Nilai Kalori Gas Bumi atau Gas Alam

Nilai Kalori atau sering juga disebutkan sebagai GHV (Gross Heating Value) merupakan salah satu besaran yang memiliki peran cukup penting dalam kegiatan transmisi dan distribusi gas bumi atau gas alam. Nilai Kalori terdapat dalam spesifikasi gas bumi yang diperjualbelikan atau ditransportasikan. Dalam kontrak biasanya disebutkan dalam range tertentu, misalnya 950-1100 BTU/SCF.

Selain itu, jumah tagihan pemakaian gas biasanya diukur dalam satuan energi (BTU). Sedangkan alat ukur yang digunakan sebagai custody transfer hanya mengukur jumlah volume (SCF / standard cubic feet) gas yang mengalir. Biasanya, dalam kontrak disepakati dalam satuan energi, meskipun ada juga yang menggunakan basis volume.
Secara matematis, jumlah energi diperoleh dengan mengalikan jumlah volume dengan nilai kalorinya.

Energi (BTU) = Volume (SCF) x Heating Value (BTU/SCF)

Namun di lapangan, setiap unit alat ukur biasanya terpasang pula unit Gas Chromatography (GC) online yang dapat mengukur dan menghasilkan data komposisi gas. Kemudian, dengan bantuan flow computer dapat dihitung jumlah energi dari sejumlah volume gas yang mengalir melaluinya.

Contoh GC online yang terpasang di site | emerson.com

Kandungan utama gas bumi adalah Metana (CH4). Namun, terdapat pula fraksi lainnya dari C2 (etana, C3 (propana) hingga sampai C11. Nah, dalam penentuan Heating Value pada gas bumi, apakah komposisi hidrokarbonnya (seperti etana atau propana) juga mempengaruhi?

Nilai kalori merupakan nilai panas yang dihasilkan dari pembakaran sempurna suatu zat pada suhu tertentu.

Reaksi pembakaran sempurna hidrokarbon dapat dituliskan sebagai berikut:

CxHy + (x + y/4) O2 —–> x CO2 + y/2 H2O

Flow Computer | emersonprocess.com

HHV dan LHV

Sesuai definisinya, panas pembakaran dihitung seolah-olah reaktan dan hasil reaksi memiliki suhu yang sama. Biasanya kondisi standar yang dipakai untuk perhitungan nilai kalori adalah 25 °C dan 1 atm. Seperti kita tahu pada 25 °C dan 1 atm, air (H2O) memiliki fase liquid, maka perhitungan HHV (Higher Heating Value) menganggap H2O hasil pembakaran diembunkan menjadi fase liquid, sehingga selain panas didapat dari pembakaran, diperoleh pula energi dari panas pengembunan H2O. Kalau perhitungan LHV (Lower Heating Value) itu menganggap bahwa H2O tetap pada fase gas pada 25 °C. Jadi selisih antara HHV dan LHV adalah panas pengembunan H2O pada suhu dan tekanan standar.

Perlu dicatat bahwa HHV dan LHV adalah notasi teoritis, hanya dipakai untuk indikasi dan tidak menunjukkan kondisi yang sebenarnya dalam praktek. Alasannya, bahan bakar dan gas hasil pembakaran tidak pernah berada pada temperatur yang sama sesuai asumsi yang dipakai untuk perhitungan HHV dan LHV. Dalam praktek, energi yang bisa kita peroleh dari pembakaran bahan bakar akan selalu lebih kecil dari HHV atau LHV, karena ada energi dalam bentuk panas yang dibawa pergi oleh gas hasil pembakaran. Itulah sebabnya efisiensi semua mesin konversi energi (steam power plant, internal combustion engine, gas turbine) tidak pernah bisa mencapai 100 %.

HHV dan LHV Beberapa Bahan Bakar Gas | chegg.com

Jadi, HHV dan LHV sama sekali tidak ada hubungannya dengan fase dari bahan bakarnya, baik bahan bakar padat maupun cair, sama-sama punya HHV dan LHV. Kalau soal gampang atau susahnya membakar, juga tidak ada hubungannya dengan HHV & LVH. Ingat! Pembakaran itu proses eksotermis, jadi tidak mengambil panas (energi) dari lingkungan justru memberikan panas ke lingkungan. Sebenarnya yang bisa dibakar itu adalah fase gas, kalau ada bahan bakar cair, maka harus terbentuk cukup uap di atas permukaannya supaya bisa memulai pembakaran. Kalau kita mulai dari temperatur ambient, untuk bahan bakar cair tertentu, misalnya diesel oil, mesti diberikan suhu yang cukup supaya tekanan uapnya cukup tinggi untuk membentuk fase uap yang bisa dibakar (dari sinilah muncul istilah flash point). Tapi begitu sudah dibakar, panas dari pembakaran akan selalu menyediakan energi yang cukup untuk menghasilkan fase uap yang siap untuk dibakar.

GHV (Gross Heating Value)

Untuk gas bumi, nilai kalori biasanya dinyatakan dalam BTU/SCF, dan kita tahu bahwa untuk gas, mol itu proporsional terhadap volume, jadi untuk gas alam semakin banyak fraksi berat semakin tinggi nilai kalorinya dalam volumetric basis.
Menentukan nilai kalori gas bumi (GHV atau Gross Heating Value) bukan lewat GC secara langsung tapi melalui proses komputasi numeris (umumnya, formulasi perhitungan nilai kalori sudah ada pada mesin GC, termasuk menghasilkan data kromatogram).

Hakikatnya, GC tidak terbatas sampai pengukuran C9 saja, bisa lebih tergantung setting/instrument dan standar metode yang diimplementasikan. Mengukur GHV pada gas bumi tidak langsung diperoleh layaknya kita mengukur temperatur atau tekanan, namun diperoleh setelah sebelumnya kita mendapatkan data komposisi gas. Dalam hal ini, perhitungan GHV bisa juga dilakukan pada software yang tersedia baik yang license (FlowSOLV, Kelton, dll) maupun tidak.
GC memang bisa mengkalkulasi sampai rantai karbon yang berat, tapi biasanya sudah tidak akurat, lagipula dalam kenyataannya fraksinya juga sangat kecil dibandingkan dengan fraksi C1 (yang biasanya dipakai sebagai standar spesifikasi dari gas untuk sales), sehingga jika terjadi perubahan kecil dari komposisi di rantai karbon yang berat hanya memberikan pengaruh yang kecil terhadap nilai GHV.

Standard Perhitungan Nilai Kalori Gas

GC bisa melakukan perhitungan GHV. Yang dilakukan oleh GC adalah melihat komposisi gas berdasarkan peak di chromatogram. Kemudian berdasarkan standar yang digunakan, apakah itu GPA-2172, atau ISO 6976, GC akan menghitung GHV berdasarkan data masukan mol % dari gas yang diukur itu sendiri, base pressure dan base temperature pengukuran yang digunakan. Di beberapa tempat ini tidak biasa dilakukan karena GC tidak mengukur nilai komposisi H2O dan H2S dan beberapa komponen lain yang tidak terdeteksi oleh GC. Jadi yang biasa dilakukan adalah memberikan semua informasi data ini ke flow computer (data GC dan H2O dan komponen lain yang dibutuhkan), dan flow computer yang akan melakukan perhitungan GHV. Tanpa komposisi H2O dan H2S, perhitungan GHV bisa dilakukan.

Untuk standar ISO6976, kita tidak bisa memilih standar pressure yang digunakan, itu tidak dispesifikasi oleh standar. Satuan keluaran dari standar ISO6976 adalah MJ/Sm3 untuk perhitungan volume. ISO6976 memberikan pilihan untuk menghitung GHV dalam beberapa combustion/metering temp. Yang cukup umum digunakan yaitu (15,15) dan (20,20). Semua masukan dan keluaran dari ISO6976 adalah dalam bentuk metric.

Untuk standar GPA 2172, kita bisa memilih GHV mau dihitung pada tekanan berapa terserah kita. Yang umum digunakan adalah 14.73 psia. Standar perhitungan GPA2172 menggunakan pressure 14.696. Tetapi, GPA 2172 tidak memberikan pilihan input temperatur karena perhitungan selalu dianggap untuk temperature standard 60 oF. Masukan lain yang dibutuhkan adalah nilai compressibility gas (Z) pada tekanan standar (14.73 dalam hal ini) yang biasanya didapat dari perhitungan AGA 8.

Untuk pengukuran gasnya sendiri, fraksi berat yang memang pada pengukuran fiskal gas nilainya cukup kecil, namun bila ada salah perhitungan akan memberikan perbedaan yang cukup signifikan karena fraksi berat memiliki nilai heating value yang terbesar. Kalau misalnya nilai gas yang seharusnya 0.01% terbaca 0.1%, itu sudah cukup untuk memberikan error kesalahan sekitar 0.4% yang kalau diuangkan akan memberikan angka sekitar beberapa ratus ribu dolar per tahun yang bergantung pada jumlah gas yang mengalir.

Semoga bermanfaat.

Sumber : migas-indonesia.com (dengan beberapa peyesuaian)

Featured image: aga.org

One thought on “Nilai Kalori Gas Bumi atau Gas Alam

Leave a Comment