Berbagi pengetahuan, dari mana saja, dari siapa saja, untuk semua

Sistem Penyimpanan Energi Berbasis Kalor Laten

Tahukah kalian apa itu Latent Heat Storage (LHS)? Sama halnya dengan baterai, LHS adalah salah satu jenis sistem penyimpanan energi. Bedanya, sistem penyimpanan energi pada LHS berbasiskan pada kalor laten sebuah material. Seperti yang telah dipelajari di SMA, kalor laten adalah kalor yang diterima atau dilepaskan oleh suatu zat untuk berubah wujud. Pada LHS ini, sistem perubahan wujud zat yang digunakan adalah perubahan wujud zat dari padat ke cair maupun sebaliknya.

Skema perubahan fase pada suatu zat yang digunakan sebagai sistem pada LHE (Clemson Hydro).

Secara sederhana, sistem kerja dari LHS adalah dengan cara menyimpan energi berupa panas yang berasal dari sumber panas sehingga material PCM (Phase Change Material) yang digunakan pada LHS akan berubah wujud dari padat ke cair. Material PCM ini diletakkan pada sebuah bejana atau wadah yang terhubung dengan pipa berisi aliran pendingin yang umumnya berupa air. Kemudian, air tersebut akan berubah wujud menjadi uap panas yang berfungsi untuk memutar turbin sehingga menghasilkan listrik. Meskipun demikian, fungsi dari dari LHS ini tidak terbatas sebagai penyimpan panas untuk proses produksi listrik, tetapi juga untuk kegiatan sehari-hari seperti pemanas air dan pengatur suhu ruangan.

Sistem LHS yang terintegrasi dengan panel surya sebagai sumber panas sebagai pemutar turbin (Zhao, 2015).

Selain memiliki kalor laten yang tinggi, material PCM yang digunakan pada LHS harus memenuhi beberapa kriteria tambahan. Nilai kalor laten per satuan volumenya haruslah tinggi agar ukuran wadah material PCM yang digunakan akan lebih kecil. Material yang digunakan harus memiliki konduktivitas termal yang tinggi untuk membantu proses charging dan discharing agar lebih efektif.  Perubahan volume yang kecil ketika terjadi proses perubahan fase. Material itu juga harus memiliki stabilitas kimia yang tinggi, tidak bersifat korosif, tidak beracun dan tidak mudah terbakar atau meledak.

Suhu leleh material yang dibutuhkan tergantung dari jenis pemanfaatannya. Pada LHS yang terintegrasi dengan panel surya sebagai pembangkit listrik, pada umumnya jenis PCM yang digunakan adalah garam cair atau dikenal dengan nama Molten Salt karena memiliki titik leleh yang tinggi dan harganya yang relatif murah. Sementara itu, LHS yang digunakan sebagai pengatur suhu ruangan maupun pemanas air pada umumnya menggunakan parafin karena memiliki titik leleh yang rendah.

Sistem LHS yang digunakan sebagai pemanas air.

Pada pengaturan suhu ruangan, LHS hanya digunakan sebagai pelapis rumah. Pada kasus ini, LHS akan menyerap panas dari matahari ketika siang dan material PCM akan berubah bentuk dari padat ke cair. Ketika malam hari, material PCM akan berubah menjadi dingin karena panas pada PCM akan keluar, menyesuaikan suhu pada lingkungan yang berakibat terjadinya perubahan fase PCM dari cair ke padat.

Sistem LHS yang digunakan sebagai pengatur suhu ruangan (Mishra, 2015).

Bahan bacaan:

  • Cui, Y., dkk., “Review of Phase Change Materials Integrated in Building Walls for Energy Saving”. Procedia Engineering 121, 2015: 763-770.
  • Gracia, A. and Cabeza, L. F., “Phase Change Materials and Thermal Energy Storage for Buildings”. Energy and Buildings, 2015: 414–419.
  • Medved, D. dkk., “Latent Heat Storage Systems”. Intensive Programme Renewable Energy Source, Zelezna Ruda Spicak, May 2010
  • Mishra, A. dkk., “Latent Heat Storage Through Phase Change Materials”. Resonance, 2015: 532-541.
  • Zhao, W. dkk., “Phase Change Material With Graphite Foam for Applications in High-Temperature Latent Heat Storage Systems of Concentrated Sola Power Plants”. Renewable Energy 69, 2014: 134-146.

Penulis:

Indarta Kuncoro Aji, Mahasiswa Doktor di Jurusan Teknik Mesin, the University of Electro-Communications, Jepang. Indartaaji(at)gmail(dot)com.