• Optimalisasi Kogenerasi di Pabrik Gula

    oleh: Fathur Rahman Rifai, LPP Kampus Yogyakarta

    Optimalisasi Konsep Sistem Kogenerasi dengan Sistem Boiler-GSTIG

    Kita mengetahui bahwa produksi gula dari tebu (sugar cane) merupakan salah satu sektor penting ekonomi suatu negara karena bila dikelola dengan baik maka akan menjadi sistem yang efisien dan kompetitif. Produk yang dapat dihasilkan dari produksi gula antara lain adalah :

    • Produk gula konsumsi & ekspor (Produk utama).
    • Produk alkohol. Produk hasil samping bila pabrik gula terintegrasi dengan pabrik etanol berbahan baku tetes).
    • Listrik. Ampas tebu sebagai bahan baku pembangkit uap untuk proses dan pembangkitan energi listrik bila dikelola dengan efisien maka akan surplus energi. Surplus energi ini umumnya dikonversi kedalam bentuk energi listrik yang kemudian dijual ke jaringan listrik negara (Sistem Kogenerasi).

    Dari salah satu produk yang dihasilkan tadi adalah kogenerasi, yaitu pembangkitan dua bentuk energi yang berbeda secara bersama-sama dari satu sumber energi utama.

    • Energi listrik dan energi panas.
    • Energi mekanik dan energi panas.

    Di pabrik gula, energi yang dibangkitkan adalah energi panas dalam bentuk steam untuk pemanas dalam proses sedangkan energi listrik untuk menggerakkan peralatan proses berasal dari bagasse (ampas tebu) sebagai sumber energi utama. Pembangkitan energi panas (uap) dan energi listrik di Pabrik Gula dilakukan dengan Ketel (Boiler), namun kebanyakan Boiler yang digunakan adalah Boiler konvensional yang masih boros energi atau belum dapat mengoptimalkan potensi energi yang dikandung dalam ampas tebu sebagai bahan bakar terbarukan (renewable), disamping sistem distribusi dan penggunaan energi yang masih perlu dioptimalkan juga.

    Penerapan sistem kogenerasi yang optimal dapat meningkatkan produktifitas listrik di pabrik gula dari 20 kWh/tc (ton cane) menjadi 70 – 120 kWh/tc. Oleh karena itu terdapat potensi 50 – 100 kWh/tc listrik yang dapat di suplai ke jaringan listrik negara (PLN).

    Nah, yang menjadi PR kita adalah bagimana mengoptimalisasi sistem kogenerasi di pabrik gula Indonesia. Hal utama yang kita telaah adalah boiler dari kebanyakan pabrik gula, karena hal itu adalah nyawa utama dari sistem kogenerasi ini berjalan. Kebanyakan saat ini sistem kogenerasi di pabrik gula di Indonesia masih menggunakan boiler tekanan rendah – menengah dengan bahan bakar bagasse (ampas tebu).Dengan sistem yang ada saat ini yang bisa dikatakan boros energi, tidak memungkinkan untuk mendapatkan kelebihan energi yang cukup untuk dijual.

    Dengan meng-upgrade sistem yang ada di pabrik gula saat ini, seperti mengganti boiler dengan boiler tekanan tinggi yang efisien dan dengan meningkatkan efisiensi penggunaan steam pemanas dalam proses maka pabrik gula dapat menghasilkan kelebihan listrik yang cukup untuk dijual kejaringan listrik negara (PLN).

     gam07

    SistemKogenerasi di PabrikGula

    Salah satu cara untuk mengoptimalkan sistem kogenerasi yang ada saat ini di Pabrik Gula adalah mengganti sistem Boiler-CEST (Condensing-Extraction Steam Turbine) dengan sistem yang lebih efisien yaitu BoilerGSTIG (Gassifier/Steam Injected Gas Turbine).

     

    Optimalisasi Sistem Kogenerasi dengan Mengganti sistem Boiler-CEST menjadi Boiler-CSTIG

    Sistem pembangkitan energi panas (steam) dan listrik di pabrik gula saat ini adalah sistem Boiler– CEST (Condensing-Extraction Steam Turbine) dimana uap dari boiler digunakan untuk membangkitkan listrik dengan turbin alternator sistem CEST dan untuk menggerakkan turbin-turbin penggerak di stasiun gilingan, kemudian sisa uap (steam) dari turbin-turbin tersebut digunakan untuk mencukupi kebutuhan panas dalam proses. Skema Boiler-CEST dapat dilihat pada gambar berikut :

    gam08

    Sistem Kogenerasi Boiler-CEST(saat ini)

    Sistem Boiler-CEST yang saat ini sudah berjalan di pabrik gula dimana ampas tebu sebagai bahan bakar utama, namun sistem ini belum maksimal untuk memanfaatkan potensi kalor dari ampas tebu sebagai bahan bakar.

    Untuk memaksimalkan potensi ampas tebu sebagai bahan bakar di pabrik gula, salah satunya dengan mengganti sistem Boiler-CEST dengan sistem Boiler-GSTIG. Dalam sistem Boiler-GSTIG, ampas tebu sebagai bahan bakar digasifikasi terlebih dahulu kemudian setelah dibersihkan dari partikel padat gas hasil gasifikasi (syngas) di campur dengan udara bertekanan dan uap (steam) untuk diumpankan ke turbin GSTIG (GT) untuk menghasilkan listrik. Campuran syngas, udara panas dan steam keluar dari turbin GSTIG digunakan untuk membangkitkan uap untuk mencukupi kebutuhan proses maupun mencukupi kebutuhan uap (steam) untuk sistem Boiler-GSTIG.

     gam09

    SistemKogenerasi Boiler-GSTIG (baru)

    Dengan sistem Kogenerasi Boiler-GSTIG dari hasil penelitian dapat memaksimalkan potensi energi ampas tebu dengan lebih efisien sehingga pada akhirnya dapat lebih banyak menghasilkan kelebihan energi yang dikonversi menjadi energi listrik untuk dijual ke jaringan listrik negara (PLN). Perkiraan jumlah energi listrik yang dapat dihasilkan dengan sistem Boiler-GSTIG ini dapat dilihat pada gambar berikut :

     gam10

    Grafik Perkiraan Produksi Uap (Steam) dan Listrik dalam Sistem Kogenerasi di PabrikGula
    dengan Bahan Bakar AmpasTebu selama Musim Giling.

    Tahapan Optimalisasi Sistem Kogenerasi di Pabrik Gula

    Setiap pabrik gula memiliki karakteristik masing-masing. Konfigurasi yang optimal di satu pabrik belum tentu dapat serta merta di implementasikan di pabrik lain dengan hasil optimal bahkan bisa sebaliknya, untuk itu diperlukan tahapan-tahapans bb:

    1. Audit kapasitas semua peralatan baik proses maupun utilitas.
    2. Audit energi, dari pembangkitan, distribusi hingga penggunaan.
    3. Desain sistem peralatan dan konfigurasi baru yang lebih efisien sesuai dengan budget tersedia.
    4. Evaluasi desain sistem baru sebelum di implementasikan.
    5. Penyiapan sumberdaya manusia untuk penerapan sistem baru.
    6. Implementasi perubahan ke sistem yang baru.
    7. Continuous improvement.

     

    Pedoman Konsep Optimalisasi Sistem Kogenerasi

    • Material          : Ampas tebu sebagai sumber energi terbarukan
    • Method          : Mengganti sistem lama dengan sistem baru yang lebih efisien
    • Machine         : Pembangkit Energi Sistem Boiler-GSTIG
    • Man                : TenagaTerlatih yang Paham Koservasi Energi
    • Management : Kebijakan Efisiensi & Konservasi Energi
    • Money                        : Dana Investasi
    • Market            : PLN / Masyarakat Sekitar

     

    Manfaat yang diperoleh dari optimalisasi sistem kogenerasi di PabrikGula :

    • Tidak tergantung pada pasokan listrik dari luar (PLN), sehingga pabrik gula seharusnya dapat dibangun dilokasi kebun, dengan demikian juga dapat menghemat biaya transportasi tebu.
    • Sistem kogenerasi yang efisien adalah sistem yang sustainable. Dengan membangkitkan listrik sendiri maka terhindar dari gangguan naik-turunnya tegangan listrik.
    • Pembangkit listrik dengan bahan bakar ampas tebu adalah ramah lingkungan, karena ampas tebu menghasilkan sedikit fly ash dan tidak mengandung belerang.
    • Biaya perawatan relatif lebih rendah dibandingkan pembangkit berbahan bakar fosil.
    • Sistem kogenerasi di pabrik gula 100% menggunakan sumber energi terbarukan. Menghemat SDA tak terbarukan.
    • Dengan penerapan sistem kogenerasi dan menjual listrik maka semua ampas dapat segera dimanfaatkan sehingga tidak memerlukan tempat penyimpanan ampas yang besar.
    • Kelebihan listrik dari pabrik gula idealnya cocok untuk mengaliri listrik masyarakat di pedalaman kebun, serta untuk mencukupi listrik untuk pompa irigasi dan kegiatan produktif lain yang membutuhkan listrik.

    Sehingga sebenarnya dapat disimpulkan bahwa potensi kogenerasi di pabrik gula untuk menghasilkan listrik dari ampas tebu yang merupakan sumber daya alam terbarukan sangat besar.Penggantian sistem Boiler-CESTdengan sistem Boiler-GSTIG untuk mengoptimalkan sistem kogenerasi di Pabrik Gula sangat memungkinkan untuk dapat dilakukan. Karena konfigurasi peralatan tiap pabrik gula di satu tempat dengan tempat yang lain berbeda-beda maka perhitungan ekonomisnya juga akan berbeda disesuaikan dengan hasil audit kapasitas peralatan, neraca massa dan neraca energinya. Secara teoritis penggantian sistem pembangkit ini akan menguntungkan bila dilihat dari energi yang dapat  dihemat maupun dijual (ekspor) dalam bentuk energi listrik kejaringan listrik negara (PLN) dengan sistem yang lebih efisien ini. Dari “Grafik Perkiraan Produksi Uap (Steam) dan Listrik dalam Sistem Kogenerasi di Pabrik Gula dengan Bahan Bakar Ampas Tebu selama Musim Giling” dapat dilihat bahwa terdapat kenaikan jumlah listrik yang dapat dibangkitkan pada produksi uap per ton tebu yang sama dari 27 MW untuk sistem Boiler-CEST menjadi 53 MW untuk sistem Boiler-GSTIG atau kenaikan hampir 100% atau hampir 2  kali lipat.

    Referensi :

    • Ogden, Joan M., Simone Hochgreb, and Michael Hylton. “Steam economy and cogeneration in cane sugar factories.” International Sugar Journal 92.1099 (1990): 131-143.
    • Saptyaji Hernowo. “Cogeneration  Di Industri Gula.” LPP Yogyakarta 2010

    Sumber: Majalah LPPCOM