Bab Ii PDF
Bab Ii PDF
Bab Ii PDF
DASAR TEORI
Nitrogen N2 0 - 3%
Hidrogen H2 0 - 1%
Oksigen O2 0 - 1%
1 CH4 48,57
2 CO2 34,06
Biogas memiliki berat lebih ringan sekitar 20% dibandingkan dengan udara.
Biogas memiliki suhu pembakaran antara 650-750o C. Nilai kalor yang terdapat
pada gas metana yaitu 20 MJ/m3 dan 60% nilai efisiensi pembakaran pada
penggunaan kompor biogas. Gas metana merupakan gas yang dapat mengakibatkan
efek rumah kaca, sehingga terjadi fenomena pemanasan global. hal ini dikarenakan
gas metana memiliki dampak 21 kali lebih tinggi dibandingkan dengan gas
karbondioksida. (Wahyuni, 2013)
Menurut Wahyuni (2013), kandungan nilai kalor yang terdapat pada setiap
1 m3 biogas setara dengan 0,6-0,8 liter minyak tanah. Agar dapat meproduksi listrik
setiap 1 kWh membutuhkan 0,62-1 m3 biogas yang setara dengan minyak tanah
0,52 liter. Sehingga biogas yang ramah lingkungan dapat dimanfaatkan sebagai
pengganti bahan bakar fosil.
Elpigi 0,46 kg
(Wahyuni, 2013)
Tabel 2.4 Kandungan Bahan Kering Dan Volume Gas Yang Dihasilkan
Banyak Tinja Kandungan Biogas yang
Jenis (kg/hari) Bahan Kering- Dihasilkan
BK (m3/kg.BK)
(%)
2. Pengadukan
Pengadukan dilakukan guna menjaga agar tidak terjadi pengendapan pada
dasar digester yang berupa partikel padat. Apabila bahan terlalu pekat, maka
aliran gas yang ada pada dasar digester akan terhambat oleh adanya partikel
padat yang terdapat pada dasar digester. Sehingga mengakibatkan produksi
gas yang dihasilkan akan berkurang.
3. Proses Fermentasi
Proses fermentasi atau proses pencernaan mengacu berbagai reaksi dan
interaksi yang terjdi di antara bakteri metanogen dan bakteri non-metanogen
dan bahan yang diumpankan kedalam pencerna sebagai input.
4. Nilai pH
Produksi biogas dapat dikatakan apabila nilai PH yang terdapat pada
campuran input digester mencapai kisaran 6 dan 7. Waktu di dalam digester
merupakan fungsi dari derajat keasaman pH dalam digester. Ketika awal
fermentasi, bakteri pembentuk asam akan memproduksi jumlah asam
organik yang besar, nilai pH yang terdapat pada digester mampu mencapai
di bawah 5. Dengan nilai asam yang rendah dapat menghentikan proses
pencernaan atau proses fermentasi. Karena bakteri metanogenetik tidak
mampu hidup dengan nilai pH dibawah 6, dikarenakan bakteri tersebut
sangat peka terhadap pH.
5. Suhu
Saat bakteri metanogenetik pada kondisi tidak aktif dengan kondisi suhu
tinggi ataupun rendah. Suhu optimum yaitu 35o C. Ketika terjadi penurunan
suhu udara mencapai 10 o C maka produksi biogas akan terhenti.
6. Laju Pengisian
Laju pengisian adalah jumlah bahan baku yang diberikan kedalam digester
per unit dengan kapasitas per hari. Pada umumnya, 6 kg kotoran sapi per m3
volume digester direkomendasikan pada suatu jaringan pengolahan kotoran
sapi. Apabila pemasukan bahan baku yng terlalu banyak, akan
mengakibatkan terganggunya akumulasi asam dan produksi metana yang
dihasilkan. Sebaliknya apabila pengisian bahan baku yang diberikan pada
digester terlalu sedikit, akan berakibat produksi menjadi rendah.
Untuk menentukan jumlah ternak dan digester yang harus di pasang dapat
dilihat pada tabel 2.4.
1 20 – 30 11
2 40 – 50 7
(Wahyuni, 2013)
a. Pembuatan Instalasi Biogas Skala Kelompok Dan Industri
Membuat instalasi biogas secara kelompok dan skala industri berdasarkan
teknisnya hampir sama dengan cara pembuatan instalasi biogas dalam skala rumah
tangga. Akan tetpi pada pembuatan instalasi biogas skala kelompok dan skala
industri harus memperhatikan jumlah ternak, kandang, lokasi, dan kapasitas
digester yang akan dipasag.
a) Kotoran sapi yang telah masuk kedalam digester akan mengasilkan gas,
ampas dan cair.
b) Gas yang dihasilkan dapat digunaka sebagai bahan bakar pengganti gas
LPG yang dapat digunakan untuk menyalakan kompor.
c) Gas yang dihasilkan juga bisa digunakam sebagai pengganti bahan
bakar minyak yang dapat mengihidupkan genrator sehingga
mengasilkan arus listrik.
d) Sisa hasil pembuatan biogas yang berbentuk ampas dan cair juga dapat
dimanfaat sebagai pupuk padat dan pupuk cair yang bisa digunakan
sebagai pupuk organik.
2.3. Generator
Generator adalah suatu alat atau mesin yang merubah energi mekanik
menjadi energi listrik. Dimana energi mekanik didapatkan dari energi potensial dan
kinetik yang akan menggerakan rotor melalui poros penghubung pada generator.
Energi diubah oleh generator menjadi energi listrik melalui lilitan kumparan stator
dan magnet rotor. Energi listrik yang dihasilkan oleh generator dapat berbentuk arus
bolak balik (AC) dan arus searah (DC). Generator AC keluarannya dapat
menghasilkan tegangan langsung sementara generator DC harus diolah dulu
menggunakan komutator untuk menyearahkan output generator. Perbedaan
generator DC dengan generator AC terletak pada kumparan jangkar dan kumparan
statornya. Generator dikelompokan menjadi generaor sinkron dan unsikron dimana
generator sinkron bekerja pada kecepatan dan frekuensi konstan. Keluaran dari
generator sinkron adalah arus bolak- balik (AC). ( Indriani, 2015 )
Generator arus bolak-balik terdiri atas:
A B
Gambar 2.4. ( A ) Generator AC Satu Phasa Dua Kutub, ( B ) Generator AC Tiga
Phasa Dua Kutub. ( Indriani, 2015)
a) Stator
Stator berfungsi sebagai penerima induksi magnet dari rotor dimana arus
AC disalurkan melalui armature ke beban. Stator berbentuk rangka silinder
dengan jumlah lilitan kawat konduktor yang banyak. Stator terbuat dari
bahan ferromagnetik dan dilaminasi guna mengurangi rugi-rugi arus pusar.
Kualitas inti ferromagnetik yang baik akan memiliki permeabilitas dan
resistivitas bahan tinggi. Bentuk stator ditampilkan pada gambar 2.5
Gambar 2.5. Stator
( Indriani, 2015 )
b) Rotor
Rotor berfungsi untuk menghasilkan tegangan yang dibangkitkan oleh
medan magnet dan diinduksikan ke stator. Bentuk rotor pada generator ada
yang berbentuk kutub sepatu (salient pole) dan silinderis (celah udara yang
sama jaraknya).
A B
Gambar 2.6. ( A ) Rotor Kutub Sepatu, ( B ) Rotor Kutub Silinder
( Indriani, 2015 )
Vt = tegangan terminal
Eo = GGL armature
Ia = arus armature
Eo = c.n.ⱷ ..........................................................................(2.1)
c = konstanta mesin
n = putaran mesin
1) Langkah Hisap
Pada saat langkah hisap piston akan bergerak dari TMA ke TMB
sehingga poros engkol akan berputar (180o). Pada saat langkah ini
katup masuk membuka sehingga saluran masuk yang berhubungan
dengan karburator akan terbuka, sedangkan katup buang menutup
saluran pembuangan. Dikarenakan bergeraknya piston dari TMA ke
TMB ini memiliki daya hisap yang sangat kuat, sehingga dengan
sendirinya gas baru yang berada dalam karburator akan terhisap
masuk ke dalam ruang bakar.
2) Langkah Kompresi
Pada saat langkah kompresi piston akan bergerak dari TMB ke TMA,
engkol berputar (360o atau 1 putaran) mengakibatkan katup masuk
dan katub buang menutup saluran masuk dan saluran buang.
Bergeraknya piston ini makin naik akan menjadikan ruangan diatas
piston semakin menyempit sehingga daya kompresi didalam ruang
bakar yang sempit akan menjadi tinggi. Dikarenakan ruang bakar
tertutup rapat, maka akan menghisap gas baru dan akan termampat
atau tertekan oleh piston.
3) Langkah Usaha
Pada saat langkah usaha, ketika piston belum mencapai TMA, poros
engkol akan berputar mencapai (360o) saat akhir langkah kompresi,
ketika busi meloncatkan bunga api listrik dengan tegangan yang tinggi
didalam ruang bakar, tepat saat torak tepat mencapai TMA atau poros
engkol berputar mencapai (360o), sehingga gas baru yang telah
termampat didalam ruang bakar menjadi terbakar. Pembakaran terjadi
saat piston mencapai TMA, kemudian gas hasil pembakaran tersebut
mengakibatkan panas yang menyebabkan pengembangan gas didalam
ruang bakar. Pengembangan gas mengakibatkan tenaga/tekanan yang
sangat dahsyat menuju ke segala arah, yaitu bagian atas bawah dan
samping kiri kanan didalam ruang bakar yaitu statis/diam, sedangkan
dibagian bawah yang terdapat diruang bakar yaitu dinamis/bergerak
yaitu piston, maka secara otomatis piston terdorong dengan kuat dari
TMA ke TMB. Bergeraknya piston dari TMA ke TMB dapat
menimbulkan tenaga yang sangat besar.
4) Langkah Buang
Pergerakan piston bergerak mulai dari TMB ke TMA, poros engkol
berputar sampai 270o, sehingga pada langkah ini akan membuka katup
buang dan mengakibatkan gas hasil sisa pembakaran yang terdapat
ruang bakar secara otomatis akan terdorong keluar oleh piston melalui
saluran katup buang yang terbuka.