2018 : Sistem Pengendalian Laju Aliran Bahan Bakar Biogas-Gasoline dan Udara dalam Air Fuel Ratio (AFR) pada Generator Set Dual Fuel Engine Menggunakan PID Controller

Dr.Ir. Totok Soehartanto DEA
Arief Abdurrakhman ST., MT.

External link

Type

RESEARCH

Keywords

-


Abstract

Saat ini telah banyak masyarakat Indonesia yang menggunakan biogas sebagai sumber energi alternatif khususnya di daerah peternak sapi. Lebih dari 70.000 orang Indonesia telah mendapatkan manfaat dari 14.173 reaktor biogas rumah (BIRU) yang terbangun sampai dengan tahun 2015 (Dirjen EBTKE, 2015). Pada 6 ribu lebih jumlah reaktor biogas yang ada di Jawa Timur, sekitar 95% belum dimanfaatkan sebagai bahan bakar pada generator set pembangit listrik, karena hanya dipakai sebagai bahan bakar untuk kompor gas dan lampu gas saja (Paguyuban KUD Jawa Timur, 2015). Maka perlu dilakukan optimalisasi penggunaan biogas hasil purifikasi sebagai bahan bakar utama atau campuran pada generator set dual fuel engine, sehingga surplus produksi biogas yang ada dapat dimanfaatkan sebagai penghasil listrik. Sistem dual fuel engine dapat menghemat penggunaan bensin sebagai bahan bakar, dan biaya modifikasi generator set relatif lebih murah dibanding mengkonversi ke mesin gas (gas engine). Penerapan biogas dengan sistem dual fuel pada generator set juga dapat meningkatkan unjuk kerja dan efisiensi mesin (Santoso, 2013). Pemanfaatan biogas ke generator set tidak akan mengubah komposisi peralatan mesin dan hanya menambah peralatan sistem seperti mixer ventury pada saluran isap. Sedangkan penggunaan dual fuel dimaksudkan untuk mengurangi penggunaan bensin pada proses pembakaran, karena akan terjadi subtitusi bahan bakar bensin oleh bahan bakar biogas. Adapun beberapa penelitian tentang pencampuran biogas sebagai bahan bakar engine telah dilakukan, seperti Verma, 2017, telah melakukan penelitian tentang pengaruh efek variasi komposisi biogas terhadap unjuk kerja diesel engine untuk dual fuel menggunakan analisis exergy. Variasi komposisi biogas yang digunakan adalah kadar metana sebesar 93% (BG93), 84% (BG84), dan 75% (BG75), dan dihasilkan total irreversibility pada diesel engine meningkat sebesar 61,44% pada biogas dengan kadar metana 93%. Sedangkan Air Fuel Ratio yang dihasilkan sebesar 22,47 untuk BG 93; 16,77 untuk BG84; dan 13,49 untuk BG75. Penelitian tentang bahan bakar biogas pada engine juga dilakukan oleh Kwon, 2017, dengan mengurangi chamber volume pada ruang pembakaran (dari 19,3 cc menjadi 16,6 cc), merubah rasio kompresi (dari 8,01:1 menjadi 9,22:1) dapat menambah power output dari 2,2 kW menjadi 2,68 kW. Pada beberapa penelitian tersebut masih belum ada penelitian tentang implementasi sistem kontrol dalam Air Fuel Ratio (AFR) dengan power output pada generator set kurang dari 5 kW. Nilai daya output yang dipilih dalam Penelitian Pemula ini berdasarkan kondisi plant reaktor biogas yang ada di Indonesia yang didominasi oleh reaktor biogas skala rumah tangga. Kontrol rasio bahan bakar dan udara ini berpengaruh dalam peningkatan unjuk kerja generator set seperti peningkatan efisiensi termal pada generator set. Adanya kenaikan pembebanan pada generator maka akan mengakibatkan kerja engine semakin naik, sehingga akan merubah nilai rasio bahan bakar dengan udara. Maka dari itu dibutuhkan suatu sistem kontrol yang digunakan untuk menentukan rasio antara bahan bakar dan udara. Metode kontrol yang digunakan dalam penelitian ini adalah PID Controller dengan menggunakan metode tuning Ziegler Nichols yang diharapkan akan terjaganya stabilitas laju aliran pada bahan bakar biogas dan gasoline, serta laju aliran udara, sehingga dapat menjaga nilai AFR yang optimal pada generator set dual fuel engine.