Pembakaran Batubara

Batubara merupakan bahan baku utama pembangkit listrik tenaga uap. Batubara menyimpan energi di dalamnya secara kimia melalui ikatan-ikatan kimia antara karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan sulfur. Batubara tidak memiliki struktur kimia yang baku, karena ia merupakan campuran dari beberapa ikatan hidrokarbon yang kompleks. Ikatan-ikatan hidrokarbon inilah yang menyimpan energi, yang apabila terputus melalui proses pembakaran, akan menghasilkan energi panas yang untuk selanjutnya dipergunakan panasnya di boiler untuk memanaskan air.

Dan berikut adalah reaksi kimia yang terjadi saat batubara dibakar:

C + O2 => CO2

C + 0,5O2 => CO

H2 + 0,5O2 => H2O

S + O2 => SO2

Dapat kita lihat pada reaksi kimia di atas bahwa hasil pembakaran dari batubara yaitu berupa CO2, CO, H2O, dan SO2. Ada satu lagu bahan polutan yang dihasilkan yaitu NOx. Untuk mencegah terbentuknya CO, maka proses pembakaran di atur oleh jumlah udara yang masuk ke proses pembakaran. Semakin tepat jumlah udara yang dimasukkan, maka akan semakin sempurna proses pembakaran batubara tersebut. Disini diperlukan perhitungan perbandingan udara-bahan bakar yang tepat (air-fuel ratio). Namun untuk lebih tepat menghasilkan pembakaran yang sempurna, PLTU menggunakan excess air. Excees air adalah udara lebih yang dikontrol jumlahnya di akhir proses pembakaran, sehingga apabila jumlahnya cukup besar itu artinya adalah semakin sempurna proses pembakaran yang terjadi. Umumnya excess air disetting di angka sekitar 4-5% udara dalam berat.

Selain bahan-bahan di atas, dihasilkan juga sebagai bahan pencemar antara lain abu hasil pembakaran (fly ash) dan kerak hasil pembakaran (bottom ash). Bahan-bahan tersebut termasuk limbah beracun yang pengelolaannya harus secara hati-hati. Selain itu juga fly ash juga masih bisa digunakan sebagai bahan baku pembuatan semen. Fly ash yang keluar dari boiler ditangkap menggunakan suatu alat bernama Electrostatic Precipitators agar tidak langsung dibuang menuju chimney atau cerobong asap. Sedangkan untuk polutan lain seperti SO2, digunakan suatu sistem bernama Flue Gas Desulphurization.

sumber: http://artikel-teknologi.com/pembakaran-batubara/

Prinsip Kerja Thermocouple

Thermocouple adalah salah satu jenis alat ukur temperatur yang menggunakan prinsip termoelektris pada sebuah material. Seperti yang telah saya singgung pada artikel sebelumnya, alat ini tersusun atas dua konduktor listrik dari material yang berbeda yang dirangkai membentuk sebuah rangkaian listrik. Jika salah satu dari konduktor tersebut dijaga pada temperatur yang lebih tinggi daripada konduktor lainnya sehingga ada diferensial temperatur, maka akan timbul efek termoelektris yang menghasilkan tegangan listrik. Besar tegangan listrik yang terbentuk tergantung dari jenis material konduktor yang digunakan, serta besar perbedaan temperatur antara dua konduktor tersebut.

Thermocouple

Komponen utama dari thermocouple adalah dua jenis logam konduktor listrik yang berbeda yang dirangkai sedemikian rupa sehingga pada saat salah satu logam terkena sumber panas, sedangkan logam yang lain dijaga di temperatur yang tetap, maka rangkaian tersebut akan menghasilkan tegangan listrik tertentu yang nilainya sebanding dengan temperatur sumber panas. Penentuan kombinasi logam konduktor yang digunakan pada thermocouple mempengaruhi besar energi listrik yang akan dibangkitkan. Penentuan nilai tegangan listrik dari beberapa kombinasi konduktor dapat digambarkan pada grafik di bawah ini, data tersebut didapatkan dari pengujian laboratorium. Karakteristik yang berbeda-beda dari setiap kombinasi logam konduktor ini akan bermanfaat bagi kita dalam menentukan thermocouple yang tepat untuk digunakan pada berbagai rentan temperatur dan media yang berbeda-beda.

Prinsip Kerja Thermocouple

Komponen konduktor thermocouple dapat dirangkai secara seri maupun paralel sesuai dengan kebutuhan yang ada. Jika dirangkai secara seri, maka nilai tegangan total adalah jumlah dari keseluruhan tegangan yang dibangkitkan oleh masing-masing pasangan konduktor. Sedangkan jika disusun secara paralel, dan dengan syarat tiap-tiap pasangan konduktor memiliki nilai tahanan yang sama, maka besar tegangan total yang dibangkitkan adalah nilai rata-rata dari tegangan yang dibangkitkan oleh masing-masing konduktor. Kemampuan thermocouple untuk dirangkai secara seri maupun paralel ini bermanfaat pada saat dibutuhkannya pengukuran temperatur dengan rentan yang kecil serta ketelitian yang tinggi.

Grafik Tegangan Beberapa Kombinasi Logam Konduktor

Setiap kombinasi konduktor yang digunakan pada thermocouple menentukan rentan temperatur yang dapat dibaca oleh thermocouple tersebut. Penentuan material konduktor yang cocok pada rentan temperatur kerja tertentu sangat dipengaruhi oleh ketahanan material tersebut terhadap proses oksidasi yang terjadi pada temperatur kerja yang diinginkan. Sedangkan keawetannya dipengaruhi oleh ukuran kawat yang digunakan, jenis osilator yang digunakan, serta kondisi lingkungan kerjanya. Sebagai contoh, tabel berikut menjabarkan beberapa jenis kombinasi konduktor serta karakteristik temperatur kerjanya.

Semua jenis thermocouple dengan berbagai tipe material, akan mengalami penurunan fungsi jika digunakan untuk mengukur temperatur di atas batas kemampuan ukurnya. Hal ini terutama terjadi jika digunakan untuk mengukur temperatur gas atau udara. Untuk mengatasi masalah ini digunakan sistem insulasi untuk melindungi kawat thermocouple dari efek penurunan fungsi tersebut. Jenis insulasi yang umum digunakan adalah magnesium oksida. Magnesium oksida ini membungkus kawat thermocouple, dan selanjutnya bahan dari baja digunakan sebagai pembungkus yang paling luar.

Ada dua jenis thermocouple yang menggunakan insulasi, yaitu grounded type dan ungrounded type. Kawat sensor thermocouple grounded type ter-grounding pada lapisan baja yang terluar, menghasilkan hasil sensor temperatur yang responsif untuk perubahan temperatur yang cepat namun thermocouple jenis ini tidak dapat dirangkai secara seri maupun paralel. Sedangkan thermocouple tipe ungrounded, kawat sensor tidak ter-grounding pada sisi luarnya. Tipe thermocouple yang kedua ini sangat cocok jika digunakan untuk dirangkai secara paralel maupun seri.

Contoh Instalasi Thermocouple pada Sebuah Pipa Boiler

Gambar di atas merupakan salah satu contoh instalasi thermocouple pada sebuah bagian pipa boiler dengan tujuan untuk mengukur temperatur metal pipa boiler tersebut. Kawat sensor thermocouple yang terinsulasi ditanamkan kesebentuk logam (pad) sebelum dilas pada pipa boiler. Jika pad dari thermocouple tersebut terekspos oleh temperatur luar yang berbeda dengan temperatur bagian yang diukur, maka cara instalasi ini tidak cocok untuk digunakan, karena bagian pad tersebut akan menyerap panas dari sumber luar tersebut. Untuk metode instalasi thermocouple yang lainnya akan kita bahas pada artikel selanjutnya.

Sinyal yang keluar dari thermocouple adalah berupa voltase listrik berukuran milivolt. Maka pada rangkaian thermocouple diperlukan potensiometer untuk membaca sinyal listrik tersebut. Selain itu diperlukan juga alat konverter milimeter menjadi nilai temperatur sesuai dengan yang dibutuhkan. Alat konverter ini harus terkalibrasi dengan sempurna untuk mendapatkan hasil pembacaan yang baik. Ada juga potensiometer jenis lain yang ia juga sekaligus sebagai konverter, sehingga hasil pembacaan yang keluar dari potensiometer tersebut sudah berupa temperatur aktual benda yang diukur.

Sumber :

1. B&W – Steam, Its Generation and Use – Chapter 40
2. Wikipedia.org\
3. http://artikel-teknologi.com/prinsip-kerja-thermocouple

Sifat-Sifat Air Superheated

Air superheated adalah air yang masih berfase cair namun memiliki temperatur di antara titik didihnya yaitu 100^oC sampai dengan temperatur kritisnya 374^oC. Pada ruangan bertekanan atmosfer, air yang berada pada temperatur tersebut sudah pasti akan berubah fase menjadi uap air. Akan tetapi lain halnya jika air berada di bawah tekanan yang sangat tinggi sehingga secara alami ia memiliki temperatur saturasi yang lebih tinggi. Air superheater berada pada tekanan di atas 1 bar hingga 220 bar. Prinsip ini diaplikasikan pada boiler pembangkit listrik tenaga uap, dimana air yang dipanaskan di dalamnya adalah air yang disupply oleh pompa bertekanan tinggi.

Diagram Fase Air

Berbagai sifat fisik maupun kimia dari suatu material akan berubah sesuai dengan perubahan temperaturnya. Hal ini tidak terkecuali dengan air, air mengalami berbagai perubahan karakteristik yang bahkan lebih besar perubahannya dibandingkan dengan material-material lain. Berbagai sifat anomali air adalah disebabkan oleh kuatnya ikatan antar atom hidrogen air. Pada kondisi temperatur superheater ikatan-ikatan hidrogen tersebut akan putus dan memberikan perubahan signifikan atas sifat-sifat kimia air.

Berikut adalah perubahan-perubahan sifat fisika maupun kimia air pada kondisi liquid superheated:

Viskositas
Viskositas atau derajat kekentalan setiap fluida termasuk air akan selalu turun nilainya seiring dengan kenaikan temperatur. Hal ini disebabkan karena jika temperatur naik, setiap molekul fluida akan bergerak lebih cepat, sehingga interaksi antar molekul fluida tersebut akan lebih pendek waktunya. Jika interaksi antar molekul terjadi secara cepat, tegangan antar molekul pun akan lebih rendah. Dan jika tegangan antar molekul rendah, nilai viskositas fluida juga akan turun.

Perubahan Viskositas Air Pada Berbagai Temperatur
(Sumber)

Difusifitas
Difusifitas adalah sebuah satuan yang menunjukan ukuran kemampuan molekul-molekul ataupun energi pada sebuah meterial untuk berpindah secara difusi, yang ditunjukkan dengan konduktifitas termal dibagi dengan kapasitas termal spesifik dan massa jenis. Difusifitas air dan juga material lain sangat dipengaruhi oleh temperatur, dimana semakin tinggi temperatur sebuah material maka akan semakin tinggi pula nilai difusifitasnya.

Kapasitas Kalor Spesifik
Kapasitas kalor adalah jumlah energi panas yang dibutuhkan sebuah benda untuk merubah temperaturnya. Kapasitas kalor spesifik adalah kapasitas kalor per satu satuan massa. Kapasitas kalor air berubah seiring dengan perubahan temperatur yang terjadi. Pada tekanan konstan, kapasitas kalor spesifik air naik apabila temperatur air naik.

Nilai Kapasitas Kalor Spesifik Air Pada Berbagai Temperatur

Konstanta Dielektrik
Konstanta dielektrik atau juga dikenal dengan istilah permitivitas listrik, adalah sebuah konstanta yang menunjukkan rapatnya garis-garis gaya elektrostatik suatu material, jika material tersebut diberi potensial listrik. Molekul-molekul material yang sifatnya polar, memiliki nilai konstanta dielektrik yang tinggi. Begitu pula sebaliknya, molekul material non-polar memiliki nilai konstanta dielktrik rendah.  

Air menjadi salah satu material yang sifatnya sangat polar, karena kutub positif dan negatif dari atom-atom penyusun molekul H₂O berada dalam jarak yang jauh. Sifat polar sebuah material identik dengan nilai konstanta dielektriknya, semakin polar material tersebut akan semakin tinggi pula nilai konstanta dielektriknya. Air memiliki nilai konstanta dielektrik 80,10 pada temperatur 20^oC dan menjadi hanya 7 pada temperatur kritisnya. Hal ini menunjukkan bahwa kenaikan temperatur air superheater akan menurunkan nilai konstanta dielektriknya sekaligus turunnya sifat polar air.

Solubility
Air yang berada dalam kondisi superheater akan memudahkan senyawa-senyawa organik maupun anorganik untuk larut ke air. Hal ini disebabkan karena temperatur air yang sangat tinggi akan membuat senyawa-senyawa tersebut menjadi bersifat polar, sehingga akan menjadi mudah larut ke air. Bahkan senyawa-senyawa organik yang sifatnya tidak mudah larut akan menjadi mudah larut jika bertemu dengan air superheater.

Selain senyawa organik dan anorganik, air juga menjadi sangat mudah melarutkan molekul-molekul gas jika berada dalam kondisi superheater. Nitrogen misalnya akan larut ke air superheater bertekanan, pada temperatur minimum 74^oC. Sedangkan oksigen akan larut pada temperatur di atas 94^oC. Namun jika air sudah melewati temperatur kritisnya, semua jenis gas akan sepenuhnya membentuk larutan yang homogen.

Ionisasi Air
Pada kondisi superheated, air semakin mudah untuk mengalami ionisasi sendiri (self ionization). Pada temperatur tinggi ini air akan dengan mudah terionisasi membentuk H₃O⁺ dan OH^-. Terbentuknya dua ion tersebut ditandai dengan turunnya nilai pH air sekalipun sifat air yang masih netral karena jumlah yang sama antara ion positif dengan negatif.

Korosifitas
Air superheater yang terionisasi pada temperatur tinggi akan menghasilkan ion OH^- yang bersifat korosif. Apalagi jika kandungan oksigen terlarut di dalam air berada dalam jumlah yang besar, maka air tersebut akan semakin bersifat korosif. Sifat korosif air superheater tidak selalu berdampak negatif, pada boiler misalnya, jika kondisi air dikontrol dengan baik maka terbentuknya lapisan magnetit — sebagai hasil oksidasi air terhadap logam pipa boiler — pada permukaan kontak pipa boiler dengan air justru akan berfungsi untuk mencegah korosi yang lebih parah. Dan baru-baru ini sebuah penelitian di Universitas Nasional Singapura menyimpulkan bahwa air yang berada pada temperatur 400^oC mampu mengkorosi berlian.

Kebutuhan Energi
Energi yang dibutuhkan untuk membentuk air superheater lebih rendah daripada membentuk uap air. Sebagai ilustrasi mari kita perhatikan tabel properti uap air atau bisa juga menggunakan tabel online pada link berikut ini. Untuk membentuk uap air dari air bertemperatur 25^oC ke uap air 250^oC pada 1atm membutuhkan 2869 kJ/kg. Sedangkan untuk membentuk air superheater bertemperatur 250^oC dari air bertemperatur 25^oC dan tekanan 50 bar hanya membutuhkan energi panas sebesar 976 kJ/kg.

Sumber:

• wikipedia.org
• ScienceDaily.com
• http://artikel-teknologi.com/sifat-sifat-air-superheated/2/

Beberapa Istilah dalam Termodinamika

Berikut adalah beberapa istilah-istilah yang digunakan di dunia termodinamika beserta penjelasan singkatnya:

1. Energi
Energi adalah sebuah properti yang tidak dapat dipisahkan dari suatu sistem. Setiap sistem dengan kondisi tertentu (seperti tekanan dan temperatur) di dalamnya terkandung energi. Konsep energi diciptakan untuk menggambarkan sejumlah proses, seperti konversi energi gerak ke panas. Satuan energi dalam SI adalah Joule (J).

2. Sensible Heat
Adalah energi panas yang tersimpan di suatu benda sebagai akibat dari kenaikan temperatur yang terjadi padanya. Satuan sensible heat dalam SI adalah kJ/kg.

3. Latent Heat
Panas laten adalah energi panas yang mengalir dari atau ke suatu material tanpa disertai perubahan temperatur di dalamnya. Satuan SI nya adalah kJ/kg.

4. Internal Energy (Energi Dalam)
Energi dalam dari suatu sistem adalah energi yang terkandung di dalam suatu sistem berdasarkan properti termodinamikanya, seperti tekanan dan temperatur. Perubahan nilai energi internal dari suatu sistem hanya bergantung pada kondisi awal dan akhir dari sistem tersebut, dan bukan dari perubahan yang terjadi selama proses yang terjadi pada sistem tersebut.

5. Entropy
Entropi adalah ukuran ketersediaan energi dari suatu sistem. Sebuah sistem dengan entropi yang tinggi, berarti semakin rendah fungsi kerjanya. Satuan entropi dalam SI adalah kJ/kg.K.

6. Enthalpy
Merupakan besaran energi total per satu satuan massa dari suatu sistem termodinamika. Satuan entalpi dalam SI adalah kJ/kg.

sumber : http://artikel-teknologi.com/istilah-istilah-termodinamika-2/

Prinsip Kerja Boiler

Boiler adalah sebuah wadah tertutup berisi air atau fluida lain untuk dipanaskan. Sekalipun sebuah boiler tidak harus berfungsi untuk mendidihkan fluida, namun kita lebih familiar dengan boiler yang berfungsi untuk mendidihkan air sehingga memproduksi uap air. Sehingga pada umumnya kita lebih memahami bahwa boiler adalah sebuah alat untuk memproduksi uap air.

Ilustrasi Sederhana Boiler
(Sumber)

Prinsip kerja boiler sebenarnya cukup sederhana sama seperti pada saat kita sedang mendidihkan air menggunakan panci. Proses pendidihan air tersebut akan selalu diiringi proses perpindahan panas yang melibatkan bahan bakar, udara, material wadah air, serta air itu sendiri. Proses perpindahan panas ini mencakup tiga jenis perpindahan panas yang sudah sangat kita kenal yakni konduksi, konveksi, dan radiasi.

Boiler Pipa Air Superheated
(Sumber)

Pada boiler pipa air di atas misalnya, sumber panas didapatkan dari pembakaran bahan bakar di dalam furnace. Energi panas ini sebagian akan terpancar secara radiasi ke pipa-pipa evaporator sehingga memanaskan pipa-pipa tersebut. Panas yang terserap oleh permukaan pipa akan secara konduksi berpindah ke sisi permukaan dalam pipa. Di dalam pipa, mengalir air yang terus-menerus menyerap panas tersebut. Proses penyebaran panas antar molekul air di dalam aliran ini terjadi secara konveksi. Perpindahan panas konveksi antar molekul air, seakan-akan menciptakan aliran fluida tersendiri terlepas dengan aliran air di dalam pipa-pipa boiler.

Proses Pembentukan Uap di Dalam Pipa Boiler

Gas hasil pembakaran yang mengandung energi panas akan terus mengalir mengikuti bentuk boiler hingga ke sisi keluaran. Di sepanjang perjalanan, panas yang terkandung di dalam gas buang akan diserap oleh permukaan tubing boiler dan diteruskan secara konduksi ke air di dalam pipa. Secara bertahap, air akan berubah fase menjadi uap basah (saturated steam) dan dapat berlanjut hingga menjadi uap kering (superheated steam).

Pipa-pipa Boiler
(Sumber)

Referensi dan eBook Gratis:

• Boilers
• Operating Instructions for Steam Boiler

Siklus Rankine

Siklus Rankine adalah sebuah siklus yang mengkonversi energi panas menjadi kerja / energi gerak. Dikembangkan oleh William John Macquorn Rankine pada abad ke-19 dan sejak saat itu banyak diaplikasikan pada mesin-mesin uap. Saat ini, siklus rankine digunakan pada pembangkit-pembangkit listrik dan memproduksi 90% listrik dunia.

Siklus Rankine

Diagram Temperatur-Entalpi

Air menjadi fluida kerja siklus rankine dan mengalami siklus tertutup (close-loop cycle) artinya secara konstan air pada akhir proses siklus masuk kembali ke proses awal siklus. Pada siklus rankine, air ini mengalami empat proses sesuai dengan gambar di atas, yaitu:

1. Proses C-D: Fluida kerja / air dipompa dari tekanan rendah ke tinggi, dan pada proses ini fluida kerja masih berfase cair sehingga pompa tidak membutuhkan input tenaga yang terlalu besar. Proses ini dinamakan proses kompresi-isentropik karena saat dipompa, secara ideal tidak ada perubahan entropi yang terjadi.
2. Proses D-F: Air bertekanan tinggi tersebut masuk ke boiler untuk mengalami proses selanjutnya, yaitu dipanaskan secara isobarik (tekanan konstan). Sumber panas didapatkan dari luar seperti pembakaran batubara, solar, atau juga reaksi nuklir. Di boiler air mengalami perubahan fase dari cair, campuran cair dan uap, serta 100% uap kering.
3. Proses F-G: Proses ini terjadi pada turbin uap. Uap air kering dari boiler masuk ke turbin dan mengalami proses ekspansi secara isentropik. Energi yang tersimpan di dalam uap air dikonversi menjadi energi gerak pada turbin.
4. Proses G-C: Uap air yang keluar dari turbin uap masuk ke kondensor dan mengalami kondensasi secara isobarik. Uap air diubah fasenya menjadi cair kembali sehingga dapat digunakan kembali pada proses siklus.

Gambaran siklus melalui diagram T-S di atas adalah siklus rankine yang paling dasar dan sederhana. Pada penggunaannya ada beberapa modifikasi proses sehingga didapatkan efisiensi termal total yang lebih tinggi. Seperti penggunaan preheater atau pemanasan awal sebelum masuk boiler, dan juga penggunaan pemanasan ulang uap air yang keluar dari turbin pertama (high pressure turbine) sehingga dapat digunakan lagi untuk masuk ke turbin kedua (intermediate pressure turbine). Untuk lebih mudah memahaminya dapat kita lihat skema prosesnya pada gambar di bawah ini.

Siklus Rankine Dengan Preheater dan Reheater

Pada gambaran di atas, air kondensat yang dipompa oleh pompa ekstraksi kondensat dari kondensor menuju ke deaerator/Feed Water Tank mengalami proses preheating. Dan air yang dipompa oleh Feed Water Pump dari Feed Water Tank menuju boiler juga melewati preheater. Sumber panas yang digunakan oleh preheater tersebut berasal dari extraction steam yang diambil dari turbin uap pada stage-stage tertentu.

Diagram Temperatur-Entropi Untuk Modifikasi Siklus Rankine

Selain itu perbedaan yang lain dengan siklus rankine konvensional adalah adanya pemanasan kembali uap air yang keluar dari turbin pertama (High Pressure Turbine) oleh boiler reheater untuk kembali mendapatkan fase superheater dan hasilnya kembali dimasukkan ke turbin kedua (Intermediate Pressure Turbine).

Selain itu juga ada sistem bypass uap air untuk tidak dilewatkan ke turbin uap. Uap superheater yang keluar dari boiler tidak masuk ke turbin dan di-bypass masuk kembali ke boiler sisi reheater. Dan uap yang keluar dari boiler reheater di-bypass untuk masuk langsung ke kondensor. Fungsi dari sistem bypass ini adalah sebagai sistem proteksi apabila terjadi suatu masalah di siklus rankine tersebut sehingga dapat terhindar dari kerusakan yang parah. Dan juga digunakan pada saat proses penyalaan awal sistem siklus tersebut dan jua proses mematikannya.

sumber: http://artikel-teknologi.com/siklus-rankine/

Orasi Ilmiah Ari Darmawan: Konservasi Energi dan Penggunaan Energi Geotermal dan Hidrotermal

BANDUNG, itb.ac.id - Pertumbuhan ekonomi akan selalu diiringi dengan upaya peningkatan kualitas dan kenyamanan hidup. Salah satu dampak dari pertumbuhan ekonomi di Indonesia adalah meningkatnya belanja barang RAC (Refrigerator dan Air Conditioning), baik dalam rumah tangga maupun komersial dan industri. Peningkatan jumlah RAC ini secara langsung juga meningkatkan konsumsi energi listrik Indonesia. Terlebih lagi unit-unit RAC yang diproduksi di Indonesia memiliki COP (Coefficient of Performance) yang rendah, yaitu sekitar 2,7 atau setara dengan EER (Energy Efficient Ratio) 9,2 BTU/Wh.
Produksi RAC juga erat kaitannya dengan isu lingkungan, yaitu penggunaan senyawa-senyawa yang dapat melubangi ozon. Oleh karena itu, pemerintah telah melarang penggunaan CFC (Chlorofluorocarbon) dan HCFC (Hydrochlorofluorocarbon) dalam produksi unit RAC. Berbekal dari fakta-fakta itulah, Prof. Ari Darmawan Pasek berusaha menciptakan RAC dengan efisiensi yang
tinggi dan ramah lingkungan. Berbagai macam hasil penelitian yang ia lakukan, ia sampaikan pada orasi ilmiah Guru Besar ITB pada Jumat (27/03/15). Bertempat di Balai Pertemuan Ilmiah ITB, orasi yang ia sampaikan berjudul "Pengembangan Teknologi Penghematan Energi dan Pemanfaatan Sumber Energi Terabaikan yang Ramah Lingkungan."

 

Pada tahun 1996 Laboratorium Termodinamika ITB mencoba mengembangkan refrigeran berbasis hidrokarbon, yaitu propana (R-290) sebagai pengganti HCFC dan campuran propana dan butana (R-290/R-600/R-600a) sebagai pengganti CFC (R-12). Refrigeran hidrokarbon ini memiliki tekanan yang mirip dengan senyawa yang digantikan. Massa jenisnya sekitar setengah kali dari massa jenis senyawa yang digantikan, sehingga jumlah massa yang dapat diisikan ke dalam unit yang sama menjadi hanya setengahnya, tetapi panas latennya 2x lebih besar, sehingga dalam unit yang sama kemampuan pendinginan kedua senyawa ini tidak berbeda jauh. Bersama Pertamina, Lab. Termodinamika menggunakan cara distilasi untuk mengembangkan refrigeran tersebut. Setelah berhasil dikembangkan, refrigeran ini kemudian diujicobakan di Supermarket Ratu Luwes, Surakarta, dan Gran Melia Hotel, Jakarta. Hasil aplikasi di Gran Melia Hotel menunjukkan bahwa dengan jumlah jam operasi yang lebih besar, R-290 konsumsi energi listriknya lebih rendah. Jika dihitung, maka biaya listrik dapat dihemat sebesar Rp 5,4 juta per bulan.

 

Salah satu kelemahan hidrokarbon adalah mudah terbakar. Untuk menyikapi hal tersebut, Lab. Termodinamika mencampurkan refrigeran R-290 yang mudah menyala dengan R-134 a yang tidak mudah menyala. "Kami mendapatkan pasangan yang cukup unik, yaitu R-290 dan R-134. Ketika dicampur pada komposisi yang tepat, tekanannya menyamai R-22. Padahal tekanan R-290 dan R-134 keduanya di bawah R-22," ujar Ari. Selain itu, komposisi ini juga menghasilkan campuran azeotrop, yang artinya kedua senyawa ini mengembun dan menguap pada suhu yang sama, sehingga komposisinya akan selalu tetap dan tidak terjadi fraksinasi. Hasil analisis COP menunjukkan campuran 0.6 R-290/0.4 R-134a memiliki COP di antara R-290 dan R-134a. Campuran ini telah mendapatkan paten nasional pada tahun 2010.

Prinsip Green Building Indonesia

 

Peningkatan efisiensi pada unit RAC saja dirasa masih belum cukup untuk meningkatkan efisiensi penggunaan listrik di suatu gedung. Oleh karena itu, perlu diterapkan sistem green building. Gedung kampus yang telah mendapatkan sertifikat green building adalah Institut Teknologi Sains Bandung (ITSB). Pada gedung ini, AC hanya diinstalasi pada ruang kelas, ruang pertemuan, dan aula, sedangkan sisanya memanfaatkan ventilasi alam. Kualitas udara dalam ruangan dijaga dengan ventilasi mekanik yang akan berbunyi ketika kadar CO2 dalam ruangan di atas 1000 ppm, selanjutnya secara manual jumlah kipas yang beroperasi di tambah atau dipercepat putarannya. Dinding kacanya juga dihadapkan pada arah Selatan dan Utara untuk mengurangi panas, dan kacanya memiliki koefisien pelindung 0.4, yang artinya 40% panasnya dipantulkan. Sebagian dinding kaca juga diberi shelves peneduh dengan cat elastomeric yang dapat memantulkan cahaya, sehingga mengurangi penggunaan lampu. Selain itu, 91% dari air hujan ditampung untuk kemudian digunakan perawatan tanaman.

Pemanfaatan Sumber Energi Terabaikan

 

Ari juga melakukan penelitian di bidang sumber energi geotermal. Ia memanfaatkan panas dari brine yang biasanya langsung diinjeksikan ke dalam bumi, untuk kemudaian diolah lagi menjadi energi. Caranya adalah dengan menggunakan Siklus Rankine Organik. Dengan sistem ini pula, sumur-sumur geotermal tekanan rendah juga dapat dimanfaatkan. Selain itu, Ari juga memanfaatkan sampah-sampah organik untuk diolah menjadi sumber energi dengan proses hidrotermal. Proses hidrotermal dilakukan di bejana autoklaf menggunakan temperatur dan tekanan yang tinggi untuk menguraikan materi-materi organik. Proses hidrotermal ini akan meningkatkan sifat pembakaran dan mengurangi kalium yang dapat menyebabkan kerak pada dinding tungku pembakaran. Berdasarkan analisis, hasil dari proses hidrotermal mirip dengan sifat batubara sub-bituminus C. Pada penelitian selanjutnya, ITB akan mencoba mengembangkan autoklaf hidrotermal untuk skala industri. Orasi ilmiah oleh Prof. Ari Darmawan ditutup dengan ucapan terimakasih yang ia sampaikan untuk keluarga, kolega, guru, dan mahasiswanya.

sumber: http://www.itb.ac.id/news/4690.xhtml