LNG sebagai Bahan Bakar Transisi untuk Mesin Kapal: Solusi Berkelanjutan di Industri Maritim

Industri maritim global tengah menghadapi tekanan untuk mengurangi emisi karbon. Sebagai respons, LNG (Liquefied Natural Gas) muncul sebagai bahan bakar transisi yang menjanjikan. LNG dinilai mampu menjembatani transisi dari bahan bakar fosil konvensional ke energi bersih seperti hidrogen atau amonia.

Apa Itu LNG dan Mengapa Dipilih?

LNG adalah gas alam yang didinginkan hingga -162°C hingga menjadi cair, memudahkan penyimpanan dan transportasi. Dibanding solar laut (MGO) atau bahan bakar residu (HFO), LNG menghasilkan emisi sulfur oksida (SOx) hampir nol, nitrogen oksida (NOx) 85-90% lebih rendah, dan partikulat 95-99% lebih sedikit. Ini menjadikannya solusi cepat untuk memenuhi regulasi lingkungan internasional.

LNG adalah campuran dari beberapa gas dalam bentuk cair, terutama terdiri dari metana (CH4), dengan konsentrasi yang dapat bervariasi antara 70 hingga 99 persen berdasarkan massa, tergantung pada asal gas alam tersebut. Komponen hidrokarbon lain yang umum ditemukan dalam LNG adalah etana (C2H5), propana (C3H8), dan butana (C4H10). Sejumlah kecil gas lain, seperti nitrogen (N2), juga mungkin terdapat dalam LNG. Cadangan gas alam sangat signifikan; menurut perkiraan International Energy Agency (IEA), cadangan gas alam pada tingkat penggunaan saat ini dapat bertahan lebih dari 250 tahun.

Ketika gas alam dicairkan pada suhu sekitar -162°C, volume yang dibutuhkan berkurang hingga sekitar 1/600 dari volume gas alam dalam keadaan gas. Dalam kondisi ini, LNG disimpan dalam tangki di mana masuknya panas menyebabkan terjadinya pembentukan gas boil-off (BOG). BOG tersebut kemudian dikonsumsi oleh mesin atau di-cairkan kembali untuk menjaga tekanan di dalam tangki LNG tetap dalam batas yang dapat diterima. Kurva uap jenuh LNG dan pengaruhnya terhadap proses bunkering perlu dipahami sepenuhnya untuk meningkatkan efisiensi bunkering.

Pengaturan Kapal

Untuk kapal yang menggunakan bahan bakar liquefied natural gas (LNG), sistem utama yang perlu diakomodasi dalam konsep desain yang berbeda atau tambahan dibandingkan dengan desain kapal konvensional meliputi sistem penyimpanan bahan bakar LNG, stasiun bunker LNG dan pipa transfer yang terkait, sistem pasokan gas bahan bakar, pipa distribusi gas bahan bakar berdinding ganda, unit katup gas (yang mungkin terletak di ruang unit katup gas [GVU]), konsumen gas, pabrik penghasil nitrogen, sistem pipa ventilasi, dan tiang ventilasi. Selain itu, untuk beberapa jenis tangki LNG, diperlukan peralatan tambahan untuk mengelola suhu dan tekanan di dalam tangki.

Kriteria lokasi tangki LNG yang bersifat protektif dapat didasarkan pada pendekatan deterministik dengan mempertimbangkan volume tangki atau metode probabilistik. International Code of Safety for Ships Using Gases or other Low-Flashpoint Fuels (IGF Code) menyediakan alternatif ketiga, di mana lambung kapal dirancang dan diperkuat secara khusus di area sekitar tangki LNG, sehingga meminimalkan dampak dari tabrakan dan memungkinkan tangki ditempatkan lebih dekat ke sisi lambung kapal. Metode probabilistik memerlukan input sejumlah parameter kapal dan tangki untuk menghitung nilai “fCN” yang diperlukan, yang harus di bawah 0,04 untuk kapal kargo dan 0,02 untuk kapal penumpang. Gambar 1 menunjukkan beberapa contoh tipikal untuk lokasi tangki LNG dan peralatan utama.

Konsep “Emergency Shutdown (ESD)-Protected Machinery Space” memperkenalkan langkah-langkah tambahan untuk memberikan tingkat keselamatan yang setara dengan ruang mesin non-hazardous konvensional. Penerapan konsep ruang mesin ESD-Protected sejauh ini masih terbatas karena semakin banyaknya ketersediaan mesin yang dapat memenuhi kriteria double barrier, serta kemungkinan karena kompleksitas dan biaya tambahan yang timbul dari penerapan konsep ruang mesin ESD ini.

Konsep non-hazardous machinery space didasarkan pada penggunaan double barrier untuk semua komponen yang mengandung gas, sehingga kegagalan pada satu barrier tidak akan menyebabkan pelepasan gas bahan bakar ke dalam ruang mesin. Perbedaan utama antara kedua konsep ruang mesin ini ditunjukkan pada Gambar 2 dan 3. Ruang mesin non-hazardous juga menunjukkan ruang Gas Valve Unit (GVU). Ruang ini dapat berupa ruang terpisah di luar ruang mesin, atau dapat berupa unit GVU yang merupakan unit mandiri yang pada dasarnya merupakan ekstensi dari sistem pipa double barrier dan dapat ditempatkan di dalam ruang mesin non-hazardous.