya aktif dari bus 55 (GI Bontang)menuju bus 23 (GI Sambutan), sedangkan arahaliran daya reaktif sebaliknya yaitu dari bus 23(GI Sambutan) menuju bus 55 (GI Bontang)seperti ditunjukkan dalam Gambar 9 danGambar 10.

    Gambar 9. Grafik SimulasiAliran DayaAktif padaDesain Interkoneksi SistemMahakam dengan penambahanPusat Pembangkit Listrik danpenambahan beban pada bus 45 (GISambutan)

    Gambar10. Grafik Simulasi Aliran Daya Reaktifpada Desain Interkoneksi SistemMahakam dengan penambahan PusatPembangkit Listrik dan penambahanbeban pada bus 45 (GI Sambutan)

    KESIMPULAN

    1. Desain interkoneksi tenaga listrik antaraSistem Mahakam dengan Sistem Bontangdilakukan melalui jaringan transmisi 150 kVpada gardu induk (GI) Sambutan dengangardu induk (GI) Bontang sebagai kesatuaninterkoneksi tenaga listrik Sistem Mahakam.Hasil perhitungan aliran daya menunjukkanbahwa interkoneksi tenaga listrik dapatmeningkatkan suplai daya listrik antar sistempada Sistem Mahakam dari semula 194,608MW menjadi 236,137 MW atau kenaikanmencapai 21,34%

    2. Kinerja sistem setelah interkoneksi tenagalistrik antara gardu induk (GI) pada SistemMahakam dengan gardu induk (GI) Bontangyang telah menjadi bagian kesatuaninterkoneksi tenaga listrik Sistem Mahakammenunjukkan bahwa arah aliran daya aktif dariarah GI Bontang menuju GI Sambutan,sedangkan daya reaktif dengan arahsebaliknya. Simulasi penambahan bebanpada bus 45 (pada GI Sambutan) dengankenaikan beban sebesar 11,33%menunjukkan bahwa terjadi peningkatansuplai 8,76% dengan arah aliran daya aktif daribus 55 (GI Bontang) menuju bus 23 (GISambutan), sedangkan arah aliran dayareaktif sebaliknya yaitu dari bus 23 (GISambutan) menuju bus 55 (GI Bontang).

  • RISET & TEKNOLOGI /83 MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119

    DAFTAR PUSTAKA

    Casazza, Jack, 2003. Understanding ElectricPower System An Overview of TheTechnology and Marketplace, JohnWiley & Sons, Inc.

    Federico Milano., 2004. An Open Source PowerSystem Analysis Toolbox SystemAnalysis Toolbox. Member, IEEE.Paper Submitted to The IEEETransactions on Power Systems.November 2004.

    Federico Milano., 2008. Power System AnalysisToolbox (PSAT): Quick ReferenceManual for PSAT, version 2.1.2.

    Grigsby, Leonard L., 2006. Electric PowerGeneration, Transmission andDistribution Electric PowerEngineering Handbook SecondEdition, Taylor & Francis Group.

    Hewitson, L.G., Mark Brown, RameshBalakhrishnan, 2004. Practical PowerSystem Protection, Linacre House,Jordan Hill Oxford.

    Himawan, lsa., 2004. Studi PerencanaanJaringan Interkoneksi SistemKelistrikan Provinsi Kalimantan Timurdengan Sulawesi TengahMenyongsong Tahun 2020. TugasAkhir. Jurusan Teknik Elektro FakultasTeknologi Industri. Institut TeknologiSepuluh Nopember Surabaya.

    Hutauruk, T. S. Transmisi Daya Listrik, cetakankeempat, Erlangga, Jakarta, 1996.

    Kadete, H., 1990. Lightning Protection ofElectronic Equipment, Switzerland.

    Kundur., 1994. Power System Stability AndControl. McGraw-Hill, Inc.

    Machowski, Jan, 1990. Power SystemDynamics and Stability, John Wiley &Sons.

    Meier, Alexandra, 2006. Electric Power Systems AConceptual Introduction, John Wiley& Sons.

    Rencana Umum Ketenagalistrikan Daerah(RUKD) Provinsi Kalimantan TimurTahun 2007-2017., 2007. PemerintahProvinsi Kalimantan Timur.

    Rencana Umum Ketenagalistrikan Nasional(RUKN) Tahun 2006-2026., 2005.Departemen Energi dan Sumber DayaMineral.

    Rencana Usaha Penyediaan Tenaga Listrik2006-2015., 2005. PT. PLN (Persero).

    Short, T.A, 2005. Electric Power DistributionEquipment and Systems, Taylor andFrancis-CRC.

    Stevenson Jr., William D., 1996. Analisa SistemTenaga Listrik, Edisi IV. Erlangga.Jakarta.

    Weeks, Walter L., 1976. Transmission andDistribution of Electrical Energy. Harper& Row Publisher, New York.

    http://www.uclm.es/area/gsee/Web/Federico/psat.htm. Copyright (C) 2002-2010Federico Milano 2002-2010. PowerSystem Analysis Toolbox (PSAT),version 2.1.6. May 13, 2010. MatlabToolbox. September 28, 2010.

    http://www.plnkalselteng.co.id, Gardu Induk,diakses pada 26-11-2010.

    http://www.mathworks.com. 1984-2010.Matlab 7.6.0 (R2008a). TheMathWorks, Inc. April 23, 2009.

    http://www.uclm.es/area/gsee/Web/Federico/psat.htm. Copyright (C) 2002-2010Milano Federico., 2002-2010. PowerSystem Analysis Toolbox (PSAT),version 2.1.6. May 13, 2010. MatlabToolbox. September 28, 2010.

  • MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119 RISET & TEKNOLOGI /84

    Riset & Teknologi ISSN : 1412-3819

    PEMANFAATAN LIMBAH SABUT KELAPA DAN CANGKANGKEMIRI UNTUK PEMBUATAN BIOBRIKET

    Mardhiyah NadirDosen Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Samarinda

    Jl. Ciptomangunkusumo Kampus Gunung Lipan SamarindaEmail : [email protected]

    AbstrakPemakaian bahan bakar fosil yang tinggi bisa berakibat terjadinya krisis bahan

    bakar. Untuk itu perlu dikembangkan sumber energi alternatif guna menunjang lajupemakaian bahan bakar fosil. Sumber energi tersebut adalah biomassa dari limbahpertanian berupa bahan-bahan yang bisa diperbaharui. Penelitian ini bertujuan untukmemanfaatkan biomassa yang berupa cangkang kemiri dan sabut kelapa untukpembuatan biobriket, membandingkan kualitas antara biobriket hasil percobaan denganstandar kualitas biobriket dan menentukan komposisi optimum biobriket dari campuransabut kelapa dan cangkang kemiri. Penelitian ini terdiri dari tahap persiapan dan tahappembuatan biobriket yang meliputi karbonisasi, pengecilan ukuran, pencampuran danpencetakan biobriket. Tahap karbonisasi dilakukan dengan waktu karbonisasi selama1 jam dan laju alir udara 4,5 m/s. Komposi massa arang cangkang kemiri denganarang sabut kelapa (% m/m) divariasi yaitu 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, dan 50:50dengan berat total campuran yaitu 100 gram. Analisis yang digunakan pada biobriketini adalah analisis proximate berupa kadar air, kadar abu, total karbon, zat terbang dannilai kalor. Hasil analisis dibandingkan dengan standar untuk pembuatan biobriket yaituSNI dari BSN. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada perbandingan berat antaraarang cangkang kemiri dengan arang sabut kelapa yang memberikan nilai kalor tertinggiyaitu pada perbandingan 90:10 sebesar 6411 kal/gram dengan kadar air 8,34%, kadarabu 10,80%, zat terbang 33,35% dan total karbon 55,85%. Nilai kalor untuk semuakomposisi di atas standar SNI.

    Kata kunci : Biobriket, biomassa , cangkang kemiri, sabut kelapa.

    PENDAHULUAN

    Pemakaian bahan bakar terutama bahanbakar fosil di dunia semakin meningkat seiringdengan semakin bertambahnya populasimanusia dan meningkatnya laju industridiberbagai negara di dunia. Untuk mengurangipemakaian bahan bakar fosil, maka perlu dicarisumber energi terbarukan. Salah satu alternatifyang bisa dikembangkan adalah energibiomassa. Kekayaan alam menjadipertimbangan utama konversi energi minyak,gas dan batubara ke biomassa. Biomassaadalah bahan organik yang dihasilkan melaluiproses fotosintesis, baik berupa produk maupunbuangan. Contoh biomassa antara lain tanaman,

    pepohonan, rumput, ubi, limbah pertanian danlimbah hutan, tinja dan kotoran ternak.Selaindigunakan untuk tujuan primer seperti serat,bahan pangan, pakan ternak, minyak nabati,bahan bangunan dan sebagainya, biomassajuga digunakan sebagai bahan energi (bahanbakar).

    Protokol Kyoto menentukan taget batasemisi gas rumah kaca untuk periode tahun 2008-2012 harus 12,5% lebih rendah dari batas tahun1999 (Kyoto-Protocol). Negara-negara diduniaberkomitmen untuk mengurangi emisi ataupengeluaran karbon dioksida dan lima gasrumah kaca lainnya untuk meminimasi

  • RISET & TEKNOLOGI /85 MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119

    pemanasan global. Perlu upaya yang keras dariseluruh untuk mencapai target penguranganemisi tersebut, salah satunya adalahmengurangi penggunaan bahan bakar fosil padaindustri maupun kendaraan bermotor. Bahanbakar fosil tersebut diantaranya adalah BahanBakar Minyak (BBM) dan batubara digantidengan bahan bakar yang ramah lingkunganseperti gas, geothermal, biomassa, biodiesel,mikrohidro, fuel cell, solar sel dan nuklir.Kelebihan bioenergi, selain bisa diperbaharui,adalah bersifat ramah lingkungan, dapat terurai,mampu mengeliminasi efek rumah kaca, dankontinuitas bahan bakunya terjamin. Jenis jenisbioenergi yaitu biodiesel, bioetanol, biogas danbiobriket.

    Sabut kelapa dan cangkang kemiri adalahlimbah padat hasil berpotensi sebagai bahanbaku biomassa yang dapat menghasilkan energi.Sabut kelapa merupakan bagian yang cukupbesar dari buah kelapa, yaitu 35 % dari beratkeseluruhan buah. Sabut kelapa terdiri dari seratdan gabus yang menghubungkan satu seratdengan serat lainnya. Serat adalah bagian yangberharga dari sabut. Data statistik pada tahun2010 menyatakan bahwa jumlah produksi kelapamencapai 2.952.055 ton/tahun(www.regionalinvestment.com). Menurut Kowa(2009), tanaman kemiri tersebar hampir diseluruh wilayah Indonesia. Data statistik padatahun 2010 menyatakan bahwa jumlah produksikemiri mencapai 43.050 ton/tahun(www.regionalinvestment.com). Tingginyaproduksi kemiri dan kelapa merupakan tolok ukurtingginya produk samping yang dihasilkanberupa cangkang kemiri dan sabut kelapa masihterbatas sehingga diperlukan suatu prosespengolahan, salah satunya yaitu pembuatanbiobriket.

    Subroto (2006) melakukan penelitiandengan membuat biobriket dari campuranbatubara, ampas tebu dan jerami. Beberapapenelitian banyak menggunakan biomassaseperti serbuk gergaji, sekam padi, tempurungkelapa dan tandan kosong kelapa sawit.Penelitian ini menggunakan campuranbiomassa berupa cangkang kemiri dan sabutkelapa . Disamping itu penggunaan campuranbiomassa ini adalah dimaksudkan untukmenjaga kontinuitas dari produk biobriket yangdihasilkan.

    Biobriket merupakan sumber energi yangmemiliki potensi cukup besar di Indonesia. Saat

    ini energi biomassa belum dimanfaatkan secaraoptimal. Biomassa termasuk bahan yangmudah terbakar karena kandungan volatilematter yang relatif tinggi namun waktu penyalaan(burning time) lebih pendek bila dibandingkandengan energi fosil (Anonim, 2007).

    Pembuatan biobriket dapat memanfaatkansekam, bungkil jarak pagar tempurung kelapa,sabut kelapa dan cangkang kemiri sebagaibahan bakunya. Pemanfaatan limbah sebagaibahan bakar memberi tiga keuntungan langsung:meningkatan efisiensi energi secarakeseluruhan karena kandungan energi yangterdapat pada limbah cukup besar, menghematbiaya dan mengurangi keperluan akan tempatpenimbunan sampah.

    Pemanfaatan limbah sebagai bahan bakaralternatif dapat dilakukan dengan teknologisederhana, yaitu densifikasi (pemadatan)sehingga diperoleh bahan bakar padat berupabriket dengan kualitas dan dimensi sesuai yangdikehendaki oleh pengguna. Gambar 1menyajikan berbagai contoh bentuk biobriketserta peralatan densifikasi yang digunakan.

    Pengempa briket manual Pengempa briket mekanis

    Berbagai bentuk dan jenis briket biomassa

    Gambar 1 Contoh Bentuk Biobriket dan Alatyang Digunakan

    Proses pembuatan biobriket meliputiempat tahap, yaitu pengeringan, penggerusan,pencampuran, dan pembentukan campuranmenjadi biobriket. Proses pembuatan biobriketdengan menggunakan biomassa melalui tahapyang berbeda. Biomassa tersebut biasanyamelalui tahap karbonisasi, namun ada jugabiomassa yang tanpa melalui proseskarbonisasi seperti pada Gambar 2.2 yangmenunjukkan diagram alir proses pembuatanbiobriket. Biomassa yang sering digunakan

  • MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119 RISET & TEKNOLOGI /86

    tanpa melalui proses karbonisasi Misalnyaseperti serbuk gergaji dan sekam padi. Tahapkarbonisasi pada biomassa biasanya diperlukanuntuk menaikkan nilai kalor pada biomassa yangdigunakan.

    Limbahbiomassa

    Pengeringan

    Sortasi

    Penyeragamanukuran

    Pengarangan/karbonisasi

    Penambahanperekat

    Pengadukan

    Pengempaan

    BiobriketA

    A

    Gambar 2 Prosedur pembuatan bio-briket

    Densifikasi sederhana dilakukan dengancara mencampur biomassa (atau biomassayang telah diarangkan) dengan perekat laludikempa dengan alat kempa manual ataupunsemi mekanis, kemudian dijemur hingga kering.Briket yang diproduksi dengan mesin pengempamekanis selalu lebih padat dibanding briketdengan pengempa sederhana (manual atausemi mekanis). Mutu briket ditentukan oleh jenisbiomassa yang digunakan sebagai bahan baku,jumlah dan jenis perekat yang digunakan, sertatekanan pengempaan yang diberikan (Ningrum,2006).

    Briket yang selesai dibuat kemudiandianalisa. Hasil analisa lalu di bandingkandengan standar kualitas untuk briket. Berikutadalah tabel standar kualitas briket yangdigunakan sebagai pembanding.

    Tabel 1 Standar Kualitas Briket Arang MenurutSNI 01-6235-2000

    No Jenis Uji Satuan Persyaratan1 Kadar air % 82 Bagian yang hilang

    pada pemanasan % 15

    3 Kadar abu % 84 Kalori Kal/gram Min 5000

    Sumber : http://www.bsn.go.id

    Umumnya yang digunakan sebagai bahanbakar adalah biomassa yang nilai ekonomisnyarendah atau merupakan limbah setelah diambilproduk primernya. Biomassa terutama dalambentuk kayu bakar dan limbah pertanianmerupakan sumber energi tertua (Anonim,2011). Biomassa berfungsi sebagai; penyediasumber karbon untuk energi, menurunkan emisipada tingkat yang rendah, mendorongpercepatan rehabilitasi lahan terdegradasi danperlindungan tata air dan penyedia berbagaivektor energi, baik panas, listrik atau bahan bakarkendaraan (Anonim, 2010).

    Teknologi konversi biomassa menjadibahan bakar dapat dibedakan menjadi tiga yaitupembakaran langsung, konversi termokimiawidan konversi biokimiawi. Pembakaran langsungmerupakan teknologi yang paling sederhanakarena pada umumnya biomassa telah dapatlangsung dibakar. Beberapa biomassa perludikeringkan terlebih dahulu dan didensifikasiuntuk kepraktisan dalam penggunaan. Konversitermokimiawi merupakan teknologi yangmemerlukan perlakuan termal untuk memicuterjadinya reaksi kimia dalam menghasilkanbahan bakar. Sedangkan konversi biokimiawimerupakan teknologi konversi yangmenggunakan bantuan mikroba dalammenghasilkan bahan bakar (Anonim, 2010)

    Indonesia sebagai negara kepulauan danberada di daerah tropis dan kondisi agroklimatyang mendukung merupakan penghasil kelapayang utama di dunia. Salah satu bagian yangterpenting dari tanaman kelapa adalah buahkelapa. Buah kelapa terdiri dari beberapakomponen yaitu kulit luar, sabut, tempurungkelapa, daging buah, dan air kelapa (Palungkun,2003).

    Tabel 2 Komposisi Buah Kelapa

    Bagian buah kelapa Jumlah berat (%)

    Sabut 35

    Tempurung 12

    Daging buah 28

    Air kelapa 25

    Sumber : palungkun (2003)

    Menurut Sukadarti (2010), sabut kelapa(eksokarp) terdiri dari bagian luar (epikarp) yang

  • RISET & TEKNOLOGI /87 MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119

    tahan air dan bagian dalam (mesokarp).Mesokarp terdiri dari untaian serat vaskuler yangdisebut coir yang melekat pada jaringanparenkimatis (gabus). Komposisi kimia sabutkelapa secara umum disajikan dalam tabel 3.

    Tabel 3 Komposisi Kimia Sabut Kelapa

    Komponen Komposisi (%)Air terlarut 5,25Pektin 3,00Hemiselulosa 0,25Lignin 45,84Selulosa 43,44Abu 2,22

    Sumber:http://www.hayleys-export.com/about/coirfibre

    Sabut kelapa merupakan hasil samping,dan merupakan bagian yang terbesar dari buahkelapa, yaitu sekitar 35 persen dari bobot buahkelapa. Dengan demikian, apabila secara rata-rata produksi buah kelapa per tahun adalahsebesar 5,6 juta ton, maka berarti terdapatsekitar 1,7 juta ton sabut kelapa yang dihasilkan.Potensi produksi sabut kelapa yang sedemikianbesar belum dimanfaatkan sepenuhnya untukkegiatan produktif yang dapat meningkatkan nilaitambahnya (Prananta, 2011).

    Gambar 3 Sabut Kelapa

    Serat sabut kelapa, atau dalamperdagangan dunia dikenal sebagai coco fiber,coir fiber, coir yarn, coir mats, dan rugs,merupakan produk hasil pengolahan sabutkelapa. Secara tradisionil serat sabut kelapahanya dimanfaatkan untuk bahan pembuat sapu,keset, tali dan alat-alat rumah tangga lain.Perkembangan teknologi, sifat fisika-kimia serat,dan kesadaran konsumen untuk kembali kebahan alami membuat serat sabut kelapadimanfaatkan menjadi bahan baku industrikarpet, jok dan dashboard kendaraan, kasur,bantal, dan hardboard. Serat sabut kelapa jugadimanfaatkan untuk pengendalian erosi. Serat

    sabut kelapa diproses untuk dijadikan coir fibersheet yang digunakan untuk lapisan kursi mobil,spring bed dan lain-lain (Anonim, 2008).

    Tanaman kemiri tersebar hampir diseluruh wilayah Indonesia. Pemanfaatannyaselama ini hanya dijadikan sebagai bahan bakaruntuk memasak biji kemiri dan pengeringankemiri isi dengan sistem pengasapan, dibuang,dan sebagian kecil dijual. Potensi tempurungkemiri sesungguhnya cukup besar yaitumencapai 2/3 dari berat biji kemiri. Tempurungkemiri sebenarnya dapat langsung digunakansebagai bahan bakar namun akan kurangnyaman karena dapat menimbulkan asap cukuptebal (Darmawan, 2005).

    Gambar 4 Cangkang Kemiri

    Tempurung kemiri dapat diolah menjadiarang. Arang ini banyak sekali manfaatnya yaitusebagai sumber energi dalam bentuk arang danbriket arang, arang aktif, dan untuk memperbaikisifat tanah. Melalui proses pengarangan, asapyang dihasilkan dapat diambil dan dijadikanproduk cair (destilat) melalui proses kondensasiatau pengembunan. Destilat ini dapat digunakanuntuk penyubur dan membasmi hama penyakittanaman (Darmawan, 2005).

    Hasil penelitian menunjukkan komposisipenyusun dari cangkang kemiri seperti yangdisajikan pada tabel 4 berikut ini.Tabel 4 Komposisi Kimia Cangkang Kemiri

    Komponen Kadar (% dari beratkayu)Holoselulosa (polisakarida)PentosanLigninEkstraktif : - Larut air dingin

    - Larut air panas- Larut alkohol-benzena (1:2)- Larut NaOH 1%

    Abu

    49,2214,5554,461,966,182,69

    17,148,73

    Sumber : Anonim (2009)

  • MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119 RISET & TEKNOLOGI /88

    Tambunan (2008), telah melakukanpenelitian terhadap cangkang kemiri mengenaikarakteristik pembakaran briket dari cangkangkemiri. Tabel 5 memperlihatkan hasil analisaterhadap cankang kemiri yang digunakan.

    Tabel 5 Hasil Proximate Analysis dan Uji NilaiKalor

    Cangkang KemiriKadar

    Air(%)

    Volatile(%)

    Abu(%)

    KarbonTerikat

    (%)

    Nilai Kalor(kalori/gram)

    Non Karbonosasi 9,54 48,75 6,99 34,92 5.245,07Karbonisasi 5,39 8,73 9,56 76,31 7.810,39

    Sumber : Tambunan (2008)

    Perekat adalah bahan yang dapatmerekatkan dua buah benda berdasarkan ikatanpermukaan. Kekutan perekatan dipengaruhi olehfaktor sifat perekatnya sendiri dan tingkatpenyesuaian antara jenis bahan perkat denganbahan yang direkatkan. Penggunaan perekat patimemiliki beberapa keuntungan, antara lain :harga murah, mudah pemakaiannya, dapatmenghasilkan kekuatan rekat kering yang tinggi.Namun perekat ini memiliki kelemahan, seperti: ketahanan terhadap air rendah, mudahdiserang jamur, bakteri dan binatang pemakanpati (Maarif, 2004).

    Penambahan perekat dalam pembuatanbriket agar partikel saling berkaitan dan tidakmudah hancur. Ditinjau dari jenis perekat yangdigunakan, briket dapat dibagi menjadi : briketyang sedikit atau tidak mengelurakan asap padasaat pembakaran dengan perekat yangmengandung banyak zat pati dan briket yangbanyak mengeluarkan asap pada saatpembakaran dengan perekat tahan terhadapkelembaban tetapi selama pembakaranmenghasilkan asap.

    Pengertian oksidasi disini lebih melihat darisegi transfer oksigen. Dalam hal transferoksigen, Oksidasi berarti mendapat oksigen danoksidator atau zat pengoksidasi adalah zat yangmengoksidasi zat lain. Dengan kata lainoksidator adalah yang memberi oksigen kepadazat lain (Anonim, 2004). Jadi KMnO4 berfungsisebagai pemberi oksigen atau memperbanyakoksigen di dalam biobriket agar biobriket lebihmudah terbakar.

    Proximate adalah rangkaian analisis awaldalam pengujian suatu contoh. Analisisproximate adalah pengujian sampel yang terdiridari kandungan air (inherent moisture), zat

    terbang (volatile matter), kandungan mineral(ash content) dan fixed carbon. Dalam analisisproximate ini tidak banyak kendala yang dihadapi,hanya ketelitian saat penimbangan yang dapatmempengaruhi perhitungan. Analisis proximateyang digunakan adalah analisis untukpenggunaan bahan baku berupa biomassa danberbeda dengan analisis proximate untukbatubara.

    METODOLOGI PENELITIAN

    Variabel yang ditetapkan adalah temperaturpengeringan biobriket 60 70 oC dengan waktu12 jam, laju alir udara 4,5 m/s, waktu karbonisasi60 menit, massa tepung kanji 5 gram, volumeair 100 ml, volume KMnO4 sebanyak 5 ml danmassa campuran 100 gram, sedangkan variabeltidak tetap adalah komposisi cangkang kemiridan sabut kelapa (% m/m) : 50/50 ; 60/40 ; 70/30 ; 80/20; 90/10

    Prosedur kerja penelitian ini adalahpembuatan perekat dari tepung kanji, melakukankarbonasi, pembuatan biobriket denganmencampur cangkang kemiri dan sabut kelapadengan tepung kanji dengan komposisi tertentudan mencetak selanjutnya dianalisa.

    Biobriket dianalisa proximate denganmengukur kadar air, kadar abu, kandungan zatterbang, total karbon dan nilai kalor.

    HASIL DAN PEMBAHASAN

    Komposisi bahan baku merupakan salahsatu variabel yang berpengaruh pada pembuatanbiobriket. Biomassa yang digunakan untukpembuatan biobriket adalah cangkang kemiri dansabut kelapa. Variasi komposisi yang dibuatadalah perbandingan massa arang cangkangkemiri dan arang sabut kelapa.

    Karbonisasi cangkang kemirimenggunakan alat karbonisasi dengan prinsipoksidasi parsial atau dengan menggunakanudara terbatas dimana waktu karbonisasi danlaju alir udara dijaga tetap. Sabut kelapadikarbonisasi dengan cara dibakar dan dipendamdi dalam tanah. Tabel 6 menunjukkan cangkangkemiri dan sabut kelapa yang belum melaluiproses karbonisasi diperoleh hasil analisa kalormasingmasing sebesar 4060 kal/gram dan2954 kal/gram. Setelah proses karbonisasi nilai

  • RISET & TEKNOLOGI /89 MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119

    Bahan BakuKadar

    Air(%)

    ZatTerbang

    (%)

    KadarAbu(%)

    TotalKarbon

    (%)

    NilaiKalor(kal/g)

    Cangkangkemiri 5,89 46, 28 19,16 34,56 4060

    SabutKelapa 13,26 67,62 5,78 26,6 2954

    ArangCangkangkemiri

    5,74 25,63 7,99 66,38 6305

    Arang SabutKelapa 13,15 30,41 8,67 60,92 5663

    Sumber : Hasil Analisis

    Tabel 6 Analisis Bahan Baku Sebelum danSesudah Karbonisasi

    kalor arang cangkang kemiri sebesar 6305 kal/gram dan arang sabut kelapa 5663 kal/gram.

    Proses karbonisasi menyebabkan kadarair pada bahan menurun. Hal ini dikarenakan padasaat proses karbonisasi, kandungan uap air yangada pada bahan menguap. Namun uap air dariudara juga terserap karena porositas arangmenjadi tinggi. Akibatnya meskipun bahan telahmenjadi arang tetap terdapat uap air. Tabel 6hasil analisis kadar air pada cangkang kemiriyaitu 5,89% dan sabut kelapa yaitu 13,26%.Sedangkan setelah proses karbonisasi, kadar airturun yang mana arang cangkang kemiri menjadi5,74% dan arang sabut kelapa turun menjadi13,15%. Selisih penurunan kadar air yangdiperoleh sangat kecil. Hal ini disebabkanpenyimpanan bahan yang lama .

    Proses karbonisasi juga menyebabkankadar zat terbang menurun (Padmawati, 2009).Pada tabel 6 hasil analisis kadar zat terbangpada cangkang kemiri yaitu 46,28% dan sabutkelapa yaitu 67,62% sedang setelah karbonasicangkang kemiri menjadi 25,63% dan sabutkelapa yaitu 30,41%. Pada karbonisasi sebagianzat terbang yang terkandung pada bahan berupalignin dan selulosa serta gas-gas sepertihidrogen, karbondioksida dan metan terurai.Meskipun kadar zat terbang menurun, tetapikarena karbonisasi belum sempurna sehinggamasih ada senyawa seperti CO, CO2, H2 danCH4 yang tidak sempat menguap dan senyawatersebut masih menempel pada arang.

    Kadar abu pada cangkang kemiri menurunsedangkan kadar abu pada sabut kelapamengalami kenaikan. Pada tabel 6 dimana hasilanalisis cangkang kemiri diperoleh kadar abusebesar 19,16% dan turun menjadi 7,99%.Sedangkan hasil analisis pada sabut kelapameningkat dari 5,78% menjadi 8,67%. Proseskarbonisasi sabut kelapa menyebabkan abu sisabercampur dengan arang sabut kelapa dantertinggal dalam sela-sela serat arang. Unsurmineral yang terkandung pada tanah juga ikutterbakar dan bercampur dengan arang.

    Dari tabel 6 diperoleh hasil perhitungantotal karbon pada cangakang kemiri yaitu34,56% dan pada sabut kelapa yaitu 26,6%.Setelah proses karbonisasi diperoleh kadar totalkarbon pada arang cangkang kemiri yatu 66,38%dan pada arang sabut kelapa yaitu 60,92% tabel6. Total karbon pada bahan baku rendahdisebabkan kadar abu dan kadar zat terbangpada bahan baku tinggi. Sedangkan setelah

    dikarbonisasi kadar abu dan kadar zat terbangmenurun sehingga dari segi kuantitas kadar totalkarbon meningkat.

    Komposisi cangkang kemiri dan sabutkelapa dengan komposisi 90:10 (massacangkang kemiri/ massa sabut kelapa) yaitu8,34 % memiliki kadar air kecil dibandingkomposisi lainnya terlihat pada tabel 7. Hal inidikarenakan pada komposisi ini jumlah massadari cangkang kemiri lebih banyak dibandingdengan sabut kelapa. Kadar air pada biobriketini semuanya berada di atas standar dari SNImaksimum 8%..

    Biobriket dari cangkang kemiri dan sabutkelapa memiliki zat terbang sangat tinggi. Selainitu, penambahan kanji sebagai perekat danpenambahan KMnO4 sebagai oksidator danpenyuplai oksigen pada bio briket jugamenyebabkan kadar zat terbang lebih tinggi dari

    Tabel 7 Hasil Analisis Proximate Biobriket dariCampuran Cangkang Kemiri danSabut Kelapa

    Komposisi

    Hasil AnalisisKadar

    Air(%)

    ZatTerbang

    (%)

    KadarAbu(%)

    TotalKarbon

    (%)

    NilaiKalor

    (kal/gram)

    50 : 50 10,40 32,38 5,40 62,22 615560 : 40 9,67 31,63 6,87 61,5 621870 : 30 9,12 31,83 9,23 58,94 631580 : 20 8,85 32,04 9,66 58,3 632790 : 10 8,34 33,35 10,80 55,85 6411

    SNI 8 15 8 - 5000

    Sumber : Hasil Analisis

  • MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119 RISET & TEKNOLOGI /90

    standar SNI yang dikeluarkan oleh BSN denganjumlah zat terbang 15%. Tabel 7 menunjukkanzat terbang yang kecil yaitu 31,63 % padakomposisi 60:40.

    Kadar abu yang tinggi disebabkan olehpencampuran yang tidak merata antara arangdan perekat sehingga pada waktu pencetakan,ada perekat yang menggumpal. Perekatmenyebabkan bertambahnya zat yang dapatmenyebabkan residu pada biobriket, disampingadanya penambahan KMnO4 sehinggamenambah unsur oksida logam penyebabterbentuknya abu pembakaran. Tabel 7menunjukkan bahwa perbandingan komposisi50:50 kadar abunya optimum yaitu 5,40% .

    Total karbon biobriket dipengaruhi olehkandungan karbon bahan baku dan proseskarbonisasi. Total karbon optimum padakomposisi 50:50 seperti tercantum pada tabel7. Jika karbonisasi sempurna maka zat ekstraktifmenguap sebanyak-banyaknya sehingga zatterbang yang tertinggal sedikit dan karbon terikatmeningkat.

    Nilai kalori menunjukkan tingkatpemanasan yang dihasilkan dari bahan bakardalam hal ini yaitu biobriket dari campurancangkang kemiri dan sabut kelapa. Nilai kaloridari masing-masing perbandingan komposisiberada di atas nilai standar kalor dari SNIminimal 5000 kal/gram. Tabel 7 menunjukkannilai kalori yang optimum berada komposisi90:10 yaitu sebesar 6411 kal/gram. Hal inidikarenakan massa cangkang kemiri lebihbanyak dibanding dengan massa sabut kelapa .

    KESIMPULAN

    1. Kualitas biobriket yang terbaik adalah biobriketdengan komposisi 90:10 (masaa cankkangkemiri/ massa sabut kelapa) dengan nilaikalori tertinggi sebesar 6411 kal/gram; kadarair 8,34 % ; kadar abu 10,8 % ; zat terbang33,35% dan total karbon 55,85 %.

    2. Nilai kalori yang diperoleh semua komposisimemenuhi standar SNI 01-6235-2000 dariBSN.

    DAFTAR PUSTAKA

    Deman, J.M., 1997, Kimia Makanan EdisiKedua, Bandung : Penerbit ITB

    Darmawan, S., 2005, Ragam ManfaatKemiri,library.forda mof.org/libforda/data_pdf/1239. (diakses 24 juli 2011,14.00 wita)

    Kowa, A., 2009, Pembuatan Arang Aktiv dariCangkang Kemiri SebagaiAdsorben IonTimbal, Pb2+ pada Pengolahan AirLimbah, Tesis, Jurusan MagisterPengajaran Kimia : Institut TeknologiBandung.

    Maarif, S., 2004, Pengaruh Penambahan ArangTempurung Kelapa dan PenggunaanPerekat terhadap Sifat-Sifat Fisika danKimia Briket Arang dari Arang serbukKayu Sengon, Universitas GadjahMada, Yogyakarta.

    Maryudiyanto, D.E. dan Bhakti, D.K.., 2009,Pembuatan Biobriket Dari CampuranKulit Kacang Dan Serbuk GergajiSebagai Bahan Bakar Alternatif, http://d i g i l i b . i t s . a c . i d / p u b l i c / I T S -undergraduate-10555-chapter1.pdf (08Juni 2011, 22.54 wita)

    Mujdalipah, S., Hambali, E dan Armansyah,2007, Teknologi Bioenergi, Jakarta :Agro Media Pustaka

    Ningrum, D.A.R., 2006. Pengaruh PenambahanLimestone pada Pembuatan Biobriketdari Serbuk KayuAkasia, TA, PoliteknikNegeri Samarinda

    Padmawati, 2009, Pengaruh PenambahanKomposisi Biomassa pada ProsesPembuatan Briket Karbonisasi ,Mekanik Vol 2 No.2 Juli 2009 :Samarinda

    Palungkun, R., 2003, Aneka Produk OlahanKelapa, Cetakan ke Sembilan, Jakarta: Penerbit Swadaya

    Subroto, 2006, Karakteristik PembakaranBiobriket Campuran Batubara, AmpasTebu dan jerami, Prosiding MEDIAMESIN, Vol. 7, No. 2, Jurusan TeknikMesin Fakultas Teknik UniversitasMuhammadiyah Surakarta.

  • RISET & TEKNOLOGI /91 MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119

    Riset & Teknologi ISSN : 1412-3819

    ANALISIS KESTABILAN PERALIHAN SISTEM TENAGALISTRIK MULTIMESIN (MODEL SEMBILAN BUS TIGA

    MESIN)

    RusdaDosen Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Samarinda

    Jl. Ciptomangunkusumo Kampus Gunung Lipan Samarinda Telp. 0541 260355Email : [email protected]

    AbstrakKestabilan sistem diartikan sebagai kemampuan sistem untuk kembali ke kondisi

    normal setelah terjadi gangguan. Analisis sistem daya yang dianalisis adalah kestabilanperalihan karena menyangkut gangguan yang besar dan tidak mungkin menggunakanproses kelinearan. Untuk sistem yang besar dengan interkoneksi di dalamnya,gangguan pada salah satu titik bisa menyebabkan gangguan pada keseluruhan sistem.Supaya kestabilan bisa terjaga, maka diperlukan waktu pemutusan kritis untukmelindungi sistem secara keseluruhan maupun generator secara individu. Untukmenganalisis pengaruh dari gangguan hubung singkat tiga fasa simetris terhadapkestabilan sistem tenaga listrik multimesin digunakan studi aliran daya, admitansireduksi dan penentuan waktu pemutusan kritis menggunakan metode Runge Kuttaorde 4. Dengan melakukan simulasi menggunakan perangkat lunak Matlab akan dilihatunjuk kerja kestabilan suatu sistem tenaga listrik dengan contoh kasus sistem tenagalistrik Model Sistem sembilan Bus 3 Mesin. Hasil simulasi berbagai titik gangguanpada saluran transmisi atau bus GI terlihat bahwa hubung singkat pada bus generatorlebih berpotensi menyebabkan ketidak stabilan pada sistem.

    Kata Kunci : Daya, interkoneksi, kestabilan, listrik, sistem, transmisi.

    PENDAHULUAN

    Apabila sistem tenaga listrik tersebutmengalami gangguan maka kemampuan darisistem untuk dapat bekerja normal kembalipada kondisi operasi dikenal dengan kestabilansistem tenaga listrik. Untuk pengoperasiansistem yang andal, perlu adanya analisismengenai kestabilan dari sistem kelistrikan.Kestabilan sistem tenaga listrik digolongkankedalam tiga jenis berdasarkan sifat danbesarnya gangguan yaitu: kestabilan peralihan,dinamis dan keadaan mantap (steady state).Kestabilan peralihan (transient stability),menyangkut kemampuan sistem untuk tetapdalam keadaan sinkron (stabil) setelah terjadigangguan yang besar, sedangkan kestabilandinamis dan steady state menyangkutperubahan daya secara lambat atau perlahan-lahan pada suatu sistem.

    Terjadinya gangguan pada sistem tenagalistrik mengakibatkan terjadinya perubahanparameter-parameter listrik, antara laintegangan, arus, daya, kecepatan rotor, frekuensidan sudut daya. Untuk menganalisa perubahanparameter-parameter tersebut terhadaplamanya gangguan, dari awal terjadinyagangguan sampai sistem menjadi stabilkembali, dibutuhkan perhitungan kapangangguan tersebut diputuskan tanpa kehilangankeserempakan putaran generator. Selanjutnyadapat ditentukan waktu paling lama terjadinyasuatu gangguan yang masih dapat menstabilkansistem atau waktu pemutusan kritis (criticalclearing time).

    Menurut Saadat (1999), masalah stabilitasberhubungan dengan kelakuan mesin sinkronsetelah gangguan. Untuk memudahkan analisa,

  • MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119 RISET & TEKNOLOGI /92

    masalah kestabilan umumnya dibagi kedalamdua kategori-kestabila