PRARANCANGAN PABRIK HIDROGEN DENGAN TEKNOLOGI WATER SPLITTING BERKAPASITAS 5.000 TON PER TAHUN

Abstract

Prarancangan pabrik hidrogen dengan teknologi water splitting memiliki kapasitas produksi sebesar 5.000 ton per tahun serta berlangsung secara kontinyu selama 340 hari dalam satu (1) tahun untuk 24 jam/hari. Dalam pemenuhan target produksi, air sungai yang bertindak sebagai umpan sebanyak 6.084,8789 kg/jam. Penerapan proses terdiri atas beberapa tahapan utama yakni proses treatment air sungai, proses elektrolisis air, separasi, dan kompresi gas menuju konsumen dan tangki penyimpanan pabrik. Tahap pertama, air sungai dipisahkan terlebih dahulu dengan melewatkan air melalui fine screener sebanyak dua (2) kali, kemudian dialirkan menuju mixer koagulasi dan mixer flokulasi. Proses koagulasi dan flokulasi dibantu oleh koagulan Aluminium Sulfat dengan komposisi 0,385 kg/jam, begitu pula dengan flokulan sebanyak 0,275 kg/jam. Treatment dilanjutkan pada tangki filtrasi untuk menghilangkan flok-flok dari proses sebelumnya. Setelah itu, membran reverse osmosis pada tekanan 20 bar bertugas mengeliminasi kandungan mineral pada air. Pemanasan air menggunakan pemanas elektrik hingga 80˚C karena menyesuaikan kondisi operasi electrolyzer. Gas hidrogen dan oksigen diperoleh sebagai hasil dari reaksi elektrolisis dalam proton exchange membrane water electrolyzer (PEMWE) dengan kebutuhan utilitas listrik sebanyak 35 MW pada suhu 80˚C dan tekanan 40 bar. Gas hidrogen diseparasi terhadap water content pada kolom flash drum pada suhu 35˚C dan tekanan 35 bar. Sebelum dialirkan ke konsumen dan tangki penyimpanan, gas hidrogen dengan kemurnian 99,99% dikompresi menggunakan kompresor tiga (3) stage hingga mencapai 200 bar bertemperatur 50˚C. Hal ini juga dilakukan pada gas oksigen 99,99% dipisahkan dengan water content dan dikompresi mengaplikasikan kompresor tiga (3) stage sampai tekanan 200 bar dan suhu 30˚C. Guna menunjang operasi produksi, unit utilitas memasok kebutuhan air pendingin sebanyak 25.758,9924 kg/jam, udara tekan sebanyak 40,3192 m3 /jam dan listrik sebesar 35.617,7287 kWh. Lokasi pabrik didirikan di Kawasan Sungai Sigura-Gura, Desa Paritohan, Kabupaten Toba Samosir, Sumatera Utara dengan luas tanah 43.500 m2 serta jumlah sumber daya manusia (pekerja) 145 orang. Modal investasi pabrik memerlukan sebesar Rp. 2.700.514.870.076,52 dan biaya produksi Rp. 2.606.552.232.884,13. Berdasarkan evaluasi ekonomi, diperoleh nilai parameter Return of Investment (ROI) 63,465%, Pay Out Time (POT) 1,58 tahun, Break Even Point (BEP) 13,217%, Shut Down Point (SDP) 6,95%, dan Discounted Cash Flow (DSF) 20,23%. Maka, diperoleh hasil analisis bahwa rancangan pendirian pabrik hidrogen dengan teknologi water splitting ini layak untuk dikaji dan dipertimbangkan secara lanjut.