BATUBARA…sumber energi yg handal di masa depan..
Sumber energi di
Indonesia
ditandai dengan keterbatasan
cadangan minyak bumi, cadangan gas alam yang mencukupi serta cadangan
batubara yang melimpah. Sumber daya energi batubara diperkirakan sebesar 36.5
milyar ton, dengan sekitar 5.1 milyar ton dikategorikan sebagai cadangan
terukur. Sumber daya ini sebagian besar berada di Kalimantan yaitu sebesar 61
%, di Sumatera sebesar 38 % dan sisanya tersebar di wilayah lain. Menurut
jenisnya dapat dibagi menjadi lignite sebesar 58.6 %, sub-bituminous
sebesar 26.6 %, bituminous sebesar 14.4 % dan sisanya sebesar 0.4 %
adalah anthracite. Produksi batubara pada tahun 1995 mencapai sebesar 44
juta ton. Sekitar 33 juta ton dieksport dan sisanya sebesar 11 juta ton untuk
konsumsi dalam negeri. Dari jumlah 11 juta ton tersebut 60 % atau sekitar 6.5
juta ton digunakan untuk pembangkit listrik, 30 % untuk industri semen dan
sisanya digunakan untuk rumah tangga dan industri kecil.
Selama sepuluh tahun terakhir
ini penggunaan batubara dalam negeri terus mengalami pertumbuhan sejalan dengan
pertumbuhan perekonomian dan industrialisasi. Sektor tenaga listrik merupakan
sektor yang mengkonsumsi batubara paling besar. Saat ini sekitar 30 % dari
total
pembangkitan menggunaan bahan bakar batubara. Diperkirakan konsumsi batubara
untuk pembangkit listrik akan mencapai dua kali lipat pada awal abat 21.
Permasalahan utama dalam
pemanfaatan batubara adalah wujud batubara yang berupa zat padat sehingga
kurang luwes dalam transportasinya. Disamping itu batubara mengandung sulfur,
nitrogen dan abu dalam jumlah besar sehingga gas buang hasil pembakaran
menghasilkan polutan seperti SO2 dan NO2 serta abu terbang. Pembakaran batubara
juga menghasilkan CO2 yang berperan dalam proses pemanasan global. Permasalahan
tersebut terus dicari pemecahannya melalui riset-riset yang telah dan sedang
dikembangkan saat ini.
Aktivitas riset dalam PLTU
batubara saat ini telah melahirkan konsep baru yang menjanjikan dapat menaikkan
efisiensi, mengurangi emisi polutan dari gas buang serta menghasilkan limbah
yang minimum. Konsep baru tersebut adalah teknologi pembakaran fluidized bed dan
teknologi gasifikasi batubara.
Integrated Coal Gasification
Combined Cycle
Teknologi IGCC merupakan
merupakan salah satu teknologi batubara bersih yang sekarang dalam tahap
pengembangan. Istilah IGCC ini merupakan istilah yang paling banyak digunakan
untuk menyatakan daur kombinasi gasifikasi batubara terintegrasi. Meskipun
demikian masih ada beberapa istilah yang digunakan yaitu ICGCC (Integrated
Coal Gasification Combined Cycle) dan CGCC (Coal Gasification Combined
Cycle) yang sama artinya.
Komponen utama dalam riset IGCC
adalah pengembangan teknik gasifikasi batubara. Gasifikasi batubara pada
prinsipnya adalah suatu proses perubahan batubara menjadi gas yang mudah
terbakar. Proses ini melalui beberapa proses kimia dalam reaktor gasifikasi (gasifier).
Mula-mula batubara yang sudah diproses secara fisis diumpankan ke dalam reaktor
dan akan mengalami proses pemanasan sampai temperatur reaksi serta mengalami
proses pirolisa (menjadi bara api). Kecuali bahan pengotor, batubara
bersama-sama dengan oksigen dikonversikan menjadi hidrogen, karbon monoksida
dan methana. Proses gasifikasi batubara berdasarkan sistem reaksinya dapat
dibagi menjadi empat macam yaitu : fixed bed, fluidized bed, entrained flow
dan molten iron bath.
Dalam fixed bed, serbuk
batubara yang berukuran antara 3 - 30 mm diumpankan dari atas reaktor dan akan
menumpuk karena
gaya
beratnya. Uap dan udara (O2) dihembuskan dari bawah berlawanan dengan masukan
serbuk batubara akan bereaksi membentuk gas. Reaktor tipe ini dalam prakteknya
mempunyai beberapa modifikasi diantaranya adalah proses Lurgi,
British Gas dan KILnGas. Sedangkan proses
yang menggunakan prinsip fluidized bed adalah High-Temperature
Winkler, Kellog Rust Westinghouse, dan U-gas.
Dalam fluidized bed
gaya
dorong dari uap
dan O2 akan setimbang dengan
gaya
gravitasi sehingga serbuk batubara dalam keadaan mengambang pada saat terjadi
proses gasifikasi. Serbuk batubara yang digunakan lebih halus dan berukuran
antara 1 - 5 mm. Dalam entrained flow serbuk batubara yang berukuran 0.1
mm dicampur dengan uap dan O2 sebelum diumpankan ke dalam reaktor. Proses ini
telah digunakan untuk memproduksi gas sintetis dengan nama proses Koppers-Totzek.
Proses yang sejenis kemudian muncul seperti proses PRENFLO, Shell,
Texaco , dan DOW. Proses molten iron bath
merupakan pengembangan dalam proses industri baja. Serbuk batubara diumpankan
ke dalam reaktor bersama-sama dengan kapur dan O2. Kecuali proses molten iron
bath semua proses telah digunakan untuk keperluan pembangkit listrik.
Saat ini teknologi IGCC sedang
dikembangkan di seluruh dunia, seperti : Jepang, Belanda, Amerika Serikat dan
Spanyol. Di samping proses gasifikasi yang terus mengalami perbaikan, gas
turbin jenis baru juga terus dikembangkan. Temperatur masukan gas turbin yang
tinggi akan dapat menaikkan efisiensi dan ini dapat dicapai dengan penggunaan
material baru dan perbaikan sistem pendinginnya.
Prinsip kerja dari IGCC
ditunjukkan pada gambar di atas. IGCC merupakan perpaduan teknologi gasifikasi
batubara dan proses pembangkitan uap. Gas hasil gasifikasi batubara mengalami
proses pembersihan sulfur dan nitrogen. Sulfur yang masih dalam bentuk H2S dan
nitrogen dalam bentuk NH3 lebih mudah dibersihkan sebelum dibakar dari pada
sudah dalam bentuk oksida dalam gas buang. Sedangkan abu dibersihkan dalam
reaktor gasifikasi. Gas yang sudah bersih ini dibakar di ruang bakar dan
kemudian gas hasil pembakaran disalurkan ke dalam turbin gas untuk menggerakkan
generator. Gas buang dari turbin gas dimanfaatkan dengan menggunakan HRSG (Heat
Recovery Steam Generator) untuk membangkitkan uap. Uap dari HRSG (setelah
turbin gas) digabungkan dengan uap dari HRSG (setelah reaktor gasifikasi)
digunakan untuk menggerakkan turbin uap yang akan menggerakkan generator.
Kelebihan-kelebihan IGCC
Penggunaan teknologi PLTU
batubara konvensional saat ini mempunyai kekurangan yaitu efisiensinya rendah
yang berkisar antara 33 - 36 %. Efisiensi ini dapat ditingkatkan dengan
membangun unit pembangkit yang lebih besar atau dengan menaikkan suhu dan tekanan
dalam siklus panasnya. Cara ini mempunyai keterbatasan dan menambah tingkat
kerumitan dalam pemilihan materialnya. Disamping itu tuntutan dalam memelihara
lingkungan hidup (seperti telah disebutkan di atas) akan menambah biaya
pembangkitan karena adanya penambahan peralatan seperti : de-SOX
(desulfurisasi), de-NOX (denitrifikasi) dan penyaring debu (electrostatic
precipitator). Pemasangan peralatan ini juga akan mengurangi efisiensi total
pembangkit listrik.
Teknologi IGCC ini mempunyai
kelebihan yaitu dalam hal bahan bakar : tidak ada pembatas untuk tipe, ukuran
dan kandungan abu dari batubara yang digunakan. Dalam hal lingkungan : emisi
SO2, NOX, CO2 serta debu dapat dikurangi tanpa penambahan peralatan tambahan
seperti de-SOX dan de-NOX dan juga limbah cair serta luas tanah yang dibutuhkan
juga berkurang. Disamping itu pembangkit listrik IGCC mempunyai produk
sampingan yang merupakan komoditi yang mempunyai nilai jual seperti : sulfur,
asam sulfat dan gypsum.
Efisiensi pembangkit listrik
ICGG berkisar antara 38 - 45 % yang lebih tinggi 5 - 10 % dibandingkan PLTU
batubara konvensional. Hal ini dimungkinkan dengan adanya proses gasifikasi
sehingga energi yang terkandung dalam batubara dapat digunakan secara efektif
dan digunakannya HRSG untuk membentuk suatu daur kombinasi antara turbin gas
dan turbin uap.
(700 MW; 73 % C;
1.2 % S; 10 % ash; Hu = 25000 kJ/kg; IGCC : 98 % desulphurization; conventional
power plant : 200 mg/m3 SO2 in flue gas; dry).
Dalam sistem IGCC, sekitar 95 -
99 % dari kandungan sulfur dalam batubara dapat dihilangkan sebelum pembakaran.
NOX dapat dikurangi sebesar 70 - 93 % dan CO2 dapat dikurangi sebesar 20 - 35 %
(emisinya berkisar antara 0.75 - 0.85 kg CO2/kWh) dibandingkan dengan PLTU
batubara konvensional. Dengan tingkat emisi yang rendah maka dapat untuk
mencegah terjadi hujan asam karena emisi polutan SO2 dan NOX serta mencegah
terjadinya pemanasan global karena emisi CO2.
Salah satu hal yang menarik
dalam sistem IGCC adalah pembangunannya dapat dilakukan secara bertahap yaitu:
- tahap pertama : pembangunan turbin gas dan perlengkapan pembangkit listrik
- tahap kedua : pembangunan sistem daur kombinasi, dan
- tahap ketiga : pembangunan unit gasifikasi.
Pembangunan dua tahap yang
pertama memerlukan biaya investasi yang relatif kecil dan sudah dapat
menghasilkan tenaga listrik. Investasi yang besar hanya dibutuhkan pada saat
pembangunan tahap ketiga dan dilaksanakan bila sudah dinilai ekonomis untuk
mengganti bahan bakar dari gas alam dengan batubara. Disamping itu sistem IGCC
didesain secara modular sehingga mudah untuk dikembangkan menjadi unit yang lebih
besar kapasitasnya pada saat kebutuhan tenaga listrik sudah meningkat.
Kesimpulan
Pemakaian tenaga listrik di
Indonesia selama 20 tahun terakhir ini mengalami peningkatan yang cukup pesat
yaitu 14.5 % per tahun dan dalam 25 tahun mendatang diperkirakan akan terus
mengalami peningkatan dengan pertumbuhan sebesar 7.8 % per tahun. Pada tahun
1996 kebutuhan tenaga listrik diperkirakan sebesar 140.7 TWh dan pada tahun
2021 kebutuhan mencapai 617.9 TWh. Sedangkan pangsa penggunaan batubara untuk
pembangkit listrik terus meningkat pesat dari 21 % pada tahun 1996 menjadi 78 %
pada tahun 2021. Pemakaian batubara dalam jumlah besar ini harus menerapkan
teknologi batubara bersih, salah satunya yaitu IGCC, supaya dampak
lingkungannya minimum. IGCC saat ini sedang dalam taraf pengembangan dan
diharapkan sudah beroperasi secara komersial dalam waktu dekat ini. Pembangkit
listrik IGCC mempunyai keunggulan bila dibandingkan dengan PLTU konvensional
dengan tambahan de-SOX dan de-NOX dalam hal dampak lingkungan. Bagi
Indonesia
pembangkit listrik IGCC merupakan teknologi alternatif yang patut
dipertimbangkan untuk menggantikan PLTU batubara konvensional yang sudah habis
masa gunanya dan untuk pembangunan pembangkit listrik yang baru.
Artikel di atas ialah rangkuman
sebuah makalah yang ditulis oleh Agus Sugiyono, seorang
peneliti di BPP Teknologi.
