Analisis Performa Termal Steady State pada Boiler Berbahan Bakar Biogas dengan Pemanasan Awal Tenaga Surya untuk Aplikasi Organic Rankine Cycle

Abstract

Energi panas matahari merupakan energi terbarukan yang dapat dimanfaatkan untuk memanaskan fluida Organic Rankine Cycle (ORC) melalui solar thermal collector. Namun, karena bergantung pada cuaca, diperlukan pemanas cadangan agar proses pemanfaatan panas tetap berlangsung, salah satunya biogas yang juga bersifat terbarukan. Pemanasan dari solar thermal collector dan biogas diterapkan pada evaporator atau boiler untuk memanaskan fluida ORC. Simulasi Computational Fluid Dynamics (CFD) menggunakan Autodesk CFD dilakukan untuk mengetahui kapasitas panas yang dapat ditransfer dan diserap fluida ORC pada kondisi pemanas ganda. Hasil menunjukkan bahwa pemanasan ganda dengan suhu input fluida solar thermal 90°C dan heat flux biogas 400 W/m² menghasilkan distribusi temperatur yang lebih seragam serta laju perpindahan panas (Q) yang diserap fluida ORC yang lebih tinggi, yaitu 7476.9 W pada kecepatan aliran 1 m/s dan 4828.8 W pada kecepatan aliran 0.5 m/s. Sementara itu, pemanasan hanya dari solar thermal pada 90°C menghasilkan laju perpindahan panas (Q) sebesar 7403.3 W pada kecepatan aliran 1 m/s dan 4803.2 W pada kecepatan aliran 0.5 m/s. Dengan demikian, pemanas ganda dari solar thermal dan biogas berpotensi menjadi solusi alternatif yang tepat untuk menjaga kontinuitas pemanasan ORC, selama pemilihan parameter pemanasan serta input kecepatan aliran ditentukan pada kombinasi yang paling efektif.