Jurnal: Elektrika Borneo (JEB) Vol.
No.
April 2026, hlm.
p-ISSN: 2443-0986
ANALISA IMPLEMENTASI CO-FIRING
PADA PLTU SEBALANG 2 X 100 MW
Refginanda Aknur.
Ir.
Tajuddin Nur.
Ph.
D 2.
Joko Muslim.
Ph.
1,2,3
Institut Teknologi PLN.
Jakarta Barat.
DKI Jakarta.
Indonesia 1refginanda2310564@itpln.
2tajuddinnur@itpln.
3jokomuslim@itpln.
AbstractAi The government is currently placing strong emphasis on the use of environmentally friendly energy as part of its efforts to reduce carbon emissions, with a target of achieving net zero emissions by 2060.
This commitment aligns with the provisions outlined in the Paris Agreement and the 2025Ae2034 Electricity Supply Business Plan (RUPTL) of PT PLN (Perser.
One of the key strategies being implemented is the use of alternative fuels, aimed at reducing dependence on fossil fuels, which have long dominated the energy sector.
minimize emissions from coal fired power plants, one of the methods that can be applied is cofiring.
However, this policy has the potential to affect the performance of existing equipment at power plants, since the equipment was originally designed for coal specifications.
This study was conducted to analyze the impact of biomass usage on key equipment at the Sebalang CFPP, which has a capacity of 2 x 100 MW.
The simulation was carried out using Aspen Plus V12.
1 software with biomass cofiring compositions of 5%, 10%, and 15%, using woodchips as the selected biomass type.
The simulation results show that at a 15% biomass cofiring composition.
COCC emissions decreased by 4,43%.
SOx emissions by 12,45%.
NOx emissions by 18,42%.
FGET by 3,5%, and gross power output by 3,7%.
The simulation results have been verified as valid against current operational data at 3% cofiring, as well as performance test results for 10% and 20% cofiring conducted by PLNAos Research and Development Center, with statistical validation showing an average RMSE of 8,04.
MAE of 8,04 and MAPE of 2,37.
jenis biomassa yang dipilih.
Dari hasil simulasi didapatkan pada komposisi cofiring biomassa sebesar 15% emisi CO2 mengalami penurunan sebesar 4,43%, emisi SOx turun 12,45%, emisi NOx turun 18,42%.
FGET turun 3,5% dan gross power turun 3,7%.
Hasil simulasi sudah terverifikasi valid dengan data operasi PLTU saat ini pada komposisi cofiring 3% dan hasil uji performance cofiring 10% dan 20% oleh PLN Puslitbang dengan uji statistik rata-rata RMSE 8,04 MAE 8,04 dan MAPE 2,37.
Kata KunciAi biomassa, cofiring, emisi.
PLTU.
PENDAHULUAN
Suhu permukaan Bumi terus meningkat.
, dengan kenaikan sekitar 1AC sejak sebelum revolusi industri hingga 2021.
Dampak dari peningkatan suhu ini termasuk kenaikan permukaan air laut, kelangkaan air, dan punahnya spesies.
Peningkatan emisi gas rumah kaca (GRK) dari sektor-sektor seperti energi, pertanian, dan industri menjadi penyebab utama.
Menurut proyeksi Kementerian ESDM, sektor energi menyumbang 82% dari total emisi pada tahun 2050, dengan pembangkit listrik berbahan bakar batu bara menjadi kontributor terbesar, mencapai 47%.
Untuk mencapai Net Zero Emissions (NZE) pada tahun 2060, pemerintah Indonesia mengeluarkan kebijakan mitigasi, termasuk moratorium pembangunan PLTU batu bara dan pengembangan energi terbarukan.
Potensi biomassa di Indonesia mencapai 32,6 GW, namun pemanfaatannya masih terbatas.
PLTU Sebalang berkapasitas 2x100 MW dan menggunakan batubara kalori rendah, memiliki peluang untuk menerapkan cofiring dengan biomassa woodchips.
Penggunaan teknologi boiler Circulating Fluidized Bed (CFB) pada PLTU ini memungkinkan penggunaan bahan bakar yang lebih fleksibel dan efisien, serta dapat membantu mengurangi emisi yang dihasilkan.
KeywordsAi biomass, cofiring, emissions.
PLTU IntisariAi Pemerintah saat ini sangat memfokuskan perhatian pada pemanfaatan energi yang ramah lingkungan sebagai bagian dari upaya untuk mengurangi emisi karbon, dengan target untuk mencapai net zero emission pada tahun 2060, sesuai dengan ketentuan yang diatur dalam Paris Agreement dan juga sesuai Rencana Usaha Penyediaan Tenaga Listrik (RUPTL) PT PLN (Perser.
tahun 2025-2034.
Salah satu strategi kunci yang diterapkan adalah penggunaan bahan bakar alternatif, yang bertujuan untuk mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil yang selama ini mendominasi sektor energi.
Untuk menekan emisi dari pembangkit listrik tenaga uap berbahan bakar batu bara, salah satu metode yang dapat diterapkan adalah cofiring.
Kebijakan ini berpotensi mempengaruhi kinerja peralatan yang ada di pembangkit, mengingat bahwa peralatan tersebut dirancang khusus untuk spesifikasi batu bara.
Pada penelitian dilakukan untuk menganalisis dampak penggunaan biomassa terhadap peralatan utama di PLTU Sebalang dengan kapasitas 2 x 100 MW menggunakan software Aspen Plus V12.
1 dengan komposisi biomassa sebanyak 5%, 10%, dan 15%, dengan woodchips sebagai II.
METODE PENELITIAN
Desain Penelitian Studi pustaka dalam penelitian ini melibatkan pengumpulan dan analisis literatur relevan, termasuk buku teks dan jurnal ilmiah, yang memberikan landasan teoritis dan konteks untuk memahami topik tesis.
Melalui tinjauan literatur, berbagai konsep, metode, dan temuan sebelumnya diidentifikasi untuk memperkaya pemahaman Refginanda Aknur, dkk.
Analisa Implementasi CO-Firing pada A 2 masalah yang dihadapi.
Diagram alir penelitian bisa di lihat pada Gambar 1.
properti secara manual, seperti analisis proksimat, ultimat, kandungan sulfur, dan nilai entalpi.
Setelah mendefinisikan material, pengguna Menyusun flowsheet dengan blok unit operasi dan menentukan kondisi awal seperti temperatur, tekanan, dan laju alir Setelah semua data dimasukkan, simulasi dapat dijalankan, dan hasilnya dapat ditinjau melalui fitur stream Dalam pemodelan boiler di PLTU Sebalang, parameter kunci diambil dari data lapangan dan informasi desain untuk memastikan akurasi model.
Tantangan muncul dalam mendapatkan data laju aliran massa batu bara dan udara, yang divalidasi melalui iterasi untuk memperoleh karakteristik gas buang yang tepat.
Setelah validasi, pemodelan turbin uap dilakukan untuk memastikan operasional optimal, memberikan gambaran jelas tentang performa keseluruhan PLTU Sebalang.
Parameter Pemodelan dan Validasi Dalam Aspen Plus V12.
1, analisis bahan bakar dilakukan dengan basis "as received" yang mencerminkan komposisi dan sifat bahan bakar dalam kondisi nyata tanpa pengeringan atau pengolahan.
Tabel I Data analisis batu bara dan woodchips.
Parameter Total Moisture Satuan As Received Coal Woodchips 34,81 23,89 4,86 33,24 27,09 Proximate Gambar 1.
Diagram Alir Penelitian Data yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari pengambilan data langsung di lapangan, mencakup parameter operasi seperti temperatur, tekanan, dan komposisi gas.
Proses pengumpulan data dilakukan dengan cermat untuk memastikan akurasi dan keandalan Setelah pengumpulan data, analisis dilakukan menggunakan pemodelan simulasi untuk menggambarkan dinamika sistem.
Dengan perangkat lunak simulasi, berbagai skenario dieksplorasi untuk memahami operasi sistem di bawah kondisi berbeda.
Tahap penting berikutnya adalah validasi hasil, yang melibatkan perbandingan antara hasil simulasi dan data Proses ini memastikan akurasi model dan kesesuaian dengan kondisi nyata, sehingga penelitian ini dapat mencapai tujuannya dalam memberikan pemahaman yang lebih baik tentang sistem yang diteliti serta rekomendasi berbasis data untuk pengembangan lebih Metode Analisis Data Aspen Plus V12.
1 adalah perangkat lunak dari Aspen Technology yang memfasilitasi pemodelan dan simulasi proses kompleks, termasuk di Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU).
Proses pemodelan dimulai dengan membuka perangkat lunak dan memilih template, lalu mendefinisikan material yang digunakan.
Karena batu bara
tidak tersedia di basis data, pengguna harus memasukkan - Moisture Analysis - Ash Content
- Volatile Matter
- Fixed Carbon
1,16
63,18
11,77
Total Sulfur
0,28
GCV .
kal/k.
kkal/kg 0,04 42,36 3,25 13,74 37,51 4,57 0,36 32,47 Ultimate - Carbon - Hydrogen - Nitrogen - Oxygen Pendekatan ini penting untuk memahami karakteristik bahan bakar di pembangkit listrik.
Data analisis mencakup parameter kunci seperti moisture, yang mempengaruhi nilai kalor dan efisiensi pembakaran, ash content yang berpengaruh pada emisi dan pemeliharaan, serta kandungan karbon, hidrogen, dan oksigen, yang menentukan nilai kalor dan perilaku pembakaran.
Nilai kalor terdiri dari nilai kalor kotor dan bersih, yang menunjukkan energi yang dihasilkan saat pembakaran.
Kandungan sulfur dapat menghasilkan emisi SOCC yang mempengaruhi kualitas udara, sementara kandungan nitrogen, meski rendah, berpotensi membentuk NOx.
Dengan data ini.
Aspen Plus V12.
1 dapat melakukan simulasi mendalam tentang proses pembakaran dan efisiensi energi di PLTU, memastikan semua variabel yang mempengaruhi performa dan emisi diperhitungkan untuk hasil pemodelan yang akurat.
Refginanda Aknur, dkk.
Analisa Implementasi CO-Firing pada A 3 Tabel II Parameter Utama Proses Validasi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Parameter Satuan Nilai Coal Flow Air Flow Temp (After Air Heate.
Feedwater Inlet Economizer Feedwater Outlet Economizer Furnace Temperature O2 Excess Main Steam Pressure Main Steam Temperature Feedwater Flow Feedwater Pressure Load Generated Flue Gas Temperature (Setelah Air Heate.
70,68 AC
185,53
(%)
MPa
MPa
205,00
286,06
905,68
5,00
8,22
535,93
335,79
87,14
180,00
Pemodelan Cofiring Pemodelan cofiring dalam penelitian ini berfokus pada metode direct cofiring, di mana batu bara dan woodchips dibakar bersamaan dalam boiler yang sama.
Pendekatan ini memanfaatkan keunggulan kedua bahan bakar, dengan batu bara yang memiliki nilai kalor tinggi dan woodchips yang lebih ramah lingkungan, untuk mengurangi emisi karbon dioksida dan meningkatkan efisiensi pembakaran.
Tabel i Komposisi laju aliran massa bahan bakar Parameter Coal .
g/h.
g/h.
Total Fuel .
g/h.
Daya .
Wh/h.
SFC .
g/kW.
0,811 0,812 0,823 0,833 Berbagai komposisi campuran antara batu bara dan woodchips diuji untuk mengeksplorasi dampak proporsi masing-masing bahan bakar terhadap performa Komposisi yang diuji meliputi 95% batu bara dan 5% woodchips, 90% batu bara dan 10% woodchips, 85% batu bara dan 15% woodchips.
Komposisi aliran massa bahan bakar dapat dilihat pada Tabel i.
Gambar 2.
Pemodelan cofiring biomassa dan batu bara Validasi PLTU Sebalang Setelah pemodelan selesai menggunakan Aspen Plus V12.
1, hasil parameter operasi dibandingkan dengan data aktual dari performance test pada 09 September 2024.
Hasil validasi simulasi dengan data aktual dapat dilihat pada Tabel IV.
Tabel IV Validasi simulasi dengan data aktual Parameter Satuan Perf.
Test Simulasi Error Coal Flow Air Flow Temp (After Air Heate.
Feedwater Inlet Economizer Feedwater Outlet Economizer Furnace Temperature O2 Excess Main Steam Pressure Main Steam Temperature Feedwater Flow Feedwater Pressure Load Generated Flue Gas Temperature (Setelah Air Heate.
70,68
70,68
0,00%
6,21%
3,41%
0,72%
(%)
MPa
8,22
5,60%
4,00%
0,24%
2,25%
MPa
5,81%
0,00%
87,14
88,09
1,09%
2,78%
Dari data hasil simulasi bisa dinyatakan valid karena tidak terdapat eror yang lebih dari 10 % jika dibandingkan dengan data acuan.
Hasil dan Analisis Karakteristik Gas Buang Dalam pemodelan, temperatur ruang bakar turun signifikan karena perbedaan gross calorific value antara batu bara .
5 kkal/k.
dan woodchips .
6 kkal/k.
Penambahan woodchips mengurangi total energi pembakaran dan kadar air woodchips .
,89%) lebih rendah dibandingkan batu bara .
,81%), sehingga efisiensi pembakaran menurun karena energi digunakan untuk menguapkan air.
Hasil pemodelan menunjukkan penurunan temperatur ruang bakar hingga 3,5% pada proporsi 15% woodchips, yang berdampak pada efisiensi pembakaran dan emisi gas buang.
Penurunan temperatur ini dapat dilihat pada Gambar 3.
Perbedaan komposisi campuran batu bara, biomassa, dan laju alir udara mempengaruhi komponen gas buang selama pembakaran.
Variasi proporsi bahan bakar dan kondisi pembakaran mengubah sifat dan konsentrasi gas buang, yang penting untuk efisiensi energi dan dampak Campuran batu bara dan biomassa dalam berbagai rasio memengaruhi laju reaksi, temperatur, dan Mengatur laju alir udara secara tepat dapat Refginanda Aknur, dkk.
Analisa Implementasi CO-Firing pada A 4 Furnace Temperature (AC) meningkatkan efisiensi pembakaran dan memengaruhi emisi COCC.
NOx, dan SOCC.
Data laju emisi total gas buang dari berbagai rasio pembakaran terdapat pada Tabel 5 menunjukkan pengaruh kombinasi proporsi bahan bakar terhadap gas buang.
Gambar 4.
Konsentrasi gas CO2 pada cofiring Satuan Parameter Tabel IV Validasi simulasi dengan data aktual Gambar 3.
Temperatur ruang bakar pada kondisi cofiring Komposisi Cofiring untuk mitigasi perubahan keberlanjutan energi.
,29
,07
5,48
,81
5,69
,50
0,85
0,86
0,86
0,86
46,63
43,59
40,65
37,81
382,37
359,91
337,43
55,01
58,14
61,31
64,49
6,42E05
9,75E04
,71
4,92E05
7,19E04
,57
3,76E05
5,27E04
,43
2,85E05
3,84E04
,29
Emisi CO2 Pada Gambar 4.
terlihat konsentrasi gas karbon dioksida (COCC) menurun seiring peningkatan persentase biomassa dalam campuran bahan bakar.
Penurunan signifikan terjadi pada kombinasi 15% biomassa, dengan emisi COCC berkurang 4,4% dibandingkan batu bara murni.
Hal ini disebabkan oleh berkurangnya karbon dari batu bara dan siklus karbon yang lebih berkelanjutan pada Penambahan biomassa juga meningkatkan efisiensi pembakaran, sehingga mengurangi emisi gas rumah kaca.
Ini menunjukkan bahwa cofiring dapat mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil dan menurunkan emisi COCC, menjadikannya strategi efektif Emisi Nox Hasil uji karakteristik bahan bakar dalam Tabel 1 menunjukkan bahwa kandungan nitrogen pada woodchips lebih rendah dibandingkan batu bara, yang berimplikasi pada emisi nitrogen oksida (NO.
selama pembakaran Sumber utama emisi NOx berasal dari nitrogen dalam udara dan dalam bahan bakar itu sendiri.
Penurunan temperatur pembakaran menjadi kunci dalam mengurangi emisi NOx, karena temperatur yang lebih rendah mengurangi laju pembentukan thermal NOx.
Selain itu, rendahnya kandungan nitrogen dalam woodchips juga berkontribusi pada pengurangan fuel NOx.
Hal ini terlihat jelas pada Gambar 5, di mana emisi NOx turun sebesar 18,42% pada komposisi cofiring 85% batu bara dan 15% woodchips, menunjukkan bahwa penggunaan biomassa tidak hanya meningkatkan efisiensi energi, tetapi juga mengurangi dampak lingkungan, termasuk emisi gas rumah kaca dan polutan seperti NOx.
Gambar 5.
Kandungan NO x pada cofiring Emisi Sox Gambar 6.
Kandungan SOx pada cofiring Refginanda Aknur, dkk.
Analisa Implementasi CO-Firing pada A 5 Emisi sulfur oksida (SO.
dalam pembakaran dipengaruhi oleh kandungan sulfur dalam bahan bakar.
Peningkatan proporsi biomassa dalam cofiring dengan batu bara mengurangi SOx, dengan penurunan 12,45% pada komposisi 85% batu bara dan 15% woodchips.
Penurunan ini menunjukkan bahwa campuran ini meningkatkan efisiensi energi dan mengurangi polusi.
Gambar 4.
menunjukkan penurunan konsentrasi SOx seiring peningkatan biomassa, menegaskan manfaat lingkungan dari cofiring.
Daya Mampu Penurunan temperatur gas pembakaran berdampak pada performa sistem pembangkit listrik, mengurangi tekanan dan temperatur uap utama.
Pada komposisi cofiring 15% biomassa, daya turbin berkurang 3,7%, dari 88,9 MW menjadi 84,81 MW.
Hal ini menunjukkan bahwa meskipun biomassa mengurangi emisi, perubahan komposisi bahan bakar dapat menurunkan efisiensi operasional turbin.
Gambar 7.
menggambarkan penurunan daya pada setiap komposisi cofiring, menekankan pentingnya keseimbangan antara bahan bakar terbarukan dan efisiensi energi.
SOx juga menurun menjadi 12,45% .
,5 mg/NmA), masih memenuhi batas baku mutu yang ditetapkan oleh KLHK.
Selain itu, emisi NOx turun menjadi 38,73 mg/NmA, yang juga sesuai dengan standar KLHK, penting untuk mengurangi dampak negatif terhadap kesehatan dan lingkungan.
REFERENSI