## Analisis Pembangkit Listrik Tenaga Biogas Berbasis Konsep

## Green Technology Studi Kasus di Desa Puter Kembangbahu

## Nahdia Rupawanti BR, M. Iqbal Syauqi
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Islam Lamongan e-mail: nahd_raharjo@yahoo.co.id , syauqiiqbal63@gmail.com

## ABSTRACT
This  research  is  based  on  the  exploration  of  renewable  energy  utilization  by  utilizing  the potential of cow livestock waste in cattle farm area as a raw material of biogas energy using the green technology concept. The results of this research show that: (1) the performance of  biogas power plant with  115  cattle  population producting:  25  kg/day  cow  waste  for  each  cow  in  average,  2.857  kg/day cow waste in average for the total population, biogas potency 23 m 3 /day, methane potency 12,006874 m3/day,  total  solid  4,83  kg/cow/day,  total  solid  percentage  0,168  %,  volatile  solid  437  kg/day,  and volatile solid percentage 0,152 %, (2) The efficiency of biogas power plant potency of 23 m 3 /day can be converted into the generated electric energy equal to 1,0005 KWh, 220 W of power flame within 5 hours. Therefore, the power generated from biogas power plant is 1 KWh.

## Keywords: biogas power plant, green technology concept, renewable sources

## ABSTRAK
Penelitian  ini  dilatar  belakangi  terbukanya  pemanfaatan  energi  terbarukan  dengan  cara memanfaatkan potensi limbah peternakan sapi di kawasan Peternakan Sapi sebagai bahan baku energi biogas  dengan  konsep Green  Technology .  Hasil  ini  diperoleh  dari  analisis  pembangkit  listrik  tenaga biogas  berbasis  konsep green  technology studi  kasus  di  Desa  Puter  Kec.  Kembangbahu  Lamongan ditinjau dari : (1) kinerja pembangkit listrik dengan populasi sapi 115 ekor, rata-rata kotoran sapi 25 kg/hari,  produksi  kotoran  sapi  2.875  kg/hari,  potensi  biogas  23  m 3 /hari,  potensi  metana  12,006874 m 3 /hari, Total Solid 4,83 kg/ekor/hari, persentase Total Solid 0,168% dan Volatile Solid 437 kg/hari, persentase Volatile  Solid 0,152%.  (2)  efisiensi  daya  pembangkit  listrik  dengan  potensi  biogas  23 m 3 /hari dapat dikonversikan menjadi energi listrik yang dihasilkan sama dengan 1,0005 KWh, beban 220 W nyala dalam waktu 5 jam sehingga daya yang dihasilkan dari biogas 1 KWh.
Kata-kata  Kunci  : Pembangkit  Listrik  Tenaga  Biogas,  Konsep Green  Technology,  sumber  daya terbarukan

## I. PENDAHULUAN
Kebutuhan akan penggunaan energi semakin  meningkat  seiring  dengan  pertambahan jumlah  penduduk,  industri  dan  peningkatan konsumsi energi oleh masyarakat akibat penggunaan  berbagai  macam  peralatan  untuk menunjukkan  kenyamanan  dalam  kehidupan. Sumber  energi  yang  selama  ini  digunakan sebagian  besar  berasal  dari  bahan  bakar  fosil, seperti batubara, minyak bumi, gas alam dan lain lain. Bahan bakar fosil merupakan sumber energi yang  proses  terbentuknya  memerlukan  waktu jutaan  tahun  dan  dapat  dikatakan  merupakan energi  tak  terbarukan.  Selain  merupakan  energi tak terbarukan, penggunaan energi fosil
mengakibatkan  meningkatnya  gas  rumah  kaca. Sebagian  besar  ilmuwan  meyakini  bahwa peningkatan konsentrasi gas rumah kaca merupakan  salah  satu  penyebab  terjadinya pemanasan  global.  Oleh  karena  itu,  untuk mengganti  penggunaan  energi  tak  terbarukan diperlukan sumber energi alternatif yang mampu mengurangi laju pemakaian energi fosil.
Biogas  merupakan renewable  energy yang dapat  dijadikan  bahan  bakar  alternatif  untuk mengggantikan  bahan  bakar  yang  berasal  dari fosil  seperti  minyak  tanah  dan  gas  alam (Houdkova  et.al.,  2008).  Biogas  juga  sebagai salah  satu  jenis  bioenergi  yang  didefinisikan sebagai  gas  yang  dilepaskan  jika  bahan-bahan
organik seperti kotoran ternak,  kotoran manusia, jerami, sekam dan daun-daun hasil sortiran sayur difermentasi  atau  mengalami  proses  metanisasi (Hambali E., 2008).
Dalam  kaitannya  sebagai  sumber  energi alternatif pengganti energi fosil, biogas merupakan energi bersih yang mampu mengurangi  produksi  emisi  gas  rumah  kaca. Sehingga  penggunaan  pemanfaatan  potensi limbah  peternakan  sapi  di  Kawasan  Peternakan Sapi  sebagai  sebagai  bahan  baku  energi  biogas dapat  diajukan  sebagai  salah  satu  konsep  Green Technology/  Teknologi  Hijau  atau  dapat  disebut juga Clean Technology/Enviromental Technology. Rumusan  masalah  dalam  penelitian  ini adalah  bagaimana  kinerja  pembangkit  listrik tenaga biogas berbasis konsep Green Technology , dan bagaimana efisiensi penggunaan pembangkit listrik tenaga biogas berbasis konsep Green Technology .  Sedangkan tujuan penelitian ini  adalah  untuk  mengetahui  kinerja  pembangkit listrik  tenaga  biogas  berbasis  konsep Green Technology dan  untuk  mempelajari  tingkat efisiensi  penggunaan  pembangkit  listrik  tenaga biogas berbasis konsep Green Technology.

## II. METODE PENELITIAN
A. Alat dan Bahan Alat  dan  bahan  yang  digunakan  dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Generator Biogas 2500 VA
2. Kabel
3. Stop kontak
4. Lampu
5. Bak pemasukan (inlet)
6. Digester
7. Kotoran sapi.

## B.WaktudanTempat Penelitian
Penelitian  ini  dilaksanakan  pada  bulan Februari  2018  yang  kemudian  direncanakan untuk penyelesaiannya pada bulan Juni 2018dandilakukan  5  kali  penelitian.  Sedangkan lokasi  yang  dipilih  adalah  kawasan  usaha peternakan  sapi  Bapak  H.  Suwignyo  Desa  Puter Kec. Kembangbahu Lamongan.
B. Metode Penelitian Penelitian  dengan  eksperimen  lapangan dengan berpegangan pada literatur dan referensi.
C. Analisis Data
Analisis  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah sebagai berikut:
1. Analisis Potensi Biogas Adapun rumus yang digunakan untuk menganalisa  potensi  biogas  adalah  sebagai berikut:
Menghitung potensi gas metana dari kotoran sapi (Fitradiansyah, 2009)
PKS = PS x A

## Dimana:
PKS : Produksi Kotoran Sapitiap hari (kg/hari) PS    : Populasi Sapi (ekor)
A      :  Rata-rata  kotoran  sapi  per  hari  yaitu  25 kg/hari
Berdasarkan  potensi  kotoran  sapi  yang dihasilkan  potensi  biogas  dapat  diperkirakan dengan mengetahui potensinya berdasarkan berat kandungannya maka perlu dikali dengan persentase bahan keringnya (BK) 20% (Fitradiansyah,  2009)  maka  PKS  x  20%. Kemudian potensi biogas per hari
Bg = PKS  x 20% x BgK
Dimana : Bg    : Potensi biogas per-hari (m 3 /hari)
PKS  :  Produksi  Kotoran  Sapi  tiap  hari  (kg BK/hari)
BgK  :  Potensi  biogas  dari  bahan  organik (m 3 /kg.BK)
Kemudian hasil potensi biogas akan dapat diketahui  produksi  gas  metana  dengan  dikalikan kadar  metana  sebesar  52,2038% (Wresta,  2012). Untuk kotoran sapi (Fitradiansyah, 2009).
KM  =  Bg  x  persentase  kadar metana Dimana: KM : Potensi Metana (m3/hari) Bg   : Potensi biogas per-hari (m 3 /hari)
2.  Perhitungan  potensi  biogas  dan  energi  yang dihasilkan
Perhitungan tersebut dengan memperhatikan  parameter-parameter  konversi yang  membuat  suatu  potensi  kotoran  sapi  dapat menghasilkan  energi  yang  optimum.  Parameter tersebut  antara  lain  temperatur, retention  time , besarnya  kotoran  sapi  yang  dihasilkan  perhari, nilai  total  solid  (TS)  dan volatelite  solid (VS) perhari.
Persentase  TS  ( Total  solid )  dan  VS ( Volatile  solid )yang  didapat  dari  kotoran sapi adalah sebagai berikut:
% TS = Total Solid : KS
% VS = Volatile solid : KS Sedangkan hasil TS ( Total solid ) dan VS ( Volatile solid ) yang didapat dari kotoran sapi adalah sebagai berikut:
TS = % TS x A x PS VS = Volatile solid x PS 3. Analisis Efisiensi Biogas
Adapun  rumus  yang  digunakan  untuk menganalisa efisiensi potensi gas adalah sebagai berikut:
Rumus menghitung biaya sebelum menggunakan tenaga biogas
Biaya I = KWh x Biaya perKWh Rumus menghitung biaya sesudah menggunakan tenaga biogas
Biaya II = KWh x Biaya perKWh Hasil  akhir  keuntungan  dari  penggunaan tenaga biogas adalah sebagai berikut:
Ha  = Biaya I – Biaya II

## III.HASIL DAN PEMBAHASAN
A.Data Penelitian
Data  yang  digunakan  dalam  penelitian ini  adalah  data  primer  dan  data  sekunder. Data  primer  diperoleh  melalui  pengamatan dan  wawancara  langsung  kepada  bapak  H. Suwignyo  yang  merupakan  pemilik  usaha peternak  sapi  yang  memanfaatkan  limbah kotoran  sapi  menjadi  biogas.  Data  tersebut mencakup  karakteristik  lapangan  dan  data meliputi  banyaknya  ekor  sapi  dikandang  115 ekor,  memanfaatkan  kotoran  ternak  sapi dikonversikan  menjadi  pembangkit  listrik tenaga biogas dengan mesin penggerak genset BG 2500 VA yang berbahan bakar biogas dan digester  berbahan  beton  berkapasitas  4  m 3 untuk  menampung  gas.  Data  sekunder merupakan  data  yang  diperoleh  melalui  studi literatur  dan  pencarian  statistik,  data  yang dibutuhkan adalah data statistik populasi sapi, banyaknya  kotoran  ternak  sapi,  serta  mesin penggerak pembangkit.
A. Analisis Potensi Biogas
Dalam  perhitungan  digunakan  model  di kawasan  peternakan  sapi  Kelompok  Tani Ternak  Margo  Mulyo  Desa  Puter.  Beberapa faktor yang akan saya analisis adalah Kinerja Pembangkit  Listrik  Tenaga  Biogas  Berbasis
Konsep Green Technology . Dan didapat hasil pada Tabel 1 berikut:
Tabel 1. Analisis Potensi biogas No Perhitungan Jumlah/Hasil 1 Populasi Sapi (PS) 115 ekor 2 Rata-rata Kotoran Sapi pehari (A) 25 kg/hari 3 Produksi Kotoran Sapi (PKS) 2.875 kg/hari 4 Potensi Biogas perhari (Bg) 23 m 3 /hari 5 Potensi Metana (KM) 12,006874 m 3 /hari

## B. Analisis Teknik Beban Biogas
Potensi  energi  listrik  yang  dihasilkan dari  limbah  kotoran  sapi  yang  ada  ditempat satu  peternak  yang  memiliki  115  ekor  sapi adalah  23  m 3 /hari.  Dengan   jumlah  lampu  10 buah,  perlampu  20  watt  total  beban keseluruhan  200  W  =  0,2  KW  masa  nyala lampu 5 jam perhari. Maka beban keseluruhan sama dengan 200 W  x 5 jam = 1000 Wh = 1 KWh.
Dengan  asumsi  generator  biogas  akan dioperasikan  selama  5  jam  perhari  dengan menggunakan  nilai  baku  1  KVA  senilai  0,8 KW  maka  energi  keluaran  dari  pembangkit listrik tenaga biogas ini adalah:
= daya output x faktor kapasitas x 5 hours = 0,2 Kw x 0,8 KW x 5 hours
= 0,8 kWh/hari
C. Perhitungan  Potensi  Biogas  Dan  Energi Yang Dihasilkan
Pada  penelitian  akan  dihitung  potensi biogas  23  m 3 /hari  sama  dengan  0,0435  KWh x  23  m 3 /hari  =  1,0005  KWh  karena  1  m 3 setara  dengan  0,0435  KWh  maka  potensi biogas yang ada di suatu kawasan peternakan sebagai  studi  kasus  untuk  menjadi  acuan mendapatkan pembangkit listrik tenaga biogas. Perhitungan tersebut dengan memperhatikan parameter-parameter konversi yang  membuat  suatu  potensikotoran  sapi dapat  menghasilkan  energi  yang  optimum. Parameter  tersebut  antara  lain  besarnya kotoran  sapi  yang  dihasilkan  perhari,  nilai total  solid (TS)  dan volatelite  solid (VS) perhari.  Dan  didapat  hasil  pada  Tabel  2 berikut:
Tabel 2. Hasil Perhitungan Potensi Biogas dan Energi yang Dihasilkan No. Perhitungan Jumlah/Hasil 1 Persentase Total Solid (%TS) 0,168% 2 Persentase Volatile Solid (%VS) 0,152% 3 Total Solid (TS) 4,83 kg/ekor/hari 4 Volatile Solid (VS) 437 kg/hari 5 Gas 23 m 3 /hari D. Hasil Pengukuran Output Generator
Pengujian  ini  menggunakan  bensin sebagai  bahan  bakar  penggerak  awal.  Genset berbahan  bakar  dual  yakni  bensin  dan  gas. Pengujian ini dilakukan dengan menghidupkan  dan  mengatur  kran  campuran udara-biogas  hingga  mesin  stabil.  Genset yang  digunakan  2500  VA,  hasil  dari pengukuran  tegangan  output  dan  daya  listrik yang  dihasilkan  dapat  dilihat  pada  tabel  3 berikut:

## Tabel 3. Hasil Pengukuran Output Generator
Penelitian Hari V output Rata-rata P output Rata-rata Masa nyala mesin (jam) I 220 1537,5 5 II 220 1537,5 5 III 220 1537,5 5 IV 220 1537,5 5 V 220 1537,5 5 Rata-rata 1537,5

## E. Efisiensi  Penggunaan  Pembangkit  Listrik Tenaga  Biogas  Berbasis  Konsep Green Technology
Biaya yang dapat di hasilkan sesuai tarif dasar listrik tahun 2018 dari PLN membangkitkan  listrik  dengan  harga  listrik Rp.  586/kWh  dengan  daya  200  W  dan  di dapat hasil pada Tabel 4 berikut:

## Tabel 4. Hasil Efisiensi Penggunaan Pembangkit Listrik Tenaga Biogas
Biaya Harian Bulanan Tahunan Sebelum menggunakan Biogas Rp. 1.523,6 Rp. 45.708 Rp. 556.114 Setelah menggunakan Biogas Rp. 586 Rp. 17.580 Rp. 213.890 Keuntungan biaya setelah menggunakan biogas Rp. 937,6 Rp. 28.128 Rp. 342.224

## IV.PENUTUP KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  perhitungan  dan  analisa  yang telah dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan antara lain:
1. Hasil kinerja pembangkit listrik tenaga biogas berbasis  konsep green  technology diperoleh dari  analisa  potensi  biogas,  produksi  kotoran sapi  tiap  hari  sebesar  2.875  kg/hari  dari populasi sapi sebanyak 115 ekor dan rata-rata kotoran  sapi  perhari  sebanyak  25  kg/hari. Hasil  potensi  biogas  per  hari  adalah  23 m 3 /hari dari potensi biogas bahan organiknya sebesar  0,040  m 3 /kg.BK.  Kemudian  hasil potensi  biogas  akan  dapat  diketahui  produksi gas  metana  dengan  potensi  biogas  perhari dikalikan  kadar  metana  sebesar  52,2038% yaitu  sebesar  12,006874  m 3 /hari.  Dan  hasil perhitungan  potensi  biogas  dan  energi  yang dihasilkan diperoleh dari perhitungan parameter-parameter  konversi  yang  membuat suatu potensi kotoran sapi dapat menghasilkan energi yang optimum.
Parameter  tersebut  antara  lain  besarnya kotoran  sapi  yang  dihasilkan  perhari  yaitu 2.875  kg/hari,  nilai total  solid (TS)  sebesar 4,83  kg/ekor/hari  dari  persentase total  solid 0,168% dan nilai volatelite solid (VS) perhari sebesar  437  kg/hari  dari  persentase volatelite solid 0,152%.
2. Efisiensi  daya  pembangkit  yang  dapat dihasilkan  pada  penelitian  membangkitkan listrik  tenaga  biogas  pada  peternakan  sedang dengan  daya  220  volt  pada  pelaksanaan penelitian  digunakan  generator  biogas  2500 VA (2,5 KVA) di kawasan peternakan sapi di desa Puter dapat dimanfaatkan menjadi bahan baku  produksi  PLTBg.  Dengan  rata-rata produksi kotoran sapi perah (A) 25 kg/ekor/hari  dengan  jumlah  sapi  perah keseluruhan  (PKS)  115  ekor  menghasilkan kotoran  sapi  perah  2.875  kg/hari.  Dengan jumlah  sapi  perah  keseluruhan  menghasilkan potensi  biogas  23  m 3 /hari,  jumlah  tersebut dapat  dikonversikan  menjadi  energi  listrik yang  dihasilkan  biogas  23  m 3 /hari  sama dengan  0,0435  KWh  x  23  m 3 /hari  =  1,0005
KWh karena 1 m 3 setara dengan 0,0435 KWh kWh, beban 200 W atau 0,2 KW nyala dalam waktu  5  jam  sehingga  hemat  daya  yang dihasilkan dari biogas sebesar 1 KWh.

## DAFTAR PUSTAKA
Abidin  Zainal.  2015. Manajemen  Energi  Hibrid Biogas dan Energi Surya pada Suplai Tenaga Listrik  Industri  Peternakan .  Jurnal  Ecotipe
Universitas  Bangka  Belitung  Vol  3  No  2 2015. Arief Hadi. 2011. Green Technology , https://ariefhadi331.wordpress.com/green- technology . 2018/01/09 Budiman  R.  Saragih.  2010.  Analisis  Potensi Biogas  untuk  Menghasilkan  Energi  Listrik dan Termal Pada Gedung Komersil di Daerah Perkotaan. Thesis dipublikasikan
Dody  Misa.  2015.  Pembangkit  Listrik  Tenaga Biogas, https://dodymisa.blogspot.co.id/2015/05/pem bangkit-listrik-tenaga-biogas-pltbg.html . 2018/01/12
Hanif  Andi.  2010.  Studi  Pemanfaatan  Biogas Sebagai Pembangkit Listrik 10 Kw Kelompok Tani  Mekarsari  Desa  Dander  Bojonegoro
Menuju Desa Mandiri Energi. Jurnal dipublikasikan http://engineering4read.blogspot.co.id/2016/04/p embangkit-listrik-tenaga-biogas- dari.html?m=1 .  Pembangkit  Listrik  Tenaga Biogas. 2018/01/12 https://greenchemistryindonesia.blogspot.com/ . Green Technology . 2018/01/09 http://hijautechno.blogspot.co.id/2013/05/apa- sih-greentech-itu.html . Green  Technology . 2018/01/09 https://moetsz.blogspot.com/2012/05/green- technology.html . Green Technology .
2018/01/09 https://nextdaytechnology.blogspot.com/2010/06/
teknologi-hijau-teknologi-masa- depan.html . Teknologi  Hijau  Teknologi  Masa Depan. 2018/01/23 https://teknologihijau.blogdetik.com/ .  Teknologi Hijau. 2018/01/23 https://www.google.com/search?q=gambar+biog as&client . Gambar Biogas. 2018/01/23 Mahmud  Muda.  2015.  Analisis  Tekno  Ekonomi Perencanaan  Pembangkit  Listrik  Tenaga Anaerobik  Biogas  Dengan  Pemanfaatan
Kotoran  Sapi  Di  Desa  Galang.  Jurnal dipublikasikan
Matanews.com/2009/08/22/genset-kotaran-sapi- ala-lipi . Kotoran Sapi. 2018/02/07 Nuraini  Rubabiah.  Hidup  Lebih  Baik  Dengan Green Technology . https://www.kompasiana.com/rabaiah.nuraini /hidup-lebih-baik-dengan-green-technology . 2018/01/09 Nurma. Green Technology . https://nurma.staff.fkip.uns.ac.id/green-
chemistry/ . 2018/01/09
Priyadi  Fahad,  dkk.  2014.  Studi  Potensi  Biogas dari  Kotoran  Ternak  Sapi  sebagai  Energi
Alternatif untuk Penerangan. Jurnal dipublikasikan Shidqi Muhammad. Green Technology . https://sites.google.com/site/muhammadshidqi /green-technology. 2018/01/09
Sulistyo  Agung.  2010.  Analisis  Kapasitas Pembangkit  dan  Perhitungan  Emisi    Pada Pemanfaatan Sampah Organik di Pasar Induk
Kramat Jati. Thesis dipublikasikan
Sunarjono, Sri, dkk. Kebijakan Strategi Penggunaan Green Technology Untuk Preservasi Infrastruktur Jalan Berbasis Kualitas Hidup Masyarakat. Jurnal dipublikasikan Wakid,  Muhkamad.  2009.  Pemanfaatan  biogas kotoran  ternak  untuk  bahan  bakar  motor penggerak generator listrik.
Jurnal dipublikasikan
www.alpensteel.com/article/60-108-energi-
kotoran-sapi.html .  Energi  Kotoran  Sapi.
2018/02/07
www.antaranews.com/berita/1250861559/kot- diubah-jadi-listrik. Kotoran  Diubah  Jadi Listrik. 2018/02/07
Yulistiawati  Endang.  2008.  Pengaruh  Suhu  dan
C/N Rasio terhadap Produksi Biogas Berbahan  Baku  Sampah  Organik.  Skripsi dipublikasikan
Yulianto,  Andik,  dkk.  2010.  Studi  Potensi Pemanfaatan  Biogas  Sebagai  Pembangkit Energi  Listrik  di  Dusun  Kaliurang  Timur, Kelurahan  Hargobinangun,  Pakem,  Sleman,
Yogyakarta.
Jurnal dipublikasikan