Proses gasifikasi batubara dapat dilakukan secara parsial atau total untuk menghasilkan gas sintetis yang dapat digunakan sebagai bahan bakar atau bahan baku industri. Pembangkit listrik tenaga nuklir bekerja dengan memanfaatkan panas yang dihasilkan dari reaksi fisi inti uranium untuk menghasilkan uap dan memutar turbin guna menghasilkan listrik.

1. PROSES PRODUKSI ENERGI
GASIFIKASI BATUBARA & PLTN
Achmad Fathoni El Fikri
03012682024008
BKU Teknik Energi Reguler

2. GASIFIKASI BATUBARA
Gasifikasi batubara adalah proses konversi batubara menjadi produk gas
yang dapat digunakan untuk bahan bakar, maupun bahan baku industri
kimia.
Gasifikasi batubara merupakan proses termokimia/oksidasi parsial/total
batubara menjadi gas sintetis (CH4, CO, H2) yang mudah terbakar dengan
nilai kalori tinggi, sehingga dapat langsung dimanfaatkan sebagai bahan
bakar pembangkit panas atau pembangkit listrik siklus kombinasi yang
terintegrasi dengan gasifikasi batubara (Integrated Gasification Combine
Cycle, IGCC).
Selain itu, gas sintetis hasil gasifikasi batubara dapat dikonversi menjadi
bahan baku industri kimia maupun bahan bakar cair sintetis melalui proses
katalitik, Fischer–Troph (F/T) synthesis.

3. GASIFIKASI
GASIFIKASI PARSIAL GASIFIKASI TOTAL

4. GASIFIKASI PARSIAL
Gasifikasi batubara secara parsial merupakan proses karbonisasi atau
pirolisis batubara dengan pemanasan pada suhu 950~1350 C dan
tekanan 1 atm menggunakan udara/oksigen terbatas untuk
menghasilkan kokas + tar + gas.
Proses ini biasanya digunakan oleh industri gas kota, di mana produk
gas sintetis mengandung CH4+H2 dengan nilai kalori 500 Btu/scf
dimurnikan dan didistribusikan sebagai gas kota, sementara hasil
samping kokas+tar dijual.

5. Proses karbonisasi batubara pada suhu rendah (500~600 C) atau suhu
sedang (700~800 C) menghasilkan gas sintetis dengan nilai kalori lebih
tinggi daripada 500 Btu/scf, namun kualitas hasil samping kokas
rendah.
Pada industri gas kota yang menghasilkan kokas sebagai produk utama,
tentunya batubara yang digunakan mempunyai sifat mengkokas tinggi,
yaitu batubara bituminus medium–volatile dengan kadar 40~60%
vitrinitedan 25~45% inertinite (vitrinite reflectance1,2~1,4)

6. GASIFIKASI TOTAL
Gasifikasi batubara total merupakan salah satu proses konversi C–H
yang terkandung dalam batubara dengan mereaksikan media gasifikasi
pada suhu 700~1900 C menjadi gas sintetis yang umumnya
mengandung CO, CO2, H2, CH4, N2 dan uap air. Media gasifikasi yang
sering digunakan adalah udara, steam, O2, CO2, H2 dan campuran di
antaranya.

7. Pemakaian media gasifikasi dari campuran udara + steam akan
menghasilkan gas sintetis (CO, H2) kalori rendah (1300~1500
kcal/Nm3), sedangkan campuran O2+steamdihasilkan gas sintetis (CH4,
CO, H2) medium kalori (2500~4500 kcal/Nm3).
Sementara produk gas kalori tinggi (>4500 kcal/Nm3) didominasi
senyawa 93%CH4 yang dipakai sebagai pengganti gas alam (synthetic
natural gas, SNG).

8. REAKSI GASIFIKASI
(1)
Steam Gasification
(Gasifikasi Uap Cair)
(2)
Hydrogasification
(Gasifikasi H2)
(3)
Combustion
(Pembakaran)

9. PEROLEHAN PANAS REAKSI
 Autothermal, panas reaksi bersifat eksotermis yang dihasilkan dari
mereaksikan batubara dengan udara dan dipakai sebagai sumber
panas reaksi berikutnya.
 Allothermal, panas reaksi dihasilkan dari luar gasifier dengan
membakar sebagian batubara di ruang pembakaran dan panas
pembakaran dibawa oleh uap air jenuh (superheated steam).
 Allothermal, sumber panas diperoleh dari reaktor nuklir suhu tinggi
(950 C) berpendingin gas helium, sementara batubara hanya sebagai
bahan baku.

10. PLTN (PEMBAKIT LISTRIK TENAGA NUKLIR)
Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir atau PLTN adalah sebuah pembangkit
daya thermal yang menggunakan satu atau beberapa reaktor nuklir
sebagai sumber panasnya. Prinsip kerja sebuah PLTN hampir sama
dengan sebuah Pembangkilt Listrik Tenaga Uap, menggunakan uap
bertekanan tinggi untuk memutar turbin.
Putaran turbin inilah yang diubah menjadi energi listrik. Perbedaannya
ialah sumber panas yang digunakan untuk menghasilkan panas. Sebuah
PLTN menggunakan Uranium sebagai sumber panasnya. Reaksi
pembelahan (fisi) inti Uranium menghasilkan energi panas yang sangat
besar.

11. PLTU menggunakan bahan bakar batubara, minyak bumi, gas alam dan
sebagainya untuk menghasilkan panas dengan cara dibakar, kemudia
panas yang dihasilkan digunakan untuk memanaskan air di dalam boiler
sehingga menghasilkan uap air, uap air yang didapat digunakan untuk
memutar turbin uap, dari sini generator dapat menghasilkan listrik
karena ikut berputar seporos dengan turbin uap.
PLTN juga memiliki prinsip kerja yang sama yaitu di dalam reaktor
terjadi reaksi fisi bahan bakar uranium sehingga menghasilkan energi
panas, kemudian air di dalam reaktor dididihkan, energi kinetik uap air
yang didapat digunakan untuk memutar turbin sehingga menghasilkan
listrik untuk diteruskan ke jaringan transmisi,.

13. STRUKTUR ATOM URANIUM
Unsur uranium memiliki jumlah proton 92 buah atau dengan kata lain
nomer atom Uranium adalah 92. Namun di alam, terdapat 3 jenis unsur
yang memiliki jumlah proton 92 buah, masing-masing memiliki jumlah
neutron sebanyak 142, 143, dan 148 buah.
Unsur yang memiliki 143 buah neutron ini disebut dengan Uranium-
235, sedangkan yang memiliki 148 buah neutron disebut dengan
Uranium-238. Suatu unsur yang memiliki nomer atom sama namun
jumlah neutron yang berbeda biasa disebut dengan isotop.

14. Uranium yang terdapat di alam bebas sebagian besar adalah Uranium
yang sulit bereaksi, yaitu Uranium-238. Hanya 0,7 persen saja Uranium
yang mengandung isotop Uranium-235. Sedangkan bahan bakar
Uranium yang digunakan di PLTN adalah Uranium yang kandungan
Uranium-235 nya sudah ditingkatkan menjadi 3-5 %.

15. REAKSI FISI URANIUM
Reaksi fisi terjadi saat neutron menumbuk Uranium-235 dan saat itu
pula atom Uranium akan terbagi menjadi 2 buah atom Kr dan Br. Saat
terjadi reaksi fisi juga akan dihasilkan energi panas yang sangat besar.
Dalam aplikasinya di PLTN, energi hasil reaksi fisi ini dijadikan sumber
panas untuk menghasilkan uap air. Uap air yang dihasilkan digunakan
untuk memutar turbin dan membuat generator menghasilkan listrik.

16. Pada saat Uranium-235 ditumbuk oleh neutron, akan muncul juga 2-3
neutron baru. Kemudian neutron ini akan menumbuk lagi Uranium-235
lainnya dan muncul lagi 2-3 neutron baru lagi. Reaksi seperti ini akan terjadi
terus menerus secara perlahan di dalam reaktor nuklir.
Neutron yang terjadi akibat reaksi fisi sebenarnya bergerak terlalu cepat,
sehingga untuk menghasilkan reaksi fisi yang terjadi secara berantai
kecepatan neutron ini harus diredam dengan menggunakan suatu media
khusus. Ada berbagai macam media yang digunakan sampai saat ini antara
lain air ringan/tawar, air berat, atau pun grafit. Secara umum kebanyakan
teknologi PLTN di dunia menggunakan air ringan (Light Water Reactor, LWR).

17. Perlu diperhatikan disini bahwa di dalam reaktor nuklir, bahan bakar
Uranium yang digunakan dijaga agar tidak sampai terbakar atau
mengeluarkan api. Sebisa mungkin posisi bahan bakarnya diatur
sedemikian hingga agar nantinya hasil reaksi fisi ini masih bisa diolah
kembali untuk dijadikan bahan bakar baru untuk digunakan pada
teknologi PLTN di masa yang akan datang.
Proses Terjadinya Reaksi Fisi

18. BESAR ENERGI REAKSI FISI
Jumlah bahan bakar yang diperlukan dalam 1 tahun untuk kapasitas 1000MW

19. TERIMA KASIH