STUDI APLIKASI DAN KINERJA DME SEBAGAI BAHAN BAKAR BARU/ALTERNATIF SUBSTITUSI LPG UNTUK RUMAH TANGGA, INDUSTRI DAN TRANSPORTASI

Ir. Maymuchar, MT; Cahyo Setyo Wibowo, ST, MT; Dimitri Rulianto, ST. MT;
Ir. Sugeng Riyono, M.Phil; Ir. Reza Suka Raharja, MT; Ir. Hery Widhiarto, M.Si
Kelompok BBMG - KP3 Teknologi Aplikasi Produk - PPPTMGB "LEMIGAS"

A.           Latar Belakang

Kebijakan Energi Nasional (KEN) sebagaimana tertuang dalam Peraturan Presiden RI Nomor 05 Tahun 2006 memberikan panduan diversifikasi energi dengan mengambangkan energi alternatif. Dimethyl ether (DME) adalah bahan bakar yang memiliki sifat yang mirip dengan LPG mempunyai potensi cukup besar untuk dimanfaatkan dan dikembangkan sebagai bahan bakar pengganti atau campuran LPG. Pemanfaatan bahan bakar ini dapat dilakukan pada mesin pembangkit tenaga listrik (generator) skala kecil.

Studi Pemanfaatan LPG Mix DME dimaksudkan untuk mengamati pengaruh pemakaian beberapa variasi campuran DME dalam LPG pada mesin pembangkit listrik. Parameter yang diamati pada pemanfaatan bahan bakar ini adalah konsumsi bahan bakar, emisi, kestabilan operasional mesin dan kemudahan start

            Penelitian dilaksanakan dengan persiapan bahan bakar uji berupa LPG dan DME murni. Untuk mendapatkan campuran LPG mix DME dengan berbagai variasi maka terlebih dahulu dibuat alat pencampuran LPG dan DME. Pengambilan bahan  bakar uji dilakukan di Stasiun Pengisian Bahan Bakar Elpiji (SPBE) dan pabrikan yang memproduksi DME. Sebelum dilaksanakan pengujian aplikatif pada mesin generator, bahan bakar LPG, DME dan campurannya dilakukan pengujian sifat-sifat fisika/kimia dengan metode uji standar ASTM dan/atau metode uji baku lainnya. Yang dimaksud dengan campuran LPG mix DME adalah besarnya komposisi DME yang dicampurkan dengan LPG. Besarnya komposisi DME tersebut adalah 10%, 20%, 30%, 40% dan 50% untuk pengujian generator. Evaluasi kinerja pada generator dilakukan dengan membandingkan hasil uji kinerja mesin pembankit listrik berbahan bakar LPG dengan kinerja mesin pebangkit listrik berbahan bakar beberapa variasi komposisi DME dalam LPG.

B.           Hasil Pengujian

1.            1.  Hasil Pengujian Karakteristik LPG, DME dan LPG mix DME

Hasil pengujian sifat fisika dan kimia bahan bakar uji baik LPG dan DME murni serta beberapa variasi campuran LPG mix DME dapat dilihat pada Tabel 1. LPG yang digunakan pada pengujian ini telah sesuai dengan spesifikasi sedangkan karakteristik DME untuk beberapa parameter pengujian juga telah sesuai dengan spesifikasi LPG kecuali parameter komposisi, begitu juga dengan LPG mix DME hasil pencampuran. 

Tabel 1. Hasil Pengujian Fisika Kimia LPG, DME dan LPG mix DME

No	Karakteristik	Satuan	Batasan		LPG	Konsentrasi DME						Metode Uji
			Min	Max		100%	10%	20%	30%	40%	50%	ASTM	Lain
1	Specific Gravity	-	To be reported		0.5374	0.661	0.547	0.56	0.57	0.584	0.598	D-1657
2	Vapour Pressure	Psig	-	120	100	105	105	110	110	111	113	D-1267
3	Weathering Test	% vol.	95	-	99.8	99.9	99.7	99.8	99.6	99.6	99.6	D-1837
4	Copper Corrosion		-	No.1	1b	1b	1b	1b	1b	1b	1b	D-1838
5	Water Content		No free water		-	-	-	-	-	-	-	-	Visual
6	Composition											D-2163
	DME	% vol			0	99.75	11.41	22.73	32.23	41.22	55.84
	C2	% vol		0.8	0.16	-	0.15	0.11	0.09	0.07	0.06
	C3 and C4	% vol	97,5		99.4	0.25	88.17	76.9	67.35	58.49	43.97
	C5+ (C5 and heavier)	% vol		2.0	0.4	-	0.27	0.26	0.33	0.22	0.13

1.           2.   Hasil Pengujian Kinerja pada Generator

                        Parameter pengukuran unjuk kerja mesin generator terdiri dari konsumsi bahan bakar (gr/watt.jam), emisi HC dan NOx. Gambar 2 menunjukkan konsumsi bahan bakar yang dibutuhkan mesin generator pada kondisi variasi beban.

Gambar 2. Grafik Konsumsi Bahan Bakar (gr/watt.jam)

            Konsumsi bahan bakar yang dibutuhkan mesin generator pada dasarnya akan semakin meningkat seiring dengan penambahan beban karena mesin membutuhkan lebih banyak energi untuk mengatasi beban yang diterima. Tetapi konsumsi bahan bakar per beban jam akan semakin rendah dengan semakin tingginya beban. Pengaruh komposisi DME pada campuran LPG mix DME memberi pengaruh terhadap konsumsi per beban jam yaitu semakin besar komposisi DME konsumsi per beban jam semakin rendah.

            Emisi hidrokarbon (HC) yang dikeluarkan oleh mesin generator memiliki kecenderungan akan berkurang dengan penambahan komposisi DME dan meningkat sampai pada beban tertentu dan selanjutnya berkurang setiap penambahan beban.. Sedangkan emisi NOx yang dihasilkan oleh mesin generator terlihat bahwa akan meningkat dengan penambahan beban dan penambahan komposisi DME pada campuran LPG mix DME. Gambar 3 menunjukan emisi HC yang dihasilkan mesin pembangkit listrik.

 

 Gambar 3. Grafik Emisi HC dan NOx 

 Emisi CO yang dikeluarkan oleh mesin pembangkit listrik yang berbahan bakar LPG mix DME menunjukan kecenderungan menurun dengan semakin besarnya komposisi DME dalam campuran LPG dan semakin besarnya beban yang diberikan. Peristiwa yang berlawanan terjadi pada emisi CO₂ dimana emisi ini semakin meningkat jika terjadi penambahan beban dan penambahan komposisi DME. Kecenderungan ini bila dalam proses pembakaran terjadi pembakaran yang lebih baik akan menghasilkan emisi CO yang rendah dan produksi emisi CO₂ yang lebih tinggi. Gambar 4 menunjukkan hasil pengukuran emisi CO dan CO_2.

 

  Gambar 4. Grafik Emisi CO dan CO₂

Selain parameter unjuk kerja diatas, pada pengujian ini juga diamati kemudahan generator untuk dioperasikan/distart dan kestabilan pada saat terjadi penambahan beban. Hasil pengamatan terhadap kemudahan start dapat dikatakan bahwa tidak terdapat perbedaan yang signifikan untuk masing-masing bahan bakar uji yaitu sekitar 1,4 – 2,3 detik.

Pengamatan terhadap kestabilan operasi generator dilakukan secara kualitatif yaitu dengan mengamati kestabilan operasi mesin generator pada setiap beban. Dari hasil pengamatan kestabilan generator yang beroperasi dengan bahan bakar LPG mix DME dapat dikatakan bahwa untuk komposisi DME 10% sampai dengan 40%, generator dapat beroperasi dengan baik dan stabil pada semua beban (500 – 4500 Watt). Akan tetapi untuk campuran 50% DME, generator beroperasi tidak stabil mulai pada beban 4000 Watt.

Dari hasil pengujian kinerja bahan bakar LPG mix DME pada kompor rumah tangga dan mesin generator dapat disimpulkan bahwa sifat fisika kimia LPG Mix DME untuk semua parameter yang diuji  masih memenuhi spesifikasi LPG, kecuali parameter komposisi.  Sesuai dengan hasil pengujian kinerja, LPG mix DME dapat digunakan pada kompor rumah tangga yang ada dipasaran walaupun terjadi penurunan efisiensi. Hasil pengujian ketahanan terhadap seal menunjukkan bahwa material seal di kompor, tabung dan selang aman digunakan pada komposisi DME masing-masing 10%, 15% dan 5%. Pengujian kinerja bahan bakar LPG mix DME pada generator menunjukkan penurunan konsumsi persatuan beban persatuan waktu dengan meningkatnya komposisi DME. Terjadi penurunan emisi HC dengan meningkatnya komposisi DME pada bahan bakar uji, sedangkan emisi NOx terjadi sebaliknya.