Pengaruh Pencampuran Gas Hidrogen (H2) Pada Gas Alam Terhadap Perubahan Nilai Kalor Dan Emisi: Studi Kasus Retrofit Jaringan Eksisting

Savero, Jevon and Vania, Asima Ariella (2026) Pengaruh Pencampuran Gas Hidrogen (H2) Pada Gas Alam Terhadap Perubahan Nilai Kalor Dan Emisi: Studi Kasus Retrofit Jaringan Eksisting. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 2041221046_2041221051-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Gas alam masih berperan penting sebagai sumber energi dan bahan bakar pada sektor energi dan industri di Indonesia, namun emisi karbon dioksida (CO2) yang dihasilkan dari proses pembakaran menjadikannya tantangan dalam pencapaian target dekarbonisasi nasional. Salah satu energi alternatif yang dinilai efektif adalah hidrogen (H2) yang memiliki karakteristik pembakaran tanpa menghasilkan emisi karbon secara langsung. Indonesia memiliki potensi besar untuk mengembangkan produksi hidrogen melalui pemanfaatan berbagai sumber energi primer maupun energi terbarukan yang tersedia. Namun, produksi hidrogen saat ini masih belum mampu untuk menggantikan peran gas alam secara keseluruhan guna memenuhi kebutuhan industri nasional. Oleh karena itu, pencampuran hidrogen ke dalam gas alam atau biasa dikenal dengan Hydrogen Blended Natural Gas (HBNG) menjadi solusi yang lebih realistis untuk mendukung transisi energi secara bertahap dengan memanfaatkan jaringan transmisi gas alam eksisting. Implementasi HBNG tentu menimbulkan berbagai tantangan teknis, dimana pencampuran hidrogen menyebabkan adanya perubahan pada nilai kalor yaitu Higher Heating Value (HHV) dan Lower Heating Value (LHV) gas campuran yang merupakan parameter penting pada energi yang dapat dihasilkan. Selain mempengaruhi nilai kalor, pencampuran hidrogen mengakibatkan adanya perubahan karakteristik gas campuran, dimana kecepatan aliran atau velocity yang merupakan parameter penting untuk menjaga keamanan pada pipa jaringan transmisi gas alam. Velocity yang melebihi dari batas yang sudah ditetapkan dapat menjadi penyebab utama pada penurunan keandalan sistem. Keberadaan hidrogen dalam jangka panjang juga dapat menimbulkan fenomena embrittlement pada material logam, khususnya pada pipa dan peralatan jaringan transmisi gas alam. Selain itu, diperlukan juga penambahan peralatan untuk menyesuaikan kondisi operasi hidrogen dengan gas alam seperti kompresor dan air cooler. Oleh karena itu, implementasi HBNG memerlukan evaluasi secara menyeluruh terhadap aspek teknis, process safety, dan ekonomi. Hasil dari proyek akhir ini menunjukkan nilai Hydrogen Blending Ratio (HBR) yang paling layak untuk diimplementasikan pada jaringan transmisi gas alam eksisting adalah sebesar 11%. Nilai ini ditentukan berdasarkan kapasitas produksi hidrogen yang tersedia sebesar 51,20 MMSCFD, dengan kebutuhan hidrogen untuk proses blending sebesar 51,15 MMSCFD. Pada kondisi tersebut, gas campuran yang dihasilkan masih memenuhi spesifikasi kualitas gas dengan methane content sebesar 82% mol dan HHV sebesar 997 Btu/SCF, serta tetap berada dalam batas aman dari sisi kecepatan alir fluida, yaitu 24,379 Ft/s. Selain itu, implementasi HBNG dengan HBR 11% mampu menghasilkan emisi karbon dioksida yang lebih rendah yaitu 99,61 Ton/Hr dengan Total Cost sebesar $ 30.333.073 USD. Hal ini menunjukkan bahwa HBNG menunjukkan kelayakan yang baik ditinjau dari aspek teknis, lingkungan, dan ekonomi sehingga berpotensi menjadi alternatif yang efektif dalam mendukung dekarbonisasi melalui pemanfaatan jaringan transmisi gas alam eksisting.
==========================================================================================================================================
Natural gas continues to play a pivotal role as a primary energy source and industrial fuel in Indonesia. However, carbon dioxide (CO₂) emissions generated during its combustion present a significant challenge to achieving the country's decarbonization targets. Hydrogen (H₂) has emerged as a promising alternative energy carrier due to its carbon-free combustion characteristics. Indonesia possesses substantial potential for hydrogen production through the utilization of both conventional primary energy resources and renewable energy sources. Nevertheless, the current hydrogen production capacity remains insufficient to fully replace natural gas in supplying national industrial energy demand. Consequently, blending hydrogen with natural gas, commonly referred to as Hydrogen-Blended Natural Gas (HBNG), represents a more practical transitional pathway by leveraging the existing natural gas transmission infrastructure. Despite its advantages, HBNG implementation introduces several technical challenges. Hydrogen blending alters the fuel's calorific properties, including the Higher Heating Value (HHV) and Lower Heating Value (LHV), which are critical indicators of energy performance. Furthermore, hydrogen addition modifies the thermophysical properties of the gas mixture, affecting gas flow velocity, a key operational parameter for maintaining the integrity and safety of transmission pipelines. Excessive flow velocity may compromise system reliability, while prolonged hydrogen exposure can induce hydrogen embrittlement in metallic components, particularly pipelines and transmission equipment. Moreover, additional process equipment, such as compressors and air coolers, is required to accommodate the differing operating characteristics of hydrogen relative to natural gas. Therefore, comprehensive assessments encompassing technical performance, process safety, and economic feasibility are essential prior to large-scale HBNG deployment. The results of this study indicate that a Hydrogen Blending Ratio (HBR) of 11% represents the most feasible operating condition for the existing natural gas transmission network. This optimum ratio is constrained by the available hydrogen production capacity of 51.20 MMSCFD, adjusting to a hydrogen blending requirement of 51.15 MMSCFD. With these conditions, the gas mixture satisfies the required gas quality specifications, with a methane content of 82 mol% and an HHV of 997 Btu/SCF, while maintaining a safe gas flow velocity of 24,379 ft/s. In addition, implementing HBNG at an 11% HBR reduces carbon dioxide emissions to 99,61 ton/h with an associated total cost of $ USD 30.333.073. These findings demonstrate that HBNG retrofit offers a technically viable, environmentally beneficial, and economically feasible solution, highlighting its potential as an effective transitional strategy for supporting decarbonization through the utilization of existing natural gas transmission infrastructure.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Emisi Karbon dioksida, Gas Alam, Hydrogen, Hydrogen Blended Natural Gas, Jaringan Transmisi Gas Alam, Carbon dioxide Emissions, Natural Gas, Hydrogen, Hydrogen-Blended Natural Gas (HBNG), Natural Gas Transmission Network.
Subjects:	T Technology > T Technology (General) > T57.62 Simulation T Technology > TD Environmental technology. Sanitary engineering > TD171.75 Climate change mitigation T Technology > TP Chemical technology > TP315 Fuel
Divisions:	Faculty of Vocational > 24305-Industrial Chemical Engineering Technology
Depositing User:	Jevon Savero
Date Deposited:	03 Aug 2026 01:55
Last Modified:	03 Aug 2026 01:55
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/140579

Actions (login required)

View Item