Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Dalam menghadapi peningkatan permintaan energi global dan urgensi mengatasi perubahan iklim, pencarian sistem energi yang lebih efisien dan bersih menjadi semakin mendesak. Salah satu solusi yang semakin banyak mendapat perhatian adalah integrasi sel bahan bakar dengan energi terbarukan. Dalam konteks ini, studi yang menggabungkan sistem tri-generasi dengan penyimpanan hidrogen hidrida logam (MHHS) dan sel bahan bakar oksida padat (SOFC) menawarkan pendekatan inovatif untuk mencapai efisiensi energi yang lebih tinggi.
Pada dasarnya, sistem tri-generasi adalah sistem yang tidak hanya menghasilkan listrik, tetapi juga menyediakan panas dan pendinginan. Dalam studi ini, penyimpanan hidrogen hidrida logam digunakan untuk memasok hidrogen yang dibutuhkan oleh SOFC, yang pada gilirannya mengonversi energi kimia menjadi listrik dengan efisiensi tinggi. Salah satu inovasi kunci dalam penelitian ini adalah penggunaan siklus Rankine organik (ORC) yang memanfaatkan n-oktana sebagai fluida kerja. N-oktana dipilih karena suhu kritisnya yang tinggi, yang ideal untuk aplikasi ini dan dapat meningkatkan efisiensi sistem secara keseluruhan.
Analisis eksergi yang dilakukan dalam penelitian ini sangat penting untuk mengidentifikasi komponen mana dalam sistem yang mengalami degradasi energi paling besar. Eksergi mengukur kualitas energi yang tersedia untuk melakukan kerja, sehingga memahami di mana degradasi terjadi dapat membantu meningkatkan efisiensi sistem. Dalam penelitian ini, evaporator ORC, aplikasi pemanas, dan penukar panas bahan bakar ditemukan sebagai komponen dengan kehilangan eksergi terbesar, masing-masing sebesar 258 kW, 175 kW, dan 91 kW. Ini menunjukkan bahwa peningkatan efisiensi pada komponen-komponen ini dapat memberikan kontribusi signifikan terhadap peningkatan kinerja sistem secara keseluruhan.
Studi ini juga menyoroti pentingnya analisis parametrik yang dilakukan untuk berbagai kondisi operasi, seperti variasi kerapatan arus SOFC, suhu, dan tekanan pada turbin. Analisis ini sangat membantu dalam menemukan titik operasi optimal untuk mencapai efisiensi eksergi maksimum, yang dilaporkan sebesar 46,5% pada kondisi operasi tertentu. Efisiensi eksergi yang tinggi ini menunjukkan bahwa sistem tri-generasi yang dikembangkan dalam studi ini mampu memanfaatkan energi lebih efektif dibandingkan dengan sistem daya tunggal konvensional.
Salah satu temuan paling menarik dari penelitian ini adalah peningkatan efisiensi eksergi sekitar 17,4% yang diperoleh setelah menggabungkan sistem tri-generasi dibandingkan dengan siklus daya saja. Ini membuktikan bahwa konsep tri-generasi menawarkan keuntungan signifikan dalam hal pemanfaatan energi yang lebih efisien. Dengan memanfaatkan energi tidak hanya untuk pembangkitan listrik tetapi juga untuk pemanasan dan pendinginan, sistem ini menunjukkan potensi besar dalam meningkatkan efisiensi total dari suatu proses energi.
Sistem tri-generasi ini memiliki potensi yang sangat besar, terutama jika diterapkan pada skala industri atau di daerah yang membutuhkan pasokan energi berkelanjutan dengan efisiensi tinggi. Kekuatan utama dari sistem ini terletak pada kemampuannya untuk mengurangi limbah energi yang biasanya tidak terpakai dalam sistem pembangkit listrik konvensional. Dengan memanfaatkan sisa energi untuk aplikasi pemanas dan pendinginan, sistem ini memungkinkan pemanfaatan sumber daya yang lebih optimal dan lebih ramah lingkungan.
Secara keseluruhan, penelitian ini menawarkan wawasan penting dalam pengembangan sistem energi masa depan yang lebih efisien dan berkelanjutan. Dengan menggabungkan teknologi penyimpanan hidrogen, sel bahan bakar, dan siklus Rankine organik, sistem tri-generasi ini memberikan solusi menarik untuk tantangan energi global saat ini. Penggunaan analisis eksergi yang mendalam juga memberikan dasar yang kuat untuk mengidentifikasi area-area kunci yang perlu ditingkatkan dalam pengembangan lebih lanjut. Langkah-langkah seperti ini sangat penting dalam mencapai target transisi energi global menuju sumber energi yang lebih bersih dan berkelanjutan.
