e-Jurnal NARODROID.
Vol.
1 No.
2 Juli 2015
E-ISSN : 2407-7712
PENENTUAN KUALITAS BIOGAS UNTUK PEMENUHAN ENERGI
SKALA RUMAH TANGGA BERBASIS FUZZY LOGIC
Aminatus S .
Juniarko Prananda .
Teknik Keselamatan Kerja PPNS Surabaya .
Teknik Sistem Perkapalan ITS Surabaya .
Email : amieghufron@gmail.
, juniarko.
prananda@gmail.
ABSTRAK Biogas merupakan gas yang mudah terbakar .
etan atau CH.
yang dihasilkan oleh bakteri metanogenik yang terjadi pada material yang dapat terurai .
secara alami dalam kondisi anaerob/tanpa oksigen.
Komposisi biogas tiap 1 m3 mengandung 50-70 % metan (CH.
, 30-40 % karbon dioksida (CO.
, 5-10 % H2 , 1-2 % N2, 0,3 % H2O, dan hidrogen sulfida (H2S) dibawab 1 %.
Telah dilakukan kajian tentang penentuan kualitas biogas menggunakan logika fuzzy.
Metode yang digunakan adalah logika fuzzy mamdani dengan 3 input (CH 4.
CO2, dan H2S) serta output berupa kualitas biogas (Low.
Medium.
Hig.
Dihasilkan grafik tiga dimensi berupa pengaruh kadar masing-masing gas terhadap kualitas biogas.
Kata kunci : biogas , kadar gas, fuzzy mamdani, kualitas Pendahuluan hidrogen sulfida yang lebih dari 1 % bisa menimbulkan karat pada valve dan pipa bioreaktor, sementara 3 gas lainnya tidak begitu memberikan pengaruh yang cukup Oleh karena itu kualitas biogas sangat ditentukan oleh jumlah/kadar CH4.
CO2, dan H2S yang dihasilkan.
Dengan alasan tersebut, maka diperlukan kajian tentang penentuan kualitas biogas salah satunya adalah menggunakan logika fuzzy.
Fuzzy adalah istilah yang dipakai oleh Lotfi A Zadeh pada bulan Juli 1964 untuk menyatakan kelompok/himpunan dibedakan dengan kelompok lain dengan samar.
Sedangkan logika fuzzy adalah suatu cara yang tepat untuk memetakan suatu ruang input ke dalam suatu ruang output sehingga dapat Sehingga dengan adanya saling keterkaitan tersebut penentuan Biogas merupakan gas yang mudah terbakar .
etan atau CH.
yang dihasilkan oleh bakteri metanogenik yang terjadi pada material yang dapat terurai .
secara alami dalam kondisi anaerob/tanpa oksigen.
Metan adalah gas yang hampir tidak berbau dan tidak berwarna, 20% lebih ringan dibandingkan udara.
Gas ini terbakar dengan nyala api berwarna biru cerah&tidak Metan menghasilkan lebih banyak panas .
uhu pembakaran kurang lebih 650o-750oC) dibandingkan dengan minyak tanah, kayu bakar, arang, dan bahan bakar tradisional lainnya .
Komposisi biogas tiap 1 m3 mengandung 50-70 % metan (CH.
, 30-40 % karbon dioksida (CO.
, 5-10 % H2 , 1-2 % N2, 0,3 % H2O, dan hidrogen sulfida (H2S) dibawab 1 %.
Adanya karbon dioksida menimbulkan penurunan panas pada metan yang dihasilkan, sementara e-Jurnal NARODROID.
Vol.
1 No.
2 Juli 2015
E-ISSN : 2407-7712
Tabel 1.
Komposisi biogas tiap 1 m3 kualitas biogas menggunakan logika fuzzy dilakukan .
Kandungan Zat Methan Karbon Dioksida Hydrogen Sulfide Fuzzy Inference System Suatu dikombinasikan dengan aturan fuzzy ifthen untuk menjalankan suatu sistim pemetaan dari input sampai outputnya, dengan menggunakan metode-metode penalaran fuzzy .
Himpunan Fuzzy F dalam semesta X biasanya dinyatakan sebagai pasangan berurutan dari elemen x dan mempunyai derajat keanggotaan:
AAF.
) Simbol Prosentase CH4
50-70 %
CO2
30-40 %
H 2S
< 0,1 %
Sumber : Buku BIRU Sehingga dapat ditentukan himpunan keanggotaan sebagai berikut :
CH4
yuNyc .
= { EaycnyciEa
ycyceycyc EaycnyciEa
yca < 30
30 O yca < 50
50 O yca < 70
70 O yca O 100
CO2
Dimana: F =Notasi himpunan Fuzzy, ycoycuyc yca < 40 yuNyc .
= .
40 O yca < 50 EaycnyciEa 50 O yca < 70 X = Semesta pembicaraan, x = Elemen generik dari X.
AAF.
= Derajat keanggotaan dari x
H2S
ilai antara 0 dan .
yuNyc .
= { Dalam hal ini didapatkan himpunan fuzzy untuk biogas adalah ycoycuyc EaycnyciEa yca < 30 30 O yca < 50 Jumlah rule = a x b x c = 4 x 3 x 2 = 24 yayca = {.
caycnycuyciycayc, yuNya.
ca OO ycaycnycuyciycay.
Pembangunan Rule Fungsi Keanggotaan Berdasarkan jumlah fungsi keanggotaan, maka terdapat rule sejumlah 24.
Tabel 2.
Rules Penentuan Kualitas Biogas Fungsi derajat keanggotaan .
embership functio.
adalah suatu kurva yang menunjukkan pemetaan titik-titik input data ke dalam derajat keanggotaan yang memiliki interval antara 0 sampai 1 .
Untuk Fungsi digunakan untuk penentuan kualitas biogas ini adalah fungsi trapesium No.
Rules Himpunan fungsi keanggotaan untuk masing-masing gas ditentukan berdasarkan data lapangan, yaitu :
CH4
CO2
H2 S
Keputusan e-Jurnal NARODROID.
Vol.
1 No.
2 Juli 2015 Keterangan tabel :
: Low
: Medium
E-ISSN : 2407-7712
Proses fuzzifikasi dengan menggunakan toolbox FIS Matlab Gambar 2.
Diagram fuzzifikasi dengan toolbox Matlab FIS : High : Very High Fungsi derajat keanggotaan metan Fuzzifikasi Proses fuzzifikasi dengan menggunakan FIS digunakan toolbox Matlab untuk memudahkan penentuan keputusan output berupa keputusan kualitas biogas keanggotaan yang ada.
Metode yang mamdani, karena ouput pada fuzzy Mamdani mencakup keseluruhan dari input .
Diagram alir/flowchart proses fuzzifikasi adalah sebagai berikut :
Gambar 3.
Himpunan keanggotaan metan Keanggotaan metan dibagi menjadi 4, low, medium, high, dan very high berdasarkan pada range data yang didapatkan dilapangan Fungsi keanggotaan karbondioksida Gambar 4.
Himpunan keanggotaan Keanggotaan metan dibagi menjadi 3, low, medium, high berdasarkan pada range data yang didapatkan dilapangan Gambar 1.
Flowchart proses fuzzifikasi Fungsi keanggotaan hidrogen sulfida e-Jurnal NARODROID.
Vol.
1 No.
2 Juli 2015
E-ISSN : 2407-7712
Karbondioksida merupakan penentu kualitas biogas, jika kadar karbondioksida semakin tinggi, maka kualitas biogas juga semakin turun walaupun kadar metan tinggi.
Hasil surface penentuan kualitas biogas metan dengan karbondioksida adalah sebagai berikut :
Gambar 5.
Himpunan keanggotaan hidrogen Keanggotaan metan dibagi menjadi 2, low dan high berdasarkan pada range data yang didapatkan dilapangan.
Rules Gambar 8.
Surface metan dan hidrogen sulfida terhadap kualitas biogas Dari gambar diatas diketahui bahwa penentuan kualitas biogas sangat dipengaruhi oleh kadar hidrogen sulfida, karena gas ini bersifat toksik / racun.
Semakin tinggi kadar hidrogen sulfida maka kualitas biogas juga semakin rendah meskipun kadar metan tinggi.
Gambar 6.
Rules proses fuzzifikasi Hasil dan Pembahasan Tabel 3.
Hasil validasi fuzzifikasi
Hasil surface penentuan kualitas biogas metan dengan karbondioksida
(%)
CO2 (%)
H2S (%)
Kualitas (%) Tabel diatas merupakan sampel hasil validasi dari proses fuzzifikasi penentuan kualitas biogas.
Gambar 7.
Surface metan dan karbondioksida terhadap kualitas biogas Dari gambar 7 diatas dapat diketahui bahwa semakin rendah kadar methan dan karbondioksida maka semakin turun e-Jurnal NARODROID.
Vol.
1 No.
2 Juli 2015
E-ISSN : 2407-7712
Kesimpulan Penentuan kualitas biogas menggunakan metode fuzzy mamdani dihasilkan output berupa kualitas biogas berdasarkan kadar methan, karbondioksida dan hidrogen sulfida.
Parameter-parameter dapat digunakan untuk mengenai penentuan kualitas biogas rendah (Lo.
, sedang (Mediu.
, ataupun tinggi (Hig.
References