Zeolit dan Penyimpanan Energi Panas (Thermal Energy Storage)

Penyimpanan energi termal adalah teknologi utama untuk meningkatkan pangsa energi global dari energi terbarukan—dengan mencocokkan ketersediaan dan permintaan energi dan untuk meningkatkan penghematan bahan bakar sistem energi—dengan pemulihan dan pemanfaatan kembali panas buangan.

Secara khusus, kehilangan panas yang dapat diabaikan dari teknologi penyerapan selama periode penyimpanan membuatnya ideal untuk aplikasi di mana penyimpanan jangka panjang diperlukan. Teknologi saat ini biasanya didasarkan pada penyerapan sorbat uap pada sorben padat, yang membutuhkan reaktor dan komponen rumit yang beroperasi di bawah tekanan sekitar.

Hidrasi sorben oleh sorbat cair menunjukkan kinerja penyimpanan panas yang lebih rendah daripada hidrasi uap; namun, ini memberikan kepadatan penyimpanan panas yang serupa dengan yang dapat diperoleh dengan penyimpanan panas laten (40–50 kWh/m3) dengan biaya, ketahanan, dan kesederhanaan sistem yang sebanding, sambil memperoleh kemampuan penyimpanan jangka panjang dari teknologi berbasis penyerapan.

Sebagai contoh aplikasi perwakilan penyimpanan jangka panjang, kami memverifikasi kelayakan sistem penyimpanan panas serapan dengan sorbat cair, yang dapat digunakan untuk meningkatkan start-dingin generator siaga yang digerakkan oleh mesin pembakaran internal. Contoh ini menunjukkan bahwa hidrasi cair dapat diadopsi sebagai alternatif sederhana dan berbiaya rendah untuk teknik yang lebih efisien—namun lebih mahal—untuk penyimpanan energi jangka panjang.

Sistem Penyimpanan Energi Panas

Sistem Thermal Energy Storage (TES) memungkinkan untuk menyimpan kelebihan energi panas dan menggunakannya di lain waktu. TES baru-baru ini menarik perhatian khusus di bidang energi terbarukan, untuk mencocokkan ketersediaan sumber terbarukan secara berkala atau intermiten (misalnya, matahari) dengan permintaan energi berkelanjutan.

Di bidang ini, desain sistem penyimpanan energi termal yang efisien, andal, dan berkelanjutan secara ekonomi merupakan tantangan teknologi utama untuk meningkatkan pangsa terbarukan pada produksi energi global. 

Penyimpanan energi termal juga menemukan aplikasi di sektor transportasi, di mana pengurangan emisi gas rumah kaca diramalkan oleh perjanjian internasional baru-baru ini tentang mitigasi perubahan iklim. Secara umum, teknik TES terutama dibagi menjadi tiga jenis: penyimpanan panas sensibel, laten dan termokimia.

Penyimpanan panas yang masuk akal adalah metode yang paling umum dan sederhana, dan bergantung pada kapasitas media penyimpanan—misalnya, padat atau cair—untuk menyimpan energi panas dengan mengubah suhu. Jelas, kapasitas panas yang besar diinginkan untuk mencapai densitas penyimpanan panas sensibel yang tinggi, yaitu jumlah energi yang tersimpan dalam sistem tertentu per satuan volume.

Konduktivitas termal dari bahan penyimpan panas yang masuk akal, sebaliknya, menentukan durasi siklus pengisian dan pemakaian. Biasanya, bahan seperti batu, beton, baja, minyak termal dan air digunakan untuk penyimpanan panas yang masuk akal.

Air memiliki keunggulan memiliki kapasitas panas spesifik yang besar dan biaya yang lebih rendah dibandingkan dengan bahan lain; namun, nilai konduktivitas termal yang relatif rendah menyebabkan respons termal yang lebih lambat. Penyimpanan panas yang masuk akal menemukan aplikasi dalam sistem domestik, pemanasan distrik, pabrik industri  surya dan sistem otomotif.

Namun, densitas penyimpanan panas yang rendah dari penyimpanan panas yang masuk akal—yang biasanya berkisar antara 0–70 kWh/m3—merupakan hambatan yang parah dalam aplikasi dengan volume bebas terbatas yang tersedia, misalnya, dalam kasus mobil.

Penyimpanan panas laten bergantung pada bahan pengubah fase (PCM), yang mengakumulasi panas laten melalui perubahan fase—baik dari padat ke cair atau dari cair ke gas dan sebaliknya. Panas disimpan dalam kisaran suhu yang sempit; oleh karena itu, PCM harus memiliki suhu transisi fase dalam kisaran kepentingan praktis, selain stabil secara kimia, tidak beracun dan tidak korosif.

Penyimpanan panas laten biasanya menunjukkan kerapatan energi yang lebih besar daripada yang masuk akal (sekitar 30–100 kWh/m3) dan, dengan demikian, telah banyak dieksplorasi di solar  dan aplikasi otomotif.

Aplikasi terakhir mulai dari manajemen termal baterai hingga pemanasan awal mesin saat start-up dari optimalisasi suhu mesin untuk penghematan bahan bakar  hingga pengkondisian iklim kendaraan.

Namun, penyimpanan panas sensibel dan laten rentan terhadap degradasi progresif dari energi yang tersimpan, yang disebabkan oleh kerugian termal terhadap lingkungan sekitar dan membuatnya tidak cocok untuk penyimpanan panas jangka panjang.

Oleh karena itu, sistem penyimpan panas berdasarkan proses sorpsi memberikan keuntungan karena memiliki: kisaran suhu operasi yang besar, tergantung pada pasangan kerja yang dipilih; kepadatan penyimpanan panas yang lebih besar sehubungan dengan penyimpanan panas yang masuk akal dan laten; kehilangan panas yang dapat diabaikan selama periode penyimpanan, yang membuatnya sangat cocok untuk penyimpanan energi jangka panjang.

Karena sifat-sifat khusus ini, dan berbagai aplikasi potensial, beberapa pasangan kerja telah diselidiki secara ekstensif: misalnya, sorben seperti silika gel, zeolit, kerangka logam-organik atau garam higroskopis; sorbat sebagai air atau pelarut organik.

Beberapa karya juga telah mempelajari kemungkinan aplikasi solar atau otomotif berdasarkan proses penyerapan; namun, difusi yang lebih luas dari pendekatan penyimpanan panas ini mungkin dibatasi oleh kompleksitas teknologi yang diperlukan dan sistem tambahan.

Faktanya, karena sorpsi uap-padat lebih disukai untuk mencapai densitas penyimpanan panas yang lebih besar dan dinamika adsorpsi/desorpsi yang lebih baik, sistem penyimpanan panas sorpsi biasanya memerlukan bejana reaktor de-tekanan, pompa vakum dan berbagai katup dan tabung untuk mengatur aliran sorbat dari/ke tempat tidur sorben.

Kompleksitas teknologi seperti itu tidak menjadi masalah untuk instalasi bangunan (misalnya, pompa panas dan TES musiman); sedangkan, ini mungkin tidak praktis dalam aplikasi di mana kesederhanaan sistem TES jangka panjang harus diprioritaskan sehubungan dengan kinerja penyimpanan panasnya.

Zeolit dan Thermal Energy Storage

Teknik penyimpanan energi termal menyimpan dan melepaskan energi dalam bentuk panas, dan merupakan kandidat yang menjanjikan untuk penyimpanan energi berselang, seperti tenaga surya dan panas limbah industri. Fasilitas pemanas air panas saat ini merupakan sistem penyimpanan energi panas yang paling banyak digunakan, tetapi kepadatan energinya sangat rendah (10−50 kWh m−3).

Penyimpanan energi zeolit-air-adsorpsi adalah teknologi baru yang memanfaatkan energi yang disimpan dan dilepaskan selama desorpsi air dan adsorpsi atas zeolit, masing-masing. Beberapa jenis zeolit ​​telah diteliti untuk penyimpanan energi adsorpsinya, antara lain zeolit ​​X (tipe FAU), Y (tipe FAU), A (tipe LTA), SAPO-34 (tipe CHA), AlPO-34 (tipe CHA), dan AlPO -18 (tipe AEI), dll.

Misalnya, silicoaluminophosphate SAPO-34, aluminophosphates AlPO-34, dan AlPO-18 dengan hidrofilisitas tinggi menunjukkan kapasitas penyerapan air yang sama tinggi. Secara khusus, AlPO-34 memiliki kepadatan energi yang tinggi 240 kWh m−3 di 40°C 140 ° C kisaran suhu. Perhatikan bahwa suhu desorpsi 140°C berada dalam kisaran yang dapat dicapai oleh kolektor panas matahari.

Selain itu, AlPO-34 memungkinkan pengambilan air tiba-tiba yang unik dalam rentang tekanan yang sempit karena pembentukan koordinasi Al-H2O. Semua fitur ini menjadikan AlPO-34 sebagai adsorben yang sangat menjanjikan untuk penyimpanan energi adsorpsi air yang praktis. Baru-baru ini, zeolit ​​aluminofosfat AlPO-LTA (tipe LTA) dilaporkan untuk penyimpanan energi adsorpsi, mengungguli semua bahan berpori lainnya. AlPO-LTA menunjukkan serapan air tinggi yang belum pernah terjadi sebelumnya (0,42 gg−1) dan kepadatan energi (527 kWh m−3 ).

Penyimpanan energi yang tinggi tersebut dikaitkan dengan sifat hidrofilik aluminofosfat dan pembentukan jaringan ikatan-H molekul air di dalam pori-pori AlPO-LTA. Kapasitas energinya turun kurang dari 2% setelah 40 siklus adsorpsi-desorpsi. Lebih penting lagi, AlPO-LTA membutuhkan suhu desorpsi 10 °C−15 °C lebih rendah dari bahan lain, dan mencapai 90% dari kapasitasnya hanya pada 60 °C, sehingga lebih cocok untuk penyimpanan panas matahari jangka panjang bahkan di daerah tanpa penyinaran matahari yang intens.

Di luar laboratorium, ZAE Bayern mengembangkan sistem adsorpsi air dengan menggunakan zeolit ​​X untuk memberikan pemanas ke gedung sekolah di musim dingin. Ketika permintaan termal tinggi di siang hari, panas yang tersimpan dilepaskan melalui adsorpsi proses. Udara dari gedung sekolah dipanaskan di kolom adsorpsi dan kembali ke sistem pemanas sekolah.

Regenerasi zeolit ​​X dilakukan dengan pemanasan distrik pada malam hari saat kebutuhan termal rendah. Kepadatan energi sistem ini bisa mencapai 124 kWh m−3, jauh lebih tinggi daripada sistem penyimpanan air panas. Selain pemanfaatan di lokasi, adsorben zeolit ​​juga dapat digunakan sebagai bahan penyimpan energi panas bergerak untuk pemanfaatan energi di luar lokasi.

Misalnya, ZAE Bayern mengembangkan sistem penyimpanan energi panas bergerak 2,3 MWh, dengan 14 ton unggun adsorben zeolit.34 Ini digunakan untuk memulihkan panas limbah industri dari pabrik insinerasi yang terletak 7 km dari kebutuhan panas. Sistem skala nyata ini mampu menghemat 616 kg CO2 per siklus transpor, dan adsorben zeolit ​​tidak menunjukkan degradasi selama pengujian yang berbeda.

Dapat diantisipasi bahwa dengan pengembangan adsorben aluminofosfat hidrofilik, teknik penyimpanan energi adsorpsi akan mendapat perhatian lebih dalam waktu dekat. Pekerjaan di masa depan termasuk meningkatkan stabilitas dan masa daur ulang zeolit ​​aluminofosfat, menyetel kinerja zeolit ​​dengan impregnasi dengan bahan lain seperti garam higroskopis, dan mengoptimalkan faktor teknis, seperti ukuran partikel adsorben, desain kolom adsorpsi, dan suhu operasional, dll., untuk mendapatkan pemanasan hemat biaya.

Distributor Zeolit Untuk Berbagai Aplikasi dan Industri

Jika Anda adalah perusahaan yang membutuhkan zeolit untuk pengolahan berbagai produk Anda, kami siap membantu. Ady Water jual zeolit untuk filter air jenis batu, pasir, dan tepung. Kemasan zeolit per karung 20 kilogram dan eceran 4 kilogram.

Kami juga sudah suplai zeolit ke industri food and beverage, berbagai BUMN, kebutuhan softener (Pelunak Air / Pengurang Kesadahan Air) rumah tangga. Semua produk kami ready stock. Selain itu, kami juga dapat memberikan suplai hingga puluhan ton secara rutin per bulan atau sesuai dengan kebutuhan Anda.

Untuk informasi lebih lanjut bisa hubungi kami di;

Pusat Zeolit Unggulan Ady Water Bandung

Jalan Mande Raya No. 26, RT/RW 01/02 Cikadut-Cicaheum, Bandung 40194

 

Zeolit Filtrasi Air Jakarta

Jalan Tanah Merdeka No. 80B, RT.15/RW.5 Rambutan, Ciracas, Jakarta Timur 13830

 

Zeolit Untuk Air Bersih Jakarta Barat

Jalan Kemanggisan Pulo 1, No. 4, RT/RW 01/08, Kelurahan Pal Merah, Kecamatan Pal Merah, Jakarta Barat, 11480

 

 Atau Anda juga bisa langsung kontak sales kami secara langsung baik via phone maupun WhatsApp:

•         0821 2742 4060 (Ghani)

•         0812 2165 4304 (Yanuar)

•         0821 2742 3050 (Rusmana)

•         0821 4000 2080 (Fajri)

•         0812 2445 1004 (Kartiko)

•         0812 1121 7411 (Andri)                

Untuk Anda yang membutuhkan zeolit baik untuk kebutuhan pengolahan air rumah tangga maupun industri termasuk bagi Anda yang menjalankan bisnis pengolahan air, silahkan kontak kami segera.

Jika Anda memiliki pertanyaan seputar zeolit, silahkan kontak kami untuk diskusi lebih lanjut dan temukan produk zeolit sesuai kebutuhan. Kami di Ady Water menawarkan zeolit terbaik untuk berbagai aplikasi. Silahkan datang ke kantor kami atau kontak sales kami di nomor di atas. Terima kasih.