Studi Performansi ORC Dengan R32 dan R134a Menggunakan Biomassa sebagai Sumber Energi

Abstract

Penggunaan energi yang tidak ramah lingkungan untuk memenuhi kebutuhan energi primer seperti batu bara mencapai 84.7%. Meskipun di Indonesia telah diproyeksikan pada tahun 2050 emisi gas rumah kaca (GRK) mencapai peningkatan sebesar 7,49 CO2e/kapita. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, salah satu teknologi yang ditawarkan adalah Organic Rankine Cycle (ORC) sebagai pembangkit listrik dengan menggunakan biomassa sebagai sumber energi dan menggunakan fluida kerja yang memiliki titik kritis lebih rendah jika dibandingkan dengan air. Tujuan penelitian ini adalah memprediksi dan memvalidasi suhu keluar evaporator, mengevaluasi siklus ORC dengan fluida kerja R134a dan R32 serta mengevaluasi emisi pada sistem menggunakan metode Life Cycle Climate Performance (LCCP). Penelitian ini melaporkan bahwa fluida kerja R32 menunjukkan performa lebih baik dibandingkan dengan R134a dalam hal peyerapan panas, model yang digunakan dapat diterima dengan nilai MAPE 8%. R134a menunjukkan efisiensi termal lebih baik dibandingakan dengan R32. Namun, nilai LCCP R134a pada laju massa bahan bakar 2,5 kg/jam lebih tinggi yaitu sebesar 10.816 kgCO2e/kW sedangkan R32 sebesar 10.274 kgCO2e/kW dibandingkan dengan R32, adapun yang mempengaruhi nilai LCCP selain Global Warming Potential (GWP) adalah suhu yang dihasilkan oleh pembakaran biomassa, semakin rendah suhu yang dihasilkan oleh pembakaran biomassa maka semakin tinggi nilai LCCP yang dihasilkan oleh sistem ORC.

The use of energy that is not environmentally friendly to meet primary energy needs such as coal reached 84.7%. However, in Indonesia, it has been projected that 2050 greenhouse gas (GHG) emissions will increase by 7.49 CO2e/capita. To overcome this problem, one of the technologies offered is the Organic Rankine Cycle (ORC) as a power plant by uses biomass as an energy source and a working fluid with a lower critical point when compared to water. This study aims to predict and validate the outlet temperature of the evaporator, evaluate the ORC cycle with R134a and R32 working fluids, and evaluate the emissions in the system using the Life Cycle Climate Performance (LCCP) method. The study reported that R32 working fluid showed better performance compared to R134a in terms of heat absorption, the model used was acceptable with a MAPE value of 8%. R134a shows better thermal efficiency compared to R32. However, the LCCP value of R134a at a fuel mass rate of 2.5 kg/hour is higher, which is 10,816 kgCO2e/kW while R32 is 10,274 kgCO2e/kW compared to R32, as for what affects the LCCP value other than the Global Warming Potential (GWP) is the temperature produced by biomass combustion, the lower the temperature produced by biomass combustion, the higher the LCCP value produced by the ORC system.