LAPORAN I
BASIS PERANCANGAN
30/09/2024
EA YN MA CL RY/AS/FY
TANGGAL DISIAPKAN OLEH CEK PERSETUJUAN (PEMBIMBING) KOORDINATOR TA
PRARANCANGAN PABRIK HIDROGEN DENGAN PHOTOVOLTAIC PADA FASILITAS TERAPUNG MENGGUNAKAN METODE ELEKTROLISIS AIR
240104
Elvi Agustina Sianturi 121280136
Yolanda Natalia 121280139
Revisi ke- :
LAPORAN I 1
2 dari 22 LEMBAR REVISI
No. Rev. Tanggal Halaman Penjelasan Revisi
3 dari 22 DAFTAR ISI
LEMBAR REVISI 2
1 INFORMASI UMUM 4
1.1 PENGANTAR 4
1.2 NAMA PROJEK 4
1.3 LOKASI 4
1.4 RUANG LINGKUP 4
1.6 DATA LOKASI UMUM 4
1.6.1 KOORDINAT DAN LINGKUNGAN SEKITAR 4
1.6.2 PETA 5
1.7 DATA METEOROLOGI 5
1.8 REFERENSI 6
2 DATA PERANCANGAN PROSES 6
2.1 UMPAN 6
2.1.1 KETERSEDIAAN BAHAN BAKU 6
2.1.2 KOMPOSISI UMPAN 6
2.1.3 KONDISI UMPAN 7
2.2 PRODUK 8
2.2.1 SPESIFIKASI PRODUK 8
2.2.2 SPESIFIKASI PRODUK SAMPING 8
2.2.3 SPESIFIKASI LIMBAH BUANGAN 8
2.3 SISTEM UTILITAS 9
2.3.1 SISTEM PENYEDIAAN LISTRIK 9
2.3.2 SISTEM PENYEDIAAN AIR 9
2.3.3 STANDART KUALITAS AIR PROSES 9
2.3.4 MEDIA PENDINGIN 10
2.3.5 MEDIA PEMANAS 10
2.4 INFORMASI LINGKUNGAN 11
2.4.1 LIMBAH PADAT 11
2.4.2 LIMBAH CAIR 11
3 BASIS PEMILIHAN BAHAN 11
4 PERHITUNGAN KEEKONOMIAN SEDERHANA (GPM) 12
LAMPIRAN A – KAJIAN PEMILIHAN LOKASI 13
LAMPIRAN B – FILOSOFI PERANCANGAN 15
LAMPIRAN C – KETERSEDIAAN BAHAN BAKU 18
LAMPIRAN D – KEBUTUHAN PRODUK 19
4 dari 22
1 INFORMASI UMUM 1.1 Pengantar
Basis perancangan ini disusun sebagai basis studi konseptual Prarancangan pabrik hidrogen dengan menggunakan metode elektrolisis air.
1.2 Nama Projek
Perancangan Pabrik Hidrogen dengan Photovoltaic pada Fasilitas Terapung dengan Menggunakan metode Elektrolisis Air
1.3 Lokasi
Pabrik hidrogen ini akan dibangun di Kuanheum, Kecamatan Kupang Barat, Kabupaten Kupang, Nusa Tenggara Timur.
1.4 Ruang Lingkup
Basis perancangan ini meliputi:
1. Studi ketersediaan dan spesifikasi bahan baku
2. Studi basis dan filosofi konseptual perancangan pabrik hidrogen dengan photovoltaic pada fasilitas terapung dengan menggunakan metode elektrolisis air.
3. Kajian kebijakan dan institutional support perancangan pabrik hidrogen dengan photovoltaic pada fasilitas terapung dengan menggunakan metode elektrolisis air.
4. Kajian keekonomian sederhana atau Gross Profit Margin (GPM) pabrik hidrogen dengan photovoltaic pada fasilitas terapung dengan menggunakan metode elektrolisis air.
5. Studi sistem penyediaan utilitas pabrik hidrogen dengan photovoltaic pada fasilitas terapung dengan menggunakan metode elektrolisis air.
6. Studi pengolahan limbah, dampak limbah terhadap lingkungan dan regulasi baku mutu limbah pabrik hidrogen dengan photovoltaic pada fasilitas terapung dengan menggunakan elektrolisis air
7. Studi lokasi, lingkungan, dan kondisi meteorologi pabrik hidrogen dengan photovoltaic pada fasilitas terapung dengan menggunakan elektrolisis air
1.5 Filosofi Perancangan
Umur Pabrik : 25-30 tahun
Filosofi perancangan lengkap dapat ditampilkan pada Lampiran B, seperti: mode operasi (batch/continues), pilihan sistem pemisahan, dll.
1.6 Data Lokasi Umum
1.6.1 Koordinat dan Lingkungan Sekitar
Pembangunan Pabrik Hidrogen dengan Photovoltaic direncanakan akan dilakukan pada koordinat 10º15’04”S dan 123º29’32”E. Pabrik Hidrogen dengan Photovoltaic ini akan terletak di Kuanheum, Kecamatan Kupang Barat, Kabupaten Kupang, Nusa Tenggara Timur. Pemilihan lokasi dilakukan berdasarkan data energi radiasi matahari. Tidak jauh dari lokasi ini terdapat Pelabuhan Tenau
5 dari 22 Kupang sehingga dapat memudahkan transportasi baik untuk pengiriman bahan baku atau pengiriman produk hidrogen. Bahan baku pembuatan hidrogen dari elektrolisis didapatkan dengan mudah karena lokasi tersebut berada di pinggir pantai. Air laut di sekitar lokasi digunakan untuk proses elektrolisis air menjadi hidrogen.
1.6.2 Peta
Pabrik Hidrogen dengan Photovoltaic ini terletak di tepi Laut Tenau. Peta lokasi pabrik ditunjukkan pada Gambar 1.1.
Gambar 1.1 Peta lokasi dan luas pabrik
1.7 Data Meteorologi
Data meteorologi lokasi pabrik yang berada di Kabupaten Kupang ditunjukkan pada Tabel 1.1.
Tabel 1.1 Data Meteorologi Kabupaten Kupang (BMKG,2024)
NO Parameter Satuan Nilai
1 Temperatur rata-rata ℃ 27
2 Kelembapan udara % 78
3 Curah hujan mm/tahun 1.250
4 Kecepatan angin rata-rata m/s 4,18
6 dari 22
1.8 Referensi
Referensi yang digunakan dalam penyusunan laporan 1.
Tabel 1.2 Referensi
No. Judul Dokumen No. Dokumen Rev.
1. Methods anda System for Hydrogen Production by Water Electrolysis
Patent no US 10,487,408 B2
2.
Hydrogen Production as Alternative Energy Through the Electrolysis Process of Sea Water Originating
from Mangrove Plant Areas
doi:10.1088/1742- 6596/2377/1/012056
3. Methods for Producing Hydrogen Patent No.: US 6,638,493 B2 4. PER/MENLHK/5/2014 tentang Baku
Mutu Air Limbah
5. Data meteorologi Kabupaten Kupang 6. Badan Pusat Statistik
2 Data Perancangan Proses 2.1 Umpan
2.1.1 Ketersediaan bahan baku
Bahan baku yang digunakan untuk produksi hidrogen dengan photovoltaic pada fasilitas terapung adalah air laut. Air laut ini akan diproses dengan menggunakan elektrolisa untuk menghasilkan hidrogen yang kebutuhan listriknya akan disuplai oleh photovoltaic. Air laut yang digunakan dalam pabrik ini dipasok dari laut di sekitar lokasi pabrik, Kecamatan Kupang Barat, Kabupaten Kupang.
Sebelum digunakan untuk proses elektrolisis, air laut akan diproses untuk menghilangkan pengotor- pengotor di dalamnya menjadi air deionisasi, sehingga diperlukan tambahan bahan kimia di dalam proses tersebut.
2.1.2 Komposisi Umpan
Bahan baku utama yang digunakan dalam pabrik ini adalah air laut yang berasal dari Laut di sekitar lokasi pabrik yaitu Laut Tenau. Komposisi air laut yang digunakan adalah sebagai berikut.
Tabel 2.1 Komposisi Air Laut
No Spesifikasi Nilai Unit
1 Nama umpan air laut
2 Fasa umpan liquid
3 Berat molekul g/mol 18.0153
4 Kerapatan g/cm^3 0.998
5 pH 6.5-8.5
6 Total Suspended Solids (TSS) mg/L 80
7 Total Dissolved Solids (TDS) mg/L 35000
8 Salinitas g/L 34
7 dari 22
9 Ammonia (NH3) mg/L 0.3
10 Sulfat (SO4) mg/L 2635
11 Mercury (Hg) mg/L 0.003
12 Cadmium (Cd) mg/L 0.01
13 Copper (Cu) mg/L 0.05
14 Lead (Pb) mg/L 0.05
15 Zinc (Zn) 0.1
Umpan bahan kimia yang digunakan untuk proses pengoahan air laut disajikan dalam tabel berikut:
Tabel 2.2 Spesifikasi Poly Alumunium Chloride (PAC)
No Parameter Spesifikasi
1 Wujud Padatan
2 Nama kimia AL2(OH)nCl6-n-
m
3 Warna Kuning
Tabel 2.3 Spesifikasi Sodium Metabisulfat (SMBS)
No Parameter Spesifikasi
1 Wujud Padatan
2 Nama kimia Na2S2O5
3 Warna Putih
Tabel 2.4 Spesifikasi HCl untuk regenerasi resin
No Parameter Spesifikasi
1 Wujud Larutan
2 Nama kimia HCl
3 Warna Bening
Tabel 2.5 Spesifikasi NaOH untuk regenerasi resin
No Parameter Spesifikasi
1 Wujud Padatan
2 Nama kimia NaOH
3 Warna Tidak berwarna
2.1.3 Kondisi Umpan
Air laut yang digunakan memiliki kondisi umpan sebagai berikut:
8 dari 22 Tekanan : 2 bar (g)
Temperature : 30°C
Laju Alir : 6108,421 kg/jam
2.2 Produk
2.2.1 Spesifikasi Produk
Spesifikasi hidrogen yang dihasilkan disajikan pada Tabel 2.6.
Table 2.6 Spesifikasi produk Hidrogen
No Spesifikasi Nilai Unit
1 Nama produk Hidrogen (H2) -
2 Fasa produk - Liquid
3 Berat molekul 2 g/mol
4 Kemurnian produk 99.9998 %
2.2.2 Spesifikasi Produk Samping
Oksigen yang dihasilkan dari proses elektrolisis berperan sebagai produk samping dan akan dimurnikan sehingga bisa dijual kembali. Spesifikasi oksigen hasil elektrolisis ditampilkan pada Tabel 2.7.
Table 2.7 Spesifikasi produk Oksigen
No Spesifikasi Nilai Unit
1 Nama produk Oksigen (O2) -
2 Fasa produk - Gas
3 Berat molekul 32 g/mol
4 Kemurnian produk 99.5 %
2.2.3 Spesifikasi Limbah Buangan
Limbah yang dihasilkan dari proses produksi hidrogen menggunakan photovoltaic terdiri dari dua jenis, yaitu limbah cair dan limbah padat. Limbah cair akan diolah di Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL), sementara limbah padat akan diserahkan kepada pihak ketiga untuk diproses lebih lanjut. Limbah cair yang dihasilkan dari pengolahan air laut adalah brine water, yaitu air dengan kandungan garam terlarut yang sangat tinggi. Spesifikasi brine water dapat dilihat pada Tabel 2.8.
Table 2.8 Spesifikasi Limbah Buangan
No Spesifikasi Nilai Unit
1 TDS >36000 Mg/L
2 Temperatur 90-100 °C
9 dari 22
3 Kadar NaCl 3.5-26 %
2.3 Sistem Utilitas
2.3.1 Sistem penyediaan listrik
Proses elektrolisis merupakan proses penguraian molekul air (H₂O) menjadi gas hidrogen (H₂) dan oksigen (O₂) dengan menggunakan arus listrik searah (DC) yang dialirkan melalui larutan elektrolit.
Namun, elektrolisis membutuhkan energi listrik DC dalam jumlah yang cukup besar, sehingga dianggap kurang efisien jika menggunakan listrik dari sumber konvensional seperti pembangkit listrik berbahan bakar fosil. Oleh karena itu, sumber energi lain, seperti energi terbarukan, digunakan untuk meningkatkan efisiensi dalam produksi gas hidrogen.
Upaya yang digunakan untuk meningkatkan efisiensi adalah dengan menggunakan energi matahari melalui panel surya / photovoltaic pada fasilitas sistem terapung.
Sumber penyediaan listrik : Photovoltaic pada fasilitas terapung Sumber energi : Energi matahari
2.3.2 Sistem penyediaan air
Air yang digunakan dalam sistem utilitas proses produksi hidrogen ini berasal dari air laut yang akan diolah menjadi air deionisasi.
Sumber air : Air laut.
Lokasi : Laut Sawu, yang berlokasi 100 meter dari lokasi pabrik 2.3.3 Standart Kualitas Air Proses
Produk utama dari pabrik ini adalah hidrogen, yang dihasilkan melalui proses elektrolisis air laut.
Air laut tersebut diolah terlebih dahulu menjadi air deionisasi sebelum digunakan dalam proses elektrolisis, dengan tujuan untuk menghilangkan kotoran dan zat pengotor yang terkandung di dalamnya. Spesifikasi air deionisasi dijelaskan dalam tabel berikut:
Table 2.9 Spesifikasi Produk Air Deionisasi
No. Parameter Nilai
1. Conductivity @25oC (after ion exchange) <1 µS/cm
2. Ph 5-8
3. Logam berat (pB) <1 ppm
4. Nitrat 2 ppm
5. Chloride <1 ppm
6. Silica as SiO2 <0.01 mg/L
7. Aluminium <0.05 mg/L
8. Arsenic <0.1 mg/L
9. Boron <0.05 mg/L
10 dari 22
10. Barium <0.01 mg/L
11. Calcium <0.01 mg/L
12. Chromium <0.01 mg C/L
13. Copper <0.01 mg/L
14. Iron <0.01 mg/L
15. Potassium <0.01 mg/L
16. Magnesium <0.01 mg/L
17. Sodium <0.02 mg/L
18. nickel <0.01 mg/L
2.3.4 Media Pendingin
Untuk media pendingin yang digunakan pada pabrik yaitu cooling water. Media pendingin digunakan untuk alat-alat perpindahan panas dalam hal ini condenser dan cooler.
2.3.5 Media Pemanas
Steam yang digunakan dalam sistem utilitas proses produksi hidrogen merupakan Low Pressure Steam yang disediakan menggunakan tungku pemanas berbahan bakar hidrogen.
11 dari 22
2.4 Informasi Lingkungan
2.4.1 Limbah Padat
Sumber, metode pengolahan, serta regulasi yang mengatur baku mutu dari limbah padat pabrik hidrogen dari photovoltaic ditunjukkan pada Tabel
Tabel 2.10 Karakteristik limbah padat dan batas emisi
Sumber Metode Pengolahan Batas Emisi/Regulasi Sludge dari pretreatment air laut diserahkan kepada pihak
ketiga -
2.4.2 Limbah Cair
Sumber, metode pengolahan, serta regulasi yang mengatur baku mutu dari gas buang pabrik hidrogen dari photovoltaic ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2.11 Karakteristik air limbah dan batas emisi
Sumber Metode Pengolahan Batas Emisi/Regulasi Air dengan konsentrasi garam tinggi
(Brine)
Dibuang ke laut PER/MENLHK/5/2014 tentang Baku Mutu Air
Limbah Air limbah hasil pretreatment Diolah di instalasi
pengolahan air limbah
3 BASIS PEMILIHAN BAHAN
Bahan yang digunakan dalam proses produksi hidrogen adalah air hasil deionisasi air laut. Pemilihan bahan yang kontak dalam memproduksi hidrogen dapat dilihat pada tabel
Tabel 3.1 basis Pemilihan Bahan pada Alat Proses N
o Nama Alat Fungsi material
1
tangki penyimpanan air
laut
penyimpanan bahan baku HDPE
2 Tangki hidrogen digunakan untuk menyimpan hidrogen Steel liner 3 Tangki oksigen digunakan untuk menyimpan oksigen Carbon steel 4 Heater untuk memanaskan raw hydrogen dan raw oxygen
(Menaikkan suhu umpan reaktor) Carbon steel 5 cooler untuk mendinginkan produk keluaran dryer Carbon steel 6 Kompresor untuk meningkatkan tekanan aliran berwujud gas. Carbon steel 7 Pompa untuk meningkatkan tekanan aliran berwujud cair. copper-nickel
alloy 8 Reaktor Menguraikan air menjadi gas hidrogen dan gas oksigen Loy-Alloy
Steel SA
12 dari 22 9 Separator Memisahkan uap dan cairan yang berasal dari reaktor Carbon steel
4 PERHITUNGAN KEEKONOMIAN SEDERHANA (GPM)
Perhitungan keekonomian produksi hidrogen dengan photovoltaic dilakukan menggunakan perhitungan Gross Profit Margin (GPM). Perhitungan GPM disajikan pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Perhitungan Gross Profit Margin (GPM) produksi hidrogen dengan photovoltaic
item
jumlah
(ton/tahun) harga satuan (IDR/Ton) Total harga (IDR/Tahun) PENGELUARAN
Air Laut 49096.34
Rp 365,853.66
Rp
179,620,763,799.70
PAC 792
Rp
2,371,731,120.00
Rp
187,841,104,704.00
SMBS 79.2
Rp 39,133,563.48
Rp 3,099,378,227.60
Ion Exchange
Rp 335,823,480.00
Listrik
Rp 2,708,620,738.56
Upah pekerja
Rp 1,666,366,464.00 Biaya transportasi dan
distribusi
Rp 7,868,107,396.92 TOTAL PENGELUARAN
Rp
383,140,164,810.78 PEMASUKAN
Hidrogen 50000
Rp 194,649,650.00
Rp
9,732,482,500,000.00
Oksigen 25000
Rp 598,922.00
Rp
14,973,050,000.00 TOTAL PEMASUKAN
Rp
9,747,455,550,000.00
KEUNTUNGAN
Rp
9,364,315,385,189.22
GPM 96%
13 dari 22
LAMPIRAN A – KAJIAN PEMILIHAN LOKASI
Dalam penentuan dan pemilihan letak suatu pabrik dalam perencanaan akan mempengaruhi kemajuan suatu industri, oleh sebab itu menyangkut faktor produksi dan besarnya keuntungan yang akan dihasilkan serta kemungkinan perluasan di masa mendatang. Ada beberapa faktor yang perlu diperhatikan dalam menentukan lokasi pabrik yang tepat karena hal ini akan memberikan kontribusi yang sangat penting baik dalam segi teknis maupun ekonomis. Berdasarkan pertimbangan pertimbangan tertentu, pabrik hidrogen akan didirikan pada kawasan Kuanheum, Kec. Kupang Barat, Kabupaten Kupang, Nusa Tenggara Timur.
Faktor faktor yang akan berpengaruh dalam pemilihan suatu lokasi pabrik yang meliputi : a. Ketersediaan bahan Baku
Suatu pabrik sebaiknya berada di daerah yang dekat dengan sumber bahan baku, hal ini untuk mempermudah transportasi agar dapat berjalan lancar dan biaya transportasi yang dikeluarkan dapat diminimalisir. Ketersediaan bahan baku hidrogen dengan proses elektrolisi relatif mudah di dapat karena bahan baku tidak perlu diimpor ataupun di produksi oleh pabrik lain. Melainkan dapat diperoleh dari sumber air terdekat yaitu laut Tunau.
b. Utilitas
Dalam pendirian suatu pabrik, memerlukan tenaga listrik, air dan bahan bakar adalah faktor penunjang yang paling penting. Tenaga listrik tersebut memanfaatkan fasilitas terapung pada PV yakni dengan memindahkan plant PV dari darat ke permukaan air. Dengan menggunakan fasilitas terapung ini diharapkan dapat membebaskan lahan untuk pertanian, perumahan, pariwisata, dan lain-lain. Fasilitas terapung ini juga memungkinkan untuk dipindah dari satu tempat ke tempat lain untuk mencari sumber energi matahari yang paling optimal. Selain itu, struktur terapung ini dapat menghemat air melalui pengurangan penguapan dengan menaungi permukaan air (Liu dkk., 2017). Oleh karena itu photovoltaic pada fasilitas terapung diharapkan mampu menghasilkan energi listrik yang optimal sebagai sistem utilitas elektrolisis air untuk dapat menghasilkan hidrogen.
c. Transportasi
Penjualan bahan baku dapat dilakukan melalui jalan darat maupun laut. Pendirian industri di kawasan dilakukan dengan pertimbangan kemudahan sarana transportasi darat dan laut.
d. Tenaga Kerja
Tenaga kerja dapat dengan mudah diperoleh di kawasan karena dari tahun ke tahun tenaga kerja semakin meningkat. Peningkatan juga terjadi dengan jumlah lulusan serta tenaga kerja lokal yang memiliki kualitas.
Sebagai kawasan industri baru hal ini merupakan salah satu tujuan para pencari kerja.
e. Perluasan Pabrik
Pertimbangan dalam pendirian pabrik harus dapat direncanakan perluasan pabrik tersebut dalam jangka waktu 5 sampai 20 tahun ke depan. Karena jika suatu saat akan memperluas area pabrik, tidak kesulitan dalam mencari lahan perluasan.
14 dari 22 f. Keadaan Masyarakat
Dengan didirikannya pabrik hidrogen di lokasi yang ditentukan dirasa akan mendapatkan dukungan dari masyarakat karena lapangan pekerjaan semakin bertambah, dan juga pabrik yang tidak menghasilkan produk samping yang berbahaya sehingga tidak berdampak pada lingkungan sekitar.
15 dari 22
LAMPIRAN B – FILOSOFI PERANCANGAN
B.1 Umur Pabrik
Penentuan umur pabrik dalam pabrik hidrogen dengan photovoltaic pada fasilitas terapung ini didasarkan atas masa pakai photovoltaic. Photovoltaic optimal untuk menyerap energi matahari dalam jangka waktu 25 -35 tahun. Setelah melewati jangka waktu tersebut, penyerapan energi matahari tidak lagi optimal.
Teknologi pengambilan hidrogen berbasis gas alam seperti steam reforming of methane dan dry reforming of methane akan tergantikan oleh renewable energy didorong dengan semakin menipisnya gas alam yang ada. Selain itu, aspek lingkungan juga menjadikan renewable energy semakin dikembangkan sebagai teknologi penghasil hidrogen.Salah satu, renewable energy yang dapat dimanfaatkan adalah energi matahari untuk sistem photovoltaic.
Berdasarkan penjelasan-penjelasan di atas, umur pabrik dipilih pada nilai 30 tahun. Nilai ini dianggap cukup baik karena masuk dalam rentang jangka waktu optimal untuk penyerapan energi matahari oleh photovoltaic. Nilai yang lebih lama tidak dipilih karena daya serap energi matahari oleh photovoltaic yang tidak optimal, sehingga akan mempengaruhi keberjalanan seluruh proses dalam pabrik.
B.2 Waktu Operasi Pabrik
Waktu operasi pabrik ditentukan pada 330 hari per tahun dengan pertimbangan adanya waktu untuk hari libur nasional, perawatan, shut-down, dan start-up. Proses produksi hidrogen dengan photovoltaic pada fasilitas terapung ini berlangsung secara kontinu selama 24 jam.
B.3 Deskripsi Proses
Hidrogen dapat diproduksi dengan berbagai macam metode dan bahan baku, dapat dilihat pada tabel B.1 Tabel B.1 Metode Produksi Hidrogen
N
o jenis reaksi Reaksi Kondisi Operasi Kekurangan kelebihan
1 steam
reforming
CH4 (g) + H2O (g) →
CO2(g) + 4H2 (g)
± 850oC, 24-29 atm
Ketergantungannya terhadap gas alam serta menghasilkan CO2 sebagai gas efek rumah
kaca.
Menghasilkan produk samping yang berupa CO2,
CO dan Syngas yang bernilai untuk
beberapa plant bahan baku.
2 Biological process
C6H10O5 (s) + 7H2O (g)
→2H2 (g) + 6CO2 (g)
30o– 80oC, 1 atm
Tidak cocok untuk skala besar.
Karena perlakuan mikroorganisme yang mahal serta menghasilkan gas rumah
kaca (CO2)
Ramah Lingkungan dalam pembuatannya
3 Partial oxydation
CH4 (g) + 1/2O2 (g) CO (g) +
2H2 (g)
700o-900oC, 3-25 atm
Katalis yang digunakan mahal harganya.
Lebih Ekonomis dibanding Steam
Reforming.
16 dari 22 4 Elektrolisis air
H2O (l) electricity
H2 (g) + 1/2O2 (g)
40o-80oC, 1 atm
Tidak cocok untuk skala besar.
Karena membutuhkam energi listrik yang besar
Sangat ramah lingkungan, kondisi operasi relatif tidak
tinggi.
Dari metode-metode pembuatan hidrogen, maka proses elektrolisis yang digunakan sebagai metode proses pembuatan hidrogen dalam pendirian pabrik. Alasan pemilihan proses tersebut antara lain :
1. Hidrogen yang dihasilkan memiliki kemurnian yang sangat tinggi.
2. Kondisi operasi pada suhu relatif tidak tinggi dan tekanan atmosferis, sehingga penanganannya mudah.
3. Tidak menghasilkan gas CO2 selama reaksi berlangsung.
4. Bahan baku melimpah dan bersifat gratis.
5. Ketersedian energi listrik terbarukan memungkinkan berdirinya proses ini dalam skala industri.
B.3.1 Treatment
Proses produksi hidrogen dengan photovoltaic pada fasilitas terapung ini diawali dengan pengambilan air laut pada permukaan untuk diolah menjadi air deionisasi. Secara umum proses pengolahan air laut menjadi air deionisasi dibagi menjadi 3 tahap, yakni pre-treatment, reverse osmosis, dan ion exchange. Tahap pre- treatment bertujuan untuk menghilangkan partikel padat, FOG, dan kontaminan lainnya dari air laut sebelum ditransfer sebagai umpan untuk membran reverse osmosis. Air laut yang telah melalui tahap pre- treatment selanjutnya memasuki tahap reverses osmosis. Reverse osmosis adalah metode yang paling hemat biaya dan kuat untuk mengurangi kosentrasi garam dalam air laut. Dalam tahap ini digunakan 2 membran yakni Sea Water Reverse Osmosis (SWRO) dan Brakish Water Reverse Osmosis (BWRO). Unit SWRO dirancang untuk mengolah air laut dengan kadar TDS tinggi, sedangkan BWRO dirancang untuk mengolah air laut degan kadar TDS yang lebih rendah. Dalam membrane reverse osmosis diinjeksikan bahan kimia berupa Sodium Meta Bisulfate (SMBS) untuk melindungi membran dari klorin. Air yang telah memasuki membran reverse osmosis selanjutnya diproses pada ion exchanger dengan menggunakan bahan penukar ion yang terdiri dari resin penukar kation dan resin penukar anion. Penukar kation dikenal dengan sebutan resin asam karena penukar ion ionnya adalah ion hidrogen (H+), sedangkan penukar anion dikenal dengan sebutan resin basa karena penukar ionnya adalah ion hidroksida (OH-). Resin asam berfungsi untuk merubah garam garam mineral menjadi asam dan resin basa berfungsi untuk merubah/ menetralkan asam yang dihasilkan dari reaksi pertama menjadi air murni. Hasil akhir setelah melewati ion exchanger adalah air dengan konduktivitas rendah dan tingkat kemurnian tinggi. Dalam waktu tertentu resin akan mengelami kejenuhan yang menyebabkan tidak mampu lagi untuk melepaskan ion-ionnya sehingga diperlukan regenerasi.
B.3.2 Elektrolisis
17 dari 22 Air deionisasi yang diperoleh dari tahap pengolahan air laut selanjutnya dielektrolisis untuk dapat menghasilkan hidrogen. Dalam elektrolisa air, air adalah reaktan yang akan terdisosiasi menjadi hidrogen dan oksigen. Reaksi dari elektrolisa air secara umum adalah sebagai berikut :
Anoda : H2O → 0,5 O2 + 2H+ + 2e-
Katoda : 2H+ +2e- → H2
Reaksi keseluruhan : H2O → H2 + 0,5 O2
B.3.3 Tahap pemisahan dan Pemurnian
Gas hidrogen dan gas oksigen yang keluar pada reaktor memiliki kandungan berupa dan uap air yang harus dipisahkan terlebih dahulu sebelum disimpan ke dalam tangki penyimpan hidrogen dan tangki penyimpanan oksigen. Gas hidrogen yang keluar dari reaktor mengalir menuju condenser untuk mengembunkan uap air yang berada di dalam gas hidrogen. Setelah itu hasil pengembunan akan dipisahkan di dalam separator. Air keluaran separator akan di pompa menuju reaktor untuk diuraikan kembali.
18 dari 22
LAMPIRAN C – KETERSEDIAAN BAHAN BAKU
Pemilihan bahan baku dilakukan berdasarkan kondisi geografis Indonesia. Indonesia merupakan negara kepulauan terbesar di dunia. Terbentang dari Sabang hingga Merauke, Indonesia memiliki 17.499 pulau dengan luas total wilayah Indonesia sekitar 7,81 juta km2. Dari total luas wilayah tersebut, sebesar 3,25 juta km2 adalah lautan. Dengan kondisi ini, maka dipilihlah bahan baku berupa air laut yang digunakan dalam elektrolisis untuk memecah air menjadi hidrogen dan oksigen. Untuk penentuan wilayah air laut yang digunakan dalam pabrik hidrogen dengan photovoltaic pada fasilitas terapung didasarkan atas beberapa faktor diantaranya data meteorologi, keadaan sekitar lingkungan laut, dan lain-lain yang telah dijelaskan pada Lampiran A.
19 dari 22 LAMPIRAN D – KEBUTUHAN PRODUK
Hidrogen telah menjadi salah satu elemen kunci dalam upaya global untuk transisi energi bersih dan dekarbonisasi industri. Saat ini, permintaan hidrogen terus meningkat seiring dengan semakin luasnya penerapan di berbagai sektor industri, seperti energi, transportasi, kimia, dan logam. Di sektor energi, hidrogen hijau, yang diproduksi melalui proses elektrolisis menggunakan energi terbarukan seperti photovoltaic, dianggap sebagai solusi ideal untuk menggantikan bahan bakar fosil. Industri transportasi juga mulai mengadopsi teknologi kendaraan sel bahan bakar hidrogen (FCEV), khususnya untuk kendaraan berat seperti truk, bus, dan kapal, yang membutuhkan daya besar dan waktu pengisian cepat. Selain itu, hidrogen memainkan peran penting dalam industri kimia, terutama untuk produksi amonia dan pemurnian minyak bumi. Permintaan hidrogen diperkirakan akan terus meningkat di masa depan, didorong oleh komitmen berbagai negara dan perusahaan untuk mencapai target emisi nol bersih pada tahun 2050. Dengan demikian, pengembangan teknologi dan infrastruktur hidrogen, seperti pabrik hidrogen di Kabupaten Kupang, akan memainkan peran strategis dalam memenuhi kebutuhan energi bersih dan ramah lingkungan di masa depan. Data ekspor impor di Indonesia disajikan pada Tabel D.1.
Tabel D.1 Data ekspor impor hidrogen di Indonesia
Tahun Ekspor (ton/tahun) Impor (ton/tahun)
2019 2,76 367,535
2020 20,04 538,84
2021 36,31233 336,898
2022 127,0723 7.181,527
2023 289,9611 8.753,514
Total 476,1457 17.178,314
Kenaikan Impor Hidrogen per Tahun
• 2019 − 2020 = 538,84− 376,535
376,535 × 100% = 43,1%
• 2020 − 2021 = 336,898− 538,84
538,84 × 100% = −37,47%
• 2021 − 2022 = 7.181,527− 336,898
336,898 × 100% = 2031,66%
20 dari 22
• 2022 − 2023 = 8.753,514− 7.181,527
7.181,527 × 100% = 21,89%
Total kenaikan impor
• 43,1% - 37,47% +2031,66% + 21,89% = 2.059,18%
• 𝑖 = ∑ ⬚𝑖𝑛
𝑛
• 𝑖 = 2.059,18%
4 = 514,795% pertahun = 5,148 Kenaikan Ekspor Hidrogen per Tahun
• 2019 − 2020 = 20,04− 2,76
2,76 × 100% = 626,08%%
• 2020 − 2021 = 36,31233−20,04
20,04 × 100% = 81,19%
• 2021 − 2022 = 127,0723−36,31233
36,31233 × 100% = 249,94%
• 2022 − 2023 = 289,9611−127,0723
127,0723 × 100% = 128,189%
Total kenaikan ekspor
• 626,08% +81,19% +249,94% + 128,189% = 1.085,399%
• 𝑖 = ∑ ⬚𝑖𝑛
𝑛
• 𝑖 = 1.085,399%
4 = 271,349% pertahun = 2,713 Perkiraan Konsumsi Tahun 2028
M4 = P(1+i)5
M4 = 8.753,514 (1+5,148)5 M4 = 76.886.789,14 ton/tahun Perkiraan ekspor Tahun 2028 M5 = P(1+i)5
M5 = 8.753,514 (1+2,713)5 M5 = 6.177.420,66 ton/tahun Keterangan :
P = Data besarnya ekspor pada tahun 2023 i = Rata-rata kenaikan ekspor tiap tahun n = Selisih tahun
Jadi, kapasitas pabrik dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan : M1 + M2 + M3 = M4 + M5
0 + 0 + M3 = 76.886.789,14 + 6.177.420.66
21 dari 22 M3 = 83.064.209,8 ton/tahun
M3 merupakan asumsi jumlah impor di tahun 2028.
Kapasitas produksi pabrik Hidrogen yang didirikan dirancang untuk memenuhi 0,06% dari total kebutuhan hidrogen tersebut.
22 dari 22 LAMPIRAN E – PERHITUNGAN GPM
Item
Jumlah (ton/tahun)
Harga Satuan
(IDR/Ton) Total Harga (IDR/Tahun) PENGELUARAN
Air Laut 49096.34 Rp365,853.66 Rp 179,620,763,799.70
PAC 792 Rp 2,371,731,120.00 Rp 187,841,104,704.00
SMBS 79.2 Rp 39,133,563.48 Rp 3,099,378,227.60
Ion Exchange Rp 335,823,480.00
Listrik Rp 2,708,620,738.56
Upah pekerja Rp 1,666,366,464.00
Biaya transportasi dan
distribusi Rp 7,868,107,396.92
TOTAL PENGELUARAN Rp 383,140,164,810.78 PEMASUKAN
Hidrogen 50000 Rp 194,649,650.00
Rp
9,732,482,500,000.00
Oksigen 25000 Rp 598,922.00 Rp 14,973,050,000.00
TOTAL PEMASUKAN Rp
9,747,455,550,000.00
KEUNTUNGAN Rp 9,364,315,385,189.22
GPM 96%
