Optimalkan Efisiensi Energi di Kapal dengan Waste Heat Recovery System (WHRS)

Metode Pemulihan Energi/Energy Recovery

Secara umum, ada dua cara untuk memulihkan energi panas dari limbah panas mesin diesel:

1. Sistem engine cooling
2. Engine exhaust gases

1) Sistem Pendingin Mesin/Engine Cooling

Mesin diesel laut perlu didinginkan untuk mencegah kerusakan. Suhu mesin yang terlalu tinggi dapat menimbulkan berbagai masalah, seperti ekspansi termal yang menyebabkan macet atau tekanan termal dan mekanis berlebihan yang merusak segel pompa.

Pada mesin berukuran kecil, pendinginan biasanya dilakukan dengan udara. Namun, sebagian besar mesin diesel laut menggunakan pendingin air atau minyak. Pendingin primer ini bersirkulasi secara terus-menerus dalam sistem pendingin tertutup, sementara sistem sekunder mengambil panas dari pendingin primer untuk mencegah overheating. Pendingin sekunder bisa berupa air laut atau udara, tetapi juga dapat berupa sistem air tawar yang memanfaatkan panas tersebut untuk keperluan lain.

2) Gas Buang Mesin/Engine Exhaust Gases

Suhu gas buang mesin berkisar antara 300°C hingga 500°C, tergantung pada desain mesin dan beban kerjanya. Ini merupakan jumlah energi yang sangat besar dan dapat dimanfaatkan dengan berbagai cara. Metode yang paling umum digunakan untuk memulihkan energi limbah ini adalah melalui heat exchanger yang dirancang khusus.

Dengan memanfaatkan kedua metode ini, energi panas yang terbuang dapat diubah menjadi sumber daya yang berguna, meningkatkan efisiensi mesin dan mengurangi pemborosan energi.

Aplikasi WHRS pada Berbagai Jenis Kapal

Sistem ini cocok diaplikasikan di kapal-kapal besar dengan konsumsi energi tinggi, seperti:

• Kapal Kontainer yang membutuhkan pasokan listrik besar untuk reefer (pendingin kontainer).
• Kapal Tanker yang memanaskan muatan minyak untuk menjaga viskositas.
• Kapal Pesiar dengan kebutuhan listrik 24 jam untuk fasilitas penumpang.
• Kapal LNG yang memanfaatkan gas buang untuk mengolah kargo gas alam cair.

WHRS dan Dukungan terhadap Regulasi Lingkungan

Organisasi Maritim Internasional (IMO) menetapkan target pengurangan emisi karbon sebesar 40% pada 2030 dan 70% pada 2050. WHRS menjadi solusi praktis untuk memenuhi regulasi EEXI (Energy Efficiency Existing Ship Index) dan CII (Carbon Intensity Indicator). Dengan mengurangi emisi, kapal tidak hanya menghindari denda tetapi juga meningkatkan citra perusahaan sebagai pelaku bisnis yang bertanggung jawab.

Tantangan dalam Penerapan WHRS

Meski menjanjikan, implementasi WHRS di kapal memiliki beberapa kendala:

• Biaya Investasi Awal Tinggi: Pemasangan sistem ini memerlukan modifikasi mesin dan biaya instalasi yang signifikan.
• Perawatan Kompleks: Heat exchanger dan turbin membutuhkan perawatan rutin untuk mencegah korosi atau penyumbatan.
• Ketergantungan pada Beban Mesin: Efisiensi WHRS optimal saat mesin bekerja pada beban tinggi, sehingga kurang efektif di kapal dengan operasi variabel.

Inovasi Terbaru dalam Teknologi WHRS

Perkembangan teknologi terus meningkatkan efektivitas WHRS, seperti:

• Hybrid Systems: Menggabungkan WHRS dengan energi terbarukan (panel surya atau fuel cell).
• Pemanfaatan AI: Kecerdasan buatan untuk memprediksi kebutuhan energi dan mengoptimalkan aliran panas.
• Material Tahan Suhu Tinggi: Keramik dan paduan logam baru yang tahan korosi gas buang.

Studi Kasus: Efektivitas WHRS di Kapal Kontainer

Sebuah kapal kontainer berkapasitas 14.000 TEU berhasil mengurangi konsumsi bahan bakar sebesar 12% setelah memasang WHRS. Sistem ini menghasilkan 1,5 MW listrik tambahan dari gas buang, cukup untuk memasok seluruh kebutuhan listrik saat berlayar. Emisi CO₂ kapal tersebut turun 35 ton per hari, setara dengan menanam 1.600 pohon per tahun.

Masa Depan Waste Heat Recovery System di Industri Maritim

Adopsi WHRS diprediksi meningkat seiring ketatnya regulasi lingkungan dan kenaikan harga bahan bakar. Penelitian terbaru juga mengarah pada integrasi WHRS dengan mesin hidrogen atau baterai listrik untuk kapal zero-emission. Perusahaan seperti Maersk dan Mitsubishi Heavy Industries telah menginvestasikan dana besar untuk pengembangan sistem ini.