Teknologi Pendinginan Berbasis Energi Sinar Matahari

Saat ini banyak negara termasuk Indonesia menghadapi permasalahan sistem pendinginan. Sistem pendingin konvensional dengan freon terbukti menjadi salah satu penyebab pemanasan global. Oleh karena itu perlu dikembangkan teknologi untuk memanfaatkan solar energi sebagai sumber energi dalam sistem pendingin (Solar refrigerator). Dalam sistem ini freon akan digantikan bahan lain seperti Lithium chloride, Lithium bromide maupun air. 

Pemanfaatan sinar matahari sebagai sumber energi terbagi menjadi 2 metode yaitu pertama Photovoltaic System (PVC), kedua Solar Thermal System (STh). Pada PVC energi matahari dikonversi menjadi energi listrik kemudian dimanfaatkan untuk sistem refrigerasi pada umumnya. Teknologi ini sering disebut Photovoltaic Cooling System. Sedangkan pada STh sinar secara langsung memanaskan refrigerant melalui tabung kolektor sebagai pengganti energi listrik. Teknologi ini dikenal sebagai Solar Thermal Cooling System. 

Photovoltaic cooling (PVC) 

Sel PVC berbahan dasar solid-state semikonduktor yang mampu mengubah sinar matahari menjadi suatu energi. PVC ini output nya berupa listrik arus DC (direct current) sehingga tidak bisa langsung digunakan untuk peralatan dengan sumber listrik AC (alternating current). Oleh karena itu komponen utama PVC adalah modul photovoltaic, battery, sirkuit inverter dan unit pendingin kompresi uap. Skema PVC ditampilkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Skema system photovoltaic cooling

Komponen utama PVC antara lain a) PV modul : untuk menangkap sinar matahri kemudian merubahnya menjadi listrik DC. b) Battery : digunakan untuk menyimpan tegangan DC hasil dari PV modul. Terdapat mode charging saat siang hari, dan mode discharging saat malam atau cuaca mendung. Battery juga harus dilengkapi charge regulator untuk melindungi battery dari overcharging. c) Inverter : berfungsi untuk merubah arus listrik DC menjadi AC d) Pendingin : alat pendingin kompresi uap AC.

PVC dapat dioperasikan sebagai standalone, hybrid maupun grid system. Meskipun efesiensi PVC bisa ditingkatkan dengan penggunaan inverter, namun COP sistem ini masih rendah.

Solar thermal cooling (STh)

Banyak penelitian menyebutkan bahwa STh lebih unggul dibandingkan PVC, karena STh mampu mengkonversi sinar matahari lebih banyak. Energi sinar matahari yang diterima sistem, 65% akan dirubah menjadi energi panas dan hanya 35% dirubah menjadi energi listrik. Oleh karena itu STh lebih populer sebagai thermal solar collector karena mampu mengkonversi sinar matahari menjadi panas. STh terdiri dari 4 komponen utama yaitu rangkaian solar collector, tangki penyimpan panas, unit AC thermal dan heat exchanger. Solar collector menerima energi cahaya dari matahari dan menaikan suhu, hasilnya refrigerant dalam tabung kolektor menjadi panas akibat proses perpindahan

panas. Tangki penyimpan panas digunakan untuk menyimpan refrigerant panas dari tabung kolektor. Thermal AC unit mulai bekerja setelah menerima refrigerant panas dari tabung penyimpan panas dan selanjutnya refrigerant terus bergerak dalam sistem. Heat exchanger berfungsi transfer panas antara ruang panas dan dingin. Sistem STh bisa dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Sistem solar thermal cooling

Meskipun PVC dapat menyediakan energi listrik untuk pendinginan, namun STh lebih efisien. STh telah digunakan oleh industri dan rumah tangga diseluruh dunia. Sistem ini lebih aplikatif, di daerah terpencil atau pulau dimana pendingin konvensional tidak tersedia. Sistem ini juga lebih sesuai dari pada sistem refrigerasi konvensional karena bebas dari polusi refrigerant seperti CFC.

Penulis: Arif Rahman Hakim, Peneliti LRMPHP