Manfaat Optimasi Sistem Uap

Lihat kembali laporan kemajuan tentang perubahan iklim selama beberapa tahun terakhir, dan Anda akan menemukan sedikit yang bisa dirayakan. Kita tahu apa yang dipertaruhkan; gagal membatasi kenaikan suhu planet kita akan memiliki konsekuensi mengerikan bagi kita semua. Namun tindakan cepat yang diperlukan untuk mencapai tujuan net zero kita tidak terjadi. Jika ini “Perlombaan Menuju Zero” yang kita ikuti, maka mengapa rasanya kurang seperti sprint, dan lebih seperti perlombaan tiga kaki?

Kembali ke awal 2022. Dunia sedang pulih dari pandemi yang menghancurkan, dan ekonomi sedang dibangun kembali. Tetapi jika kita pikir keadaan sudah membaik, ketika datang ke perubahan iklim, ada sisi negatifnya. Emisi CO2 dari listrik dan panas mencapai level tertinggi sepanjang masa, memprovokasi Badan Energi Internasional (IEA) untuk mengeluarkan seruan tindakan yang jelas.

Dunia sekarang harus memastikan bahwa rebound global emisi pada tahun 2021 adalah satu kali – dan bahwa investasi berkelanjutan dikombinasikan dengan percepatan penerapan teknologi energi bersih akan mengurangi emisi CO2 pada tahun 2022…

Sarung tangan dilempar, dan satu tahun berlalu. Satu yang melihat agresi di Eropa dan krisis energi global muncul. Dampak pada aspirasi perubahan iklim sangat mencolok. Maret lalu, IEA melaporkan, “Emisi dioksida karbon (CO2) global dari pembakaran energi dan proses industri tumbuh 0,9% atau 321 Mt pada tahun 2022 ke rekor tertinggi baru 36,8 Gt.”

Yang terbaik yang bisa dikatakan adalah bahwa setidaknya energi bersih terus kemajuannya yang cepat, tanpanya “pertumbuhan emisi CO2 akan hampir tiga kali lipat.”

Dari sudut pandang mana pun, prospek bisa tampak mengecewakan. Sedikit seperti mendapat laporan sekolah, berulang kali, yang hanya menuntut “harus berusaha lebih keras”. Tidak membantu bahwa kita selalu tampak melihat ke belakang, pada apa yang mungkin terjadi, alih-alih melihat ke depan dengan optimisme dan ambisi.

Ini contoh klasik dari masalah skala. Ketika dihadapkan dengan masalah yang jauh lebih besar dari tindakan individual kita, ada kecenderungan untuk kehilangan motivasi. Perasaan tak berdaya bisa mendominasi, atau, sebaliknya, kita beralih ke optimisme teknologi. Anda bisa melihat ini bekerja dengan pendekatan visioner untuk mengatasi perubahan iklim. Ya, kita menantikan untuk melihat hidrogen hijau tersedia secara luas, untuk mampu menghilangkan dioksida karbon dan menguncinya selamanya, dan menyambut proses inovatif apa pun yang menghilangkan produksinya di tempat pertama. Menangkap imajinasi kita, mereka tampak menawarkan janji ketika cahaya di ujung terowongan langka. Inovasi akan selalu menjadi kunci untuk menangani kompleksitas dan skala masalah seputar perubahan iklim. Seiring waktu, mereka akan menjadi bagian dari kehidupan sehari-hari kita. Namun, kita tidak memiliki waktu di pihak kita.

Itu adalah kesimpulan dari laporan Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim (IPCC) awal tahun ini. Seruan yang pasti, tetapi, seperti yang disarankan penulis, “Emisi CO2 bersih dari sektor industri menantang tetapi mungkin.”

Di lebih dari 2.000+ halamannya, laporan IPCC mengawasi setiap aspek krisis iklim. Ketika berurusan dengan pengurangan gas rumah kaca (GHG) dari sektor energi secara keseluruhan, laporan menunjukkan bahwa ini, “memerlukan transisi besar, termasuk pengurangan substansial dalam penggunaan bahan bakar fosil secara keseluruhan, penerapan sumber energi beremisi rendah, beralih ke pembawa energi alternatif, serta efisiensi dan konservasi energi.” Menggemakan pesan IPCC, Kepala Eksekutif Science Based Targets initiative (SBTi), Luiz Amaral menunjukkan bahwa membatasi pemanasan global hingga 1,5 C memerlukan puncak sebelum 2025, mengurangi emisi 43% pada 2030, 60% pada 2035 dan mencapai net-zero di awal 2050. Tidak akan mudah, tetapi dengan pola pikir yang tepat, kemajuan bermakna dapat dibuat menuju masa depan yang lebih berkelanjutan.

Organizations with validated science-based targets have proven monumental reductions are possible - cutting scope 1 and 2 emissions by 12% on average year on year - greater than the 7.6% year on year reductions required to achieve the Paris Agreement’s 1.5°C goal.⁴

Sangat menggembirakan melihat kemajuan yang dibuat oleh 2.731 perusahaan dengan target berbasis sains, di mana kami adalah salah satunya. Dengan berfokus pada saat ini dan menolak membiarkan status quo mengendalikan narasi, kemajuan sedang dibuat. Perusahaan akan memiliki cara berbeda untuk mencapai tujuan mereka, tetapi tema umumnya adalah efisiensi.

Itu adalah salah satu pesan kunci dari Peta Jalan Dekarbonisasi Industri pemerintahan Biden-Harris, yang diterbitkan September tahun lalu. Sebagai negara dengan emisi CO2 terbesar kedua di dunia, kemajuan apa pun dalam merinci bagaimana ia bertujuan untuk mengatasi ini disambut baik. Mengakui bahwa 30% emisi CO2 terkait energi AS berasal dari industri, ini berfokus pada jalan ke depan untuk lima industri emisi CO2 tertinggi: penyulingan minyak, kimia, besi dan baja, semen, dan sektor makanan dan minuman. Dari empat pilar teknologi utama yang diidentifikasi, disimpulkan: “Efisiensi energi adalah strategi dekarbonisasi lintas sektoral yang mendasar dan merupakan opsi paling hemat biaya untuk pengurangan emisi GHG dalam jangka pendek.” Bukan hanya pemerintah Amerika yang melihat efisiensi sebagai bagian dari cetak biru untuk menghindari bencana iklim. IEA merilis laporan pelacakan mereka tentang Efisiensi Energi di bulan yang sama, menekankan: “Efisiensi energi adalah ukuran tunggal terbesar untuk menghindari permintaan energi dalam Skenario Emisi Net Zero 2050, bersama dengan langkah-langkah terkait erat seperti elektrifikasi, perubahan perilaku, digitalisasi, dan efisiensi material.” Anda mungkin berpikir bahwa tidak ada yang lebih berorientasi bisnis daripada meningkatkan efisiensi. Bahwa itu ada di agenda setiap hari. Lalu mengapa kita terus diingatkan tentang pentingnya?

Diakui secara luas oleh banyak industri sebagai bagian esensial dan abadi dari proses mereka, uap adalah sumber energi termal yang secara alami efisien. Itu tidak berarti sistem uap tidak dapat ditingkatkan, tetapi pengalaman dan keahlian berarti kita tahu bagaimana melakukannya.

Ada berbagai langkah yang terbukti dan hemat biaya untuk meningkatkan sistem uap. Mengapa langkah-langkah ini tidak diadopsi secara universal adalah karena kombinasi faktor, banyak di antaranya tidak terkait dengan hambatan moneter. Alasan pertama dan paling sederhana adalah kurangnya informasi dan pengetahuan. Meskipun laporan tingkat tinggi terbaru telah menunjukkan efisiensi sebagai langkah pertama menuju dekarbonisasi, sistem uap itu kompleks, sering unik untuk industri tertentu, atau bahkan pabrik. Mengetahui di mana harus mengoptimalkan, bagaimana melakukannya secara efektif, dan memahami manfaatnya secara pasti, memerlukan bantuan spesialis. Serangkaian faktor lain bergabung untuk menjaga efisiensi tetap di urutan teratas daftar “belum-dilakukan” bagi banyak perusahaan. Seringkali kurangnya sumber daya keuangan membuat sulit untuk mengadopsi bahkan langkah-langkah yang akan membayar sendiri dalam waktu singkat (terutama untuk usaha kecil-menengah). Tidak adanya dukungan dari manajemen puncak, ketidakpastian tentang teknologi baru dan ketakutan akan gangguan produksi, dan kurangnya insentif pemerintah dikombinasikan dengan kurangnya penegakan regulasi pemerintah, semuanya menambah ketidakberdayaan. Di luar hambatan umum yang menghambat peningkatan efisiensi, sistem uap memiliki serangkaian kesulitan khusus yang harus diatasi. Secara tradisional, banyak perusahaan berfokus pada ketel, bukan seluruh sistem uap yang mencakup pembangkitan uap (ketel), distribusi, sistem pemulihan, dan bagaimana uap digunakan.

Meskipun optimasi sistem mungkin lebih sulit daripada mengganti satu peralatan karena memerlukan pengetahuan dan penilaian sistem yang lebih holistik, ini sering kali menghasilkan penghematan energi yang jauh lebih besar dibandingkan dengan mengganti satu komponen dengan yang lebih efisien.

Dan, jika hanya mengganti ketel dengan yang lebih hemat energi mungkin tampak masuk akal, itu tidak berarti seluruh sistem uap industri akan lebih efisien. Meremehkan atau melebih-lebihkan permintaan uap, salah mengelola sistem, dan menjalankan sistem di bawah efisiensi optimal adalah faktor umum dalam mengurangi efisiensi keseluruhan.

Hampir satu dekade yang lalu, laporan United Nations Industrial Development Organization (UNIDO) melihat potensi efisiensi energi untuk sistem uap industri. Tujuannya adalah untuk mendemonstrasikan langkah-langkah efisiensi mana yang hemat biaya dan memperkirakan nilainya. Tiongkok dipilih sebagai kasus uji.

Tujuh ahli uap dari AS, Eropa, dan Tiongkok dikonsultasikan untuk menentukan langkah-langkah efisiensi energi umum mana yang harus disertakan, penghematan energinya, dan biaya penerapannya. Tidak seperti banyak negara, pola konsumsi energi Tiongkok didominasi oleh sektor industri. Pada tahun 2019, manufaktur menyumbang sekitar 55% dari total konsumsi energi Tiongkok, dan 59,6% dari energi sektor manufaktur berasal dari batu bara. Menyetujui sembilan langkah yang secara teknis layak, para ahli menemukan bahwa kecuali dua, semuanya akan hemat biaya, berpotensi mengarah pada pengurangan emisi CO2 tahunan sebesar 201,23 MtCO2. Mengambil semua langkah ke dalam akun akan menghasilkan potensi penghematan bahan bakar teknis total sekitar 26% dari total bahan bakar yang digunakan untuk menghasilkan uap. Penghematan bahan bakar itu lebih besar dari penggunaan energi primer lebih dari 160 negara di dunia. Tabel ini mencantumkan sembilan langkah efisiensi sistem uap, dengan nilai terpilih: Penghematan bahan bakar tahunan kumulatif dan pengurangan emisi CO2, peningkatan efisiensi persentase, dan potensi masa pakai untuk langkah-langkah efisiensi sistem uap industri di Tiongkok berdasarkan peringkat CCE akhir mereka (biaya energi yang dihemat)

Kembali ke tenggat waktu tujuh tahun untuk membuat kemajuan nyata menuju net zero, dan masa pakai langkah-langkah ini menunjukkan bagaimana mengoptimalkan sistem uap dapat membuat perbedaan nyata. Meskipun satu peningkatan jelas akan berdampak, ketika seluruh sistem dioptimalkan, manfaatnya menjadi signifikan.

Sebagian besar langkah-langkah ini cocok untuk semua sistem uap, apa pun sarana pembangkitannya. Variabel utama jelas akan berdampak pada emisi CO2. Mengakui kebutuhan akan energi yang lebih bersih, Presiden Tiongkok Xi Jinping telah menyatakan negara akan netral karbon pada tahun 2060. Ini sudah menjadi investor terbesar di dunia dalam transisi energi bersih, berkomitmen $266 miliar pada tahun 2021, lebih dari sepertiga dari total global ($755 miliar). Tetapi, dengan rata-rata masa kerja ketel uap 30+ tahun, berpindah dari bahan bakar fosil akan memakan waktu. Dengan berfokus pada saat ini, dan memastikan semua langkah efisiensi yang mungkin digunakan, pengurangan emisi berada dalam jangkauan.

Kembali ke statistik energi yang kita bahas di awal artikel ini, dan tantangan ke depan untuk mencapai target net zero, ada baiknya melihat bagaimana generalisasi seputar “efisiensi” mungkin benar-benar diterjemahkan menjadi tindakan.

Tidak satu pun dari langkah-langkah ini menunggu pengembangan. Semuanya secara teknis mungkin dan, dalam kebanyakan kasus, hemat biaya dalam periode waktu yang relatif singkat. Dan, yang paling penting, mereka akan menuai manfaat nyata sementara teknologi baru lainnya masih dalam tahap awal evolusinya. Sejak laporan UNIDO diterbitkan, potensi untuk mengoptimalkan sistem uap juga telah maju. Sekarang, dengan transformasi digital yang dengan cepat diadopsi, pengetahuan kita tentang di mana tepatnya optimasi akan paling efektif jauh lebih besar. Ini sesuatu yang disorot IPCC dalam laporan mereka tahun ini:

Teknologi digital dapat berkontribusi pada mitigasi perubahan iklim dan pencapaian beberapa SDG (kepercayaan tinggi). Misalnya, sensor, internet of things, robotika, dan kecerdasan buatan dapat meningkatkan manajemen energi di semua sektor, meningkatkan efisiensi energi, dan mempromosikan adopsi banyak teknologi beremisi rendah, termasuk energi terbarukan terdesentralisasi, sambil menciptakan peluang ekonomi (kepercayaan tinggi).

Di mana efisiensi yang bersangkutan, setiap negara akan memiliki penampil terbaik yang memenuhi setiap kotak, dan pencilannya, yang tidak pernah memberikan optimasi pemikiran kedua. Kemungkinan adalah, bagaimanapun, bahwa ruang untuk perbaikan selalu ada.

Menggunakan wawasan digital terbaru, kita tidak pernah memiliki peluang yang lebih baik untuk mendapatkan penilaian teknis rinci tentang peluang efisiensi energi sistem uap. Juga taruhannya tidak pernah setinggi ini. Meskipun mungkin kita akan melihat lebih banyak berita mengecewakan seputar perubahan iklim, seperti yang pernah dikatakan Bill Gates, “berita buruk adalah berita utama, dan perbaikan bertahap bukan.”

Sumber:

1: Global CO2 emissions rebounded to their highest level in history in 2021 - News - IEA

2: Global CO2 emissions rose less than initially feared in 2022 as clean energy growth offset much of the impact of greater coal and oil use - News - IEA

3: https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg3/downloads/report/IPCC_AR6_WGIII_FullReport.pdf

4: IPCC releases ‘final warning’ to keep 1.5°C within reach - Science Based Targets

5: DOE Industrial Decarbonization Roadmap | Department of Energy

6: Energy Efficiency – Analysis - IEA

7: Energy Efficiency Potentials in Industrial Steam Systems in China (unido.org)

Ketika studi ini ditulis, ketel berbahan bakar batu bara menyumbang sekitar 80-85%, ketel berbahan bakar minyak dan gas sekitar 15%, dan ketel yang menggunakan bahan bakar lain (mis. listrik, biomassa, dll.) kurang dari 5% dari total kapasitas ketel di Tiongkok.

8: How Is China’s Energy Footprint Changing? | ChinaPower Project (csis.org)

9: China - Countries & Regions - IEA