Meskipun terus dikembangkan selama satu abad terakhir untuk menjadi unit tenaga yang sangat hemat bahan bakar, mesin diesel kini menghadapi ancaman yang belum pernah terjadi sebelumnya. Jadi 'bagaimana masa depan mesin diesel?' adalah tema pertanyaan yang diajukan kepada Dr. Staffan Lundgren, Penasihat Teknologi Senior untuk Powertrain di Volvo Group.
Mengapa solar masih menjadi sumber energi yang populer?
Pembakaran difusi – dimana pembakaran terkonsentrasi di sekitar kunci kontak dan oksigen disebarkan ke sekitar area pembakaran – sangat efisien. Mesin ini memiliki kehilangan energi minimal pada dinding mesin melalui radiasi atau konveksi – jauh lebih rendah dibandingkan mesin berbahan bakar bensin. Dasar mesin diesel sangat kuat dan mampu menahan tekanan yang sangat tinggi.
Seberapa efisienkah itu?
Telah terjadi kemajuan besar – melonjak dari efisiensi sekitar 35% pada tahun 1980an menjadi efisiensi 50% saat ini. Artinya separuh bahan bakar kini digunakan untuk pekerjaan mekanis. Sebagai referensi – mesin bensin memiliki efisiensi sekitar 35%. Keuntungan ini berasal dari sistem injeksi bahan bakar common rail bertekanan tinggi, pengisian turbo, dan pengenalan daya komputasi untuk mengontrol pembakaran secara tepat dan sistem manajemen setelah perawatan.
Apakah peningkatan efisiensi bahan bakar merupakan permintaan nomor satu bagi pelanggan?
Ya, efisiensi bahan bakar yang baik adalah elemen terpenting, namun pelanggan juga membutuhkan performa dan ketahanan mesin yang baik. Maka itu harus
tahan lama dan memenuhi persyaratan emisi – dan hal ini terkadang saling bersaing satu sama lain.
Apakah mesin juga menjadi lebih bertenaga?
Terdapat tren positif – pelanggan memindahkan muatan yang lebih besar dan hal ini memerlukan daya yang lebih besar. Output terbesar Volvo Group kini sebesar 1,000 hp. Namun dibandingkan dengan mobil penumpang, semua aplikasi tugas berat masih (relatif) kurang bertenaga.
Mesin diesel dituding tidak ramah lingkungan. Bisakah ia membersihkan tindakannya?
Membuat mesin diesel menjadi sangat bersih adalah hal yang mungkin dilakukan dan hal ini merupakan kemajuan yang lebih besar dalam industri tugas berat dibandingkan dengan sektor tugas ringan. Salah satu alasannya adalah efisiensi yang diminta oleh pelanggan di sektor tugas berat jauh lebih tinggi.
Seberapa sulitkah meningkatkan efisiensi sekaligus menurunkan emisi?
Merupakan tantangan untuk menyempurnakan proses termodinamika untuk mengimbangi beban penambahan sistem pasca-perawatan SCR. Namun kini kami kembali ke jalur yang tepat untuk meningkatkan efisiensi selangkah demi selangkah.
Seberapa jauh Anda bisa melangkah lebih jauh – nol emisi?
Tergantung pada apa yang Anda maksud dengan emisi. Jika Anda menggerakkan mesin dengan bahan bakar yang tidak mengandung karbon dan memadukannya dengan proses pembakaran efisien yang tidak menghasilkan jelaga, maka emisi nol dapat dicapai. Kami telah berupaya menggunakan metana dan DME (dimetil eter) sebagai alternatif pengganti solar yang ramah lingkungan. Ini bukanlah ide baru, pada tahun 1900 mesin diesel berhasil dijalankan dengan bahan bakar minyak kacang tanah. Masalahnya bukan pada teknologi pembuatan bahan bakar ramah lingkungan, namun pada ketersediaannya. Namun jika permasalahan pasokan bahan bakar terbarukan dapat diatasi, maka mesin diesel dapat beroperasi 100% bebas CO2.
Bukankah bahan bakar ramah lingkungan juga mempunyai tantangan tersendiri terhadap lingkungan?
Produksi biofuel tidak boleh bersaing dengan produksi pangan – namun ada bahan bakar lain yang tidak mempermasalahkan hal ini. Bahan bakar listrik (E-fuel) menggunakan tenaga surya atau angin untuk 'memecah' air dan menggabungkannya dengan CO2 dari metana – dan bahan bakar ini memiliki efisiensi yang cukup tinggi – diklaim hingga 80%. Hal ini bisa menjadi pelengkap yang menarik bagi elektrifikasi.
Bagaimana perbedaan bahan bakar mempengaruhi pembakaran?
Dari sudut pandang efisiensi, mesin tidak peduli apakah molekul bahan bakarnya berasal dari fosil atau sumber terbarukan. Jadi, dengan investasi pada jenis bahan bakar terbarukan yang tepat, transisi ke energi terbarukan akan mudah dilakukan.
Jadi bagaimana kita bisa menurunkan konsumsi bahan bakar lebih lanjut?
Langkah besar berikutnya dalam meningkatkan efisiensi mesin/menurunkan konsumsi bahan bakar adalah kombinasinya dengan elektromobilitas. Permintaan mesin di masa depan tidak akan begitu beragam seperti saat ini. Ada perbedaan antara seberapa efisien suatu mesin pada 'titik terbaiknya' dan seberapa efisien di seluruh rentang pengoperasian dunia nyata. Menggabungkan mesin dengan motor listrik, seperti pada hibrida paralel, memungkinkan mesin bekerja pada tingkat paling efisien. Tidak diragukan lagi, elektrifikasi akan menjadi bagian dari solusi driveline pembakaran di masa depan.
Dapatkah teknologi lain membantu menurunkan tagihan bahan bakar?
Contohnya adalah teknologi stop/start dan sistem kelistrikan 48V yang memberi daya tambahan secara elektrik, bukan secara mekanis. Semua ini mungkin dapat digunakan di masa depan dalam aplikasi tugas berat, setelah ketahanannya terbukti. Namun sumber penting lainnya untuk efisiensi yang lebih besar adalah pemulihan panas. Ini bukanlah tugas yang mudah pada mesin tugas berat, karena knalpotnya relatif dingin, namun masih ada harapan untuk memanfaatkannya dan menjadikannya layak secara komersial.
Berapa efisiensi maksimum yang dapat dicapai suatu mesin?
Mesin diesel memiliki efisiensi sistem teoritis antara 55-60%. Sebagai referensi, pembangkit listrik terbaik beroperasi dengan efisiensi 50-55%, dan sel bahan bakar juga memiliki efisiensi sekitar 50%+ – sehingga mesin diesel bisa menjadi sangat efisien. Hal ini, ditambah fakta bahwa mesin yang menggunakan elektrifikasi seringkali memiliki kebutuhan daya yang lebih rendah, berarti penggunaan bahan bakar akan menurun di masa depan.
Berapa lama mesin diesel bisa bertahan?
Mesin pembakaran diesel tetap menjadi solusi yang sangat hemat biaya untuk menciptakan energi mekanik. Meskipun demikian, peraturan perundang-undangan, khususnya di Eropa, mendorong ke arah elektrifikasi dengan cukup kuat, dan hal ini mungkin berdampak langsung pada umur panjang mesin pembakaran. Kami berpendapat bahwa penggunaannya akan berbasis aplikasi, dan akan terus berlanjut dalam jangka waktu yang lama dalam penggunaan jarak jauh, seperti kapal laut dan truk jarak jauh. Namun bahkan di sini pun mungkin akan ada perpaduan teknologi yang digunakan.
Apakah diesel merupakan bagian dari masa depan?
Mesin diesel – dalam bentuk modifikasi – bisa sangat bersih dan efisien. Ini juga cocok dengan elektrifikasi. Sebagai produsen, kita perlu menemukan solusi terbaik berdasarkan keputusan yang diambil masyarakat. Apa pun itu, kita perlu bersiap.
