MetNet Opinions

Seiring dengan naiknya harga crued oil sehingga naiknya harga BBM serta subsidi BBM secara signifikan, membuat peranan BBM alternatif yang lebih murah sangat dibutuhkan. Blue energi sudah lama menjadi salah satu alternatif, namun banyak isu yang membingungkan atau memang direkayasa supaya tidak sukses. Biofuel juga alternatif dengan mempertimbangkan ketersediaan pangan bagi rakyat. Dunia energi selalu diarahkan oleh negara maju dari pengguna BBM ke transisi dg metode hibrit, kemudian trend masa depan diarahkan menuju ke Hidrogen. Terbukti dengan dukungan mayoritas industri dunia dalam mendukung regenerasi mesin BBM ke mesin berbahan bakar Hidrogen. Perusahaan-perusahaan produsen mobil sudah mampu membuat mobil berbahan bakar hidrogen dalam skala komersial. Indonesia sebagai negara berkembang, ada baiknya memikirkan skenario terburuk mengikuti trend dunia dan mempelajari produksi Hidrogen disamping terus meneliti blue energy dan biofuel. Trend hidrogen sudah pasti memiliki pengaruh banyak termasuk pergeseran politik pemilik sumber energi dunia.

Sy ingin membahas dua produksi energi sekaligus yaitu produksi listrik dan hidrogen menggunakan PLTN seperti skema yang tergambar di atas. Salah satu jenis reaktor nuklir yang bisa digunakan untuk kedua hal tersebut adalah generasi ke-4 tipe High Temperature Reactor (HTR) yang memiliki pendingin gas Helium. Ada 3 metode proses produksi Hidrogen yang sangat potensial, yaitu: Advanced Electrolysis, Steam Reforming, dan Sulfur-Iodine water splitting cycle (SI). Advanced Electrolysis dan Steam Reforming sudah proven. SI sangat menarik krn memproduksi Hidrogen dg efisien dan tanpa limbah CO2.

Ketiga metode tsb harus memanfaatkan panas dari reaktor nuklir krn pertimbangan efisiensi tertinggi dan paling ramah lingkungan. Alternatif lain adalah dari pembakaran batubara.

1. Advanced Electrolysis

Electrolysis adalah metode paling umum untuk produksi Hidrogen dengan cara memisahkan molekul air menggunakan listrik. Gambar di atas adalah skema proses elektrolisis mnggunakan panas HTR. Reaksi fundamental dari metode ini adalah sebagai berikut:

Keuntungan metode electrolysis adalah metode sederhana hanya membutuhkan air dan listrik, ramah lingkungan, teknologi sudah proven, tdk tergantung dari bahan fosil (PLTN bis sebagai alternatif). Kesederhanaan plant electrolysis bisa menempatkan pabrik di lokasi pedalaman, krn listrik bisa diproduksi menggunakan generator listrik tapi biaya produksi akan mahal. Kerugian metode ini adalah kebutuhan listrik sangat besar (tanpa PLTN akan sangat tdk efisien dan timbul polusi). Efisiensi 25-45%. Efisiensi bisa meningkat sampai 90% kalau dicouple dengan PLTN.

2. Steam Reforming

Steam reforming adalah metode produksi Hidrogen mnggunakan proses thermo-kimia yang melibatkan gas methane dan uap air pada suhu tinggi. Proses konvensional steam reforming terjadi pada suhu 800-900 Celcius yang dihasilkan dari bahan bakar fosil. Bahan bakar fosil bisa diganti dari PLTN untuk meminimalkan energi-loss dengan cara couple yang memerlukan modifikasi metode. Panas dari pembakaran methane memisahkan molekul uap air menjadi hidrogen seperti reaksi pada Table di bawah. Ada 2 reaksi kimia yang terjadi, pertama adalah reaksi reforming secara endothermic dengan katalis pada suhu tinggi. Kedua adalah reaksi shift secara exothermic.

Keuntungan metode Steam Reforming adalah metode paling efisien sampai saat ini, teknologi sudah proven, dan biaya produksi paling rendah. Kerugian metode ini tanpa menggunakan PLTN adalah ketergantungan pada bahan bakar fosil, menghasilkan CO2. Penggunaan PLTN memungkinkan dengan modifikasi metode seperti skema dibawah. Efisiensi 70%.

Status metode steam reforming menggunakan PLTN baru pada tahap experimen di Jepang, menggunakan High Temperature engineering Tested Reactor (HTTR).

3. Sulfur-Iodine water splitting cycle (SI)

SI adalah metode produksi Hidrogen dengan siklus pemisahan air secara thermo-kimia, terdiri dari 3 reaksi kimia sebagai berikut:

Sulfur acid dan hydrogen iodide dibentuk dalan reaksi H2O, SO2, dan I2 secara eksothermik. Hidrogen diperoleh dari dekomposisi eksothermik dari hydrogen iodide. Gambar dibawah memperlihatkan diagram aliran proses siklus SI.

Table Entalpi dan energi Gips-Free dari siklus SI

Status pemanfaatan siklus SI sampai saat ini masih dalam taraf eksperimen, hanya menggunakan reaktor nuklir yang dirancang co-generasi dengan generator listrik (PLTN), artinya PLTN selain memproduksi listrik, panas sisa digunakan untuk memproduksi Hidrogen. Sebenarnya teknologi SI sudah dikembangkan sejak tahun 1970 oleh General Atom (GA) dengan efisiensi 47% tahun 1978, dan meningkat menjadi 52%, tahun 1980. Berita terkini, GA bekerja sama dengan Japan Atomic Energy Agency (JAEA). Hasilnya adalah rancangan pabrik Hidrogen disebelah gedung HTTR menggunakan siklus SI seperti pada gambar di bawah. Rencana produksi masal pada tahun 2015. Disamping itu, sebuah reaktor nuklir baru Very High Temperature Reactor (VHTR) juga akan dibangun di Jepang untuk keperluan produksi Hidrogen.

Keuntungan metode SI adalah efisiensi tinggi, biaya produksi rendah, ramah lingkungan, tidak tergantung pada bahan fosil krn menggunakan PLTN. Kerugian metode ini adalah penggunaan teknologi ini memerlukan PLTN yang memiliki resistansi masyarakat, tidak ada alternatif menggunakan bahan bakar fosil. Efisiensi sekitar 50%.

Selanjutnya adalah Produksi Hidrogen dari Panas PLTN (Bagian 2)

Bacaan yang dianjurkan:

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen