KALBARNEWS.CO.ID (SELANDIA BARU) - Para ilmuwan dari Universitas Waikato di Selandia Baru, Universitas Paderborn di Jerman, dan Pusat Kedirgantaraan Jerman telah melakukan studi skala besar untuk mengevaluasi potensi karbon dioksida sebagai pendingin untuk pompa panas suhu tinggi. Unit-unit ini dipertimbangkan sebagai alternatif untuk boiler gas dan batubara dalam proses seperti pengeringan makanan, produksi kertas, dan pengecatan mobil.
Tidak seperti boiler, yang menghasilkan panas dengan membakar bahan bakar, pompa panas tidak menghasilkan panas secara langsung, tetapi mentransfernya dari tingkat suhu rendah ke tingkat suhu tinggi.
Prinsip ini sangat penting dalam konteks elektrifikasi industri. Sementara pemanasan listrik langsung (misalnya, dengan boiler listrik atau kumparan pemanas) mengubah satu kilowatt-jam listrik menjadi sekitar satu kilowatt-jam panas, pompa panas menggunakan listrik secara berbeda: ia menggunakannya untuk memompa energi termal yang ada. Hal ini memungkinkan untuk menghasilkan panas yang jauh lebih bermanfaat dari satu kilowatt-jam listrik.
Namun, untuk menggantikan boiler konvensional, yang memanaskan udara atau cairan pendingin dalam rentang suhu yang luas (sekitar 20°C hingga 200°C), diperlukan pompa panas khusus yang dapat beroperasi secara efisien dalam rentang suhu yang luas.
Para peneliti berfokus pada sifat unik CO₂ superkritis. Dalam kondisi ini, CO₂ melepaskan panas bukan pada suhu tetap, seperti air mendidih, tetapi dengan pendinginan bertahap. Hal ini memungkinkan tercapainya presisi yang jauh lebih tinggi dalam mencocokkan pertukaran panas dengan proses industri nyata, di mana aliran dipanaskan secara bertahap, dari dingin hingga sangat panas.
Setelah menganalisis berbagai industri, para ilmuwan mengidentifikasi 16 proses industri di mana sifat ini dapat memberikan manfaat terbesar. Mereka memberikan perhatian khusus pada unit pengeringan.
Di seluruh dunia, pengeringan susu bubuk, kopi instan, dan pati mengonsumsi ratusan petajoule energi setiap tahunnya, yang setara dengan jutaan ton bahan bakar konvensional. Proses-proses ini sangat ideal untuk pompa panas: pertama, proses ini membutuhkan udara panas yang dipanaskan hingga 100–200°C; kedua, gas buangnya yang hangat dan lembap dapat digunakan sebagai sumber panas tingkat rendah.
Untuk mengevaluasi efisiensinya, para ilmuwan membandingkan tiga desain pompa panas CO₂: desain klasik dengan ekspander, yang memungkinkan untuk memulihkan sebagian energi ketika tekanan turun; desain dengan aliran refrigeran terpisah untuk pencocokan suhu yang lebih baik; dan desain kaskade, di mana dua sirkuit CO₂ meningkatkan suhu secara berurutan.
Pemodelan menunjukkan bahwa tidak ada solusi universal. Pada suhu hingga 150°C, sistem ekspander memberikan hasil terbaik, sedangkan pada suhu hingga 200°C dan lebih tinggi, opsi pemisahan aliran dan kaskade lebih efisien, terutama di bawah batasan tekanan. Dalam mode ini, efisiensi mencapai 2,6 dengan penggunaan udara ambien dan meningkat menjadi 4 dengan panas buangan dari proses itu sendiri.
Hasil ini bahkan terlihat lebih mengesankan dari sudut pandang lingkungan. Bahkan dengan jaringan listrik Eropa rata-rata, penggantian pembakar gas dengan pompa panas CO₂ mengurangi emisi karbon dioksida rata-rata sebesar 35% dan hingga 94% dalam beberapa kasus. Di negara-negara dengan ekonomi rendah karbon seperti Norwegia dan Selandia Baru, pengurangan emisi mendekati tingkat tertinggi yang mungkin.
Menurut perhitungan para peneliti, penerapan teknologi ini, setidaknya di segmen pengeringan susu bubuk, whey, kopi, dan pati, dapat mengurangi emisi hingga jutaan ton CO₂ per tahun. (tim Liputan)
Editor : Aan
.jpeg)
