Perpustakaan Digital ITB

Co-firing biomassa pada pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) merupakan salah satu strategi transisi energi yang diterapkan untuk mendukung penurunan emisi gas rumah kaca serta pencapaian target Nationally Determined Contribution (NDC) Indonesia. Sejalan dengan kebijakan pemerintah dan roadmap dekarbonisasi sektor ketenagalistrikan, PLTU Tarahan telah mengimplementasikan co-firing biomassa wood chips secara komersial dengan rasio hingga 15%. Dalam rangka mendukung peningkatan pemanfaatan energi terbarukan dan mengevaluasi kesiapan operasional pembangkit terhadap implementasi high co-firing ratio (HCR), penelitian ini dilakukan untuk mengevaluasi pengaruh penggunaan biomassa wood chips pada rasio tinggi terhadap efisiensi dan emisi boiler Circulating Fluidized Bed (CFB) PLTU Tarahan Unit 3 yang berkapasitas 100 MW. Penelitian ini menggunakan pendekatan simulasi dan pengujian aktual pembangkit. Simulasi dilakukan menggunakan perangkat lunak GateCycle untuk memodelkan kondisi operasi pada rasio co-firing 20%, 30%, dan 50%. Model simulasi dibangun berdasarkan data heat balance, data commissioning, piping and instrumentation diagram (P&ID), human machine interface (HMI), serta karakteristik bahan bakar aktual PLTU Tarahan Unit 3. Validasi model dilakukan menggunakan data performance test aktual pada pembebanan 80 MW dan 95 MW dengan deviasi parameter operasi kurang dari 5%, sehingga model dinilai representatif untuk memprediksi perilaku termodinamika pembangkit. Selanjutnya dilakukan performance test aktual pada mode coal-firing dan mode high co-firing ratio untuk memperoleh data parameter operasi, efisiensi, dan emisi boiler. Parameter efisiensi yang dianalisis dalam penelitian ini meliputi Specific Fuel Consumption (SFC) dan efisiensi boiler menggunakan metode energy balance berdasarkan standar ASME PTC 4-2008. Sementara itu, parameter emisi yang dievaluasi adalah emisi gas rumah kaca (GRK) yaitu Karbon Dioksida (CO2), Metana (CH4) dan Dinitrogen Oksida (N2O) serta emisi konvensional yaitu Sulfur Dioksida (SO?) dan Nitrogen Oksida (NOx) menggunakan portable flue gas analyzer. Biomassa yang digunakan berupa wood chips yang didominasi kayu karet dari wilayah Lampung dengan karakteristik utama berupa nilai kalor lebih ii rendah dan kandungan moisture lebih tinggi dibandingkan batu bara. Hasil pengujian laboratorium pada rasio HCR 20%, 30%, dan 50%, nilai Gross Calorific Value (GCV) campuran bahan bakar masing-masing sebesar 4.599 kkal/kg, 3.852 kkal/kg, dan 3.396 kkal/kg, sedangkan kandungan moisture masing-masing 30,45%, 35,86% dan 32,16%. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan rasio co-firing biomassa memberikan dampak signifikan terhadap performa pembangkit. Dari sisi efisiensi, peningkatan rasio biomassa menyebabkan penurunan efisiensi boiler dan peningkatan konsumsi bahan bakar spesifik. Pada pengujian HCR 20%, boiler masih mampu beroperasi mendekati target daya mampu netto (DMN) dengan gross generator load sebesar 93,94 MW, efisiensi boiler sebesar 86,28% dan nilai SFC sebesar 0,5722 kg/kWh. Namun, pada rasio HCR 30% dan 50% terjadi penurunan beban pembangkit menjadi 81,17 MW dan 65,43 MW. Efisiensi boiler juga turun hingga mencapai 81,97% pada HCR 50% karena rendahnya nilai kalor biomassa serta tingginya kandungan moisture, yang meningkatkan heat loss akibat proses pengeringan bahan bakar selama pembakaran. Meskipun terjadi penurunan efisiensi, implementasi high co-firing ratio memberikan dampak positif yang signifikan terhadap penurunan emisi boiler. Untuk emisi GRK, pada pengujian HCR secara inventarisasi mengalami penurunan dibandingkan dengan pengujian coal-firing, hal ini dikarenakan emisi CO2 dari pembakaran wood chips dianggap diserap kembali oleh tanaman bersangkutan (karbon netral) sehingga bernilai 0 (nol). Namun demikian, emisi CO2 dari pembakaran wood chips tetap dihitung tetapi tidak dipertimbangkan dalam total emisi CO2 dan dilaporkan secara terpisah. Untuk emisi konvensional, pengujian menunjukkan bahwa emisi SO? dan NOx menurun seiring meningkatnya rasio biomassa. Pada HCR 50%, emisi SO? dan NOx mencapai nilai terendah dan berada di bawah baku mutu emisi yang ditetapkan oleh Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan, yaitu di bawah 550 mg/Nm³. Penurunan emisi SO? terjadi karena kandungan sulfur biomassa wood chips jauh lebih rendah dibandingkan batu bara, sedangkan penurunan NOx dipengaruhi oleh penurunan temperatur furnace selama operasi high co-firing ratio. Temperatur lower furnace tercatat turun dari 729,82°C pada HCR 20% menjadi 626,71°C pada HCR 50%, yang secara langsung menekan pembentukan thermal NOx. Dari aspek ekonomi, implementasi high co-firing ratio menunjukkan potensi keuntungan pada rasio tertentu. Meskipun penggunaan biomassa meningkatkan nilai SFC, namun dengan harga biomassa wood chips di PLTU Tarahan yang relatif lebih murah sekitar 18% dibandingkan batu bara dengan nilai kalor ekuivalen. Berdasarkan analisis biaya pokok penyediaan (BPP) tenaga listrik, kondisi operasi paling optimal diperoleh pada pengujian HCR 20% dengan nilai BPP sebesar Rp495,06/kWh. Oleh karena itu, secara teknis, lingkungan, dan ekonomis, implementasi HCR 20% dinilai sebagai rasio yang paling layak untuk diterapkan secara berkelanjutan di PLTU Tarahan Unit 3.