Review Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Permintaan energi yang terus meningkat serta urgensi untuk mengatasi isu pemanasan global telah mengarahkan perhatian pada pengembangan sistem energi yang lebih efisien dengan memanfaatkan energi terbarukan. Salah satu solusi yang menjanjikan adalah integrasi sel bahan bakar dengan sumber energi terbarukan. Dalam penelitian ini, sistem tri-generasi inovatif diperkenalkan dan dianalisis dari sudut pandang performa exergi. Sistem ini menggunakan teknologi penyimpanan hidrogen metal hydride hydrogen storage (MHHS) untuk memasok hidrogen ke sel bahan bakar oksida padat (solid oxide fuel cell – SOFC).
Keunikan sistem ini adalah penggunaan siklus organik Rankine (ORC) dengan fluida kerja n-oktan yang dipilih karena memiliki suhu kritis yang tinggi. Hal ini memberikan keunggulan dalam memanfaatkan panas dari sistem, sehingga efisiensi keseluruhan dapat ditingkatkan. Melalui analisis exergi, penelitian ini berhasil mengidentifikasi komponen-komponen sistem yang mengalami degradasi energi terbesar, membantu memberikan wawasan yang lebih baik tentang area yang perlu dioptimalkan.
Salah satu hasil utama dari analisis ini adalah efisiensi exergi maksimum yang tercatat mencapai 46,5% pada kondisi operasi tertentu. Efisiensi ini diperoleh dari gabungan keluaran tenaga listrik bersih, performa pemanasan dan pendinginan, serta aplikasi tri-generasi secara keseluruhan. Peningkatan signifikan pada efisiensi exergi sebesar 17,4% juga tercatat setelah sistem tri-generasi diimplementasikan, dibandingkan dengan sistem yang hanya berfokus pada siklus daya saja.
Penelitian ini juga menemukan bahwa titik-titik utama degradasi exergi terjadi pada evaporator ORC, aplikasi pemanasan, dan penukar panas bahan bakar, masing-masing dengan nilai sebesar 258 kW, 175 kW, dan 91 kW. Hal ini menunjukkan bahwa meskipun sistem ini menawarkan efisiensi yang tinggi, ada potensi besar untuk peningkatan performa dengan memfokuskan optimasi pada komponen-komponen kunci tersebut.
Dari sudut pandang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, pendekatan ini menawarkan kontribusi yang penting dalam meningkatkan efisiensi penggunaan energi terbarukan. Sistem tri-generasi yang memanfaatkan hidrogen sebagai sumber energi melalui SOFC dan siklus ORC memiliki potensi besar dalam menghadirkan solusi energi bersih yang lebih efisien. Tidak hanya mampu menyediakan energi listrik, sistem ini juga mampu memanfaatkan panas yang dihasilkan untuk kebutuhan pemanasan dan pendinginan, menjadikannya solusi yang sangat efisien dan berkelanjutan.
Penggunaan n-oktan sebagai fluida kerja dalam siklus ORC menambah fleksibilitas sistem dalam mengelola panas dengan lebih baik, yang berujung pada peningkatan efisiensi keseluruhan. Selain itu, analisis parametrik yang dilakukan dengan memvariasikan kepadatan arus SOFC, suhu SOFC, dan tekanan pada inlet turbin menunjukkan bahwa optimasi kondisi operasi dapat memberikan dampak yang signifikan pada performa sistem.
Secara keseluruhan, penelitian ini membuka wawasan baru dalam pengembangan sistem energi terintegrasi berbasis sel bahan bakar dan energi terbarukan. Sistem tri-generasi ini tidak hanya menawarkan efisiensi energi yang tinggi tetapi juga mampu beradaptasi dengan kebutuhan energi masa depan, terutama dalam menghadapi transisi global menuju energi bersih. Dengan optimasi lebih lanjut pada komponen-komponen yang mengalami degradasi exergi, sistem ini berpotensi menjadi solusi andalan dalam memenuhi kebutuhan energi yang berkelanjutan.
