BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Ketergantungan

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
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, NOx 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
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
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
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.