SUBSTITUSI MINYAK BUMI SEBAGAI SUMBER ENERGI

PADA PEMBANGKIT LISTRIK SKALA KECIL DAN PEMOMPAAN AIR DENGAN GAMBUT ATAU SEKAM PADI

(Oleh : Rohmadi Ridlo, Bambang Sucahyo dan Sjaffriadi)

I. PENDAHULUAN

Penyediaan energi listrik di Indonesia selama 21 tahun Pembangunan Jangka Panjang Tahap Pertama (PJP I) ditandai oleh satu ciri utama, yaitu laju pertumbuhan yang tinggi. Laju pertumbuhan konsumsi listrik Indonesia (mencapai sekitar 14%/tahun) termasuk sangat tinggi dibandingkan dengan laju rata-rata pertumbuhan konsumsi listrik Asia (7,4%/tahun) dan Dunia (3,6%/tahun). Kecenderungan konsumsi energi listrik yang meningkat itu dan adanya fakta penurunan suplai energi yang berasal dari minyak bumi menuntut pengembangan teknologi baru guna memanfaatkan sumber energi alternatif.

Sumberdaya energi alternatif seperti angin, surya dan gelombang memang terus dikembangkan banyak negara termasuk Indonesia, namun hingga kini perkembangan teknologi ini belum optimal mengingat masih belum layak secara ekonomis.

II. SISTEM GASIFIKASI BIONER-1

Gasifikasi dapat didefinisikan sebagai pembentukan gas mampu bakar (CO, H2 dan CH4) dari hasil reaksi kimia bahan bakar padat (dalam hal ini adalah gambut dan sekam padi) dengan media gasifikasi (udara, uap air, oksigen ataupun CO2) pada temperatur tinggi. Proses gasifikasi merupakan proses pembakaran parsial bahan baku padat, melibatkan reaksi antara oksigen dengan bahan bakar padat. Uap air dan karbon dioksida hasil pembakaran direduksi menjadi gas yang dapat dibakar, yaitu karbon monoksida dan hidrogen.

Teknologi gasifikasi ini memanfaatkan gambut dan sekam padi. Sistem gasifikasi gambut dan sekam padi tersebut dinamakan Bioner-1. Sistem gasifikasi Bioner-1 mempunyai manfaat, yaitu: memproduksi listrik skala 18 kW dan mampu memompa air dengan kapasitas 150 m3/jam.

Produk gasifikasi berupa bahan bakar gas mempunyai beberapa keuntungan seperti mudah ditransfer, pengendalian pembakaran mudah, konstruksi burner sederhana, emisi partikel tidak ada atau sedikit, dan polusi berkurang.

Sistem gasifikasi Bioner-1 terdiri dari tiga sistem utama, yaitu: sistem pembuatan gas (gasifier/reaktor), sistem pembersihan dan pendinginan gas dan sistem pemanfaatan gas. Gas hasil gasifikasi dimanfaatkan sebagai bahan bakar mesin diesel. Tenaga dari mesin diesel digunakan untuk menggerakkan generator menghasilkan listrik sampai sebesar18 kW atau untuk menggerakkan pompa air dengan kapasitas 150 m3/jam (dapat digunakan untuk mengairi areal persawahan seluas 4 ha).

Gambar 1. Skema sistem gasifikasi Bioner-1

Gambar 2. Sistem distribusi gas dan minyak solar ke dalam motor diesel

Gambar 3. Skema Reaktor dari Bioner-1

Tabel 1. Spesifikasi motor diesel

Uraian

F3L 912

F2L 912

Jumlah silinder

3

2

Diameter silinder

100 mm

100 mm

Langkah torak

120 mm

120 mm

Konsumsi bahan bakar

224 g/kWh

223.5 g/kWh

Perbandingan kompresi

17

17

Isi silinder

2827 cc

1885 cc

Berat bersih

270 kg

-

Daya kontinyu

24 kW

14 kW

Gambar 4. Bioner-1

Gambar 5. Temperatur di dalam gasifier

Keunggulan Bioner-1 adalah dapat diterapkan di daerah terpencil yang mempunyai lahan gambut atau areal persawahan dimana pada umumnya harga BBM relatip lebih mahal. Motor diesel yang ada pada sistem gasifikasi Bioner-1 dapat digunakan secara simultan atau sendiri-sendiri tergantung keperluan.

III. PROSEDUR OPERASI

Secara singkat petunjuk prosedur pengoperasian gasifikasi adalah sebagai berikut.

¨ Reaksi gasifikasi berlangsung di gasifier (reaktor) dimana gas dihasilkan.

¨ Gambut atau sekam padi diumpankan secara kontinyu pada bagian atas gasifier yang terbuka dan mengalir turun ke bawah karena gravitasi. Udara sebagai media gasifikasi masuk melalui pori/celah unggun gambut atau sekam padi.

¨ Pada awalnya, produk gas dikeluarkan dari sistem gasifikasi Bioner-1 dengan menggunakan bantuan venturi. Setelah sekitar 10 menit produk gas ditarik ke dalam motor diesel karena langkah hisap motor diesel.

¨ Produk gas dari gasifier yang masih mengandung debu, tar dan uap air didinginkan dan dibersihkan pada sistem pendinginan dan pembersihan gas. Sistem pembersihan dan pendinginan gas terdiri dari filter, cooler dan scrubber. Gas bersih yang keluar dari sistem pendinginan dan pembersihan gas digunakan sebagai bahan bakar motor diesel (sebagai substitusi minyak diesel).

¨ Pemakaian gas hasil gasifikasi untuk motor diesel masih memerlukan sejumlah kecil minyak solar.

¨ Sistem distribusi gas dan minyak solar ke dalam motor diesel dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 6. Gambaran alur proses dalam Bioner-1

Motor diesel yang digunakan untuk menghasilkan listrik adalah motor diesel tipe F3L 912 sedangkan untuk menggerakkan pompa air adalah tipe F2L 912, keduanya menggunakan sistem berpendinginan udara. Spesifikasi peralatan motor diesel tipe F3L 912 dan F2L 912 disajikan pada Tabel 1.

Temperatur di dalam gasifier dimonitor dengan menggunakan alat termokopel. Posisi alat ukur temperatur dapat dilihat pada Gambar 3. Seluruh peralatan sistem gasifikasi Bioner-1 ditempatkan di atas trailer, memudahkan pemin-dahan alat tersebut ke tempat lain (Gambar 4).

Gambar 5 menunjukkan perubahan temperatur di dalam gasifier dengan bahan bakar gambut sebagai fungsi waktu. Dengan mengetahui profil temperatur tersebut, dapat diketahui sampai sejauh mana bahan bakar telah bereaksi (dikonsumsi). Zona oksidasi diindikasikan dengan tingginya temperatur. Dari data gambar tersebut nampak bahwa, zona oksidasi tidak menetap pada daerah tertentu (bergeser). Hal ini disebabkan oleh ketinggian unggun gambut dalam gasifier tidak terjaga konstan (disebabkan oleh turun dan naiknya unggun karena reaksi dan pengisian kembali bahan bakar). Ketidakstabilan ketinggian unggun berpengaruh terhadap penetrasi laju udara masuk ke dalam gasifier dan berakibat pada kualitas dan kuantitas produk gas. Perubahan kualitas dan kuantitas produk gas juga disebabkan oleh bervariasinya kadar air dalam bahan baku, komposisi bahan baku gambut, dan lamanya waktu tinggal bahan baku dan gas hasil di daerah reduksi.

IV. EFISIENSI BAHAN BAKAR

Hasil monitor temperatur di dalam gasifier dapat digunakan untuk mengontrol dan mengetahui kapan pengisian kembali bahan bakar harus dilakukan. Bahan bakar yang digunakan pada motor diesel tidak semata dari gas hasil gasifikasi, tetapi masih memerlukan sejumlah kecil minyak solar supaya penyalaan sendiri (auto ignition) dalam silinder motor masih bisa berlangsung. Persentasi minyak solar yang digantikan gas hasil gasifikasi sekam padi mencapai 67-87%, sedangkan dari gambut sekitar 64-77,5%. Laju rata-rata pemakaian gambut dan sekam padi berturut-turut sekitar 20 kg/jam dan 24 kg/jam. Konsumsi gambut dan sekam padi per kWh listrik berturut-turut dihitung sebesar 2,38 kg/kWh dan 1,5 kg/kWh.

Efisiensi konversi gambut menjadi listrik sekitar 8%, sedangkan sekam padi menjadi listrik sekitar 15%. Rendahnya efisiensi konversi gambut menjadi listrik disebabkan oleh masih adanya gambut yang belum sempat tergasifikasi. Hilangnya energi (tidak menjadi energi listrik) dalam sistem gasifikasi Bioner-1 disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya: terabsorpsi oleh gasifier, terabsorpsi oleh sistem pendingin dan pembersih gas, dan ikut sebagai gas buang.

V. PENUTUP

Produk samping tar sebagian kecil masih lolos dari sistem pembersih gas. Produk tersebut teramati pada waktu dilakukan pembongkaran motor diesel. Tar yang masuk ke dalam motor diesel diatasi dengan penyalaan motor diesel sekitar 10 menit menggunakan minyak solar menjelang akan dilakukannya shutdown, dengan cara demikian tar yang masuk ke motor diesel akan terbakar habis.

GASIFIKASI GAMBUT DAN SEKAM PADI

UNTUK PEMBANGKITAN LISTRIK SKALA KECIL DAN PEMOMPAAN AIR

Oleh :
Rohmadi Ridlo, Bambang Sucahyo dan Sjaffriadi