Mengubah Panas Knalpot Menjadi Energi Listrik (Bagian 2)

Makin Ringkas
Agar nantinya bisa diproduksi, pengembangan saat ini difokuskan untuk mengurangi ukuran dan membuat sistemnya makin sederhana. Dengan ini pula perbandingan antara biaya dan keuntungan menjadi optimal. Karena itu, periset kini fokus merancang komponen dengan hanya satu sirkuit temperatur tinggi.

“Pemulihan energi panas dilakukan pada knalpot. Energinya digunakan untuk memanaskan cairan di bawah suhu tekanan tinggi. Cairan yang dipanaskan akan memuai,mengalir ke  turbin, berputar dan menghasilkan energi,” jelas Jürgen Ringler, Team Leader untuk Thermal Energy Converter di pusat Riset dan Teknologi BMW Group.

Pada turbosteamer generasi terakhir, para insinyur mengembangkan turbin ekspansif yang inovatif berdasarkan prinsip turbin impuls (aksi) dengan berbagai kelebihannya (lebih murah, ringan dan kecil) dibandingkan dengan konsep sebelumnya.

“Kami mencapai kemajuan besar dari target yang ditentukan. Kami telah berhasil  mengembangkan sistem yang siap untuk diproduksi dalam beberapa dekade ke depan. Bila selesai, sistem ini beratnya hanya 10 – 15 kg dan dapat menghasilkan listrik ketika mobil dikebut di jalan tol atau di luar kota,” beber Ringler. Bahkan untuk perjalanan jauh, nantinya menurunkan konsumsi bahan bakar sekitar 10 persen.

Semua komponen telah mengalami tes bangku dengan konfigurasi modul yang dapat disatukan pada kendaraan. Pemasangan dilakukan pada mokap (mock-up) BMW 5 sedan.

Langsung
Proyek TEG  kini difokuskan ke produksi.  Dua sistem alternatif  dikembangkan sesuai dengan perbedaan suhu pada  sistem exhaust gas recirculation (EGR). Tahap pengembangan difokuskan pada unit yang disatukan pada sistem pembuangan. Untuk ini, ukuran dan bobot komponen dibuat sekecil dan seringkas mungkin.

TEG mengubah langsung panas knalpot menjadi listrik. Untuk ini, para insinyur BMW Group hanya memperbaiki teknologi yang telah digunakan selama empat dekade oleh NASA. Prinsip kerjanya, teknologi yang juga dikenal sebagai Seebeck Effect ini, tegangan listrik dapat dihasilkan antara dua semikonduktor termoelektrik yang berbeda suhunya.

Karena sebelumnya derajat efisiensi TEG masih rendah, teknologi ini dinilai  kurang cocok untuk aplikasi otomotif. Kendati demikian, dalam beberapa tahun terakhir, karena teknologi material terus berkembang,  kinerja TEG telah berhasil ditingkatkan, menjadi semakin baik.

Generasi Ketiga
Langkah pertama yang dilakukan insinyur adalah menyatukan TEG pada sistem pembuangan untuk menghasilkan arus listrik. Sistem sebenarnya sudah pernah diperlihatkan ke publik pada 2008 dan menghasilkan listrik 200 watts. Waktu itu, efsiensinya dinilai masih rendah.

Namun dengan menggunakan material baru - bobot dan ukuran berukurang - generasi terakhir TEG yang dipasang di knalpot menghasilkan listrik 600 watt. Tidak lama lagi, diperkirakan akan mencapai 1.000 watt. Prototipe terakhir dicoba pada BMW X6,menurut BMW disponsori oleh Departemen Energi Amerika Serikat (DOE) atau semacam Kementrian ESDM di Indonesia.

Pada 2009, BMW Group meluncurkan pengembangan alternatif dari proyek ini. TEG tidak lagi dipasang sebagai modul terpisah pada kanlpot di kolong mobil, namun disatukan pada radiator   EGR. Ternyata bisa menghasilkan listrik 250 watt atau bisa menurunkan konsumsi bahan bakar 2 persen.

Keuntungan
Keuntungan sistem pemulihan energi dinilai lebih menarik karena juga  menghasilkan keuntungan tambahan. Antara pemanasan mesin (juga ruang penumpang di negara-negara beriklim dingin). Disamping itu, juga ideal disatukan dengan BER.

Kalau BER diperoleh ketika mobil diperlambat atau berhenti, TEG menghasilkannya pada berbagai kondisi, khusus saat tancap gas (akselerasi) dan mobil meluncur pada kecepatan konstan. Para periset memperkirakan, cara bisa mengirit sampai 5 persen. Khususnya bila mobil dikemudikan dengan kondisi sehari-hari. .

Di masa yang akan datang, juga dimanfaatkan sistem insulasi dan penyelimutan ruang mesin. Dengan cara ini, suhu mesin bisa distabilkan oleh panas yang tersisa sehingga waktu pemanasan berlangsung lebih cepat.  

Penyerap panas knalpot juga dapat digunakan untuk menghangatkan oli transmisi sehingga hambatan gesek makin berkurang.  

Jadi, target para ahli  mesin saat ini adalah memanfaatkan panas knalpot dan sistem mesin, untuk diubah menjadi energi listrik! Khususnya untuk mesin yang masih menggunakan bahan bakar minyak atau gas! (Tamat)