BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Ketergantungan masyarakat pada energi terus meningkat setiap tahunnya. Kebutuhan yang terus meningkat mendorong para peneliti untuk terus berinovasi menciptakan teknologi-teknologi baru yang memanfaatkan energi yang tersedia. Energi yang paling populer digunakan saat ini adalah energi fosil seperti minyak bumi dan batu bara. Kepopuleran sumber energi ini berimbas pada harga yang semakin mahal dan cadangan sumber daya yang semakin menipis. Permasalahan energi membuat negara-negara di dunia semakin kritis dalam menyikapi dan menghadapi isu energi. Setiap negara mempunyai strategi yang berbeda. Misalnya, Perancis dengan perusahaan energi Électricité de France, memanfaatkan energi nuklir untuk memenuhi 85% kebutuhan energi nasional mereka (EDF, 2012). Indonesia, negara dengan sumber daya alam energi yang melimpah, memiliki keuntungan dalam diversifikasi sumber energi. Selain sumber energi utama, yaitu hidrokarbon berupa gas bumi, minyak bumi dan batubara, Indonesia memiliki banyak potensi sumber energi alternatif. Energi alternatif yang dimaksud, seperti biomassa, energi matahari, energi angin, energi air, energi geothermal yang semuanya memiliki potensi untuk dimanfaatkan, namun belum termanfaatkan dengan baik. Biomassa, di Indonesia, banyak tersedia dalam bentuk olahan dari tanaman maupun sisa hasil produksi seperti sekam padi, ampas tebu, dan cangkang kelapa. Biomassa yang berasal dari sisa hasil produksi adalah jenis yang belum termanfaatkan secara maksimal, hal ini disebabkan oleh jenis ini terdiri dari beragam-ragam jenis yang menimbulkan problem karena karakteristik dari setiap bahan bakar biomassa berbeda-beda dan sangat beragam. Selain karakteristik bahan bakar, salah satu problem lain adalah energy density dari bahan bakar ini

2 2 sangat rendah, sehingga ongkos transportasi ke pembangkit listrik menjadi tinggi karena volume angkutnya besar. Salah satu teknologi pembakaran yang mampu mengatasi masalah di atas, terutama karena fleksibilitas dalam jenis bahan bakar yang dapat dipakai adalah Fluidized Bed Combustion (FBC). Metode FBC merupakan pembakaran dalam partikel bed yang memiliki sifat mirip fluida. Teknologi FBC memiliki kemampuan untuk mengkonversi segalam macam bentuk bahan bakar, mulai dari bentuk gas, cair dan padat menjadi energi panas yang kemudian dikonversi lagi menjadi energi lain yang lebih bermanfaat. Pada FBC, bahan bakar yang sering dimanfaatkan dalam konversi energi adalah bahan bakar padat sehingga FBC sangat cocok dikembangkan di Indonesia yang mempunyai cadangan bahan bakar biomassa sisa hasil produksi berupa padatan dan terdiri dari beragam jenis.oka (2004) mengungkapkan secara lebih rinci mengenai keunggulan yang dimiliki oleh FBC: a. Mampu membakar low-grade-coal b. Mampu membakar berbagai macam bahan bakar biomassa, waste fuel c. Mampu menghasilkan efisiensi pembakaran tinggi (lebih dari 99%) d. Mampu menyediakan kontrol polusi yang baik, polusi dari SO 2, NO x dan partikel solid. Penelitian ini membutuhkan inisiasi berupa rancang bangun alat dan tahaptahap penelitian dari yang sederhana sampai yang lebih kompleks. Penelitian FBC tentang cofiring batubara dan biomassa ini dibiayai oleh Hibah Strategi Nasional (STRANAS) selama dua tahun mulai tahun 2012 dengan judul Co Firing Batubara dan Sampah Tebu dalam Fluidized Bed Combustor sebagai Solusi Krisis Energi dan dalam pelaksanaannya dibagi menjadi beberapa tahap untuk dapat mencapai hasil penelitian tentang cofiring. Pada tahun pertama, penelitian difokuskan pada rancang bangun alat dan penelitian mengenai karakteristik FBC dengan menggunakan bahan bakar batubara. Selanjutnya, pada tahun kedua penelitan STRANAS ini akan berlanjut untuk meneliti tentang cofiring antara batubara dan biomassa seperti dijelaskan dalam Gambar 1.1

3 3 Pembakaran dengan batubara Pembakaran cofiring (batubara dan biomassa) Rancang Bangun FBC ` Gambar 1.1 Tahap Penelitian Hibah STRANAS: Co Firing Batubara dan Sampah Tebu dalam Fluidized Bed Combustor sebagai Solusi Krisis Energi 1.2 Rumusan Masalah Teknologi pembakaran FBC sederhana terdiri dari blower, ruang bakar yang diisi oleh partikel bed, dan pengatur laju bahan bakar. Secara umum, karakteristik kerja FBC akan dipengaruhi oleh ketiga komponen tersebut. Pada penelitian ini, desain ruang bakar/ bed berbentuk conis, partikel bed menggunakan material pasir kuarsa dan bahan bakar yang digunakan adalah batubara. Kuprionov (2005) meneliti tentang karakteristik fluidisasi dalam fluidized bed dalam partikel bed konis. Volume pasir/ tinggi bed, kecepatan minimum fluidisasi mempengaruhi bagaimana karakteristik kerja fluidized bed, sehingga akan mempengaruhi juga karakteristik kerja FBC. Basu (2006) di lain pihak, mengungkapkan jenis dan karakteristik pasir juga berpengaruh dalam metode pembakaran FBC. Jenis pasir yang berbeda akan memberikan keuntungan yang berbeda pada FBC. Kuprionov (2004) dalam penelitian lain meneliti tentang cofiring biomassa dengan variasi campuran bahan bakar dan excess air dan menunjukkan bahwa jenis campuran bahan bakar yang berbeda dengan variasi excess air yang berbeda, menghasilkan karakteristik pembakaran yang berbeda pula.

4 4 Penelitian-penelitian oleh ahli dari negara lain tersebut menjadi dasar untuk melakukan penelitian tentang teknologi pembakaran FBC di Indonesia. Penelitian tentang FBC akan dilakukan secara bertahap dan berkesinambungan untuk kemajuan teknologi ini di Indonesia Penelitian ini dilaksanakan dalam tim yang terdiri dari satu dosen dan tiga mahasiswa Teknik Mesin UGM dan pada saat penulisan laporan penelitian ini, tahap penelitian sudah sampai pada pembakaran menggunakan batubara. Penelitian tim ini melakukan observasi karakteristik mesin FBC dengan pengaruh excess air, kecepatan minimum fluidisasi, ketinggian bed dan jenis batubara. Namun dalam pembahasan laporan penelitian ini, peneliti hanya akan membahas mengenai pengaruh jenis batubara pada kondisi excess air yang menjadi fokus peneliti. 1.3 Batasan Masalah Dalam penelitian ini, batasan masalah ditekankan pada hal hal berikut: a. Ruang bakar FBC yang digunakan berbentuk konis. b. Material partikel bed yang digunakan adalah pasir kuarsa. c. Bahan bakar yang digunakan adalah batubara dari Bukit Asam. 1.4 Tujuan Penelitian dan penulisan laporan penelitian ini memiliki tujuan sebagai berikut: a. Untuk mendapatkan prosedur pemanasan bed. b. Untuk merancang dan membuat screw feeder sebagai pengatur laju batubara. c. Untuk mengetahui profil temperatur dalam ruang bakar FBC dengan bahan bakar batubara Bukit Asam.

5 5 d. Untuk mengetahui karakteristik pembakaran batubara Bukit Asam pada FBC dan perbedaannya dengan batubara Kalimantan Selatan. 1.5 Manfaat Potensi sumber daya Indonesia akan bahan bakar padat dan belum terpenuhinya kebutuhan energi masyarakat Indonesia, seperti telah dijelaskan sebelumnya, menjadikan penelitian FBC menjadi penting. Penelitian untuk teknologi pembakaran bahan bakar padat yang efisien dan mendukung aplikasi diversifikasi bahan bakar diharapkan mampu mendorong masyarakat industri Indonesia bertransformasi menjadi masyarakat hemat energi. Secara lebih khusus, penelitian ini diharapkan mampu menghasilkan prosedur pemanasan bed yang sesuai sehingga dapat digunakan pada penelitian lebih lanjut seperti misalnya penelitian tentang cofiring batubara dan biomassa dan memperoleh karakterisktik pembakaran batubara Bukit Asam dalam ruang bakar FBC.