Post on 27-Nov-2015
description
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.1
2. SUMBER ENERGI
Berbagai jenis energi tersedia di alam. Sesuai dengan jenis ketersediaannya, sumber enrgi dapat dibagi menjadi dua kelompok utama yaitu:
a. Sumber energi terbarukan b. Energi tak terbarukan
Contoh-contoh sumber energi terbarukan adalah energi air, angin, matahari, panas bumi. Contoh sumber energi tak terbarukan adalah energi fosil, seperti minyak bumi, batubara.
2.1 BAHAN BAKAR 2.2 Konsep Campuran Bereaksi
Acuan: 1. Engineering Thermodynamics - William C. Reynolds 2. Combustion, Fossil Power Systems, Combustion Engineering, 1981 3. Powerplant Technology, El Wakil.
Proses pembakaran merupakan proses kimia antara bahan bakar dengan oksigen sebagai oksidaizernya yang menghasilkan kalor. Dalam lingkup konversi energi, proses pembakaran adalah proses pengubahan bentuk “energi yang tidak disukai” karena belum dapat bermanfaat langsung menjadi “energi yang disukai”, karena dapat dimanfaatkan langsung. Sebagai contoh energi yang tidak disukai adalah energi yang ada pada batubara, gas bakar, matahari dan sebagainya. Energi ini menghasilkan kalor yang tidak dapat memberikan momen putar poros. Energi yang disukai adalah energi air, angin dan sebagainya yang dapat dipergunakan langsung misalnya untuk memutar poros. Beberapa metoda analisis konversi energi ini dapat dipergunakan, diantaranya yang akan diuraikan berikut ini.
Metoda “Ultimate Analysis” → analisis berdasarkan persentasi berat misalnya untuk unsur:
C H N O S
merupakan metoda yang sering dipergunakan. Sebagai contoh, reaksi pembakaran karbon:
C + O2 → CO2
dan hidrogen:
2 H2 + O2 = 2 H2O atau → H2 + 0,5 O2 = H2O
Arti dari persamaan pembakaran diatas adalah:
Karbon C mempunyai berat molekul 12, sedangkan oksigen, O2, 2 x 16 atau sama dengan 32. Jadi karbon dioksida mempunyai berat molekul 12 + 2 x 16 = 44.
Hidrogen H mempunyai berat molekul 2, sedangkan O2 berat molekulnya 32. Jadi berat molekul hidrgen dioksida adalah 2 x 2 + 0,5 x 32 = 20.
Berat molekul adalah harga-harga relatif dan dapat dinyatakan dalam berbagai satuan, misalnya kilogram mol. Volume dimana zat tersebut berada disebut sebagai volume molal. Volume molal berubah seiring dengan perubahan tekanan dan temperatur.
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.2
Dari persamaan pembakaran karbon di atas, dengan analisis molar,
[1] C + [1] O2 → [1] CO2,
1 mol C + 1 mol O2 → 1 mol CO2
12 kg C + 32 kg O2 → 44 kg CO2
Kalau dibagi dengan 12, maka rumus diatas menjadi:
1 kg C + 2,67 kg O2 → 3,67 kg CO2
Tetapi:
1 volume C + 1 volume O2 → 1 volume CO2
Setiap persamaan harus balans. Akan ada jumlah atom yang sama pada setiap elemen dan berat yang sama zat yang bereaksi pada setiap sisi persamaan (12 + 32 = 44), tetapi tidaklah harus berjumlah molekul yang sama, mol atau volume (1 + 1 ≠ 1).
1. Koefisien Stoichiometric ⇒ koefisien pada persamaan kimia, dalam contoh pembakaran hidrogen diatas adalah: 2, 1 dan 2.
2. Stoichiometric Mixture ⇒ adalah campuran reaktan (zat kimia yang dapat bereaksi) dimana proporsi molal reaktan adalah tepat sama dengan yang diberika koefisien stoichiometric sehingga tidak ada kelebihan unsur yang tidak terpakai.
3. Stoichiometric combustion ⇒ adalah campuran reaktan dimana semua atom oxigen dalam oxidizer bereaksi secara kimia dalam proses pembakaran. Ingat, yang menentukan adalah jumlah oksigen dan bahan bakar dalam reaktan.
Dalam udara (oxidizer) terdapat: 21 % O2 O2 = 1 bagian mole atau volume 79 % N2 N2 = 3,76 bagian mole atau volume
Pada 4,32 kg udara kering/kg oksigen, pembakaran stoichiometrik 1 kg karbon memerlukan 11,52 kg udara, atau sekitar 11,62 kg udara basah dengan 1,3 persen kandungan air.
Reaksi methane stoichiometric :
Bila udara yang masuk dalam proses berlebih (terjadi “excess air”), misalnya udara masuk dinyatakan sebanyak 200% theoretical air, (theoretical air = jumlah tepat udara yang diperlukan untuk proses pembakaran), yang berarti ada 100% excess air dalam proses.
Dalam hal terdapat 125% theoretical air, maka reaksi diatas menjadi :
CH4 + 2 (O2 + 3,76 N2) → CO2 + 2 H2O + 7,52 N2
Reaktan Produk
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.3
Untuk mencapai pembakaran lengkap, udara lebih selalu dibutuhkan untuk menjamin seluruh unsur terbakar dalam bahan bakar dapat terbakar semuanya. Hal ini mengingat sangatlah sulit membuat campuran yang benar-benar homogen terikutkan dalam proses pembakaran. Tetapi berapa udara lebih yang optimum ?
Beberapa data dibawah dapat dipakai sebagai gambaran:
Boiler PLTU : 10 – 20 % excess air Boiler untuk gas alam : 5 % Pulverized coal : 20 % Motor bakar : 5 – 10 % Gas turbine : lean (kurus, jumlah bahanbakar lebih kecil dibanding
dengan yang seharusnya), sampai maksimum 400 % udara
Pada kasus rich (kaya), proses pembakaran menghasilkan banyak CO dari pada CO2 , selain juga terdapatnya unsur hidrokarbon terbakar sebagian atau tidak terbakar sama sekali. Komposisi volumetrik udara atmosfir kering berdasarkan Standard Atmosphere adalah: Tabel 2.1 Komposisi Udara Pembakaran
Volume %
Berat Mol
Nitrogen 78,09 28,016 Oksigen 20,95 32,000 Argon 0,93 39,944 Karbon dioksida 0,03 44,010 Neon
Kecil (< 0,003 %)
Kecil
Helium Krypton Hydrogen Xenon Ozon Radon
AFR (Air Fuel Ratio)
AFR adalah rasio jumlah bahan bakar dengan udara dalam proses pembakaran. Untuk pembakaran stoichiometrik CH4, basis molal AFR-nya adalah:
AFR = 4CH
udara
N
N= (2 + 7,52)/1 = 9,52 mol udara / mol BB
CH4 + 1,25 x 2 (O2 + 3,76 N2) → CO2 + 2 H2O + 0,5 O2 + 9,4 N2
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.4
Karena udaraM = 28,95 lbm/lb mole dan 4CHM = 16 lbm/lb mole maka AFR ber-
basis massa:
AFR = 9,52 x (28,95/16) = 17,2 lbm udara/lbm BB.
Bila reaksi terjadi pada tabung berisolasi, energi dalam produk dan reaktan akan sama, sedangkan entropi produk selalu lebih besar daripada entropi reaktan.
Exothermic : produk mempunyai energi dalam yang lebih kecil (pada P dan T konstan). Energi harus ditransfer dalam bentuk kalor dari campuran supaya temperaturnya konstan. Exothermic merupakan proses pemasokan energi dalam bentuk kalor ke dalam sistem daya termal.
Endothermic: reaksi pada P dan T konstan dalam hal mana proses dalam arah berlawan-an dibenarkan.
2.3 Fuel Analysis
Untuk menganalisis unsur-unsur dalam gas produk pembakaran dipergunakan alat Orsat. Pengujian dilakukan dengan P (= 1 atmosfer) dan T konstan. Prinsipnya adalah dengan mengabsorb gas-gas secara berturut-turut menggunakan bahan kimia pelarut sambil mengukur volume sisanya.
Contoh analisis menggunakan alat Orsat : Rumus bahanbakar belum diketahui, diasumsikan CnHm Dari analisis alat Orsat terhadap hasil pembakaran pada komposisi campuran kering menghasilkan:
CO2 = 0.11 O2 = 0.03 CO = 0.01 N2 = 0.85
Jumlah = 1 (= 100%)
Reaksi kimia
CnHm + a (O2 + 3,76 N2) b CO2 + c H2O + d CO + e O2 + f N2
Dari analisis Orsat, dengan membuat neraca berdasarkan basis 100% campuran kering, didapat :
b = 11 d = 1 e = 3 f = 85
Jadi dengan memperhatikan konservasi atom-atom:
N a = 85/3,76 = 22,6 O : 2a = 2b + c + d +2e c = 2 x 22,6 – 2 x 11 – 1 –2 x 3 = 16,2 C : n = b + d = 11 + 1 = 12 H : m = 2c = 32,4
Jenis bahanbakar diatas dapat dipandang sebagai ekivalen hidrokarbon : C12 H32,4 Reaksi kimianya dapat ditulis sebagai :
C12H32,4 + 22,6 (O2 + 3,76 N2) → 11 CO2 + 16,2 H2O + CO + 3 O2 + 85 N2
Contoh hitungan AFR berbasis massa : Massa molal bahanbakar efektif C12H32,4 :
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.5
M = 12 x 12 +32,4 x 1 = 176,4 lbm/lb mole = 176,4 kg/kg mole
Jadi AFR = ( )
7,174,176x1
97,28x76,4x6,22
MN
MN
BBBB
udaraudara == kg udara/kg BB.
Berapa prosen (%) kelebihan udara ?
Jadi udara lebih = (22,6 - 20,1)/20,1 = 0,124 = 12,4 % udara lebih = 112,4 % udara teoritik.
Catatan; 1.) N = jumlah mole gas. 2.) Massa mole adalah massa material per mole 3.) Untuk karbon 12, massa molalnya = 12 kg/kg mole = 12 g/g mole 4.) 1 kg mole zat berisi molekul yang berjumlah sama dengan 12 kg karbon 12 5.) 1 g mole zat berisi molekul yang berjumlah sama dengan 12 g karbon 12
Hasil campuran dari contoh:
OH2X = (16,2)/(11+16,2+1+3+85) = 0,139
Rumus fraksi tekanan:
iiii X
N
N
V/NRT
V/RTN
P
P=== PV=NRT dan R=1545,33 ft lbf/lb mole R.
Jadi oH 2P = 0,139 x 14,7 = 2,04 psia. (1 atm= 14,7 psia)
2.4 Panas Reaksi, Nilai Pembakaran
Persamaan kimia pada reaksi stoichiometric:
CnHm + (n + m/4) (O2 + 3,76 N2) n CO2 + m/2 H2O + (n + m/4) 3,76 N2
Balans energi menurut basis mole – bahanbakar:
QHH PR += perpindahan kalor pembakaran
entalpi produk per mol BB
entalpi reaktan
RH , pH dan Q dihitung berdasarkan “kondisi acuan standard” (Standard Reference
State) (1 Atm dan 25 °C = 77 °F)
Q adalah perpindahan energi dalam kalor hasil proses pembakaran per mole bahanbakar yang terbakar.
C12H32,4 + 20,1 (O2 + 3,76 N2) → 12 CO2 + 16,2 H2O + 75,5 N2
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.6
BB Produk Udara HR Q HP
Dalam kondisi standar ini,
( )produki ii
oP hNH ∑=
( )tanreaki ii
oR hNH ∑=
Jumlah mole Ni ⇒ adalah koefisien stoichiometric persamaan reaksi dan ih adalah
entalpi molal zat ke i yang ikut dalam reaksi pembentukan. Jadi
oP
oR
o HHQ −=
ˆ oQ = nilai kalor (kalor reaksi)
⇒ energi yang harus dipindahkan sebagai panas dari sistem per mole bahanbakar, supaya temperatur sistem tetap konstan.
Istilah entalpi pembakaran sering digunakan untuk menggantikan notasi oQ negatif, yang
dinotasikan sebagai RPH .
oR
oP
oRP HHQH −=−=
Produk H2O dapat berupa fasa cair (liquid) ataupun fasa uap (vapor). Bila fasa H2O adalah cair, maka oQ dikatakan sebagai higher heating value (HHV).
Bila fasa H2O adalah uap, maka ˆ oQ dikatakan sebagai lower heating value (LHV). Alat Orsat (Orsat Apparatus)
Alat Orsat (penemu dari Perancis) adalah alat untuk menganalisis gas hasil pembakaran. Alat ini dapat mendeteksi persentasi kandungan gas CO2, O2 dan CO. Untuk memastikan kebenaran pengukuran, gas asap yang dianalisis haruslah benar-benar kering. Komponen penting dalam alat ini adalah tabung buret yang diselubungi air bertemperatur konstan. Kemudian diperlukan botol perata permukaan, pembersih gas dan tiga buah tabung analaiser yang saling dihubungkan dengan manifold. Gas:
- CO2 diabsorb oleh KOH, - O2 oleh larutan alkalin dari asam pyrogallic (pyrogallic acid) dan - CO oleh solusi amonikal dari klorida cuprous (cuprous chloride).
Urutan absorbsinya adalah gas CO2, kemudian O2 dan terakhir CO.
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.7
13000
13500
14000
14500
15000
15500
16000
50 60 70 80 90 100
Persentasi Karbon Dalam Bahanbakar
Nila
i kal
or
Bah
anb
akar
Btu
/lb
(a) (b)
Gambar 2.1 Tabung Orsat a. Tabung Orsa, b. Tabung pengukur pada Orsat
Nilai Kalor Batubara Berdasarkan “Ultimate Analysis”
Kalor per lb bahan bakar dalam Btu (buletin Bureau of Mines, US):
Q = 14 544 C + 62 028
−8
OH + 4 050 S [Btu/lb bahan bakar]
dimana: C, H dan O adalah proporsi dalam berat dari C, H, O dan S dari analisis 1 pound bahan bakar. Koefisien pada rumus diatas menyatakan kalor yang dihasilkan setiap pembakaran sempurna untuk 1 pound C atau H atau O atau S. Nilai Kalor Batubara Berdasarkan “Proximate Analysis”
Perhitungan nilai kalor batubara ini didasarkan pada hasil perhitungan yang dinyatakan dalam kurva nilai pembakaran terhadap persentasi kandungan Karbon menggunakan standar U.S. Geological Survey.
Gambar 2.2 Nilai kalor bahanbakar menurut jumlah kandungan karbonnya. (US Geological Survey, MacNaughton, 1976)
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.8
Contoh : (Eng. Thermodynamics, Reynolds)
Pembakaran gas ethana:
C2H6 + 3,5 (O2 + 3,76 N2) 2 CO2 + 3 H2O + 13,16 N2
Dari tabel entalpi ( Tabel B.12 Reynolds)
oRH = 1 x (-36 401) + 3,5 x 0 + 3,5 x 3,76 x 0
= -36 401 Btu/lb.mole b.b o
PH = 2 (-169 183) + 3 (-122 976) + 13,16 x 0 = -707 294 Btu/lb mole b.b
Bila H2O berupa cairan:
oQ = (-36 401) – (-707 294) = 670 893 Btu/lb mole BB
oRPH = - oQ = o
PH - oRH = - 670 893 Btu/lb mole BB
Jadi HHV = 670 893 Btu/lb mole
Berapa LLV ? Dari interpolasi data pada Tabel B.1a hfg = 1 050 Btu/lbm pada 77° F hfg = 1 050 x 18 016 = 18 917 Btu/lbm mole
Untuk kapasitas pada kondisi acuan baku: oh = - 122 976 + 18 917 = -104 059 Btu/lb mole
Didapat dari Tabel B.13 (Reynolds): oh = - 103 968 Btu/lb mole (berbeda karena pendekatan-pendekatan)
Jadi oPH = 2 (-169 183) + 3 (104 059) = - 650 543 Btu/lb mole
Jadi LHV = (-36 401) – (-650 543) = 614 142 Btu/lb mole BB
Karena massa molal ethane 30,07 lb/lb mole BB,
LHV = 614 142/30,07 = 20 420 Btu/lbm.
Dalam Unit SI :
Entalpi formasi cairan – 286 022 kJ/kg mole Karena pada 25 °C, hfg = 2 442,3 kJ/kg
fgh = 2 442,3 x 18,016 = 44 000 kJ/kg mole
Jadi uap air pada 25 °C: oh = -286 022 + 44 000 = -242 021 kJ/kg mole
LHV ethane = 1 428 499/30,07 = 47 500 kJ/kg mole
oQ = highes heating value (HHR) bila uap H2O diperhitungkan → uap yang mengembun mengeluarkan panas
oQ = lower heating value (LHV)
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.9
2.5 HHV dan LHV
Contoh nilai kalor dalam HHV dan LHV, untuk beberapa macam bahan bakar.
Tabel 2.2 Nilai kalor tipikal pada 25o C
Bahanbakar Berat Molekul
H2O (cair) sebagai produk (HHV)
H2O (gas) sebagai produk (LHV)
kJ/kg Btu/lbm kJ/kg Btu/lbm Karbon Hidrogen (H2, gas) Belerang Hidrogen Sulfida Methane (CH4, gas) Ethana (C2 H6, gas) Propane (C3H8, gas) Butane (C4H10, gas) Pentane (C5H12, gas) Hexame (C6 H14, gas) Octame (C8 H18, gas)
12 2 32 34 16 30 44 58 72
141 788
55 496 51 875
48 679 48 254
14 100 60 958 4 000 7 100 23 861 22 304 21 500 21 300 22 000 20 930 20 747
119 954
50 010 47 484
45 100 44 786
51 571
21 502 20 416
19 391 192 566
Persamaan reaksi pembakaran :
Karbon C + O2 → CO2 Hidrogen (H2, gas) H2 + 0,5O2 → H2O Belerang S + O2 → SO2 Hidrogen Sulfida H2S + 1,5O2 → SO2 + H2O Methane (CH4, gas) CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O Ethana (C2 H6, gas) C2H6 + 3,5O2 2CO2 + 3H2O Propane (C3H8, gas) C3H8 + 5O2 3CO2 + 4 H2O Butane (C4H10, gas) C4H10 + 6,5O2 4CO2 + 5H2O Pentane (C5H12, gas) C5H12 + 8O2 5CO2 + 6H2O
Beberapa contoh Hitungan:
LHV: → Low Heating Value Pembakaran CH4 Stoichiometric pada 77°F dan 1 Atm.
CH4 + 2 (O2 + 3,76 N2) → CO2 + 2 H2O + 7,52 N2
Balans energi pada volume atur dalam basis per mole BB:
QHH PR +=
jadi:
LHV = PR HHQ −=
Dari persamaan Kimia:
oN
oOH
oCO
oN
oO
oCH 222224
h52,7h2hh52,7h2hLHV −−−++= (H2O dalam bentuk uap).
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.10
Dari Tabel B.12 dan B.13 (Reynolds) didapat:
LHV = 32 179 + 0 + 0 – (-169 183) – 2(-103 968) – 0 = 344 940 Btu/lbmole CH4
Massa molal methane 16,04 lb/lbmole, jadi:
LHV = 344 940/16,04 = 21 500 Btu/lbm.
Bahanbakar jenis hidrokarbon LHV-nya berkisar antara 10 000 dan 22 000 Btu/lbm.
Entalpi pembakaran methane:
oRPH = -LHV = - 344 940 Btu/lbmole CH4
Pengaruh Temperatur: Untuk mempelajari efek temperatur pada RPH , misalkan akan ditinjau reaksi pada
temperatur 2000 °R.
RPRP HHH −=
224222 NOCHNOHCORP h52,7h2hh52,7h2hH −−−++=
Karena reaksi terjadi pada 2000o R, semua entalpi harus dievaluasi pada 2000° R. Tekanan ? → tidak penting bila semua zat diperlakukan sebagai gas sempurna dimana berlaku h = h(T). Kontribusi nitrogen hilang pada persamaan diatas, bila temperatur produk dan reaktan sama.
Dari Tabel B.13, 4CHh pada 2000°R tidak diperoleh, tapi
4CHh dapat dihitung dari:
h(2000 R) – h(537 R) = ( )dTTcR2000
R537 p∫
Dari Tabel B. 16 ( pc pada kisaran diatas dapat berubah-ubah) diperoleh:
( )Tcp = 3,381 + 0,018044 T – 4,3 x 10-6 T2 cal/(gmole K)
dimana T dalam Kelvin. Jadi setelah integrasi:
h(2000 R) = h (537 R) + 20 086 Btu/lbmole.
Jadi untuk CH4:
h(2000 R) = - 32 179 + 20 086 = - 12 093 Btu/lbmole.
Dengan menggunakan data entalpi Tabel B.13:
RPH = - 152 194 + 2 (- 90 797) - (- 12 093) - 2 (11 439)
RPH = - 344 574 Btu/lbmole.
Pada 77°F → RPH = -344 940 Btu/lbmole
→ Berbeda sedikit dengan hasil reaksi pada 2000o R dan kenyataan ini sering diabaikan.
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.11
Temperatur Pembakaran Adiabatik:
Reaktan masuk pada 77°F dan 1 Atm Produk keluar pada 1 Atm Berapa T ?
Idealisasi: Produk hanya terdiri dari CO2, H2O, N2 dan O2,
O2, N2, CH4 dan CO2 adalah gas sempurna,
Steady flow, steady state, adiabatic control volume,
Energi kinetik dan potensial diabaikan.
( ) ( ) ( ) ( )produkNOCH hNhNhNhN224
&&&& =++
N& = laju aliran massa molal.
CH4 + 2 (O2 + 3,76 N2) → CO2 + 2 H2O + 7,52 N2
10,52 mole produk terbentuk dari pembakaran 1 mole bahanbakar.
Jadi :
095,052,10
14 ==
prod
CH
N
N&
&
190,052,10
2
N
N
prod
O2 ==&
&
715,052,10
52,7
N
N
prod
N2 ==&
&
Jadi balans energi dapat ditulis sebagai:
224 NOCHprod h715,0h190,0h095,0h ++=
(sama dengan balans energi yang ditulis dalam basis produk per mole)
Karena keadaan reaktan diketahui, balans energi manjadi persamaan untuk prodh .
Dari Tabel B. 12, didapat:
prodh = 0,095 (-32 179) + 0 + 0 = - 3 057 Btu/lbmole
Berapa temperatur yang akan memberikan harga prodh ?
Entalpi produk terkait dengan entalpi unsur individual ( ( )∑= iiii PThxh )
OHOHCOCONNprod 222222hxhxhxh ++=
Didapat :
715,052,10
52,7x
2N ==
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.12
095,052,10
1x
2CO ==
190,052,10
2x OH2
==
Jadi : ( ) ( ) ( ) ( )Th190,0Th095,0Th715,0Th OHCONprod 222++=
Entalpi-entalpi komponen diberikan pada Tabel B.13 (*) Solusi trial and error dapat menentukan temperatur yang akan memberikan entalpi produk yang benar yaitu –3 057 Btu/lbm. Hasilnya ditabelkan sebagai berikut. Interpolasi antara 4 000o R dan 4 200o R akan menghasilkan angka T = 4 187o R
untuk h= - 3 057 Btu/lbmole. Temperatur produk ini disebut sebagai temperatur api adiabatik (adiabatic flame temperature).
Tabel 2.3 Kalkulasi entalpi produk.
4 000 R 4 200 R xI
ih ii hx ih ii hx
CO2
H2O N2
0,095 0,190 0,715
- 123 981 - 67 747 27 599
- 11 780 - 12 880 19 700
- 121 050 - 65 227 29 338
-11 500 -12 000 20 980
Catatan : xI adalah jumlah (dalam mol) bagian dari campuran, jumlah keseluruhan komponen campuran harus sama dengan 1.
Tabel 2.4 Beberapa temperatur api adiabatik (reaktan pada 290 K, 1 atm stoichiometric mixture).
Oxidizer BB: Oxygen Udara
K R K R H2
CH4
C3H8
C8H18
3 079 3 054 3 095 3 108
5 542 5 497 5 571 5 594
2 384 2 227 2 268 2 277
4 291 4 009 4 082 4 098
Dari tabel, ternyata bila proses pembakaran menggunakan oksigeen, temperatur api akan lebih tinggi.
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.13
No.1 No.2 No.4 No.5 No.6Grade Fuel Oil Fuel Oil Fuel Oil Fuel Oil Fuel Oil
Distillate Very Light LightType (Kerosene) Distillate Residual Residual ResidualColor Light Amber Black Black BlackAPI Gravity. 60°F 40 32 21 17 12Specific Gravity. 60/60°F 0,8251 0,8654 0,9279 0,9529 0,9861Lb/U.S. gallon, 60°F 6,870 7,206 7,727 7,935 8,212Viscos., Centistokes, 100°F 1,6 2,68 15,0 50,0 360,0Viscos., Saybolt Univ., 100°F 31 35 77 232Viscos., Saybolt Furol, 122°F 170Pour point, °F Below Zero Below Zero 10 30 65Temp. for pumping, °F Atmospheric Atmospheric 15 min 35 min 100Temp. for atomizing, °F Atmospheric Atmospheric 25 min 130 200Carbon residue, % Trace Trace 2,5 5,0 12,0Sulfur, % 0,1 0,4-0,7 0,4-1,5 2,0 max 2,8 maxOxygen and nitrogen, % 0,2 0,2 0,48 0,7 0,92Hydrogen, % 13,2 12,7 11,9 11,7 10,5Carbon, % 86,5 86,4 86,1 85,55 85,7Sediment and water, % Trace Trace 0,5 max 1,0 max 2,0 maxAsh, % Trace Trace 0,02 0,05 0,08Btu/gallon 137.000 141.000 146.000 148.000 150.000 Exxon Corp.
2.6 Jenis-jenis Bahan Bakar
Klasifikasi bahan-bakar: Bentuk produknya: a. Padat
Batubara (coal) Kokas batubara Tar batubara Lignite Arang lignit Gambut (peat) Kayu (wood) Arang kayu Debu dan limbah kayu Kokas petroleum
b. Cair Petroleum Gasoline, bensin
Kerosene (minyak tanah) Minyak bakar Fraksi petroleum dan residu
c. Gas Gas alam Gas olahan (refinery) Liquefied petroleum gases (LPG) Gas hasil tungku batubara Dan lain-lain.
Tabel 2.5 Analisis tipikal dan sifat minyak bakar
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.14
Batubara (bb). (acuan: Powerplant Technology, El Wakil)
Jenis-jenis batubara:
1. Antracite - Kualitas tertinggi batubara, terdiri dari 86 – 98% massa karbon pada basis kering
bebas bahan mineral dan berkandungan bahan mudah menguap (volatile) kurang dari 2 – 14% (pada umumnya gas methane, CH4).
- Hitam mengkilap, rapat, keras, getas. - Lambat terbakarnya. - HV < nilai untuk bituminous tertinggi. - Jarang dipergunakan dalam bentuk serbuk (pulverized). - Jenis-jenis yang sering didapat antara lain:
• meta anthracite • anthracite • semi anthracite
2. Bituminous - Terbesar ditemukan di tambang-tambang. - 46 – 86% karbon tetap. - 20 – 40% volatile matter. - Bituminous berasal dari kata bitumen, residu aspal hasil destilasi BB. - 11 000 – 14 000 Btu/lbm. - 25 600 – 32 600 kJ/kg - mudah terbakar terutama dalam keadaan serbuk. - Jenis-jenis:
• low volatile (A) • medium volatile (B) • high volatile (C)
3. Sub bituminous - HV lebih rendah. - 8 300 – 11 500 Btu/lbm. - 19 300 – 27 000 kJ/kg - 15 – 30% moisture content. - Kadar sulfur rendah. - Hitam kecoklatan. - Jenis-jenis:
• A • B • C
4. Lignite - Lowest grade, lignum berarti kayu tua. - Coklat - 30% moisture content - 6 300 – 8 300 Btu/lbm. - 14 650 – 19 300 kJ/kg. - Jenis-jenis:
• A
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.15
• B
5. Peat (gambut) - bukan batubara menurut standar ASTM, tetapi merupakan generasi termuda untuk
membentuk batubara. - Peat = gambut. - Maks 90% kelembaban air.
2.7 Dua Cara Analisis Batubara
Dalam menganalisis kandungan batubara, diperlukan acuan-acuan seperti pengukuran berbasis kering (moisture free), basis bebas bahan-bahan mineral (mineral-matter-free basis). Berbasis massa, analisis unsur batubara dapat dilakukan dengan:
1. Cara pendekatan (proximate analysis): Biasanya digunakan untuk meneliti unsur-unsur batubara secara cepat, misalnya dalam penerimaan batubara dalam jumlah besar oleh Pusat Pembangkit Listrik. Analisis dipergunakan untuk menentukan persentasi kandungan karbon tetap, bahan mudah menguap, air dan abu.
Fixed carbon : elemen karbon pada batubara Volatile matter : bagian batubara selain uap air yang mudah menguap dan
keluar dari batubara bila dipanaskan tanpa adanya oksigen. Moisture : air dalam bentuk uap/embun Abu dan Belerang
2. Cara ultimat (ultimate analysis): Test ilmiah (scientific) menentukan persentasi massa elemen kimia batubara, antara lain:
- karbon - hidrogen - nitrogen - oksigen - belerang
3. Heating Value
LHV = HHV – mw hfg
mw = massa uap air hasil pembakaran dari H2 (produk) tidak termasuk uap air dalam batubara.
LHV = HHV – 9 2Hm hfg
2Hm = massa hidrogen dalam batubara dalam unit massa, dari analisis ultimate
hfg = panas latent penguapan air pada tekanan parsial dalam hasil pembakaran Btu/lbm H2O atau kJ/kg H2O.
Rumus Dulong:
HHV = 14 600 C + 62 000 (H - 8
O) + 4 050 S Btu/lbm
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.16
C, H,O dan S dalam %.
Kandungan batubara menurut ultimate analysis:
C = 80,7 H2 = 4,5 S = 1,8 O2 = 2,4 N2 = 1,1 dan H2O = 3,3
Jadi: Fraksi mole relative batubara dari analisis ultimat adalah fraksi massa
kandungan dibagi dengan massa molekulnya.
Molekul ekuivalen batubara:
OH18
3,3N
28
1,1O
32
4,2S
32
8,1H
2
5,4C
12
7,802222 +++++
atau : OH1833,0N03929,0O075,0S05625,0H250,2C725,0 2222 +++++ yang ada di batubara.
Contoh: Tulis persamaan pembakaran lengkap, hitung HHV dan LHV dalam Btu/lbm bila mediumnya adalah volatile sub bituminous seperti data berikut (gunakan rumus Dulong):
Balans hidrogen memberikan: 2,250 H2O dari H2 di batubara + 0,1833 H2O yang ada di batubara, memberikan 2,4333 H2O di produk,
Balans S memberikan: 0,05625 SO2 di produk.
Jadi balans oksigen untuk pembakaran memerlukan :
2O90625,105625,02
250,2725,0 =++
tetapi hanya 1,90625 – 0,075 yang tersedia di dalam batubara pada awalnya, jadi masih diperlukan 1,83125 O2 dari udara luar. Balans nitrogen (di atmosfer mengandung 3,76 mol N2 per mol O2), memberikan:
3,76 x 1,83125 (= 6,885) N2 dari atmosfer + 0,03929 N2 berasal dari batubara = 6,92479 N2 di produk.
Persamaan pembakaran yang lengkap adalah:
(0,725 C + 2,250 H2 + 0,05625 S + 0,075 O2 + 0,03929 N2 + 0,1833 H2O) + 1,83125 O2 + 6,8855 N2 � 0,725 CO2 + 2,4333 H2O + 0,05625 SO2 + 6,92479 N2
Panas latent penguapan, diperlukan untuk menghitung LHV adalah yang mengakibat-kan tekanan parsial uap H2O hasil proses pembakaran saja, karena air yang ada pada awalnya di batubara mendapat dan memberikan panas yang sama dalam proses penguapan dan kondensasi. Tekanan parsial pembakaran H2O adalah sama dengan fraksi mole-nya dalam produk.
psia705,3696,14x92479,605625,04333,2725,0
250,2 =+++
Dari tabel uap, hfg pada 3,705 psia (dari interpolasi) adalah 1008,6 Btu/lbm. Jadi
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.17
LHV = 14 831 – 9 x 0,045 x 1008,6 = 14 4225 Btu/lbm.
HHV dan LHV pada batubara adalah kecil (kurang dari 3% dalam contoh) karena kandungan H2 dalam batubara kecil. Ini berbeda dengan bentuk cair atau gas hidrokarbon yang mengandung banyak porsi hidrogennya dalam molekul C-H. Titik embun (dew point) produk adalah temperatur jenuh yang sesuai dengan tekanan parsial total H2O dalam produk, atau
psiax 5268,3696,1492479,605625,04333,2725,0
4333,2 =+++
Angka tersebut sesuai dengan temperatur jenuh sekitar 148o F, yaitu dew point.
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/07
2.18
Tabel 2.6 Contoh spesifikasi batubara di Indonesia.
Parameter Contoh Persyaratan PT BA PT BA
PT Adaro
PT Kideco
PT Berau PT Jorong
PT Yamari
PT CDB
PT BAS
PT ADC
Suatu PLTU 1 2 Unit 1 Unit 2 Rentang Tipikal Tipikal Tipikal Tipikal Tipikal
Proximate Analysis ( As Received % by wt ) Volatile Matter 15.1 -30.0 15.00 - 40.00 40.00 39.00 38.00 35.20 40.00 15.00 38.00 35.20 35.20 Fixed Carbon 38.3 - 43.8 28.0 -62.0 28.00 - 62.00 62.00 38.00 35.50 39.00 28.00 38.00 28.00 36.20 Moisture Content 8.3 - 23.6 9.0 - 28.3 7.00 - 28.00 23.00 24.50 25.00 25.00 30.00 9.00 26.00 26.30 26.00 Ash Content 2.8 - 7.8 12.8 10.00 - 17.00 8.50 1.50 3.00 4.60 4.00 7.00 7.00 8.00 6.00 HGI 55.0 - 61.8 45 - 64.2 59.40 - 64.20 54.00 50.00 49.00 48.00 45 - 55 64.20 48.00 48.00 48.00 Heating value ( kcal / kg ) 4225 - 5242 4590 - 7060 ? 5100 5200 5100 5000 5300 - 5600 7000 5200 5100 5100 Ultimate Analysis ( As Received % by wt ) C 45.3 - 54.2 48.00 - 65.00 54.83 55.00 53.30 64.10 72 - 30 53.30 64.10 74.00 H 2.6 - 3.9 2.6 - 4.1 4.00 - 5.50 3.49 4.00 3.81 4.10 5.24 3.80 4.10 5.30 O 9.1 - 9.2 3 - 13.6 8.00 - 11.00 11.00 13.10 12.50 13.10 21.57 12.50 13.10 18.40
S 0.4 - 0.9 0.5 - 0.9 0.3 - 1.20 0.30 0.15 0.15 0.85 0.17 0.30 0.50 0.85
(max) N 0.9 - 9.1 1.1 0.70 - 1.10 0.70 1.00 1.00 1.10 0.72 1.10 1.00 1.00 Ash Analysis ( % by wt ) Silica ( SiO2 ) 42.4 - 83.5 42.4 - 83.5 50.00 - 75.00 75.00 35.00 47.00 42.40 31.60 42.00 47.00 42.40 32.80 Iron ( Fe2O3 ) 1.8 - 12.9 0.8 - 12.9 3.00 - 7.00 7.00 15.00 11.00 12.90 12.87 0.80 11.00 12.90 20.00 Aluminium Oxide ( Al2O3 ) 3.5 - 37.0 3.5 - 37.0 10.00 - 33.00 33.00 25.00 25.00 37.00 37.21 3.50 25.00 37.00 21.40 Calcium Oxide ( CaO ) 0.7 - 11.5 0.7 - 11.5 1.00 - 3.00 3.00 10.00 5.00 11.50 9.07 1.00 5.00 11.50 8.50 Magnesium Oxide ( MgO ) 0.3 - 8.3 0.3 - 8.3 0.50 - 1.50 1.50 4.00 2.40 8.30 1.12 0.30 2.40 8.30 3.10 Sodium oxide ( Na2O ) 0.1 - 5.9 0.1 - 6.8 0.60 - 3.50 3.50 1.00 0.80 6.80 0.27 0.60 0.80 6.80 0.70 Potasium Oxide ( K2O ) 0.1 - 0.8 0.1 - 0.8 0.20 -0.70 0.70 10.00 0.70 0.80 0.89 0.20 0.70 0.80 0.60 Phosphate ( P2O5 ) 0.04 - 1.3 0.04 - 1.3 0.10 0.10 0.05 0.04 Titanium ( TiO2 ) 0.3 - 1.4 0.80 1.20 0.48 Sulphur ( SO3 ) 0.1 - 0.6 0.1 - 6.6 8.00 2.50 4.33
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/07
2.19
Parameter Contoh Persyaratan PT BA PT BA
PT Adaro
PT Kideco
PT Berau PT Jorong
PT Yamari
PT CDB
PT BAS
PT ADC
Suatu PLTU 1 2 Unit 1 Unit 2 Rentang Tipikal Tipikal Tipikal Tipikal Tipikal
Fusion Point of Ash ( C ) ( In reducing Atmosphere ) Initial 1010 - 1500 1010 - 1500 1010 - 1500 1500 1150 1170 1120 1200 1500 1350 1150 1150 Softening 1190 - 1510 1190 - 1510 1190 - 1510 1510 1200 1220 1250 1210 1510 1500 1250 1200 Fluid 1350 - 1620 1350 - 1620 1350 - 1620 1620 1350 1370 1325 1260 1620 1500 1325 1250 Ukuran Butiran
> 50 mm max 3 % max 3 % max 3 % max 3 % max 3
% max 3
% max 3
% 0 - 5 mm max 3
% max 3
% max 3
% max 3
%
< 2.38 mm max 25 % max 25 % max 45 % max 20
% max 25
% max 25
% max 25
% max 20
% max 25
% max 25 %
max 25 %
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.20
2.8 Abu Batubara
Abu adalah sisa pembakaran bahan bakar seperti batubara, kayu, kertas dan lain sebagainya. Bahan mineral darimana abu terbentuk merupakan bahan yang tidak disukai yang terdapat dalam batubara. Bahan yang tidak mudah berubah sifat ini harus segera dibuang dari ruang pembakaran, karena bila menumpuk akan mengurangi efisiensi pembakaran dan akan merusak peralatan. Beberapa rentang komposisi kimia abu batubara adalah sebagai berikut:
Tabel 2.7 Komposisi kimia abu batubara.
Komponen Oksida Persentasi
SiO2 10 – 70
Al 2O3 8 – 38
Fe2O3 2 – 50
CaO 0,5 – 30
MgO 0,3 – 8
Na2O 0,1 – 8
K2O 0,1 – 3
TiO2 0,4 – 3,5
SO2 0,1 – 30 Tabel 2.8. Cadangan batubara Indonesia (juta ton)
Propinsi Cadangan Sumberdaya Total Terbukti Terkira Terukur Terunjuk Tereka Hipotetik
Aceh 28.2 28.2 Sumatera utara 1.5 1.5 Riau 286.8 838.6 1215 2340.4 Sumatera barat 107.1 37.5 115.3 692.9 64.3 1017.1 Jambi 48.9 48.9 Bengkulu 51.4 43.9 50 145.3 Sumatera selatan 1511.5 266 193.2 924.4 9941.3 12836.4 Banten 10.3 10.3 Jawa Timur 0.1 0.1 Kalimantan barat 186.7 186.7 Kalimantan selatan 1412.8 387.7 1420.6 531.8 3309.4 7062.3 Kalimantan tengah 8.7 181.1 19226.1 357 19772.9 Kalimantan timur 1885.7 1943.7 2375.1 1058.8 395 7658.3 Papua 121.7 121.7
4968.5 2678.8 4498.6 4227.6 34499.6 357 51230.1 Sumber : Direktorat Inventarisasi Sumberdaya Mineral, DJGSM, 2002 Tidak seluruh batubara Indonesia cocok digunakan sebagai bahan bakar pembangkitan listrik (PLTU) karena lebih dari 60 % batubara Indonesia termasuk batubara peringkat rendah (lignit dan subbituminus) dengan kadar air dan tar yang cukup tinggi. Karena itu diperlukan pengayaan.
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.21
Data di atas berbeda dengan data yang telah dipublikasikan sebelumnya oleh Direktorat Batubara (2000) yang memperkirakan cadangan batubara Indonesia secara keseluruhan adalah 36 milyar ton. Dengan cadangan yang besar ini dan asumsi tingkat pemanfaatan energi pada saat ini, cadangan batubara Indonesia dapat digunakan hingga lebih dari 200 tahun mendatang.
CONTOH SPESIFIKASI BBM
HSD Komposisi bahan dalam standar HSD di Indonesia adalah:
Tabel 2.9 Spesifikasi HSD / Solar
Item Unit Value Specific Gravity at 60/60 F 0.8396 Gross Calorific value kCal/kg 10923.38 Typical composition C 86.75 H 12.93 O N S 0.28 Ash H2O 0.03 Sediment 0.01 Total 100
2.5.1.1 MFO
Spesifikasi MFO terlihat pada Tabel 2.10 berikut :
Tabel. 2.10 Spesifikasi MFO
Item Unit Value Specific Gravity 0.9563 High heating value kCal/l 10.004 Typical composition C % wt 83.01 H % wt 11.91 O % wt 3.28 N % wt 0.42 S % wt 1.37 Ash % wt H2O % wt 0.01 Total % wt 100
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.22
Coal PLTU
Wood
Peat
Gasification Syngas PLTU PLTGPLTGU
LNGAmonia Urea
Gas kotaMethanol DME Automotive
Natural Gas EthylenePropylene
Met Acetate Ac Anhydride
Fischer-Trops Liquid
Power & Steam
Car Fuel Automotive
NaphthaWax
PLTA PLTP
Electrolysis
Fuel Cell Motor
Geo Thermal, Water Power &
Other Renewable Energy
Polyolefins
Sumber Energi PembangkitProduk Kimia
SEKTOR PEMBANGKIT LISTRIK
SEKTOR PEMBANGKIT LISTRIK
2H
2H
2.9 ALTERNATIF SUMBER ENERGI
Gambar 2.3 Skema proses energi gas dan energi terbarukan, dan pemanfaatannya, tanpa memasukkan bahan bakar minyak. Koreksi PLTU
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.23
Tabel 2.11 Studi Banding Antara beberapa Energi Terbarukan
Evaluation Solarthermal PV Hydro Wind OTEC Tidal Geo
Capital Cost Large Large Enormous Moderate Enormous Enormous Small Operating Cost
Moderate Moderate Negligible Small Unknown Negligible Small
Effieciency 15% 5-10% 80% 42% 7% 25% 60% Renewable yes Yes Yes Erratic Not
Needed Unclear Not
Needed Storage Not needed Unclear Built-IN Essential Not
Needed Unclear Not
Needed Pollution None really Waste heat None Visual None None Steam
Plumes Levelized Costs
25 centsKWh 16 centsKWh
4 cents KWh
4.5 centsKWh
unknown unknown Low
Environmental impact
Moderate Large Enormous Small Unknown unknown Small
Large scale Too expensive
Expensive proven proven unknown possible posible
Small scale Unit capacity
No 1000 MW
Difficult Depens average
Possible 2000-6000
MW
Definitely Highly variable
No As large as wise
Possible 250 MW
No 1000 MW
Sumber: Salequzzaman, Md and Newman, P,”Environmental Impacts of Renewable Energy:Case Study of Tidal Power”, 2000 Tabel 2.12 Potensi dan Kapasitas Terpasang Energi Terbarukan di Indonesia
Energi Potensi Kapasitas Persentase terpasang pemanfaatan ribu SBM ( MW ) ( MW )
Panas bumi 1.06E+08 1.97E+04 311.50 1.58 Tenaga air 3.96E+08 7.50E+04 3,245.00 4.33 Tenaga surya 2.16E+12 1.20E+09 0.88 0.00 Tenaga angin 1.66E+07 9.29E+03 0.23 0.00 Biomassa 2.68E+08 4.98E+04 177.85 0.36 Biogas 1.27E+02 6.85E+02 0.06 0.01 Gambut 1.69E+07 Pasang surut 1.29E+09 2.40E+05
Total 2.16E+12 1.20E+09 3,735.52 6.28 (Sumber : DJPLE, 1997)
2.5.1.1.1 Biomassa
Biomass adalah salah satu energi yang tersusun dari senyawa-senyawa organik. Dari segi pembangkitan energi, hal ini berarti pembangkit-pembangkit yang sudah ada dapat juga diganti dengan menggunakan bahan bakar biomass. Untuk negara-negara ASEAN, biomassa merupakan sumber energi yang penting. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor berikut:
1. Ekonomi
• Biomassa relatif lebih murah dimanfaatkan sebagai bahan bakar baik di sektor industri maupun domestik (misalnya kayu dan jenis bimassa lainnya)
• Ketersediaan lokal
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.24
• Baik di negara industri maupun Asia Tenggara energi biomassa terbukti dapat bersaing dalam industri berskala lebih besar
• Untuk negara pengimpor bahanbakar, pemanfaatan biomassa lokal dapat menghemat foreign exchange
2. Lingkungan
• Lingkungan lebih terjaga seiring dengan pengelolaan kayu dan biomassa lainnya sebagai sumber energi
• Menjaga iklim global, karena carbon-neutral, sementara penggunaan bahan bakar konvensional dapat menimbulkan green house effect
3. Pendapatan kota Penggunaan energi biomassa dapat memperkerjakan tenaga kerja 20 kali lebih banyak per unit dibandingkan dengan pengelolaan sumber energi lainnya.
4. Sosial
5. Efisiensi Peningkatan efisiensi dalam penerapan energi biomassa di teknologi modern dapat dilakukan dengan menggabungkan antara heat and power generation (cogeneration).
6. Energy mix
Sumber-sumber biomassa meliputi hutan (10-50% dari total penyedia bahan bakar kayu), wilayah non-hutan, dan limbah pertanian (7-8%).
Gambar 2.4 Potensi Limbah Pertanian di Negara ASEAN Sumber: FAO Regional Wood Energy Development Programme in Asia, 1994
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.25
Gambar 2.5 Potensi Energi Biomassa dari Limbah Pertanian (dalam Persentase Total Produksi Energi Primer)
Sumber: FAO Regional Wood Energy Development Programme in Asia, 1994
Diestimasikan bahwa Indonesia memproduksi 146,7 juta ton biomassa tiap tahunnya, hal ini sebanding dengan 470 GJ/year. Tabel berikut menunjukkan data yang lebih terperinci. Sumber-sumber biomassa ini dapat membantu mensuplai baik panas maupun energi listrik untuk rumah tangga maupun industri.
Jika dikonversikan menjadi energi listrik, sebagai contoh saw mill dengan kapasitas 1000-3000 m3/thn dapat memproduksi listrik sebesar 40-100 kWe menggunakan teknologi CHP (combined heat and power), sedangkan sugar mill dengan kapasitas 1000-4000 TCD (total cane/day) dapat memproduksi 3-10 MWe.
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.26
Tabel 2.13 Sumber Energi Biomassa di Indonesia
Sumber: Zentrum fur rationell Energieanwendug und Umwelt GmbH – ZREU, 2000
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.27
Tabel 2.14 Potensi teknologi biomassa dalam industri perkotaan
Mill size Capacity of CHP technology
Biomass Potential for power generation
1. Saw Mills 1000-3000 m3/y 40-100 kWe 0.6 m3 wood waste/m3 sawn timber
~ 130 kWh/m3 sawn timber 2. Plywood mills
40000-120000 m3/y
1.5-3 MWe 0.8 m3 wood waste/m3 plywood ~ 200 kWh/m3 plywood
3. Sugar mills 1000-4000 TCD 3-10 MWe 0.3 t bagasse/t sugarcane ~ 100 kWh/t sugarcane
4. Rice mills < 0.7 t/h > 0.7 t/h
30-70 kWe 100-300 kWe
280 kg husk/t paddy ~ 120 kWh/t paddy
5. Palm oil mills 20-60 t FFB/h 2-6 MWe 0.2 t EFB/t EFB 0.2 t fibre/t FFB
70 kg shells/t FFB ~ 160 kWh/t FFB
Sumber: Zentrum fur rationell Energieanwendug und Umwelt GmbH – ZREU, 2000
Gambar 2.6 Wilayah Indonesia yang Berpotensi untuk Pengembangan Energi Biomassa Sumber: Zentrum fur rationell Energieanwendug und Umwelt GmbH – ZREU, 2000
2.5.1.1.2 Biomass Co-generation
Biomass cogeneration sebagian besar didirikan di industri-industri berbasis biomassa seperti industri minyak sawit, kayu dan gula. Hingga kini pembangkit co-generation yang ada antara lain pembangkit dari limbah kayu di PT Siak Raya Timber, Pekanbaru, Sumatra (kapasitas 5.5 MW) dan pembangkit berkapasitas 35 t/h pada 35 bar yang diinstal di PT Kurnia Musi Plywood Industry, Palembang.
2.5.1.1.3 Biomass Gasifier
Gasifikasi biomassa berskala kecil dengan kapasitas sekitar 15-176 kW belum dapat dikomersialkan. Beberapa perbaikan teknis diperlukan terutama pada pengumpanan bahan bakar, pembersihan gas, penghilangan abu (ash) dan sistem kontrol overall.
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.28
2.5.1.1.4 Biogas Plant
Potensi biogas sangat substansial mengingat populasi penduduk yang makin bertambah dan membesar. Namun, hanya sebagian dari potensi ini yang benar-benar telah dimanfaatkan, dan terbatas hanya pada rumah tangga dan penerangan.
2.5.1.2 Waste Based Fuel
Telah dilakukan beberapa penelitian dengan membuat skala kecil tetapi belum memberikan hasil positif. Kendala utama adalah sifat limbahnya yang basah.
MKE 1 Bab 2 Sumber-sumber Energi Hen 20/02/10
2.29
XXX Tabel 3.24 Comparative study of the use of renewable energy.
Aspect Solar Energy Photo Voltaic Hydro Power Wind Power OTEC Tidal Geo Capital Cost Large Large Enormous Moderate Enormous Enormous Small Operating Cost Moderate Moderate Negligible Small Unknown Negligible Small Efficiency 15% 5 – 10% 80% 42% 7% 25% 100% Renewable Y Y Y Erratic Y Y N Storage Y Essential Not needed Not needed Pollution N N N N N Steam plumes Levelized Cost 25 c/kWh 16 c/kWh 4 c/kWh 5 c/kWh - - Low Environmental Impact Moderate Large Enormous Small - - Small Large Scale Too expensive Expensive Proven Proven - Possible Possible Small Scale No Difficult Possible Possible No Possible No Unit Capacity 1 000 MW Small to very
large Small Large to very
large 250 MW -
Source : Salequzzaman & Peter Newman, Murdoch university, Australia