Review Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Dalam upaya mempercepat transisi energi menuju nol emisi, proyek bersama “Demonstrasi Transisi Energi Jerman di Zwickau” telah mengembangkan konsep inovatif untuk sebuah permukiman laboratorium hidup (living lab). Salah satu pendekatan yang diusulkan adalah penggunaan pompa panas dan penyimpanan energi termal untuk menyediakan pemanasan di distrik permukiman. Ini bukan hanya solusi yang lebih ramah lingkungan, tetapi juga menunjukkan bagaimana infrastruktur energi yang ada dapat dioptimalkan untuk efisiensi yang lebih besar. Sebagai dosen di bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, saya melihat ini sebagai langkah maju yang penting dalam mendesain sistem energi yang berkelanjutan.
Salah satu inovasi utama yang dikaji dalam proyek ini adalah pemanfaatan aliran balik dari jaringan pemanas distrik yang sudah ada sebagai sumber panas untuk pompa panas. Ini adalah solusi cerdas yang memanfaatkan panas limbah yang biasanya terbuang, sehingga meningkatkan efisiensi energi secara keseluruhan. Penggunaan pompa panas yang bergantung pada aliran balik ini memerlukan optimasi desain sistem agar dapat bekerja pada efisiensi maksimum. Pada tingkat teknologi, efisiensi pompa panas ditentukan oleh coefficient of performance (COP), yang sangat bergantung pada jenis refrigeran yang digunakan.
Proyek ini menginvestigasi dua konfigurasi pompa panas secara teoritis, yakni a) pemasangan sistem pencampuran dalam pompa panas dengan selisih suhu standar pada evaporator (5 K) dan b) aliran air konstan melalui evaporator dengan variasi selisih suhu hingga 15 K. Simulasi ini dilakukan menggunakan EBSILON®Professional, sebuah program yang memungkinkan pengujian berbagai skenario operasi dan konfigurasi teknis secara digital. Pendekatan ini penting untuk menentukan konfigurasi mana yang dapat memberikan efisiensi terbaik dalam skenario dunia nyata.
Untuk mencapai efisiensi optimal, simulasi juga melibatkan penggunaan TRNSYS 18, sebuah perangkat lunak pemodelan yang khusus digunakan untuk mensimulasikan sistem penyediaan panas. Dengan simulasi ini, kita dapat memahami bagaimana sistem dapat diatur untuk memenuhi kebutuhan energi sambil tetap berpegang pada batasan teknis yang ada, seperti kapasitas penyimpanan termal dan kondisi operasi pompa panas. Simulasi ini memungkinkan perancang sistem untuk mengoptimalkan ukuran dan operasi dari penyimpanan energi termal agar sistem tetap bekerja secara efisien sepanjang tahun, bahkan saat permintaan energi bervariasi.
Dari perspektif desain, tantangan terbesar adalah memastikan bahwa pompa panas bekerja dengan efisiensi tinggi dalam berbagai kondisi operasi. Dengan menggunakan aliran balik dari jaringan pemanas distrik sebagai sumber panas, pompa panas harus mampu bekerja pada suhu rendah sambil tetap menjaga COP yang tinggi. Di sinilah pentingnya peran perencanaan strategis dan pemodelan simulasi. Setiap konfigurasi pompa panas harus dioptimalkan tidak hanya berdasarkan efisiensi jangka pendek, tetapi juga kemampuan untuk bertahan lama dan bekerja dengan baik dalam kondisi musim dingin yang lebih ekstrem.
Selain itu, simulasi operasional juga membantu dalam merancang strategi pengisian dan pengosongan penyimpanan energi termal. Dengan pemahaman yang mendalam tentang pola penggunaan energi di distrik tersebut, pengelolaan penyimpanan energi dapat dilakukan secara lebih cerdas, memastikan bahwa energi selalu tersedia saat dibutuhkan, tanpa harus bergantung sepenuhnya pada jaringan listrik utama. Hal ini memberikan fleksibilitas yang diperlukan untuk mengurangi jejak karbon sambil memastikan kenyamanan penghuni.
Secara keseluruhan, inovasi yang diterapkan dalam proyek Zwickau memberikan wawasan mendalam tentang bagaimana desain sistem energi permukiman masa depan harus dirancang. Pendekatan ini tidak hanya berfokus pada efisiensi energi, tetapi juga pada bagaimana teknologi tersebut dapat disesuaikan untuk memanfaatkan sumber daya yang sudah ada, seperti jaringan pemanas distrik. Sebagai dosen di bidang ini, kita perlu terus mendorong penelitian dan pengembangan lebih lanjut agar teknologi seperti ini dapat diadopsi secara luas dan membantu mencapai tujuan nol emisi di seluruh dunia.
