Potensi Biomassa di Indonesia
10 Produksi Gas dari Padatan
Tabel 1.3. Kelebihan dan kelemahan sumber energi dari biomassa dibandingkan sumber energi terbarukan lain.
Biomassa Sumber Energi
Terbarukan Lain
Kelebihan
1. Dapat disimpan dalam jangka lama
2. Dapat dimanfaatkan sebagai sumber panas
maupun daya CHP sehingga efisiensinya
tinggi.
3. Teknologinya fleksibel, baik untuk skala kecil,
sedang, ataupun besar. 4. Lebih efisien jika antara
sumber energi dan pemanfaatannya berjarak
dekat reduced transportation cost.
1. Tergantung lokasi, persediaannya
cukup banyak. 2. Pengembangannya
lebih ke arah pembangkitan
daya.
Kelemahan 1. Untuk beberapa
teknologi proses masih menghasilkan bau.
2. Perlu gas cleaning 3. Abu yang dihasilkan
cukup tinggi sehingga maintenance peralatan
lebih sering dilakukan.
4. Sparepart untuk proses gasifikasi, pirolisis,
cogeneration masih terbatas.
1. Beberapa sulit disimpan dalam
waktu yang lama Angin, air,
matahari
2. Efisiensinya masih rendah
1.4. Teknologi untuk Menghasilkan Gas
Teknologi untuk menghasilkan gas yang dapat dibakar combustible gas dapat dibedakan menjadi dua, yaitu:
1. Pirolisis, adalah proses dekomposisi termal yang kompleks dari material organik menjadi molekul yang lebih sederhana tanpa
menggunakan udara 2. Gasifikasi adalah suatu proses konversi bahan bakar menjadi
gas yang bisa terbakar, melalui reaksi termokimia dengan menggunakan sejumlah oksigen yang kurang dari stoikiometri
11 Pendahuluan
Hubungan antara temperatur padatan dengan
selama proses pirolisis dan gasifikasi dapat dilihat pada Gambar 1.3.
Secara umum proses gasifikasi menggunakan perbandingan ekuivalen lebih dari 0,25. Temperatur yang terjadi pada proses
gasifikasi lebih tinggi dibandingkan dengan temperatur pada proses pirolisis.
Gambar 1.3. Hubungan antara temperatur padatan dengan perbandingan ekuivalen selama proses pirolisis dan gasifikasi
Suyitno, 2007.
Contoh Soal Bab I.
1.1. Hukum termodinamika I menyatakan bahwa energi tidak
dapat diciptakan dan dimusnahkan, energi dapat berubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi lain. Perumusan
yang umum dari Hukum Termodinamika I pada sistem tertutup dapat dinyatakan dengan:
ep ek
u m
W Q
E
sistem 1.2
Dimana E adalah energi total, Q adalah panas, W adalah kerja,
m
adalah massa, u adalah energi dalam, ek adalah energi kinetik, dan ep adalah energi potensial. Jika
diketahui biomassa sebanyak 1 ton mempunyai nilai kalor 1000
2000
0,25 1
Perbandingan Ekuivalen Gasifikasi
Pirolisis T
o
C Pembakaran
12 Produksi Gas dari Padatan
sebesar 15 MJkg, maka tentukan perubahan energi yang mungkin jika biomasa tersebut dibakar.
Jawab: Bertitik tolak dari hukum termodinamika I, maka beberapa
asumsi dapat dibuat. Asumsi merupakan pendekatan logis dari fenomena nyata dari kasus ini diantaranya adalah:
a. Biomassa dibakar dalam keadaan diam
ek
. b. Selama biomassa dibakar tidak mengalami perubahan
posisi ketinggian
ep
. c. Bahan bakar biomassa hanya dibakar dan tidak ada
energi yang disimpan, sehingga sistem
E
. d. Selama proses pembakaran, panas hanya dibuang ke
lingkungan tidak ada pemanfaatan dalam bentuk kerja sehingga
W
. Dari asumsi di atas, maka persamaan Hukum
Termodinamika I dapat disederhanakan menjadi:
u
m Q
J 10
x -15
Jkg 10
15 x
kg 1000
9 6
x
u m
Q
Tanda - menunjukkan bahwa hasil pembakaran biomassa tersebut adalah dikeluarkan sejumlah energi dalam bentuk
panas.
1.2. Salah satu bentuk energi terbarukan walaupun beberapa pakar
memperdebatkannya adalah
air. Air
dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan energi listrik baik dalam
bentuk PLTA sekala besar maupun sekala mini atau mikro. Anggaplah terdapat potensi air dalam suatu waduk dengan
ketinggian 10 m. Maka dengan menggunakan prinsip Hukum Termodinamika I untuk sistem terbuka, hitungkan energi
listrik yang mungkin diperoleh jika diinginkan debit air yang mengalir ke turbin air adalah 1.000 litermenit.
13 Pendahuluan
Jawab: Hukum termodinamika I pada sistem terbuka dapat dinyatakan
dengan:
. .
. .
. .
EP d
EK d
h m
h m
W Q
dt dE
o o
i i
1.3 Dimana h adalah entalpi.
Pada kondisi awal: EK = 0. Karena tidak terjadi perubahan panas selama air mengalir, maka
h
. Air mengalir dari pipa tinggi ke turbin air dan selama mengalir diasumsikan tidak ada
panas yang masuk dan keluar sistem pipa-turbin air .
Q
. Analisis dilakukan secara tunak
dt
dE
. Dari beberapa penterjemahan fenomena fisik yang ada selama
air mengalir dari ketinggian tertentu sampai turbin air, maka persamaan Hukum Termodinamika I dapat disederhanakan
menjadi:
z Qg
z g
m W
EP d
W
. .
. .
m 10
s m
81 ,
9 s
m 60
10 x
1000 kgm
1000
2 3
3 3
.
-
W W
1635
.
W
Jadi daya yang mampu dibangkitkan oleh potensi air tersebut adalah 1635 W. Daya aktual yang dapat diperoleh jauh lebih
rendah dari potensi tersebut.
14 Produksi Gas dari Padatan
Soal Bab I: 1.1. Jelaskan pengertian energi.
1.2. Jelaskan pengertian dan perumusan hukum termodinamika pertama untuk sistem tertutup dan sistem terbuka.
1.3. Jelaskan pengertian sistem tertutup dan sistem terbuka secara termodinamika.
1.4. Jelaskan dengan data tentang ketersediaan energi di Indonesia. Jelaskan pula penggunaan bahan bakar di
Indonesia pada sektor rumah tangga, komersial, industri, dan transportasi. Faktor apa saja yang mempengaruhi
ketersediaan bahan bakar ini. Jelaskan kebijakan energi yang dimiliki oleh Indonesia dan beri analisis saudara.
1.5. Jelaskan kelebihan dan kekurangan biomassa dibandingkan sumber energi lainnya.
1.6. Beri gambaran mengenai potensi sumber energi dari biomassa.
1.7. Jelaskan teknologi apa saja yang dapat digunakan untuk mengolah biomassa sebagai sumber energi.
1.8. Diketahui potensi biomassa di Indonesia sebagaimana dapat dilihat pada Tabel 1.2. Hitunglah potensi energi J dari sektor
biomasa di Indonesia. 1.9. Sebuah generator listrik yang digerakkan oleh gas hasil dari
gasifikasi biomasa menghasilkan daya listrik rata-rata sebesar 10 kW. Daya tersebut digunakan untuk mengisi baterei.
Perpindahan panas dari baterei ke lingkungan terjadi pada laju konstan sebesar 1,5 kW. Tentukan jumlah energi yang
tersimpan dalam baterei kJ untuk operasi pengisian selama 8 jam.
1.10. Terdapat potensi bagase kering hasil dari proses di industri gula sebanyak 30 ton per hari. Nilai kalor dari bagase tersebut
adalah 16 MJkg. Jika seluruh bagase tersebut dimanfaatkan untuk menghasilkan panas, maka hitunglah energi J dan
daya W yang dapat dihasilkan.
1.11. Pada industri gula membutuhkan uap yang diproses dalam boiler bertekanan. Jika kebutuhan panas untuk menguapkan
air pada tekanan tersebut adalah 2,6 MJkg, maka berapa kebutuhan bagase kg jika nilai kalor dari bagase kesing
adalah 16 MJkg. Hitunglah kebutuhan bagase tersebut dengan memperhitungkan efisiensi tungku boiler adalah 40.
15 Bahan Bakar Padat
BAB BAAN BAKAR PADAT