1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Semakin bertambahnya penduduk di Indonesia membuat kebutuhan energi semakin meningkat, baik untuk kebutuhan skala kecil seperti rumah tangga, maupun skala besar seperti aktivitas produksi dan kegiatan ekonomi lainnya. Selama beberapa tahun terakhir, pertumbuhan energi Indonesia mencapai angka 7~ 8 persen pertahun. Namun pertumbuhan energi yang tinggi ini tidak pula di tunjang dengan kebijakan penyediaan energi yang baik. Data pusdatin KESDM tahun 2011 menunjukan bahwa penggunaan minyak masih menjadi energi dengan pangsa terbesar yang mencapai 49,5 persen dari jumlah total enegi sebesar 1,176 miliar Setara Barel Minyak (SBM)/Barel Oil Equivalent (BOE). Pangsa terbesar selanjutnya adalah Batu bara dan Gas dengan jumlah proporsi masing-masing sebesar 26 persen dan 20,4 persen (Gambar 1.1). Hal ini menunjukan sangat tingginya ketergantungan Indonesia terhadap energi fosil yang mencapai 95 persen (KEN 2012) Gambar.1.1. Kondisi Bauran Energi Indonesia Tahun 2011
2 Kondisi ini perlu mendapatkan perhatian serius mengingat dari tahun ke tahun kondisi cadangan energi fosil semakin menipis. Berdasarkan data neraca energi tahun 2011 (Tabel 1.1), diperkirakan potensi minyak bumi Indonesia akan habis sekitar 23 tahun, sementara gas bumi dan batu bara diperkirakan akan habis masing-masing pada 55 dan 83 tahun terhitung dari tahun 2012. Selain itu permasalahan gas buang dari energi fosil yang berdampak buruk terhadap lingkungan juga menjadi pertimbangan serius. Kondisi tersebut mengisyaratkan perlunya mengoptimalkan pemanfaatan energi baru dan terbarukan, yang selama ini masih minim pemanfaatannya. Secara geografis, Indonesia memiliki potensi sumber daya energi terbarukan yang sangat besar. Seperti yang terdapat pada Tabel 1.2. Tabel.1.1. Neraca Energi Fosil Indonesia (KESDM 2012) No Energi Fosil (Tidak terbarukan) Sumber Daya (SD) Cadangan (Cad) Rasio Sd/Cad (%) Produksi (Prod) Rasio Cad/Prod (Tahun)*) 1 2 3 4 5=4/3 6 7=4/6 1 Minyak Bumi(miliar 56,6 7,99**) 14 0,346 23 barel) 2 Gas Bumi(TSCF) 334,5 159,64 51 2,9 55 3 Batu bara(miliarton) 104,8 20,98 18 0,254 83 4 Coal Bed Methane/CBM (TSCF) 453 - - - - *)Dengan asumsi tidak ada penemuan baru **) Termasuk blok cepu
3 Tabel.1.2. Neraca Energi Terbarukan Indonesia (KESDM 2012) No Energi Sumber Daya Kapasitas Rasio Terbarukan (SD) Terpasang(KT) KT/SD(%) 1 2 3 4 5=4/3 1 Tenaga Air 75.670 MW 5.705,29 MW 7,54 2 Panas Bumi 28,543 MW 1,189 MW 4,17 3 Mini/Mikro 769,69 MW 217,89 MW 28,31 Hidro 4 Biomassa 49.810 MW 1.618,40 MW 3,25 5 Tenaga Surya 4,80 kwh/m 2 /day 13,5 MW - 6 Tenaga Angin 3-6 m/s 1,87 MW - Berdasarkan Tabel 1.2. Salah satu sumber energi terbarukan yang masih kecil nilai rasio KT/SD adalah Biomassa. Hal ini dapat dikarenakan beberapa faktor. Diantaranya adalah densitas energi yang terkandung pada biomassa relatif kecil dan ketersediaannya yang erat kaitannya dengan sistim musiman. Sehingga untuk menjadikan biomassa sebagai bahan bakar tunggal akan mengalami kesulitan karena akan membutuhkan dimensi alat yang relatif besar dan tidak ekonomis. Perlu adanya bahan bakar utama yang lebih stabil ketersediaannya agar kelangkaan dari satu jenis biomassa dapat digantikan oleh biomassa lain atau sepenuhnya menggunakan bahan bakar utama tersebut. Oleh karena itu dalam penelitian ini digunakan metode co-firing biomassa dan batu bara. Selain itu salah satu karakteristik bahan bakar biomassa yang memiliki zat volatile yang tinggi dengan nilai kalor yang rendah akan sangat berpengaruh pada proses pembakaran. Nilai kalor yang rendah akan menyebabkan turunnya temperatur maksimum pembakaran dan meningkatkan waktu pembakaran
4 yang dapat menyebabkan terjadinya pembakaran yang tidak sempurna (Winaya dan Susila, 2010). Metode ini juga akan memberikan keuntungan emisi yang rendah juga merupakan metode yang paling efektif dalam pemanfaatan biomassa (Atimtay, 2009). Dalam penelitian ini digunakan teknologi Fluidized Beds Combustion sebagai media pembakaran co-firing biomassa dan batu bara. Keunggulan yang paling signifikan dari teknologi Fluidized Beds Combustion dibandingkan dengan metode pembakaran konvensional adalah efektif untuk berbagai macam bahan bakar padat, menghasilkan temperatur yang uniform dan memiliki kemampuan mengurangi emisi seperti NOx dan SO2 (Armesto dkk, 2003). Pada penelitian ini digunakan biomassa dari bahan batok kelapa. 1.2. Rumusan Masalah Penelitian ini merupakan penelitian lanjutan yang dilakukan tahun 2012-2013 melalui poyek STRANAS. Ditahun pertama proyek ini lebih fokus terhadap desain alat dan penelitian terhadap efek excees air pada karakteristik pembakaran. Untuk tahun ini, penelitian akan difokuskan pada karaktristik pembakaran dari co-firing batu bara dan batok kelapa Kondisi operasi didapatkan dengan cara memvariasikan fraksi massa dari batu bara dan bahan bakar berdasarkan pada nilai kalori yang sama. Terdapat dua jenis variasi dari kondisi operasi. Kondisi pertama laju massa batu bara dibuat konstan dan biomassa divariasikan sedangkan kondisi kedua laju massa biomassa dibuat konstan dan batu bara divariasikan setiap kondisi dilakukan pada empat variasi laju massa udara. Indikator yang dipakai untuk melihat karakteristik pembakaran adalah distribusi temperatur radial dan temperatur aksial dari ruang bakar, analisis terhadap gas buang berdasarkan komposisi CO dan NOx.
5 1.3. Batasan Masalah Penelitian ini di fokuskan untuk mengetahui karakteristik dari co-firing batu bara dan biomassa. Untuk membatasi penelitian ini, digunakan material-material tertentu sebagai batasan agar hasil yang didapat hanya tergantung pada variasi kondisi operasi. Bebrapa batasan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: a) Batu bara yang digunakan adalah batu bara Kalimantan Selatan b) Biomassa yang digunakan adalah batok kelapa yang di ambil dari pasarpasar tradisional di daerah Yogyakarta c) Material bed yang digunakan adalah pasir kuarsa d) Karakteristik pembakaran hanya dilihat dari distribusi temperatur radial, profil temperatur aksial dan analisis terhadap gas buang 1.4. Tujuan Tujuan penelitian ini adalah: 1) Mengetahui karakteristik pembakaran co-firing batu bara dan batok kelapa pada kondisi batu bara konstan terhadap distribusi temperatur radial, profil temperatur aksial, dan komposisi gas buang seperti CO dan NOx pada Bubbling Fluidized Beds Combustor (BFBC) 2) Mengetahui karakteristik pembakaran co-firing batu bara dan batok kelapa pada kondisi batok kelapa konstan terhadap distribusi temperatur radial, profil temperatur aksial dan komposisi gas buang seperti CO dan NOx pada Bubbling Fluidized Beds Combustor (BFBC)
6 1.5. Manfaat Hasil penelitian ini diharapkan dapat membantu perkembangan pemanfaatan biomassa sebagai potensi energi terbarukan yang masih minim pemanfaatannya. Hasil penelitian mengenai karakteristik pembakaran menggunakan metode co-firing pada BFBC ini diharapkan dapat menjadi salah satu sumber refernsi untuk penelitian lebih lanjut serta penggunaan metode pembakaran yang lebih efisien dan ramah lingkungan pada boiler untuk steam generator.