SUMBER BAHAN BAKAR DARI LIMBAH PADAT PADA PEMBANGKIT LISTRIK DI PABRIK KELAPA SAWIT

(1)

SUMBER BAHAN BAKAR DARI LIMBAH PADAT PADA

PEMBANGKIT LISTRIK DI PABRIK KELAPA SAWIT

Arnawan Hasibuan1_,_{Muzamir Isa}2_,_{Widyana Verawaty Siregar}3_,_{I Made Ari Nrartha}4

1,2_{School of Electrical System Engineering, University Malaysia Perlis, Malaysia} 1)_{Jurusan Teknik Elektro, Universitas Malikussaleh, Indonesia}

2)_{School of Electrical System Engineering, University Malaysia Perlis, Malaysia} 3)_{Jurusan Manajemen, Universitas Malikussaleh, Indonesia}

4)_{Jurusan Teknik Elektro, Universitas Mataram, Indonesia}

ABSTRAK

Dalam paper ini memaparkan bagaimana limbah padat (cangkang dan serat) pada pabrik kelapa sawit dapat digunakan untuk sumber energi sebagai bahan bakar pada pembangkit listrik. Potensi jumlah bahan bakar (cangkang dan serat) 12.480 Kg/jam dan kebutuhan bahan bakar boiler sebesar 10.804,26 Kg/jam. Dari kapasitas turbin-generator sebesar 1592 kW yang dimanfaatkan untuk keperluan proses minyak sawit dalam pabrik sebesar 1.326,92 kWh. Dari kajian ini menyimpulkan bahwa limbah padat dari pabrik kelapa sawit jika dimanfaatkan sebagai bahan bakar pembangkit listrik tenaga uap dapat memenuhi kebutuhan energi listrik pada barik itu. Kelebihan bahan bakar yang tersedia sebesar 1675,74 kg/jam dapat juga dimanfaatkan untuk kebutuhan energi listrik di luar kebutuhan pengolahan kelapa sawit, misalnya untuk menyikapi kurangnya pasokan daya listrik untuk masyarakat daripada PLN, juga dapat dipasarkan untuk dijual pada pihak lain yang memerlukannya seperti untuk pupuk dan lain sebagainya

Kata kunci : Limbah padat, Bahan Bakar, Pembangkit Listrik Tenaga Uap

I. PENDAHULUAN

Pemanfaatan limbah padat yang berasal dari hasil proses industri minyak sawit sebagai bahan bakar sagat baik demi memenuhi kebutuhan energi listrik pada pabrik kelapa sawit (PKS). Pemanfaatannya dijadikan bahan bakar pada boiler untuk menghasilkan energi uap untuk penggerak turbin-generator sebagai pembangkit listrik.

Salah satu PKS swasta yang melaksanakan proses industri minyak sawit yaitu PT Asam Jawa yang berada di Desa Pangarungan Kecamatan Torgamba Kabupaten Labuhan Batu Selatan Sumatera Utara.

Pada (PKS) PT. Asam Jawa ini mengolah bahan baku kelapa sawit menjadi minyak mentah sawit (CPO). Untuk mengolah kelapa sawit tersebut menggunakan boiler sebagai pembangkit listrik tenaga uap (turbin-generator).Dalam proses pengolahan kelapa sawit dibutuhkan daya listrik sebesar 641,14 kW/jam sedangkan daya yang dihasilkan oleh setiap turbin uap tidak selamanya mencukupi dalam pengolahan kelapa sawit dikarenakan produksi uap dari boiler tidak stabil (kurang). Kekurangan daya tersebut disuplai dari genset.

Dalam paper ini akan memaparkan berapa konsumsi energi listrik pada proses pengolahan kelapa sawit pada sebuah Pabrik Kelapa Sawit (PKS) dan berapa besar potensi energi yang dapat dihasilkan dari limbah padat dari pengolahan kelapa sawit sebagai bahan bakar pada pembangkit tenaga listrik pada PKS PT. Asam Jawa.

II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Limbah Padat Kelapa Sawit

Dari sisa pengolahan buah kelapa sawit menjadi minyak mentah kelapa sawit curd palm oil (CPO) diperoleh limbah yang memungkinkan untuk dimanfaatkan sebagai sumber bahan bakar. Limbah yang dimaksud adalah limbah padat yang termasuk dalam kategori biomassa. Energi biomassa limbah padat kelapa sawit merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang dapat menjawab kebutuhan energi

(2)

alternatif. Limbah kelapa sawit ini memiliki kandungan kalori adalah cangkang memiliki nilai kalori 3890 kkal/kg, serabut 2309 kkal/kg, dan tankos (tandan kosong) 2250 kkal/kg.

Persentasi dari hasil pengolahan kelapa sawit di PT. Asam Jawa dapat dilihat pada gambar 1.

Gambar 1. Persentasi penfolahan minyak sawit

Dari gambar 1 dapat kita ketahui bahwa persentasi untuk limbah padat cangkang 6,4 %, serabut 14,4 %, dan tankos (tandan kosong) 21 %.

2.2 Ketel Uap (Boiler) Pada Pabrik Kelapa Sawit

Dalam pabrik kelapa sawit ketel uap (Boiler) merupakan jantung dari sebuah pabrik kelapa sawit. Dimana, ketel uap ini lah yang menjadi sumber tenaga dan sumber uap yang akan dipakai untuk mengolah kelapa sawit. Ketel uap merupakan suatu alat konversi energi yang merubah air menjadi uap dengan cara pemanasan dan panas yang dibutuhkan air untuk penguapan diperoleh dari pembakaran bahan bakar pada ruang bakar ketel uap.

Gambar 2. Boiler dan ketel uap jenis pipa api

Sebagian besar ketel uap yang digunakan pada pabrik kelapa sawit adalah ketel uap yang menghasilkan uap superheated, dimana uap ini digunakan pertama kali untuk memutar turbin sebagai pembangkit tenaga listrik kemudian sisa uap dari pembangkit yang disebut kondensat digunakan sebagai pemanasan TBS pada sterilizer.

Menurut jenisnya ketel uap terbagi menjadi 2 bagian yaitu, ketel pipa air dan ketel pipa api. Ketel yang digunakan pada pabrik kelapa sawit PT. Asam Jawa adalah adalah ketel pipa api, maksudnya adalah api berada didalam pipa memanskan air yang berada diluar pipa.

2.3 Proses Konversi Energi Limbah Padat Kelapa Sawit

Untuk memperoleh energi listrik terdapat tahapan-tahapan dari sumber bahan bakar menjadi energi listrik. Dari Gambar 2 terlihat bahwa cangkang dan serabut dimasukkan ke dalam ruang bakar digunakan sebagai bahan bakar untuk memanaskan ketel uap sehingga menghasilkan uap yang betekanan tingggi.

Ketel uap yang digunakan dalam proses pembakaran limbah ini adalah tipe khusus yang menggunakan sistem grate. Berbeda dengan bahan bakar lain yang tidak menggunakan sistem grate. Cangkang dan serabut ini dalam penggunaannya menggunakan 25% cangkang dan serabut 75%, hal ini dikarenakan spesifikasi boiler.

Bila penggunaannya tidak sesuai maka akan merusak grate-nya. Setelah dari pembakaran cangkang dan serabut akan memanaskan air sehingga menghasilkan uap. Uap yang bertekanan tinggi dari boiler (20

(3)

kg/cm2_{280 C}0_{) mengalir melalui nozzle yang sekalius mengurangi tekanan uap sampai menjadi}

bertekanan (19 kg/cm2_{260 C}0_{) diatur dengan efisiensi 85%. Poros turbin berputar dengan kecepatan}

yang cukup tinggi direduksi kecepatan putarnya oleh reduction gear yang dipasang antara turbin dan generator sehingga diperoleh sinkronissi kecepatan anatara turbin dan generator. Dan karena generator berputar maka akan menimbulkan medan magnet listrik sehingga akan membangkitkan tenaga listrik.

Gambar 3. Proses konversi limbah padat menjadi energi listrik dan energi uap panas (kalor)

2.4 Energi Listrik

Energi merupakan hal yang terpenting dalam suatu industri, termasuk industri pertanian. Dalam kegiatan usaha industri diperlukan input produksi pada tiap-tiap tahapan proses. Energi yang sering digunakan dalam bidang industri adalah energi listrik. Hal ini dikarenakan energi listrik memilki keunggulan sebagai seperti mudah memindahkannya, mudah dalam instalasinya, mudah menggunakannya, mudah dalam pengaturannya.

Secara umum energi listrik didekati dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

M

PF

E

P

EL





fm



3600

(1) Dimana : EL = Energi Listrik (kJ/kg)

P = Daya peralatan/motor (kW) Efm = Faktor Efisiensi (%)

PF = Faktor Daya (%)

M = Kapasitas produksi (kg/jam)

Sedangkan untuk menghitung daya listrik (fasa tiga) digunakan rumus:



cos

3 





V

I

P

(2) Dimana: P = Daya listrik (kW) V = Tegangan (volt)

I = Arus (ampere) Cos φ = Faktor daya

III. METODOLOGI

Penelitian ini merupakan penelitian kuantitatif dengan melakukan pengumpulan data-data dari lapangan dan analisis data untuk mendapatkan kesimpulan.

3.1 Metode Pengumpulan Data

Dalam peaksanaan penelitian ini, dilakukan pengumpulan data lapangan dalam bentuk survey. Data lapangan berupa data produksi pabrik PKS PT. Asam Jawa berupa data produksi rata-rata berupa persentasi hasil produksi dan neraca bahan diambil untuk melihat jumlah limbah yang dihasilkan khususnya data limbah padat biomassa yaitu tandan kosong, cangkang dan serabut.

(4)

Tabel 1. Spesifikasi Mesin Pembangkit Tenaga Listrik

3.2 Metode Analisis Data

Dari data kuantitatif yang dihasilkan dari data kinerja pabrik, selanjutnya dianalisisi secara kuantitatif untuk mendapatkan nilai potensi energi listrik yang dapat dibangkitkan dari limbah biomassa yang dihasilkan oleh PKS.

Analisis yang dilakukan adalah analisis ketersediaan bahan bakar untuk pembangkit listrik dari biomassa. Analisis kedua adalah analisis potensi energi yang dihasilkan dari limbah biomassa.

Selanjutnya dengan menggunakan data hasil analisis ketersediaan bahan bakar, dilakukan analisis potensi energi yang dapat dibangkitkan dengan bahan bakar yang tersedia dari dua pabrik kelapa sawit.

IV. ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisis Pemanfaatan Limbah Padat Kelapa Sawit Sebagai Bahan Bakar

PKS PT. Asam Jawa mempunyai kapasitas pengolahan pabrik sebesar 60 ton TBS/jam yang terdiri dari dua line. Bahan bakar yang dihasilkan dari limbah padat kelapa sawit (LPKS) berupa cangkang, serabut, dan tankos (tandan kosong). Namun yang dimanfaatkan menjadi bahan bakar boiler hanya cangkang dan serabut.

Untuk mengetahui jumlah potensi limbah padat kelapa sawit (LPKS) menjadi bahan bakar boiler pada PLTU di PKS diuraikan perhitungan sebagai berikut:

1.

Perhitungan ketersediaan bahan bakar cangkang Produksi = 30.000 Kg TBS/jam x 6,4 %

= 1.920 Kg/jam

Untuk 2 line maka produksi ketersediaan bahan bakar cangkang menjadi 3.840 Kg/jam

2.

Perhitungan ketersediaan bahan bakar serabut Produksi = 30.000 Kg TBS/jam x 14,4 %

= 4.320 Kg/jam

Untuk 2 line maka produksi ketersediaan bahan bakar cangkang menjadi 8640 Kg/jam Maka, total ketersediaan bahan bahan bakar cangkang dan serabut adalah :

Biomassa = Cangkang + Serabut

= 3.840 Kg/jam + 8.640 Kg/jam = 12.480 Kg/jam

Dari perhitungan di atas dapat dikatakan jumlah bahwa potensi produksi limbah padat kelapa sawit cukup besar. Dengan kapasitas olah pabrik 60 ton (30.000 kg TBS/jam) dihasilkan limbah padat kelapa sawit (LPKS) cangkang sebesar 3840 kg/jam dan serabut sebesar 8640 kg/jam. Maka, total ketersediaan bahan bahan bakar cangkang dan serabut sebesar 12480 kg/jam.

Kebutuhan bahan bakar boiler dapat dihitung sebagai berikut: Diketahui :

Kapasitas uap boiler (Mu) = 45.000 kg Uap/jam Efesiensi teknis boiler (%) = 85 %

(5)

Nilai kalor serabut (NK) = 2309 kkal/kg ∆ Entalpi = 620,87 kkal/kg

Perhitungan :

a.

Komposisi antara cangkang dan serabut dalam 1 kg bahan umpan boiler yaitu 25 % : 75 % atau 1 : 3. Maka nilai kalor bahan bakar umpan yaitu :

= (0,25 x 3890) + (0,75 x 2309) = 2704,25 kkal/kg

b.

Kebutuhan bahan bakar boiler:











NK

Entalphy

Mu

Gbb

85 ,

0

25 ,

2704

87 ,

620

000 .

40 





Gbb

= 10.804,26 kg/jam Dengan komposisi yaitu:



Cangkang = 0,25 x 10.804,26 kg/jam = 2701,065 kg/jam



Serabut = 0,75 x 10.804,26 kg/jam

= 8103,195 kg/jam

c.

Sisa bahan bakar (ketersediaan – kebutuhan)



Sisa bahan bakar = 12.480 - 10.804,26

= 1675,74 kg/jam

-

Cangkang = 3.840 – 2701,065 kg/jam = 1.138,935 kg/jam

-

Serabut = 8.640 - 8103,195 kg/jam = 536,805 kg/jam

Perbedaan jumlah kebutuhan bahan bakar boiler dengan bahan bakar yang dihasilkan mengakibatkan adanya sisa bahan bakar cangkang dan serabut. Dan ini bisa dimanfaatkan untuk kebutuhan energi lainnya seperti misalnya dipasarkan untuk memenuhi kebutuhan energi listrik di luar PKS itu sendiri.

4.2 Analisis Kebutuhan Energi Listrik Pada Proses Pengolahan Kelapa Sawit

Pengamatan untuk menganalisis kebutuhan energi listrik pada proses pengolahan kelapa sawit pada Pabrik Kelapa Sawit (PKS) dilakukan dengan melihat atau membaca pada alat ukur yang terpasang pada panel utama di stasiun kamar mesin. Beberapa alat ukut yang diamati seperti nilai arus listrik, tegangan listrik, dan cos φ.

Perhitungan daya listrik terukur pada panel listrik utama adalah sebagai berikut:

1.

Perhitungan daya listrik terukur pada kegiatan pengolahan TBS :

a.

Stasiun penerimaan buah & perebusan



cos

3 





V

I

P

8 ,

0

162

380

3 





P

= 85,3 kW Dikalikan 2 unit = 170,6 kW

b.

Stasiun penebahan

8 ,

0

88

380

3 





P

(6)

c.

Stasiun pengempaan

8 ,

0

240

380

3 





P

d.

Stasiun pemurnian minyak

8 ,

0

238

380

3 





P

e.

Stasiun pengolahan biji

8 ,

0

230

380

3 





P

2.

Perhitungan daya listrik terukur pada kegiatan sarana pendukung

a.

Penyediaan Energi

8 ,

0

200

380

3 





P

b.

Penyediaan air

8 ,

0

102

380

3 





P

Hasil perhitungan daya listrik terukur pada panel listrik utama dapat dilihat pada Tabel berikut:

Tabel 2. Persentase kebutuhan energi listrik terhadap jumlah kegiatan pada stasiun kegiatan proses pengolahan kelapa sawit

Dari pengamatan dan perhitungan di atas dapat kita ketahui bahwa kebutuhan daya listrik pada proses pengolahan kelapa sawit (PKS) di PT. Asam Jawa sudah terpenuhi (cukup). Sedangkan kebutuhan daya listrik di luar pengolahan kelapa sawit dapat dikatakan juga terpenuhi, sesuai dengan kebutuhan listrik di luar pengolahan kelapa sawit untuk pabrik berkapasitas 60 ton TBS/jam.

V. KESIMPULAN

Dari hasil pengamatan, perhitungan dan analisis terhadap pemanfaatan limbah padat pada penyedian energi listrik pada pabrik kelapa sawit PT. Asam Jawa yang telah dilakukan dalam penelitian ini dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut:

1.

Pemanfaatkan LPKS berupa ampas serabut (fiber) & cangkang (shell) sebagai bahan bakar pada stasiun boiler sehingga menghasilkan uap guna pembangkitan tenaga listrik untuk menggerakkan mesin-mesin pabrik pada proses pengolahan kelapa sawit. Sedangkan potensi jumlah bahan bakar yang dihasilkan dari LPKS dengan kapasitas pabrik 60 ton TBS/jam sebesar 12.480 kg/jam, dan kebutuhan bahan bakar boiler yang digunakan sebesar 10.804,26 kg/jam, maka kelebihan bahan bakar

(7)

cangkang dan serabut sebesar 1675,74 kg/jam.

2.

Total output daya listrik dari turbin uap sebesar 1592 kW, sedangkan kebutuhan energi listrik sebesar 1326,92 kWh, ini artinya bahwa kebutuhan energi listrik pada proses pengolahan kelapa sawit sudah terpenuhi (cukup).

3.

Kelebihan bahan bakar yang tersedia dalam perhitungan yaitu sebesar 1675,74 kg/jam dapat juga dimanfaatkan untuk kebutuhan energi listrik di luar kebutuhan pengolahan kelapa sawit, misalnya untuk menyikapi kurangnya pasokan daya listrik untuk masyarakat daripada PLN, dan juga dapat dipasarkan untuk dijual pada pihak lain yang memerlukannya seperti untuk pupuk dan lain sebagainya.

REFERENSI

[1] Arifin, Zainul. 2015. Buku Pintar Pabrik Kelapa Sawit. https://pakinyo46.files.wordpres s.com/2012/09/buku-pintar.pdf

[2] Direktorat Jenderal Perkebunan. 2014. Statistik Perkebunan Indonesia Komoditas Kelapa Sawit 2013 – 2015. Jakarta.

[3] Ditjen PPHP. 2006. Pedoman Pengelolaan Limbah Industri Kelapa Sawit. Subdit Pengelolaan Lingkungan, Direktorat Pengolahan hasil Pertanian, Departemen Pertanian. Jakarta.

[4] Dokumen Intern PT. Perkebunan Nusantara (Persero). 2009. Buku Panduan Pedoman Operasional Pengolahan Kelapa Sawit (Bagian Pengolahan). Medan, Sumatera Utara.

[5] Emmoy, Ivan. 2013. Kelistrikan Pabrik Kelapa Sawit. https://ivanemmoy.wordpress.co m/2013/11/29/kelistrikan- kelapa-sawit/

[6] Loekito, Henry. 2002. Teknologi Pengelolaan Limbah Industri Kelapa sawit. Jurnal Teknologi Lingkungan, Vol. 3, No. 3.

[7] Marsudi, Djiteng. 2005. Pembangkitan Energi Listrik. Erlangga. Jakarta.

[8] Sekretariat Jendral Perindustrian. 2007. Gambaran Sekilas Industri Minyak Kelapa Sawit. Departemen Perindustrian. Jakarta Selatan.

[9] Sunarwan, Bambang dan Riyadi Juhana. 2013. Pemanfaatan Limbah Sawit Untuk Bahan Bakar Energi Baru Dan Terbarukan (EBT) (Studi Kasus: Limbah Produksi Sawit Daerah Kabupaten Boven Digonel Papua). Jurnal Tekno Insentif Kopwil 4, Volume 7, No. ISSN: 1907- 4964, halaman 1 s.d. 14.

[10] Suyitno. 2011. Pembangkit Energi Listrik. Rineke Cipta. Jakarta.

[11] . 2012. Ketel Uap Boiler Di Pabrik Kelapa Sawit. http://belajarsawit.blogspot.com/2012/12/ketel-uap-boiler-di- pabrik-kelapa-sawit.html.