Sistem konvensional harus digantikan mesin pompa panas electrocaloric untuk solusi pada alat pemanas dan pendingin di rumah, perkantoran, dan sektor industri. Bahan film tipis mengantarkan air untuk mengurangi panas mesin.
UNIVERSA, sistem batch Fraunhofer FEP yang digunakan untuk memproduksi lapisan oksida logam yang disemprotkan secara magnetron. (Foto/©: Fraunhofer FEP)
Penulis/editor: Rayendra L Toruan
TechnoMachinews – Fraunhofer FEP (sumber): Gunakan pompa panas electrocaloric sebagai pengganti mesin pompa panas konvensional atau tradisional yang kerab menimbukan berbagai masalah seperti pemborosan (konsumsi) energi yang tinggi dan terjadinya kebisingan suara mesin yang mengganggu lingkungan sekitar.
Selain maslah di atas, banyak sistem pendingin dan pemanas tradisional yang menggunakan bahan refrigerant yang berbahaya bagi lingkungan, berkontribusi pada pemanasan global, dan menambah kerusakan lapisan ozon.
Dengan meningkatnya kebutuhan akan teknologi yang lebih efisien dan ramah lingkungan, maka solusi yang inovatif menjadi pilihan terbaik untuk mengatasi dan memecahkan permasahalan yang disebabkan penggunaan mesin pompa tradisional.
Penggunaan bahan bakar fosil harus semakin minim dan selanjutnya dihapus yang bertujan untuk mencapai target nol sesuai perubahan iklim yang disepakati oleh dunia. Oleh karena itu, kita membutuhkab teknologi alternatif yakni pilihan yang tepat digunakan pada mesin pemanas dan pendingin yang digunakan di rumah, perkantoran, dan industri.
Penggunaan mesin pompa pemanas yang konvensional dan sistem pendingin udara dengan suara yang bising dan mengonsumsi banyak energi listrik, dan menggunakan refrigeran atau refrigerant–semuanya berdampak negatif terhadap iklim.
Refrigeran atau refrigerant adalah senyawa kimia yang digunakan dalam sistem pendingin seperti AC, kulkas, dan freezer untuk menyerap dan memindahkan panas. Senyawa ini bertransisi antara wujud gas dan cair dalam sistem untuk memberikan efek pendinginan yang diperlukan. Contoh refrigerant seperti CFC, HCFC, HFC, dan HFO demikian disarikan laman sensor1stop.com
Selain bersuara bising yang mengganggu lingkungan, pompa pemanas konvensional yang menggunakan tenaga banyak listrik, dan bahan refrigeran atau refrigerant yang berbahaya terhadap iklim karena bisa saja terjadi kebocoran.
Oleh sebab itu, para ilmuwan di seluruh dunia sedang berupaya mengembangkan pompa pemanas dan pendingin dengan mengembangkan elektrokalori atau electrocaloric heat pumps—pompa yang menggunakan bahan yang dapat mengubah suhunya saat medan listrik diterapkan untuk menghasilkan panas atau dingin tanpa terjadi gangguan negatif terhadap lingkungan.
Para ilmuwan Fraunhofer Institute for Electron Beam and Plasma Technology FEP yang menguasai teknologi berkas elektron dan plasma terlibat bekerja pada proyek ElKaWe.
Mereka membuat kemajuan signifikan dalam pengembangan lapisan film tipis untuk meningkatkan perpindahan panas dalam pompa pemanas dan pendingin berbasus elektrokalori atau electrocaloric heat pumps.
Pompa panas elektrokalori atau electrocaloric heat pumps adalah jenis pompa panas yang menggunakan material elektrokalori yang dapat mengubah suhu ketika medan listrik diterapkan.
Teknologi ini tidak memerlukan bahan refrigeran yang berbahaya, sehingga lebih ramah lingkungan. Proses ini melibatkan perubahan suhu material electrocaloric yang menghasilkan panas atau dingin ketika medan listrik diterapkan dan dihilangkan.
Hasil penelitian terbaru para peneliti telah mempresentasikan pada PSE 2024 yang berlangsung di Erfurt, Jerman pada 2–5 September 2024—merupakan pertemuan para ilmuwan melalui konferensi dan pameran.
Pompa panas electrocaloric menyediakan solusi yang menjanjikan untuk solusi masalah-masalah yang diuraikan di atas. Teknologi buatan para ilmuwan menggunakan bahan electrocaloric yang dapat mengubah suhu ketika medan listrik diterapkan, menghasilkan panas atau dingin tanpa memerlukan lagi refrigerant yang berbahaya.
Tim peneliti Fraunhofer FEP mengembangkan film tipis superhidrofilik dengan menggunakan teknik sputtering magnetron untuk meningkatkan transfer panas dalam pompa panas electrocaloric.
Inovasi ini memungkinkan transfer panas yang lebih efisien dan mengurangi konsumsi energi secara signifikan demikian laman iap.fraunhofer.de menyimpulkan.
Kebutuhan akan teknologi pemanasan dan pendinginan merupakan alternatif yang semakin meningkat karena berkaitan dengan target iklim—seperti yang diprogramkan oleh Jerman demikian besar yang bertujuan untuk mengurangi emisi gas rumah kaca sebesar 65 persen pada tahun 2030. Jerman berencana harus ke luar dari penggunaaan bahan bakar fosil untuk energi pemanas.
Pompa pemanas menyediakan alternatif yang baik untuk pemanasan di musim dingin dan pendinginan di musim panas. Akan tetapi, pompa pemanas konvensional dan sistem pendingin udara yang berisik, dan membutuhkan banyak listrik, dan menggunakan zat pendingin yang berbahaya bagi iklim.
Mesin pompa panas electrocaloric gunakan film tipis
Karena alasan ini, para ilmuwan di seluruh dunia meneliti pengembangan pompa pemanas electrocalori. Enam Institut Fraunhofer ikut mengerjakan berbagai bidang penelitian utama dalam proyek besar yang bernama ElKaWe.
Pompa kalor inovatif ini menggunakan bahan yang dapat mengubah suhunya saat medan listrik diterapkan, sehingga menghasilkan panas atau dingin. Pompa ini juga tidak menggunakan zat pendingin yang berbahaya dan dicirikan oleh efisiensi energi yang lebih tinggi, yang mengarah pada pengurangan konsumsi energi dan dengan demikian emisi CO2.
Peneliti di Fraunhofer FEP membuat kemajuan signifikan dalam pengembangan pompa panas electrocaloric dengan menggunakan film tipis superhidrofilik dari oksida logam.
Film tipis ini meningkatkan kemampuan permukaan elektrocaloric untuk menyerap dan melepaskan panas dengan lebih efisien.
Film tipis superhidrofilik merupakan bahan lapisan tipis yang memiliki sifat sangat hidrofilik, dan bahan mampu menarik dan menyebarkan air dengan sangat efisien.
Dalam konteks teknologi pompa panas electrocaloric, film tipis ini dibuat dengan menggunakan teknik magnetron sputtering yang memungkinkan pembuatan lapisan tipis dengan kontrol yang sangat presisi.
Apa keunggulan film tipis superhidrofilik dalam pompa panas electrocaloric? Film tipis superhidrofilik meningkatkan efisiensi transfer panas dengan memperbesar area kontak antara bahan elektrocaloric dan medium pendingin atau pemanas demikian dilansir dari thermal-engineering.org
Lapisan film tipis yang memiliki kemampuan untuk menarik dan menyebarkan air secara cepat dan efisien bermanfaat untuk meningkatan transfer panas karena sifatnya yang superhidrofilik yang dapat membantu dalam distribusi air secara merata, dan pada gilirannya meningkatkan efisiensi transfer panas.
Dengan transfer panas yang lebih efisien, maka sistem dapat bekerja dengan konsumsi energi yang lebih rendah. Selain digunakan dalam pompa panas, film tipis ini berguna di berbagai aplikasi lain seperti pendinginan elektronik dan sistem pemanas.
Dengan demikian, pompa panas ini tidak hanya lebih hemat energi tetapi juga lebih ramah lingkungan karena tidak menggunakan refrigerant yang merusak ozon. Teknologi ini juga menghasilkan lebih sedikit kebisingan, menjadikannya ideal untuk digunakan di lingkungan perkotaan.
Desain yang ringkas dan tingkat kebisingan yang lebih rendah juga membuat teknologi ini lebih cocok untuk digunakan di lingkungan perkotaan yang sensitif.
Dengan berbagai keunggulan yang disediakan, pompa panas electrocaloric merupakan solusi yang menjanjikan untuk kebutuhan pemanasan dan pendinginan yang lebih efisien dan ramah lingkungan.
Pengguna dapat menikmati manfaat dari konsumsi energi yang lebih rendah, pengurangan emisi CO2, dan operasi mesin pompa panas electrocaloric yang lebih tenang.
Oleh karena itu, adopsi teknologi ini di berbagai sektor, mulai dari perumahan hingga industri, dapat memberikan kontribusi signifikan terhadap pencapaian target iklim global dan keberlanjutan lingkungan tulis iap.frauhofer.de
Apakah Pertamjna memproduksi refrigant dan bagaimana mengatasi kebocoran pada instalasi?
