ANALISIS POTENSI ENERGI TERBARUKAN BIOMASSA SAWIT DI DAERAH SEMUNTAI, KALIMANTAN TIMUR

Lukita Wahyu Permadi1, Ari Wibowo2, and Cindy Malfica3

1Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada,

Jl Grafika No 2, Yogyakarta 55281 Indonesia E-mail: lukita.wahyu.p@ieee.org

2Politeknik LPP,

Jl LPP no 1A, Balapan, Yogyakarta 55281 Indonesia E-mail: ariwibowo.lpp@gmail.com

3Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada,

Jl Grafika No 2, Yogyakarta 55281 Indonesia E-mail: cindy.malfica@gmail.com

ABSTRACT The increasing of load growth is a condition that cannot be avoided and will continue to grow each year. Limitations of the installed capacity of electrical power caused the energy crisis, especially in Indonesia. East Kalimantan is one of the areas experiencing electrical energy crisis with a deficit of 30 MW of power. One solution to meet the electricity needs in East Kalimantan is to use the potential of renewable energy. It is supported by the potential energy in that area by having palm biomass energy. This paper will discuss the calculation of palm oil potential as the power plant which is located in Semuntai area, East Kalimantan. In 2012, Semuntai produces an average 775 tons of fresh fruit bunches per day. This amount can produce 309.87 tons of biomass per day. The Biomass is used as fuel in the boiler of steam generation using Rankine Cycle. The electrical energy that is converted from biomass can generate up to 5,42 MW. This electrical energy can provide power for 18.07% from the total power deficit in East Kalimantan. Keywords : Energy Crisis, Renewable Energy, Palm Biomass Potential, Electrical Energy

PENDAHULUAN

Pertumbuhan beban listrik merupakan kondisi yang tidak dapat dihindari. Keterbatasan kapasitas pembangkit tenaga listrik menyebabkan krisis energi. Krisis energi merupakan masalah yang sangat fundamental di Indonesia. Energi listrik saat ini memegang peranan penting dalam pengembangan ekonomi nasional. Di negara-negara maju maupun negara berkembang, penggunaan energi listrik secara tepat dan berdaya guna tinggi merupakan syarat mutlak untuk meningkatkan kegiatan ekonomi nasional [1]. Keterbatasan energi primer juga merupakan salah satu masalah krisis energi di Indonesia. Sehingga perlu adanya energi baru dan terbarukan guna memenuhi kebutuhan energi yang terus meningkat.

Kalimantan Timur merupakan provinsi di Indonesia yang masih mengalami krisis energi. Kebutuhan listrik di Kalimantan Timur adalah sekitar 234,35 MW. Beban puncak di Kalimantan Timur sendiri adalah sekitar 264,38 MW [2]. Kekurangan daya listrik di Kalimantan Timur sebesar 30,03 MW. Hal ini mengakibatkan terjadinya pemadaman bergilir di provinsi Kalimantan Timur.

Kalimantan Timur merupakan distrik PT Perkebunan Nusantara (PTPN) XIII (Persero) yang beroperasi pada sektor perkebunan kelapa sawit. PTPN XIII memiliki 3 unit kebun, salah satunya di daerah Semuntai. Daerah Semuntai pada tahun 2012 dapat memproduksi rata-rata 775 ton sawit setiap harinya. Sawit tersebut lalu diproses di pabrik hingga menghasilkan minyak kelapa sawit dan limbah sawit yang berupa cangkang, serat dan tandan kosong [3].

Limbah tersebut biasanya dijadikan sebagai pupuk untuk lahan perkebunan kelapa sawit. Namun, ternyata limbah sawit tersebut memiliki dampak buruk terhadap lingkungan. Proses penguraian limbah sawit tersebut akan menimbulkan efek panas dan mengeluarkan gas CH4 yang cukup berbahaya bagi lingkungan [3]. Limbah sawit sebaiknya didiamkan terlebih dahulu hingga proses penguraian selesai, sebelum digunakan sebagai pupuk. Proses ini membutuhkan lahan yang sangat besar sehingga tidak efektif.

Pengolahan limbah dengan mengkonversinya menjadi biomassa merupakan cara yang cukup efisien. Biomassa tersebut akan digunakan sebagai bahan bakar

dalam pembangkitan tenaga listrik. Pembangkitan tenaga listrik akan dapat menanggulangi masalah krisis energi di Kalimantan Timur.

METODE PENELITIAN

Gambar I. Diagram alir metode penelitian

Penelitian ini menggunakan metode survei kualitatif. Metode ini merupakan metode yang bersifat deskriptif dan induktif dengan menggunakan data yang ada. Metode ini menggunakan subjek area perkebunan sawit di daerah Semuntai dengan objek penelitian adalah produksi tandan buah segar (TBS) di daerah Semuntai dan kebutuhan listrik di Kalimantan Timur. Data objek diambil melalui data sekunder produksi kelapa sawit dari laporan tahunan distrik PT Perkebunan Nusantara XIII (Persero). Data kebutuhan listrik di Kalimantan Timur diperoleh dari data statistik neraca daya PT PLN (Persero) 2012. HASIL DAN PEMBAHASAN

Produksi kelapa sawit di Semuntai

Luas areal perkebunan sawit di daerah Semuntai mencapai 17.569 Ha. Dalam aktivitasnya, produksi pabrik kelapa sawit

menghasilkan limbah dalam volume yang besar.

Tandan buah segar (TBS) merupakan hasil produksi dari perkebunan kelapa sawit yang menghasilkan produk utama, yaitu minyak mentah CPO dan kernel [4]. Selain itu juga dihasilkan limbah padat berupa serat, cangkang dan tandan kosong [5].

Berdasarkan Tabel I, pada tahun 2012 total produksi Tandan Buah Segar (TBS) di daerah Semuntai adalah sekitar 247.900 Ton/Tahun. Pengoperasian pabrik dalam setahun yakni 320 hari operasi. Sehingga didapatkan total rata-rata produksi TBS dalam sehari yakni sekitar 775 ton.

Tabel I. Realisasi dan Proyeksi Total TBS

Terolah

Tahun Total TBS

(Ton/Tahun) Total TBS (Ton/hari)

2006 177.612 555

2007 161.334 504

2008 179.513 561

2009 239.483 748

2010 241.992 756

2011 231.863 725

2012 247.900 775

*2013 196.277 613

*2014 200.122 625

*2015 197.068 616

* proyeksi produksi TBS terolah pada tahun berikutnya Potensi biomassa sawit di Semuntai

Potensi biomassa limbah padat yang diperoleh dari total keseluruhan produksi TBS terolah (ton/hari) terdiri dari bagian 5% cangkang, 12% serat dan 23% tandan kosong [5]. Tabel II. Realisasi dan Proyeksi Total Potensi

Biomassa (ton)

Tahun Total

Produksi (Ton/hari)

Total Biomassa (Ton/hari)

2006 555 222.015

2007 504 201.668

2008 561 224.391

2009 748 299.354

Mulai

Menentukan Subjek

Menentukan Objek

Pengolahan Data

Analisis Biomassa Sawit

Analisis Potensi

Pembangkitan Biomassa

Sawit

Selesai

Tahun Total

Produksi (Ton/hari)

Total Biomassa (Ton/hari)

2010 756 302.490

2011 725 289.829

2012 775 309.875

2013* 613 245.346

2014* 625 250.153

2015* 616 246.335

* proyeksi biomassa yang dihasilkan pada tahun berikutnya

Mengacu pada Tabel II, pada tahun 2012 diperoleh nilai total TBS terolah rata-rata sebesar 775 ton/hari. Berdasarkan analisis perhitungan dari 5% limbah padat cangkang diperoleh potensi biomassa sebesar 38.73 ton, 92.96 ton dari 12% serat dan 178.18 ton dari 23% tandan kosong yang dihasilkan setiap harinya. Total potensi biomassa yang dapat dihasilkan adalah sebesar 309.875 ton/hari.

Teknologi Pembangkitan

Pada dasarnya konsep pembangkitan tenaga listrik biomassa sawit (PLTBS) mengacu pada siklus dasar uap Rankine [6], dimana konsepsi thermodinamikanya dimulai dari proses pembangkitan uap di dalam Boiler. Air isian Boiler yang mengalami treatment sesuai parameter kerjanya diuapkan di dalam pipa-pipa Boiler dengan pemberian panas melalui pembakaran bahan bakar cangkang dan sabut maupun tandan kosong. Uap yang dihasilkan Boiler melalui superheater merupakan jenis superheat steam yang memiliki nilai enthalphi yang tinggi.

Gambar II. Proses Siklus Rankine

Gambar III. Diagram T-S Siklus Rankine

Uap Boiler dimasukkan ke dalam Turbin Kondensasi (condensing turbine) yang memiliki exhaust pressure mendekati keadaan vacuum. Selisih kalor yang masuk dan keluar semuanya akan diekstraksi menjadi tenaga untuk membangkitkan Listrik melalui Turbin Alternator [6]. Hasil kondensat yang divacuumkan di kondenser akan di pompa kembali untuk seterusnya dimasukkan ke tangki kondensat dan disirkulasikan kembali sebagai air isian ke Boiler sehingga siklus akan berulang.

Analisis Potensi Pembangkitan Biomassa

Sawit

Produksi kelapa sawit (Tandan Buah Segar) di daerah Semuntai Kalimantan Timur adalah sekitar 775 ton/hari. Dalam setiap jam, produksi tandan buah segar dapat mencapai sekitar 33.991,22 kg/jam. Dari produksi tersebut didapatkan berat cangkang 2.039 kg/jam, serat 4.419 kg/jam, dan tandan kosong 7.648 kg/jam.

Kalori yang dapat dihasilkan dari bahan bakar cangkang, serat dan tandan kosong dapat dihitung melalui nilai Lower Heating Value (LHV) [5]. LHV merupakan Nilai kalor yang diperoleh dari pembakaran 1 kg bahan bakar tanpa memperhitungkan panas kondensasi uap air.

LHVcangkang = (19.385 – M(%).218,9) x 0,24 (1)

LHVserat = (18.631 – M(%).211,3) x 0,24 (2) LHVtankos = (16.957– M(%).194,6) x 0.24 (3)

Dari persamaan (1),(2) dan (3) diperoleh nilai kalor masing-masing sebesar 2.540 kkal/kg pada cangkang, 2.433 kkal/kg pada serat dan tandan kosong sebesar 1.734 kkal/kg.

Besar nilai kalori tersebut dihitung pada kadar air (%M) cangkang dan serat 40% dan

tandan kosong 50%. Energi panas ini akan digunakan sebagai energi untuk boiler. Dengan asumsi, boiler menggunakan tekanan pada 55 bar, temperatur uap 400

0C, dan

efisien 85% maka kapasitas uap yang dihasilkan adalah sekitar 36.257 kg/jam dan enthalpy yang dihasilkan sekitar 3.184,48 kJ/kg.

Uap boiler akan dimasukkan ke dalam Turbin Kondensasi dengan tekanan -0,5 bar dan temperatur 48

oC. Enthalpy yang

dihasilkan dari proses ini adalah sekitar 2.645,9 kJ/kg. Tenaga yang dapat dibangkitkan merupakan selisih energi kalor yang masuk dan keluar dikalikan dengan kapasitas uap [7].

W = KU x (h1-h2) x 0.0002777 (4) W : Daya terbangkit (kW) KU : Kapasitas Uap (kg/jam) h1 : Nilai enthalpy boiler (kJ/jam) h2 : Nilai enthalpy turbin kondensasi (kJ/jam)

Dari hasil perhitungan pada persamaan

(4) didapatkan daya terbangkit sekitar 5.472 kW atau sekitar 5,47 MW. Dengan krisis energi di Kalimantan Timur, yakni sekitar 30,4 MWh, Daya yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga biomassa sawit tersebut dapat menyediakan 18.07% dari kekurangan daya listrik.

Tahun Total

Produksi (Ton/hari)

Daya Terbangkit

(MW)

2006 222,02 3,89

2007 201,67 3,53

2008 224,39 3,93

2009 299,35 5,24

2010 302,49 5,29

2011 289,83 5,07

2012 309,87 5,42

2013* 245,35 4,29

2014* 250,15 4,38

2015* 246,34 4,31

* proyeksi daya terbangkit yang dihasilkan pada tahun berikutnya

KESIMPULAN

1. Areal perkebunan yang luas serta produktivitas rata-rata kelapa sawit pada tahun 2012 yang mencapai 775 ton/hari menunjukkan bahwa daerah Semuntai memiliki potensi biomassa sawit sebagai

energi alternatif terbarukan yang cukup besar.

2. Pemanfaatan limbah padat sawit sebagai potensi biomassa merupakan langkah yang tepat dan sangat bermanfaat dalam menanggulangi krisis energi di Kalimantan Timur serta menjadi solusi dalam mengurangi dampak negatif terhadap lingkungan akibat penumpukan limbah sawit.

3. Daya listrik yang dapat dibangkitkan dari biomassa sawit adalah sebesar 5.42 MW. Daya tersebut dapat menyediakan 18.07% dari total kekurangan daya listrik di Kalimantan Timur

4. Pembangunan pembangkit listrik tenaga biomassa sawit (PLTBS) perlu direalisasikan sebagai pemanfaatan energi terbarukan di Kalimantan Timur.

UCAPAN TERIMA KASIH

Terima kasih kami ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan kami waktu serta kesehatan sehingga dapat menyelesaikan paper ini dengan baik. Terima kasih kepada distrik Kalimantan Timur PT Perkebunan Nusantara XIII (persero) yang telah memberikan data-data yang dibutuhkan. Terima kasih kami ucapkan kepada Bapak Drs. Sukoco, M.Pd, M.T. atas masukan dan saran yang diberikan selama pembuatan paper ini.

DAFTAR PUSTAKA

1. Fauzi, Farit., 2009, Pemanfaatan Sel Surya sebagai Catu Daya Peralatan Penerangan.

2. Tim PLN., 2012, Buku Statistik PLN 2012, Vol 1, Hal 1.

3. Budiarto, dan Agung., 2009, Potensi Energi Limbah Pabrik Kelapa Sawit, Hal 24.

4. Basiron., Sukaimi., Darus., and Yusof., 1985, Palm Oil Factory Process Handbook, Palm Oil Research Institute of Malaysia, Malaysia.

5. Lynn, Wright., Boundy, Bob., G Badger , Philip., Periack, Bob., and Davia, Stacy., 2009, Biomass Energy Data Book : Edition 2, Oak Ridge, Tenesse, US.

6. Vandagrif., 2001, Practical Guide To Industrial Boiler Systems, Marcell Dekker.Inc., New York, US.

7. Mujeebu, M. Abdul., and Abdullah, MZ., 2009, Biomass Based Cogeneration and Trigeneration for Effective Heat Recovery and Waste Management, Kuwait Waste Management 2009.