Review Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Dalam upaya menyeimbangkan pasokan energi yang fluktuatif dengan permintaan, penyimpanan energi menjadi isu penting yang harus diperhatikan, terutama dalam konteks energi terbarukan. Penyimpanan Energi Termal (Thermal Energy Storage/TES) adalah salah satu metode signifikan untuk menyimpan dan melepaskan energi dalam bentuk panas. TES berbasis material perubahan fase (Phase Change Materials/PCMs) menjadi teknologi yang diandalkan karena kemampuannya dalam menyerap dan melepaskan energi panas selama proses pengisian dan pengosongan. Namun, ada beberapa faktor yang mempengaruhi efisiensi pengisian dan pengosongan energi, salah satunya adalah massa tangki penyimpanan.
Salah satu aspek penting dalam analisis aliran panas dan massa dalam TES adalah pengaruh stratifikasi termal. Stratifikasi terjadi karena perbedaan suhu atau keberadaan cairan dengan kepadatan yang berbeda. Dalam tangki penyimpanan, ketika air dipanaskan, densitasnya menurun dan air panas ini mengalir di atas air yang lebih dingin. Stratifikasi termal menjadi penting karena memungkinkan pemisahan suhu di dalam tangki, di mana lapisan panas dapat digunakan untuk memanaskan lapisan yang lebih dingin melalui sebuah fenomena yang disebut thermocline. Dengan adanya stratifikasi, efisiensi tangki penyimpanan meningkat karena panas dapat dimanfaatkan secara lebih optimal.
Beberapa parameter seperti lokasi masuk dan keluar fluida, kecepatan, suhu, dan kehilangan panas, memainkan peran penting dalam menjaga stratifikasi termal dalam tangki. Dalam kajian terbaru, konsep stratifikasi ini juga dikaitkan dengan rasio aspek tangki penyimpanan, seperti rasio panjang terhadap lebar (L/B) atau tinggi terhadap diameter (H/D). Penelitian menunjukkan bahwa rasio aspek tangki dapat mempengaruhi kinerja stratifikasi selama proses pengisian dan pengosongan. Studi ini mengkaji kinerja tangki penyimpanan dengan berbagai rasio aspek yang disebut sebagai “charge stratification.”
PCMs juga berperan besar dalam meningkatkan densitas energi dan mempertahankan stratifikasi dalam tangki penyimpanan. PCM mampu menyimpan energi dalam jumlah besar selama fase perubahan, sehingga meningkatkan kapasitas penyimpanan energi termal dalam tangki. Meskipun PCM telah banyak digunakan untuk meningkatkan kinerja TES, penelitian yang berfokus pada pengaruh rasio aspek tangki pada kinerja stratifikasi dan penyimpanan energi dengan PCM masih terbatas.
Sebagai Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, saya melihat bahwa penelitian ini memiliki relevansi yang besar dalam mendukung pengembangan teknologi penyimpanan energi termal. Stratifikasi termal yang efektif dalam tangki penyimpanan energi dapat secara signifikan meningkatkan efisiensi sistem, terutama dalam aplikasi penyimpanan energi terbarukan. Dengan memahami bagaimana berbagai rasio aspek tangki dan penggunaan PCM mempengaruhi stratifikasi, kita dapat merancang sistem TES yang lebih efisien dan tahan lama.
Secara keseluruhan, kajian ini memberikan wawasan mendalam tentang pentingnya rasio aspek tangki dan penggunaan PCM dalam menjaga stratifikasi termal, yang pada gilirannya meningkatkan kinerja penyimpanan energi termal. Inovasi lebih lanjut di bidang ini akan sangat berkontribusi pada efisiensi penyimpanan energi yang berkelanjutan, sekaligus mendukung transisi menuju sistem energi terbarukan yang lebih ramah lingkungan dan hemat energi.
