Bisnis Utilitas untuk Pabrik Sawit

Ketika prioritas untuk mendapatkan keuntungan maksimal, pengelolaan lingkungan yang baik dan kemudahan, efisiensi serta stabilitas produksi menjadi pilihan, maka bisa jadi masalah atau urusan utilitas pada pabrik sawit dikerjasamakan dengan pihak lain. Spesialisasi tersebut menjadi penting karena pilihan prioritas di atas. Masalah utilitas yang dimaksud adalah listrik dan kukus (steam). Listrik dihasilkan dari steam turbine dan steam dihasilkan dari boiler. Steam tekanan tinggi masuk steam turbine untuk menggerakkan generator dan menghasilkan listrik dan steam tekanan rendah output dari steam turbine digunakan untuk proses sterilisasi TBS. Pengolahan air (water treatment) untuk umpan boiler juga bagian dari masalah utilitas tersebut, demikian juga untuk operasional boiler hingga menghasilkan output berupa listrik dan steam tersebut. 

Terkait kerjasama atau model bisnisnya pabrik sawit bisa membayar untuk listrik dan steam yang diterimanya. Tetapi karena bahan bakar atau energi untuk menghasilkan listrik dan steam berasal dari pabrik sawit maka tentu saja harganya lebih murah. Apabila saat ini hampir semua pabrik sawit menggunakan bahan bakar boilernya dari sabut (mesocarp fibre) dan cangkang sawit (palm kernel shell), maka dengan spesialisasi ini maka bisa saja sabut dan tandan kosong sawit yang digunakan sebagai bahan bakar atau sumber energi sedangkan cangkang sawit bisa 100% dijual bahkan dieksport. Cangkang sawit sebagai bahan bakar biomasa memang bisa langsung dijual dan banyak peminat, dan juga merupakan pesaing utama wood pellet di pasar global bahan bakar biomasa. 

Dengan kondisi tersebut maka ada upaya peningkatan efisiensi produksi utilitas seperti steam dan listrik seoptimal mungkin, bahkan tidak hanya teknologi pembakaran dengan static grate, moving grate, reciprocating grate hingga fluidized bed, tetapi bahkan juga dimungkinkan penggunaan pyrolysis. EFB atau tandan kosong sawit yang sebelumnya banyak tidak diolah dan menjadi masalah lingkungan bisa menjadi sumber energi potensial sehingga 100% cangkang sawit / pks dari pabrik sawit bisa dikomersialisasi / dijual. Dan bahkan apabila penyedia utilitas tersebut menggunakan pirolisis maka akan didapat juga biochar. Biochar banyak memberi keuntungan terkait kesuburan tanah dan iklim.

Mengapa Produksi Listrik Dari Biogas Menggunakan Gas Engine Generator? Bukan Dengan Gas Turbine Generator Ataupun Steam Turbine Generator

 

Kebutuhan akan jenis pembangkit listrik selalu terkait kapasitas, sejumlah faktor teknis dan biaya investasi yang dibutuhkan. Turbine dengan generator adalah jenis pembangkit yang biasa digunakan di industri khususnya jenis steam turbine dan gas turbine. Pengelompokan jenis turbine di atas berdasarkan pada prinsip operasi dan fluida yang menggerakannya. Pada pabrik kelapa sawit hampir semua listrik dihasilkan dari steam turbine generator. Selain untuk produksi listrik, steam yang dihasilkan dari boiler tersebut juga untuk mengolah tandan buah segar (TBS) untuk menghasilkan minyak sawit atau CPO.

Pengolahan limbah cair pabrik sawit atau pome menjadi biogas dan selanjutnya sebagian besar juga digunakan untuk pembangkit listrik. Listrik dari biogas tersebut hampir semua digunakan memenuhi kebutuhan diluar pabrik sawit dan masyarakat sekitar. Dengan potensi pabrik sawit yang diperkirakan lebih dari 1000 unit dengan didukung 15 juta hektar kebun sawitnya maka potensi listrik yang dihasilkan akan lebih dari 1,5 GW. Sekitar 0,7 m3 limbah cair dihasilkan oleh pabrik sawit dari setiap ton TBS yang diolah. Biogas biasanya terdiri dari 50-75% metana (CH4), 25-45% karbon dioksida (CO2), dan sejumlah gas-gas lainnya. Jika pengelolaan limbah cair tidak terkendali, metana dalam biogas terlepas langsung ke atmosfer. Sebagai gas rumah kaca (GRK) metana mempunyai efek 21 kali lebih besar bahayanya dibandingkan dengan CO2. Produksi listrik dari biogas limbah cair pabrik sawit (pome)  tersebut adalah upaya juga untuk mengurangi bahanya lingkungan tersebut. Produksi listrik dari biogas tersebut semua menggunakan gas engine generator dan tidak satupun menggunakan steam engine generator. Hal tersebut karena produksi listrik dengan steam turbine selain lebih kompleks juga kurang efisien. Gas engine generator adalah pembangkit listrik yangpaling sesuai untuk konversi biogas ke listrik. Gas engine yang mesinnya mirip mesin bensin, dengan hanya perubahan bahan bakarnya menjadi gas (biogas) atau mirip mesin kendaraan seperti bus umum yang berbahan bakar gas (BBG) juga lebih familiar bagi sebagian besar orang. 

Gas turbine generator pada umumnya digunakan untuk pembangkit listrik kapasitas besar. Pembangkit-pembangkit listrik tenaga gas (PLTG) di Indonesia umumnya menggunakan gas turbine generator. Gas turbine adalah peralatan yang menggunakan gas-gas pembakaran bertekanan tinggi untuk memutar turbine yang bisa dihubungkan dengan generator untuk menghasilkan listrik. Selain pembangkit listrik gas turbine juga digunakan pada kapal, mobil balap dan pesawat jet. Bagian utama dari gas turbine meliputi : kompresor, ruang bakar,  gas turbines dan beban kerja. Setiap bagian atau segmen tersebut memiliki sejumlah komponen kritis yang terhubung dalam dalam satu poros. Selama operasional gas turbine tersebut, sebagian daya yang dihasilkan oleh turbine digunakan untuk menggerakkan kompresor. Kapasitas yang besar dan faktor teknis gas turbine generator membuat unit tersebut mahal dan tidak digunakan pada produksi listrik dari biogas. Kapasitas listrik dari biogas dari pengolahan limbah cair tidak terlalu besar, yakni untuk pabrik sawit dengan kapasitas 30 ton/jam TBS akan menghasilkan sekitar 1 MW listrik dan kelipatannya. Hal tersebut menjadi alasan mengapa gas engine generator digunakan pada pembangkit listrik biogas khususnya pada pada industri sawit.

Cofiring Biomasa Pada PLTU Gas, Mungkinkah ?

Teknologi cofiring dibagi menjadi beberapa tipe, yakni direct cofiring, indirect cofiring, dan parallel cofiring. Pilihan penggunaan tipe cofiring tersebut terutama terkait jenis bahan bakar dan teknologi pembakaran yang digunakan. Secara umum berdasar wujudnya bahan bakar dibagi tiga yakni bahan bakar padat, cair dan gas. Wujud bahan bakar tersebut berpengaruh terhadap teknologi pembakaran yang digunakan. Bahan bakar cair yang merupakan fluida maka pembakarannya dengan burner. Sedangkan bahan bakar untuk teknologi pemabakaran dengan fixed bed, fluidized bed dan pulverized combustion. Mencampur bahan bakar padat seperti biomasa seperti PKS/cangkang sawit, wood pellet dan wood chip dengan batubara biasa dilakukan pada tipe direct cofiring dan ini adalah tipe cofiring yang paling umum dilakukan. Lalu bagaimana cofiring biomasa dengan bahan bakar biomasa yang berwujud padat dengan bahan bakar fossil yang berwujud cair atau gas?

Steam Turbine

Bahan bakar fossil baik yang berwujud cair seperti minyak diesel dan gas seperti gas alam biasa digunakan untuk bahan bakar pembangkit listrik pada internal combustion engine (IC engine) yang outputnya merupakan energi mekanik untuk menggerakkan generator.  Gas engine adalah IC engine yang biasa digunakan untuk untuk produksi listrik dari bahan bakar gas seperti gas alam.Tetapi apabila minyak diesel atau gas alam tersebut digunakan pada external combustion engine (EC engine) seperti furnace dan boiler yang menghasilkan steam. Steam selanjutnya akan menggerakkan turbine yang dihubungkan dengan generator. Pada EC engine mekanisme cofiring bisa dilakukan yakni tipe parallel cofiring. Pada mekanisme ini, biomasa sebagai akan digunakan untuk menghasilkan steam untuk tambahan steam dari yang dihasilkan EC engine berbahan bakar fossil tersebut.

Pembangkit Listrik Avedore, Denmark

Contoh cofiring biomasa dengan PLTU gas adalah pembangkit listrik Avedore Unit 2, yang berada di Denmark dekat Copenhagen. Pembangkit listrik tersebut beroperasi pada ultra-supercritical dengan kapasitas 430 MW menggunakan steam turbine dengan bahan bakar gas alam dan juga dilengkapi dengan 2 buah gas turbine berkapasitas masing-masing 51 MW. Gas turbine tersebut digunakan untuk menyediakan listrik pada beban puncak dan pre-heat air umpan boiler (boiler feed water) via unit exhaust heat recovery. Sedangkan biomass boiler dengan kapasitas sekitar 50 MW digunakan untuk menyediakan steam tambahan pada sistem tersebut. Biomass boiler tersebut membakar jerami dengan konsumsi 150 ribu ton per tahun dan menghasilkan 40 kg/detik steam pada 583 C dan tekanan sampai dengan 310 bar.

Pabrik Dessicated Coconut dan Pirolisis Kontinyu

Ada sekitar 20 pabrik dessicated coconut (kelapa parut kering) yang beroperasi di Indonesia atau diperkirakan lebih dari 100 unit di seluruh dunia. Dengan kapasitas rata-rata 2 ton/jam pabrik dessicated coconut tersebut membutuhkan kurang lebih 16.200 butir kelapa setiap jamnya. Produk samping yang dihasilkan yakni tempurung dan air kelapa. Tempurung kelapa yang dihasilkan sekitar 6 ton/jam dan air kelapa 4,2 ton/jam. Pabrik dessicated coconut membutuhkan listrik dan panas untuk sterilisasi daging buah dan pengeringan kelapa parutnya. Energi berupa listrik dan panas tersebut bisa dipenuhi dari pemanfaatan tempurung kelapanya.

Ada beberapa teknologi untuk memanfaatkan tempurung kelapa tersebut sehingga diperoleh produk berupa energi listrik dan panas tersebut. Teknologi yang populer saat ini adalah dengan boiler steam turbine, dengan teknologi ini tempurung kelapa dibakar dalam tungku pembakaran dan memanaskan air dalam boiler sehingga menghasilkan kukus (steam) untuk menggerakan turbine dan selanjutnya menghasilkan listrik melalui generator. Teknologi seperti ini sama seperti pada pabrik kelapa sawit. Pada pabrik kelapa sawit sabut (fiber) dan sebagian cangkangnya digunakan sebagai bahan bakar untuk menghasilkan listrik dan kukus (steam) tersebut juga digunakan untuk sterilisasi tandan buah segar sebelum diproses menjadi minyak.

Teknologi lain yang lebih baik adalah dengan pirolisis kontinyu. Hal tersebut selain menghasilkan listrik dan panas juga menghasilkan produk berupa arang. Arang tempurung kelapa adalah arang berkualitas tinggi dan banyak dibutuhkan sejumlah industri seperti industri arang briket dan arang aktif (activated carbon). Pada teknologi pirolisis tempurung tersebut tidak dibakar secara langsung, tetapi dipanasi dalam kondisi hampa udara. Produk pirolisis berupa syngas dan biooil digunakan untuk produksi listrik dan bisa juga panas, energi panas juga dihasilkan dari proses pirolisis itu sendiri yang eksotermis, sedangkan arang menjadi produk utama dari proses pirolisis tersebut.