Review Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Di tengah meningkatnya kebutuhan energi global serta tantangan untuk mengurangi emisi gas rumah kaca, penelitian mengenai sistem konversi energi bebas karbon semakin penting. Salah satu sumber energi utama yang diharapkan dapat memenuhi kebutuhan ini adalah hidrogen hijau, yang dihasilkan dari sumber energi terbarukan seperti energi surya. Dalam studi ini, dirancang dan dievaluasi sebuah sistem integrasi multigenerasi berbasis hidrogen hijau yang mampu menghasilkan listrik, air bersih, panas, dan pendinginan. Sistem ini memanfaatkan energi surya sebagai penggerak utama melalui instalasi heliostat yang disusun untuk mengoptimalkan kinerja termodinamika dari seluruh siklus multigenerasi tersebut.
Penelitian ini secara komprehensif mengevaluasi kinerja termodinamika dari sistem multigenerasi melalui pendekatan efisiensi energi (energetic efficiency) dan efisiensi exergi (exergetic efficiency). Sistem yang diusulkan terdiri dari beberapa siklus utama, termasuk supercritical Brayton cycle, transcritical Rankine cycle, siklus pendingin ejector, proses desalinasi, serta pembangkitan dan kompresi hidrogen. Salah satu inovasi signifikan dalam penelitian ini adalah penggunaan fluida karbon dioksida dalam siklus Brayton dan Rankine, yang menawarkan keuntungan dalam hal efisiensi energi dan penurunan dampak lingkungan dibandingkan fluida konvensional.
Hasil analisis menunjukkan bahwa sistem ini mampu menghasilkan daya bersih sebesar 653,4 kW, kapasitas produksi hidrogen bersih 2,821 kg/jam, dan kapasitas produksi air bersih sebesar 2,951 kg/detik. Dalam hal performa termodinamika, efisiensi energi sistem mencapai 43,77%, sementara efisiensi exergi tercatat sebesar 19,61%. Ini menunjukkan bahwa meskipun sistem ini secara keseluruhan efisien dari sisi energi, masih terdapat potensi besar untuk meningkatkan efisiensi exergi guna mengurangi degradasi energi dalam proses konversi.
Salah satu temuan penting dalam penelitian ini adalah tingkat kerusakan exergi yang paling besar terjadi pada unit heliostat surya, dengan nilai 4044 kW. Ini menunjukkan bahwa meskipun heliostat memiliki peran penting dalam mengonversi energi surya, proses ini juga menjadi salah satu titik kelemahan terbesar dalam sistem yang menyebabkan penurunan efisiensi total. Oleh karena itu, penelitian lanjutan yang berfokus pada optimasi unit heliostat, baik dari segi desain maupun operasional, dapat memberikan peningkatan signifikan dalam efisiensi keseluruhan sistem.
Dari perspektif Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, penelitian ini menawarkan kontribusi yang luar biasa bagi pengembangan sistem energi terintegrasi berbasis hidrogen hijau dan energi surya. Keunggulan utama dari sistem multigenerasi ini adalah kemampuannya untuk menghasilkan beberapa bentuk energi sekaligus, termasuk listrik, panas, pendinginan, dan air bersih, sehingga menjadi solusi yang sangat efisien dan berkelanjutan. Dengan penggunaan teknologi canggih seperti siklus Brayton dan Rankine berbasis CO2, sistem ini tidak hanya menawarkan efisiensi tinggi tetapi juga berpotensi menjadi pelopor dalam mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil dan menurunkan emisi karbon global.
Dalam kesimpulannya, penelitian ini membuka jalan bagi masa depan energi bersih yang lebih efisien dan berkelanjutan. Sistem multigenerasi berbasis hidrogen dan energi surya ini menawarkan solusi energi yang komprehensif dan ramah lingkungan, yang sangat diperlukan untuk menghadapi tantangan energi global. Peningkatan lebih lanjut pada titik-titik degradasi energi dalam sistem akan semakin memperkuat posisi teknologi ini sebagai pilihan utama dalam transisi energi dunia ke arah yang lebih hijau dan berkelanjutan.
