Optimasi Cofiring Biomasa-Batubara di PLTU Batubara

Cofiring biomasa-batubara telah umum dilakukan oleh sejumlah PLTU batubara di Eropa dan Amerika dengan motivasi utama untuk mengurangi dampak lingkungan akibat emisinya. Saat ini prosentase cofiring biomasa dengan batubara masih kecil rata-rata dibawah 10%. Hal ini bisa juga terjadi akibat pasokan wood pellet yang terbatas. Tetapi ditinjau dari operasional cofiring biomasa-batubara akan mengurangi  fly ash secara signifikan.  Di lain sisi apabila prosentase cofiring biomasa-batubara ini akan menyebabkan deposit pada pipa-pipa boiler sehingga akan menganggu proses transfer panas dalam tungku tersebut menyebabkan borosnya bahan bakar dengan terindikasi salah satunya dengan suhu flue gas yang tinggi.

Ada tiga teknik yang sering digunakan pada cofiring biomasa-batubara     :

1.       Mencampur biomasa dan batubara pada fuel handling system (kemudian diumpankan ke boiler).

2.       Menyiapkan biomasa secara terpisah dengan batubara, kemudian menginjeksikan ke boiler.

3.      Gasifikasi biomasa sehingga menghasilkan gas yang kemudian dibakar di boiler secara langsung atau menggunakan integrated gasification combined cycle (IGCC) system.

 Seluruh dunia dilaporkan lebih dari 200 PLTU batubara yang telah melakukan ujicoba dengan biomasa (IEA 2010).

 

Beberapa cofiring options yang tersedia pada PLTU batubara, antara lain :

-Cofire dengan prosentase biomasa rendah, dengan sedikit modifikasi peralatan.

-Cofire dengan prosentase biomasa tinggi, dengan meng-upgrade peralatan.

-Convert/repower individual coal burners to be fired with biomass

-Convert/repower entire coal plants to be fired with biomass

-Cofire with torrefied wood

Kadar abu pada batubara dan biomasa umumnya terpaut cukup besar dan apalagi kimia abunya juga banyak berbeda. Faktor inilah yang menyebabkan terjadi banyak sedikitnya deposit di pipa-pipa boiler. Prosentase cofiring biomasa-batubara sampai dengan 10% umumnya masih bisa diterima. Prosentase optimal yang menyebabkan deposit pipa boiler minimal dan pengurangan fly ash secara signifikan bisa dicari berdasarkan variable karakteristik batubara dan biomasa yang digunakan.    

Biomasa Kayu Lebih Diminati Daripada Biomasa Limbah Agroindustri Untuk Produksi Pellet?

Nilai kalor, kadar abu dan kimia abu adalah tiga parameter penting dalam penentuan kualitas pellet. Tiga parameter diatas sangat dipengaruhi oleh bahan baku untuk produksi pellet. Nilai kalor tinggi, kadar abu rendah  dan kimia abu yang ramah terhadap pipa-pipa boiler adalah kondisi ideal yang dicari oleh pengguna pellet. Pemilihan bahan baku untuk produksi pellet adalah kata kunci untuk mencapai kondisi ideal tersebut.

Permintaan wood pellet untuk eksport dalam skala besar yang rata-rata diatas 5000 ton/bulan membutuhkan suplai bahan baku serbuk gergaji ataupun kayu-kayu limbah penggergajian kayu dalam jumlah besar.  Hal tersebut sulit dipenuhi.  Produsen wood pellet skala kecil dengan kapasitas kurang dari 1000 ton/bulan  mungkin bisa mempertahankan kelangsungan usahanya. Masalah suplai bahan baku inilah salah satu faktor kunci keberlangsungan dan kesuksesan usaha wood pellet tersebut.

Limbah-limbah agroindustri seperti tandan kosong sawit, kulit kopi, sekam padi, tongkol jagung dan sebagainya sangat potensial sebagai bahan baku pellet. Secara kuantitas memang bahan baku dari limbah tersebut melimpah sehingga lebih bisa diandalkan pasokan bahan bakunya, tetapi secara kualitas memang masih dibawah bahan baku biomasa kayu berdasarkan tiga parameter tersebut di atas.

Cara yang ideal untuk mendapatkan bahan baku berkualitas  dan jumlahnya memadai walaupun membutuhkan waktu lebih lama adalah dengan membuat kebun energi atau hutan tanaman industri energi (HTIE). Biomasa berkayu bisa dihasilkan dalam waktu relatif cepat dan jumlah pasokannya lebih terjamin. Tanah Indonesia yang luas dan subur karena banyaknya gunung berapi dan beriklim tropis karena berada di katulistiwa sangat memungkinkan untuk hal ini.      

Torrefied Wood : Bahan Bakar Biomasa Subtitusi Batubara Masa Depan

Dibandingkan bahan bakar biomasa konvensional seperti wood pellet yang hanya mampu maksimal 10% di co-firing dengan batubara karena sifat fisika kimia yang jauh berbeda sedangkan apabila prosentase co-firing dengan batubara dinaikkan menjadi 20% diperlukan penambahan investasi yang besar untuk handling dan processingnya, maka torrefied wood bahkan mampu dico-firing dengan batubara hingga 40%. Keuntungan lainnya adalah pada sisi powerplant juga hanya dibutuhkan sedikit tambahan investasi untuk handling dan processingnya untuk torrefied wood, dikarenakan sifat fisika-kimia yang tidak jauh berbeda.

Densifikasi atau pemadatan torrefied wood menjadi pellet atau briket juga akan memberi penghematan yang lebih significant dibandingkan wood pellet, yakni 15.0-18.7 MJ/M3 pada torrefied pellet dan 7.5-10.4 MJ/M3 pada wood pellet. Karena torrefied wood rapuh, sehingga bisa dipulverize dan dibakar dengan batubara lebih disarankan, daripada menggunakan material handling, pemrosesan hingga sistem injeksi terpisah. Hal ini akan menghasilkan penghematan yang signifikan pada modifikasi peralatan ketika cofiring pada prosentase lebih besar. Sejumlah limbah biomasa agroindustri seperti tandan kosong sawit dan jerami bisa di torrefaksi seperti halnya biomasa berkayu, untuk menyempurnakan kondisi pemakaran di sistem batubara.   

Cofiring torrefied wood telah sukses  dilakukan salah satunya di PLTU batubara di Borselle, Belanda.Riset juga menunjukkan bahwa penghalusan torrefied wood menjadi bubuk dengan distibusi dan ukuran partikel tertentu memungkinkan untuk terjadinya smooth fluidization regimes pada pengumpanannya pada entrained flow process (gasifier & pulverized coal boiler).

Korean delegates see wood pellet potential in RI

Dr Ir Yetti Rusli,  The Forestry Ministry's environment and climate change expert

Abundant forests in Indonesia have the potential to supply Korea with much-needed biomass energy, says a Korean business delegate. 

Han Gyu-seong, chairman of Korea Association of Pellet, made the statement before around 50 Korean business delegates during the “Biomass Industry in Indonesia” business forum organized by the South Korea Embassy in Jakarta on Thursday.

Prof Gyu-Seong Han,  chairman of Korea Association of Pellet 

Thee forum discussed the prospects and challenges in developing Indonesia’s biomass potential, specifically wood pellets.

The East Asia nation saw an increase in pellet consumption, with 2013 figures estimated at 500,000 tons, compared to 174,000 tons in 2012.

Wood pellets, which can be used to fuel power plants, are compressed biomass deriving from sawdust and waste from sawmilling.

Many forum participants said the energy from wood pellets was “renewable, clean and economical”.

Kim Young-Sun, South Korean Ambassador

Korea is currently looking for biomass sources overseas, including from Indonesia, as the East Asian country is enforcing a 2012 energy policy mandating firms to resort to renewable energy to cut carbon emissions.

It is also targeting a 20 percent boost in renewable energy use as well as aiming to reduce fossil fuel consumption.

“Korea is the world’s 10th-largest energy consumer, fifth-largest oil importer, second-largest coal importer. Sixty-four percent of its electricity is produced from fossil fuels,” Han said.

To reach their objective, Korean firms have sought investments in a number of Asian countries for the development of wood pellets, mainly Vietnam and Malaysia.

Korea imported 122,447 tons of wood pellets in 2012, mainly from Russia, Malaysia and Vietnam.

According to data from Korea, Indonesia offers the cheapest pellet, with the cost, insurance and freight (CIF) price of US$ 131 per ton, below Vietnam’s US$ 144 per ton, and Malaysia’s US$ 141 per ton.

In Indonesia, Korean firm Depian Co. Ltd will work with state-run PT Inhutani III toward developing forest industries and a facility in Pelaihari, South Kalimantan, through PT SL Agri.

Depian has stated its readiness to invest US$20 million in the project, which will supply wood pellets to South Korea.

They will start building the planned facility in October and expect to start operating the plant by March 2014.

The plant will be able to produce 30,000 tons of wood pellets annually, before being upgraded to 100,000 tons annually in 2016.

Trees would be planted on 5,000 hectares to 8,000 hectares of industrial forest that PT Inhutani III was currently preparing, said SL Agri president director Muhammad Akbariah last month.

Depian plans to export all wood pellets produced at the plant back to South Korea.

Association of Indonesian Forest Concessionaires (APHI) executive director Purwadi Soeprihanto said the government should accelerate plantation forest development by issuing new licenses for industrial plantation forests, a key factor in supporting wood pellets.

“But if that is not possible, Korean firms can cooperate with domestic companies to use their licenses,” he said.

He said that out of the total industrial forest permits (HTIs) issued, only 45 percent were active. Many companies holding licenses had ceased operations due to losses.

“The government should also encourage clear incentives to utilize logging waste, as well as reduce
the fossil fuel subsidy,” Purwadi added. (asw)

Source : http://www.thejakartapost.com/news/2013/09/06/korean-delegates-see-wood-pellet-potential-ri.html

Menggalakkan Kebun Energi

Photo diambil dari sini

Keterjaminan pasokan bahan baku adalah mutlak diperlukan bagi kelangsungan industri wood pellet , briket maupun biofuel lainnya. Bahan baku yang homogen menjadi lebih baik karena memudahkan proses dibandingkan bahan baku yang hetogen, misalnya bahan baku yang semuanya berasal dari batang pohon akan lebih baik dibandingkan bahan baku dari campuran dari batang, pelepah, daun, akar dan sebagainya. Jenis tanaman trubusan dengan umur pendek dan berulangkali bisa dipanen adalah pilihan ideal sebagai tanaman kebun energi. Luasnya lahan kritis di Indonesia yang mencapai ratusan ribu bahkan jutaan hektar sangat potensial dimanfaatkan sebagai kebun energi dengan menanam tanaman trubusan atau SRC tersebut.

Kaliandra dan gamal adalah dua jenis tanaman trubusan untuk kebun energi yang telah banyak dibudidayakan sebagai penopang industri wood pellet. Kedua tanaman trubusan tersebut banyak dipilih karena memerlukan prasyarat tumbuh dan berkembang yang mudah bahkan bisa hidup di lahan-lahan kritis. Hal tersebut memungkinkan didapat dua keuntungan sekaligus yakni, keberlangsungan pasokan bahan baku untuk industri wood pellet dan penghijauan untuk mencegah erosi, banjir dan sebagainya. Panen bisa dilakukan setelah umur tanaman sekitar 1 tahun dan selanjutnya pada tahun berikutnya bisa dipanen lagi, hingga puluhan kali. Sri Lanka adalah salah satu negara yang karena tidak tersedianya energi fossil maka menyandarkan energinya dari biomassa, khususnya tanaman gamal tersebut.  Selain batangnya bisa dimanfaatkan sebagai bahan baku industri wood pellet, daunnya bisa sebagai pakan ternak, tambahan lagi untuk kaliandra dan gamal, bunganya bisa dimanfaatkan untuk peternakan lebah madu.

Wood pellet yang dihasilkan dari bahan baku kayu kaliandra maupun gamal memiliki nilai kalor tinggi, yakni lebih dari 4000 kkal/kg, kadar abu rendah dan kandungan lignin tinggi sehingga memudahkan proses pemelletan di industri wood pellet tersebut. Wood pellet untuk dengan aplikasi utamanya sebagai sumber energi terbarukan termasuk kategori bahan bakar carbon neutral, hal ini karena sumber biomasa kayunya dari fotosintesis dengan menggunakan CO2 dari atmosfer dan ketika dimanfaatkan sebagai sumber energy dilepaskan lagi ke atmosfer. Jadi secara neraca tidak ada penambahan CO2 diatmosfer atau carbonneutral.

Adanya permintaan dari sejumlah negara seperti Korea Selatan dengan wood pellet hanya dari bahan biomasa kayu akan semakin menguatkan lagi penggalakan kebun energi ini untuk bisnis yang berkelanjutan. Hal ini karena biomasa kayu memiliki sejumlah kelebihan pada nilai kalor, kadar abu dan kimia abu-nya dibandingkan biomasa lainnya khususnya limbah-limbah agroindustri. Senyawa-senyawa seperti klorin, sulphur dan nitrogen menjadi perhatian penting dalam standar wood pellet tersebut.  

Briket Dan Pellet Untuk Gasifikasi

Keseragaman ukuran partikel adalah hal penting untuk operasional gasifier. Berbeda dengan gasifier tipe updraft (counter-current) yang tidak terlalu sensitif terhadap ukuran partikel bahan bakunya, gasifier tipe downdraft (co-current) memiliki syarat keseragaman ukuran partikel bahan bakunya lebih ketat. Pemelletan dan pembriketan adalah upaya untuk mendapat keseragaman ukuran partikel bahan baku, peningkatan kualitas bahan baku, dan penghematan transportasi. Bahan seperti serbuk gergaji, limbah hutan maupun tandan kosong sawit sangat potensial untuk dipadat menjadi pellet maupun briket.

Gasifier downdraft (co-current) akan menghasilkan gas lebih bersih dari tar sehingga pembersihan gas selanjutnya akan lebih mudah dilakukan, untuk selanjutnya bisa digunakan menjadi bahan bakar pemanas, mesin bensin, mesin diesel (dual fuel), gas engine hingga menghasilkan listrik. Gasifier updraft menghasilkan gas kotor karena terlalu banyak tar sehingga pembersihan gas lebih sulit dan oleh karena itu aplikasinya terutama untuk sumber panas. Sehingga aplikasi gasifier downdraft lebih luas dan lebih banyak digunakan di sejumlah industri.

Produksi briket atau pellet  harus dilakukan sedekat mungkin dengan bahan baku (raw material oriented) untuk alas an teknis dan ekonomis, dan selanjutnya produk wood pellet dan briket tersebut bisa ditransport ke lokasi unit gasifier dalam radius tertentu. Khusus briket, hanya tipe screw (extruder) saja yang sesuai untuk proses gasifikasi. Produk gasifier baik berupa energi panas, energi mekanik, maupun energi listrik sudah bisa langsung dimanfaatkan oleh pengguna sehingga orientasi unit gasifier ini mendekati pengguna atau pasarnya (market oriented). 

Die Dan Roller Pada Pelletiser

Pelletiser adalah jantung pada produksi wood pellet. Kualitas dan kuantitas produk wood pellet terutama ditentukan oleh alat ini. Kualitas alat pelletiser sendiri ditentukan oleh kemampuan memproduksi wood pellet sesuai spesifikasi atau standar internasionalnya. Semakin banyak produk wood pellet yang dihasilkan atau semakin lama umur (masa pakai) pelletiser maka mengindikasikan kualitas pelletiser yang baik. Setelah melalui batas kapasitas atau umur pakai tersebut maka pelletiser harus diganti karena sudah tidak efektif lagi apabila terus digunakan. Sebagai acuan biaya untuk pelletiser ini berkisar Rp 40 – 75,-/kg wood pellet masuk kategori baik.

Pelletiser yang prinsip kerjanya adalah kompresi atau penekanan bahan baku oleh roller ke dalam cetakan (die) sehingga terbentuk wood pellet. Tingginya gesekan atau friksi pada roller & die terhadap bahan baku menyebabkan suhunya panas dan logam tersebut cepat aus.  Semakin besar friksi maka produk wood pellet semakin padat atau keras tetapi material logam pelletiser juga lebih cepat aus.  Kualitas logam sebagai material die dan roller di pelletiser dan desain pelletiser itu sendiri berperan besar terhadap kinerja dan umur pelletiser tersebut.

Saat ini ada dua macam pelletiser yang umum digunakan pada proses produksi wood pellet yakni flat die dan ring die. Flat die rancangannya lebih sederhana, biasa digunakan untuk produksi wood pellet kapasitas kecil yang sejarahnya diadopsi dari mesin pellet pakan ternak. Sedangkan tipe ring die adalah rancangan lebih advanced, dengan teknik pembuatan lebih sulit dari pengembangan lanjut dari tipe flat die dan biasa digunakan produksi wood pellet skala menengah-besar.