Rancang Bangun Gasifier Downdraft dan Aplikasi PLT-Biomassa Kapasitas 50 kW Untuk Daerah Terisolasi Dari Jaringan Listrik PLN Kiman Siregar1* 1
Program Studi Teknik Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Syiah Kuala Jl.Tgk. Hasan Krueng Kalee No.3 Kopelma Darussalam-Banda Aceh 23111 *E-mail :
[email protected]
Abstrak Teknologi gasifikasi bertujuan untuk menghasilkan gas mampu bakar (CO, H2, CH4). Gas mampu bakar inilah yang digunakan untuk menggantikan fossil fuel sebagai bahan bakar engine yang digunakan untuk menghasilkan listrik. Jenis dan karakteristik gas mampu bakar yang dihasilkan harus disesuaikan dengan engine yang akan dijalankan/dioperasikan, karena setiap engine mempunyai karakteristik masing-masing, ada engine yang didisain lebih tepat menerima CH4 dan ada juga yang lebih tepat harus menerima gas CO. Dalam penelitian ini mesin PLT-Biomassa yang akan dijalankan adalah mesin yang lebih sanggup/mampu menerima gas CO (karbon monoksida). Tinggi nya nilai tar berakibat pada cepatnya terjadi pengotoran pada saringan atau filter dari engine, sehingga mesin tidak dapat dioperasikan dalam waktu yang cukup lama. Penelitian ini bertujuan untuk mendisain sistem gasifier dengan gas mampu bakar terbesar pada gas CO dengan jumlah tar yang sedikit. Mesin gasifier tipe downdraft yang dirancang dan diuji ini dapat membangkitkan daya 40 kW dengan kapasitas terpasang gas engine 50 kW atau efisiensi 80 % dan mampu beroperasi selama 6 jam. Gas mampu bakar terbaik yang dihasilkan yaitu pada kandungan gas CO sebesar 21,76 %, H2 sebesar 13,12 %, dan CH4 sebesar 1,12 %. Pengurangan nilai tar selain menggunakan karbon aktif, juga menggunakan sistem perangkap kotoran gas (wet scrubber). Gasifier yang digunakan pada penelitian ini memiliki diameter reaktor 900 mm dan tinggi 1000 mm. Kata kunci : Gasifier downdraft, PLT-biomassa, listrik PLN, gas mampu bakar
PENDAHULUAN Pertumbuhan permintaan energi, tidak seimbang dengan ketersediaan energi di masyarakat. Hal ini terbukti dengan rasio electricity kita yang masih diangka 80 % untuk nasional dan untuk beberapa daerah tertinggal rasio kelistrikannya masih 60%, khusus untuk daerah yang terisolasi dari sistem jaringan listrik PT.PLN (Persero), rasio kelistrikannya 1
masih ada yang dibawah 50% dengan kondisi hidup hanya pada malam hari seperti di pulau Miangas (pulau terluar Indonesia) yang berbatasan dengan Philipina. Salah satu solusi yang dapat ditempuh adalah memanfaatkan sumber energi baru terbarukan (EBT) yang banyak tersedia di bumi Indonesia, dalam hal ini biomassa melalui teknologi gasifikasi. Biomassa merupakan suatu materi organik yang berasal dari bahan-bahan biologis seperti hasil pertanian (tongkol jagung, buah kemiri), biomassa dari hutan, padang rumput, dan hasil biomassa produk perkebunan (tandan kosong kelapa sawit, tempurung kelapa), dan lain sebagainya yang tumbuh di alam Indonesia. Data Departemen Kehutanan tahun 2010 menyebutkan bahwa potensi biomassa di Indonesia yang ada di pulau Sumatera, Sulawesi, Papua, Jawa dan pulau lainnya mencapai 261,99 juta ton. Nilai kalor kayu sekitar 17 MJ/kg, sehingga ketersediaan energi biomassa mencapai 4,45 x 109 GJ. Proses gasifikasi terdiri dari empat tahapan proses atas dasar perbedaan rentang kondisi temperatur, yaitu pengeringan (T > 150 °C), pirolisis (150 °C < T < 700 °C), oksidasi (700 °C < T < 1500 °C), dan reduksi (800 °C < T < 1000 °C). Proses pengeringan, pirolisis, dan reduksi bersifat menyerap panas (endotermik), sedangkan proses oksidasi bersifat melepas panas (eksotermik). Panas yang dihasilkan dalam proses oksidasi digunakan dalam proses pengeringan, pirolisis dan reduksi. Bahan kering hasil dari proses pengeringan mengalami proses pirolisis, yaitu pemisahan volatile matters (uap air, cairan organik, dan gas yang tidak terkondensasi) dari arang. Hasil pirolisis berupa arang mengalami proses pembakaran dan proses reduksi yang menghasilkan gas produser yaitu, H2 dan CO (Pranolo, 2010). Produk yang dihasilkan dapat dikatagorikan menjadi tiga bagian utama, yaitu : padatan, cairan (termasuk gas yang dapat dikondensasikan) dan gas permanen. Secara umum menurut proses gasifikasi biomassa di rumuskan sebagai berikut (Reed dan Das, 1988) : +
=
+
+
+
+
Proses gasifikasi terdiri dari beberapa tahapan yaitu :
(1) (1)
Tahapan pemanasan dimana
temperatur padatan naik sampai sebelum terjadi proses pengeringan, adalah tahap pelepasan uap air dari padatan, temperatur padatan dinaikan kembali,
(2)
Tahap pengeringan
(3)
Tahap pemanasan lanjut adalah tahap dimana
(4)
Tahap devolatisasi dimana volatile dalam padatan
keluar sampai tersisa arang, volatile dapat terdiri ari gas H2O, H2N4, O2, CO, CO2, CH4, H2S, NH3, C2H6 dan hidrokarbon tidak jenuh. Teknologi gasifier merupakan teknologi lama yang sangat cocok untuk pemanfaatan biomassa. Dalam prosesnya bahan baku berupa biomassa dimasukkan kedalam gasifier yang selanjutnya terjadi reaksi oksidasi parsial dengan udara, oksigen, uap air atau campurannya. Di PT.PLN (Persero) teknologi ini sering disebut sebagai 2
Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa (PLT-Biomassa). Teknologi ini sangat layak digunakan pada daerah dengan sumber biomassa yang berlebih dan daerahnya belum dimasuki sistem jaringan listrik dari PT.PLN (Persero) (isolated), karena di daerah-daerah yang masih sangat terpencil harga solar atau fossil fuel sangat mahal, bahkan bisa mencapai Rp. 30.000,- per liter, sehingga apabila digunakan sistem Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD), maka harga pokok produksi (HPP) kWh listrik per jam nya akan sangat mahal sekali, misalnya di Pulau Miangas pulau terluar di Propinsi Sulawesi Utara yang berbatasan dengan Philipina. Teknologi gasifikasi bertujuan untuk menghasilkan gas mampu bakar (CO, H2, CH4). Gas mampu bakar inilah yang digunakan untuk menggantikan fossil fuel sebagai bahan bakar engine yang digunakan untuk menghasilkan listrik. Jenis dan karakteristik gas mampu bakar yang dihasilkan harus disesuaikan dengan engine yang akan dijalankan/dioperasikan, karena setiap engine mempunyai karakteristik masing-masing, ada engine yang didisain lebih tepat menerima CH4 atau mesin ini disebut natural gas engine dan ada juga yang lebih tepat harus menerima CO dan H2 atau mesin ini disebut type gas engine. Dalam penelitian ini mesin pembangkit listrik yang akan dijalankan adalah mesin yang lebih sanggup menerima gas CO (karbon monoksida), sehingga target dari sistem gasifier yang didisain adalah agar lebih banyak menghasilkan gas CO. Dalam aplikasi sistem gasifier masalah berikut yang muncul adalah masih banyak nya kandungan kotoran (tar) pada gas mampu bakar yang dihasilkan, sehingga perlu dirancang dan disain sistem gasifier yang dapat mengurangi nilai tar nya. Nilai tar yang tinggi mengakibatkan pengotoran yang cepat pada sistem pemipaan dan saringan atau filter dari engine, sehingga mesin tidak dapat dioperasikan dalam waktu yang cukup lama. Penelitian ini bertujuan untuk mendisain dan menguji kinerja sistem gasifier untuk kapasitas gas engine 50 kW. Tujuan khususnya yaitu untuk menghasilkan sistem gasifier dengan gas mampu bakar berupa CO yang lebih besar dan menghasil tar yang sedikit.
METODOLOGI Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah batubara kalori rendah, kayu, dan tempurung kelapa. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah satu set sistem gasifier tipe downdraft dan satu set gas engine kapasitas 50 kW seperti diperlihatkan pada Gambar 1. Peralatan lain yang digunakan yaitu : blower 1 HP untuk mengalirkan media penggasifikasi yaitu udara dan juga untuk mengalirkan gas produser ke burner/engine, termometer batang untuk mengukur suhu didalam reaktor gasifier dan termometer laser untuk 3
mengukur suhu di sepanjang pipa, cyclone, dan cooler, selang tahan panas untuk media mengalirkan gas dari pipa ke bag sample gas untuk di uji ke laboratorium, chipper (pemotong biomassa), gergaji dan parang untuk memotong biomassa yang akan dijadikan sebagai bahan bakar.
Keterangan : (1)Tangki pengisian biomassa, (2) Tangki biomassa, (3) Reaktor, (4) Cyclon, (5) Schrubber, (6) Water tank, (7) Filter, (8) Blower, (9) Gas genset kap.50 kW, (10) Air inlet nozzle (Valve 1), (11) Valve 2, (12) Valve 3, (13) Exhaust gas, (14) Valve 4
Gambar 1. Skema gasifier tipe downdraft untuk kapasitas gas engine 50 kW Metode kerja alat terdiri dari tahapan berikut ini : 1. Sebelum biomassa dimasukkan ke dalam gasifier, maka dilakukan terlebih dahulu proses pengeringan, pemotongan atau pemampatan. Jumlah biomassa yang sudah dimasukkan sudah dihitung kecukupannya untuk operasi genset selama delapam jam atau diisi penuh. Water tank diisi penuh, 2. Langkah pengoperasian tangki penampung biomassa (Gambar 2) yaitu : Tutup tangki pengisian biomasa dibuka, biomassa dimasukkan kemudian tangki pengisian biomasa ditutup kembali dan laci dibuka kemudian pengaduk diputar untuk memastikan biomassa turun dengan sempurna dan laci ditutup kembali.
Keterangan : (1) Pengaduk, (2) Tutup Tangki, (3) Laci
Gambar 2. Tangki penampung biomassa 3. Hidupkan panel gasifier, hidupkan semua pompa air, pastikan air bisa bersirkulasi. 4. Buka air inlet nozzle (valve 1) dan exhaust gas (valve 3) kemudian biomasa dibakar pada reaktor melalui sumbu reaktor.
4
5. Jika temperatur pada reaktor sudah mencapai 200 oC, maka api dinyalakan pada exhaust gas untuk memastikan bahwa gas mampu bakar sudah diproduksi. 6. Selanjutnya dimatikan api pada exhaust gas dengan cara membuka valve 2, jika api sudah mati tutup kembali valve 2. 7. Mesin siap untuk dioperasikan dengan cara membuka valve 4 kemudian menutup valve 3. 8. Pada posisi gas genset sudah ready, baru katup gas yang terhubung dengan sumber gas dibuka kemudian ditekan tombol start, maka genset akan beroperasi dengan menggunakan gas mampu bakar dari gasifier. Tahapan Penelitian dan Perhitungan Penelitian dimulai dari karakterstik properties dari biomassa yang digunakan sebagai bahan bakar dan selanjutnya dilakukan karakterisasi proses gasifikasi menggunakan reaktor gasifier tipe downdraft dengan sistem kontinyu. Pemilihan sistem reaktor gasifier dengan tipe downdraft dilakukan untuk memperkecil jumlah kandungan tar pada syn-gas hasil gasifikasi. Metode yang dilakukan pada penelitian ini untuk memperkecil/mereduksi kandungan tar dilakukan dengan dua cara, yaitu : 1. Menggunakan sistem scrubber atau penangkapan tar (kotoran) melalui perangkap air. 2. Menggunakan arang aktif sebagai penangkap tar yang diletakkan sesudah cooler dan sebelum filter engine. Identifikasi dan perhitungan yang dilakukan pada penelitian ini, yaitu : 1. Kehilangan panas dari reaktor sampai ke ujung pipa gas buang hasil gasifikasi yang dihasilkan. Pengambil sampel gas mampu bakar hasil gasifikasi dilakukan pada 3 titik, yaitu di sekitar tabung reactor, sebelum blower dan sesudah blower. Selain itu juga diambil data suhu pada reactor, sebelum cooler dan sesudah cooler. 2. Efisiensi thermal (panas) proses konversi biomassa menjadi syn-gas (gas mampu bakar). 3. Karakterisasi unjuk kerja mesin meliputi perhitungan konsumsi bahan bakar spesifik, dan besarya temperatur exhaust gas. 4. Terakhir melakukan perhitungan Harga Pokok Produksi (HPP) per kWh listrik yang diproduksi.
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Rancangan Gasifier Untuk Kapasitas Engine 50 kW Gasifikasi adalah suatu teknologi proses konversi bahan padat menjadi gas yang mudah terbakar atau gas mampu bakar berupa gas karbon monoksida (CO), CH4, H2, C2H4, C2H8. Gas ini diproduksi karena proses pembakaran pada sistem gasifier yang disengaja tidak 5
sempurna. Bahan padat yang dimaksud dari bahan bakar padat pada penelitian ini, yaitu kayu, batubara kalori rendah, dan tandan kosong kelapa sawit seperti diperlihatkan pada Gambar 3.
(a) Kayu
(b) Tempurung kelapa
(c) Batubara kalori rendah
Gambar 3. Bahan bakar padat/biomassa yang digunakan pada penelitian ini Tipe downdraft gasifier yang didisain pada penelitian ini merupakan tipe fixed bed gasifier dengan arah aliran udara dari bawah ke atas seperti diperlihatkan pada Gambar 4. Kelebihan dari tipe downdraft ini adalah tidak terlalu sensitif terhadap tar dan dapat dengan mudah beradaptasi dengan jumlah umpan biomassa. Gas hasil pembakaran dari tipe downdraft gasifier ini bekerja dengan cara dilewatkan pada bagian oksidasi dari pembakaran dengan cara ditarik mengalir ke bawah sehingga gas yang dihasilkan akan lebih bersih karena tar dan minyak akan terbakar (Gambar 4). Hal ini diperkuat dengan data tar yang dihasilkan dari berbagai tipe gasifier yang diproduksi seperti diperlihatkan pada Tabel 1.
Gambar 4. Skema tipe gasifier downdraft (Reed dan Das, 1988)
6
Tabel 1. Kandungan tar yang dihasilkan dari berbagai tipe gasifier yang diproduksi Tipe Gasifier Downdraft Fluidized bed Updraft Entrained flow
Rata-rata konsentrasi tar dalam gas mampu bakar yang dihasilkan (g/Nm3) <1 10 50 Diabaikan
Persentasi tar dari Biomassa yang digunakan <2 1–5 10 – 20
Sumber : Milne dan Avans, 1998, p.15
Dan downdraft gasifier yang didisain pada penelitian ini adalah Open Hopper (Open Core), dimana bagian atas dari gasifier tidak tertutup sehingga memudahkan untuk penambahan biomassa ke dalam gasifier selama proses gasifikasi. Gasifier yang didisain pada penelitian ini adalah dalam klasifikasi stratified downdraft gasifier dengan alasan bahwa dengan penutup atas yang terbuka, maka man power (operator) akan lebih praktis dalam penambahan bahan bakar, dan konstruksi yang lebih sederhana sehingga mudah untuk dibuat, seperti diperlihatkan pada skema Gambar 1 dan Gambar 5.
Gambar 5. Skema stratified downdraft gasifier Gasifer pada Gambar 1 dan Gambar 5 terdiri dari : (1)Hopper merupakan tempat dari bahan bakar biomassa, (3)
(2)
Reaktor yang berfungsi sebagai tempat pembakaran dan gasifikasi,
Filter untuk menyaring sisa dari pembakaran yang berupa abu dan kondensat,
(4)
Blower
yang berfungsi untuk mengarahkan aliran udara dan gas dari dalam gasifier. Dari skema stratified downdraft gasifier pada Gambar 1 dan Gambar 5 ditambahkan juga cooler, cyclone filter, condensate trap, dan scrubber untuk penangkap debu dan cairan dari hasil gas yang terkondensasi. Pada Gambar 7 diperlihatkan wood chipper machine untuk memotong biomassa yang dipergunakan dalam penelitian ini. Karena dalam operasionalnya bentuk dan ukuran bahan bakar biomassa yang berbeda dapat menyebabkan kemacetan aliran bahan baku pada tangki penampung biomassa. Jika dibiarkan, maka akan semakin besar, sehingga akan berpengaruh pada tekanan dalam reaktor serta aliran gas keluar. Dengan bentuk dan ukuran 7
bahan bakar yang relatif seragam, kemacetan dapat dihindari (Higman, 2003), sehingga perlu menggunakan alat pemotong yang bisa memproduksi keseragaman ukuran biomassa. Dan gambar fisik alat stratified downdraft gasifier yang diproduksi diperlihatkan pada Gambar 7.
Spesifikasi : Kapasitas (1 ton/jam), power (4 kW), berat (250 kg), spindle speed (1500 rpm), cutter head diameter (500 mm)
Gambar 6. Mesin pemotong biomassa (wood chipper machine) yang digunakan Biomassa yang digunakan pada penelitian ini adalah kayu, tempurung kelapa, dan batubara kalori rendah. Pada Tabel 2 diperlihatkan contoh-contoh hasil limbah pertanain yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar gasifier yang merupakan sumber energi terbarukan. Tabel 2. Kandungan biomassa pertanian sebagai bahan bakar gasifier Biomassa Bentuk
Cangkang sawit1
Sekam padi2
Serbuk gergaji3
Jerami padi4
Lignite5
Anthracite6
Pipih
jarum
bulat
batang
balok
balok
H
5,01 %
4,59 %
7,78 %
5,02 %
7,50 %
3,50 %
C
44,44 %
39,10 %
56,31 %
38,17 %
45,00 %
85,00 %
O N Kadar air Abu Nilai Kalor (kJ/kg)
34,70 % 0,28 % 12,00 % 3,50 % 16.900
34,70 % 0,18 % 8,20 % 13,20 % 14.204
34,73 % 1,06 % 7,40 % 0,40 % 21.300
35,28 % 0,58 % 10,00 % 10,40 % 12.330
48,00 % 1,00 % 45,00 % 15,00 % 17.445
9,00 % 1,00 % 6,00 % 15,00 % 31.400
Sumber : 1-4 (Krongkaew Laohalidanond, Jürgen Heil and Christain Wirtgen,2006) dan 5-6 (Speight, 2005)
2 1
3 4
7
5 6
Keterangan : (1)Reaktor, (2)Tangki biomassa, (3)Cooler, (4)Cyclone, (5)Filter, (6)Blower, (7)Scrubber
Gambar 7. Downdraft gasifier yang diproduksi
8
Uji Kinerja Gasifier Dowdraft Untuk Kapasitas Engine 50 kW Untuk memastikan komposisi kandungan gas mampu bakar yang dihasilkan, maka dilakukan pengetesan ke laboratorium, dan hasilnya seperti diperlihatkan pada Tabel 3, Tabel 4, dan Tabel 5. Untuk memastikan komposisi yang paling optimal sesuai dengan engine yang akan digunakan, maka dilakukan pengambilan sampel gas mampu bakar, yaitu pada posisi setelah blower (Tabel 3), sebelum blower (Tabel 4), dan setelah reaktor (Tabel 5). Dan hasilnya diperoleh komposisi gas mampu bakar CO terbesar pada Tabel 4, yaitu sebesar 21,76%. Tabel 3. Komposisi gas buang mampu bakar dengan sampel kayu dari gasifikasi dengan posisi pengambilan sampel setelah blower (Diuji tgl 20 Mei 2013, No. : 76/LapJatek/LBP/PTPSE/BPPT/V/2013, Laboratorium Pencairan Batubara BPPT) No 1 2 3 4 5
Nama Komponen Hidrogen (H2) Nitrogen (N2) Karbon monoksida (CO) Metana (CH4) Karbon dioksida (CO2)
Konsentrasi (% vol) 7.35 59.81 9.98 1.63 7.48
Normalisasi 100 % 8.52 69.35 11.57 1.89 8.68
Tabel 4. Komposisi gas buang mampu bakar dengan sampel kayu dari gasifikasi dengan posisi pengambilan sampel sebelum blower (Diuji tgl 2 Junii 2013, No. : 77/LapJatek/LBP/PTPSE/BPPT/VI/2013, Laboratorium Pencairan Batubara BPPT) No 1 2 3 4 5
Nama Komponen Hidrogen (H2) Nitrogen (N2) Karbon monoksida (CO) Metana (CH4) Karbon dioksida (CO2)
Konsentrasi (% vol)
Normalisasi 100 %
13.12 46.22 21.76 1.12 9.36
14.33 50.47 23.76 1.23 10.22
Tabel 5. Komposisi gas buang mampu bakar dengan sampel kayu dari gasifikasi dengan posisi pengambilan sampel dari reaktor (Diuji tgl 12 Junii 2013, No. : 82/LapJatek/LBP/PTPSE/BPPT/VI/2013, Laboratorium Pencairan Batubara BPPT) No 1 2 3 4 5
Nama Komponen Hidrogen (H2) Nitrogen (N2) Karbon monoksida (CO) Metana (CH4) Karbon dioksida (CO2)
Konsentrasi (% vol)
Normalisasi 100 %
8.48 51.84 16.06 0.98 11.17
9.58 58.55 18.14 1.11 12.62
Salah satu faktor yang sangat menentukan dalam aplikasi produksi gasifier untuk engine adalah ketepatan dalam pemilihan engine yang disesuaikan dengan hasil gas mampu 9
bakar yang diproduksi oleh gasifiier yang dibuat. Pada Tabel 6 diperlihatkan tipe dan jenis gas mampu bakar yang dibutuhkan oleh engine yang akan digunakan. Karena dari hasil pengetesan dilaboratorium diperoleh bahwa gas mampu bakar yang paling dominan adalah gas CO dan H2, maka engine yang digunakan adalah gas engine untuk kapasitas 50 kW sesuai dengan disain awal yang digunakan untuk kapasitas 50 kW. Dan pada Gambar 8 diperlihatkan gas engine yang digunakan pada penelitian ini. Tabel 6. Deskripsi tipe/komposisi bahan bakar yang dibutuhkan sesuai dengan engine yang akan digunakan Simbol/Kode engine
Tipe Bahan Bakar Yang dibutuhkan
Without symbol 1 2 3 4
Natural gas (CH4 > 80 %) Biogas (CH4 > 50 %) Biomass (CO, H2) Liguefied Petroleum Gas (LPG : C3H8 dan C4H10) Coalbed gas (CH4)
Sumber : Weifang Naipute Gas Genset Co.,Ltd.
(a) Engine 50 kW
(b) Downgraft gasifier & gas engine 50 kW terpasang di PLN
Gambar 8. Gas engine kapasitas 50 kW yang digunakan pada penelitian ini Setelah melakukan pengetesan di PLTD Miangas PT.PLN (Persero) Wilayah Sulawesi Utara Area Tahuna, mesin ini mampu bekerja selama 6 jam dengan daya mampu sebesar 40 kW dari daya terpasang gas engine sebesar 50 kW. Pada Tabel 7 diperlihatkan hasil pengetesan gas genset 50 kW pada kondisi operasi stratified downdraft gasifier beroperasi normal. Tabel 7. Log sheet gas genset 50 GFT ND68D6 kapasitas 50 kW Voltage
Current (A)
(V) VAB
VBC
VCA
IAB
IBC
Freq. ICA
Hz
Rate of
Power
Oil
Oil
Water
Exhaust
work
Factor
Press.
Temp.
Temp.
Temp.
kW
COS
kPa
O
C
O
C
O
C
10
400
400
400
90
90
90
50
50
0,8
250-550
70-85
70-85
360
Keterangan : (1)Water temperature normal adalah 70-85 oC, T > 90 oC = alarm, T > 95 oC = trip; (2)Oil Temperature normal adalah 50-65 oC, T > 70 oC = alarm, T > 75 oC = trip, (3)Oil pressure normal adalah 250-550 kPa, P < 220 kPa = alarm, P < 150 kPa = trip.
Kajian Ekonomi Saat di lokasi PLTD Miangas, dilakukan pengetesan untuk mencari nilai keekonomian stratified downdraft gasifier yang diproduksi. Dari hasil percobaan seperti diperlihatkan pada Tabel 8 dan Tabel 9 untuk genset 2500 VA dengan beban genset 1500 Watt. Tabel 8. Kapasitas biomassa yang digunakan vs durasi No 1 2 3
Jenis biomassa yang digunakan di lokasi
Jumlah biomassa (kg)
Durasi (jam)
5,0 5,0 5,0
2,39 2,87 1,67
Tempurung Kulit Kemiri Tongkol Jagung
Tabel 9. Kapasitas biomassa vs kWh Produksi No
1 2 3
Jenis Biomassa yang digunakan di lokasi Tempurung Kulit Kemiri Tongkol Jagung
kWh produksi listrik
Jumlah biomassa (kg)
3,585 4,305 2,505
5,0 5,0 5,0
Laju penggunanaan biomassa terhadap produksi listrik (kg/kWh) 1.4 1.2 2.0
Jika harga biomassa secara berurutan mulai dari tempurung kelapa, kulit kemiri, dan tongkol jagung adalah Rp.550,- per kg, Rp.600,- per kg, Rp. 505,- per kg. Dan jika dikalikan dengan laju penggunaan biomassa terhadap produksi listrik pada Tabel 9, maka didapat nilai Harga Pokok Produksi (HPP) secara berurutan, yaitu Rp.770 per kWh, Rp.720 per kWh, dan Rp.1.010 per kWh. Jika dibandingkan dengan biaya pokok produksi di Propinsi Gorontalo sebesar Rp. 2.850 / kWh maka listrik yang berasala dari biomassa jauh lebih hemat. Sehingga dapat disimpulkan bahwa potensi biomassa untuk pembangkit listrik yang ada di Propinsi Gorontalo harus lebih dioptimalkan, karena biaya produksi listrik dapat dihemat sampai dengan Rp. 2.000/kWh.
KESIMPULAN DAN SARAN Hasil rancang bangun mesin stratified downdraft gasifier ini telah dapat digunakan untuk menjalankan gas engine dengan kapasitas 50 kW dan sanggup mengangkat beban 11
sampai 40 kW atau efisiensi 80% selama enam jam. Gas mampu bakar terbaik yang dihasilkan yaitu pada kandungan gas CO sebesar 21,76 %, H2 sebesar 13,12 %, dan CH4 sebesar 1,12 %. Pengurangan nilai tar selain menggunakan karbon aktif, juga menggunakan sistem perangkap air (scrubber). Dalam pengoperasiannya, sangat terlihat bahwa operasi gas engine tidak stabil, karena kemungkinan suplai bahan bakar berupa gas mampu bakar yang diproduksi oleh gasifier tidak stabil, sehingga voltage yang dihasilkan juga naik-turun, sudah tentu kondisi ini akan sangat merusak peralatan elektronik apabila langsung disalurkan ke rumah masyarakat, sehingga disarankan untuk membuat tangki yang dapat menampung gas mampu bakar yang dihasilkan oleh gasifier, setelah ditampung baru digunakan untuk bahan bakar gas engine, sehingga diharapkan operasinya akan lebih stabil.
UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada jajaran direksi PT.Air Surya Radiator yang telah membiaya produksi stratified downdraft gasifier ini untuk kapasitas gas engine 50 kW dan pembiayaan pengetesan hasil gas mampu bakar yang dihasilkan.
DAFTAR PUSTAKA -----------,2013, Operation and Maintanance Manual for NPT Brand Gas Generating Sets, Weifang Naipute Gas Genset Co.Ltd.,The People’s Republic of China. Cengel Y.A., 2003, Heat Transfer a Practical Approach, Second Edition, Singapore, Mc Graw Hill. Cengel Y.A. dan Boles M.A., 2006, Themodynamics an Enginering Approach. Fifit Edition in SI Unit, Singapore, Mc Graw Hill. Higman C. dan Van der Berg M., 2003, Gasification, Elsevier Science, USA Kunii, Daizo, O. Levenspiel, 1977, Fluidization Engineering, John Willey & Sons, Inc, New York. Moran J.M. dan Shapiro N.H., 1988, Fundamental of Engineering Thermodynamics, New York, John Willey & Son, Inc. Pranolo H., 2010, Potensi Penerapan Teknologi Gasifikasi Tongkol Jagung Sebagai Sumber Energi Alternatif Di Pedesaan, Dalam Seminar Nasional Energi Terbarukan Indonesia di Universitas Jendral Sudirman Purwkerto. Perry R. H. dan Green D.W., 2007, Perry’s Chemical Engineers Handbook, 8th ed, page 6-9, 6-39, Mc Graw Hill Book Company, New York Reed T.B. dan Das A.,1988, Handbook of Biomass Downdraft Gasifier Engine Systems, Solar Energy Research Institute, Cole Boulevard, Golden, Colorado. Stoecker W.F., 1987, Design of Thermal System, New York, Mc Graw Hill, Inc.
12
