Sistem Pemulihan Energi Berner Tricoil di atas Center for Sustainable Landscapes di Pittsburgh, Pennsylvania
Pemulihan energi (bahasa Inggris:Energy recoverycode: en is deprecated ) mencakup segala teknik atau metode untuk meminimalkan masukan energi ke dalam suatu sistem secara keseluruhan melalui pertukaran energi dari satu sub-sistem ke sub-sistem lainnya dalam sistem tersebut. Energi tersebut dapat berupa bentuk apa pun di kedua sub-sistem, namun sebagian besar sistem pemulihan energi mempertukarkan energi termal baik dalam bentuk sensibel maupun laten.
Dalam beberapa kondisi, penggunaan teknologi pendukung, baik penyimpanan energi termal harian maupun penyimpanan energi termal musiman (STES, yang memungkinkan penyimpanan panas atau dingin di antara musim yang berlawanan), diperlukan agar pemulihan energi dapat dilakukan secara praktis. Salah satu contohnya adalah panas buang dari mesin penyejuk udara (AC) yang disimpan dalam tangki penyangga untuk membantu pemanasan di malam hari.
Prinsip
Penerapan umum dari prinsip ini terdapat pada sistem yang memiliki aliran pembuangan (exhaust stream) atau aliran limbah (waste stream) yang dipindahkan dari sistem ke lingkungannya. Sebagian energi dalam aliran material tersebut (sering kali berbentuk gas atau cairan) dapat ditransfer ke aliran material tambahan (make-up) atau masukan (input). Aliran massainput ini sering kali berasal dari lingkungan sekitar sistem yang berada pada kondisi ambien, sehingga memiliki suhu yang lebih rendah daripada aliran limbah. Perbedaan suhu ini memungkinkan terjadinya perpindahan panas dan dengan demikian terjadi transfer energi, atau dalam hal ini, pemulihan energi. Energi termal sering kali dipulihkan dari aliran limbah cair atau gas ke asupan udara dan air segar tambahan di dalam bangunan, seperti pada sistem HVAC atau sistem proses.
Pendekatan sistem
Konsumsi energi adalah bagian utama dari sebagian besar aktivitas manusia. Konsumsi ini melibatkan pengubahan satu sistem energi ke sistem lainnya, sebagai contoh: Konversi energi mekanik menjadi energi listrik, yang kemudian dapat menyalakan komputer, lampu, motor, dll. Energi masukan mendorong kerja dan sebagian besar diubah menjadi panas atau mengikuti produk dalam proses tersebut sebagai energi keluaran. Sistem pemulihan energi memanen daya keluaran tersebut dan memberikannya sebagai daya masukan ke proses yang sama atau proses lainnya.
Sebuah sistem pemulihan energi akan menutup siklus energi ini untuk mencegah daya masukan terlepas kembali ke alam, dan sebaliknya digunakan dalam bentuk kerja lain yang diinginkan.
Contoh
Pemulihan panas diterapkan pada sumber panas seperti pabrik baja. Air pendingin yang dipanaskan dari proses tersebut dijual untuk pemanasan rumah, toko, dan kantor di area sekitarnya.
Pengereman regeneratif digunakan pada mobil listrik, kereta api, derek berat, dll. di mana energi yang dikonsumsi saat menaikkan potensial dikembalikan ke pemasok listrik saat dilepaskan.
Sistem pengurangan tekanan aktif di mana perbedaan tekanan dalam aliran fluida bertekanan dipulihkan, alih-alih diubah menjadi panas dalam katup pengurang tekanan dan dilepaskan.
Electric Turbo Compounding (ETC) adalah solusi teknologi untuk tantangan peningkatan efisiensi bahan bakar pada mesin gas dan diesel dengan memulihkan energi limbah dari gas buang.
STES
Di sebuah pengecoran di Swedia, panas limbah dipulihkan dan disimpan dalam massa besar batuan dasar asli yang ditembus oleh gugusan 140 lubang bor yang dilengkapi penukar panas (diameter 155mm) dengan kedalaman 150m. Penyimpanan ini digunakan untuk memanaskan pabrik yang berdekatan sesuai kebutuhan, bahkan berbulan-bulan kemudian.[2]
Drake Landing Solar Community di Alberta, Kanada menggunakan STES untuk memulihkan dan memanfaatkan panas alami yang jika tidak dilakukan akan terbuang sia-sia. Komunitas ini menggunakan gugusan lubang bor di batuan dasar untuk penyimpanan panas antarmusim, dan hal ini memungkinkan perolehan 97 persen pemanas ruangan sepanjang tahun dari pengumpul panas surya di atap garasi.[3][4]
Suhu musim dingin yang dingin dapat dipulihkan dengan mensirkulasikan air melalui menara pendingin kering dan menggunakannya untuk mendinginkan akuifer dalam atau gugusan lubang bor. Rasa dingin tersebut kemudian dipulihkan dari penyimpanan untuk penyejuk udara musim panas.[5] Dengan koefisien performa (COP) sebesar 20 hingga 40, metode pendinginan ini bisa sepuluh kali lebih efisien daripada penyejuk udara konvensional.[6]
Dampak lingkungan
Terdapat potensi besar untuk pemulihan energi dalam sistem yang kompak seperti industri besar dan utilitas. Bersama dengan konservasi energi, pemulihan energi seharusnya dapat secara drastis mengurangi konsumsi energi dunia. Dampak dari hal ini adalah:
Perubahan pada industri dan ekonomi yang belum diteliti sepenuhnya
Pada tahun 2008, Tom Casten, ketua dari Recycled Energy Development, menyatakan bahwa "Kami pikir kami dapat menghasilkan sekitar 19 hingga 20 persen listrik AS dengan panas yang saat ini dibuang begitu saja oleh industri."[7]
Sebuah studi Departemen Energi tahun 2007 menemukan potensi sebesar 135.000 megawatt dari gabungan panas dan daya (yang menggunakan pemulihan energi) di AS,[8] dan sebuah studi Lawrence Berkley National Laboratory mengidentifikasi sekitar 64.000 megawatt yang dapat diperoleh dari energi limbah industri, tanpa menghitung CHP.[9] Studi-studi ini menunjukkan bahwa sekitar 200.000 megawatt, atau 20% dari total kapasitas daya, dapat berasal dari daur ulang energi di AS. Penggunaan daur ulang energi secara luas dapat mengurangi emisi pemanasan global sekitar 20 persen.[10] Faktanya, pada tahun 2005, sekitar 42% polusi gas rumah kaca di AS berasal dari produksi listrik dan 27% dari produksi panas.[11][12]
Sulit untuk mengukur dampak lingkungan dari implementasi pemulihan energi global di beberapa sektor. Hambatan utamanya adalah:[butuh rujukan]
Kurangnya teknologi yang efisien untuk rumah pribadi. Sistem pemulihan panas di rumah pribadi dapat memiliki efisiensi serendah 30% atau kurang. Mungkin lebih realistis untuk menggunakan konservasi energi seperti insulasi termal atau bangunan yang lebih baik. Banyak daerah lebih bergantung pada pendinginan paksa dan sistem untuk mengekstrak panas dari hunian untuk penggunaan lain belum tersedia secara luas.
Infrastruktur yang tidak efektif. Pemulihan panas khususnya membutuhkan jarak yang dekat antara produsen dan konsumen agar layak. Salah satu solusinya adalah memindahkan konsumen besar ke sekitar produsen. Hal ini mungkin memiliki komplikasi lain.
Sektor transportasi belum siap. Dengan sektor transportasi menggunakan sekitar 20% dari pasokan energi, sebagian besar energi dihabiskan untuk mengatasi gravitasi dan gesekan. Mobil listrik dengan pengereman regeneratif tampak menjadi kandidat terbaik untuk pemulihan energi. Sistem angin pada kapal sedang dikembangkan. Sangat sedikit pekerjaan yang diketahui di bidang ini untuk industri penerbangan.
↑Bruce Hedman, Energy and Environmental Analysis/USCHPA, "Combined Heat and Power and Heat Recovery as Energy Efficiency Options", Briefing to Senate Renewable Energy Caucus, 10 September 2007, Washington DC.
