Simulasi proses metanasi pada Power-to-Gas (PtG) dengan model TREMP

Abstract

Peningkatan emisi gas rumah kaca telah menyebabkan pemanasan global dengan laju yang semakin cepat setiap tahunnya. Sementara itu, pemanfaatan pembangkit listrik terbarukan seperti dari tenaga angin dan tenaga surya mempunyai masalah akibat fluktuasi energi yang dihasilkan dan penyimpanan energi yang terbatas. Proses power to gas (PtG) dapat menjadi solusi alternatif untuk menyimpan energi listrik melalui proses elektrolisis air yang menghasilkan gas hidrogen dan mereaksikannya dengan emisi gas rumah kaca, yaitu gas karbon dioksida untuk menghasilkan gas metana. Gas metana selanjutnya dapat disimpan dalam infrastruktur gas alam. Fleksibilitas penerapan proses (PtG) ini memiliki tantangan tersendiri karena fluktuasi gas hidrogen hasil proses elektrolisis. Makalah ini mendiskusikan pengaruh variasi kondisi operasi dan modifikasi proses pada tahap metanasi proses PtG terhadap temperatur maksimum reaktor dan perolehan komposisi metana pada gas synthetic natural gas (SNG). Tahap metanasi dimodelkan dengan Topsoe’s Recycle Energy efficient Methanation Process (TREMP). Reaksi eksotermis dapat menyebabkan thermal runaway dengan peningkatan konsentrasi umpan akibat fluktuasi gas hidrogen. Berdasarkan simulasi menggunakan ASPEN Plus, umpan karbon dioksida berlebih dipilih karena rentang perubahan rasio umpan lebih lebar (0.25 – 0,5). Untuk meningkatkan fleksibilitas umpan, TREMP dengan karbon dioksida berlebih ini dapat menggunakan konfigurasi 3 (tiga) reaktor yang disusun secara seri. Kolom absorpsi dapa digunakan untuk pemisahan karbon dioksida berlebih dari aliran produknya dan menghasilkan gas SNG standar (94%).