Muhamad Yulianto: Perkembangan Aplikasi Metode Pendinginan Hemat Energi

Gambar ilustrasi kenaikan suhu bumi

(Diambil dari : https://mengakujenius.com/12-macam-komponen-abiotik-dan-fungsinya-bagi-kehidupan/)

Seperti kita ketahui bersama bahwa suhu dipermukaan bumi setiap tahunnya semakin meningkat dikarenakan kenaikan aktifitas manusia baik dalam rumah tangga, perkantoran, industri maupun transpotasi. Kenaikan suhu bumi ini membuat orang-orang merasa tidak nyaman, sehingga untuk mencapai kenyamanan banyak orang menggunakan pendingin udara untuk diruangan atau biasa disebut AC (Air Conditioner) dan juga kulkas/lemari est/coldstorage untuk mendinginkan makanan.

Ada berbagai macam metode yang digunakan pada sistem pendingin diantaranya :

1. Pendinginan Kompresi uap,

2. Pendinginan Absorpsi

3. Pendinginan Adsorpsi

4. Pendinginan Thermo-Electric

5. Pendinginan Thermoaccoustics

Dari semua metode diatas yang saat ini sudah banyak diaplikasikan adalah metode pendinginan kompresi UAP karena dinilai yang mempunyai performansi terbaik. Aplikasi pendinginan kompresi uap diantaranya pada AC rumah, perkantoran, apartemen, hotel, rumah sakit, transportasi, coldstorage, dan lain sebagainya

Gambar Aplikasi pendinginan kompresi uap

Pada tulisan ini, kita akan berfokus pada pendinginan kompresi uap dan thermo-accoustic yang saya dan tim lakukan penelitiannya. Seperti kita ketahui bahwa penggunaan metode sistem pendingin yang saat ini banyak diaplikasikan adalah sistem pendingin kompresi uap. Metode ini banyak digunakan karena performansinya sampai saat ini belum ada yang menandingi, Indikator Performansi sistem pendingin biasanya disebut COP (Coefficient of Performance). Mesin pendingin kompresi uap secara umum terdiri dari beberapa komponen, yaitu kompresor, kondenser, katup ekspansi dan evaporator dengan analisa termodinamika siklus pada diagram T-S seperti gambar dibawah ini. Untuk detail fungsi masing-masing alat dan perhitungannya dapat dilihat di web ini juga pada bagian "about Course".

Gambar diagram T-S analisa sistem pendingin kompresi uap

Sistem pendingin kompresi uap ini mempunyai kelemahan konsumsi energi yang tinggi dan berpotensi dalam menyumbang pemanasan global (Global Warning Potential /GWP) pada penggunaan fluida kerjanya. Oleh karena itu Pekerjaan Rumah dari para peneliti di bidang pendingin kompresi uap adalah bagaimana membuat mesin pendingin kompresi uap hemat energi dan menggunakan fluida kerja yang ramah lingkungan. Nah, saya dan tim berusaha "Incharge" pada penghematan energi seperti pada tulisan-tulisan sebelumnya (ORC dan Tungku). Para peneliti di bidang pendingin kompresi uap sudah menyaikan bahwa penggunaan control yang dikenal dengan Inverter pada mesin pendingin kompresi uap dapat menghemat energi sebesar 10-15%, dan ini sudah banyak diaplikasikan. Saya dan Tim untuk penghematan energi ini mencoba berinovasi dengan penyimpanan thermal menggunakan Phase Change Material (PCM) di tulisan lainnya kita akan bahas lebih dalam lagi tentang PCM. Logika yang digunakan adalah ketika suhu mesin pendingin telah mencapai temperature yang diinginkan maka inverter akan bekerja mematikan kompresor, ketika kompresor mati bagaimana caranya agar thermal yang tersimpan pada evaporator bisa dalam waktu yang lama sehingga dapat menghemat energi lebih besar. Pembuatan sistem pendingin kompresi uap untuk pengujian ini dapat dilihat pada gambar dibawah.

Gambar Set-Up Mesin Pendingin Kompresi Uap

Hasil dari pengujian sistem dengan PCM dan fluida kerja R134a dapat dilihat bahwa waktu kompresor mati lebih lama dibandingkan dengan yang tanpa PCM sehingga terdapat potensi penghematan daya. Pada grafik hasil pengujian dengan tekanan masuk evaporator 1.8 bar dapat dilihat bahwa suhu vaporator bisa mencapai 0 derajat Celsius dan potensi penghematan daya listrik sebesar 19% seperti yang terlihat dibawah ini.

Gambar hasil pengujian tekanan 1.8 Bar

Tabel penghematan daya

Penelitian lainnya yang saya dan tim lakukan berkaitan dengan pendingin adalah thermoaccoustic. Metode ini bisa dibilang baru dan mempunyai kesempatan lebih luas untuk diteliti. Thermoaccoustic ini merupakan metode pendinginan yang memanfaatkan suara dengan frekuensi tertentu sehingga terjadi perbedaan temperature di sisi panas dan sisi dingin. secara garis besar, thermo-accoustic terdiri dari komponen : Driven yang berupa sumber suara, Stack, resonator dan lain sebagainya seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini.

Gambar skema pendinginan thermoaccoustic

Di penelitian saya dan tim berusaha untuk memanfaatkan produk-produk pertanian, dimana resonator kami gunakan adalah bambu dan stack yang kami gunakan adalah sabut kelapa. Pertimbangan penggunaan bambu dan sabut kelapa adalah untuk meningkatkan daya jual dan juga memanfaatkan limbah dari bahan pertanian.Set-up experimental pengujian thermo-accoustic seperti pada gambar dibawah ini

Gambar Eksperimental set-up 1

Gambar Eksperimental set-up 2

Hasil pengujian dari penggunaan bambu dan stack dari sabut kelapa bisa dilihat disini. hubungan antara frekuensi dan perbedaan suhu yang dihasilkan dapat dilihat pada gambar dibawah ini. Dari hasil tersebut memungkinkan penerapan pendinginan thermoaccoustic untuk penyimpanan buah dan sayuran.