Pendekatan Pemanfaatan Energi Dingin LNG
Gas alam, sebagai sumber energi yang bersih dan efisien, memainkan peran penting dalam mengendalikan polusi atmosfer di Tiongkok. Dalam beberapa tahun terakhir, konsumsi gas alam di Tiongkok meningkat pesat. Gas Alam Cair (LNG), sebagai bentuk cair dari gas alam, terbentuk ketika gas alam dimurnikan dan didinginkan hingga -162 derajat , sehingga mengurangi volumenya menjadi 1/600 dari ukuran aslinya. Kehadiran LNG meningkatkan fleksibilitas penyimpanan, transportasi, dan pemanfaatan gas alam, sehingga memperluas jangkauan aplikasi gas alam. Fasilitas produksi satu ton LNG ini menghabiskan sekitar 850 kWh listrik. Selama penguapan LNG, sejumlah besar energi dingin dilepaskan, sekitar 830-860 kJ/kg, secara teoritis menyediakan sekitar 230 kWh energi pendinginan yang dapat digunakan per ton LNG melalui penguapan pertukaran panas. Namun, dalam keadaan normal, energi dingin ini sering kali terbuang dalam alat penguap LNG, yang mengakibatkan pemborosan energi dan pencemaran lingkungan secara signifikan. Pemulihan energi dingin ini tidak hanya memanfaatkan energi secara efektif namun juga mengurangi konsumsi listrik dalam jumlah besar pada pendinginan mekanis, sehingga menghasilkan manfaat ekonomi dan sosial yang besar. Oleh karena itu, pemanfaatan energi dingin LNG telah menarik perhatian luas para akademisi baik di dalam negeri maupun internasional.
1. Aplikasi Pemanfaatan LNG Cold Energy
1.1 Metode Pemanfaatan Utama Energi Dingin LNG
Pemanfaatan energi dingin LNG secara umum mencakup dua pendekatan utama yaitu pemanfaatan langsung dan pemanfaatan tidak langsung. Pemanfaatan langsung terutama berfokus pada pembangkit listrik bersuhu rendah, pemisahan udara, pembuatan es kering, pemisahan hidrokarbon ringan, pendinginan suhu sangat rendah, desalinasi air laut, AC mobil, pembiakan bersuhu rendah, budidaya, dll. Pemanfaatan tidak langsung melibatkan penggunaan LNG dingin energi untuk menghasilkan nitrogen cair atau oksigen cair, yang kemudian digunakan untuk berbagai proses seperti penggilingan suhu rendah, bioteknologi suhu rendah, dan pengolahan limbah.
1.2 Prospek Pemanfaatan Energi Dingin LNG
Dengan meningkatnya permintaan konsumsi gas alam dan tren impor gas alam yang meningkat di Tiongkok, impor LNG menempati proporsi yang cukup besar. Diperkirakan pada tahun 2020, kesenjangan pasokan-permintaan di pasar gas alam Tiongkok akan mencapai 141,5 juta ton. Untuk menjembatani kesenjangan ini, impor LNG Tiongkok diperkirakan akan semakin meningkat, sehingga menciptakan masa depan cerah bagi teknologi pemanfaatan energi dingin LNG. Saat ini, teknologi pemulihan energi dingin LNG telah mendapat perhatian luas dari pemerintah dan perusahaan di seluruh dunia, dengan jumlah terminal penerima LNG yang besar meningkat secara global. Jepang memimpin dunia dalam teknologi pemanfaatan energi dingin LNG, dengan pembangkit listrik bersuhu rendah, pemisahan udara, karbon dioksida cair, pembuatan es kering, dan teknologi penyimpanan berpendingin suhu rendah yang mencapai tingkat lanjutan internasional, sehingga mencapai tingkat pemanfaatan energi dingin LNG sebesar sekitar 20%-30%. Teknologi pemanfaatan energi dingin LNG Tiongkok dimulai relatif terlambat, dan perkembangannya masih belum matang, sehingga tingkat pemanfaatan secara keseluruhan belum tinggi. Namun, perusahaan seperti China National Offshore Oil Corporation (CNOOC) telah mencapai kemajuan signifikan di berbagai bidang teknis terkait pemanfaatan energi dingin LNG, yang menunjukkan daya saing di antara perusahaan internasional. China National Petroleum Corporation (CNPC) dan China Petroleum & Chemical Corporation (Sinopec) juga mengintensifkan upaya penelitian dan pengembangan mereka pada teknologi pemanfaatan energi dingin LNG, dan menikmati keuntungan tertentu untuk mengejar ketertinggalan tersebut. Dalam beberapa dekade mendatang, pengembangan teknologi pemanfaatan energi dingin LNG akan sangat penting bagi pemanfaatan energi komprehensif Tiongkok.
1.3 Perbandingan Metode Pemanfaatan Energi Dingin
Tabel 3 merangkum metode pemanfaatan utama energi dingin LNG dan menganalisis kelebihan, kekurangan, dan kebutuhan energi dingin masing-masing, memberikan bantuan dalam memilih metode pemanfaatan energi dingin yang sesuai berdasarkan kondisi lokal.
2. Kemajuan Penelitian Pemanfaatan Energi Dingin LNG Domestik dan Internasional
Baik pemanfaatan energi dingin LNG secara langsung maupun tidak langsung, hal ini melibatkan pemulihan dan pemanfaatan energi dingin LNG melalui satu pendekatan, yang dari sudut pandang termodinamika, tidak dapat sepenuhnya memanfaatkan energi dingin LNG sehingga mengakibatkan kerugian yang signifikan. Saat ini, banyak pakar industri menyarankan untuk mengintegrasikan beberapa metode pemulihan untuk meningkatkan efisiensi pemanfaatan energi dingin LNG.
2.1 Energi Dingin LNG yang Digunakan pada Pendingin Udara Penyimpanan Es
Chen Qiuxiong dkk. mengembangkan teknologi yang menggabungkan energi dingin LNG dengan sistem pendingin udara penyimpanan es. Teknologi ini menyimpan energi dingin yang dilepaskan selama penguapan LNG dalam bentuk penyimpanan es, yang kemudian digunakan untuk memberikan pendinginan melalui pertukaran panas ke sirkulasi air AC, secara efektif mengurangi permintaan listrik puncak dan menyeimbangkan beban daya, sehingga secara signifikan menghemat biaya listrik pengguna. . Lin Yuan mengusulkan proses perpindahan panas refrigeran dua tahap untuk menggunakan energi dingin LNG dalam AC penyimpanan es. R404a dan larutan etilen glikol 30% masing-masing digunakan sebagai refrigeran tahap pertama dan kedua, dengan efisiensi masing-masing sebesar 30,88% dan 43,86% untuk kedua penukar panas. Melalui analisis, terbukti bahwa penyebab utama kerugian tersebut adalah perbedaan suhu yang tinggi selama pertukaran panas. Penulis selanjutnya mengoptimalkan proses dari perspektif mengurangi perbedaan suhu pertukaran panas.
2.2 Energi Dingin LNG yang Dimanfaatkan dalam Pemisahan Udara
Xia Hongyan dkk. diusulkan menggunakan energi dingin LNG untuk peralatan pemisahan udara, terutama dengan menggunakan energi dingin gas alam cair untuk menggantikan siklus pendinginan mekanisme ekspansi. Energi dingin bersuhu rendah dari LNG digunakan untuk mencairkan gas nitrogen bertekanan tinggi, sedangkan energi dingin bersuhu sekitar disediakan untuk sistem air pendingin etilen glikol. Peralatan pemisahan udara energi dingin LNG ini menghemat energi 50% lebih banyak dibandingkan peralatan pemisahan udara konvensional dan memiliki efek hemat energi dan hemat air yang jelas pada sistem pendukung sirkulasi air pendingin. Wei Linrui dkk. mengusulkan skema penggunaan nitrogen cair sebagai zat pendingin untuk mendinginkan unit pemisahan, menjaga kelangsungan pengoperasian unit pemisahan udara LNG, sehingga memecahkan masalah seringnya pemadaman akibat fluktuasi permintaan gas pada waktu dan musim yang berbeda, serta membandingkan dan menganalisis keekonomian keuntungan menggunakan nitrogen cair untuk pemeliharaan operasi berkelanjutan dibandingkan dengan penghentian langsung yang diikuti dengan penyalaan ulang.
2.3 Energi Dingin LNG yang Digunakan dalam Cold Storage
Yang Chun dkk. mengusulkan perangkat pemanfaatan energi dingin gas alam cair (LNG) untuk penyimpanan dingin dan kereta luncur air pendingin, yang terdiri dari tiga sistem: sistem penguapan LNG, sistem sirkulasi zat pendingin, dan sistem produksi air dingin. LNG mentransfer energi dinginnya ke refrigeran melalui sistem penguapan, dan refrigeran kemudian menggunakan energi dingin tersebut untuk penyimpanan dingin dan menyuplainya ke air dingin melalui sistem air pendingin. Refrigeran mengatasi sifat asinkron dari gasifikasi dan penerapan LNG dalam hal ruang dan waktu. Xiao Fang dkk. meningkatkan proses pemanfaatan energi dingin LNG untuk teknologi pendingin cold storage, mengatasi masalah kurangnya pasokan energi dingin LNG dan tidak mencukupinya kapasitas pendinginan refrigeran ketika permintaan pengguna gas alam rendah. Mereka membandingkan teknologi pendingin energi dingin LNG dengan teknologi pendingin kompresi listrik penyimpanan dingin tradisional, dan menyimpulkan bahwa teknologi pendingin kompresi listrik tradisional lebih hemat biaya, memiliki efisiensi proses yang lebih tinggi, periode pengembalian investasi yang lebih pendek, dan biaya pengoperasian yang lebih rendah. La Rocca mempelajari fasilitas industri yang menggunakan energi dingin LNG untuk membekukan produk pertanian di supermarket dan dapat mengatur udara, memberikan desain konsep, analisis termodinamika, dan analisis ekonomi mengenai kelayakan, penerapan, dan profitabilitasnya, memberikan pendekatan baru untuk pemanfaatan yang efisien. energi dingin LNG.
2.4 Energi Dingin LNG yang Digunakan pada Kapal Bahan Bakar
Du Lingguang menerapkan energi dingin LNG pada pendinginan angkutan laut, menggabungkan teknologi penyimpanan dingin dengan teknologi pendinginan kargo beku, mengurangi investasi awal sistem pendingin kapal, memulihkan energi dingin LNG, dan mengurangi
biaya pendinginan angkutan laut. Tian Kun dkk. merancang dan mengembangkan skema pemanfaatan yang komprehensif untuk energi dingin LNG kapal berdasarkan prinsip "pencocokan suhu, pemanfaatan berjenjang", menggunakan energi dingin LNG untuk penyimpanan dingin dan pendingin udara air dingin, dan memilih metode kondensasi atau metode keluaran langsung untuk BOG perawatan berdasarkan status pembukaan genset dan mesin pembakaran dalam. Skema ini sepenuhnya memanfaatkan energi dingin yang dihasilkan oleh gasifikasi LNG dan mengurangi kebutuhan bahan bakar untuk pendinginan di kapal, sehingga secara signifikan mengurangi konsumsi energi listrik yang diperlukan agar peralatan pendingin kompresi dapat beroperasi.
2.5 Energi Dingin LNG yang Digunakan dalam Pembangkit Listrik
Chen Liqiong dkk. merangkum enam teknologi pembangkit listrik energi dingin yang telah diterapkan, antara lain ekspansi langsung, media sekunder, pembangkit listrik gabungan, media campuran, siklus Brayton, dan pemanfaatan turbin gas. Mereka mengemukakan bahwa pembangkit listrik siklus Brayton memiliki efisiensi tertinggi, mencapai 55%, namun memerlukan persyaratan suhu pendinginan. He Lei dkk. mengusulkan suatu proses yang menggabungkan pembangkit listrik siklus Rankine energi dingin LNG dengan pendinginan AC, menggunakan energi dingin tingkat tinggi untuk pembangkit listrik dan energi dingin tingkat rendah untuk pendinginan AC melalui pemulihan tersegmentasi, mencapai pemanfaatan energi dingin LNG yang berjenjang dan secara efektif meningkatkan suhu dingin efisiensi pemanfaatan energi.
2.6 Energi Dingin LNG yang Digunakan dalam Desalinasi Air Laut
Huang Meibin dkk. menggabungkan energi dingin LNG dengan desalinasi air laut yang membekukan dan mengusulkan dua opsi proses apakah zat pendingin mengalami perubahan fasa: perubahan non-fasa dan perubahan fasa. Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses perubahan non fasa lebih sederhana dan mudah dikendalikan namun memiliki laju aliran massa refrigeran yang lebih besar. Proses perubahan fasa memiliki laju aliran massa refrigeran yang lebih kecil tetapi memiliki proses, peralatan, dan kontrol yang lebih kompleks, dengan laju aliran fasa gas yang lebih besar memerlukan diameter pipa gas yang lebih besar dan ukuran penukar panas yang lebih besar. Jiang Kezhong dkk. menganalisis secara komprehensif tiga teknologi desalinasi air laut utama saat ini: membran, distilasi, dan pembekuan. Mereka mengusulkan penggunaan proses desalinasi hybrid, yaitu menggabungkan pembekuan energi dingin LNG dengan membran distilasi suhu rendah atau proses membran lainnya, sebagai arah baru pemanfaatan energi dingin LNG dalam desalinasi air laut. CAO mempelajari proses desalinasi air laut pembekuan kontak tidak langsung menggunakan energi dingin LNG, memilih zat pendingin perantara yang sesuai untuk mentransfer panas, dan menyediakan suhu kristalisasi air laut yang paling sesuai. Hasil penelitian menunjukkan bahwa 1 kg LNG energi dingin dapat menghasilkan 2 kg es yang mencair, hampir tanpa konsumsi energi selama proses pencampuran LNG dan air laut.
2.7 Energi Dingin LNG yang Digunakan pada Karet Butil
Han Junshi menganalisis kelayakan penggunaan energi dingin LNG di industri karet butil, mengusulkan dua skema: pendinginan sekunder menggunakan LNG dan propilena, serta pendinginan langsung menggunakan LNG. Setelah membandingkan dan menganalisis skema tersebut dengan penggunaan pendinginan gabungan etilen dan propilena secara konvensional, ditemukan bahwa penggunaan LNG bersamaan dengan pendinginan propilena dapat menghemat 1.100 kWh listrik per ton karet, sehingga mengurangi biaya investasi sebesar 10%-20 %; menggunakan pendingin langsung LNG lebih hemat energi, menghemat hingga 2000 kWh listrik per ton karet. Chen Maochun dkk. membandingkan dan menganalisis dua skema pendinginan gabungan LNG, etilen, dan propilena serta pendinginan gabungan LNG dan propilena untuk pabrik karet butil konvensional dengan produksi tahunan sebesar 50.000 ton, menyimpulkan bahwa yang terakhir memiliki keunggulan seperti tekanan penguapan LNG yang rendah, tekanan desain yang rendah untuk peralatan pendingin, dan tapak kecil untuk pabrik. Dibandingkan dengan proses pendinginan tradisional, ini sangat menyederhanakan proses pendinginan, dengan peralatan proses yang lebih sedikit dan investasi yang lebih rendah, mengurangi konsumsi teknik publik dan keuntungan lainnya.
2.8 Energi Dingin LNG yang Digunakan pada Pendingin Udara Truk Berat
Wang Fang dkk. merancang perangkat gabungan untuk memanfaatkan energi dingin LNG dalam sistem pendingin udara truk berat, termasuk silinder LNG, alat penguap, AC, lemari es, mesin, dan pengontrol. LNG mengalami pertukaran panas aliran balik dengan zat pendingin di alat penguap, melepaskan energi dingin, kemudian menjadi bahan bakar bersuhu sekitar yang diuapkan ke dalam mesin untuk penggunaan truk berat. Setelah refrigeran menerima energi dingin yang dilepaskan oleh LNG, suhunya menurun sehingga mengumpulkan energi dingin. Refrigeran bersuhu rendah yang keluar dari vaporizer diberi tekanan oleh pompa dan masuk ke evaporator AC, dimana energi dingin ditransfer ke kabin melalui kipas untuk mengatur suhu ruangan. Selama proses ini, refrigeran hanya mengalami perubahan suhu tanpa perubahan fasa. Perangkat model utilitas ini menghemat bahan bakar untuk menggerakkan kompresor, memulihkan energi dingin yang dilepaskan selama penguapan LNG, menghemat energi dan mengurangi konsumsi, serta memiliki proses yang sederhana, sehingga mudah untuk dipromosikan dan digunakan.
3. Pandangan
Meningkatkan tingkat pemanfaatan energi dingin LNG sangat penting untuk pemanfaatan energi secara komprehensif, mengurangi tekanan kekurangan energi, menanggapi seruan konservasi energi dan pengurangan emisi, serta meningkatkan manfaat ekonomi dan sosial. Namun, saat ini, efisiensi pemanfaatan energi dingin LNG secara umum rendah, dengan metode pemanfaatan tunggal, kemajuan proyek yang lambat, dan keterlambatan implementasi yang serius. Oleh karena itu, saran yang diajukan adalah sebagai berikut:
(1) Memilih proyek pemanfaatan energi dingin secara wajar berdasarkan ukuran stasiun penerima LNG, kondisi ekonomi lokal, dan permintaan pasar.
(2) Mengembangkan teknologi proses spesifik untuk pemanfaatan cascading energi dingin LNG guna meningkatkan tingkat pemanfaatan energi dingin LNG baik dari perspektif pemanfaatan efisien tunggal maupun pemanfaatan cascading yang komprehensif.
(3) Mengembangkan perangkat untuk mengumpulkan dan menyimpan energi dingin untuk memisahkan proses pemulihan dan pemanfaatan energi dingin menggunakan zat pendingin, dan memasok energi dingin ke berbagai pengguna energi dingin melalui pipa zat pendingin untuk mempraktikkan prinsip "pencocokan suhu, pemanfaatan berjenjang".
(4) Meningkatkan penelitian dan pengembangan media cold storage. Saat ini, hanya sedikit refrigeran di pasaran yang tidak mengalami perubahan fasa selama pertukaran panas dengan LNG. Oleh karena itu, mempercepat penelitian dan pengembangan refrigeran perubahan non-fasa adalah hal yang paling penting.
Selain hal-hal di atas, eksplorasi metode pemanfaatan energi dingin baru secara aktif masih merupakan arah yang memerlukan upaya. Ringkasnya, dalam proses pemanfaatan energi dingin LNG, konsep ekonomi sirkular harus diterapkan, secara aktif mengeksplorasi teknologi pemanfaatan energi dingin LNG, mewujudkan pemanfaatan energi dingin LNG secara maksimal, dan membentuk sistem jaringan industri yang sehat.
Penafian:
1. Beberapa informasi grafis dan tekstual bersumber dari internet dan akun resmi WeChat, dengan tujuan untuk berbagi lebih banyak informasi.
2. Informasi yang diberikan hanya untuk tujuan pembelajaran dan referensi dan tidak menyiratkan dukungan terhadap pandangan yang diungkapkan. Tidak ada jaminan yang diberikan mengenai keakuratan, keandalan, atau kelengkapan informasi.
3. Jika ada kekhawatiran terkait konten, hak cipta, atau masalah lainnya, silakan hubungi kami dalam waktu 30 hari untuk penghapusan.