Review Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Energi surya termal secara alami bersifat intermittent (terputus-putus) dan dinamis, yang menjadi salah satu tantangan dalam pemanfaatannya, terutama saat tidak ada sinar matahari langsung. Oleh karena itu, pengembangan teknologi penyimpanan energi termal menjadi perhatian utama bagi para peneliti, khususnya di sektor pertanian dan industri pangan yang bergantung pada proses pengeringan bahan. Artikel ini membahas integrasi material perubahan fasa (Phase Change Material – PCM) sebagai akumulator energi termal pada pengering surya skala kecil, sebuah topik yang telah diteliti selama lebih dari tiga dekade. Sebagai seorang Dosen Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, saya menilai bahwa penelitian ini sangat relevan dan berpotensi memberikan solusi inovatif bagi efisiensi energi di sektor pertanian.
Tantangan Penggunaan Energi Surya Termal
Energi surya termal menawarkan solusi energi bersih dan berkelanjutan, namun salah satu keterbatasan utamanya adalah ketidakmampuan untuk mengoperasikan sistem saat matahari tidak bersinar. Di sinilah pentingnya sistem penyimpanan energi termal, yang memungkinkan energi yang diserap selama periode matahari tersedia untuk digunakan pada saat malam hari atau cuaca mendung. Material perubahan fasa (PCM) menawarkan solusi yang menarik karena kemampuannya untuk menyimpan energi dalam jumlah besar melalui perubahan fasa (misalnya, dari padat ke cair) sambil melepaskan energi pada suhu yang stabil sesuai dengan suhu transisi fasa tersebut.
Pengering Tenaga Surya Skala Kecil dengan PCM
Pengering surya skala kecil merupakan alat yang sangat penting bagi petani kecil, terutama di negara-negara dengan iklim panas. Teknologi ini memungkinkan petani untuk mengeringkan hasil pertanian dengan biaya rendah tanpa bergantung pada energi fosil. Saat ini, banyak pengering surya skala kecil komersial yang ditawarkan sebagai solusi hemat biaya dan tanpa energi eksternal. Namun, sebagian besar dari sistem ini masih menggunakan penyimpanan energi termal berbasis panas sensibel, yang memiliki keterbatasan dalam hal kapasitas penyimpanan energi.
PCM menawarkan potensi yang lebih tinggi dalam penyimpanan energi termal laten, yang dapat meningkatkan waktu operasi pengering surya dengan menjaga suhu pengering tetap stabil dalam jangka waktu yang lebih lama. Meski demikian, tantangan utama dalam penerapan teknologi ini adalah biaya dan kompleksitas desain yang meningkat secara signifikan. Integrasi PCM ke dalam pengering surya skala kecil saat ini masih dianggap mahal karena memerlukan material dan teknologi yang lebih canggih, yang tidak terjangkau bagi petani kecil.
Desain yang Sederhana dan Efektif Biaya
Artikel ini menggarisbawahi pentingnya menemukan solusi yang sederhana, menggunakan material yang mudah diakses, dan memastikan kondisi operasi yang optimal untuk memungkinkan penggunaan PCM pada pengering surya tanpa meningkatkan biaya secara signifikan. Sebagai peneliti dan pengajar di bidang energi terbarukan, saya setuju bahwa keberhasilan implementasi PCM dalam pengering surya sangat bergantung pada desain yang efisien dan terjangkau.
Beberapa pendekatan yang bisa dipertimbangkan termasuk penggunaan material PCM yang murah namun efektif, seperti parafin atau garam hidrat, yang sudah terbukti memiliki kemampuan penyimpanan panas laten yang baik. Selain itu, desain pengering harus mempertimbangkan efisiensi transfer panas antara kolektor surya, PCM, dan ruang pengeringan itu sendiri, untuk memaksimalkan efisiensi energi. Penelitian lebih lanjut juga diperlukan untuk mengidentifikasi kondisi optimal untuk integrasi PCM, seperti suhu operasi, waktu retensi panas, dan metode distribusi panas yang merata.
Metode Evaluasi Teoretis dan Prediksi
Selain inovasi dalam desain dan material, artikel ini juga menyoroti pentingnya metode evaluasi teoretis dan prediksi dalam merancang sistem penyimpanan energi termal pada pengering surya. Metode simulasi dan pemodelan menjadi alat yang sangat penting untuk mengevaluasi performa sistem sebelum diterapkan secara nyata. Dalam konteks pengering surya, simulasi dapat membantu menentukan kapasitas penyimpanan PCM yang dibutuhkan, menganalisis efisiensi termal, dan mengoptimalkan desain sistem untuk berbagai kondisi iklim.
Simulasi komputer juga memungkinkan peneliti untuk mengeksplorasi berbagai skenario operasional dan memprediksi kinerja sistem dalam jangka panjang, yang penting untuk memastikan keberlanjutan dan efektivitas biaya dari teknologi yang diusulkan.
Potensi Solusi Baru dan Aplikasi Lebih Luas
Artikel ini menekankan pentingnya solusi baru yang efektif secara biaya dalam integrasi PCM pada pengering surya skala kecil. Dengan memanfaatkan perkembangan terbaru dalam desain dan material, ada potensi untuk meningkatkan efisiensi pengeringan bahan pangan, memperpanjang waktu operasional, dan mengurangi ketergantungan pada energi fosil. Selain itu, solusi ini juga berpotensi diterapkan pada berbagai sektor lain yang memerlukan penyimpanan energi termal, termasuk pengolahan limbah panas industri dan sistem energi terbarukan lainnya.
Penyimpanan energi termal, khususnya dengan PCM, juga relevan untuk aplikasi lebih luas dalam sistem konversi energi terbarukan dan limbah energi. Sebagai bagian dari transisi menuju ekonomi berbasis energi bersih, penyimpanan energi termal dapat memainkan peran penting dalam menjaga kestabilan pasokan energi dan mengoptimalkan penggunaan sumber daya energi terbarukan, seperti energi surya.
Kesimpulan
Secara keseluruhan, artikel ini memberikan gambaran yang komprehensif tentang perkembangan terkini dalam pengering surya skala kecil yang terintegrasi dengan PCM sebagai akumulator energi termal. Sebagai seorang Dosen Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, saya melihat teknologi ini memiliki potensi besar untuk meningkatkan efisiensi energi dalam sektor pertanian dan pangan, khususnya di wilayah dengan iklim panas.
Namun, masih ada tantangan yang harus diatasi, terutama terkait dengan biaya, desain yang sederhana, dan pemilihan material yang tepat. Dengan penelitian lebih lanjut dan pengembangan teknologi yang lebih murah dan efisien, pengering surya dengan penyimpanan energi laten melalui PCM dapat menjadi solusi inovatif untuk meningkatkan produktivitas dan keberlanjutan di sektor pertanian dan industri pangan.
Aplikasi teknologi ini tidak hanya akan mendukung petani kecil dalam mengeringkan hasil pertanian mereka dengan lebih efisien, tetapi juga berkontribusi pada transisi global menuju sistem energi yang lebih bersih dan berkelanjutan.
