Volume XIII No.1 Maret 2012
ISSN : 977 – 19799705
Kaji Eksperimental Performa Tungku Gasifikasi Biomassa Tipe Top Lit Up-Draft pada Berbagai Kombinasi Ukuran Biomassa dan Kecepatan Udara Primer Awal
Eko Surjadi Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri Universitas Surakarta, Jl. Raya Palur Km. 5 Surakarta 57772 Telp./Faks. : 0271-825117/0271-825117 E-mail:
[email protected]
Abstrak
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk Mendapatkan kecepatan udara primer awal yang menghasilkan output power yang sebesar mungkin pada Tungku Gasifikasi Biomassa Tipe Top Lit Up-Draft. Eksperimen dengan metode Water Boilling Test dilakukan menggunakan sekam padi sebagai umpan dengan variasi ukuran (2-4 mm, 5-7 mm, 10-11 mm, 25mm dan 40 mm) dan kecepatan udara primer awal antara 2,4-3,8 m/s pada tungku gasifikasi biomassa tipe Top Lit Up-Draft. Diperoleh data start up time, operating time dan total operating time dari penggunaan Tungku Gasifikasi Biomassa Tipe Top Lit Up-Draft dengan biomassa umpan 600 gram dan air 1 liter. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Biomassa sekam padi dengan ukuran di bawah ukuran sekam padi (10-11 mm) tidak terjadi pembakaran sempurna maupun pembakaran tidak sempurna pada umpan dengan kecepatan udara primer awal tungku sampai 3,8 m/s (kecepatan udara maksimal Tungku Gasifikasi Biomassa Tipe Top Lit Up-Draft) artinya celah antar biomassa sangat kecil sehingga hambatan yang terjadi sangat besar tetapi dengan ukuran jauh lebih sedikit dari 10 % diameter tungku (ukuran standar biomassa sekam padi) mampu menghasilkan gas CH4 (metana) dan dapat digunakan untuk mendidihkan air (100oC) pada kecepatan udara 3,0 m/s keatas dan semakin tinggi kecepatan udara primer awal maka, Daya Keluaran (Output Power) naik sampai kecepatan udara primer mula 3,8 m/s yaitu 1,3302 kWatt sedangkan Stove efficiency tungku gasifikasi ini meningkat seiring dengan meningkatnya Kecepatan udara primer awal.
Kata kunci : Gasifier Stove of Top Lit Up-Draft Type, Gasifikasi Pendahuluan Ketika ketergantungan manusia terhadap bahan bakar tak terbarukan dirasa semakin meningkat, sedangkan ketersediaannya semakin menipis, sehingga membawa Indonesia menjadi net oil importer, substitusi ke energi non fosil dengan memanfaatkan sumber energi alternatif secara lebih efisien dan menggunakan teknologi yang lebih modern merupakan salah satu langkah yang bisa dilaksanakan, salah satunya adalah dengan memanfaatkan energi terbarukan dari limbah pertanian yang banyak dimiliki oleh negara agraris seperti Indonesia.
22 | Eko Surjadi
Selain itu, dari segi lingkungan, penggunaan biomassa sebagai bahan bakar dapat mendaur ulang CO2, sehingga emisi CO2 ke atmosfir berjumlah nol secara netto dan sebagai sarana mengatasi masalah limbah pertanian. Dari segi biaya, biomassa tersedia secara melimpah sehingga harganya jauh lebih murah dibanding minyak dan penggunaan listrik PLN melalui kabel, hal tersebut akan menambah biaya jika ada penggunaan sarana transportasi sebagai pendukung, terutama didaerah terpencil dalam hal ini daerah pedesaan.
Volume XIII No.1 Maret 2012
Di Indonesia terdapat banyak wilayah pedesaan atau perkebunan sehingga lebih memudahkan untuk mensosialisasikan dan mewujudkan penggunaan energi biomassa, dalam hal ini limbah pertanian sebagai pengganti energi fosil, yang sebetulnya telah dilakukan oleh masyarakat dipedesaan secara tradisional sehingga perlu adanya pengembangan teknologi agar emisi CO2 atau gas buang hasil pemanfaatan limbah tersebut bisa ditekan jumlahnya dan teknologi gasifikasi adalah jawabannya seperti telah diulas diatas. Teknologi ini merupakan teknologi yang relatif sederhana dan mudah pengoperasiannya serta secara teknik maupun ekonomi adalah layak untuk dikembangkan. Dengan demikian teknologi gasifikasi biomassa sangat potensial menjadi teknologi yang sepadan untuk diterapkan di berbagai tempat di Indonesia. Namun masih diperlukan penelitian mendasar
ISSN : 977 – 19799705
untuk menjadikannya teknologi ini siap sebar. Gasifikasi merupakan konversi biomassa menjadi bahan bakar gas melalui pemanasan dalam media gasifikasi, seperti udara, oksigen atau uap. Tidak seperti dalam pembakaran, oksidasi sempurna dalam satu kali proses, gasifikasi mengubah energi kimiawi intrinsik karbon dalam biomassa menjadi gas mampu terbakar dalam dua tahap. Gas yang dihasilkan dapat distandardisasi dalam kualitas dan lebih mudah serta beragam dalam penggunaannya daripada biomassa dalam bentuk baku. Gasifikasi terdiri baik proses biokimia maupun termokimia, yang pertama melibatkan mikroorganisme pada temperature udara luar dalam kondisi anaerob. Sementara yang berikutnya menggunakan udara, oksigen atau uap pada temperatur > 800 °C. Istilah ’gasifikasi’ dalam studi ini hanya mengacu pada konversi termokimia biomassa.
Tabel 1. Potensi energi biomassa di beberapa daerah di Indonesia Energi (GWh) Wilayah Limbah Limbah Limbah Limbah Limbah Padi Jagung Cassava Kayu Kelapa Jawa 65.652 26.534 16.216 5.053 1.532 Sumatera 36.292 8.103 7.062 41.785 2.243 Kalimantan 13.298 715 1.007 68.649 381 Bali, Nusa Tenggara 7.486 5.039 2.311 3.309 399 Sulawesi 15.304 7.705 2.086 19.275 1.613 Maluku 323 474 434 7.789 558 Papua 213 59 78 59.721 32 Total Potensial (GWh) 138.568 48.629 29.194 205.581 6.758 Sumber: Diolah dari INDONESIA ENERGI Outlook & Statistics 2000, PSE-UI dalam Statistik Energi Indonesia, Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral. Berdasarkan Statistik Energi Indonesia (DESDM, 2004) diketahui bahwa potensi energi biomassa di Indonesia cukup besar, yaitu mencapai 434,08 GWh. Dari tabel diatas dapat dilihat limbah pertanian, dalam hal ini padi memiliki total potensial energi 138,568 GWh sehingga penggunaan limbah padi sebagai sumber energi biomassa cukup menjanjikan. Tinjauan Pustaka Teknologi gasifikasi sebagai salah satu teknologi konversi energi biomassa saat ini masih sangat terbatas perkembangannya di Indonesia. Penelitian mengenai gasifikasi
biomassa juga masih sangat sedikit dilakukan. Reed dkk (1999) telah melakukan penelitian propertis pembakaran dan gasifikasi biomassa dengan tungku ” Turbo Stove ”. Tungku ini sederhana dan mudah dibuat serta dapat beroperasi dengan daya blower sebesar 3 W menghasilkan 1 – 3 KWthermal untuk memasak. Pengujian tungku masak biomassa dilakukan pula oleh Suvarnakuta (2006) dengan bahan bakar sekam padi. Disimpulkan bahwa tungku ini memiliki kualitas sama dengan tungku LPG, dengan efisiensi termal mencapai 21,86 %, bahkan memiliki keuntungan dalam hal biaya operasi yang rendah dan ramah lingkungan.
Eko Surjadi | 23
Volume XIII No.1 Maret 2012
Wander dkk (2004) melakukan penelitian bahwa teknologi gasifikasi kayu dapat menghasilkan gas dapat dibakar dalam mesin pembakaran dalam, dengan syarat dibersihkan dulu. Dalam rangka untuk mengakses unjuk kerja proses gasifikasi residu kayu, berbagai macam gasifier dibuat. Gasifier ini, dengan kapasitas sekitar 12 kg/h, mempunyai resirkulasi gas internal, baru untuk tipe gasifier ini yang dapat membakar bagian gas yang dihasilkan untuk menaikkan temperatur reaksi gasifikasi. Melalui beberapa parameter yang diukur dalam eksperimen, keseimbangan massa dan energi dari gasifier dipelajari dan ditentukan pula efisiensinya. Ramirez dkk (2006) telah mengembangkan metodologi praktis desain fluidized bed gasifier untuk sekam padi, dalam rangka memberikan nilai tambah energi sampah padat pertanian. Peralatan gasifier mempunyai ruang reaksi dengan diameter dalam 0,3 m dan tinggi 3 m, didesain berdasarkan informasi eksperimental dan teoretis yang tersedia dalam literatur dan pengalaman terdahulu kelompok riset. Suatu prosedur desain dikembangkan untuk tiap-tiap bagiannya sedemikian hingga menghasilkan daya 70 kW. Untuk proses gasifikasi dibutuhkan kompor Gasifier, dimana setelah melalui berbagai penelitian memunculkan desain yang memungkinkan energi yang dihasilkan jauh lebih baik demikian pula emisi yang dihasilkan jauh lebih rendah. Salah satu tipe kompor gasifier adalah reaktor tipe up-draft Karena kandungan tarnya tinggi, cocok untuk memasok gas untuk tungku dan tidak cocok untuk memasok bahan bakar untuk motor bakar dalam. Tipe Top lit up-draft atau dapat pula disebut tipe inverted down-draft jika dilihat dari arah aliran udara primer. Seperti diuraikan oleh Peter McKendry bahwa penggunaan partikel bahan bakar yang kecil, kurang dari 10 % dari diameter tungku akan mengakibatkan tersumbatnya rongga udara yang tersedia, mengakibatkan penurunan tekanan yang tinggi dan berhentinya proses pada gasifier bagaimana dengan sekam padi (limbah pertanian) sebagai bahan bakar pada reaktor tipe Top lit up-draft apakah menimbulkan permasalahan diatas dan apakah untuk mengatasi hal tersebut perlu kiranya memperbesar kecepatan udara primer mula.
24 | Eko Surjadi
ISSN : 977 – 19799705
Seberapa besar kecepatan udara primer yang diperlukan. Hal ini perlu dilakukan penelitian lebih lanjut sehingga didapat kecepatan udara primer mula yang paling baik sehingga tercapai energi atau output power yang sebesar mungkin dengan rugi-rugi sekecil mungkin. Data yang telah didapatkan dalam lembar observasi selanjutnya diolah menggunakan metode matematika seperti dibawah ini (sumber : Belonio, 2005) ;
1. Laju Konsumsi Bahan Bakar (Fuel Consumption Rate) Merupakan jumlah biomassa yang digunakan dalam mengoperasikan tungku dibagi dengan waktu operasi, FCR
Massa Biomassa yang Digunakan (kg) WaktuOperasi (jam)
2. Laju
Gasifikasi Spesifik (Specific Gasification Rate) Merupakan jumlah biomassa yang digunakan per satuan waktu per satuan luas reaktor,
SGR
Massa Biomassa yang Digunakan (kg) Luas Reaktor(m2 ) x WaktuOperasi (jam)
3. Laju Zona Pembakaran (Combustion Zona Rate) Merupakan waktu yang diperlukan zona pembakaran untuk bergerak turun dalam reaktor, CZR
Panjang Reaktor (m) Waktu Operasi (jam)
4. Daya Masukan (Input Power) Merupakan jumlah energi yang dipasok ke tungku berdasarkan jumlah biomassa yang dikonsumsi,
Pi 0,0012x FCR x H f (kW) Dimana, Hf = nilai kalor biomassa, kCal/kg
Volume XIII No.1 Maret 2012
ISSN : 977 – 19799705
5. Daya Keluaran (Output Power) Merupakan jumlah energi yang dilepaskan tungku untuk memasak,
Te = temperatur didih air, oC Ti= temperatur awal air, oC
9. Kalor Laten (Latent Heat) P xη Po i 100
Adalah jumlah energi kalor digunakan untuk menguapkan air,
(kW)
LH = mwe x Hi
6. Persentase Char Merupakan perbandingan jumlah char yang dihasilkan terhadap jumlah biomassa umpan yang digunakan, % Char
Massa Char (kg) Massa umpan (kg)
x 100
7. Effisiensi Tungku (Stove Efficiency) Adalah perbandingan energi yang digunakan dalam pendidihan dan penguapan air dengan energi kalor yang tersedia dalam biomassa umpan. η
yang
m wi C pw Te Ti m we H i mf Hf
Dimana : mwi = massa air mula-mula dalam panci, kg Cpw = kalor jenis air, 1 kcal/kgoC mwe = massa air yang menguap, kg mf = masa biomassa/umpan dalam tungku, kg Te = temperatur didih air, oC Ti =temperatur awal air, oC Hi = kalor laten air pada 100oC dan 5 10 Pa, 540 kcal/kg Hf = nilai kalor biomassa/umpan, kcal/kg
8. Kalor Sensibel (Sensible Heat) Adalah jumlah energi kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur air. Diukur sebelum dan sesudah air mencapai temperatur didihnya,
SH = mwi x Cpw x (Te – Ti) Dimana : mwi = massa air mula-mula dalam panci, kg Cpw = kalor jenis air, 1 kcal/kg oC
Dimana : mwe = massa air yang menguap, kg Hi = kalor laten penguapan pada 100 oC dan 105 Pa. = 540 kcal/kg
10. Input Energi Kalor (Heat Energy Input) Adalah jumlah energi kalor yang tersedia dalam biomassa,
Qf = mf x Hf Dimana : mf = massa biomassa/umpan yang terbakar, kg Hf = nilai kalor bahan bakar, kcal/kg Metode Penelitian Bahan Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah bahan bakar biomasa jenis sekam sedangkan tungku yang diuji performanya dengan Tipe Top lit up-draft atau dapat pula disebut tipe inverted down-draft jika dilihat dari arah aliran udara primer. Proses Water Boilling Test Tungku terdiri dari reaktor, ruang char, blower dan burner. Di dalam reaktor, sekam diletakkan dan dibakar dengan sejumlah tertentu udara. Sekam digunakan sebagai bahan bakar dalam eksperimen untuk mengukur performa tungku. Bahan bakar dinyalakan dari bagian atas reaktor. Lapis pembakaran Sekam bergerak turun sepanjang reaktor bergantung pada jumlah udara yang dipasok oleh blower. Semakin banyak jumlah udara, semakin cepat gerakan bahan bakar yang terbakar. Sebegitu zona pembakaran bergerak turun, sekam yang terbakar tertinggal di dalam reaktor dalam bentuk char atau karbon. Gas-gas mampu-terbakar yang keluar dari reaktor menuju lubang-lubang burner dengan udara sekunder secara alami diinjeksikan ke gas-gas mampu-terbakar
Eko Surjadi | 25
Volume XIII No.1 Maret 2012
melalui lubang-lubang udara sekunder. Setelah selesai operasi tungku, char dikeluarkan dari reaktor dengan mengangkat tuas alas char (char grate). Secara rinci pengujian dilakukan dengan variasi kecepatan udara primer mula, dari 2 m/s sampai 4 m/s 1. Bahan bakar sekam padi telah dilakukan pengukuran nilai kalor dan analisis proksimasi, 2. Mengukur berat bahan bakar yang akan dimuat reaktor dengan neraca digital dan dicatat, 3. Menyalakan bahan bakar dan mencatat waktu start-up, menyalakan gas yang dipancarkan burner dan mencatat Waktu operasi tungku 4. Panci dengan air didalamnya diukur dan dicatat beratnya dan diletakkan diatas burner, 5. Temperatur awal air diukur dan dicatat serta kenaikan temperatur per menit sampai mencapai titik didih, 6. Setelah seluruh bahan bakar yang disuplai terbakar habis, Air pada panci diukur dan dicatat beratnya,
ISSN : 977 – 19799705
7. Char yang dihasilkan reaktor diukur dan dicatat beratnya. 8. Kecepatan udara dijaga konstan sesuai kondisi yang diinginkan dengan mengamati Anemometer Hasil dan Pembahasan Pengamatan Laju Pendidihan Air Dari Water Boiling Test yang dilakukan untuk masing-masing ukuran sekam padi sebagai biomassa didapat kenyataan bahwa untuk dimensi biomassa sekam padi 2 - 4 mm dan 5 - 7 mm dengan variasi kecepatan udara primer mula 2 m/s – 4 m/s tidak terjadi pembakaran baik sempurna maupun tidak sempurna untuk menghasilkan gas. Hingga kecepatan udara primer mula dinaikkan sampai 20 m/s kondisinya tidak mengalami perubahan. Dari uraian diatas dapat disimpulkan bahwa untuk dimensi biomassa sekam padi diatas tidak akan terjadi pembakaran apalagi proses gasifikasi, hal ini disebabkan karena udara primer mula yang dibutuhkan pada proses pembakaran atau gasifikasi tidak dapat terdistribusi kebagian atas tungku. Hal tersebut terjadi karena kecilnya celah antar biomassa sekam padi
Gambar 1. Sketsa tungku gasifikasi Tipe Top lit up-draft \
26 | Eko Surjadi
Volume XIII No.1 Maret 2012
ISSN : 977 – 19799705
Demikian pula halnya dengan dimensi biomassa sekam padi 25 mm dan 40 mm yang dibuat dengan cara dibriket atau dicetak dengan pengikat tepung kanji 20 %, saat tungku dioperasikan terjadi hal sebaliknya yaitu dengan kecepatan udara primer 2 m/s – 4 m/s biomassa sekam padi tersebut langsung menyala bahkan dengan kecepatan udara primer dibawah 2 m/s. Permasalahan muncul ketika burner ditutupkan pada fuel cylinder untuk memulai proses gasifikasi atau mulai turunnya zona pirolisis, gas tidak muncul dari lubang-lubang barner tetapi pembakaran briket sekam padi berlangsung terus dengan asap yang rendah. Keadaan diatas terjadi karena ukuran biomassa terlalu besar sehingga timbul penghalang yang menghambat biomassa bergerak turun. Tetapi mengapa terjadi pula pada dimensi biomassa yang menurut McKendry (2002) masih dimungkinkan terjadinya proses gasifikasi yaitu ukuran 25 mm atau antara 10 % - 20 % diameter fuel cylinder. Tidak terjadinya proses gasifikasi dikarenakan kandungan mineral yang diberikan oleh biomassa sekam padi dan terutama tepung kanji sebagai pengikatnya yang menjadi menghambat seperti yang dijelaskan oleh Rajvanshi (1986) bahwa kandungan mineral dalam biomassa yang
a
c
tersisa dalam bentuk yang telah teroksidasi setelah pembakaran sempurna disebut abu, dimana komposisi dan kandungannya dalam biomassa berakibat pada proses gasifikasi yaitu, abu yang menyatu membentuk ampas dan kerak yang dapat menghentikan dan menghambat zona pembakaran turun kebawah, Jika tidak terjadi penyatuan, abu tetap menempati ruang bakar dimana dinyalakannya pembakaran dan dapat menurunkan reaksireaksi yang terjadi pada gasifier. Tidak demikian halnya untuk dimensi biomassa sekam padi 10 mm – 11 mm (ukuran standar sekam padi). Dari kecepatan udara primer mula yang disediakan (2 m/s sampai 3,8 m/s) gas keluar dari lubang burner dan dapat dibakar mulai kecepatan udara primer mula 2,6 m/s sampai 3,8 m/s. Kipas yang digunakan untuk menghembuskan udara primer mula hanya mampu sampai keceptan udara primer mula 3,8 m/s, kipas ini digunakan sesuai dengan konstruksi tungku gasifikasi yang diteliti. Adapun hasil dari Water Boiling Test adalah berupa grafik dibawah ini, dimana grafik hubungan kecepatan udara primer mula dan laju pendidihan air. Grafik dibuat setiap kenaikan temperatur air per menit pada kecepatan udara primer mula 2,6 m/s sampai 3,8 m/s agar lebih mudah menganalisa.
b
d
Eko Surjadi | 27
Volume XIII No.1 Maret 2012
ISSN : 977 – 19799705
e
f
g Gambar 2. Grafik a, b, c, d, e, f, g, profil temperatur per kecepatan udara primer awal Melihat grafik profil temperatur air hasil Pengolahan data ’Water Boiling Test’ di bawah dapat Data-data yang telah didapatkan dalam disimpulkan bahwa semakin besar kecepatan lembar observasi selanjutnya diolah udara primer mula yang dihembuskan maka menggunakan metode matematika (sumber : waktu pendidihan air semakin pendek. Waktu Alexis T. Belonio, 2005) dan dituangkan yang dibutuhkan untuk mendidihkan satu dalam grafik-grafik dibawah ini agar mudah kilogram air rata-rata 6-7 menit, sementara dianalisa. waktu dimulai dari pembakaran sekam padi Data-data performa tungku yang akan yang diawali pembakaran kertas sampai dianalisa tentunya adalah hasil Water Boiling menghasilkan gas mampu bakar adalah 2 – 3 Test dengan ukuran partikel bahan bakar 10 menit. Waktu operasi gas hasil gasifikasi ratamm – 11 mm (ukuran sekam padi) yang pada rata 13 menit, hal ini tergantung jumlah bahan bahasan diatas menjelaskan tungku ini dapat bakar yang diberikan (0,6 kg) dan konstruksi menghasilkan gas yang mampu bakar dengan tungku gasifikasi variasi kecepatan udara primer mula seperti Untuk kecepatan udara primer awal tersebut diatas. dibawah 3,0 m/s ada hal menarik, dimana sampai produksi gas habis temperatur air dalam panci (satu kilogram) tidak dapat mencapai 100 oC, sehingga dapat disimpulkan pula bahwa kecepatan udara primer mula yang diberikan tidak mampu meningkatkan energi kalor yang dipindahkan ke air dalam panci pada kecepatan tersebut.
28 | Eko Surjadi
Volume XIII No.1 Maret 2012
ISSN : 977 – 19799705
Tabel 2. Data Analisis Proximate dan Nilai Kalor sekam padi Analisis Nilai Kalor Kandungan Air Kandungan Volatil Matter Kandungan Abu Kandungan Fixed Carbon
Hasil ukur 3.475,63 kalori/gram 4,267 %
Metode
48,070 %
Gravimetry
21,895 %
Gravimetry
25,768 %
Gravimetry
Gravimetry
Sumber : 1. Hasil Analisis Proximate oleh laboratorium kimia analitik Universitas Gadjah Mada Yogyakarta, tanggal 17 Juli 2009 2. Hasil analisis Kalor Pembakaran/Nilai Karbon oleh laboratorium Kimia Fisika Universitas Gadjah Mada, tanggal 02 Juli 2009 Tabel 3. Data performa tungku gasifikasi dengan biomassa sekam padi berukuran 10-11 mm Kecepatan Udara Primer Mula (m/s) Item 2,6
2,8
3
3,2
3,4
3,6
3,8
Starting time (min)
2,42
2,31
2,96
3,28
1,83
1,57
1,31
Operating time (min)
16,00
16,12
12,43
12,36
13,18
13,11
13,37
Boiling time (min)
0,00
0,00
9,00
7,00
6,00
7,00
5,00
Fuel consump. Rate (kg/h)
2,66
2,65
2,90
2,92
2,77
2,68
2,59
pec. gasification rate (kg/m2h)
1,51
1,50
1,64
1,65
1,57
1,52
1,46
Combustion zona rate(m/h)
1,55
1,55
1,69
1,70
1,62
1,56
1,51
Sensible heat (Kcal)
68,00
70,00
72,00
72,00
72,00
72,00
72,00
Latent heat (Kcal)
77,40
79,20
147,60
154,80
162,00
174,60
184,86
Stove efficiency (%)
6,97
7,15
10,53
10,87
11,22
11,83
12,32
Power input (kW)
11,08
11,06
12,08
12,15
11,55
11,18
10,79
Power output (kW)
0,77
0,79
1,27
1,32
1,29
1,32
1,33
Char produced (%)
27,00
27,00
23,00
22,00
23,00
25,00
20,00
4.2.1. Hubungan Fuel Consumption Rate, Specific Gasification Rate, Combustion Zona Rate, dengan kecepatan udara primer mula
(a) (b) Gambar 3. a. Grafik hubungan FCR dan kecepatan udara primer awal b. Grafik hubungan CZR dan kecepatan udara primer awal
Eko Surjadi | 29
Volume XIII No.1 Maret 2012
ISSN : 977 – 19799705
(a)
(b)
Gambar 4. a. Grafik hubungan SGR dan kecepatan udara primer awal b. Grafik hubungan OT dan kecepatan udara primer awal Pada grafik hubungan proses gasifikasi dan kecepatan udara primer awal, ditunjukkan bahwa FCR atau laju konsumsi bahan bakar yang semakin lama mengakibatkan waktu yang dibutuhkan CZR atau laju zona pembakaran bergerak turun menjadi lama pula sehingga SGR atau laju gasifikasi spesifik membutuhkan waktu yang semakin lama pula, hal ini disebabkan karena Operating time tungku menjadi semakin lama meskipun
dengan perbedaan yang sangat kecil seiring dengan naiknya kecepatan udara primer mula. Pada kecepatan udara primer mula 2,6 m/s - 2,8 m/s, udara yang dialirkan masih belum mampu menaikkan gas produk dengan maksimal sehingga tidak terjadi pendidihan air dalam panci (100oC) sampai bahan bakar habis, hal ini dijelaskan oleh Operating time yang lama sekali.
4.2.2. Hubungan Power Input, Power Output dan Stove Efficiency dengan kecepatan udara primer mula
(a)
(b)
Gambar 5. a. Grafik hubungan SE dan kecepatan udara primer awal b. Grafik hubungan Pi, Po dan kecepatan udara primer awal p Sedangkan grafik di atas menjelaskan bahwa semakin tinggi kecepatan udara primer
30 | Eko Surjadi
awal menyebabkan power output semakin baik atau bertambah besar tetapi tidak demikian
Volume XIII No.1 Maret 2012
dengan power input yang semakin mengecil atau berkurang. Hal yang tersebut di atas tidak berlaku pada kecepatan udara primer awal 2,6 m/s – 2,8 m/s dengan power input rendah, power output juga rendah sehingga effisiensi tungku rendah pula. Hal ini disebabkan karena energi yang dihasilkan tidak dapat digunakan untuk menaikkan temperatur air dalam panci sampai 100oC, sebagai akibat fungsi draft belum optimal. Kesimpulan Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa Biomassa sekam padi dengan ukuran di bawah ukuran sekam padi (10-11 mm) tidak terjadi pembakaran sempurna maupun pembakaran tidak sempurna pada umpan dengan kecepatan udara primer awal tungku sampai 3,8 m/s (kecepatan udara maksimal Tungku Gasifikasi Biomassa Tipe Top Lit UpDraft) artinya celah antar biomassa sangat kecil sehingga hambatan yang terjadi sangat besar tetapi dengan ukuran jauh lebih sedikit dari 10 % diameter tungku (ukuran standar biomassa sekam padi) mampu menghasilkan gas CH4 (metana) dan dapat digunakan untuk mendidihkan air (100oC) pada kecepatan udara 3,0 m/s keatas dan semakin tinggi kecepatan udara primer awal maka, Daya Keluaran (Output Power) naik sampai kecepatan udara primer mula 3,8 m/s yaitu 1,3302 kWatt sedangkan Stove efficiency tungku gasifikasi ini meningkat seiring dengan meningkatnya Kecepatan udara primer awal. Daftar Pustaka Reed, T. B. and Larson, R., “ A Wood-Gas Stove for Developing Countries”, in Developments in Thermochemical Biomass Conversion, Ed. A. V. Bridgwater, Blackie Academic Press, 1996. Littlewood, Kenneth, “ Gasification : Theory and Aplication ”, Prog. Energy Combust. Sci., Vol. 3. Pp. 35-71, Pergamon Press, 1977.
ISSN : 977 – 19799705
Reed, T. B., Walt, R., Ellis, S., Das, A. and Deutch, S., “ Superficial Velocity – the Key to Downdraft Gasification, in the 4th Biomass Conference of the Americas, Oakland, CA, Sept. 8, 1999. Reed, T. B., Anselmo, E. and Kircher, K., “ Testing and Modelling The Wood-Gas Turbo Stove”, in Progress in the Thermochemical Biomass Conversion Conference, Tyrol, Austria, Sept. 1722, 2000. McKendry, P., “ Energy Production from Biomass (part 1): Overview of Biomass “, Bioresource Technology 83(1), 37-46, 2002. McKendry, P., “ Energy Production from Biomass (part 2): Conversion Technologies “, Bioresource Technology 83(2), 47-54, 2002. McKendry, P., “ Energy Production from Biomass (part 3): Gasification Technologies “, Bioresource Technology 83(3), 55-63, 2002. Belonio, Alexis T., “ Rice Husk Gas Stove Handbook “, Appropriate Technology Center, Central Philippine University, Philippine, 2005. Suvarnakuta, Pitaksa, and Suwannakuta, Prapaporn, “ Biomass Cooking Stove for Sustainable Energy and Environment “, in the 2nd Joint International Conference on “ Sustainable Energy and Environment (SEE 2006) “, Bangkok, Thailand, Nov. 21-23, 2006. Higman, Christopher, and Burgt, Maarten Van Der, “ Gasification “, Second Edition, Gulf Professional Publishing, 2007. Suyitno, “Energi dari Biomasa: Potensi, Teknologi dan Strategi”, Teknik Mesin UNS, Solo, Indonesia, 10 Maret 2009. Rajvanshi, Anil K., ”Biomass Gasification” in book ” Alternative Energy in Agriculture”, vol. II, CRC Press, India, pgs. 83-102, , 1986
Eko Surjadi | 31
