Jurnal Sains, Teknologi dan Industri, Vol. 14, No.2, Juni 2017, pp.192- 198
ISSN 1693-2390 print/ISSN 2407-0939 online
Journal homepage: http://ejournal.uin-suska.ac.id/index.php/sitekin 192
Analisis Efisiensi Gasifikasi Pada Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa
(PLTBM) Tongkol Jagung Kapasitas 500 KW di Kabupaten Gorontalo
Muammar Zainuddin
1
, Miftakhul Fujiaman
2
, Dina Mariani
3
, Muhamad Aswalatah
4
1,,3,4
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Ichsan Gorontalo
Jl. Drs. Achmad Najamuddin Kota Gorontalo
Email: [email protected]
2
PT. PLN (Persero) Area Gorontalo
Jl. Jend. Sudirman No. 63, Kota Gorontalo, Indonesia
Email: [email protected]
ABSTRAK
Proses produksi listrik oleh pembangkit listrik tenaga biomassa tongkol jagung di Kabupaten Gorontalo
menggunakan teknologi gasifikasi. Dimana proses pembakaran biomassa menghasilkan gas sintesa yang digunakan
sebagai bahan bakar generator. Kualitas produksi listrik oleh generator ditentukan oleh kualitas bahan bakar. Penelitian
ini bertujuan untuk menentukan nilai Efisiensi Gasifikasi yang dihasilkan oleh PLTBm. Metode penelitian yang
digunakan yaitu dengan melakukan pengukuran langsung dan analisa matematik terhadap data yang diperoleh. Hasil
penelitian menunjukkan massa udara dalam kondisi biomassa kering semakin meningkat seiring naiknya Air-Fuel Ratio
(AFR). Peningkatan nilai AFR dapat meningkatkan suplai laju alir massa udara yang masuk ke dalam reaktor gasifikasi.
Efisiensi gasifikasi terhadap variasi AFR menunjukkan peningkatan seiring naiknya variasi AFR. Proses gasifikasi
membutuhkan suplai udara yang cukup dalam jumlah yang terbatas. Oleh karena itu nilai AFR dapat mempengaruhi
tingkat efisiensi gasifikasi PLTBm. AFR terbaik pada penelitian ini menunjukkan AFR pada nilai 0.702 dimana pada
proses ini masuk dalam kategori efisiensi tertinggi sebesar 99,17%.
Kata Kunci: Air-Fuel Ratio, Biomassa, Tongkol Jagung, Efisiensi Gasifikasi,
ABSTRACT
Biomass power plant in Gorontalo commonly uses a gasification technology. The quality of electricity generated
by a generator in this process is determined by the quality of the fuel. This study aims to determine the efficiency of power
generated in the gasification of biomass power plant. The method used are direct measurements and mathematics
analysis. The results showed that the mass of air of dry biomass increases with the increase of Air Fuel Ratio (AFR). The
higher the value of AFR, the higher the supply of the mass flow rate of air into the gasification reactor. The Gasification
efficiency increased as the variation of afr increased. The gasification process requires an adequate air supply.
Therefore, the value of AFR affects the level of efficiency of the gasification of biomass power plant. The highest AFR
was 0.702 which categorized as highest efficiency of 99.17%.
Keywords: Air Fuel Ratio, Biomass, Concorb, GasifierEfficiency
Corresponding Author:
Muammar Zainuddin,
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik,
Universitas Ichsan Gorontalo
Email: [email protected]
Pendahuluan
Energi listrik merupakan suatu bentuk energi
yang memiliki peran vital dalam aktivitas
keseharian manusia. Faktor demografi yang tidak
terkendali membawa banyak pengaruh dalam
kehidupan, khususnya dalam bidang energi. Laju
pertumbuhan penduduk yang terus meningkat
berbanding lurus dengan peningkatan kebutuhan
kapasitas energi setiap tahun. Hal ini memunculkan
masalah baru bagi pihak penyedia tenaga listrik
yang dituntut untuk terus meningkatkan kontinuitas
layanan suplai daya yang baik. Keadaan ini tidak
didukung oleh ketersediaan cadangan energi di
Jurnal Sains, Teknologi dan Industri, Vol. 14, No.2, Juni 2017, pp.192- 198
ISSN 1693-2390 print/ISSN 2407-0939 online
Copyright © 2016, SITEKIN, ISSN 2407-0939 193
Indonesia mengingat sebagian besar pembangkit
listrik yang ada di Indonesia masih didominasi oleh
pembangkit jenis konvensional berbahan bakar
minyak. Keadaan ini sangat membutuhkan solusi
terkait diversifikasi energi, salah satunya ialah
mengembangkan energi terbarukan (Renewable
Energy) yang ramah lingkungan, berkelanjutan
(sustainable), ekonomis, dan secara teknis mudah
untuk diimplementasikan. Hal ini sesuai dengan
kebijakan pemerintah dalam Peraturan Presiden
Republik Indonesia Nomor 5 tahun 2006 tentang
kebijakan energi nasional, dimana persentase
penggunaan renewable energy perlu
ditingkatkan[1].
Provinsi Gorontalo merupakan daerah
pertama (pilot project) di Indonesia yang telah
membangun Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa
(PLTBm) on grid. PLTBm ini berlokasi di daerah
Kecamatan Pulubala Kabupaten Gorontalo Provinsi
Gorontalo. Operasional PLTBm ini telah
berlangsung sejak tahun 2014. PLTBm ini
menggunakan bahan bakar dari tongkol/tongkang
jagung. Provinsi Gorontalo merupakan salah satu
sentra penghasil jagung terbesar di Indonesia. Oleh
karena itu, potensi limbah tongkol jagung tersebut
dimanfaatkan oleh PT. PLN (Pesero) Area
Gorontalo bersama pemerintah daerah dalam
memperkuat sistem kelistrikan di Provinsi
Gorontalo. Selain itu Pemerintah Daerah Provinsi
Gorontalo tengah menjalankan amanah undang-
undang dalam upaya peningkatan rasio elektrifikasi
di Indonesia. Daya listrik yang dihasilkan oleh
PLTBm disalurkan ke jaringan (on grid) eksisting
PLN 20 kV tanpa melalui gardu induk. Dalam
sistem tenaga listrik model pembangkit seperti ini
dikenal dengan istilah Distributed Generations
(DG) atau Pembangkit Tersebar. Pembangkit
tersebar yaitu pembangkit skala kecil yang berada
pada sisi pelanggan berbasis renewable energy[2].
Kualitas Biomassa untuk pembangkit listrik
dipengaruhi oleh dua faktor yaitu Faktor Internal
berupa karbon tetap, zat yang mudah menguap,
kadar abu dan kadar air Biomassa. Sedangkan
faktor eksternal berupa faktor proses pembakaran
pada tahapan gasifikasi dimana terdapat beberapa
parameter yang dapat mempengaruhi efisiensi
pembentukan gas sintetiknya[3]. Pada operasional
PLTBm Gorontalo masih sering terkendala oleh
kualitas produksi gas sintetiknya. Hal ini
disebabkan oleh proses gasifikasi yang kurang
efisien dalam pembentukan gas terbakar (flammable
gas)[4]. Faktor yang mempengaruhi efisiensi
tahapan gasifikasi biomassa yaitu (1) Karakteristik
Biomassa, (2) Desain Gasifer, (3) Gasifying Agent,
dan (4) Rasio massa udara dan massa bahan bakar
biomassa (Air Fuel Ratio-AFR). Permasalahan
faktor diatas maka tujuan penelitian ini yaitu
menganalisis tingkat efisiensi gasifikasi pada
PLTBm 500 kW di Kabupaten Gorontalo. Pada
faktor (1, 2, 3) diatas telah ditentukan sesuai kondisi
PLTBm yaitu karakteristik biomassa tongkol
jagung[5][6] dengan menggunakan system
downdraft[7][8], maka batasan yang digunakan
dalam penelitian ini yaitu analisis efisiensi produksi
gas dengan mempertimbangkan pada faktor rasio
massa udara dan massa bakar[9]. Dari penelitian ini
diharapkan dapat menyusun strategi operasional
PLTBm agar kualitas gas terbakar dapat
dimaksimalkan. Produksi gas terbakar yang baik
akan mempengaruhi produksi daya listrik yang
dihasilkan generator PLTBm[3].
Landasan Teori
Biomassa
Biomassa merupakan salah satu bentuk energi
alternatif yang sangat cocok untuk dikembangkan di
Indonesia. Hal ini terlihat dari melimpahnya sumber
bahan bakar biomassa di Indonesia seperti sekam padi,
limbah kayu industri, batok kelapa, tongkol jagung dan
lain-lain, yang selama ini masih belum dimanfaatkan
secara maksimal. Biomassa dapat diartikan sebagai
material yang berasal dari tumbuhan maupun hewan
termasuk manusia. Biomassa didefinisikan sebagai
material organik nonfosil yang berasal dari tanaman,
hewan dan mikro-organisme, baik itu produk, residu,
maupun limbah pada proses pengolahannya. Biomassa
dalam sudut pandang industri juga berarti material
biologis yang bisa diubah menjadi sumber energi atau
material industri. Sebagai energi terbarukan, biomassa
secara berkelanjutan dapat terbentuk dari iteraksi mahluk
hidup dengan lingkungannya. Tumbuhan menghasilkan
energi dengan melakukan fotosintesis yang
memanfaatkan energi sinar matahari dan CO2 dari udara.
Sedangkan hewan memperoleh tumbuhan yang
dimakannya atau memakan hewan lain. Energi yang
terkandung dalam tanaman dan hewan ini dikenal dengan
nama bio-energi.
Proximate dan Ultimate Biomassa Tongkol Jagung
Untuk mengetahui karakteristik, sifat fisis, sifat
kimia suatu biomassa dapat dilakukan dengan analisis
proximate dan ultimate. Hasil analisis proximate dan
ultimate biomassa tongkol jagung ditunjukkan pada
Tabel 1 dibawah ini;
Tabel 1. Data Analisis Proximate dan Ultimate pada Tongkol
Jagung[5][6][10]
Tongkol Jagung
Analisis Proximate (%w dry basis)
Komponen volatil 80.10
Karbon tetap 18.54
Abu 1.36
Ananlisis Ultimate (%w dry basis)
Karbon (C) 46.58
Hidrogen (H) 5.87
Nitrogen (N) 0.47
Oksigen (O) 45.46
Jurnal Sains, Teknologi dan Industri, Vol. 14, No.2, Juni 2017, pp.192- 198
ISSN 1693-2390 print/ISSN 2407-0939 online
Journal homepage: http://ejournal.uin-suska.ac.id/index.php/sitekin 194
Tongkol Jagung
Sulfur (S) 0.01
Khalori (CI) 0.21
Residu 1.40
Analisis proximate bertujuan untuk mengetahui
komponen volatil, karbon tetap, dan abu suatu
biomassa. Sedangkan analisis ultimate bertujuan
untuk mengetahui komposisi kimia dan HHV
(Higher Heating Value) dari suatu biomassa.
Karena biomassa memiliki sifat yang bervariasi,
maka analisis biasanya dilakukan pada basis
kering[11]
Gasifikasi
Gasifikasi adalah suatu proses perubahan bahan
bakar padat secara termokimia menjadi gas, dimana
udara yang diperlukan lebih rendah dari udara yang
digunakan untuk proses pembakaran murni (combustion).
Selama proses gasifikasi reaksi utama yang terjadi adalah
endotermis (diperlukan panas dari luar selama proses
berlangsung). Produk yang dihasilkan dapat
dikategorikan menjadi tiga bagian utama, yaitu padatan,
cairan (termasuk gas yang dapat di kondensasikan) dan
gas permanen. Media yang paling umum digunakan
dalam proses gasifikasi (gasifying agent) adalah udara
dan uap. Gas yang dihasilkan dari gasifikasi dengan
menggunakan udara mempunyai nilai kalor yang lebih
rendah tetapi disisi lain proses operasi menjadi lebih
sederhana[12]
Gasifikasi adalah proses konversi energi dari
bahan bakar yang mengandung karbon (padat
ataupun cair) menjadi gas yang disebut syngas
(synthetis gas) atau gas sintetis dengan cara oksidasi
parsial pada temperatur tinggi. Proses gasifikasi
dilakukan dalam suatu reaktor yang dikenal dengan
gasifier. Jenis gasifier yang ada saat ini dapat
dikelompokkan berdasarkan mode fluidisasi, arah
aliran dan jenis media yang diperlukan untuk proses
gasifikasi (gasifying agent)[12]. Tipe gasifikasi
berdasarkan arah aliran dibedakan menjadi tiga tipe
yaitu downdraft, updraft, dan crossdraft[13].
PLTBm di Kabupaten Gorontalo menggunakan tipe
downdraft.
Gambar 1. Teknologi Gasifikasi berdasarkan arah aliran
fluida[13]
Berdasarkan arah aliran, fixed bed gasifier
dapat dibedakan menjadi: reaktor aliran searah
(downdraft gasifier), reaktor aliran berlawanan
(updraft gasifier) dan reaktor aliran menyilang
(crossdraft gasifier). Pada downdraft gasifier, arah
aliran gas dan arah aliran padatan adalah sama-sama
ke bawah. Pada updraft gasifier, arah aliran padatan
ke bawah sedangkan arah aliran gas mengalir ke
atas. Sedangkan gasifikasi crossdraft arah aliran gas
dijaga mengalir mendatar dengan aliran padatan ke
bawah.
Gambar 2. Interval kemampuan PLTBm berdasarkan tipe
gasifier[13]
Pada proses gasifikasi ada beberapa tahapan
berdasarkan perbedaan rentang kondisi temperatur,
yaitu pengeringan (200-300°C), pirolisis (300-700
°C), oksidasi (700-1500°C), dan reduksi (400-1000
°C) yang dilalui oleh biomassa sebelum pada
akhirnya menjadi gas yang flammable pada output
reaktor. 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. Zona-zona proses dan reaksi yang terjadi
pada suatu reaktor gasifikasi downdraft ditunjukkan
oleh Gambar 3.
Gambar 3. Skema Tahapan Proses dan Reaksi Gasifikasi pada
Downdraft[13]
Faktor yang Mempengaruhi Proses Gasifikasi
Proses gasifikasi memiliki beberapa faktor
yang dapat mempengaruhi proses dan kandungan
syngas yang dihasilkannya. Faktor–faktor tersebut
berkaitan dengan karakteristik biomassa, media
gasifikasi (gasifying agent), desain gasifier, dan
Rasio massa udara dan massa bahan bakar biomassa
(air-fuel ratio;AFR).
1) Karakteristik Biomassa, meliputi:
Jurnal Sains, Teknologi dan Industri, Vol. 14, No.2, Juni 2017, pp.192- 198
ISSN 1693-2390 print/ISSN 2407-0939 online
Copyright © 2016, SITEKIN, ISSN 2407-0939 195
• Kandungan energi, semakin tinggi kandungan
energi yang dimiliki biomassa maka potensi
energi yang dapat dikonversi juga semakin
besar.
• Kadar air (moisture content), kandungan air
yang tinggi menyebabkan heat loss (q loss)
yang berlebihan dan beban pendinginan gas
semakin tinggi.
• Tar, merupakan salah satu zat yang sifatnya
korosif dan menurunkan kualitas gas sebagai
bahan bakar motor.
• Ash/Slag, Ash (Abu) merupakan kandungan
mineral yang terdapat pada bahan baku yang
tetap berupa oksida setelah proses
pembakaran. Sedangkan slag adalah
kumpulan ash yang lebih tebal. Adanya ash
dan slag pada gasifier menyebabkan
penyumbatan pada gasifier.
2) Desain gasifier
Gasifier yang digunakan pada PLTBm yaitu
tipe Downdraft. Pada gambar 3 gasifier tipe
downdraft terdapat dua ruangan yaitu bagian dalam
dan bagian luar. Lubang masuk gasifying agent
berada dibagian tengah gasifier yang selanjutnya
menuju ke bagian dalam gasifier. Karena bagian
atas gasifier tertutup maka gasifying agent turun
melewati biomassa dan keluar ke ruang bagian luar
gasifier sudah berupa gas bakar. Bagian luar
gasifier terdapat lubang saluran keluar gas bakar
yang biasanya berada di atas gasifier.
Gambar 4. Skema tahapan gasifikasi pada gasifier tipe
downdraft
3) Gasifying agent
Penggunaan jenis gasifying agent mempengaruhi
kandungan gas yang dimiliki oleh syngas.
Misalnya, penggunaan udara bebas menghasilkan
senyawa nitrogen yang pekat di dalam syngas,
berlawanan dengan penggunaan oksigen/uap yang
memiliki kandungan nitrogen yang relatif sedikit.
Sehingga penggunaan gasifying agent oksigen/uap
memiliki nilai kalor syngas yang lebih baik
dibandingkan gasifying agent udara.
4) Perbandingan udara-bahan bakar (AFR)
Kebutuhan udara pada proses gasifikasi berada di
antara batas konversi energi pirolisis dan
pembakaran. Karena itu dibutuhkan rasio yang tepat
jika menginginkan hasil syngas yang
maksimal[4][14] bahanbakar
udara
m
m
AFR
(1)
Massa dan Energi pada Gasifier
Berdasarkan hukum konservasi massa dan
energi, seluruh massa yang memasuki suatu volume
memiliki besaran yang sama dengan massa yang
keluar. Secara teori seluruh energi yang dimiliki
biomass dapat dikonversikan menjadi syngas.
Namun karena beberapa hal yang tidak dapat
diabaikan, konversi energi yang terjadi tidak hanya
menghasilkan syngas tapi juga arang (char) dan abu
(ash)[12].
Massa di reaktor:
out
in
mm
(2) syngasashcharudarabiomassa
mmmmm
Energi di reaktor:
outin EE
(3) losssyngasashcharudarabiomassa
qEEEEE
biomassabiomassabiomassa LHVmE udaraudaraudaraudara CpmE
E = Energi (biomassa, udara, syngas, char, ash),
kJ/Nm
3
LHV= Lower Heting Value,kJ/Nm3
qloss = Heat Loss reaktor, kJ/Nm3
Efisensi Gasifikasi Biomassa merupakan hasil
bagi antara energi syngas dengan jumlah energi
biomassa dan energi udara. udaraBiom assa
syngas
gasifikasi
EE
E
(4)
dimana; E adalah energi (biomassa, udara,
syngas, char dan ash) KJ/Nm
3
. dimana; E adalah
energi (biomassa, udara, syngas, char dan ash)
KJ/Nm
3
.
Gambar 5. Grafik efisiensi gasifikasi terhadap rasio massa udara
dan massa bahan bakar pada gasifier biomassa[13]
Jurnal Sains, Teknologi dan Industri, Vol. 14, No.2, Juni 2017, pp.192- 198
ISSN 1693-2390 print/ISSN 2407-0939 online
Journal homepage: http://ejournal.uin-suska.ac.id/index.php/sitekin 196
Metodologi Penelitian
Objek penelitian ini yaitu Pembangkit Listrik
Tenaga Biomassa (PLTBm) yang telah beroperasi
sejak tahun 2014. PLTBm berlokasi di Desa
Helemuhemu Kecamatan Pulubala Kabupaten
Gorontalo, Provinsi Gorontalo.
Gambar 6. PLTBm di Kabupaten Gorontalo, Provinsi
Gorontalo
Gambar 7. Biomassa Tongkol Jagung Sebelum dicacah
Tahapan Analisis Efisiensi Gasifikasi PLTBm
1) Tahapan pertama dimulai dengan pengumpulan
data awal berupa; Data teknis peralatan
PLTBm.
2) Tahapan kedua yaitu proses on gasifikasi, pada
tahapan ini data yang diambil yaitu temperatur
pada termocouple, data kalori gas, laju tekanan
udara, dan kalori biomassa yang digunakan.
Pada tahap ini dilakukan analisis distribusi
tahapan gasifikasi berdasarkan distribusi
temperatur pada termocouple.
3) Pada tahapan selanjutnya yaitu pengaturan
variasi AFR, untuk menentukan nilai AFR pada
biomasa tongkol jangung, dapat di ketahui
dengan menggunakan persamaan (1)
4) Perhitungan nilai kalor Biomassa ditinjau dari
LHV dan HHV Syngas. Analisis nilai kalor
ditinjau dari LHV synthethic gas, dapat
diketahui dengan menggunakan rumus sebagai
berikut : i
n
i
igas
LHVYLHV
1
(5)
5) Menghitung parameter gasifikasi massa di
reaktor (Pers. 2) dan energy di reaktor (Pers. 3).
6) Analisis efisiensi gasifikasi (Pers.4)
berdasarkan variasi AFR.
7) Pembuatan Grafik hasil perhitungan dari
masing-masing analisa.
Hasil dan Pembahasan
Analisis Distribusi Tahapan Gasifikasi
Analisis distribusi tahapan gasifikasi
berdasarkan distribusi temperatur pada termocouple
dengan variasi t(waktu). Pada gambar 8
menunjukkan bahwa pada proses gasifikasi ada
beberapa tahapan berdasarkan perbedaan rentang
kondisi temperatur, yaitu pengeringan (100-300°C),
pirolisis (300-900°C), oksidasi (900-1500 °C), dan
reduksi (400-900°C) yang dilalui oleh biomassa
sebelum pada akhirnya menjadi gas yang mudah
terbakar pada output reaktor. 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. Berikut
ditampilkan data hasil pengukuran pada
Termocouple Reaktor Biomassa.
Ikutilah aturan pembaban pada jurnal ini, yaitu 1.
Pendahuluan, 2. Metode Penelitian, 3. Hasil dan
Pembahasan, 4. Kesimpulan.
Gambar 8. Distribusi Temperatur Pada masing-masing
Termocouple terhadap perubahan waktu
Analisis Rasio Massa Udara (mudara) terhadap Massa
Biomassa (mbiomassa) (Air Fuel Ratio-AFR)
Diketahui volume massa udara tiap m
3
yaitu
sebesar 1.2 Kg/m
3
dan massa jenis tongkol jagung
yaitu sebesar 188 Kg/m
3
[15]. Jumlah bahan bakar
setiap pembakaran sebesar 4m
3
sehingga diperoleh
massa bahan bakar sebesar 752Kg/m
3
. Sedangkan
massa jenis udara (density) dengan bahan bakar
yang digunakan diperoleh hasil sebesar 4.8 Kg/m
3
.
Data dasar tersebut maka dihitung rasio udara bahan
bakar.
Tabel 2. Rasio massa Udara Terhadap massa biomassa (Air Fuel
Ratio)
m biomassa
Kg/ m
3
m udara
Kg/ m
3
AFR
1128 360.00 0.319
1128 504.00 0.447
1128 648.00 0.574
Jurnal Sains, Teknologi dan Industri, Vol. 14, No.2, Juni 2017, pp.192- 198
ISSN 1693-2390 print/ISSN 2407-0939 online
Copyright © 2016, SITEKIN, ISSN 2407-0939 197
1128 792.00 0.702
1128 864.00 0.766
1128 1080.00 0.957
Gambar 9. Rasio Massa Udara-Massa Biomassa
Dari trendline gambar diatas menunjukkan
prosentase massa udara dalam kondisi biomassa
kering semakin meningkat seiring naiknya rasio
antara massa udara dan massa bahan bakar.
Analisis Nilai Kalor Ditinjau Dari LHV dan HHV
Synthethic Gas
Dari data awal nilai kalor gas sintetik yang
terendah (LHV syngas) pada Biomassa tongkol
jagung yaitu sebesar 2826.23 KJ/Nm
3
dan nilai
kalor gas sintetik yang tertinggi (HHV syngas) yaitu
sebesar 10851 KJ/Nm
3
[16]
Gambar 10. Nilai Kalor Biomassa ditinjau dari LHV dan HHV
terhadap variasi AFR
Analisis efisiensi gasifikasi berdasarkan variasi AFR.
Pengukuran parameter massa di reaktor dan
energy di reaktor gasifier ditampilkan pada Tabel 3
Tabel 3. Energi Biomassa Pada Reaktor Gasifier Terhadap
Variasi AFR
AFR E biomassa (KJ/Nm
3
)
0.319 6660058.42
0.447 4757184.59
0.574 3700032.46
0.702 3027299.28
0.830 2561560.93
0.957 2220019.47
Tabel 4. Efisiensi Gasifikasi
AFR
E
char
E ash
KJ/Nm
3
q loss
KJ/Nm
E syngas
KJ/Nm
3
gasifikasi
0.319 0 93240.82 552 8700318.3 98.93%
0.447 0 66600.58 566 6824070.7 99.03%
0.574 0 51800.45 579 5781705.7 99.10%
0.702 0 42382.19 576 5118393.8 99.17%
0.830 0 35861.85 725 4655751.8 99.15%
0.957 0 31080.27 864 4314991.9 99.10%
Dari grafik terlihat efisiensi gasifikasi
terhadap variasi AFR menunjukkan peningkatan
seiring naiknya Variasi AFR, namun proses
gasifikasi dengan AFR yang tinggi ≥1 akan
menyebabkan proses pembakaran murni dimana
pada proses ini tidak akan menghasilkan gas
sintetik. Pada grafik diatas menunjukkan proses
gasifikasi membutuhkan suplai udara yang cukup
dalam jumlah yang terbatas. Oleh karena itu nilai
AFR sangat mempengaruhi tingkat efisiensi
gasifikasi PLTBm. AFR terbaik pada penelitian ini
menunjukkan AFR pada nilai 0.702 dimana pada
proses ini masuk dalam kategori efisiensi tertinggi
sebesar 99,17%.
Gambar 11. Prosentase Efisiensi Gasifikasi Terhadap Variasi
AFR
Kesimpulan
Kualitas daya listrik yang dihasilkan
generator PLTBm tongkol jagung ditentukan oleh
kualitas bahan bakar. Bahan bakar yang dihasilkan
oleh PLTBm untuk menggerakkan generator
diperoleh dari hasil proses gasifikasi pembakaran
biomassa. Salah satu faktor yang berpengaruh besar
terhadap kualitas bahan bakar (gas sintetis) hasil
produksi Pembangkit Listrik Biomassa yaitu sifat
gas yang flammable (gas mudah terbakar). Besarnya
produksi gas sintetis ditentukan oleh rasio
perbandingan antara massa udara terhadap massa
bahan bakar. Kandungan energi biomassa dilihat
dari LHV (Lower Heating Value) dan HHV (Higher
High Value) synthetic gas yang mengalami
penurunan seiring dengan peningkatan rasio udara-
bahan bakar (Air Fuel Ratio;AFR) dikarenakan
konsentrasi kandungan gas terbakar juga ikut
menurun seiring pertambahan AFR. Nilai AFR
menentukan tingginya nilai efisiensi gasifikasi yang
Jurnal Sains, Teknologi dan Industri, Vol. 14, No.2, Juni 2017, pp.192- 198
ISSN 1693-2390 print/ISSN 2407-0939 online
Journal homepage: http://ejournal.uin-suska.ac.id/index.php/sitekin 198
dihasilkan. Proses gasifikasi membutuhkan suplai
udara yang tepat namun tidak berlebihan agar tidak
terjadi pembakaran murni (Full Combustion). Nilai
AFR yang tepat dalam menghasilkan efisiensi
gasifikasi maksimal sebesar 99.17% pada penelitian
ini yaitu bernilai 0.702.
Daftar Pustaka
[1] Perpres Nomor 5, “Kebijkan Energi Nasional.”
Sekertariat Negara RI, 2006.
[2] T. Ackermann, G. Andersson, and L. Söder,
“Distributed generation: a definition,” Electr.
Power Syst. Res., vol. 57, no. 3, pp. 195–204,
Apr. 2001.
[3] A. H. M. Kamal, M. Rahman, M. Haque, S.
Sadiq, and A. Hoque, “Biomass Quality
Analysis for Power Generation,” in 8th
International Conference on Electrical and
Computer Engineering, 2014, pp. 711–713.
[4] Sholehul Hadi dan Sudjud Dasopuspito,
“Pengaruh Variasi Perbandingan Udara-Bahan
Reaktor Downdraft Dengan Suplai Biomass
Serabut Kelapa Secara Kontinyu,” J. Tek.
Pomits, vol. 2, no. 3, pp. 3–6, 2013.
[5] Jau-Jang Lu and Wei-Hsin Chen, “Product
Yields and Characteristics of Corncob Waste
under Various Torrefaction Atmospheres,”
Energies, vol. 7, pp. 13–27, 2014.
[6] N. K. M. K. Sivakumar, “Performance analysis
of downdraft gasifier for agriwaste biomass
materials,” Indian J. Sci. Technol., vol. 3, no. 1,
pp. 58–60, 2010.
[7] Dziyad Dzulfansyah, “Simulasi numerik untuk
memprediksi kinerja reaktor gasifikasi sabut
kelapa tipe,” Institut Pertanian Bogor, 2013.
[8] Sumarudin, “Pengaruh Variasi Desain
Distributor Udara Terhadap Kinerja Tungku
Gasifikasi Tipe Downdraft,” Universitas
Muhammadiyah Surakarta, 2016.
[9] L. N. S. Darsopuspito, “Karakterisasi Proses
Gasifikasi Biomassa Tempurung Kelapa Sistem
Downdraft Kontinyu dengan Variasi
Perbandingan Udara-Bahan Bakar (AFR) dan
Ukuran Biomassa,” J. Tek. ITS, vol. 1, no. 1,
pp. 12–15, 2012.
[10] Eugene S Domalski and Thomas L Jobe,
Thermodynamic Data for Biomass Conversion
and Waste Incineration. Colorado: Solar
Energy Research Institute, 1986.
[11] TB Reed and A Das, Handbook of Biomass
Downdraft Gasifier Engine Systems, no.
March. Colorado: Solar Energy Research
Institute, 1988.
[12] Ade Hidayat, “Karakterisasi Proses Gasifikasi
Biomassa pada Reaktor Downdraft Sistem
Batch dengan Variasi Air –Fuel Ratio (AFR)
dan Ukuran Biomassa,” Universitas Gadjah
Mada, 2013.
[13] Prabir Basu, Biomass Gasification and
Pyrolisis Practical Design. Oxford: Academic
Press Elsevier, 2010.
[14] A. Khoiriyah, “Karakteristik Api Syngas Pada
Gasifikasi Sistem Downdraft Dengan Oksigen
Sebagai Gasifying Agent Berbahan Baku
Biomassa,” Universitas Jember, 2015.
[15] K. Raveendran, A. Ganesh, and K. C. Khilart,
“Influence of mineral matter on biomass
pyrolysis characteristics,” Fuel, vol. 74, no. 12,
pp. 1812–1822, 1995.
[16] G. A. Putri, “Pengaruh Variasi Temperatur
Gasifying Agent II Media Gasifikasi Terhadap
Warna Reaktor Downdraft dengan Bahan Baku
Tingkol Jagung,” Institut Teknologi Sepuluh
November, 2009.