Pembangkit Listrik Biomassa

Teknologi bioenergi menggunakan sumber daya biomassa terbarukan untuk menghasilkan sejumlah produk energi terkait antara lain listrik,bahan bakar cair,padat dan gas,panas,material kimia dan sebagainya. Bioenergi berada pada level kedua setelah hidropower dalam produksi energi primer terbarukan di Amerika Serikat.

Biomassa (bahan organik) dapat digunakan untuk menyediakan panas, membuat bahan bakar,dan membangkitkan listrik. Ini disebut bioenergi. Kayu sebagai sumber terbesar dari bioenergi telah digunakan untuk menyediakan panas selama ribuan tahun. Tetapi masih banyak tipe lain dari bioenergi,seperti tanaman,sisa-sisa pertanian atau kehutanan,dan kompunen organik dari sampah kota dan industri,yang sekarang dapat digunakan sebagai sumber energi. Saat ini,banyak sumber daya bioenergi diperbaharui melalui pengolahan energi dari hasil panen seperti pohon dan rumput-rumputan yang cepat tumbuh, yang disebut bioenergi cadangan makanan.

Tidak seperti sumber daya energi terbarukan lainnya, biomassa dapat di konversi langsung menjadi bahan bakar cair untuk kebutuhan tranportasi kita. Dua bahan bakar bio yang paling umum adalah ethanol dan biodiesel. Ethanol merupakan alkohol yang di buat dengan fermentasi biomassa dengan kandungan hidrokarbon yang tinggi seperti jagung melalui proses yang sama untuk membuat bir. Ethanol paling sering digunakan sebagai additif bahan bakar untuk mengurangi emisi CO dan asap lainnya dari kendaraan. Biodiesel merupakan ester yang di buat menggunakan minyak tanaman, lemak binatang, ganggang, atau bahkan minyak goreng bekas. Biodiesel dapat di gunakan sebagai additif diesel untuk mengurangi emisi kendaraan atau dalam bentuk murninya sebagai bahan bakar kendaraan.

Panas dapat di gunakan untuk mengubah biomassa secara kimiawii menjadi bahan bakar minyak yang dapat di bakar seperti minyak tanah untuk membangkitkan listrik. Biomassa dapat juga langsung di bakar untuk menghasilkan uap untuk pembangkitan listrik atau proses manufaktur. Dalam sistem pembangkit, turbin kayu dan kertas, serpihan kayu kadang langsung di masukkan keboiler untuk menghasilkan uap untuk proses manufaktur atau menghangatkan ruangan. Beberapa sistem pembangkit berbahan bakar batu bara mengguanakan biomassa sebagai sumber energi tambahan dalam boiler efisiensi tinggi untuk mengurangi emisi.

Gas juga dapat di hasilkan dari boimassa untuk membangkitkan listrik. Sistem gasifikasi menggunakan temperatur tinggi untuk mengubah biomassa menjadi gas (campuran dari hidrogen, CO dan metana). Bahan bakar gas menggerakkan turbin yang sangat mirip dengan mesin jet, tetapi untuk membangkitkan listrik bukan memutar baling-baling jet. Biomassa yang membusuk di tanah juga menghasilkan gas metana yang dapat di bakar dalam boiler untuk memproduksi uap untuk pembangkitan listrik atau untuk proses industri.

Teknologi baru dapat memudahkan penggunaan bahan kimia dan material bio untuk membuat produk seperti anti beku, plastik, barang-barang lain yang saat ini di buat dari minyak. Pada beberapa kasus produk tersebut dapat di hancurkan secara biologi.

(1)    Pengelolaan Sumberdaya Biomassa

 Yang termasuk sumberdaya biomassa adalah semua bahan organik yang pada dasarnya dapat di perbarui termasuk tanaman dan pohon khusus untuk energi tersebut, tanaman pangan, sampah dan sisa tanaman pertanian, sisa dan sampah kehutanan, tanaman air, kotoran hewan dan sampah perkotaan, dan material sampah lain. Penanganan material, logistik dan infrastuktur pengumpulan merupakan aspek penting dalam rantai suplai sumber daya biomassa.

Sumber-sumber biomassa antara lain:

§  Tanaman khusus energi

Berupa tanaman hijau yang dapat di panen setiap tahun setelah menunggu 2-3 tahun untuk mencapai produktivitas penuh, antara lain tanaman rumput-rumputan seperti semak, meschantus (rumput gajah), bambu, tebu, fescue, kochia, tanaman gandum dsb.

§  Pohon Khusus Energi

Kayu siklus pendek merupakan pohon berkayu keras yang cepat tumbuh dan di panen dalam 5-8 tahun setelah penanaman. Umumnya berupa pohon hibrida.

§  Tanaman Industri

                     Tanaman industri di kembangkan untuk menghasilkan material atau    bahan kimia khusus untuk industri, antara lain kenaf dan jerami untuk serat optik, dan pohon jarak untuk untuk asam ricinoleic. Tanaman trangenik baru sedang di kembangkan untuk menghasilkan bahan kimia yang di inginkan yang hanya membutuhkan ekstrasi dan pemumian produk.

§  Tanaman pertanian

Yang termasuk dalam cadangan makanan ini antara lain produk bahan pokok seperti tepung jagung dan minyak jagung, minyak dan bahan makanan dari kacang kedelai, tepung terigu, minyak sayur lain, dan semua tanaman bahan pokok lainnya. Umumnya bahan-bahan tersebut menghasilkan gula, minyak dan bahan-bahan baku, namun dapat juga menghasilkan plastik dan bahan-bahan kimia.

§  Tanaman air

Ada banyak variasi sumber daya biomassa air seperti ganggang, rumput laut, dan mikroflora laut.

§  Sisa-sisa tanaman pertanian

Yang termasuk di sini adalah biomassa, batang dan daun, yang tidak di panen atau di buang dari ladang kerena alasan komersil, misalnya sisa jagung (batang, daun, kulit buah, dan tongkol jagung), jerami gandum, dan jerami padi.

§  Sisa-sisa hasil hutan

Sisa-sisa hasil hutan adalah biomassa yang tidak di manfaatkan atau di buang dari lokasi pengolahan kayu baik dari pengolahan komersil maupun dari operasi manajemen kehutanan seperti tebang pilih dan pembuangan tunggul-tunggul kayu.

§  Sampah perkotaan

Sampah-sampah rumah tangga, pasar dsb memiliki kandungan yang berasal dari material organik yang merupakan sumber daya energi terbarukan. Sampah kertas, kardus, sampah kayu dan sampah di halaman rumah adalah contoh sumber daya biomassa dalam sampah perkotaan

§  Sisa pengolahan biomassa

Semua pengolahan biomassa menghasilkan produk sampingan dan aliran sampah yang di sebut limbah, yang memiliki potensi energi. Sisa-sisa tersebut gampang di gunakan karena telah di pilih, sebagai contoh pemrosesan kayu untuk produk atau pulp menghasilkan sisa gergajian dan tumpukan kulit kayu, ranting-ranting dan daun-daun / biji-bijian.

§  Kotoran hewan

Ladang dan operasi pemrosesan hewan, membuang sampah yang merupakan sumber kompleks material organik. Sampah ini dapat di gunakan untuk membuat berbagai produk termasuk energi.

Peningkatan dalam bidang pertanian akan membawa peningkatan hasil-hasil biomassa, pengurangan biaya pengolahan dan peningkatan kualitas lingkungan. Elemen kuncinya antara lain teknologi genetika tanaman dan pemuliaan, teknik analitik dan evaluasi baru serta pengembangan alat bantu untuk memungkinkan penentuan tanaman yang tepat untuk di tanam.

Sistem penanganan material biomassa, merupakan bagian yang cukup besar dalam modal investasi dan biaya operasi dalam fasilitas konversi energi bio. Kebutuhannya tergantung pada tipe biomassa yang akan di olah dalam teknologi konversi seperti halnya kebutuhan gudang cadangan makanan, diantaranya penyimpanan biomassa, penanganan, pengangkutan, pengurangan ukuran, pembersihan, pengeringan serta peralatan dan sistem pencedokannya.

(2)                                    Biopower

            Teknik biopower telah terbukti merupakan salah satu pilihan pembangkitan listrik di negara Amerika Serikat dengan kapasitas terpasang sebesar 10 GW (bandingkan dengan kapasitas terpasang Jawa-Bali15 GW ). Semuanya berdasar pada teknologi mature direct-combustion. Pengembangan untuk efisiensi di masa mendatang adalah pembangkaran biomassa bersama-sama dalam bioler batubata eksisting dan pengenalan sistem combined-cycle gasifikasi efisiensi tinggi, sistem fuel cell, dan sistem modular.

            Teknologi pemanfaatan biomassa untuk energi atau cadangan energi berdasar pada sistem:

§  Pembakaran langsung

Pembakaran langsung melibatkan pembakaran biomassa dengan udara berlebihan, menghasilkan gas asap panas yang digunakan untuk menghasilkan uap di dalam bagian pertukaran panas dari boiler. Uap digunakan untuk menghasilkan listrik dalam generator turbin uap.

§  Pembakaran bersama

Pembakaran bersama mengarah pada penggunaan biomassa dalam boiler pembakar batubara efisiensi tinggi sebagai sumber energi tambahan. Pembakaran bersama sudah dievaluasi untuk berbagai teknologi boiler termasuk batubara bubuk, cyclone, fluidized bed dan spreader stokers. Untuk perusahaan utilitas dan pembangkitan dengan sistem pembakaran batubara, pembakaran bersama dengan biomassa dapat merepresentasikan salah satu pilihan energi terbarukan berbiaya rendah.

§  Gasifikasi

Gasifikasi biomassa untuk menghasilkan energi melibatkan pemanasan biomassa dalam lingkungan beroksigin rendah untuk menghasilkan gas berkalori sedang atau rendah. Biogas ini kemudian digunakan sebagai bahan bakar dalam unit pembangkit listrk combined cycle yang terdiri atas turbin gas di siklus atas dan turbin uap di siklus bawah.

Limbah kayu mempunyai kandungan kalori yang rendah, sehingga diperlukan tungku pembakaran yang efisien karena besarnya massa bahan bakar yang harus dimasukkan ke dalamnya. Hal inilah yang menjadi penyebab mengapa PLTU Biomassa memiliki efisiensi rebih rendah dibandingkan batubara. Dalam hal ini, perlu dipertimbangkan pencampuran (blending) dengan biomassa/material yang memiliki kandungan kalori yang lebih tinggi. Kondisi rendahnya kalori yang dikandung material biomassa mengharuskan penggunaan boiler khusus dengan tempat pembakaran bervolume lebih besar dibandingkan bahan bakar batubara yang kandungan kalorinya 2 kali lebih tinggi, menyebabkan biaya pembangunan PLTU Biomassa akan lebih tinggi dibandingkan PLTI Batubara.

Walaupun secara kasar dipandang kurang ekonomis, ada beberapa pertimbangan yang mendukung kelayakan realisasi PLTU Biomassa antara lain:

§  Ketersediaan bahan bakar di alam dapat dikatakan tidak terbatas,karena merupakan bahan terbarukan.

§  Untuk tujuan yang khusus seperti pertimbangan sosial dan lingkungan misalnya masalah sampah atau limbah yang akan menjadi masalah besar terhadap masyarakat di masa mendatang.

§  Kontribusi yang lebih kecil terhadap pencemaran dan efek rumah kaca di bandingkan batubara.

(3)                                    Aspek pengembangan

§  Kombinasi panas dan listrik

Kombinasi panas dan listrik ini merupakan co-generation yang memberikan efisiensi tinggi dengan menggunakan listrik dan keluaran panas pembakaran biomassa tersebut untuk industri.

§  Sistem listrik modular

Sistem energi kecil dapat digunakan dalam sistem perkebunan dan secara umum menghasilkan listrik di lokasi yang dekat konsumen, suatu konsepyang dikenal dengan pembangkitan terdistribusi (distributed generation)

Teknologi PLTU Biomassa telah digunakan di Indonesia khususnya pada skala pemakaian sendiri. Sudah mulai dikembangkan di Indonesia untuk skala utilitas. Saat ini, PLN telah merencanakan pembangunan PLTU Biomassa di Jakarta untuk mengurangi permasalahan sampah di Jakarta.

(4)            Aspek Lingkungan

Teknologi bioenergi lebih ramah terhadap lingkungan di bandingkan teknologi konvensional yang bersumber dari bahan bakar fosil. Saat ini bahan bakar fosil memberikan konstribusi terbesar terhadap masalah lingkungan seperti gas-gas rumah kaca, polusi udara dan kontiminasi air tanah. Teknologi biomassa dapat membantu kita untuk menghilangkan pola pemakaian energi konvensional untuk meningkatkan kualitas lingkungan hidup.

§  Kualitas udara

Penggunaan bioenergi dapat mengurangi emisi NO_x, SO_x, dan polutan udara lainnya terkait dengan penggunaan bahan bakar fosil.

§  Perubahan iklim global

Peningkatan emisi dan gas-gas rumah kaca dari penggunaan bahan bakar fosil, khususnya CO₂, telah membuat rumah kaca semakin tinggi yang umum di sebut perubahan iklim global atau pemanasan global.

§  Konservasi tanah

Isu konservasi tanah terkait dengan produksi biomassa antara lain pengendalian erosi tanah, penyimpanan makanan, dan stabilisasi pinggiran sungai.

§  Konservasi air

Siklus hidup teknologi biomassa dapat memberikan dampak terhadap stabilitas batas air, kualitas air tanah, aliran dan kualitas permukaan dan penggunaan air setempat untuk irigasi pertanian dan atau kebutuhan fasilitas pengolahan.

§  Keaneragaman hayati dan perubahan habitat

Keaneragaman hayati merupakan keragaman genetika dan spesies mahluk hidup dalam area atau wilayah tertentu. Perubahan penggunaan lahan untuk menunjang peningkatan produksi biomassa dapat menyebabkan perubahan habitat dan tingkat keragaman hayati.

(5)              Potensi Energi Biomassa

Gasifikasi adalah konversi termal dari limbah biomassa / sampah padat untuk dijadikan gas bakar. Di dalam proses gasifikasi, proses pembakaran dari biomassa dilakukan dengan mengalirkan oksigen dalam jumlah tertentu agar dihasilkan gas bakar. Gas yang dihasilkan memiliki nilai kalor medium dan dapat digunakan untuk menjalankan motor bakar atau bahan bakar boiler, tungku, dan oven. Untuk menghasilkan listrik sebesar 6 MW diperlukan limbah biomassa (sampah) 500 ton per hari.

Limbah biomassa lainnya yang mudah digunakan di dalam proses gasifikasi dengan kapasitas pembangkit listrik sampai dengan 100 kW adalah arang, limbah kayu dan tempurung kelapa. Sekam padi dapat digunakan sebagai bahan bakar sistem gasifikasi tetapi memerlukan disain yang berbeda dan dioperasikan dengan menggunakan bahan bakar ganda (dual fuel), seperti misalnya mesin genset diesel dengan kapasitas pembangkitan listrik 50 kW.

Potensi volume / jumlah sampah padat terbuang dan potensi jumlah ternak beserta kotorannya yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan biogas yang selanjutnya dapat digunakan sebagai bahan bakar pembangkit tenaga listrik. Untuk kota-kota besar seperti Semarang dan Surakarta dapat dikembangkan pembangkit energi biomassa ini, untuk kabupaten-kabupaten yang sampahnya tidak mencapai 500 ton/hari dapat bergabung beberapa kabupaten yang berdekatan untuk membangun pusat pembangkit energi biomasa ini.

Dengan pusat pembangkit energi biomasa ini ada dua hal yang sekaligus dapat dicapai yaitu: menghasilkan listrik dan memecahkan masalah pembuangan sampah.