ADSORBED NATURAL GAS (ANG) TEKANAN RENDAH UNTUK KENDARAAN BERMOTOR. Rudy Indarto

Transkripsi

1 ADSORBED NATURAL GAS (ANG) TEKANAN RENDAH UNTUK KENDARAAN BERMOTOR Rudy Indarto Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi "LEMIGAS" S A R I Sudah saatnya Indonesia mengganti Bahan Bakar Minyak (BBM) dengan Bahan Bakar Gas (BBG) untuk sektor transportasi. Kebutuhan BBM untuk kendaraan sudah mencapai 90% dari kebutuhan BBM nasional yaitu barel per hari. Penggunaan tabung CNG untuk kendaraan bermotor yang sudah dilakukan selama ini masih banyak kekurangannya yaitu ukuran tabung yang besar dan tekanan operasi yang tinggi mencapai 3000 psig. Teknologi tabung ANG (Adsorbed Natural Gas) yang sedang dikembangkan di dunia dapat memberikan solusi atas kekurangan tabung CNG tersebut. Tekanan operasi tabung ANG yang rendah sekitar 500 psig memungkinkan untuk dibuat bentuk tabung yang fleksibel sesuai kebutuhan sehingga akan menghemat ruangan dalam kendaran. Selain itu juga mengurangi biaya operasional dan investasi karena tidak memerlukan energi yang besar untuk menaikkan tekanan dalam tabung yang tidak terlalu besar. Faktor keamanan lebih terjamin karena selain tekanan rendah tabung ANG berisi adsorben yang mengurangi resiko meledak. Kata kunci : CNG, kendaraan bermotor, tabung ANG 1. PENDAHULUAN Di sejumlah negara penggunaan gas-alam sebagai bahan bakar kendaraan bermotor sudah menjadi bahan bakar primer untuk menggantikan bensin dan diesel karena menghasilkan pembakaran yang bersih. Compressed Natural Gas (CNG) adalah tabung gas dengan tekanan mencapai 3000 psig merupakan sarana penyimpanan gas yang sudah populer sampai saat ini sebagai tempat BBG untuk kendaraan bermotor (NGV/Natural Gas Vehicle [Gambar 1]) 1). Adsorbed Natural Gas (ANG) adalah suatu teknologi di mana gas-alam teradsorp oleh Gambar 1. Kendaraan berbahan bakar gas 38

2 suatu material adsorben yang menyerap pada tekanan rendah, yaitu 500 sampai 600 psig. Kapasitas tabung gas yang berisi adsorben gas, jika diisi dengan bahan bakar gas akan lebih besar dibandingkan dengan tabung gas tanpa adsorben pada tekanan yang sama. Jika dibandingkan dengan CNG, ANG dapat menyimpan separuh sampai dengan dua pertiga jumlah gas, tetapi pada tekanan seper enamnya 2), 3). 2. KELEBIHAN ANG Sistem ANG dengan tekanan 500 sampai 600 psig memudahkan untuk dibuat tabung dengan bentuk yang fleksibel tidak seperti bentuk tabung CNG yang berbentuk silinder dengan tekanan mencapai 3000 psig sebagai sarana pengangkut BBG. Tangki/tabung ANG dapat disesuaikan dengan kebutuhan, serupa dengan tangki bensin konvensional, yang tidak akan mengurangi kapasitas isi dan operasi. Biaya untuk menaikkan tekanan gas dalam tabung jauh lebih rendah dibandingkan dengan tabung CNG yang mencapai 3000 psig temasuk harga peralatan yang juga lebih murah, di mana dapat menekan biaya investasi sampai 50%. Lebih dari itu dengan menggunakan ANG akan mengurangi potensi global warming karena memerlukan energi yang lebih rendah dalam memampatkan gas ke dalam tabung, sehingga akan lebih sedikit menghasilkan gas CO 2. Dari perspektif keamanan dan pemanfaatan, ANG dengan tekanan rendah lebih mudah diterima dibandingkan dengan CNG (Gambar 2) 3). 3. TABUNG ANG MULTI CELL Bentuk tangki ANG Multi Cell (Gambar 3) yang dikembangkan oleh Advantica adalah dari bahan aluminum, terdiri dari banyak sel, dan berbentuk segi empat. Tangki-tangki ini dibuat dengan proses bridge die extrusion, yaitu proses pembentukan/pencetakan tabung secara kontinu. Material tangki dari aluminium dan bentuk multisel sangat berkaitan dengan pengaturan panas pada tangki saat adsorp dan desorp gas dari dalam tangki. 4. KEUNTUNGAN ANG Keuntungan yang utama dari tabung ANG adalah ruang yang efisien untuk tempat tangki bahan bakar. Fleksibel storage dengan tangki yang dapat didesain sesuai kebutuhan. Penyimpanan gas dengan metode tabung ANG dapat dilakukan dengan tekanan yang lebih rendah, lebih fleksibel Gambar 2. Tabung sistem ANG dibandingkan CNG dan LNG Adsorbed Natural Gas (ANG) Tekanan Rendah Untuk Kendaraan Bermotor ; Rudy Indarto 39

3 Gambar 3. Tabung ANG multi cell 3) dalam desain bentuk tabung dan lebih ringan dalam pemasangannya.dengan bentuk yang lebih flat, bentuk tangki/tabung dapat lebih efisien dalam kebutuhan ruangannya dibandingkan dengan tabung CNG. Secara volumetrik efisiensi dari tabung ANG lebih besar dibandingkan tabung CNG dimana dapat menampung gas 25% lebih banyak. ANG storage dapat menyimpan jauh lebih banyak gas-alam dibanding tabung CNG pada tekanan yang sama. Untuk kendaraan bermotor roda empat menggunakan tabung ANG berbentuk flat dan untuk roda dua didesain berbentuk silinder tergantung dari bentuk adsorben gasnya. 5. MATERIAL ADSORBEN Material yang paling baik membuat adsorben adalah material berbasis karbon untuk dijadikan karbon aktif, di antaranya adalah tempurung kelapa, batubara dan kayu. Material ini secara alami mempunyai struktur pori yang secara optimal dapat mengadsorp gas ke dalam pori-pori tersebut. Metode aktivasi karbon dan briketing sangat berpengaruh terhadap hasil adsorben untuk dapat menyerap gas secara optimal 4),5). Metodologi pembuatan adsorben bahan bakar gas dari karbon aktif seperti pada Gambar 5. Gambar 4. Bentuk tabung ANG untuk kendaraan 40

4 Gambar 5. Diagram metodologi pembuatan Adsorben 6),7),8) Peralatan pyrolisis untuk melakukan proses aktivasi karbon menggunakan jenis elektrik fix pyrolysis (Gambar 6). Pada Gambar 7 (1) merupakan kapasitas adsorpsi adsorben terhadap BBG yang dikembangkan oleh ALL-CRAFT (Alliance for Collaborative Research In alternative Fuel Technology) University of Missoury Columbia yang sudah dapat mencapai 150 v/v, sedangkan pada Gambar 7 (2) adalah hasil yang telah dicapai dari penelitian tabung ANG oleh PPPTMGB "LEMIGAS", yang sampai saat ini baru bisa mencapai 98 v/v. 6. FILTER PELINDUNG Suatu bed filter sebagai pelindung dapat dirangkaikan pada tabung ANG untuk menyaring atau memisahkan impurities gas alam seperti C5 ke atas sebelum masuk ke dalam tabung ANG (Gambar 8). Filter pelindung selama operasi dapat dipanaskan pada kendaraan untuk memperbarui kualitas adsorben dengan mengeluarkan kandungan C5 ke atas pada aliran bahan bakar yang akan di bakar pada mesin kendaraan. Sistem bahan bakar dengan tabung ANG mempunyai kinerja yang setara dengan kendaraan berbahan bakar bensin. Adsorbed Natural Gas (ANG) Tekanan Rendah Untuk Kendaraan Bermotor ; Rudy Indarto 41

5 Fleksibilitas metode pengisian gas dengan tekanan rendah, di mana beberapa metode dapat dilakukan yaitu di antaranya : Fixed Filling Stations Mobile Filling Stations Home Based Refueling Cartridge Refilling System Gambar 8. Bed filter pelindung Tangki aluminium Multi Cell ANG (Gambar 9) yang terisi dengan adsorben telah terbukti fleksibilitas nya saat digunakan pada kendaraan uji jenis bus atau truk yang dapat digunakan sebagai sarana pengangkut penumpang, dan belakangan ini sedang dirancang untuk digunakan pada kendaraan bermotor roda dua. 8. PENELITIAN ANG DI LEMIGAS Penelitian tentang ANG di PPPTMGB "LEMIGAS" telah dilakukan beberapa tahun terakhir ini. Pada tahun 2011 telah berhasil dilakukan kegiatan percontohan penggunaan tabung ANG untuk rumah tangga (Gambar 10). Sasaran yang ingin dicapai dari kegiatan tersebut adalah implementasi tabung untuk rumah tangga yang dapat digunakan sebagai komplemen penggunaan LPG 3 kg. Tabung ANG yang berisi gas alam atau BBG jauh lebih murah dibandingkan dengan harga LPG. Pengisian gas ke dalam tabung ANG dalam penelitian ini dilakukan dengan peralatan filling seperti yang ada pada Gambar 11. Sumber gas untuk pengisian tabung diambil dari SPBG yang ada di LEMIGAS (Gambar 12). 9. KESIMPULAN Gambar 9. Tabung aluminium multi cell ANG untuk sepeda motor 7. PENGISIAN TABUNG ANG Tekanan yang lebih rendah dalam pengisian gas ke dalam tabung yang berisi adsorben jelas lebih menjamin keamanan dibanding dengan tabung gas yang kosong tanpa adsorben seperti yang sering terjadi selama ini. Pengurangan biaya infrastruktur yang sangat signifikan, karena dengan pengurangan tekanan pengisian gas ke dalam tabung akan mengurangi biaya operasional untuk kompresi gas dan biaya investasi peralatan stasiun pengisian bahan bakar gas (SPBG) sampai dengan 50%. a. Tabung ANG (Adsorbed Natural Gas) dapat digunakan sebagai metode penyimpanan dan transportasi BBG selain metode CNG yang telah ada selama ini. b. Sistem tabung ANG mempunyai banyak kelebihan teknis dibandingkan dengan tabung CNG karena mempunyai tekanan operasi yang jauh lebih rendah yaitu 500 psig. c. Bentuk tabung yang fleksibel memungkinkan tabung ANG didesain sesuai kebutuhan sehingga dapat menghemat ruangan dalam kendaraan. d. Dengan tekanan operasional yang rendah dan berisi adsorben, tabung ANG sangat Adsorbed Natural Gas (ANG) Tekanan Rendah Untuk Kendaraan Bermotor ; Rudy Indarto 43

6 Gambar 6. Peralatan pyrolisis untuk aktivasi karbon Gambar 7. Kapasitas adsorpsi hasil rekayasa karbon 3). 42

7 Gambar 10. Hasil percontohan tabung ANG untuk rumah tangga Gambar 11. Pengisian tabung ANG 44

8 Gambar 12. SPBG di PPPTMGB "LEMIGAS" aman untuk digunakan sehingga resiko kecelakaan karena tabung gas lebih sedikit. e. Penggunaan tabung ANG dapat menghemat biaya operasional dan investasi karena tidak memerlukan peralatan kompresor tekanan tinggi. DAFTAR PUSTAKA 1) ASME Boiler and Pressure Vessel Code, 2001, Section VIII : Rules for Construction of Pressure vessels, Division I. 2) Usama Mohamed Nour, Aghreed M. Tayeb, Hassan A Farag, Sherine Awad, 2009, Enhanced Discharge of ANG Storage for Vehicle Use, Chemical Eng. Dept., PETRONAS University of Technology, UTP. 3) Webside : ALL-CRAFT (Alliance for Collaborative Research In Alternative Fuel Technology) University of Missoury Columbia 4) Hu, Z. and Srinivasan, M.P., 1999, Preparation of High-Surface-Area Activated Carbons from Coconut Shell, Microporous and Mesoporous Materials 27, Adsorbed Natural Gas (ANG) Tekanan Rendah Untuk Kendaraan Bermotor ; Rudy Indarto 45

9 5) Ismadji, S., Sudaryanto, Y., Hartono, S.B., Setiawan, L.E.K., and Ayucitra, A., 2005, Activated Carbon From Char Obtained from Vacuum Pyrolysis of Teak Sawdust: Pore Structure Development and Characterization, " Bioresource Technol. 96 (12), ) Diao, Y., Walawender, W.P., Fan, L.T., 2002, Activated Carbons Prepared from Phosphoric Acid Activation of Grain Sorghum, Bioresource Technology 81, ) Wibowo, N., Setiyadhi, L., Wibowo, D., Setiawan, J., Ismadji, S., 2007, Adsorption of Benzene and Toluene from Aqueous Solutions onto Activated Carbon and its Acid and Heat Treated Forms: Influence of surface chemistry on adsorption, J. Hazard. Mater. 146, ) Boehm H.P., 1994, Some Aspects of the Surface Chemistry of Carbon Blacks and Other Carbon, Carbon 32,