Rencana Pemerintah :Kereta Hidrogen Versus Kereta Listrik
Semoga Tidak Menambah Beban Rakyat dan tidak
[/quote]
Quote:
Awal tahun 2010 media elektronik di tanah air disemarakkan dengan berita rencana pembangunan kereta super cepat yang dikemas dalam konsep �Hydrogen Super Highway�. Rencananya sistem ini akan menghubungkan tiga kota Jakarta-Bandung-Cirebon sepanjang 357 km. Konsep ini dirancang beberapa MBA berasal dari Amerika Serikat yang bisa ditelusuri di link http://www.interstatetraveler.us/
Juru bicara �Hydrogen Super Highway� di tanah air mengklaim bahwa proyek ini bisa didirikan dalam 2 tahun dan dalam 2 tahun pengoperasiannya �break even point� akan tercapai. Juga yang cukup mencengangkan ongkos proyek hanya 3 Milyard USD. To good to be true!
1. Prinsip Dasar Hydrogen Super Highway
Ada lima pilar utama yang dijadikan argumen dalam konsep transportasi yang sangat futuristik ini:
a. Konstruksi Rel Baja
Konstruksi Super Highway terbuat dari baja dengan penopang berprofil Y. Rel kereta sendiri terpasang diatas profil Y. Lebar rel kira-kira 4 meter. Lihat Gambar 1.
[/spoiler]
Spoiler for open this:
Spoiler for open this:
for 1:
Gambar 1. Hydrogen Super Highway
Spoiler for open this:
Quote:
b. Cluster Pipa (Rail Conduit Cluster)
Cluster Pipa yang mengintegrasikan saluran gas hidrogen, pipa air, kabel supekonduktor temperatur tinggi untuk transmisi listrik, fiber optik dll. Cluster Pipa diposisikan ditengah-tengah konstruksi baja. Lihat Gambar 1.
c. Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)
Setiap km kira-kira terpasang 4.000 m2 panel solar diatas Cluster Pipa. Lihat Gambar 1 dan 2. Dengan asumsi realistis bahwa PLTS bisa menyerap energi matahari sebanyak max. 150 Watt/m2. Maka setiap km tersedia max. 0.6 MW daya listrik, atau dalam sehari tersedia max. 7.2 MWh energi listrik (dikali 12 jam, yaitu lama waktu matahari bersinar disiang hari). Sepanjang 357 km PLTS ini bisa menyediakan energi max. 2,57 GWh/day.
d. Sistem Elektrolisa dan Fuel Cell
Proses elektrolisa untuk mengkonversi energi listrik yang dihasilkan PLTS menjadi energi kimiawi dalam bentuk gas hidrogen. Sedangkan fuel cell dengan teknik Polymer Electrolyte Membrane (PEM) digunakan sebagai teknologi untuk mengkonversi energi kimiawi gas hidrogen kembali menjadi listrik. Lihat Gambar 2.
Quote:
Spoiler for open this:
Spoiler for open this:
for 2:
Gambar 2. PLTS, Sistem Elektrolisa dan Fuel Cell
Spoiler for open this:
Quote:
e. Kereta Maglev (Car)
Kereta maglev dalam konsep ini konon bisa melaju secepat 400 km/h dengan bahan bakar gas hidrogen. Magnetic Levitation (maglev) diperoleh berdasarkan �repulsive force� dengan memanfaatkan cincin permanent magnet yang disusun didalam rel baja. Lihat Gambar 3. Sedangkan �propulsion system� (sistem penggerak) memanfaatkan linear motor dimana jalur rel bercincin magnet berfungsi sebagai stator dan rotor terpasang dikaki kereta maglev.
Quote:
Spoiler for open this:
Spoiler for open this:
for 3:
Gambar 3. Kereta Maglev
Spoiler for open this:
Quote:
Misalnya pada kereta maglev standar yang ditawarkan yang kira-kira beratnya 6.000 kg dipasang 4 rotor. Gaya penggerak kereta diatur dengan mengatur arus di kumparan rotor. Kaki kereta dilengkapi dengan sistem suspensi magnetik, yang bisa diatur misalnya untuk meminimalisasi tahanan udara (air resistance). Kapasitas penumpang kereta maglev dengan 4 rotor sebanyak 40 tempat duduk.
2. Kritik terhadap Konsep Hydrogen Super Highway
Dalam kajian ini kita hanya membahas poin 1.c, 1.d dan1. e.
a. Sistem Hidrogen tidak efisien
Berdasarkan teknologi yang siap pakai saat ini, maka transport energi terbaharukan melalui jalur jaringan listrik dan baterai 3 kali lebih efisien dari memalui jalur hidrogen. Transport energi melalui jaringan listrik dan baterai bisa mencapai efisiensi sebesar 69%, sedangkan melalui hidrogen efesiensi hanya berkisar dari 19-23% (Lihat Gambar 3 [IEEE]). Kalau begitu boros, apakah layak untuk diterapkan? Lihat perbandingan di Gambar 4.
Quote:
Spoiler for open this:
Spoiler for open this:
for 4:
Gambar 4. Hydrogen vs. Listrik
Spoiler for open this:
Quote:
b. Berat dan Volume sistem penggerak tidak optimal
Bahan bakar kereta maglev dalam konsep Hydrogen Super Highway adalah hidrogen. Oleh karena itu di kereta maglev harus tersedia i) Persediaan bahan bakar hidrogen, ii) Sistem konversi hidrogen ke energi listrik (Fuel Cell) dan iii) Sistem elktonika daya (DC/CD-Converter dan Inverter) untuk mengatur kecepatan kereta maglev.
Jika kereta maglev melaju maksimum hingga 400 km/h, maka tahanan udara (air resistance) yang harus diatasi oleh sistem penggerak kereta maglev sebesar 3,6 MW (dengan asumsi �drag coefficient� kereta Cd = 0.25, dan �frontal area� kereta sebesar 18 m kubik).
Dengan kecepatan maksimum 400 km/h, perjalanan nonstop Jakarta-Bandung berjarak 100 km bisa ditempuh hanya dalam 15 Menit. Untuk mencapai target seperti itu dibutuhkan Energi sebesar 0,77 MWh. Katakan totalnya 1 MWh, jika energi untuk percepatan, perlambatan, friksi magnetik, toleransi dan �reserve� diikutsertakan.
Dengan mengingat efisiensi fuel cell 50% maka untuk menempuh Jakarta-Bandung dengan �top speed� dibutuhkan kurang lebih 1600 liter hidrogen atau kira-kira 60 kg hidrogen, yang jika disimpan dengan teknologi 700 bar (kepadatan hidrogen dengan teknologi 700 bar adalah sebesar 37 kg/meter kubik [Opel] dan kepadatan energi sebesar 33,3 kWh/kg [System]). Sedangkan dimensi sistem tangki hidrogen dengan teknologi 700 bar akan 20 kali lebih berat dan 1,7 kali lebih besar dari yang dibutuhkan bahan bakar hidrogen itu sendiri [Opel]. Sehingga berat sistem tangki hidrogen dan isi kira-kira 1.250 kg dan akan memakan tempat 2720 liter.
Kepadatan daya (power density) motor berbasis magnet permanent �state of the art� kira-kira 1.6kW/kg [NASA]. Oleh karena itu untuk 4 motor dengan kapasitas 3,6 MW bisa diestimasi seberat 2.250 kg. Sedangkan kepadatan daya fuel cell terkini 1.25kW/kg dan 1,75kW/l [GM]. Sehingga untuk instalasi 3,6 MW berat total fuel fell kira-kira 2.900 kg. Sedangkan volume fuell cell akan memakan tempat sebanyak 2060 liter.
Untuk sistem elektronika daya sendiri jika didesain secara modern dengan kapasitas 3,6 MW maka beratnya kira-kira 1.200 kg dengan volume kurang lebih 570 liter [Toyota].
Sehingga berat total sistem penggerak diestimasikan 7.600 kg. Ini lebih besar dari berat kereta maglev seperti yang dispesifikasikan 6.000 kg!!! Sedangkan volume sistem penggerak yang kurang lebih 5000 liter (5 meter kubik) juga akan menjadi masalah yang tidak kecil jika dibandingkan dengan volume kereta maglev itu sendiri. Data yang digunakan berdasarkan teknologi �state of the art�!
c. Prinsip sistem penggerak meragukan
Selain itu fungsi sistem linear motor sulit untuk dipercaya bisa berfungsi. Apakah dengan konstilasi seperti yang digambarkan dalam brosur [HyRail], Gambar 5, bisa menggerakkan kereta maglev tersebut? Tanpa ada perubahan medan magnet di permukaan stator sepanjang rel, bagaimana mungkin bisa menghasilkan gaya pendorong!
Quote:
[spoiler=open this] for 5:
Gambar 5. Sistem Penggerak Linear Motor
[quote]
3. Usulan Perbaikan Desain Sistem: Hydrogen to Electron!
Berikut ini usulan untuk meperbaiki sistem design yang ditawarkan.
a. Konsentrasikan PLTS
Salah satu alasan mengapa panel solar dipasang sepanjanng jalur rel adalah menghemat tempat. Namun lebih optimal jika PLTS diposisikan setiap 20 km dengan luas 80.000 m2 (
27th May 2012
Rencana Pemerintah :Kereta Hidrogen Versus Kereta Listrik
dan tidak 
