Pengembangan Simulasi Organic Rankine Cycle Berbasis Excel VBA (Visual Basic Application)

Abstract

Pemanfaatan energi terbarukan menjadi fokus penting dalam mendukung target bauran energi nasional, salah satunya melalui konversi energi panas limbah biomassa menjadi listrik. Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) merupakan limbah biomassa potensial yang dapat diolah melalui proses pirolisis, menghasilkan flue gas yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber panas untuk sistem Organic Rankine Cycle (ORC). Penelitian ini bertujuan mengembangkan aplikasi simulasi ORC berbasis Visual Basic for Applications (VBA) yang mampu mengevaluasi kinerja termal dan estimasi emisi CO2. Aplikasi diverifikasi dengan metode black box dan divalidasi menggunakan lima referensi dengan metode Mean Absolute Percentage Error (MAPE), menunjukkan galat di bawah 20%. Simulasi menunjukkan peningkatan input termal dari TKKS memengaruhi suhu keluaran evaporator, kerja bersih, dan efisiensi sistem. Suhu kondensasi dan suhu evaporasi juga memengaruhi efisiensi termal. Termal input 4,44 kW memungkinkan sembilan fluida mencapai kondisi superheated vapor. Fluida dengan efisiensi tertinggi adalah R22, propana, dan isobutana. Mempertimbangkan emisi yang dihasilkan, propana dan isobutana menjadi alternatif pilihan untuk sistem ORC.

The utilization of renewable energy has become a key focus in supporting the national energy mix targets, one of which is through the conversion of biomass waste heat into electricity. Oil Palm Empty Fruit Bunches (EFB) represent a promising biomass waste that can be processed through pyrolysis, producing flue gas that can be utilized as a heat source for an Organic Rankine Cycle (ORC) system. This study aims to develop a simulation application of the ORC based on Visual Basic for Applications (VBA), capable of evaluating thermal performance and estimating CO2 emissions. The application was verified using the black-box method and validated against five references using the Mean Absolute Percentage Error (MAPE) method, showing an error rate below 20%. The simulation results indicate that increasing heat input from EFB affects the evaporator outlet temperature, net work output, and system efficiency. Both condensation and evaporation temperatures also influence thermal efficiency. A thermal input of 4.44 kW enables nine working fluids to reach a superheated vapor condition. The fluids with the highest efficiencies are R22, propane, and isobutane. Considering the emissions produced, propane and isobutane are the preferred alternatives for ORC system.