Pembangkit Thermal Akan Menjadi Stranded Asset (Aset yang terbengkalai) Tanpa Adanya Alternatif Bahan Bakar

Pemanasan global dan perubahan iklim merupakan masalah bersama untuk segera diatasi. Menurut IEA, sektor ketenagalistrikan telah menyumbang emisi sekitar 38% dari total emisi CO2 global, sementara di Indonesia menyumbang emisi karbon terbesar kedua karena ketergantungan pada penggunaan bahan bakar berbasis fosil. Dekarbonisasi di sektor ketenagalistrikan merupakan langkah penting untuk mengurangi emisi dalam rangka menuju Net Zero Emission. Sistem ketenagalistrikan yang ada saat ini sangat bergantung pada pembangkit listrik berbasis thermal yang sebagian besar berasal dari pembangkit listrik berbahan bakar Batubara. Sehingga upaya upaya untuk mengurangi emisi sangat diperlukan dengan mengganti pembangkit listrik termal ini dengan pembangkit listrik berbasis energi terbarukan (seperti matahari dan angin) atau melengkapi pembangkit tersebut dengan teknologi penangkap emisi karbon seperti Direct Capture, Bioenergy Carbon Capture & Storage (BECCS), Carbon Capture and Storage (CCS) atau Carbon Capture Utilization and Storage (CCUS). Namun pemensiunan dini atau penggantian secara cepat pembangkit listrik termal ini akan memakan biaya karena beberapa pembangkit termal masih memiliki masa pakai sampai beberapa tahun kedepan dan tanpa bahan bakar alternatif pembangkit listrik tersebut menjadi aset yang terbengkalai.

Hydrogen Alternatif Bahan Bakar

Hidrogen secara umum berbentuk gas, yang diharapkan dapat berkontribusi pada pengurangan emisi karbon dioksida pada pembangkit thermal. Hal ini karena ketika dibakar, Hidrogen hanya mengeluarkan uap air dan udara saja. Namun, membangun rantai pasar (keekonomian) Hidrogen dengan menggunakan pembawa energi (energy carrier) sebagai metode untuk menyimpan dan mengangkut Hidrogen secara efisien dalam bentuk cair sangat diperlukan. Sementara biaya energi terbarukan dan proses elektrolisis diperkirakan akan terus menurun, yang secara otomatis akan menurunkan biaya produksi Hidrogen Hijau atau green Hydrogen. Namun demikian rantai nilai ekonomi Hidrogen sangat rumit karena mempertimbangkan biaya produksi, penyimpanan, pengiriman, dan konversi ulang kebentuk kimia yang lain berbagai alternatif pembawa Hidrogen dan untuk mendapatkan metode transportasi yang mudah membutuhkan usaha dan biaya yang besar. Sehingga Hidrogen perlu lebih kompetitif pada tahap pengiriman atau penggunaan akhir, tidak hanya di tahap produksinya saja [1].

 

Ammonia sebagai pembawa energi (energy carrier).

Ammonia adalah bahan kimia yang diproduksi paling banyak kedua di planet ini dengan jumlah produksi sekitar 88% dari total bahan kimia lainya yang dibuat setiap tahun untuk digunakan pada sektor pertanian seperti dalam pembuatan pupuk, sisanya digunakan untuk produksi formaldehid [4]. Pada tahun 2019, Ammonia telah menggunakan 43% dari produksi Hidrogen global dengan China sebagai produsen terbesar diikuti oleh India dan Rusia [4]. Ammonia merupakan senyawa kimia yang berasal dari reaksi kimia antara Hidrogen dan Nitrogen, namun dibanding dengan Hidrogen, Ammonia memiliki masa jenis atau density yang lebih tinggi dan mudah diangkut. Dengan kelebihan ini diharapkan dapat menjadi pembawa energi yang cocok untuk pengangkutan massal Hidrogen. Kelebihan Ammonia sebagai pembawa energi selain karena kandungan Hidrogen per satuan volume yang tinggi, juga mudah dicairkan sehingga tidak memerlukan pendinginan hingga suhu ekstrim (hanya sekitar -33C pada tekanan 1 bar, mirip dengan LPG), sehingga lebih mudah dalam pengangkutan dan penyimpanannya [2], Hal ini menunjukkan bahwa Ammonia selain sebagai penyimpan Hidrogen secara tidak langsung juga sebagai sebagai metode pengiriman bahan bakar yang ideal, yang juga dapat digunakan secara langsung sebagai bahan bakar pembangkit listrik. Dapat dikatakan bahwa Ammonia sangat ideal untuk digunakan sebagai sumber energi yang dapat diandalkan di masa depan. Selain itu, infrastruktur untuk produksi dan transportasi Ammonia yang telah tersedia [3], tidak memerlukan biaya pembangunan infrastruktur. Ammonia dapat digunakan sebagai alternatif bahan bakar untuk pembangkit listrik yang fleksibel dan dapat mengintegrasikan variabel energi terbarukan. Ammonia yang tidak mengeluarkan CO2 ketika dibakar, diharapkan menjadi bahan bakar generasi berikutnya yang mampu meningkatkan nilai keekonomian Hidrogen.

Proses Produksi Ammonia.

Ammonia dapat dihasilkan dari berbagai sumber energi primer, diantaranya adalah dari Batu bara, Gas alam, Energi terbarukan seperti dari matahari dan angin, Panas bumi, Hidro, Biomassa, dan Nuklir. Ammonia dapat diproduksi melalui teknologi konversi yang bermacam macam seperti termokimia, elektrokimia, fotokimia dan plasma [2]. Di bagian ini, kita akan melihat metode yang paling umum digunakan untuk menghasilkan Ammonia:

• Grey Ammonia (berbasis bahan bakar fosil -- Gas Alam dan Batubara).                                                                                                                     Proses produksi Ammonia yang paling umum digunakan adalah (Steam Methane Feforming) yang dilakukan melalui proses Haber-Bosch. Produksi Amonia saat ini membutuhkan sekitar 1,8-3,0% dari seluruh energi global dimana hampir seluruhnya bergantung pada bahan bakar fosil yang biasanya bersumber dari Gas Alam yang digunakan untuk menghasilkan Hidrogen konsentrasi tinggi melalui SMR proses. Reaksi kimia yang terjadi dalam proses SMR adalah antara metana (CH4), yang bersumber dari gas alam, dengan uap pada suhu tinggi (sekitar 700-1000 derajat Celcius). Metana dan uap bereaksi akan membentuk Hidrogen (H2) dan karbon monoksida (CO). Kemudian selanjutnya adalah reaksi pergeseran air-gas, yang memungkinkan karbon monoksida bereaksi lebih lanjut dengan uap untuk menghasilkan karbon dioksida (CO2) dan Hidrogen yang lebih murni [4]. Karbon dioksida yang dihasilkan dapat digunakan untuk produksi urea atau diekspor sebagai produk sampingan, dan atau dibuang ke atmosfer. Selanjutnya untuk memproduksi Ammonia, Hidrogen yang dihasilkan kemudian direaksikan dengan Nitrogen. Sementara Gasifikasi Batubara (CG) adalah proses yang juga dapat digunakan untuk menghasilkan Hidrogen dan Karbon Monoksida (syngas). Gasifikasi terjadi dalam sebuah bejana tertutup dengan tekanan dan suhu yang tinggi. Di dalam gasifier, oksigen di udara dan uap berinteraksi secara langsung dengan batubara yang memungkinkan terjadinya konversi material menjadi syngas [4].
• Blue Ammonia.                                                                                                                                                                                                                                           Blue Ammonia dibuat melalui proses yang sama seperti grey ammonia, dimana Hidrogen dibuat dari bahan bakar fosil, tetapi emisi karbon dioksida yang dihasilkan tidak dibuang begitu saja ke atmosfer namun ditangkap menggunakan teknologi penangkap karbon dan disimpan di reservoir secara permanen (CCS), atau menggunakan teknologi penangkap karbon, dimanfaatkan untuk keperluan lainnya dan, atau disimpan di reservoir secara permanen (CCUS)[2,5].
• Green Ammonia                                                                                                                                                                                                                                  Green Ammonia diproduksi menggunakan Green Hidrogen melalui proses elektrolisa air (H20) (untuk menghasilkan Hidrogen dan Oksigen) dan kemudian direaksikan dengan Nitrogen yang dipisahkan dari udara untuk menghasilkan Ammonia, dimana proses elektrolisis sepenuhnya mengandalkan listrik yang bersumber dari energi terbarukan (seperti Tenaga Air, Angin, dan Energi Matahari), yang dapat diproduksi tanpa menghasilkan emisi CO2. Saat ini masih belum ada pabrik yang memproduksi green Ammonia skala besar, namun sudah ada beberapa model percontohan yang sedang dikembangkan [2]. Untuk menghasilkan Green Ammonia, pasokan listrik dari energi terbarukan yang stabil sangat diperlukan dan merupakan langkah awal yang penting dalam mendukung proses elektrolisis yang membutuhkan banyak energi listrik untuk beroperasi, sehingga dibutuhkan pasokan pembangkit listrik energi terbarukan skala besar yang kontinyu dan supaya biaya produksinya menjadi lebih kompetitif.

Bahan bakar alternatif lain seperti Hidrogen, Baterai, atau lithium ion membutuhkan lebih banyak ruang bila digunakan untuk jarak jauh. Sementara, Metanol dan Biofuel adalah pilihan yang lebih menjanjikan dari perspektif density, tetapi pasokan bahan baku yang stabil dan berkelanjutan cenderung terbatas. Oleh karena itu, Ammonia dapat memainkan peran penting dalam membantu industri maritim, sektor ketenagalistrikan, dan sektor transportasi mencapai target pengurangan emisi karbon[6]. Tidak seperti pilihan bahan bakar rendah karbon lainnya yang tersedia, Ammonia memiliki kepadatan energi yang relatif tinggi dengan skalabilitas yang menjanjikan, serta tidak menghasilkan emisi CO2 saat digunakan. Proyek Green Hidrogen skala besar sekitar 6 GW direncanakan akan dibangun di Australia Selatan yang mana diperkirakan akan menggunakan sumber listrik dari energi terbarukaan yaitu angin dan matahari yang ada di Australia dan dilengkapi dengan elektroliser, pabrik desalinasi, dan pipa H2 khusus sepanjang 500 km ke pelabuhan terdekat, di mana Green Hidrogen yang dihasilkan akan digunakan untuk memproduksi Green Ammonia untuk tujuan ekspor --- dengan Jepang dan Korea Selatan disebutkan sebagai negara tujuan [7].