Theoretical Study of Thermal Characteristics of Energy Crop Biomass Combustion Under Various Air Conditions in an Adiabatic Furnace | Studi Teoritis Karakteristik Termal Pembakaran Biomassa Tanaman Energi pada Berbagai Kondisi Udara dalam Tungku Adiabatik

Inglés. Combustion is an energy conversion method involving the reaction of fuel and oxygen to generate heat. Coal remains predominant in Indonesia’s energy mix, contributing to over 50% of global CO2 emissions. Efforts to reduce these emissions include using renewable energy sources like biomass, with current potential in energy crop biomass such as gamal and sengon wood. However, the thermal characteristics of burning gamal and sengon wood have not been extensively studied. This paper discusses the theoretical thermal characteristics of gamal and sengon wood combustion through numerical simulation using a combustion equilibrium model in an adiabatic furnace under stoichiometric, excess air, and excess fuel conditions. Thermodynamic calculations will be validated against experimental data. The simulation results show that the thermal characteristics of gamal combustion are superior to those of sengon. Adjustments in air supply can impact combustion quality, where excess air is often necessary to mitigate environmental factors disrupting theoretical stoichiometric combustion. Optimal combustion conditions are achieved at equivalence ratios of 1.3 for gamal and sengon. Validation using Mean Absolute Percentage Error (MAPE) indicates low error values (8,55%) affirming the model’s ability to predict thermal characteristics accurately.

Indonesio. Pembakaran adalah metode konversi energi dengan mereaksikan bahan bakar dan oksigen untuk menghasilkan panas. Saat ini batubara masih mendominasi sumber energi di Indonesia yang menyumbang lebih dari 50% emisi CO2 global. Upaya mengurangi emisi ini salah satunya dengan penggunaan energi terbarukan seperti biomassa, dimana energi biomassa yang sedang berpotensi saat ini adalah produk biomassa tanaman energi seperti kayu gamal dan sengon. Penggunaan tanaman energi tersebut sebagai penyedia termal melalui proses pembakaran masih belum pernah dikaji, sehingga paper ini akan membahas karakteristik termal pembakaran kayu gamal dan sengon secara teoritis melalui simulasi numerik pembakaran. Simulasi menggunakan model kesetimbangan pembakaran pada tungku adiabatik dengan kondisi stoikiometri, kelebihan udara (excess air), dan kelebihan bahan bakar (excess fuel) dengan perhitungan – perhitungan termodinamika yang nantinya akan divalidasi dengan data eksperimental. Hasil simulasi menunjukkan karakteristik termal pembakaran gamal lebih unggul dibandingkan sengon. Penambahan dan pengurangan udara dari kondisi optimum dapat mengurangi kualitas pembakaran, namun secara aktual penggunaan udara berlebih diperlukan untuk mengantisipasi faktor lingkungan yang mengganggu pembakaran stoikiometri teoritis.  Kondisi optimum pembakaran dicapai pada saat rasio ekuivalen gamal dan sengon masing-masing 1,3. Hasil validasi menggunakan MAPE menunjukkan nilai error yang rendah (8,55%) sehingga model pembakaran yang digunakan mampu memprediksi karakteristik termal dengan sangat baik.