Review Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Studi ini mengajukan dua konfigurasi pembangkit listrik untuk sistem energi terdistribusi, yakni Siklus Rankine Organik (ORC) sederhana dan ORC bertingkat, dengan tujuan untuk memanfaatkan sekam padi sebagai sumber bahan bakar terbarukan. Penerapan ini difokuskan pada pabrik penggilingan padi di Nigeria yang memproduksi sekam padi dalam jumlah besar, sehingga menjadi pilihan ideal untuk bahan bakar pembangkit listrik yang efisien dan ramah lingkungan. Dua fluida kerja yang digunakan adalah toluena dan refrigeran R245fa, yang telah terbukti cocok untuk siklus ORC, terutama dalam meningkatkan efisiensi energi di berbagai pembangkit listrik.
Dari sudut pandang teknis, penelitian ini membahas produksi listrik, efisiensi energi, serta efisiensi eksergi sebagai parameter utama. Efisiensi energi dan eksergi dari pembangkit listrik sederhana dan bertingkat dibandingkan untuk mengidentifikasi konfigurasi yang lebih unggul dalam konteks pembangkit berbahan bakar sekam padi. Hasilnya menunjukkan bahwa ORC bertingkat memiliki prospek yang lebih baik dalam hal efisiensi teknis, terutama pada suhu tinggi. Namun, dari segi ekonomi, ORC sederhana menunjukkan biaya energi per satuan yang lebih rendah, yaitu $0.115/kWh dibandingkan dengan $0.124/kWh pada ORC bertingkat.
Efisiensi teknis yang lebih tinggi pada ORC bertingkat dicapai melalui penggunaan penukar panas suhu tinggi yang lebih efisien, sehingga mengurangi kerugian eksergi yang terjadi selama proses konversi energi. Hasil analisis menunjukkan bahwa peningkatan kualitas penukar panas ini merupakan arah utama untuk meningkatkan efisiensi pembangkit listrik berbahan bakar sekam padi. Pada ORC sederhana, meskipun efisiensi ekserginya lebih rendah, teknologi ini menawarkan keuntungan ekonomi yang signifikan, terutama untuk aplikasi di negara-negara dengan sumber daya terbatas.
Dalam konteks analisis ekonomi, penelitian ini mengungkapkan bahwa investasi awal untuk ORC bertingkat lebih tinggi, namun secara keseluruhan, ORC sederhana lebih menguntungkan dalam jangka pendek. Dengan biaya energi sebesar $0.115/kWh, ORC sederhana menawarkan solusi energi yang lebih terjangkau untuk kebutuhan listrik harian pabrik penggilingan padi dan komunitas sekitarnya, yang diperkirakan berkisar antara 27 hingga 38 MWh per hari. Hal ini sangat relevan bagi negara-negara yang masih minim elektrifikasi, di mana solusi energi yang efisien dan berbiaya rendah sangat dibutuhkan.
Penelitian ini juga mencakup analisis sensitivitas terhadap kinerja pembangkit listrik yang dipengaruhi oleh beberapa faktor, termasuk volume produksi sekam padi tahunan, suhu gas buang pada cerobong, dan tarif impor. Sensitivitas terhadap volume sekam padi penting untuk memastikan ketersediaan bahan bakar yang konsisten dan keberlanjutan operasional pembangkit listrik dalam jangka panjang. Suhu gas buang juga mempengaruhi efisiensi keseluruhan, sehingga pengendalian suhu gas buang dapat membantu meminimalkan kerugian energi.
Studi ini menekankan pentingnya evaluasi holistik yang mencakup aspek teknis, ekonomi, sosial, dan lingkungan dalam pengembangan pembangkit listrik berbasis energi terbarukan. ORC bertingkat, meskipun lebih mahal secara ekonomi, menawarkan peluang untuk peningkatan efisiensi energi yang lebih besar, terutama di negara-negara yang sedang berkembang dengan permintaan energi yang semakin meningkat. Dengan memperhitungkan semua faktor ini, penelitian ini membuka jalan bagi pengembangan lebih lanjut teknologi ORC bertingkat sebagai solusi untuk kebutuhan energi terdistribusi.
Kesimpulannya, meskipun ORC sederhana lebih ekonomis dalam jangka pendek, ORC bertingkat menunjukkan potensi besar untuk masa depan pembangkit listrik yang lebih efisien secara energi. Pemanfaatan sekam padi sebagai bahan bakar terbarukan juga menambah nilai tambah dalam upaya global untuk mengurangi emisi karbon dan mendukung transisi energi menuju sumber daya yang lebih bersih dan berkelanjutan. Penelitian ini memberikan kontribusi penting dalam bidang teknik sistem termal dan energi terbarukan, dengan implikasi praktis yang luas bagi negara-negara dengan keterbatasan akses listrik dan ketergantungan pada sumber energi lokal.
