Review Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Biogas telah muncul sebagai salah satu sumber energi terbarukan yang menjanjikan, terutama dalam konteks pengurangan emisi karbon di sektor energi. Dalam upaya untuk memanfaatkan potensi ini, penting untuk mengeksplorasi penerapannya di sektor pertanian. Pengembangan fasilitas biogas skala kecil yang terdistribusi dapat memanfaatkan sumber daya lokal dan meningkatkan efisiensi energi. Dengan mendirikan pabrik biogas terdistribusi, proporsi energi terbarukan dalam matriks energi dapat ditingkatkan, yang pada gilirannya mendukung keberlanjutan lingkungan.
Salah satu tantangan utama dalam pengembangan fasilitas biogas adalah kebutuhan untuk teknologi pembangkit listrik yang efisien. Mengingat kedekatan lokasi pembuatan bio-limbah, seperti pertanian dan digester, optimasi sistem pembangkit listrik gabungan (combined heat and power, CHP) menjadi sangat penting untuk mencapai kemandirian energi. Fasilitas biogas skala kecil memerlukan teknologi pembangkit listrik tertentu yang mampu mencapai efisiensi yang signifikan, berkisar antara 40% hingga 55%. Oleh karena itu, penelitian ini berfokus pada penerapan Sel Bahan Bakar Oksida Padat (SOFC) dalam sistem biogas menjadi listrik.
Sel Bahan Bakar Oksida Padat (SOFC) menawarkan keunggulan dalam hal efisiensi dan fleksibilitas bahan bakar. Penelitian ini menyelidiki operasi teoretis SOFC dengan campuran bahan bakar yang dihasilkan dari berbagai jalur peningkatan biogas. Dengan memulai dari sepuluh campuran yang mencakup CH4, CO2, H2, H2O, N2, dan O2, studi ini mengusulkan metode untuk menilai dampak campuran tersebut terhadap kinerja elektrokimia, degradasi, dan keseimbangan energi unit SOFC. Pendekatan ini memungkinkan analisis yang komprehensif dan mendalam mengenai potensi penggunaan SOFC dalam konversi biogas menjadi energi.
Model yang digunakan dalam penelitian ini mengintegrasikan keseimbangan termodinamika, potensi Nernst, dan keseimbangan energi, yang memberikan gambaran menyeluruh tentang kinerja SOFC. Temuan dari penelitian ini menunjukkan bahwa biogas kering dan biomethane kering tidak cocok untuk digunakan dalam SOFC karena risiko potensi deposisi karbon yang dapat merusak sistem. Hal ini menyoroti pentingnya pemilihan campuran bahan bakar yang tepat untuk memastikan kinerja optimal dari sel bahan bakar.
Selain itu, campuran yang mengandung CO2, baik dengan atau tanpa H2, menghadapi tantangan signifikan dalam hal keseimbangan termal. Ini menunjukkan bahwa meskipun biogas memiliki potensi besar sebagai sumber energi terbarukan, tantangan teknis dalam pengolahan dan penggunaan campuran bahan bakar harus diatasi untuk mencapai efisiensi yang diinginkan. Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk mengembangkan solusi yang dapat mengatasi masalah ini dan meningkatkan kinerja SOFC dalam aplikasi biogas.
Secara keseluruhan, penelitian ini memberikan wawasan yang berharga tentang potensi penggunaan SOFC dalam sistem biogas menjadi listrik. Dengan memanfaatkan sumber daya lokal dan teknologi yang efisien, kita dapat meningkatkan kontribusi energi terbarukan dalam matriks energi global. Ini tidak hanya akan membantu mengurangi emisi karbon, tetapi juga mendukung keberlanjutan dan kemandirian energi di sektor pertanian. Oleh karena itu, pengembangan fasilitas biogas skala kecil dan penerapan teknologi SOFC harus menjadi fokus utama dalam upaya transisi menuju energi yang lebih bersih dan berkelanjutan.
