Batubara PENGEMBANGAN RANCANG BANGUN GASIFIER-BATUBARA

MINI UNTUK MENUNJANG KETERSEDIAAN ENERGI DI UMKM

DAN PENGGANTI BBM PADA MESIN GENERATOR LISTRIK 1 KW Yenny Sofaeti,Slamet Suprapto,Sumaryono,Nurhadi, Dahlia Diniyati, Yusnanto, Dedi Yaskuri, Wahid Supriatna, Rudy Saputra, Ropik.

Dengan semakin meningkatnya kebutuhan energi di Indonesia sementara ketersediaan BBM semakin berkurang, maka perlu dikembangkan energi non-BBM yang terjamin ketersediaannya. Dari sekian banyak energi alternatif yang telah diperkenalkan kepada masyarakat, hanya energi batubara yang telah siap dimanfaatkan baik dari sisi ketersediaan maupun teknologinya. Namun bukannya tidak ada kendala, sampai sekarang permasalahan lingkungan menjadi isu penting yang menghambat keberhasilan batubara sebagai energi alternatif baik pada industri besar maupun kecil. Oleh karena itu penelitian dan pengembangan teknologi pemanfaatan batubara khususnya di UMKM harus terus dikembangkan untuk menghasilkan energi yang bersih dan efisien baik sebagai bahan bakar langsung maupun tidak langsung.

65

Batubara

Salah satu teknologi pemanfaatan batubara yang dapat menghasil-kan

energi bersih adalah teknologi konversi batubara melalui gasifikasi.

Oleh karena itu, perlu dilakukan rancang bangun unit gasifier batubara

dengan skala yang sesuai dengan kebutuhan

UMKM, yakni ±6 liter minyak tanah/jam atau setara dengan 12 kg

batubara/jam. Pada tahun anggaran 2013 rancang bangun gasifier

telah dikembangkan tidak hanya untuk bahan bakar langsung tapi

juga untuk konversi BBM pada generator 1 kW di dalam menunjang

program Desa Mandiri Energi Lokal.

Tujuan penelitian adalah untuk melakukan pengembangan rancang

bangun gasifier skala UMKM dan pemanfaatannya dan pengganti

BBM pada generator listrik kapasitas 1 kW serta tindak lanjut

kerjasama pengembangan gasifier pada industri pengeringan kopi

di Kabupaten Lahat dengan Balitbangnovda Sumsel.

Di dalam melaksanakan kegiatan pengembangan rancang bangun

gasifier-mini batubara, metodologi pelaksanaannya sebagai berikut:

- Membuat desain dan rancangan gasifier tipe up draft dengan

system two stages (hasil studi literatur dimana sistem tersebut

sesuai dengan karakteristik batubara),

- Membuat desain atau rancangan unit pemanfaatannya baik

untuk UMKM maupun untuk genset 1 kW secara terintegrasi

yang terdiri dari reaktor gasifier, cyclone, scrubber, penyaring

tar, condensor, gas storage, burner pembakar, tungku

pembakar serta perangkatnya.

- Membuat rancangan pengering hasil pertanian dan tungku

UMKM berbahan bakar produser gas .

- Melakukan uji kinerja hasil rancang bangun mulai dari kinerja

reaktor gasifier.

- Melakukan pengujian baik kualitas maupun kuantitas gas dari

mulai output gas, cyclone, filter, condensor, sampai ke burner

pembakar.

- Menghitung keekonomian dengan membandingkan konsumsi

LPG.

66

Batubara - Melakukan kompilasi data dengan memadukan semua data

hasil pengamatan ujicoba gasifikasi batubara untuk

menghasilkan gas batubara secara sistematis dan riil pada

setiap langkah ujicoba pada variabel proses yang dipilih. Data

yang dihimpun berasal dari kegiatan litbang sebelumnya,

referensi literatur dan hasil percobaan saat ini.

- Bahan, data dan informasi yang diperoleh kemudian diolah dan

dianalisa serta disajikan dalam tabulasi atau grafik untuk

dibandingkan dengan target percobaan. Hasil rancangan yang dilaksanakan pada tahun anggaran 2013

adalah gasifier dengan system two stages. Gasifier tersebut

mempunyai dua out put gas produser, out put pertama berada di

atas zona gasifikasi, sedangkan out put kedua berada di atas zona

pengeringan. Out put gas di zona pengeringan terintegrasi dengan

unit pengering hasil pertanian. Sedangkan out put dari zona

gasifikasi masuk ke dalam proses pemurnian. Hasil rancangan

gasifier two stages yang terintegrasi terlihat pada Gambar 22. Nilai kalor batubara yang digunakan untuk proses gasifikasi adalah

5.708 kal/g dan 5.852 kal/g. Sedangkan sisa proses gasifikasi berupa

Gambar 22. Performa lidah api pada kantung api

67

Batubara

kokas rata-rata mempunyai nilai kalor > 7.000 kal/g dengan kadar

karbon > 80%. Dengan kondisi tersebut perlu optimalisasi zona

reduksi dan pembakaran melalui peningkatan kualitas uap air

sebagai pereaksi atau dengan memanfaatkan tabung penampung

abu sebagai reaktor gasifikasi. Sehingga sistem gasifikasi two

stages menjadi three stages.

Untuk mengetahui nilai keekonomian gasifier batubara skala UMKM, telah dilakukan perhitungan sederhana melalui data input

biaya energi percobaan penguapan air dibandingkan dengan LPG,

kayu dan briket batubara di dalam bejana yang sama. Diasumsikan

lamanya operasi 8 jam/hari atau 20 hari/bulan atau 12 bulan/tahun

untuk menguapkan air 100 liter/hari, sehingga diperoleh hasil

seperti yang terlihat pada Tabel di bawah ini.

Tabel 1. Analisis keekonomian gasifier batubara skala UMKM dengan

asumsi investasi 40 juta rupiah

satuan Gasmin Briket bb LPG 12 kg LPG 50 kg

Peralatan Gasifier, tungku briket tabung, tabung,

tungku kompor kompor

investasi awal Rp 40.000.000 500.000 2.000.000 5.000.000

Operasional

Bahan bakar jenis batubara briket bb LPG LPG

Rp/hari 83.160 166.500 166.563 287.000

Perawatan alat Rp/hari 8.333 3.333 0 0

Depresiasi alat Rp/hari 33.333 417 1.667 4.167

Total biaya operasi Rp/hari 124.827 170.250 168.229 291.167

Selisis biaya produksi dg Rp/hr 45.423 43.403 166.340

gasmin

Rp/th 10.901.600 10.416.600 39.921.600

Waktu pengembalian th 3,7 3,8 1,0

modal

Sedang Menarik

Perhitungan keekonomian dihitung berdasarkan perkiraan biaya

investasi, biaya operasional dan selisih biaya produksi antara gasifier,

briket batubara, LPG 12 kg dan LPG 50 kg. Biaya operasional diambil

Batubara dari data pengujian penguapan air dengan biaya tertinggi yakni Rp. 831,6/liter – terendah Rp. 605/liter. Total biaya operasional gasifier Rp/hari adalah 124.827 dengan asumsi harga batubara Rp. 1100/ kg,

briket batubara Rp. 170.250,- LPG 12 Kg Rp. 168.229 dan LPG 50 Kg

sebesar Rp 291.167,-. Dengan perkiraan biaya investasi unit gasifier

sebesar Rp. 40.000.000,- maka perbandingan waktu pengembalian

modal yang paling menarik adalah dengan LPG 50 kg, yakni hanya

dalam 1(satu) tahun, sedangkan perbandingan pengembalian biaya

investasi dengan LPG 12 kg dan briket batubara hampir sama, masing-

masing 3,8 tahun untuk LPG 12 kg dan 3,7 tahun dengan briket

batubara. Dengan demikian investasi gasifier mini berbahan bakar

batubara akan menarik untuk menggantikan LPG 12 kg khususnya

LPG 30 Kg di UMKM. Kesimpulan 1. Hasil rancangan gasifier dengan kombinasi peraksi steam/uap air

telah memperlihatkan kinerja yang lebih baik dibandingkan dengan

gasifier yang tanpa kombinasi pereaksi steam. Hal tersebut

ditunjukkan dengan energi yang dihasilkan dengan laju alir

batubara 5 – 5,5 kg/jam mampu menguapkan air sebanyak

86- 88% dibandingkan dengan gasifier tanpa pereaksi steam

yang hanya mampu menguapkan air 60 - 80%.

2. Gasifier skala UMKM dapat menggunakan batubara bubuk

dengan ukuran minimal 1 cm menghasilkan gas mampu bakar

tanpa terjadi slagging, artinya gasifier skala UMKM dapat

menggunakan batubara bubuk yang banyak dijumpai pada

batubara muda.

3. Dengan melalui modifikasi pada carburator dan nozle bahan bakar,

genset 1 Kw berbahan bakar BBM berhasil diganti menjadi

berbahan bakar gas produser dan mampu menyalakan lampu

sampai 700 watt selama 13 jam berturut-turut.

4. Hasil rancangan gasifier two stages menghasilkan gas produser

sebagai external (bahan bakar langsung) maupun internal

combustion (bahan bakar gas engine). Sebagai bahan bakar

internal combustion gas mampu bakar mengandung kandungan

69

Batubara

tar sedikit lebih tinggi, yakni 25 mg/Nm3 dari standard tar untuk

gas enginee yakni < 20 mg/Nm3 dan nilai kalori 1550 Kkal/Nm3,

sehingga masih perlu penyempurnaan sistem pemurnian agar

dapat menurunkan kandungan tar di dalam gas. Sedangkan

untuk external combustion, tar dapat terbakar bersama dengan

gas mampu bakar pada burner sehingga akan meningkatkan

nilai kalor gas mampu bakar karena tar mempunyai nilai kalor

yang cukup tinggi, yakni 8000 Kkal/kg, sehingga mempunyai

nilai ekonomis yang cukup tinggi. 5. Dari perhitungan keekonomian, gasifier skala UMKM khususnya

untuk external combustion mempunyai nilai keekonomian yang

cukup menarik sehingga dapat bersaing dengan LPG 12Kg

maupun LPG 50 Kg. Dengan perkiraan investasi gasifier skala

UMKM sebesar Rp. 40.000.000,- dengan life time Pay Back of

Time gasifier selama 5 (lima) tahun , maka apabila dibandingkan

dengan LPG 50 Kg investasi gasifier akan kembali dalam kurun

waktu hanya satu tahun dan perbandingan dengan LPG 12 Kg

akan kembali dalam kurun waktu 3,8 tahun.

Saran

1. Dari hasil rancangan dan pengujian maka untuk menghasilkan

gas produser yang optimum masih diperlukan modifikasi pada

reaktor dengan mengoptimalkan zona reduksi dan pembakaran

sehingga diharapkan akan meminimalkan kandungan tar dan

meningkatkan konsentrasi gas CO dan hidrogen sebagai

indikator berhasilnya kinerja gasifier.

2. Untuk aplikasi ke industri perlu mempelajari kebutuhan energi

dimasing-masing industri, hal ini untuk menentukan rancangan

dimensi gasifier.

3. Untuk pemanfaatan pada genset masih perlu dilakukan

pengujian parameter-parameter lainnya yang khususnya yang

berhubung-an dengan kualitas gas dan ketahanan genset.

70