Makalah Konversi Tenaga ListrikEnergi FosilKelompok 8
Diwa Agusta Antrayasa Dody Ervant K. Ichsan Jotaro Kartasasmita Mochamad Dhika Pradana Nasrul Nabil Sangadji
Makalah Konversi Tenaga Listrik |Energi Fosil Kelompok8
Pendahuluana. Energi Sebelum mengetahu berbagai macam sumber energi, kita perlu tahu apakah yang dimaksud dengan energi. Energi adalah kemampuan untuk melakukan suatu pekerjaan. Energi juga memberi kekmampuan seseorang/sesuatu untuk melakukan bisnis, manufakturing, transportasi, dst. Terdapat berbagai macam bentuk energi disekitar kita yang dapat disimpan, diubah dalam bentuk lain, dan dapat diperkuat, untuk penggunaan kita sehari-hari. Energi muncul dari berbagai macam bentuk, panas, cahaya, suhu, mekanik, elektrik, kimia, dan energi nuklir. Kita semua menggunakan energi-energi ini untuk keperluan kita sehari-hari, sperti berjalan, melompoat, makan makanan, menyetir mobil, bermain, dst. Secara umum, energi dapat dikelompokkan ke dalam 2 jenis, yaitu Energi yang dapat diperbaharui dan Energi yang tidak dapat diperbaharui. b. Energi Yang Tidak Dapat Diperbaharui Apa yang dimaksud dengan energi yang tidak dapat di perbarui ? Berdasarkan wikipedia (1) Sumber energi yang tak dapat terbarukan adalah sumber energi yang berasal dari alam yang tak dapat dibuat, dikembangkan, dibangkitkan, atau digunakan dalam skala terntu yang dapat mempertahankan keberadaannya, dan saat telah habis, tak ada kemungkinan untuk muncul lagi dimasa datang. Juga dapat didefinisikan sebagai sumber yang dihabiskan jauh lebih cepat dibandingkan kemunculannya kembali berdasarkan proses alam. Bahan bakar fosil (misalnya batubara, minyak, gas alam), beragam jenis bahan baku nuklir, merupakan contoh dari energi alam yang tidak dapat diperbaharui. Energi fosil terbuat dari elemen kimia karbon dan hydrogen. Energi fosil terbentuk dari jutaan tahun yang lalu, berasal dari tumbuh-tumbuhan dan hewan. Mereka terkubur di bawah pasir dan lumpur dimana hal ini dapat mencegah kebusukan. Semakin lama, akibat tekanan dan panas juga sehingga membentuk mereka menjadi batu bara, minyak, dan gas alam. Energi fosil biasa nya paling sering di temukan di lapisan bawah tanah yang saying dalam. Untuk mendapatkan batu bara digunakan tambang batu gara dengan cara menggali tanah. Alat pengeboran digunakan untuk mendapatkan minyak atau gas alam. Sumber daya alam seperti minyak, batubara dan gas dapat berubah bentuk menjadi kerak bumi dalam beberapa dekade. Sumber-sumber energi ini, merupakan sumber energi yang tak dapat terbarukan, ataupun dapat tumbuh kembali dalam waktu yang singkat. Sementara itu, dari
1
Makalah Konversi Tenaga Listrik |Energi Fosil Kelompok8 serangkaian energi fosil yang ada, energi nuklir adalah satu-satunya bentuk energi takterbarukan yang sisa energinya dapat digunakan kembali. 95% dari energi nuklir dapat digunakan lagi untuk pembangkit tenaga listrik. Sumber energi tak-terbarukan seperti batubara dan minyak jumlahnya semakin langka, dan pasokannya tidak dapat memenuhi kebutuhan pasar. Sumber daya alam seperti minyak dan gas merupakan bahan bakar utama dari sebagian besar industri di seluruh dunia. Namun terdapat masalah yang seringkali muncul pada energi tak-terbarukan ini, yang disebabkan karena suplainya yang dikendalikan oleh pihak tertentu saja. Pihak-pihak ini dapat mengatur harga dari bahan bakar jenis ini. Misalnya harga minyak dapat naik bila hal itu diinginkan oleh OPEC, suatu organisasi dunia di bidang perminyakan. Ketergantungan kita yang begitu besar terhadap sumber-sumber energi ini mengakibatkan terjadinya persaingan yang begitu ramai di dunia internasional untuk memebeli dan menjual sumber-sumber energi tak-terbarukan ini. Hal inilah yang membuat sebagian besar negara2 maju di dunia mulai beralih ke sumber-sumber energi-energi terbarukan seperti sinar matahari, angin, hidroelektrik, dan pasang-surut air laut. c. Penggunaan dan Jenis Energi Tak-Terbarukan Energi tak terbarukan adalah bentuk energi yang akan habis/berkurang dikenakan penghapusan. Energi jenis ini banyak sekali digunakan di lingkungan sekitar kita sehari-hari, seperti memasak, listrik, transportasi dan manfaktur. Sebanyak 85% dari energi yang digunakan oleh industri berasal dari jenis energi tak-terbarukan. Batubara merupakan sumber energi takterbarukan yang jumlahnyapaling banyak di bumi ini, yang jumlahnya mencapau triliunan ton. Pertambangan batubara banyak terdapat di benua eropa, Asia dan Amerika. Sementara sumber energi tak-terbarukan yang kedua terbanyak adalah minyak.
Sumber energi ini juga diubah dalam berbagai macam bentuk sehingga dapat digunakan untuk berbagai keperluan. Misalnya diubah ke dalam bentuk bensin, avtur, minya untuk pembakaran misalnya minyak tanah atau diesel. Pada gas alam, selain digunakan untuk keperluan industri, juga disalurkan ke rumah-rumah untuk digunakan sebagai kebutuhan sehari-hari. Energi-energi yang telah disebutkan diatas itu juga digunakan untuk membangkitkan listrik, dalam skala yang besar.
d. Keuntungan dari Sumber Energi Tak-Terbarukan Sumber-sumber energi seperti batubara atau minyak hadir secara alamiah dipermukaan bumi. Proses penambangan batubara relatif murah dan mudah. Sementara minyak merupakan sumber bahan bakar yang sangat efisien. Keseluruh sumber energi ini mudah diambil dari bumi
2
Makalah Konversi Tenaga Listrik |Energi Fosil Kelompok8 dan juga mudah digunakan. Bahkan gas alam jauh lebih ramah lingkungan bila dibandingkan dengan batubara dan minyak. e. Permasalah Energi Tak Terbarukan Sumber utama dari energi untuk saat ini adalah energi fosil, bagaimanapun juga ada 2 masalah, yaitu persediaan terbatas dari energi fosil nya dan perubahan iklim. Dan ada juga peringatan bahaya yang diakibatkan dari radiasi nuklir. a. Persediaan terbatas dari energi fosil Energi fosil dapat habis pada suatu hari nanti. Alternatif energi dibutuhkan. Dengan berkurang nya sumber daya energi fosil, menyebabkan nilai ekonomi juga meningkat. b. Perubahan iklim Ketika energi fosil terbakar mereka menghasilkan gas karbon dioksida. Karbon dioksida dapat menciptakan efek greenhouse karena terperangkap nya panas sinar matahari didalam bumi. Karena hal itu pemanasan global dapat terjadi.
Seperti telah dijelaskan, Sumber Energi yang Tak Terbarukan salah satunya Energi Fosil, terbagi menjadi 3 jenis utama : Batubara, Minyak, Gas Alam.
Minyak Bumia. Pembentukan Minyak Bumi Proses terbentuknya minyak bumi dijelaskan berdasarkan dua teori, yaitu: 1. Teori Anorganik Teori Anorganik dikemukakan oleh Berthelok (1866) yang menyatakan bahwa minyak bumi berasal dan reaksi kalsium karbida, CaC2 (dan reaksi antara batuan karbonat dan logam alkali) dan air menghasilkan asetilen yang dapat berubah menjadi minyak bumi pada temperatur dan tekanan tinggi. CaCO3 + Alkali CaC2 + HO HC = CH Minyak bumi 2. Teori Organik Teori Organik dikemukakan oleh Engker (1911) yang menyatakan bahwa minyak bumi terbentuk dari proses pelapukan dan penguraian secara anaerob jasad renik (mikroorganisme) dari tumbuhan laut dalam batuan berpori.
3
Makalah Konversi Tenaga Listrik |Energi Fosil Kelompok8 b. Pengolahan Minyak Bumi Minyak mentah (Crude oil) yang peroleh dari pengeboran berupa cairan hitam kental yang pemanfaatannya harus diolah terlebih dahulu. Pengeboran minyak bumi di Indonesia, terdapat di pantai utara Jawa (Cepu, Wonokromo, Cirebon), Sumatra (Aceh, Riau), Kalimantan (Tarakan, Balikpapan) dan Irian (Papua). Pengolahan minyak bumi melalui dua tahapan, diantaranya: a) Pengolahan Pertama Pada tahapan ini dilakukan distilasi bertingkat memisahkan fraksi-fraksi minyak bumi berdasarkan titik didihnya. Komponen yang titik didihnya lebih tinggi akan tetap berupa cairan dan turun ke bawah. Sedangkan titik didihnya lebih rendah akan menguap dan naik ke bagian atas melalui sangkup-sangkup yang disebut sangkup gelembung. b) Pengolahan Kedua Pada tahapan ini merupakan proses lanjutan hasil penyulingan bertingkat dengan proses sebagai berikut : 1. Perengkahan (cracking) 2. Ekstrasi 3. Kristalisasi 4. Pembersihan dari kontaminasi
c. Bensin Komposisi bensin terdiri dari n heptana dan iso oktana, yaitu:
d. Petrokimia Minyak bumi selain sebagai bahan bakar juga sebagai bahan industri kimia yang penting dan bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari. Bahan-bahan atau produk yang terbuat dari bahan dasarnya minyak dan gas bumi disebut petrokimia. Bahan-bahan petrokimia dapat digolongkan: plastik, serat sintetik, karet sintetik, pestisida, detergen, pelarut, pupuk, berbagai jenis obat dan vitamin.
4
Makalah Konversi Tenaga Listrik |Energi Fosil Kelompok8 Proses petrokimia umumnya melalui tiga tahapan, yaitu: 1. Mengubah minyak dan gas bumi menjadi bahan dasar petrokimia 2. Mengubah bahan dasar petrokimia menjadi produk antara, dan 3. Mengubah produk antara menjadi produk akhir yang dapat dimanfaatkan.
e. Waktu Yang Dibutuhkan Untuk Membentuk Minyak Bumi Sekitar 30-juta tahun di pertengahan jaman Cretaceous, pada akhir jaman dinosaurus, lebih dari 50% dari cadangan minyak dunia yang sudah diketahui terbentuk. Cadangan lainnya bahkan diperkirakan lebih tua lagi. Dari sebuah fosil yang diketemukan bersamaan dengan minyak bumi dari jaman Cambrian, diperkirakan umurnya sekitar 544 sampai 505-juta tahun yang lalu. Para geologis umumnya sependapat bahwa minyak bumi terbentuk selama jutaan tahun dari organisme, tumbuhan dan hewan, berukuran sangat kecil yang hidup di lautan purba. Begitu organisme laut ini mati, badannya terkubur di dasar lautan lalu tertimbun pasir dan lumpur, membentuk lapisan yang kaya zat organik yang akhirnya akan menjadi batuan endapan (sedimentary rock). Proses ini berulang terus, satu lapisan menutup lapisan sebelumnya. Lalu selama jutaan tahun berikutnya, lautan di bumi ada yang menyusut atau berpindah tempat. Deposit yang membentuk batuan endapan umumnya tidak cukup mengandung oksigen untuk mendekomposisi material organik tadi secara komplit. Bakteri mengurai zat ini, molekul demi molekul, menjadi material yang kaya hidrogen dan karbon. Tekanan dan temperatur yang semakin tinggi dari lapisan bebatuan di atasnya kemudian mendistilasi sisa-sisa bahan organik, lalu pelan-pelan mengubahnya menjadi minyak bumi dan gas alam. Bebatuan yang mengandung minyak bumi tertua diketahui berumur lebih dari 600-juta tahun. Yang paling muda berumur sekitar 1-juta tahun. Secara umum bebatuan dimana diketemukan minyak berumur antara 10juta dan 270-juta tahun.
f. Cara Menemukan Minyak Bumi Ada berbagai macam cara: observasi geologi, survei gravitasi, survei magnetik, survei seismik, membor sumur uji, atau dengan educated guess dan faktor keberuntungan. Survei gravitasi: metode ini mengukur variasi medan gravitasi bumi yang disebabkan perbedaan densitas material di struktur geologi kulit bumi. Survei magnetik: metode ini mengukur variasi medan magnetik bumi yang disebabkan perbedaan properti magnetik dari bebatuan di bawah permukaan.
5
Makalah Konversi Tenaga Listrik |Energi Fosil Kelompok8 Kedua survei ini biasanya dilakukan di wilayah yang luas seperti misalnya suatu cekungan (basin). Dari hasil pemetaan ini, baru metode seismik umumnya dilakukan. Survei seismik menggunakan gelombang kejut (shock-wave) buatan yang diarahkan untuk melalui bebatuan menuju target reservoir dan daerah sekitarnya. Oleh berbagai lapisan material di bawah tanah, gelombang kejut ini akan dipantulkan ke permukaan dan ditangkap oleh alat receivers sebagai pulsa tekanan (oleh hydrophone di daerah perairan) atau sebagai percepatan (oleh geophone di darat). Sinyal pantulan ini lalu diproses secara digital menjadi sebuah peta akustik bawah permukaan untuk kemudian dapat diinterpretasikan. Aplikasi metode seismik: 1. Tahap eksplorasi: untuk menentukan struktur dan stratigrafi endapan dimana sumur nanti akan digali. 2. Tahap penilaian dan pengembangan: untuk mengestimasi volume cadangan hidrokarbon dan untuk menyusun rencana pengembangan yang paling baik. 3. Pada fase produksi: untuk memonitor kondisi reservoir, seperti menganalisis kontak antar fluida reservoir (gas-minyak-air), distribusi fluida dan perubahan tekanan reservoir.
Setelah mengevaluasi reservoir, selanjutnya tahap mengembangkan reservoir. Yang pertama dilakukan adalah membangun sumur (well-construction) meliputi pemboran (drilling), memasang tubular sumur (casing) dan penyemenan (cementing). Lalu proses completion untuk membuat sumur siap digunakan. Proses ini meliputi perforasi yaitu pelubangan dinding sumur; pemasangan seluruh pipa-pipa dan katup produksi beserta asesorinya untuk mengalirkan minyak dan gas ke permukaan; pemasangan kepala sumur (wellhead atau chrismast tree) di permukaan; pemasangan berbagai peralatan keselamatan, pemasangan pompa kalau diperlukan, dsb. Jika dibutuhkan, metode stimulasi juga dilakukan dalam fase ini. Selanjutnya well-evaluation untuk mengevaluasi kondisi sumur dan formasi di dalam sumur. Teknik yang paling umum dinamakan logging yang dapat dilakukan pada saat sumur masih dibor ataupun sumurnya sudah jadi.
g. Beberapa Macam Jenis Sumur Di dunia perminyakan umumnya dikenal tiga macam jenis sumur. Pertama, sumur eksplorasi (sering disebut juga wildcat) yaitu sumur yang dibor untuk mentukan apakah terdapat minyak atau gas di suatu tempat yang sama sekali baru. Jika sumur eksplorasi menemukan minyak atau gas, maka beberapa sumur konfirmasi (confirmation well) akan dibor di beberapa tempat yang berbeda di sekitarnya untuk memastikan apakah kandungan hidrokarbonnya cukup untuk
6
Makalah Konversi Tenaga Listrik |Energi Fosil Kelompok8 dikembangkan. Ketiga, sumur pengembangan (development well) adalah sumur yang dibor di suatu lapangan minyak yang telah eksis. Tujuannya untuk mengambil hidrokarbon semaksimal mungkin dari lapangan tersebut. Istilah persumuran lainnya: Sumur produksi: sumur yang menghasilkan hidrokarbon, baik minyak, gas ataupun keduanya. Aliran fluida dari bawah ke atas. Sumur injeksi: sumur untuk menginjeksikan fluida tertentu ke dalam formasi (lihat Enhanced Oil Recovery di bagian akhir). Aliran fluida dari atas ke bawah. Sumur vertikal: sumur yang bentuknya lurus dan vertikal. Sumur berarah (deviated well, directional well): sumur yang bentuk geometrinya tidak lurus vertikal, bisa berbentuk huruf S, J atau L. Sumur horisontal: sumur dimana ada bagiannya yang berbentuk horisontal. Merupakan bagian dari sumur berarah.
BATUBARA Batu bara atau batubara adalah salah satu bahan bakar fosil. Pengertian umumnya adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, terbentuk dari endapan organik, utamanya adalah sisasisa tumbuhan dan terbentuk melalui proses pembatubaraan. Unsur-unsur utamanya terdiri darikarbon, hidrogen dan oksigen. Batu bara juga adalah batuan organik yang memiliki sifat-sifat fisika dan kimia yang kompleks yang dapat ditemui dalam berbagai bentuk. a. Materi pembentuk batu bara Hampir seluruh pembentuk batu bara berasal dari tumbuhan. Jenis-jenis tumbuhan pembentuk batu bara dan umurnya menurut Diessel (1981) adalah sebagai berikut:
Alga, dari Zaman Pre-kambrium hingga Ordovisium dan bersel tunggal. Sangat sedikit endapan batu bara dari perioda ini. Silofita, dari Zaman Silur hingga Devon Tengah, merupakan turunan dari alga. Sedikit endapan batu bara dari perioda ini. Pteridofita, umur Devon Atas hingga Karbon Atas. Materi utama pembentuk batu bara berumur Karbon di Eropa dan Amerika Utara. Tetumbuhan tanpa bunga dan biji, berkembang biak dengan spora dan tumbuh di iklim hangat. Gimnospermae, kurun waktu mulai dari Zaman Permian hingga Kapur Tengah. Tumbuhan heteroseksual, biji terbungkus dalam buah, semisal pinus, mengandung kadar getah (resin)
7
Makalah Konversi Tenaga Listrik |Energi Fosil Kelompok8 tinggi. Jenis Pteridospermae seperti gangamopteris dan glossopteris adalah penyusun utama batu bara Permian seperti di Australia, India dan Afrika.
Angiospermae, dari Zaman Kapur Atas hingga kini. Jenis tumbuhan modern, buah yang menutupi biji, jantan dan betina dalam satu bunga, kurang bergetah dibanding gimnospermae sehingga, secara umum, kurang dapat terawetkan.
b. Kelas dan jenis batu bara Berdasarkan tingkat proses pembentukannya yang dikontrol oleh tekanan, panas dan waktu, batu bara umumnya dibagi dalam lima kelas: antrasit, bituminus, sub-bituminus, lignit dan gambut.
Antrasit adalah kelas batu bara tertinggi, dengan warna hitam berkilauan (luster) metalik, mengandung antara 86% - 98% unsur karbon (C) dengan kadar air kurang dari 8%. Bituminus mengandung 68 - 86% unsur karbon (C) dan berkadar air 8-10% dari beratnya. Kelas batu bara yang paling banyak ditambang di Australia. Sub-bituminus mengandung sedikit karbon dan banyak air, dan oleh karenanya menjadi sumber panas yang kurang efisien dibandingkan dengan bituminus. Lignit atau batu bara coklat adalah batu bara yang sangat lunak yang mengandung air 3575% dari beratnya. Gambut, berpori dan memiliki kadar air di atas 75% serta nilai kalori yang paling rendah.
c. Pembentukan batu bara Proses perubahan sisa-sisa tanaman menjadi gambut hingga batu bara disebut dengan istilah pembatu baraan (coalification). Secara ringkas ada 2 tahap proses yang terjadi, yakni:
Tahap Diagenetik atau Biokimia, dimulai pada saat material tanaman terdeposisi hingga lignit terbentuk. Agen utama yang berperan dalam proses perubahan ini adalah kadar air, tingkat oksidasi dan gangguan biologis yang dapat menyebabkan proses pembusukan (dekomposisi) dan kompaksi material organik serta membentuk gambut. Tahap Malihan atau Geokimia, meliputi proses perubahan dari lignit menjadi bituminus dan akhirnya antrasit.
8
Makalah Konversi Tenaga Listrik |Energi Fosil Kelompok8 d. Batu bara di Indonesia Di Indonesia, endapan batu bara yang bernilai ekonomis terdapat di cekungan Tersier, yang terletak di bagian barat Paparan Sunda (termasuk Pulau Sumatera dan Kalimantan), pada umumnya endapan batu bara ekonomis tersebut dapat dikelompokkan sebagai batu bara berumur Eosen atau sekitar Tersier Bawah, kira-kira 45 juta tahun yang lalu dan Miosen atau sekitar Tersier Atas, kira-kira 20 juta tahun yang lalu menurut Skala waktu geologi. Batu bara ini terbentuk dari endapan gambut pada iklim purba sekitar khatulistiwa yang mirip dengan kondisi kini. Beberapa diantaranya tegolong kubah gambut yang terbentuk di atas muka air tanah rata-rata pada iklim basah sepanjang tahun. Dengan kata lain, kubah gambut ini terbentuk pada kondisi dimana mineral-mineral anorganik yang terbawa air dapat masuk ke dalam sistem dan membentuk lapisan batu bara yang berkadar abu dan sulfur rendah dan menebal secara lokal. Hal ini sangat umum dijumpai pada batu bara Miosen. Sebaliknya, endapan batu bara Eosen umumnya lebih tipis, berkadar abu dan sulfur tinggi. Kedua umur endapan batu bara ini terbentuk pada lingkungan lakustrin, dataran pantai atau delta, mirip dengan daerah pembentukan gambut yang terjadi saat ini di daerah timur Sumatera dan sebagian besar Kalimantan.
e. Endapan batu bara Eosen Endapan ini terbentuk pada tatanan tektonik ekstensional yang dimulai sekitar Tersier Bawah atau Paleogen pada cekungan-cekungan sedimen di Sumatera dan Kalimantan. Ekstensi berumur Eosen ini terjadi sepanjang tepian Paparan Sunda, dari sebelah barat Sulawesi, Kalimantan bagian timur, Laut Jawa hingga Sumatera. Dari batuan sedimen yang pernah ditemukan dapat diketahui bahwa pengendapan berlangsung mulai terjadi pada Eosen Tengah. Pemekaran Tersier Bawah yang terjadi pada Paparan Sunda ini ditafsirkan berada pada tatanan busur dalam, yang disebabkan terutama oleh gerak penunjaman Lempeng IndoAustralia.[3] Lingkungan pengendapan mula-mula pada saat Paleogen itu non-marin, terutama fluviatil, kipas aluvial dan endapan danau yang dangkal. Di Kalimantan bagian tenggara, pengendapan batu bara terjadi sekitar Eosen Tengah - Atas namun di Sumatera umurnya lebih muda, yakni Eosen Atas hingga Oligosen Bawah. Di Sumatera bagian tengah, endapan fluvial yang terjadi pada fasa awal kemudian ditutupi oleh endapan danau (non-marin). Berbeda dengan yang terjadi di Kalimantan bagian tenggara dimana endapan fluvial kemudian ditutupi oleh lapisan batu bara yang terjadi pada dataran pantai yang kemudian ditutupi di atasnya secara transgresif oleh sedimen marin berumur Eosen Atas.
9
Makalah Konversi Tenaga Listrik |Energi Fosil Kelompok8 Endapan batu bara Eosen yang telah umum dikenal terjadi pada cekungan berikut: Pasir dan Asam-asam (Kalimantan Selatan dan Timur), Barito (Kalimantan Selatan), Kutai Atas (Kalimantan Tengah dan Timur), Melawi dan Ketungau (Kalimantan Barat), Tarakan (Kalimantan Timur), Ombilin (Sumatera Barat) dan Sumatera Tengah (Riau).
f. Endapan batu bara Miosen Pada Miosen Awal, pemekaran regional Tersier Bawah - Tengah pada Paparan Sunda telah berakhir. Pada Kala Oligosen hingga Awal Miosen ini terjadi transgresi marin pada kawasan yang luas dimana terendapkan sedimen marin klastik yang tebal dan perselingan sekuen batugamping. Pengangkatan dan kompresi adalah kenampakan yang umum pada tektonik Neogen di Kalimantan maupun Sumatera. Endapan batu bara Miosen yang ekonomis terutama terdapat di Cekungan Kutai bagian bawah (Kalimantan Timur), Cekungan Barito (Kalimantan Selatan) dan Cekungan Sumatera bagian selatan. Batu bara Miosen juga secara ekonomis ditambang di Cekungan Bengkulu. Batu bara ini umumnya terdeposisi pada lingkungan fluvial, delta dan dataran pantai yang mirip dengan daerah pembentukan gambut saat ini di Sumatera bagian timur. Ciri utama lainnya adalah kadar abu dan belerang yang rendah. Namun kebanyakan sumberdaya batu bara Miosen ini tergolong sub-bituminus atau lignit sehingga kurang ekonomis kecuali jika sangat tebal (PT Adaro) atau lokasi geografisnya menguntungkan. Namun batu bara Miosen di beberapa lokasi juga tergolong kelas yang tinggi seperti pada Cebakan Pinang dan Prima (PT KPC), endapan batu bara di sekitar hilir Sungai Mahakam, Kalimantan Timur dan beberapa lokasi di dekat Tanjungenim, Cekungan Sumatera bagian selatan.
g. Gasifikasi batu bara Coal gasification adalah sebuah proses untuk mengubah batu bara padat menjadi gas batu bara yang mudah terbakar (combustible gases), setelah proses pemurnian gas-gas ini karbon monoksida (CO), karbon dioksida (CO2), hidrogen (H), metan (CH4), dan nitrogen (N2) dapat digunakan sebagai bahan bakar. hanya menggunakan udara dan uap air sebagai reacting-gas kemudian menghasilkan water gas atau coal gas, gasifikasi secara nyata mempunyai tingkat emisi udara, kotoran padat dan limbah terendah. Tetapi, batu bara bukanlah bahan bakar yang sempurna. Terikat di dalamnya adalah sulfur dan nitrogen, bila batu bara ini terbakar kotoran-kotoran ini akan dilepaskan ke udara, bila mengapung di udara zat kimia ini dapat menggabung dengan uap air (seperti contoh kabut) dan tetesan yang jatuh ke tanah seburuk bentuk asam sulfurik dan nitrit, disebut sebagai "hujan asam" acid rain. Disini juga ada noda mineral kecil, termasuk kotoran yang umum tercampur
10
Makalah Konversi Tenaga Listrik |Energi Fosil Kelompok8 dengan batu bara, partikel kecil ini tidak terbakar dan membuat debu yang tertinggal di coal combustor, beberapa partikel kecil ini juga tertangkap di putaran combustion gases bersama dengan uap air, dari asap yang keluar dari cerobong beberapa partikel kecil ini adalah sangat kecil setara dengan rambut manusia.
h. Cara Pembuatan Batu Bara Ada beberapa cara. Contoh sulfur, sulfur adalah zat kimia kekuningan yang ada sedikit di batu bara, pada beberapa batu bara yang ditemukan di Ohio, Pennsylvania, West Virginia dan eastern states lainnya, sulfur terdiri dari 3 sampai 10 % dari berat batu bara, beberapa batu bara yang ditemukan di Wyoming, Montana dan negara-negara bagian sebelah barat lainnya sulfur hanya sekitar 1/100ths (lebih kecil dari 1%) dari berat batu bara. Penting bahwa sebagian besar sulfur ini dibuang sbelum mencapai cerobong asap. Satu cara untuk membersihkan batu bara adalah dengan cara mudah memecah batu bara ke bongkahan yang lebih kecil dan mencucinya. Beberapa sulfur yang ada sebagai bintik kecil di batu bara disebut sebagai "pyritic sulfur " karena ini dikombinasikan dengan besi menjadi bentuk iron pyrite, selain itu dikenal sebagai "fool's gold dapat dipisahkan dari batu bara. Secara khusus pada proses satu kali, bongkahan batu bara dimasukkan ke dalam tangki besar yang terisi air , batu bara mengambang ke permukaan ketika kotoran sulfur tenggelam. Fasilitas pencucian ini dinamakan "coal preparation plants" yang membersihkan batu bara dari pengotor-pengotornya. Tidak semua sulfur bisa dibersihkan dengan cara ini, bagaimanapun sulfur pada batu bara adalah secara kimia benar-benar terikat dengan molekul karbonnya, tipe sulfur ini disebut "organic sulfur," dan pencucian tak akan menghilangkannya. Beberapa proses telah dicoba untuk mencampur batu bara dengan bahan kimia yang membebaskan sulfur pergi dari molekul batu bara, tetapi kebanyakan proses ini sudah terbukti terlalu mahal, ilmuan masih bekerja untuk mengurangi biaya dari prose pencucian kimia ini. Kebanyakan pembangkit tenaga listrik modern dan semua fasilitas yang dibangun setelah 1978 telah diwajibkan untuk mempunyai alat khusus yang dipasang untuk membuang sulfur dari gas hasil pembakaran batu bara sebelum gas ini naik menuju cerobong asap. Alat ini sebenarnya adalah "flue gas desulfurization units," tetapi banyak orang menyebutnya "scrubbers" karena mereka men-scrub (menggosok) sulfur keluar dari asap yang dikeluarkan oleh tungku pembakar batu bara.
11
Makalah Konversi Tenaga Listrik |Energi Fosil Kelompok8 i. Sumberdaya Batubara Potensi sumberdaya batu bara di Indonesia sangat melimpah, terutama di Pulau Kalimantan dan Pulau Sumatera, sedangkan di daerah lainnya dapat dijumpai batu bara walaupun dalam jumlah kecil dan belum dapat ditentukan keekonomisannya, seperti di Jawa Barat, Jawa Tengah, Papua, dan Sulawesi. Di Indonesia, batu bara merupakan bahan bakar utama selain solar (diesel fuel) yang telah umum digunakan pada banyak industri, dari segi ekonomis batu bara jauh lebih hemat dibandingkan solar, dengan perbandingan sebagai berikut: Solar Rp 0,74/kilokalori sedangkan batu bara hanya Rp 0,09/kilokalori, (berdasarkan harga solar industri Rp. 6.200/liter). Dari segi kuantitas batu bara termasuk cadangan energi fosil terpenting bagi Indonesia. Jumlahnya sangat berlimpah, mencapai puluhan milyar ton. Jumlah ini sebenarnya cukup untuk memasok kebutuhan energi listrik hingga ratusan tahun ke depan. Sayangnya, Indonesia tidak mungkin membakar habis batu bara dan mengubahnya menjadi energis listrik melalui PLTU. Selain mengotori lingkungan melalui polutan CO2, SO2, NOx dan CxHy cara ini dinilai kurang efisien dan kurang memberi nilai tambah tinggi. Batu bara sebaiknya tidak langsung dibakar, akan lebih bermakna dan efisien jika dikonversi menjadi migas sintetis, atau bahan petrokimia lain yang bernilai ekonomi tinggi. Dua cara yang dipertimbangkan dalam hal ini adalah likuifikasi (pencairan) dan gasifikasi (penyubliman) batu bara. Membakar batu bara secara langsung (direct burning) telah dikembangkan teknologinya secara continue, yang bertujuan untuk mencapai efisiensi pembakaran yang maksimum, cara-cara pembakaran langsung seperti: fixed grate, chain grate, fluidized bed, pulverized, dan lain-lain, masing-masing mempunyai kelebihan dan kelemahannya.
Gas AlamGas alam sering juga disebut sebagai gas bumi atau gas rawa, adalah bahan bakar fosil berbentuk gas yang terutama terdiri darimetana CH4). Ia dapat ditemukan di ladang minyak, ladang gas bumi dan juga tambang batu bara. Ketika gas yang kaya dengan metana diproduksi melalui pembusukan oleh bakteri anaerobik dari bahan-bahan organik selain dari fosil, maka ia disebut biogas. Sumber biogas dapat ditemukan di rawa-rawa, tempat pembuangan akhir sampah, serta penampungan kotoran manusia dan hewan. a. Komposisi Pembentuk Gas Alam Komponen utama dalam gas alam adalah metana (CH4), yang merupakan molekul hidrokarbon rantai terpendek dan teringan. Gas alam juga mengandung
12
Makalah Konversi Tenaga Listrik |Energi Fosil Kelompok8 molekul-molekul hidrokarbon yang lebih berat seperti etana (C2H6), propana (C3H8) dan butana (C4H10), selain juga gas-gas yang mengandung sulfur (belerang). Gas alam juga merupakan sumber utama untuk sumber gas helium. Metana adalah gas rumah kaca yang dapat menciptakan pemanasan global ketika terlepas ke atmosfer, dan umumnya dianggap sebagai polutan ketimbang sumber energi yang berguna. Meskipun begitu, metana di atmosfer bereaksi dengan ozon, memproduksi karbon dioksida dan air, sehingga efek rumah kaca dari metana yang terlepas ke udara relatif hanya berlangsung sesaat. Sumber metana yang berasal dari makhluk hidup kebanyakan berasal dari rayap, ternak (mamalia) dan pertanian (diperkirakan kadar emisinya sekitar 15, 75 dan 100 juta ton per tahun secara berturut-turut).
Komponen Metana (CH4) Etana (C2H6)
% 80-95 5-15
Propana (C3H8) and Butane (C4H10) < 5
Nitrogen, helium, karbon dioksida (CO2), hidrogen sulfida (H2S), dan air dapat juga terkandung di dalam gas alam. Merkuri dapat juga terkandung dalam jumlah kecil. Komposisi gas alam bervariasi sesuai dengan sumber ladang gasnya. Campuran organosulfur dan hidrogen sulfida adalah kontaminan (pengotor) utama dari gas yang harus dipisahkan . Gas dengan jumlah pengotor sulfur yang signifikan dinamakan sour gas dan sering disebut juga sebagai "acid gas (gas asam)". Gas alam yang telah diproses dan akan dijual bersifat tidak berasa dan tidak berbau. Akan tetapi, sebelum gas tersebut didistribusikan ke pengguna akhir, biasanya gas tersebut diberi bau dengan menambahkan thiol, agar dapat terdeteksi bila terjadi kebocoran gas. Gas alam yang telah diproses itu sendiri sebenarnya tidak berbahaya, akan tetapi gas alam tanpa proses dapat menyebabkan tercekiknya pernafasan karena ia dapat mengurangi kandungan oksigen di udara pada level yang dapat membahayakan. Gas alam dapat berbahaya karena sifatnya yang sangat mudah terbakar dan menimbulkan ledakan. Gas alam lebih ringan dari udara, sehingga cenderung mudah tersebar di atmosfer. Akan tetapi bila ia berada dalam ruang tertutup, seperti dalam rumah, konsentrasi gas dapat mencapai titik campuran yang mudah meledak, yang jika tersulut api, dapat menyebabkan ledakan yang dapat menghancurkan bangunan. Kandungan metana yang berbahaya di udara adalah antara 5% hingga 15%.
13
Makalah Konversi Tenaga Listrik |Energi Fosil Kelompok8 Ledakan untuk gas alam terkompresi di kendaraan, umumnya tidak mengkhawatirkan karena sifatnya yang lebih ringan, dan konsentrasi yang di luar rentang 5 - 15% yang dapat menimbulkan ledakan.
b. Penyimpanan dan Transportasi Gas Alam Metode penyimpanan gas alam dilakukan dengan "Natural Gas Underground Storage", yakni suatu ruangan raksasa di bawah tanah yang lazim disebut sebagai "salt dome" yakni kubahkubah di bawah tanah yang terjadi dari reservoir sumber-sumber gas alam yang telah depleted. Hal ini sangat tepat untuk negeri 4 musim. Pada musim panas saat pemakaian gas untuk pemanas jauh berkurang (low demand), gas alam diinjeksikan melalui kompresor-kompresor gas kedalam kubah di dalam tanah tersebut. Pada musim dingin, dimana terjadi kebutuhan yang sangat signifikan, gas alam yang disimpan di dalam kubah bawah tanah dikeluarkan untuk disalurkan kepada konsumen yang membutuhkan. Bagi perusahaan (operator) penyedia gas alam, cara ini sangat membantu untuk menjaga stabilitas operasional pasokan gas alam melalui jaringan pipa gas alam. Pada dasarnya sistem transportasi gas alam meliputi :
Transportasi melalui pipa salur. Transportasi dalam bentuk Liquefied Natural Gas (LNG) dengan kapal tanker LNG untuk pengangkutan jarak jauh. Transportasi dalam bentuk Compressed Natural Gas (CNG), baik di daratan dengan road tanker maupun dengan kapal tanker CNG di laut, untuk jarak dekat dan menengah (antar pulau).
Di Indonesia, Badan Pengatur Hilir Migas (BPH Hilir Migas) telah menyusun Master Plan "Sistem Jaringan Induk Transmisi Gas Nasional Terpadu". Dalam waktu yang tidak lama lagi sistem jaringan pipa gas alam akan membentang sambung menyambung dari Nang roe Aceh Darussalam-Sumatera Utara-Sumatera Tengah-Sumatera Selatan-Jawa-Sulawesi dan Kalimantan. Saat ini jaringan pipa gas di Indonesia dimiliki oleh PERTAMINA dan PGN dan masih terlokalisir terpisah-pisah pada daerah-daerah tertentu, misalnya di Sumatera Utara, Sumatera Tengah, Sumatera Selatan, Jawa Barat, Jawa Timur dan Kalimantan Timur. Carrier LNG dapat digunakan untuk mentransportasi gas alam cair (liquefied natural gas, LNG) menyebrangi samudra, sedangkan truk tangkidapat membawa gasa alam cair atau gas alam terkompresi (compressed natural gas, CNG) dalam jarak dekat. Mereka dapat mentransportasi gas alam secara langsung ke pengguna-akhir atau ke titik distribusi, seperti jalur pipa untuk transportasi lebih lanjut. Hal ini masih membutuhkan biaya yang besar untuk fasilitas tambahan
14
Makalah Konversi Tenaga Listrik |Energi Fosil Kelompok8 untuk pencairan gas atau kompresi di titik produksi, dan penggasan atau dekompresi di titik pengguna-akhir atau ke jalur pipa.
c. Pemanfaatan Gas Alam Secara garis besar pemanfaatan gas alam dibagi atas 3 kelompok yaitu :
Gas alam sebagai bahan bakar, antara lain sebagai bahan bakar Pembangkit Listrik Tenaga Gas/Uap, bahan bakar industri ringan, menengah dan berat, bahan bakar kendaraan bermotor (BBG/NGV), sebagai gas kota untuk kebutuhan rumah tangga hotel, restoran dan sebagainya. Gas alam sebagai bahan baku, antara lain bahan baku pabrik pupuk, petrokimia, metanol, bahan baku plastik (LDPE = low density polyethylene, LLDPE = linear low density polyethylene, HDPE = high density polyethylen, PE= poly ethylene, PVC=poly vinyl chloride, C3 dan C4-nya untuk LPG, CO2-nya untuk soft drink, dry ice pengawet makanan, hujan buatan, industri besi tuang, pengelasan dan bahan pemadam api ringan. Gas alam sebagai komoditas energi untuk ekspor, yakni Liquefied Natural Gas (LNG.
Teknologi mutakhir juga telah dapat memanfaatkan gas alam untuk air conditioner (AC=penyejuk udara), seperti yang digunakan di bandara Bangkok, Thailand dan beberapa bangunan gedung perguruan tinggi di Australia.
d. Gas Alam di Indonesia Pemanfaatan gas alam di Indonesia dimulai pada tahun 1960-an dimana produksi gas alam dari ladang gas alam PT Stanvac Indonesia di Pendopo, Sumatera Selatan dikirim melalui pipa gas ke pabrik pupuk Pusri IA, PT Pupuk Sriwidjaja di Palembang. Perkembangan pemanfaatan gas alam di Indonesia meningkat pesat sejak tahun 1974, dimana PERTAMINA mulai memasok gas alam melalui pipa gas dari ladang gas alam di Prabumulih, Sumatera Selatan ke pabrik pupuk Pusri II, Pusri III dan Pusri IV di Palembang. Karena sudah terlalu tua dan tidak efisien, pada tahun 1993 Pusri IA ditutup,dan digantikan oleh Pusri IB yang dibangun oleh putera-puteri bangsa Indonesia sendiri. Pada masa itu Pusri IB merupakan pabrik pupuk paling modern di kawasan Asia, karena menggunakan teknologi tinggi. Di Jawa Barat, pada waktu yang bersamaan, 1974, PERTAMINA juga memasok gas alam melalui pipa gas dari ladang gas alam di lepas pantai (off shore) laut Jawa dan kawasan Cirebon untuk pabrik pupuk dan industri menengah dan berat di kawasan Jawa Barat dan Cilegon Banten. Pipa gas alam yang membentang dari kawasan Cirebon menuju Cilegon, Banten memasok gas alam antara lain ke
15
Makalah Konversi Tenaga Listrik |Energi Fosil Kelompok8 pabrik semen, pabrik pupuk, pabrik keramik, pabrik baja dan pembangkit listrik tenaga gas dan uap. Selain untuk kebutuhan dalam negeri, gas alam di Indonesia juga di ekspor dalam bentuk LNG (Liquefied Natural Gas) Salah satu daerah penghasil gas alam terbesar di Indonesia adalah Nanggre Aceh Darussalam. Sumber gas alam yang terdapat di daerah Kota Lhokseumawe dikelola oleh PT Arun NGL Company. Gas alam telah diproduksikan sejak tahun 1979 dan diekspor ke Jepang dan Korea Selatan. Selain itu di Krueng Geukuh, Nanggre Aceh Barh (kabupaten Aceh Utara) juga terdapat PT Pupuk Iskandar Muda pabrik pupuk urea, dengan bahan baku dari gas alam.
KesimpulanSumber-sumber energi begitu banyak terdapat di Indonesia, seperti batubara atau minyak hadir secara alamiah dapat ditemukan diberbagai belahan nusantara. Keseluruh sumber energi ini mudah diambil dari bumi dan juga mudah digunakan. Bahkan gas alam jauh lebih ramah lingkungan bila dibandingkan dengan batubara dan minyak. Energi jenis ini banyak sekali digunakan di lingkungan sekitar kita sehari-hari, seperti memasak, listrik, transportasi dan manfaktur. Sebanyak 85% dari energi yang digunakan oleh industri berasal dari jenis energi tak-terbarukan. Namun, sumber-sumber energi ini tetaplah sumber energi yang tak terbarukan yang jumlahnya akan habis suatu saat nanti. Selain berbagai keuntungan yang diberikan oleh Energi fosil, sebagai pemasok energi sebanyak 85% di seluruh dunia, energi ini juga mengundang berbagai macam bahaya. Bebrapa dampaknya sudah sangat terasa di kehidupan dunia ini sehari-hari. Sisa pembakaran yang ditimbulkan oleh berbagai macam energi fosil menghasilkan polusi yang mencemari lingkungan. Energi fosil memang tidak ramah lingkungan, bahkan Bahan Bakar Gas sekalipun mengeluarkan polusi walaupun relatif lebih kecil bila dibandingkan dengan kedua jenis bahan bakar fosil lainnya (Minyak, dan Batubara). Lebih lanjut lagi, polusi yang telah terlampau parah dapat mengakibatkan perubahan iklim. Hal ini ditandai dengan berbagai gejala alam yang dahulu tidak muncul, seperti sekarang ini. Batubara memiliki peran yang signifikan dalam memicu terjadinya Hujan Asam, karena polutan yang diakibatkan pada proses pembakarannya. Selain dampak pada lingkungan, energi fosil ini juga berpengaruh pada human, dan hewan disekitarnya. Misalnya pada penambangan batubara dan uranium didalam perut bumi dapat mengakibatkan efek buruk pada kesehatan pekerjanya. Para pekerja ini memiliki
16
Makalah Konversi Tenaga Listrik |Energi Fosil Kelompok8 kecenderungan memiliki tingkat kematian akibat kanker yang tinggi. Proses ini juga merugikan lingkungan dan kondisi tumbuhan disekitarnya. Karena terbatasnya sumber daya tak-terbarukan ini, sementara proses peralihan menuju penggunaan sumber daya terbarukan yang masih lambat, maka kita perlu untuk melakukan beberapa upaya untuk menghemat penggunaan energi tak-terbarukan ini, serta pemanfaatan beberapa energi terbarukan yang sudah ada. Misalnya mengoptimalkan produksi dan pemanfaatan biodisel. Terutaman pada sarana transportasi yang masih menjadikan bahan bakar utama minyak dan batu bara, agar dapat dikonversi dengan biodisel. Selain itu dapat dilakukan pemanfaatan dan pengembangan biogas dari limbah ternak untuk pemenuhan energi perdesaan, sebagai pengganti bahan bakar minyak tanah.
17
