DESAIN AWAL FASILITAS PENGHASIL ENERGI LISTRIK MENGGUNAKAN TEKNOLOGI TERMOELEKTRIK GENERATOR DAN PEMBAKARAN BIOMASSA UNTUK MEMENUHI KEBUTUHAN ENERGI LISTRIK MINIMUM RUMAH TANGGA DI INDONESIA

EKA SEPTIYADI, Eka Firmansyah, S.T., M.Eng., Ph.D.; Dr.Eng. F. Danang Wijaya, S.T., M.T.

2018 | Tesis | S2 Teknik Elektro

Walaupun kebutuhan minimum energi listrik untuk sektor rumah tangga di Indonesia hanya berkisar pada 60 kWh per bulan tetapi penyediaan energi untuk masyarakat yang mendiami wilayah terpencil memunculkan tantangan tersendiri. Penelitian ini berusaha memberikan alternatif teknologi pembangkitan energi listrik berbasis teknologi thermoelectric generator (TEG) yang dikombinasikan dengan pembakaran biomassa. Jenis biomassa dipilih sebagai bahan bakar atas dasar faktor ketersediaan, nilai kalor terkandung dan kemudahan memperoleh sehingga diperoleh jenis biomassa berupa: tempurung kelapa, sekam padi, jerami, tongkol jagung dan kayu. Energi panas yang harus dibutuhkan dalam fasilitas ini adalah 2,605 kWhtermal. Nilai tersebut dikonversikan menjadi berat bahan bakar per jenis biomassa, yaitu: 333,50 kg, 428,07 kg, 512,16 kg, 409,72 kg, dan 325,92 kg untuk masing-masing jenis biomassa. Metode ekstrasi energi panas yang digunakan adalah pembakaran dengan kapasitas termal ruang bakar sebesar 4 kWtermal. Dalam penelitian ini, terdapat 2 (dua) mekanisme penyimpanan bahan bakar, yaitu: terintegrasi (mendukung operasi jangka pendek/harian) dan bulk (mendukung operasi jangka menengah-panjang/bulanan hingga setengah-tahunan). Volume yang digunakan dalam fasilitas ini adalah 0,345 m3 untuk tipe terintegrasi dan 4,728 m3 pada tipe bulk. Dimensi volume ruang bakar adalah 0,002922 m3 dan dimensi modul heat exchanger sebesar 485 x 605 x 81 mm dengan ketebalan sirip 2,7 mm. Fasilitas ini memanfaatkan modul TEG sebanyak 1.000 modul dengan konfigurasi 250 modul terangkai seri dan 4 node paralel (konfigurasi array). Luasan area yang dibutuhkan fasilitas energy harvesting berteknologi TEG dan pembakaran biomassa adalah 2,625 m2 (tanpa luasan sarana penyimpanan tipe bulk) sedangkan luasan sarana penyimpanan bahan bakar tipe bulk adalah 2,4278 m2. Dimensi tersebut didesain untuk menyediaan energi listrik yang telah disebutkan diawal.

Rural electrification in an archipelago country like Indonesia is a challenge. Indonesian government has stated that basic need of electricity is 60 kWh monthly, however it is not easy to fullfill it. This research has tried to develop power generation alternative technology which is based on thermoelectric generator technology (TEG) and combined with biomass combustion. Chosen biomass resources as fuel is selected based on availiabilty, calorific value and ease-to-obtain factors so that there are selected type of biomass such as: coconut shell, rice husk, straw, corn cob and wood. This facility needs 2,605 kWhthermal heat energy to generate those amount of electricity energy. Therefore, it is converted into weigth of biomass resources such as: 333.50 kg, 428.07 kg, 512.16 kg, 409.72 kg, and 325.92 kg respectively. In this facility, combustion became heat energy extraction method which is utilized 4 kWthermal of combustion chamber thermal capacity. This research also proposed 2 (two) fuel storage mechanisms, such as: integrated and bulk. The integrated type supports short term operation (daily), while bulk type supports mid-to-long term operation (monthly or half-annualy). The dimension of volume for these mechanism are 0.345 m3 for integrated and 4.728 m3 for bulk. In order to convert biomass energy potential into heat energy through combustion, it needs combustion chamber which is comprised of furnace with volume dimension of 0.002922 m3. Then, heat energy feed to modules through heat exchanger with dimension of 485 x 605 x 81 mm and 2.7 mm thickness of fin. The energy harvesting facility is used 1,000 TEG modules to generate the certain amount of energy which is configured into 250 modules serial-connected and 4-node of parallels. Finally, area which is needed for facility is 2.625 m2 (excluded of bulk fuel storage type) and 2.4278 m2 of area is needed for bulk type of fuel storage which is capable to generate that amount of electricity energy.

Kata Kunci : Kebutuhan minimum energi listrik rumah tangga, daerah terpencil, thermoelectric generator, biomassa, fasilitas energy harvesting, desain awal