Studi Pemanfaatan Energi Dingin Regasifikasi LNG Untuk Aplikasi Organic Rankine Cycle Dan Cold Storage Beserta Pendinginan Ruangan

Aswan Haykal Adam Wardana Porosi, Dr.Ir.Hifni Mukhtar Ariyadi, S.T., M.Sc., IPM.

2025 | Skripsi | TEKNIK MESIN

Pemanfaatan energi dingin yang terbuang saat proses regasifikasi LNG menawarkan potensi besar untuk meningkatkan efisiensi sistem pendinginan dan pembangkitan listrik secara berkelanjutan. Penelitian ini mengkaji secara menyeluruh sistem bertahap, dimulai dengan penggunaan LNG sebagai heat sink pada kondensor siklus Organic Rankine Cycle untuk menghasilkan daya listrik. Dilanjutkan oleh aplikasi cold storage untuk penyimpanan produk bersuhu rendah, serta penerapan sisa energi dingin untuk pendinginan ruangan. Analisis termodinamika dilakukan menggunakan pemodelan numerik di EES, dengan asumsi metana murni, laju alir konstan 2,328?kg/s, dan suhu air 25?°C. Hasil menunjukkan total energi dingin yang dapat dimanfaatkan mencapai 2.335?kW yang terbagi menjadi 1.832?kW untuk ORC di mana propana terpilih sebagai fluida kerja optimal dengan daya maksimum 451,3?kW dan efisiensi termal 19,77?%. Aplikasi cold storage menghasilkan 287,4?kW dengan dimensi optimal 12,728?m ×?12,728?m ×?3?m yang mampu menampung 486?m³ dan produk seberat 69.396?kg. Untuk memenuhi beban ini, larutan etilen glikol/air 60/40 membutuhkan laju aliran massa 20,21?kg/s sedangkan larutan propilen glikol/air 60/40 membutuhkan 18,56?kg/s; laju aliran massa udara dalam cold storage sebesar 52,75?kg/s . Pompa optimal menggunakan larutan propilen glikol/air 60/40 dengan diameter pipa 0,3048?m (12?inci) menghasilkan pressure drop 8,573?kPa dan memerlukan daya pompa 0,1854?kW. Aplikasi pendinginan ruangan memanfaatkan 215,5?kW pada ruang berukuran 49,45?m ×?32,97?m ×?3?m, dengan larutan etilen glikol/air 10/90 memerlukan 10,9?kg/s dan larutan propilen glikol/air 10/90 memerlukan 10,62?kg/s, serta laju aliran massa udara 39,56?kg/s. Analisis pressure drop fluida perantara pada kedua aplikasi menegaskan diameter pipa optimal 12?inci menegaskan kesesuaian desain sistem kriogenik berbasis LNG sebagai solusi hemat energi dan ramah lingkungan bagi industri penyimpanan dingin serta pendinginan udara.

The utilization of cold energy wasted during the LNG regasification process offers great potential to improve the efficiency of cooling systems and electricity generation in a sustainable manner. This study comprehensively examines a staged system, beginning with the use of LNG as a heat sink in the condenser of an Organic Rankine Cycle to generate electric power. It continues with a cold storage application for low temperature product preservation followed by use of the remaining cold energy for room cooling. Thermodynamic analysis was carried out via numerical modeling in EES, assuming pure methane, a constant mass flow rate of 2.328?kg/s, and a water temperature of 25?°C. Results show that the total cold energy available reaches 2,335?kW, of which 1,832?kW is allocated to the ORC, propane being selected as the optimal working fluid, yielding a maximum power output of 451.3?kW and a thermal efficiency of 19.77%. The cold storage application provides 287.4?kW with optimal dimensions of 12.728?m ×?12.728?m ×?3?m, accommodating 486?m³ of volume and 69,396?kg of product. To meet this load, a 60/40 ethylene glycol–water solution requires a mass flow rate of 20.21?kg/s, while a 60/40 propylene glycol–water solution requires 18.56?kg/s; the air mass flow rate within the cold storage is 52.75?kg/s. The optimal pump configuration uses the 60/40 propylene glycol–water solution in 0.3048?m (12?inch) piping, producing a pressure drop of 8.573?kPa and requiring 0.1854?kW of pump power. The room cooling application utilizes 215.5?kW in a space measuring 49.45?m ×?32.97?m ×?3?m, with a 10/90 ethylene glycol–water solution needing 10.9?kg/s and a 10/90 propylene glycol–water solution needing 10.62?kg/s, along with an air mass flow rate of 39.56?kg/s. Pressure drop analysis of the intermediate fluids in both applications confirms a 12 inch pipe diameter as optimal, underscoring the LNG based cryogenic system design’s effectiveness as an energy efficient and environmentally friendly solution for cold storage and air cooling industries.

Kata Kunci : LNG, Energi Dingin, Organic Rankine Cycle, Cold Storage, Pendinginan Ruangan, Fluida Perantara