Hasil Penelitian :: KP3 Teknologi Energi Baru dan Terbarukan

1. Perancangan dan Pembuatan Sel Tunam Berbahan Dasar Polimer (PEMC)

Kegiatan ini adalah kegiatan multi years yang dimulai dari tahun 2003 sampai dengan 2014. Teknologi Proton Exchange Membrane Fuel Cell atau sel tunam memiliki kelebihan yaitu sangat efisien ( hingga >85%), modular (dapat ditempatkan dimana diperlukan), ramah lingkungan (tidak berisik, emisinya rendah), panas yang terbuang dapat direcovery, dan bahan bakar yang fleksibel. Hasil kegiatan Fuel Cell diantaranya: Tahun 2005 Berhasil membuat sel tunam tunggal dengan kapasitas 5 watt. Tahun 2006 Dilanjutkan dengan pembuatan stacking sel tunam kapasitas 50 W. Tahun 2007 Fabrikasi sel tunam dengan kapasitas antara 100-200 W. Tahun 2008 Prototipe  MEA  dengan densitas daya keluaran 150 miliWatt/cm2. Tahun 2009 Aplikasi FC untuk listrik rumah tangga dan uji kinerja Prototipe sistem sel tunam jenis proton exchange (PEMFC) 1 kW.

2. Penelitian dan Pengembangan Energi Angin

Pemanfaatan teknologi energi angin sebagai salah satu jenis energi yang dapat diperbaharui masih relatif kecil kapasitasnya. Hasil kegiatan litbang energy angin diantaranya : Melakukan pengukuran dan analisis potensi angin pada daerah-daerah yang prospek secara ekonomi dan teknis pada ketinggian 30-50 m yaitu di Sukabumi mempunyai kecepatan rata-rata 7m/s, di Bantaeng 4,66 m/s, di Jayapura 3,05 m/s, dan di P. Sangihe 6,4 m/s. Pembangunan PLT Angin 2,5 KW di desa Tamanjaya, Sukabumi yang dimanfaatkan sebagai lampu jalan dan penerangan masjid. Pembuatan bilah turbin untuk sistem PLT Angin 100 KW. Perancangan generator induksi, perancangan hub, shaft, dan gearbox untuk sistem PLT Angin kapasitas 100 KW.

3. Analisis Energi Angin untuk Daerah Berpotensi di Indonesia

Tujuan kegiatan ini adalah menyediakan data profil energi angin secara spesifik untuk daerah-daerah terduga berpotensi dengan energi angin, membantu daerah yang ingin mengembangkan pemanfataan sumber energi baru terbarukan, dan mendorong komersialisasi energi angin di Indonesia. Sedangkan ruang lingkup dari kegiatan penelitian Analisis Energi Angin Untuk Daerah Berpotensi di Indonesia adalah melakukan modelling WRF Four Dimension Data Assimilation dari data NCEP dan data

CCMP dalam periode 10 tahun dengan resolusi 5 km dengan verifikasi data hasil pengukuran semua lokasi menara ukur P3TKEBTKE, melakukan pengukuran langsung dengan membangun met mast (menara ukur) di beberapa lokasi target selama minimal 12 bulan, dan melakukan pemodelan untuk data-data yang sudah terekam selama minimal 12 bulan secara berurutan.

Metodologi yang digunakan dalam pembuatan peta potensi energi angin pada penelitian ini adalah model atmosfer skala meso WRF digabungkan dengan teknik asimilasi data nudging FDDA untuk mengasimilasi angin permukaan Cross-Calibrated Multi-Platform (CCMP) dan data NCEP untuk mendapatkan peta dengan resolusi 5 km, penentuan lokasi menara ukur baru, akuisisi data lokasi menara ukur eksistin, dan pemodelan potensi energi angin untuk spesific site.

4. Analisis / Survei Potensi Energi Surya Indonesia

Tujuan dari kegiatan ini adalah membuat data base hasil pengukuran radiasi energi surya di Indonesia. Sedangkansasaran kegiatan ini adalah melakukan verifikasi data potensi energi surya dari hasil pengukuran langsung, dengan peta potensi energi surya di Indonesia yang telah ada. Metodologi yang digunakan adalah pengukuran radiasi energi surya di Kulon Progo, Sumbawa Barat, Maluku, melakukan analisis data dari profil energi surya hasil pengukuran, dan melakukan verifikasi data hasil pengukuran energi surya terhadap peta potensi energi surya di Indonesia.

5. Pengembangan Peta Potensi Energi Mikrohidro

Tujuan dari kegiatan ini adalah menyediakan peta potensi energi Mikrohidro Indonesia berbasis GIS dan web. Sasaran kegiatan ini adalah Peta Potensi Energi Mikrohidro dan verifikasi data dan survei potensi energi mikrohidro.

Metodologi kegiatan adalah pengolahan dan pengintegrasian data, pembuatan peta potensi energi mikrohidro menggunakan data pos duga air, survey dan verifikasi lapangan, dan update peta.

Hasil capaian kegiatan adalah kegiatan dapat terlaksana dengan baik, dengan hasil 13 Peta Potensi Energi Mikrohidro dan 6 lokasi verifikasi. Enam lokasi hasil verifikasi di tahun 2015 adalah Kabupaten Sorong, Banyuwangi, Manokwari, Sanggau, Gunung Kidul,dan Sekadau.

Perhitungan potensi diawali dari perkalian debit (Q) dan head (h). Debit merupakan hasil kali dari tebal air (T80) dan area tangkapan (A). Tebal air T80 adalah data hasil pengukuran pos duga air (PDA) yang dilakukan oleh PUSAIR, yang telah dihitung berdasarkan debit andalan 80%. Head dihitung dari peta SRTM DEM yang diubah menjadi peta kontur. Selanjutnya peta kontur diubah menjadi peta slope, dari peta slope akhirnya diperoleh peta head.

Sedangkan Batasan-batasan dan kriteria yang digunakan dalam pembuatan peta potensi energi mikro hidro ini adalah sebagai berikut :

a. Head minimum 10 meter

b. Debit antara 0.05 – 5 m3/detik

c. Efisiensi total 60 %

d. Sistem ruoff river tanpa reservoar

6. Penelitian dan Pengembangan Biodiesel Kemiri Sunan

Tujuan kegiatan ini antara lain membangun proyek percontohan bahan bakar nabati yang berbasis kemiri sunan dan shorgum mulai dari perkebunan sampai dengan unit produksi/proses biodiesel dan bioethanol, mengkaji berbagai faktor yang diperlukan dalam mengembangkan industri bahan bakar nabati di DIY dari mulai sisi hulu sampai dengan sisi hillir, dan merumuskan saran langkah-langkah pengembangan industribahan bakar nabati beserta kebijakan dan instrumen kebijakannya yang disusun dalam roadmap pengembangan industri bahan bakar nabati yang berbasis kemiri sunan dan shorgum di DIY.

Target kegiatan ini adalah terwujudnya pilot project kebun energi, terwujudnya sistem produkssi biodiesel mobile dan bioethanol, dan tersediaya kajian pengembangan industri BBN di DIY. Sasaran kegiatan ini adalah penganekaragaman / diversifikasi sumber bahan baku pengembangan Bahan Bakar Nabati. Metodologi kegiatan dilaksanakan dengan studi literatur, rakor, sosialisasi pembentukan tim swakelola perancangan teknis (ded lab mobile) pembuatan kebun energi kajian pengembangan industri bbn uji kinerja/komisioning.

Hasil capaian kegiatan diantaranya:

  1. Pembentukan tim teknis kerjasama swakelola tipe I, yang terdiri atas tim teknis DED Mobile yaitu P3TKEBTKE, BRDST BPPT, dan Lemigas, serta tim teknis Kebun Energi yang terdiri atas P3TKEBTKE, UPN Veteran Yogyakarta, Pemda DIY, dan Go Green.
  2. DED sistem produksi biodiesel mobile dengan basis kapasitas produksi 500 liter/batch
  3. Pengembangan Kebun Energi di Dusun Gunung Kelir Kelurahan Pleret Kecamatan Pleret Kabupaten Bantul Provinsi DI Yogyakarta
  4. Survei Lokasi dan Sosialisasi Program
  5. Pemetaan dan Penyiapan Lahan
  6. Pengolahan Lahan
  7. Penanaman
  8. Perawatan
  9. Kajian pengembangan industri BBN telah dilaksanakan yang meliputi kajian keekonomian BBN, kajian kelembagaan unit bisnis, kajian kebijakan pengembangan industri BBN, dan kajian roadmap pengembangan industri.

7. Litbang Revitalisasi dan Pengelolaan Biogas Untuk Mendukung Pemanfaatannya Secara Masif

Tujuan kegiatan ini adalah untuk menyebarluaskan digester biogas sebagai sumber energi lokal yang berkelanjutan dan terbarukan melalui pengembangan usaha sektor biogas yang berbasiskan pasar komersial di Jawa Timur, Sumatera Selatan, Nangroe Aceh Darussalam dan Kalimantan Barat.

Sasaran kegiatan ini adalah terwujudnya pemanfaatan biogas secara masif dengan melakukan kolaborasi dengan perguruan tinggi dan instansi terkait di Kabupaten Kabupaten Malang, Kabupaten Pasuruan, Sumatera Selatan, NAD dan Kalimantan Barat, terbangunnya unit percontohan biogas tipe fixed dome, terbangunnya unit percontohan biogas tipe Covered Lagoon Anaerobic Reactor (CoLAR), dan tersusunnya rancangan pengelolaan biogas dalam rangka mendorong komersialisasi dan hilirisasi.

Metodologi penelitian meliputi pengumpulan data teknis pendukung, survei dan Studi Potensi Biogas, perancangan Sistem Unit Produksi Biogas, Implementasi dan Uji Kinerja Unit Produksi Biogas ( Pilot Plant), dan pengembangan Konsep Komersialisasi Biogas dan Pembentukan Pusat Informasi dan Demonstrasi.

8. Pengembangan Teknologi BBN Generasi - 2

Tujuan kegiatan ini adalah mengembangkan teknologi ‘drop-in’ biogasoline yang dapat memanfaatkan berbagai minyak nabati yang tersedia di Indonesia. Lingkup kegiatan pada tahun 2015 menacakup pengumpulan dan pengolahan data-data kondisi operasi, kinetika reaksi, jenis katalis, yield, selektivitas, yang diperoleh dari hasil-hasil penelitian skala laboratorium. Sasaran kegiatan ini adalah Diperolehnya data-data sekunder kinetika pada proses Fluid Catalytic Cracking bahan bakar nabati dan karakteristik beberapa minyak nabati non-pangan.

Pelaksanaan kegiatan dilakukan melalui kolaborasi dengan PP-PI Kimia LIPI dan Fakultas Teknik Industri ITB khususnya dalam penggunaan reaktor/autoclave dan microactivity test dan alat analisis produk intermediate (elemental analyzer) dan produk akhir (kromatografi).

Metodologi kegiatan ini adalah

a. Studi Literatur berupa Data-data sekunder kondisi operasi, mekanisme reaksi, Jenis katalis pada proses Fluid catalytic Cracking

b. Pengadaan Minyak Nabati, berupa Minyak CPO/RBD (sebagai baseline,) nyamplung, kemiri sunan, jarak, pongam, minyak alga

c. Pre-treatment Minyak Nabati, berupa Degumming, filtrasi, ektraksi trigliserida

d. Karakteristasi Minyak Nabati, berupa Sifat-sifat fisiko kimia, jenis/kandungan asam lemak, nilai kalor, dll

e. Preliminary test catalytic cracking, berupa variasi umpan, kondisi operasi, katalis.

Hasil kegiatan ini adalah bahwa minyak nabati yang paling potensial dikembangkan menjadi “drop-in biogasoline” ditentukan dengan metode AHP, di mana pembobotan didasarkan pada beberapa parameter seperti: tanaman multiguna, kesiapan pengembangan, kebijakan pemerintah dll adalah Kelapa, kemiri sunan, nyamplung, dan pongam. Khususnya untuk mikroalga spirulina, minyak diperoleh melaui 2 rute yaitu ekstraksi trigliserida dengan ekstraksi solven dan bio-oil minyak alga yang diperoleh melalui proses hydrothermal liquefaction (HTL). Proses HTL dengan menggunakan bahan baku pasta alga jenis spirulina, dilakukan pada kondisi operasi: 325C/122bar/60 min, dan kandungan air pasta alga 85-90%.

Hasil analisa komposisi minyak-minyak nabati yang telah dikenakan perlakuan awal, dan minyak mikroalga baik yang berasal dari proses HTL maupun ekstraksi solven, adalah sebagai berikut nilai kalor minyak nyamplung, kemiri sunan dan RBD Sawit umumnya relatif sama yaitu berkisar antara 370-390 kJ/ kg, sementara minyak alga yang diperoleh dari proses HTL lebih rendah yaitu sekitar 280 kJ/kg, sementara minyak alga hasil ekstraksi lebih tinggi yaitu sekitar 420 kJ/kg. Uji perengkahan katalitik minyak nabati pada reaktor MAT berhasil dilakukan pada minyak-minyak nabati yang telah diberi perlakuan, sementara pengujian pada minyak alga baik hasil proses HTL maupun ekstraksi menyebabkan penyumbatan pada saluran injeksi reaktor MAT yang sangat mungkin disebabkan tidak diberikan perlakuan awal.

Perangkahan katalitik minyak nyampung menghasilkan fraksi bensin paling tinggi, yaitu 34,41% untuk minyak nyamplung (Nyamplung-1) yang telah dibersihkan dari getah dan resin (degumming) dan 38,07% untuk minyak nyamplung yang telah diberi perlakuan awal lengkap degumming dan refining (Nyamplung-2) untuk membersihkan semua kotoran dan senyawa volatile. Meski Nyamplung-2 memberi selektivitas produk bensin lebih baik dibandung Nyamplung-1, tetapi terjadi pembentukan kokas cukup tinggi yaitu mencapi 17%. Selanjutnya perengkahan katalitik minyak kemiri sunan mendorong selektifitas produk kearah pembentukan bensin 31,61% dan kerosene 33,2%, dimana pembentukan kokasnya cukup rendah yaitu 2,65%. RBD Sawit sebagai baseline pada pengujian perengkahan katalitik menghasilkan produk bensin paling rendah tetapi menghasilkan fraksi light cycle oil yang sangat tinggi yaitu 30,8%, dan pembentukan kokasnya sangat rendah.