Review Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Dalam era transisi energi yang semakin mendesak, pemanfaatan sumber energi terbarukan seperti tenaga surya dan angin menjadi sangat penting. Namun, tantangan besar yang dihadapi adalah ketidaksesuaian waktu antara ketersediaan energi dan permintaan energi. Untuk mengatasi masalah ini, penyimpanan energi menjadi solusi yang sangat relevan. Salah satu metode penyimpanan yang menjanjikan adalah penggunaan Material Perubahan Fase (PCM), yang mampu menyimpan sejumlah besar panas laten selama proses perubahan fase. Meskipun demikian, PCM konvensional memiliki kelemahan dalam hal konduktivitas termal yang rendah, yang dapat menghambat efisiensi penyimpanan energi.
Untuk meningkatkan konduktivitas termal PCM, penambahan penguat konduktivitas termal, seperti nanopartikel, telah menjadi fokus penelitian. Penggunaan Material Perubahan Fase yang Ditingkatkan Nano (NePCM) menunjukkan potensi besar dalam meningkatkan sistem penyimpanan energi termal. Penelitian terbaru menunjukkan bahwa dengan mendispersikan nanopartikel dalam PCM, laju transfer panas dari NePCM ke heat sink meningkat, yang pada gilirannya mempercepat laju solidifikasi dan mengurangi waktu pembekuan dibandingkan dengan PCM murni.
Dalam kajian ini, berbagai studi eksperimental, komputasional, dan analitis terkait solidifikasi NePCM dalam berbagai wadah umum untuk penyimpanan energi termal, seperti wadah planar, sferis, annular, dan silindris, telah ditinjau. Penelitian ini juga mengevaluasi pengaruh konsentrasi nanopartikel yang didispersikan serta kondisi geometris dan operasional, seperti gelombang dinding, radiasi termal, medan magnet, suhu, dan laju aliran fluida transfer panas (HTF). Hasilnya menunjukkan bahwa pengenalan nanopartikel tidak hanya meningkatkan laju solidifikasi, tetapi juga mempengaruhi karakteristik penyimpanan energi.
Namun, ada trade-off yang perlu diperhatikan. Meskipun penambahan nanopartikel meningkatkan konduktivitas termal dan mempercepat proses solidifikasi, hal ini juga dapat mengurangi kapasitas penyimpanan energi dalam NePCM. Oleh karena itu, penting untuk menemukan keseimbangan yang tepat dalam konsentrasi nanopartikel yang digunakan. Penelitian menunjukkan bahwa mendispersikan nanopartikel dalam konsentrasi kecil dapat memberikan keuntungan dalam hal peningkatan konduktivitas termal dan kinerja solidifikasi, sambil meminimalkan penurunan kapasitas penyimpanan energi dan risiko sedimentasi nanopartikel.
Selain itu, penerapan gelombang pada dinding wadah, pengurangan suhu HTF, dan peningkatan laju aliran HTF juga terbukti meningkatkan karakteristik pembekuan NePCM. Ini menunjukkan bahwa desain dan pengaturan sistem penyimpanan energi harus mempertimbangkan berbagai faktor untuk mencapai efisiensi maksimum. Dengan memanfaatkan kombinasi dari berbagai teknik ini, kita dapat mengoptimalkan kinerja NePCM dalam aplikasi penyimpanan energi.
Secara keseluruhan, penelitian ini memberikan wawasan yang berharga bagi pengembangan sistem penyimpanan energi yang lebih efisien dan berkelanjutan. Dengan memanfaatkan NePCM, kita tidak hanya dapat meningkatkan efisiensi penyimpanan energi terbarukan, tetapi juga berkontribusi pada upaya global dalam mengurangi ketergantungan pada sumber energi fosil. Inovasi dalam bidang ini sangat penting untuk menciptakan solusi yang dapat diandalkan dan berkelanjutan dalam menghadapi tantangan energi di masa depan.
Dengan demikian, pengembangan dan penelitian lebih lanjut mengenai NePCM dan teknik peningkatan konduktivitas termal lainnya sangat diperlukan. Hal ini tidak hanya akan memperkuat fondasi teknologi penyimpanan energi, tetapi juga membuka jalan bagi penerapan yang lebih luas dalam sistem energi terbarukan, yang pada akhirnya akan mendukung transisi menuju masa depan yang lebih hijau dan berkelanjutan.
