Teknologi Pompa Panas Tinggi Tersaji pada 320 Derajat Fahrenheit Bantu Pabrik Kurangi Ketergantungan pada Bahan Bakar Fosil

Peneliti menguji pompa panas tinggi pada 320 derajat Fahrenheit (sekitar 160 derajat Celsius), menunjukkan teknologi tersebut mampu menyediakan uap industri dan air panas, sekaligus mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil. Penelitian ini dilakukan oleh ilmuwan dari Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE Jerman. Tim peneliti mengembangkan perangkat uji laboratorium baru untuk menguji pompa panas yang mampu menyediakan uap proses dan air panas bertekanan pada suhu tinggi.

Menghadapi Tantangan Dekarbonisasi Industri

Pekerjaan ini bertujuan mengatasi masalah dekabonisasi industri, yang merupakan tantangan utama bagi pabrik yang masih bergantung pada bahan bakar fosil untuk menyediakan energi panas dalam jumlah besar. Insinyur senior dan manajer proyek FernWP di institusi tersebut, Ursula Wittstadt, Ph.D., menyatakan bahwa pompa panas tinggi dapat menyediakan solusi alternatif. Ia menekankan potensi teknologi tersebut, "Melalui perangkat uji kami, kami mampu mengukur interaksi ini, sehingga meletakkan dasar untuk pengembangan komponen dan sistem utuh lebih lanjut."

Perangkat uji baru dirancang di bawah proyek penelitian FernWP, yang bertujuan mengeksplorasi bagaimana pompa panas dapat menggantikan batu bara untuk pemanasan distrik dan industri. Peneliti dapat memanfaatkan fasilitas ini untuk mengukur kinerja pompa panas hingga 320 derajat Fahrenheit (sekitar 160 derajat Celsius), serta memeriksa respons sistem terhadap perubahan sumber panas, beban, dan mode operasi. Wittstadt menjelaskan lebih lanjut, "Bagi aplikasi industri, suhu tertinggi yang dapat dicapai saja bukan faktor penentu." Lokasi uji institusi tersebut berfokus pada penyelidikan pompa panas yang mampu menghasilkan uap pada 320 derajat Fahrenheit.

Menurut Wittstadt, pompa panas tinggi harus mampu memproduksi uap proses atau air panas bertekanan secara andal dan efisien saat kondisi operasi berubah.

Dalam proyek ini, tim menguji pompa panas yang menggunakan butana sebagai pendingin. Karena butana mudah terbakar, mereka juga mempelajari persyaratan keamanan dan instalasi. Data yang dikumpulkan dari perangkat uji memungkinkan produsen merancang pompa panas dan penukar panas yang cocok untuk suhu tinggi, beban besar, dan kondisi berubah. Di sisi lain, Fraunhofer ISE juga berencana mengembangkan lebih lanjut fasilitas uji keamanannya untuk menetapkan konsep keamanan bagi pendingin dalam pompa panas besar dan berteknologi tinggi.

Pemantauan Operasional Pompa Panas Besar

Selain uji laboratorium, Fraunhofer ISE sejak 2023 juga memantau operasional lima pompa panas besar dalam jaringan pemanasan distrik. Peneliti menemukan bahwa ketika komponen, sistem kontrol, integrasi hidrolik, dan strategi operasi pompa panas tersebut dirancang dengan baik, mereka mampu beroperasi secara andal dan mencapai kinerja target. Manajer proyek Reallabor GroßWP di Fraunhofer ISE, Axel Oliva, mengungkapkan bahwa hasil pemantauan menunjukkan pompa panas besar berkinerja baik dalam kondisi nyata dan mampu mencapai kinerja targetnya.

Namun, kinerja ini sangat bergantung pada kondisi lingkungan. Ia menyatakan bahwa saat suhu air turun atau saat beroperasi di beban parsial, sistem yang mengekstrak panas dari air yang mengalir akan menghasilkan panas yang berkurang, dan output juga menurun ketika suhu sumber turun di bawah sekitar 43 derajat Fahrenheit (sekitar 6 derajat Celsius).

Pembangkit listrik di Mannheim menjadi bagian dari penelitian laboratorium hidup pompa panas besar. Oliva dalam siaran pers menekankan, "Kami juga melihat bahwa mengoperasikan pompa panas dalam sistem pembangkit terintegrasi memerlukan pemahaman yang baik tentang fasilitas pembangkit yang ada, jaringan pemanasan distrik, dan instalasi pelanggan." Menurut tim peneliti, operator semakin banyak menjalankan pompa panas berdasarkan permintaan panas harian dan harga energi. Artinya, sistem ini harus dinyalakan dan dimatikan lebih sering, namun tetap harus andal. Tim akan memanfaatkan data ini untuk memodelkan interaksi pompa panas besar dengan sistem listrik dan pemanasan, yang mungkin menunjukkan cara mengoperasikan pompa panas lebih efisien dan mengurangi penggunaan bahan bakar fosil.