Abstrak—Diesel  dual  fuel  adalah  mesin  standar  diesel  yang ditambahkan  bahan  bakar  lain  pada  intake  manifold  dan penyalaan  bahan  bakar  dilakukan  oleh  semprotan  solaryang disebut  pilot  fuel.    Pada  sistem  dual  fuel  biasanya  mengalami permasalahan  pada  berkurangnya  rasio  udara  dan  bahan bakar.  Adanya  pemasukan  syngas  mengakibatkan  jumlah udara pembakaran berkurang. Hal ini menyebabkan nilai AFR menjadi  rendah.  Untuk  mengetahui  permasalahan  pada karakteristik  unjuk  kerja  mesin  diesel  dual  fuel  dibutuhkan sebuah  analisa.  Namun  sejauh  ini  penelitian  mesin  diesel  dual fuel  hanya  menggunakan  analisa  energi,  sedangkan  analisa energi tidak dapat menghitung losses-losses yang terjadi selama pengkonversian energi. Maka dari itu dibutuh kan analisa yang lebih lengkap yaitu dengan analisa eksergi. Penelitian ini akan dilakukan  secara  eksperimental  dengan  menggunakan  mesin diesel generator set dengan bantuan blower untuk menambahkan suplai udara pada intake lalu dihubungkan pada lampu pembebanan listrik. Pada penelitian ini akan dilakukan dua  pengujian  yaitu  pengujian  single  fuel  dan  dual  fuel.  Pada pengujian  single  fuel  menggunakan  bahan  bakar  diesel, sedangkan  pada  diesel  dual  fuel  dengan  bahan  bakar  diesel- syngas woodchips dari kayu di sekitar kampus ITS. Mesin diesel ini  dikopel  dengan  generator  set    dan  diberi  beban  6  Lampu dengan daya 500 W sampai 3000 W dengan interval kenaikan 500  W  dan  dilakukan  variasi  AFR  15,  17,  20,  22  dan  25. Penelitian  ini  mendapatkan  hasil  yaitu  pada  variasi  AFR  15 menghasilkan  unjuk  kerja  yang  paling  optimum.  Penurunan laju  konsumsi  bahan  bakar  diesel  dari  0,000220  kg/s  menjadi 0,000160  kg/s.  Pada  efisiensi  termal  variasi  AFR  15  memiliki efisiensi yang lebih besar dari variasi AFR yang lain akan tetapi masih dibawah efisiensi termal pada pengujian single fuel. Pada analisa eksergi, pengujian dual fuel memiliki nilai diatas single fuel pada total eksergi, eksergi destruksi dan eksergi  heat. Hal ini  terjadi  karena  subtitusi  diesel  yang  belum  optimal  karena laju syngas dijaga konstan. Terdapat juga penghematan diesel terbaik  pada  variasi  AFR  15  yaitu  dengan  rata-rat penghematan sebesar 28%.
Kata Kunci—AFR, Diesel Dual Fuel,Ssyngas, Eksergi.

## I. PENDAHULUAN
ISTRIK merupakan kebutuhan pokok manusia sekarang ini.  Manusia  membutuhkan  listrik  hampir  dalam  setiap aspek kehidupannya contohnya dalam transportasi, kegiatan sehari-hari,  industri  maupun  rumah  tangga.  Sejalan  dengan pertumbuhan ekonomi dan penduduk serta peningkatan target rasio  elektrifikasi  menjadi  100%  pada  tahun  2025,  maka kebutuhan  listrik  ini  diproyeksikan  meningkat  dengan pertumbuhan rata-rata sebesar 5,9% per tahun menjadi 1455 TWh  pada  tahun  2050.  Pada  saat  ini  batu  bara  dan  bahan bakar  minyak  masih  digunakan  dalam  pembangkit  listrik. Yaitu  sebesar  66%  untuk  batu  bara,  5%  untuk  bahan  bakar
minyak  dan  13  %  gas.  Adapun  sisa  sebesar  13%  diisi  oleh EBT.  Pada  aspek  transportasi,  manusia  juga  membutuhkan bahan bakar minyak untuk kendaraan bermotor. Diperkirakan jatah  minyak  bumi  terus  menurun  namun  kebutuhannya masih  tinggi.  Kondisi  ini  menambah  ketergantungan  impor energi  karana  pemenuhan  kebutuhan  bahan  bakar  minyak sebagian  besar  dari  impor.  Salah  satu  solusi  terbaik  untuk mengatasi  keterbatasan  bahan  bakar  minyak  adalah  dengan menyediakan  bahan  bakar  dari  sumber  energi  alternatif. Energi  alternatif  merupakan  energi  yang  ramah  lingkungan dan dapat diperbarui dengan memanfaatkan hasil alam atau limbah  yang  mengandung  biomassa.  Energi  biomassa  kayu merupakan  sumber  energi  dominan  bagi  masyarakat pedesaan.  Lima  puluh  persen  penduduk  Indonesia  masih menggunakan biomassa kayu yang dibakar langsung sebagai sumber energi dengan konsumsi sekitar 1,2 m 3 /orang/tahun. Salah  satu  teknologi  yang  dapat  diterapkan  untuk penyediaan  energi  terbarukan  dari  biomassa  adalah gasifikasi.  Gasifikasi  adalah  proses  pengkonversian  bahan bakar padat menjadi gas mampu bakar (CO, CH 4 , H 2 ) melalui
Analisa Energi dan Eksergi Unjuk Kerja Mesin Diesel Dual Fuel Diesel- Syngas Hasil Gasifikasi Woodchips dengan Perubahan Air Fuel Ratio dan Beban Daya
Alfisyahrin Ariwanto, dan Ary Bachtiar Krishna Putra Departemen Teknik Mesin, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : arybach@me.its.ac.id
L
Gambar 1. Skema instalasi peralatan. Keterangan: 1. Lampu beban
2. Power meter display
3. Engine generator set 4. Gelas ukur
5. Tabung ukur 6. DAQ MX100 Yokogawa
7. Termokopel gas buang 8. Gas analyzer 9. Mixer 10. Manometer 11. Manometer 12. Blower
13. Dimmer
14. Katup syngas buang
15. Manometer 16. Termokopel blok engine
proses  pembakaran  dengan  suplai  udara  terbatas.  Reaktor tempat  terjadinya  proses  gasifikasi  disebut gasifier . Keuntungan  dari  proses  gasifikasi  adalah  hasil  pembakaran gas  lebih  bersih  dan  bahan  baku  biomassa  yang  mudah didapat. Selain itu, di antara berbagai jenis reaktor gasifikasi, tipe downdraft gasifier mampu menghasilkan gas yang lebih bersih (bebas tar) dan mudah dioperasikan [1]. Syngas yang dihasilkan  dengan  proses  gasifikasi  dapat  diaplikasikan  ke motor  pembakaran  dalam.  Mesin  yang  menggunakan  dua jenis  bahan  bakar  yang  berbeda  wujudnya  disebut  sebagai dual fuel . Syngas yang digunakan akan menjadi bahan bakar utama  sedangkan  bahan  bakar  cair  hanya  digunakan  untuk pengapian dari campuran bahan bakar dengan udara [2].
Diesel  bahan  bakar  ganda  atau  Diesel  Dual  Fuel  (DDF) adalah  mesin  standar diesel  yang  ditambahkan bahan  bakar lain  pada  intake  manifold  dan  penyalaan  bahan  bakar dilakukan oleh semprotan solar yang disebut pilot fuel . Pada internal  combustion  engine  khususnya  mesin  diesel, penggunaan  syngas  tidak  dapat  diaplikasikan  secara langsung. Karena prinsip kerja mesin diesel yaitu compresed ignition  engine  (ICE)  atau  penyalaan  dengan  tekanan  yang membutuhkan bahan bakar yang memiliki kandungan cetane number.  Sedangkan  syngas  tidak  memiliki  kandungan tersebut.  Sehingga  diperlukan  bahan  bakar  pemantik  yang disebut pilot fuel. Pilot fuel ini biasanya menggunakan bahan bakar  solar  tetapi  pada  penelitian  ini  akan  diuji  coba penggantian pilot fuel memakai bahan bakar biodiesel dengan tujuan  mengurangi  ketergantungan  akan  bahan  bakar  solar yang berasal dari minyak bumi [2].
Penelitian  mengenai  sistem dual  fuel syngas hasil gasifikasi  bertujuan  untuk  mengetahui  karakteristik  dari mesin diesel dual fuel dengan bahan bakar biodiesel- syngas municipal  solid  waste dengan  penambahan blower pada mesin diesel untuk menambah suplai udaramasuk pada ruang bakar [3]. Pada penelitian ini didapatkan bahwa penggunaan bahan  bakar  biodiesel  dapat  dikurangi  dengan  sistem dual fuel sebesar 49,91%.
Penelitian mengenai mesin diesel dual fuel menggunakan analisa  energi  dan  eksergi  bertujuan  untuk  mengetahui karakteristik dari unjuk kerja mesin diesel dual fuel dengan bahan  bakar  diesel  dan natural  gas [4].  Berdasarkan  hasil penelitian  diperoleh  bahwa  proses  analisa  eksergi  dalam mesin  diesel dual  fuel menunjukkan  performa  yang  lebih besar jika dibandingkan dnegan analisa eksergi.
Penelitian mengenai karakteristik dari gasifikasi biomassa limbah  kayu  dengan  variasi  suhu  dan  reaktor  dan  ukuran partikel  bertujuan untuk  mengetahui  karakteristik  gasifikasi [5].  Didapatkan  bahwa  ukuran  partikel  yang  lebih  kecil
cenderung menghasilkan yield gas dengan kandungan tar dan arang  lebih  rendah,  untuk  suhu  600-800 0 C  pengaruh perbedaan partikel terhadap yield gas signifikan, sedangkan pada suhu diatas 800 0 C yield gas relatif konstan.
Mesin diesel dual fuel syngas memiliki permasalahan pada berkurangnya  rasio  udara  dan  bahan  bakar,  penambahan blower pada intake dapat meningkatkan massa udara masuk sehingga penurunan AFR , akibat adanya penambahan syngas dapat  dikurangi.  Pada  penelitian  sejauh  ini  hanya  sebatas menguraikan  menggunakan  analisa  energi.  Penambahan analisa  eksergi  dapat  memberikan  informasi  lebih  lengkap dibandingkan dengan analisa energi karena dapat mengetahui losses-losses yang terjadi saat pengkonversian energi. Maka dari  itu,  akan  dilakukan  penelitian  lanjutan  dengan menggunakan analisa energi dan analisa eksergi pada diesel dual fuel syngas hasil gasifikasi woodchips dan bahan bakar diesel  dengan  menggunakan  variasi  AFR  dan  beban  daya. Diharapkan  dengan  dilakukannya  perubahan air  fuel  ratio dapat menambah unjuk kerja dari mesin dual fuel serta akan dilakukan  terhadap  perubahan  daya.  Tujuan  dari  penelitian ini yaitu untuk mengetahui unjuk kerja mesin diesel dengan menggunakan  analisa  energi  dan  eksergi  serta  mengetahui jumlah  pengurangan  konsumsi  bahan  bakar  diesel  terhadap penggunaan syngas hasil gasifikasi woodchips .

## II. METODE PENELITIAN
Pada  penelitian  ini  terdapat  parameter  yang  akan  diperoleh dengan  parameter output dan input yang  dinyatakan  dalam Tabel  1.  Pada  penelitian  menggunakan  komposisi syngas hasil  dari  penelitian  yang  dilakukan  Ardiano  [6].  Hal  ini dilakukan  karena  beberapa  parameter  yaitu  kesamaan biomassa  yang  digunakan,  dan  menggunakan gasifier tipe downdraft . Komposisi syngas ditunjukkan pada Tabel 2.

## A. Peralatan
Peralatan  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah sebagai berikut :
1) Mesin Diesel Generator Set
Mesin diesel yang digunakan untuk pengujian sistem dual fuel diesel  dan  syngas  hasil  gasifikasi woodchips adalah mesin diesel generator set SUPRA XTD7700.

## 2) Beban Listrik
Beban  terdiri  dari  lampu  pijar  sebanyak  6  buah  dengan konsumsi daya masing-masing lampu 500 watt.
3) Bahan Bakar Syngas Hasil Gasifikasi Woodchips
Bahan  bakar syngas yang  digunakan  adalah syngas hasil gasifikasi woodchips dari gasifier downdraft . Woodchips
Tabel 1. Parameter Eksperimen Parameter Input Parameter Output Konstan Bervariasi Diukur Dihitung AFR Beban Listrik - LHV syngas - LHV Bahan bakar diesel
- Putaran mesin 3000 rpm - AFR 15 - AFR 17 - AFR 20 - AFR 22 - AFR 25
- 500 W - 1000 W - 1500 W - 2000 W - 2500 W - 3000W - Waktu konsumsi diesel (10ml) - △ P udara - △ P syngas
- Temperatur gas buang dan blok mesin - Arus (A) - Tegangan (V) - Daya - Torsi
- Bmep - SFC - Efisiensi termal - Diesel tersubtitusi
- Efisiensi eksergi - Eksergi total - Eksergi destruksi - Eksergi waste heat
yang  digunakan  merupakan  kayu  yang  berasal  dari  kampus Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

## 4) Bahan Bakar Diesel
Bahan bakar diesel yang digunakan yaitu Dexlite. Dexlite memiliki angka setana sebesar 51, dengan kandungan sulfur maksimal 1200 ppm.

## 5) Mixer
Alat  ini  digunakan  untuk  mencampur  dan  memasukkan syngas  woodchips ke  dalam  saluran intake. Pemasukan syngas dengan  sistem dual  fuel yaitu  menggunakan mixer . Mixer yaitu  tempat  udara  dan syngas dicampur  sebelum masuk ke dalam ruang bakar.
6) Blower
Blower digunakan  untuk  menambah  suplai  udara pembakaran  pada  mesin  diesel.  Suplai  udara  tambahan  ini tujuannya  adalah  untuk  megatasi  penurunan  AFR  akibat tambahan syngas pada saluran masuk.
7) Stopwatch
Alat  ini  digunakan  untuk  mengukur  waktu  yang dibutuhkan  mesin  diesel  untuk  mengkonsumsi  bahan  bakar diesel .

## 8) Gelas Ukur
Alat  ini  digunakan  untuk  mengukur  jumlah  bahan  bakar diesel yang dikonsumsi oleh mesin diesel.

## 9) Pitot Static Tube dan Manometer Digital
Alat  ini  digunakan  untuk  mengukur  jumlah  udara  pada pembakaran mesin diesel. Pitot tube with static wall pressure tap  dihubungkan  dengan  inclined  manometer  untuk mengetahui  besarnya  perbedaan  ketinggian  cairan  pada manometer.

## 10) Dimmer
Alat  untuk  mengatur  kecepatan  udara  dengan  mengatur kecepatan blower.

## 11) Termokopel
Alat untuk mengukur temperatur. Alat ini digunakan untuk mengukur  temperatur  oli,  mesin  dan  radiator.  Data temperatur yang didapat akan disimpan pada data logger.

## 12) Power Meter Display
Alat  ini  digunakan  untuk  mengamati  tegangan  dan  arus listrik yang mengalir ke pembebanan lampu.

## 13) Gas Analyzer
Alat  ini  digunakan  untuk  menguji  dan  mendeteksi  emisi gas buang dari mesin diesel sebagai produk pembakaran.

## 14) DAQ MX 100 YOKOGAWA
Alat ini digunakan untuk membaca hasil pengukuran dari termokopel yang sudah terpasang.
Tabel 2. Komposisi Syngas Komposisi Persentase Massa jenis syngas (kg/m 3 ) (329 K) LHV N 2 43,728 1,02 CO 17,01 1,01 12633 H 2 4,79 0,0729 10783 CH 4 4,9 0,528 35883 CO 2 13,261 1,598 O 2 16,226 1,158
Gambar 2. Grafik daya terhadap pembebaban.
Gambar 3. Grafik SFC diesel terhadap pembebanan.
Gambar  4.  Grafik  laju  konsumsi  bahan  bakar  diesel  terhadap pembebanan.
Gambar 5. Grafik efisiensi termal terhadap pembebanan.
Gambar 6. Grafik diesel tersubtitusi terhadap pembebanan.

## B. Metode Pengukuran
Skema alat yang digunakan pada penelitian ini ditunjukkan pada  Gambar  1.  Pemvariasian  AFR  dilakukan  dengan  cara merubah laju aliran massa udar menggunakan dimmer pada blower . Lalu laju aliran syngas dibatasi dengan cara mengatur katup  buang syngas apabila  laju  aliran syngas meningkat. Pencampuran syngas dilakukan dengan menggunakan mixer yang  diletakkan  sebelum  saluran  masuk  udara  pada  mesin diesel. Termokopel tipe K akan diletakkan pada dua tempat yaitu  pada  gas  buang  dan  blok  mesin  serta  pada  gas  buang akan diletakkan juga probe gas analyzer . Ketika AFR yang sudah  diinginkan  tercapai  maka  beban  lampu  akan  dimulai pada 500  Watt,  lalu  dilakukan  pengukuran  konsumsi  bahan bakar  diesel  sebanyak  10  ml.  Hasil  pengukuran  yang didapatkan  antara  lain  beda  tekanan  udara,  beda  tekanan syngas , arus, tegangan, temperatur gas buang dan blok mesin serta komposisi gas buang mesin diesel. Hasil perhitungan ini kemudian  digunakan  untuk  mengetahui  unjuk  kera  mesin diesel.

## C. Perhitungan Unjuk Kerja Mesin Diesel Dual Fuel
Pada  penelitian  ini,  perhitungan  daya  didapatkan  dengan pengukuran  tegangan  dan  arus  yang  terbaca  pada power meter display dan dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut:
Ne = V × I × cos φ η gen × η trans (1)
V merupakan tegangan, I adlaah arus listrik, η gen merupakan efisiensi  generator,  η trans adalah  efisiensi  transmisi,  Cosφ merupakan faktor daya listrik.
Untuk perhitungan SFC menggunakan persamaan sebagai berikut:
SFC = 3600 × ṁ bahan bakar Ne
(2)
ṁ bahan  bakar merupakan  laju  aliran  massa  bahan  bakar  yang terukur.
Untuk  menghitung  diesel  yang  tersubtitusi  oleh  syngas menggunakan persamaan sebagai berikut :
Diesel tersubstitusi = ṁ diesel single − ṁ diesel dual ṁ diesel single (3)
ṁ diesel  dual merupakan  laju  aliran  massa  bahan  bakar  diesel pada sistem dual fuel . Untuk  perhitunga  nilai air  fuel  ratio menggunakan persmaan sebagai berikut:
Diesel tersubstitusi = ṁ udara ṁ diesel single + ṁ syngas (4)
ṁ udara merupakan laju aliran massa udara yang tersuplai pada intake .
Nilai  Efisiensi  termal  dapat  dihitung  menggunakan persamaan sebagai berikut:
η th = Ne ∑(ṁ × LHV) bahan bakar × 100% (5)
LHV  bahan  bakar  adalah  nilai  kalor  bawah  dari  masing- masing bahan bakar.
Nilai energi iniput per siklus dapat dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut:
Energi 𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡 per siklus = (t × ṁ diesel dual × LHV diesel ) + (t × ṁ syngas × LHV diesel )
(6)
t merupakan waktu yang dibutuhkan piston untuk mencapai sa ṅ tu siklus.
Untuk  perhitungan  eksergi chemical menggunakan persamaan sebagai berikut:
Ẋ chem =   ṅ p ∑ y i x̅ i í i=1 + ṅ H2O x̅ H2O chem (7)
y i merupakan persentase dari masing-masing komposisi gas buang.  x i merupakan  nilai  standard  eksergi chemical pada masing-masing komposisi gas buang. ṅ merupakan laju alir mol dari gas buang.
Untuk  perhitungan  eksergi physical dapat  menggunakan persmaan sebagai berikut:
𝑋̇ 𝑝ℎ𝑦𝑠𝑖𝑐 = 𝑛̇ 𝑝 ∑ 𝑦 𝑘 𝑀 𝑘 [(ℎ 𝑘 − ℎ 𝑘0 ) − 𝑇 0 (𝑠 𝑘 − 𝑠 𝑘0 )] 𝑗 𝑘=1 + [𝑛̇ 𝐻 2 𝑂 (ℎ 𝐻 2 𝑂 − ℎ 𝐻 2 𝑂 0 ) − 𝑇 0 (𝑠 𝐻 2 𝑂 − 𝑠 𝐻 2 𝑂 0 )] (8)
T o merupakan  suhu  referensi  lingkungan.  h  dan  s merupakan entalpi dan entropi dari masing-masing komposisi gas buang.
Nilai  dari  eksergi  gas  buang  dapat  dihitung  dengan persamaan sebagai berikut:
Ẋ gas = Ẋ physic + Ẋ chem (9)
Nilai dari yang masuk kedalam ruang bakar dapat dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut:
Ẋ enters =   ṅ d (∑ y i x̅ i í i=1 ) d +   ṅ g (∑ y j x̅ j j́ j=1 ) g (10)
Untuk  nilai  eksergi waste  heat dapat  dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut:
Ẋ heat = (1 − T0 Tm ) Q̇ (11)
Gambar 7. Grafik AFR terhadap pembebanan.
Gambar 8. Grafik energi input per siklus.
T m merupakan temperatur yang dihasilkan pada gas buang. Q merupakan nilai kalor yang masuk pada ruang bakar.
Eksergi destruksi dapat dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut:
Ẋ destroyed = Ẋ enters − Ẋ gas − Ẋ work − Ẋ heat (12)
X work merupakan  kerja  yang  dihasilkan  oleh  mesin  diesel. dalam  penelitian  ini  yaitu  daya  yang  terbaca  pada power meter display .
Untuk  menghitung  efisiensi  eksergi  pada  mesin  diesel dapat menggunakan persamaan sebagai berikut:
ε = Ẋ work Ẋ enters

## (13) III. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

## A. Analisis Grafik dengan Prinsip Energi
Pada  sub  bab  ini  akan  menampilkan  dan  menjelaskan tentang grafik hasil dari pengujian beserta analisanya. Grafik digambarkan  dalam  bentuk  fungsi  pembebanan  listrik  dari 500  watt  hingga  3000  watt.  Terdapat  5  variasi  rasio  udara- bahan  bakar  yang  digunakan  yang  masing-masing  variasi digambarkan dengan garis yang berbeda. Variasi rasio udara- bahan  bakar  yaitu  15,  17,  20,  22,  dan  25.  Selain  itu  juga terdapat pengujian single fuel yang akan digambarkan pada garis single fuel.
1) Grafik Daya Terhadap Pembebanan
Daya merupakan hasil usaha mesin persatuan waktu yang dinyatakan dalam  watt  atau  kilowatt.  Gambar  2  merupakan grafik daya terhadap pembebanan untuk dual fuel . Pada diesel generator set bekerja dan menghasilkan tegangan listrik. Pada saat  bekerja  diesel  generator  set  harus  menjaga  putarannya pada  3000  rpm  untuk  mendapatkan  tegangan  listrik  yang konstan.  Akan  tetapi  seiring  dengan  bertambahnya  beban maka  akan  menyebabkan  putaran  generator  menurun. Putaran  pada  generator  dijaga  dengan  cara  mengontrol jumlah  bahan  bakar  diesel  yang  diinjeksikan  pada  ruang bakar. Maka dari itu untuk menjaga putaran generator tetap konstan jumlah bahan bakar diesel yang diinjeksikan semakin banyak seiring dengan penambahan beban.
Pada  sistem dual  fuel ,  untuk  mendapatkan  putaran generator yang konstan pada 3000 rpm jumlah bahan bakar diesel  yang  diinjeksikan  ke  ruang  bakar  akan  diatur  oleh governor mesin.
Sehingga analisa yang didapatkan yaitu seiring bertambahnya  beban  maka  akan  membutuhkan  daya  yang lebih  besar  juga  yang  akan  diberikan  dengan  cara menambahkan bahan bakar diesel yang diinjeksikan ke ruang bakar.  Semakin  banyak  bahan  bakar  yang  terbakar  maka semakin banyak energi yang dihasilkan, dari energi kimia ke energi  panas  dan  mekanik.  Semakin  banyak  energi  yang dihasilkan maka semakin besar daya yang dihasilkan engine sesuai  dengan  kebutuhan  untuk  mengatasi  beban  yang diberikan.  Nilai  tegangan  (V),  cos,  η gen ,  ,  η transmisi bernilai konstan  maka  besarnya  nilai  Ne  berbanding  lurus  dengan nilai  arus  listrik  (I).  Maka  dari  itu  dapat  dikatakan  bahwa semakin bertaambahnya beban yang diberikan, menyebabkan tingginya arus listrik yang dihasilkan.

## 2) Grafik Specific Fuel Consumption Diesel Terhadap Pembebanan
Dapat dilihat dari Gambar 3 menunjukkan bahwa semakin tinggi pembebanan maka akan semakin menurun nilai sfc nya. Pada  grafik  dapat  dilihat  bahwa  pengujian single  fuel memiliki  nilai sfc yang  lebih  tinggi dual  fuel .  Hal  ini disebabkan  oleh syngas yang  mensubtitusi  bahan  bakar diesel.  Laju  aliran  bahan  bakar  diesel  akan  menurun  dan mengakibatkan  nilai sfc akan  semakin  rendah  pada pembebanan  yang  sama.  Pada  Gambar  3  didapatkan  untuk nilai sfc terendah  pada  pengujian dual  fuel dengan  variasi AFR yaitu 15.

## 3) Grafik Laju Aliran Bahan Bakar Diesel Terhadapa Pembebanan
Dari Gambar 4 dapat dilihat bahwa laju aliran massa bahan bakar  diesel  meningkat  seiring  dengan  bertambahnya pembebanan yang diberikan. Hal ini terjadi karena saat beban dinaikkan  maka  putaran  mesin  diesel  generator  akan berkurang,  agar  putaran  menjadi  konstan  3000  rpm  maka governoor akan menyuplai bahan bakar diesel lebih banyak. Pada  Gambar  4  juga  terlihat  bahwa  pada  satu  titik pembebanan  yang  sama,  pengujian dual  fuel mendapatkan nilai  lebih  rendah  dibanding  dengan  pengujian  pada single fuel . Hal ini terjadi karena syngas mensubtitusi bahan bakar diesel  dan  mengakibatkan  laju  aliran  massa  bahan  baakr diesel akan menurun. Pada grafik pada Gambar 4 didapatkan nilai terendah untuk laju aliran massa bahan bakar diesel yaitu pada pemvariasian AFR 15.

## 4) Grafik Efisiensi Termal Terhadap Pembebanan
Efisiensi  termal  merupakan  ukuran  yang  menunjakkan unjuk kerja alat teresbut yang menunjakkan unjuk kerja alat teresbut seperti yang ditunjukkan Gambar 5.
Saat  dalam  keadaan dual  fuel ,  laju  aliran syngas dijaga konstan  pada  setiap  pembebanannya.  Seiring  dengan penambahan beban maka laju aliran bahan bakar diesel juga akan  meingkat,  tetapi  rasio  penambahan  beban  lebih  besar dibandingkan dengan laju aliran bahan bakar diesel. sehingga menyebabkan  nilai  efisiensi  termal  naik  pada  setiap pembebanannya.  Grafik  menunjukkan  pada  kondisi single fuel dan dual  fuel saat  pembebanan 2500  watt  hingga  3000 watt akan mencapai titik maksimum kemudian akan konstan dikarenakan  pada  pembebanan  tinggi  jumlah  energi  input yang  masuk  ke  ruang  bakar  sudah  terlalu  banyak  atau campuran bahan bakar menjadi kaya.
Dapat  dilihat  pada  grafik  dalam  Gambar  5  didapatkan efisiensi  termal  terbaik  untuk  sistem dual  fuel yaitu  pada variasi afr 15. Pada pengujian dual fuel pembakaran terjadi secara tidak optimal yang artinya penyalaan dari syngas itu sendiri  terlmabat.  Hal  ini  terjadi  karena  mutu  atau  kualitas dari syngas  woodchips ,  karena woodchips yang  digunakan berasal dari berbagai jenis kayu tidak hanya satu jenis kayu. Hal  ini  dapat  mengakibatkan  penyalaan syngas yang terlambat  dan  energi  pada syngas sebagian  besar  tidak memberi kontribusi pada energi mekanik.
5) Grafik Diesel Tersubtitusi Terhadap Pembebanan
Pada  Gambar  6  dapat  dilihat  tren  garis  yang  menurun seiring dengan penambahan beban. Hal ini disebabkan oleh semakin tinggi beban yang diberikan pada diesel generator
maka akan meningkatkan bahan bakar diesel yang terinjeksi ke dalam ruang bakar. Maka dari itu diesel yang tersubtitusi oleh syngas akan menurun seiring peningkatan beban. Dapat dilihat  pada  grafik  didapatkan  untuk  diesel  tersubtitusi terbaik  pada  variasi afr 15. Afr 15  berada  pada  campuran miskin maka dari itu bahan bakar diesel pada konsumsi bahan bakar  yang  paling  rendah.  Akan  tetapi  untuk  pemvariasian AFR  yang  lain  memiliki  persentase  diesel  tersubtitusi  yang lebih  rendah.  Hal  ini  dapat  terjadi  karena syngas belum optimal  mensubtitusi  bahan  bakar  diesel  sedangkan  laju aliran syngas harus dijaga konstan.

## 6) Grafik AFR Terhadap Pembebanan
Pada  Gambar 7 dapat dilihat bahwa penambahan syngas dapat  menurunkan  nilai  AFR.  Pada  pengujian single  fuel memiliki nilai AFR pada pembebanan rendah yaitu 59 hingga pembebanan  tinggi  menurun  sampai  30.  Sedangkan  pada pengujian dual fuel terjadi penurunan AFR hingga menjadi 8. Pada  pengujian dual  fuel udara  yang  masuk  sebagian  akan tersubtitusi  dengan syngas sehingga  membuat  bahan  bakar menjadi lebih banyak sedangkan udara yang masuk menjadi lebih sedikit sedangkan syngas itu sendiri juga membutuhkan udara  untuk  pembakarannya  hal  inilah  yang  membuat  nilai AFR  pada  sistem dual  fuel menurun.  berdasarkan perhitungan  kebutuhan  udara  stoikiometri  dari syngas didapatkan  bahwa  untuk  proses  pembakaran  sempurna syngas membutuhkan  AFR  sebesar  8.  Hal  inilah  yang mengakibatkan nilai AFR pada pengujian dual fuel menurun. Pada penelitian ini digunakan variasi AFR, penjagaan AFR dilakukan  dengan  mengubah  laju  aliran  pada blower serta melakukan  penjagaan  nilai  laju  aliran syngas .  Dengan melakukan perubahan laju aliran udara dan laju aliran syngas mengakibatkan subtitusi syngas terhadap bahan bakar diesel menjadi kurang optimal.
Berdasarkan  penelitian  yang  dilakukan  Fandi  A., penambahan laju aliran udara akan meningkatkan laju aliran
syngas yang  masuk  pada  ruang  bakar  dan  menyebabkan subtitusi dari syngas terhadap bahan bakar diesel akan lebih banyak  [3].  Sedangkan  pada  penelitian  ini  dilakukan penjagaan AFR dengan cara perubahan laju aliran udara dan penjagaan nilai laju aliran syngas . Hal ini menjadi salah satu faktor yang mempengaruhi rendahnya nilai unjuk kerja mesin diesel pada sistem dual fuel .
7) Grafik Energi Input Per Siklus Terhadap Pembebanan
Energi input per siklus merupakan energi yang dibutuhkan dalam  setiap  siklus  kerja  motor  pembakaran  dalam.  Dapat dilihat  pada  Gambar  8  bahwa  nilai  energi  input  akan meningkat seiring dengan penambahan beban. Hal ini terjadi karena  peningkatan  beban  akan  mengakibatkan  turunnya putaran  mesin,  maka  dari  itu  untuk  menjaga  putaran  pada mesin  tetap  konstan  pada  3000  rpm  membutuhkan  energi yang lebih besar juga. Untuk menghasilkan energi input yang lebih besar maka bahan bakar diesel yang terinjeksikan pada ruang bakar akan semakin banyak
Dapat dilihat juga bahwa nilai energi input per siklus pada sistem dual  fuel memiliki  nilai  yang  lebih  tinggi dibandingkan dengan pengujian single fuel . Pada setiap daya yang sama dengan adanya penambahan syngas menyebabkan proses  pencampuran  bahan  bakar  menjadi  lebih  kaya sehingga  setiap  siklus  yang  sama  kebutuhan  energi  yang digunakan  untuk  proses  pembakaran  menjadi  lebih  baik untuk pembebanan yang sama pada setiap sikulsnya.

## B. Analisis Grafik Dengan Prinsip Eksergi
Pada  sub  bab  ini  akan  menampilkan  dan  menjelaskan tentang  grafik  hasil  dari  pengujian  beserta  analisa menggunakan  prinsip  eksergi.  Grafik  digambarkan  dalam bentuk fungsi pembebanan listrik dari 500 watt hingga 3000 watt. Terdapat 2 variasi yaitu pada saat kondisi single fuel dan pada saat dual fuel. Pada saat dual fuel menggunakan variasi
Gambar 9. Grafik eksergi total terhadap pembebanan.
Gambar 10. Grafik eksergi waste heat terhadap pembebanan.
Gambar 11. Grafik efisiensi eksergi terhadap pembebanan.
Gambar 12. Grafik eksergi destruksi terhadap pembebanan.
afr  15.  Grafik  digambarkan  dalam  garis,  untuk  single  akan mewakili single fuel dan untuk dual mewakili dual fuel.
1) Grafik Eksergi Total Terhadap Pembebanan
Eksergi  total  merupakan  seluruh  eksergi  yang  dapat dimanfaatkan  menjadi  kerja  dengan  kata  lain  eksergi  total merupakan eksergi input. Dalam penelitian ini menggunakan input  yaitu  bahan  bakar  diesel  dan syngas .  Maka  dari  itu eksergi  total  pada  penelitian  ini  yaitu  seluruh  eksergi  dari bahan bakar diesel dan bahan bakar syngas . Sedangkan bahan bakar diesel dan syngas berada pada keadaan suhu ruangan, maka  dari  itu  hanya  eksergi  kimia  dari  kedua  bahan  bakar tersebut  yang  menjadi  inputnya.  Didapatkan  juga  grafik untuk  total  eksergi  terhadap  pembebanan  yang  ditunjukkan Gambar 9.
Pada Gambar 9 dapat dilihat bahwa seiring meningkatnya pembebanan  maka  nilai  dari  total  eksergi  akan  semakin tinggi. Saat pembebanan meningkat maka bahan bakar yang diinjeksikan ke dalam ruang bakar akan semakin bertambah. Semakin  tinggi  laju  aliran  bahan  bakar  diesel  maka  akan meningkatkan total eksergi dari bahan bakar inputnya. Dapat dilihat  juga  pada  grafik  bahwa  untuk  pengujian dual  fuel memiliki  total  eksergi  yang  lebih  tinggi  dibanding  dengan pengujian single fuel . Penambahan syngas yaitu bahan bakar kedua dapat meningkatkan total eksergi pada mesin tersebut. Dengan  kata  lain  pengujian dual  fuel memiliki  potensi menghasilkan  kerja  yang  lebih  tinggi  dibanding  dengan pengujian single fuel .
2) Grafik Eksergi Waste Heat Terhadap Pembebanan
Hasil dari pembakaran selain energi mekanik yaitu panas. Waste  heat eksergi  merupakan  panas  yang  terbuang  ke lingkungan saat temperatur kerja. Semakin tinggi temperatur yang  dilepaskan  ke  lingkungan  saat  mesin  bekerja  akan meningkatkan  panas  yang  terbuang.  Dan  semakin  rendah temperatur yang dilepaskan ke lingkungan akan mengurangi panas yang terbuang.
Pada Gambar 10 dapat dilihat bahwa seiring meningkatnya pembebanan  maka  nilai  dari  eksergi waste  heat akan meningkat  juga.  Saat  pembebanan  meningkat  maka  laju aliran bahan bakar akan meningkat. Semakin banyak bahan bakar  yang  terbakar  akan  membuat  temperatur  yang dilepaskan  ke  lingkungan  akan  semakin  banyak.  Semakin tinggi temperatur yang dilepaskan ke lingkungan maka panas yang terbuang akan semakin tinggi. Dapat dilihat juga bahwa pada  pengujian dual  fuel mendapatkan  nilai  eksergi waste heat yang  lebih  tinggi  dibanding  dengan  pengujian single fuel .  Hal  ini  disebabkan  oleh  penambahan syngas dapat menambah jumlah panas yang dapat dihasilkan dalam ruang bakar.

## 3) Grafik Efisiensi Eksergi Terhadap Pembebanan
Efisiensi  eksergi  merupakan  perbandingan  antara  bahan bakar  yang  digunakan  dengan  energi  yang  dibangkitkan, dengan  kata  lain output berbanding  dengan input .  Dalam pengujian ini bahan bakar yang digunakan yaitu bahan bakar diesel dan syngas sedangkan untuk keluarannya yaitu dalam bentuk daya untuk membangkitkan listrik. Untuk membangkitkan daya listrik bahan bakar yang terbakar pada ruang bakar akan terkonversi menjadi energi mekanik. Energi mekanik inilah yang menggerakan generator dan membangkitkan listrik. Akan tetapi tidak semua bahan bakar yang  terbakar  akan  menjadi  energi  mekanik  dan
menghasilkan  daya.  Maka dari  itu  dapat  dilihat  pada grafik yang ditunjukkan Gambar 11.
Pada Gambar 11 dapat dilihat bahwa seiring meningkatnya pembebanan  maka  efisiensi  eksergi  akan  meningkat. Semakin tinggi pembebanan maka pembakaran bahan bakar akan  semakin  optimal  dan  menghasilkan  daya  listrik  yang lebih tinggi. Akan tetapi pada beban 2500 watt hingga 3000 watt  grafik  cenderung  konstan,  hal  ini  disebabkan  bahan bakar yang diinjeksikan meningkat untuk mempertahan kan putaran pada mesin yaitu 3000 rpm. Dapat dilihat juga untuk pengujian single  fuel memiliki  nilai  efisiensi  eksergi  yang lebih  tinggi  dibanding  dengan  pengujian dual  fuel .  Hal  ini dikarenakan  penambahan syngas mengakibatkan  eksergi enters yang  tinggi  sedangkan  daya  listrik  yang  dihasilkan tidak jauh berbda dengan pengujian single .

## 4) Grafik Eksergi Destruks Terhadap Pembebanan
Eksergi  destruksi  merupakan  eksergi  yang  terbuang  atau tidak  termanfaatkan.  Eksergi  destruksi  dapat  terjadi  saat pencampuran  bahan  bakar,  ataupun  panas  yang  hilang  ke lingkungan. Saat eksergi destruksi tidak memiliki nilai atau 0,  maka  pemanfaatan  bahan  bakar  tersebut  optimal  dan menjadi  energi  yang  termanfaatkan.  Eksergi  destruksi ditunjukka dalam Gambar 12.
Dapat dilihat pada grafik dalam Gambar 12 bahwa seiring meningkatnya  pembebanan  maka  eksergi  destruksinya semakin tinggi. Hal ini disebabkan meningkatnya beban akan meningkatkan laju aliran bahan bakar diesel. semakin tinggi laju aliran diesel maka eksergi inputnya akan semakin besar sedangkan  untuk  mesin  diesel  generator  mengatasi  beban yang diberikan sudah cukup maka dari itu membuat eksergi destruksinya meningkat. Dapat dilihat bahwa pada pengujian dual  fuel memiliki  eksergi  destruksi  yang  lebih  tinggi dibandingkan  dengan  pengujian  pada single  fuel .  Hal  ini terjadi  karena  penambahan syngas menyebabkan  eksergi input  yang  besar  sedangkan syngas belum  mensubtitusi bahan  bakar  diesel  dengan  optimal  dan  mengahsilkan  kerja untuk  mengatasi  beban  yang  diberikan  tidak  jauh  berbeda dengan yang ada pada pengujian single fuel .

## IV. KESIMPULAN
Dari penelitian dan pengujian mesin diesel dual fuel dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : (1) Penambahan afr pada mesin diesel  dual  fuel memberikan  pengaruh  yang  cukup terhadap  unjuk  kerja  mesin  diesel  dual  fuel  .  Pada  variasi AFR  15  menunjukkan  hasil  kerja  yang  maksimum  untuk beberapa  parameter  berikut  :  (a)  Terdapat  penurunan  laju konsumsi  bahan  bakar  diesel  yang  tersubtitusi  oleh syngas yaitu sebesar 0,000160 kg/s dibanding dengan saat single fuel yaitu  0,000220  kg/s.  (b)  Penurunan  laju  konsumsi  bahan bakar diesel menyebabkan turunnya sfc sehingga mendapatkan  nilai  yang  lebih  rendah  dibandingkan  dengan pengujian  single  fuel.  (c)  Pada  variasi  AFR  15  memiliki efisiensi termal diatas variasi AFR lainnya yaitu dengan rata- rata  efisiensi  termal  14,771%,  akan  tetapi  efisiensi  termal tersebut masih berada dibawa efisiensi termal saat pengujian single fuel. (d) Temperatur mesin dan temperatur gas buang pada  variasi  AFR  15  memiliki  nilai  yang  lebih  tinggi dibandingkan  dengan  pengujian  single  fuel,  hal  ini menandakan  bahwa  masih  banyak  energi  panas  yang terbuang.  (2)  Pada  dual  fuel memiliki  total  eksergi,  eksergi
destruksi  dan  eksergi  heat  yang  lebih  tinggi  dibandingkan dengan pengujian single fuel. Akan tetapi memiliki efisiensi eksergi yang lebih rendah dibanding dengan pengujian single fuel.  Hal  ini  terjadi  karena  syngas  belum  optimal mensubtitusi diesel. hal ini terjadi karena laju aliran syngas dijaga  konstan  selama  pengujian.  (3)  Terdapat  nilai  diesel yang tersubtitusi oleh bahan bakar syngas terbesar pada AFR 15 dengan rata-rata diesel tersubtitusi yaitu 28%

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  D.  Antolini,  S.  S.  Ail,  F.  Patuzzi,  M.  Grigiante,  and  M.  Baratieri, “Experimental  investigations  of  air-CO2  biomass  gasification  in reversed downdraft gasifier,” Fuel , vol. 253, pp. 1473–1481, 2019.
[2]  A.  H.  Alim,  “Karakterisasi  Unjuk  Kerja  Sistem  Dual-Fuel  (Syngas Hasil Gasifikasi RDF Dan Bensin) Pada Generator Set Motor Bensin
Honda EC 2900 L Dengan Variasi AFR,” Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2020.
[3]  F. A. Ekabimaranto, “Karakterisasi unjuk Kerja Mesin Diesel Sistem Dual  Fuel  Biodiesel-Syngas  Hasil  Gasifikasi  Pellet  Municipal  Solid Waste  (MSW) dengan  Variasi Mass Flow Rate  Udara  Menggunakan Blower,” Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2017.
[4]  Y.  J.  R.  da  Costa,  A.  G.  B.  de  Lima,  C. R.  Bezerra  Filho, and L. de Araujo Lima, “Energetic and exergetic analyses of a dual-fuel diesel engine,” Renew. Sustain. Energy Rev. , vol. 16, no. 7, pp. 4651–4660, 2012.
[5]  B.  Sudarmanta,  D.  Sungkono,  S.  Darsopuspito,  and  I.  Kadarisman, “Pengaruh  suhu  reaktor  gasifier  dan  ukuran  partikel  terhadap karakterisasi gasifikasi biomassa limbah kayu pada reaktor gasifier tipe downdraft,” Jur. Tek. Mesin ITS, Surabaya, Indones. , 2011.
[6]  F.  Ardianto,  “Karakterisasi  gasifikasi  biomassa  serpihan  kayu  pada reaktor downdraft sistem batch dengan variasi air fuel ratio (AFR) dan ukuran biomassa,” Tek. Mesin. ITS Nop. Surabaya , 2011.