Pemanfaatan biogas kotoran ternak untuk bahan bakar motor penggerak generator listrik

WAKID, Muhkamad, Dr. Eng. Ir. Arief Budiman, M.S

2009 | Tesis | S2 Magister Sistem Teknik

Masyarakat Indonesia masih sangat tergantung pada energi fosil untuk pemenuhan kebutuhan energi mereka. Pemanfaatan sumber energi baru dan atau terbarukan sebagai sumber pemenuhan kebutuhan energi sangat diperlukan. Salah satu sumber energi yang bisa dimanfaatkan masyarakat adalah biogas, yang merupakan gas hasil fermentasi anaerob limbah organik, termasuk juga kotoran ternak. Energi listrik merupakan bentuk energi yang sangat mudah dalam penyimpanan, pendistribusian dan penggunaannya. Oleh karena itu, perlu dipelajari pemanfaatan biogas untuk pembangkitan listrik. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari sistem pemasukan biogas, debit aliran biogas dan pengaruh kandungan metan dalam biogas pada motor penggerak generator listrik (genset). Penelitian diawali dengan memodifikasi genset berbahan bakar bensin menjadi bisa beroperasi dengan bahan bakar biogas. Modifikasi dilakukan dengan meningkatkan perbandingan kompresi dan membuat sistem pemasukan biogas ke dalam intake manifold menggunakan sprayer. Sistem bahan bakar bensin pada motor dipertahankan agar tetap bisa dioperasikan menggunakan beberapa pilihan bahan bakar, baik itu bensin, elpiji maupun biogas. Pengambilan data dilakukan dengan 5 variasi kandungan metan dalam biogas. Untuk memvariasi kandungan metan, biogas diberi perlakuan dengan dialirkan melewati larutan NaOH sehingga kandungan CO2 dan H2S berkurang. Biogas dengan variasi kandungan metan digunakan sebagai bahan bakar genset. Besarnya debit biogas dan pembangkitan energi listrik maksimal pada masing-masing variasi kandungan metan beserta effisiensi keseluruhan genset merupakan hal utama yang dipelajari. Penelitian dilakukan langsung di instalasi biogas, sedangkan uji komposisi biogas dilakukan di LPPT UGM. Dari penelitian yang dilakukan didapatkan hasil bahwa untuk operasional genset berbahan bakar bensin menjadi berbahan bakar biogas perlu dilakukan modifikasi perbandingan kompresi. Pemasukan biogas yang paling mudah dan efektif adalah dimasukkan ke dalam intake manifold dengan banyak lubang (sprayer). Pada kisaran parameter yang dipelajari, untuk pembangkitan daya yang sama, semakin tinggi kandungan metan semakin rendah debit biogas yang diperlukan. Demikian pula semakin tinggi kandungan metan semakin besar daya dan effisiensi yang dihasilkan. Pada kandungan metan 35,24% per volume dapat dihasilkan daya listrik 440 watt dengan debit biogas 735 L/jam, net heat rate (NHR) 18.959,1773 BTU/kWh, brake mean effective pressure (bmep) 249,43 kPa, dan effisiensi keseluruhan (ηoverall) 18%.

The most energy requirement for Indonesia’s people are still fulfilled by fossil energy resources. Renewable energy or new energy application for energy supply is very important. Biogas is one of many energy recourses that can be used. Biogas is produced by anaerobic fermentation of organic waste, including animal manure. Electric power is one kind of energy that easy to storage, transmitted and used. Reasonable study of biogas application for electrical power product is important. The aims of this research was to study biogas intake system, biogas flow quantity and impact of biogas methane content at genset engine. As first step of this research, gasoline genset engine is modified for biogas operation. Compression ratio of genset engine was increased and biogas fuel system was modified by direct injection into intake manifold with multi hole injector that called “sprayer”. Gasoline fuel system was not changed in genset engine, it order it can be operated by multi fuel, like gasoline, natural gas (LPG) and biogas. Data collected with 5 variations of methane content. Biogas flowing pass through sodium hydroxide (NaOH) solvent for CO2 and H2S removal. Biogas with variation of methane content was used as fuel of genset engine. Biogas flow quantity, maximum electrical power product in each methane content and overall efficiency are main topic to study. Experiment was carried out directly in the biogas installation, and biogas properties must be examined in the laboratory LPPT UGM. This research prove that gasoline genset engine can be operated by biogas but it needs a modification in compression ratio and fuel system. Biogas was injected directly into intake manifold by sprayer. In the range of parameter studied, for the same electrical energy produced, it is obtained that as methane content increase the lower biogas mass flow rate required. Higher output power and efficiency is obtained as the methane content increased. At 35,24% methane content by volume can produce 440 watt with biogas flow rate of 735 L/h, net heat rate (NHR) 18.959,1773 BTU/kWh, brake mean effective pressure (bmep) 249,43 kPa, and overall efficiency (ηoverall) 18%.

Kata Kunci : Biogas,Genset biogas,Listrik biogas,Energi alternatif, biogas, biogas genset, biogas electricity, alternative energy