BAB I PENDAHULUAN. Produksi Konsumsi Ekspor Impor Gambar 1.1 Grafik konsumsi dan produksi minyak di Indonesia (Kementrian ESDM, 2011) 1

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Energi merupakan salah satu kebutuhan pokok yang sangat penting bagi kehidupan manusia pada saat ini. Kebutuhan akan energi yang begitu besar pada kehidupan manusia sehari hari dan juga di dalam dunia industri, mendorong peningkatan eksplorasi sumber energi secara besar besaran. Sayangnya, eksplorasi sumber energi ini lebih diutamakan pada sumber energi fosil saja, terutama minyak dan gas. Permintaan akan sumber energi minyak dan gas terus bertambah, sedangkan cadangan minyak dan gas dunia terus berkurang. Hal ini juga terjadi di Indonesia dimana permintaan akan minyak dan gas bumi semakin meningkat, tetapi produksi yang dihasilkan semakin turun setiap tahunnya. Data mengenai konsumsi, produksi, ekspor dan impor minyak dan gas di Indonesia yang didapatkan oleh Kementrian ESDM ditunjukkan oleh Gambar 1.1 dan Gambar 1.2 (Juta Barell) Produksi Konsumsi Ekspor Impor Gambar 1.1 Grafik konsumsi dan produksi minyak di Indonesia (Kementrian ESDM, 2011) 1

2 2 (MMSCF) Produksi Konsumsi Gambar 1.2 Grafik produksi dan konsumsi gas di Indonesia (Kementrian ESDM, 2011) Semakin berkurangnya cadangan dari sumber daya fosil ini mengharuskan Bangsa Indonesia melakukan pengembangan pada sumber daya energi lain. Untuk itulah perlu dilakukannya diversifikasi energi pada energi terbarukan, salah satunya adalah biomassa. Potensi biomassa di Indonesia yang bisa digunakan sebagai sumber energi terbarukan, jumlahnya sangat melimpah. Tingginya potensi biomassa ini merupakan sumber daya yang bisa dimanfaatkan sebagai pembangkit energi. Keberadaan biomassa ini sangat bergantung pada musim musim dimana berbagai jenis biomassa ini dapat tumbuh, tetapi tetap saja potensi biomassa di Indonesia ini sangat besar jumlahnya. Pemanfaatan dari biomasaa di Indonesia sebagai sumber energi belum terlalu luas dan efektif digunkanan oleh masyarakat Indonesia sendiri. Limbah limbah pertanian yang dihasilkan setelah panen pada umumnya dibuang begitu saja dan tidak dimanfaatkan lagi. Padahal, limbah limbah pertanian seperti ampas tebu, sekam padi maupun dedaunan sekalipun bisa dimanfaatkan energinya sebagai energi pembangkit. Terlepas dari segala potensi yang dimiliki biomassa, bahan bakar ini memiliki beberapa kekurangan yang menjadi salah satu alasan bagi orang orang untuk

3 3 tidak menggunakan bahan bakar biomassa ini. Kekurangan dari bahan bakar biomassa ini karena memiliki energy density yang rendah. Rendahnya energy density menyebabkan volume biomassa yang dibutuhkan harus lebih banyak dibandingkan dengan bahan bakar lain untuk menghasilkan energi yang sama besarnya. Volume yang lebih besar akan berdampak naiknya biaya transportasi penyediaan biomassa ini. Selain masalah energy density, kandungan air yang terdapat pada biomassa jumlahnya sangat banyak. Kandungan air pada biomassa bisa mencapai 40 % dari berat totalnya. Hal hal inilah yang menjadi pertimbangan banyak orang apabila ingin menggunakan biomassa sebagai bahan bakar utama. Permasalahan mengenai bahan bakar dengan kandungan air yang tinggi mendorong peneliti untuk mengembangkan teknik pembakaran yang bisa memaksimalkan pembakaran bahan bakar padat. Teknologi Fluidized Bed Combustor (FBC) yang dikembangkan oleh Fritz Winkler pada tahun 1921 merupakan teknologi yang dirasa paling tepat untuk memanfaatkan energi dari bahan bakar padat. Fluidized Bed Combustor (FBC) berguna untuk memanfaatkan potensi dari biomassa untuk menghasilkan energi yang bisa digunakan dalam skala yang lebih besar, yaitu sebagai energi pembangkit. Teknologi fluidized bed combustor ini juga sangat berfungsi untuk bahan bakar yang memiliki nilai kandungan air yang tinggi dan LHV yang rendah. Teknologi fluidized bed combustor ini termasuk teknologi yang ramah lingkungan, dimana pembakaran yang terjadi di dalam tungku fluidized bed combustor ini dijaga pada temperatur 800 o C hingga C, sehingga akan menekan proses terbentuknya NO X dan juga SO x. Pada pembakaran fluidized bed combustor ini nantinya akan dilakukan proses co-firing antara limbah pertanian atau biomassa dengan bahan bakar padat, yang pada umumnya menggunakan batubara. Pembakaran co-firing ini sangat bagus untuk menghasilkan energi dengan skala tinggi. Proses pembakaran co-firing akan membuat pembakaran biomassa menjadi lebih stabil. Hal ini dikarenakan adanya bahan bakar padat yang dibakar secara bersamaan dengan biomassa. Hasil dari

4 4 pembakaran co-firing ini bisa menghasilkan energi yang lebih besar dibandingkan dengan pembakaran bahan bakar padat saja, ataupun pembakaran biomassa saja. Penelitian mengenai Fluidized Bed Combustor (FBC) di Laboratorium Konversi Energi, Jurusan Teknik Mesin dan Industri UGM, dilakukan dengan adanya dukungan dari hibah penelitian Strategi Nasional (Stranas) pada tahun Dengan adanya hibah penelitian Stranas tahun 2012 ini maka dilakukan inisiasi penelitian tentang FBC. Judul yang diangkat pada penelitian Stranas tahun 2012 mengenai FBC ini adalah Co-firing Batubara dan Sampah Tebu dalam FBC Combustor sebagai Penanggulangan Krisis Energi. Karena penelitian ini merupakan penelitian awal, maka pada tahun pertama ini diperlukan juga desain mengenai ruang bakar, alat penyaring partikel, saluran udara masuk, saluran gas buang dan screw feeder. 1.2 Rumusan Masalah Penelitian mengenai Fluidized Bed Combustor (FBC) merupakan penelitian yang dilakukan dengan dukungan hibah Strategi Nasional (Stranas) tahun Penelitian FBC ini merupakan penelitian inisiasi sehingga diperlukan pendesainan alat alat yang diperlukan untuk melengkapi proses co-firing di dalam BFBC. Beberapa alat yang masih diperlukan pendesainan pada penelitian ini adalah ruang bakar, screw feeder, alat penyaring partikel, saluran udara masuk dan juga saluran gas buang. Penelitian mengenai pembakaran co-firing pada FBC perlu dilakukan karena proses pembakaran pada FBC ini dipengaruhi oleh berbagai faktor. Beberapa faktor yang mempengaruhi proses pembakaran pada FBC ini antara lain udara lebih yang digunakan pada pembakaran di dalam FBC, laju bahan bakar yang disuplai ke dalam ruang bakar FBC, ketinggian material bed, jenis batubara yang digunakan dan kecepatan minimum fluidisasi. Pada penelitian ini akan diamati tentang kecepatan minimum fluidisasi, pengaruh dari ketinggian material bed dan kecepatan udara lebih, dan juga

5 5 diperlukan pendesainan siklon sebagai alat penyaring partikel yang keluar dari ruang bakar FBC. 1.3 Batasan Masalah Berfokus pada penelitian yang akan dilaksanakan, maka penelitian ini akan dibatasi pada beberapa hal yaitu sebagai berikut : 1. Jenis fluidized bed yang digunakan adalah Bubbling Fluidized Bed Combustor (BFBC). 2. Bahan bakar padat yang digunakan merupakan batubara Kalimantan Selatan. 3. Analisis kinerja fluidized bed combustor didasarkan hanya dari temperatur pembakaran. 4. Hasil dari desain siklon dilihat dari massa abu yang dapat tertangkap dari proses pembakaran fluidized bed terhadap jumlah abu batubara yang terdapat pada lampiran Tujuan Penelitian Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian mengenai pembakaran bahan bakar padat menggunakan Fluidized Bed Combustor (FBC) adalah : 1. Mendesain dan membuat siklon. 2. Mengetahui pengaruh ketinggian material bed terhadap kecepatan minimum fluidisasi FBC. 3. Menentukan Standard Operating Procedure (SOP) pemanasan awal yang tepat. 4. Mengetahui pengaruh variasi ketinggian bed dan kecepatan udara lebih terhadap karakteristik pembakaran pada Bubbling Fluidized Bed Combustor (BFBC).

6 6 1.5 Manfaat Penelitian Penelitian mengenai karakteristik pembakaran pada Fluidized Bed Combustor (FBC) ini berguna untuk menentukan kondisi pembakaran yang optimum apabila FBC ini telah digunakan sebagai pembangkit energi. Penelitian ini juga merupakan cikal bakal terhadap perkembangan program Stranas Tahun 2012 pada FBC di Jurusan Teknik Mesin dan Industri, UGM. Penelitian FBC ini secara bertahap akan dikembangkan juga menjadi penelitian mengenai pembakaran cofiring biomassa dan batubara, dengan berpedoman terhadap data karakteristik pembakaran FBC yang dilakukan pada penelitian ini. Desain dari siklon yang telah dibuat dan kemampuannya untuk menampung partikel padat diharapkan bermanfaat untuk mengurangi polusi partikel padat dari pembakaran bahan bakar padat.