Analisis Numerik Performa dan Emisi Co-firing LNG-Hidrogen dengan Variasi Rasio Kompresi untuk Beberapa Fraksi Mol Hidrogen pada Diesel Gas Engine
Yoga Ady Samudra, Ir. Fauzun, S.T., M.T., Ph.D., IPM., ASEAN Eng.
2026 | Tesis | S2 Teknik Mesin
Transisi energi menuju sistem kelistrikan rendah karbon menuntut pembangkit
berbasis gas untuk menurunkan emisi tanpa mengurangi keandalan. Pada PLTDG
bermesin dual-fuel diesel gas, penerapan co-firing hidrogen
dengan LNG menjadi opsi strategis karena berpotensi meningkatkan efisiensi
pembakaran dan menurunkan emisi karbon. Penelitian ini bertujuan menganalisis
secara numerik pengaruh rasio kompresi 11,5; 11,7; dan 11,9 serta fraksi
hidrogen 0%, 7%, 10%, dan 15% terhadap performa dan emisi diesel gas engine
skala pembangkit.
Metode yang digunakan adalah simulasi CFD tiga dimensi pada ruang bakar mesin Wartsila 18V50DF dengan domain sektor 1/8 silinder. Kondisi batas dan parameter operasi mengacu pada data PLTDG Pesanggaran. Model turbulensi RANS RNG k–? dikombinasikan dengan model pembakaran premixed–pilot ignited dan mekanisme reaksi multi-spesies untuk memprediksi tekanan silinder, temperatur, performa, serta komposisi gas buang. Studi parametrik dilakukan dengan mengubah fraksi H? dan rasio kompresi melalui variasi ketebalan shim plate.
Hasil validasi menunjukkan model layak digunakan, dengan rata-rata error Pmax 1,24%, NOx 4,42%, dan CO 13,29%. Peningkatan fraksi H? dan rasio kompresi mempercepat pembakaran serta meningkatkan performa, tetapi menaikkan tekanan lokal dan NOx. Kombinasi rasio kompresi 11,9 dengan 15% H? menghasilkan efisiensi tertinggi 52,64?n ISFC 150,13 g/kWh, namun tidak direkomendasikan karena Pmax lokal 144,59 bar melewati alarm knocking 140 bar. Kondisi optimal diperoleh pada kombinasi rasio kompresi 11,7 dengan 10% H?, dengan efisiensi 52,33%, daya indikasi 930,36 kW, IMEP 19,61 bar, ISFC 152,90 g/kWh, NOx 82,83 ppm, CO 161,41 ppm, CO? 4,920%, CH? slip 26,43 ppm, dan Pmax lokal 134,61 bar.
Kata Kunci : Co-firing LNG-H2, Diesel Gas Engine, CFD, Fraksi H2, Rasio Kompresi