Review Organic Rankine Cycle-: Penerapan di Kapal
Deddy Sakti Manopo 1 , Dani Rusirawan 2
1 Mahasiswa Magister Teknik Mesin Institut Teknologi Nasional, Bandung, Indonesia
2 Prodi Magister Teknik Mesin Institut Teknologi Nasional, Bandung, Indonesia Email: deddymanopo@gmail.com 1 , danir@itenas.ac.id 2
Received 25 Januari 2024 | Revised 23 Februari 2024 | Accepted 23 Maret 2024

## ABSTRAK
Sektor  maritim  sebagai  salah  satu  industri  utama  yang  menggunakan  bahan  bakar  minyak,  turut berkontribusi terhadap emisi gas rumah kaca seperti CO 2 , NOx, dan SOx, mencapai 2-3% dari total emisi dunia. Emisi gas buang kapal ini memiliki dampak signifikan terhadap lingkungan, termasuk perubahan iklim, pencemaran udara, dan dampak negatif lainnya. Dampak tersebut dapat di kurangi salah satunya dengan  menerapkan  sistem  pemulihan  limbah  panas  di  kapal  menggunakan  teknologi  Siklus  Rankine Organik  (SRO)/Organic  Rankine  Cycle  (ORC).  Kajian  literatur  terkait  konsep  ORC  di  kapal  dilakukan mulai dari penentuan sumber panas dari mesin kapal, pemilihan jenis fluida, pemilihan komponen, serta aspek ekonomi. Hasil yang diperoleh yaitu panas gas buang adalah yang paling cocok untuk penerapan ORC dikapal, fluida kerja yang digunankan yaitu R1234ze, R245fa, R600, dan R600a. Dengan penggunaan ORC, Penghematan bahan bakar pelayaran sekitar 10% - 15% dengan waktu pengembalian modal masing - masing 6,52 tahun (R1234z), 6,19 tahun (R245fa), 6,31 tahun (R600) dan 6,42 tahun (R600a).
Kata kunci : gas buang, siklus rankine, kapal, laut, diesel

## ABSTRACT
The maritime sector, as one of the main industries that use fuel oil, contributes to greenhouse gas emissions such as CO2, NOx, and SOx, reaching 2-3% of the world's total emissions. These ship exhaust emissions have a significant impact on the environment, including climate change, air pollution, and other negative impacts.  These  impacts  can  be  reduced  by  implementing  a  waste  heat  recovery  system  on  ships  using Organic Rankine Cycle (SRO)/Organic Rankine Cycle (ORC) technology. A literature review related to the concept of ORC on ships is carried out starting from determining the heat source from the ship's engine, fluid type selection, component selection, and economic aspects. The results obtained are that exhaust gas heat is the most suitable for the application of ORC on ships, the working fluids used are R1234ze, R245fa, R600, and R600a. With the use of ORC, the cruise fuel saving is about 10% - 15% with payback period of 6.52 years (R1234z), 6.19 years (R245fa), 6.31 years (R600) and 6.42 years (R600a) respectively.
Keywords : exhaust gas, rankine cycle, ship, marine, diesel

## 1. PENDAHULUAN
Dalam era ketidakstabilan energi global dimana penggunaan energi dunia terus mengalami peningkatan dalam  beberapa  dekade  terakhir yang  mengakibatkan  kenaikan  tajam  harga  bahan  bakar  minyak  dan menimbulkan  tuntutan  sekaligus  tantangan  untuk  mengurangi  dampak  negatif  terhadap  lingkungan hidup.  Untuk  itu  diperlukan  pengembangan  sumber  daya  energi  terbarukan  dengan  melakukan eksplorasi cara-cara baru untuk memenuhi peningkatan permintaan energi dengan lebih sedikit dampak buruk terhadap lingkungan.
Sektor maritim adalah salah satu dari banyak industri yang mengunakan bahan bakar minyak sebagai bahan bakar mesin diesel kapal unruk menggerakkan atau memindahkan kapal dari satu pelabuhan ke pelabuhan  lainnya,  sektor  maritim  juga  adalah  salah  satu  penyumbang  emisi  gas  rumah  kaca  seperti CO 2 , NOx, SOx dengan nilai 2-3% dari total emisi dunia [1]. Emisi gas buang kapal ini memiliki dampak lingkungan yang  signifikan karena dapat berkontribusi terhadap perubahan iklim, pencemaran udara, dan dampak negatif lainnya.
Gas buang mesin diesel kapal dilepas ke udara melalui jalur cerobong yang terhubung ke mesin kapal pada  kamar  mesin  seperti  terlihat  di  gambar  1,  mesin  kapal  umumnya  terletak  di  bagian  deck  1  dari bagian kapal atau lantai paling bawah dari sebuah kapal seperti yang terlihat pada gambar 2 dan gambar 3.
Gambar 1. Jalur Gas Buang Mesin Kapal MV. Samudra Sakti 3
Gambar 2. Diagram struktur ruang mesin kapal pada umumnya

## Gambar 3. Desain model kapal kontainer skala besar
Gas buang tersebut mengandung panas yang dapat dimanfaatkan kembali untuk menghasilkan energi listrik, selain dapat menghemat pemakaian bahan bakar juga dapat mengurangi jumlah emisi yang di buang ke udara. Salah satu cara pemanfaatan panas gas buang diesel kapal adalah dengan menerapkan sistem kerja Siklus Rankine Organik (SRO) / Organic Rankine Cycle (ORC).
Siklus rankine organik memanfaatkan panas dengan temperatur rendah, untuk menguapkan fluida kerja organik  yang  memiliki  temperatur  didih  rendah  [2].  Salah  satu  pendekatan  yang  menarik  adalah pemanfaatan gas buang kapal sebagai sumber panas untuk menggerakkan ORC. Gas buang kapal, yang umumnya dianggap sebagai limbah, dapat diubah menjadi sumber energi yang berkelanjutan melalui penerapan siklus rankine organik berbasis fluida kerja organik.
ORC adalah proses yang menjanjikan untuk konversi panas suhu rendah dan menengah menjadi listrik. Penelitian sebelumnya telah membandingkan tiga siklus (ORC, Siklus Kalina, dan Siklus Uap Rankie) pada aplikasi siklus gabungan dengan mesin diesel kapal laut dua langkah dengan hasil  bahwa ORC memiliki  potensi  terbesar  dalam  peningkatan  efisiensi  bahan  bakar  [3].  Proses  ORC  bekerja  seperti pembangkit listrik tenaga uap clausius-rankine tetapi menggunakan fluida kerja organik bukan air [4]. Siklus Rankine Organik (SRO) merupakan Sistem konversi energi panas menjadi energi mekanik, dan kemudian  menjadi  energi  listrik,  yang  terdiri  dari  penggunaan  cairan  organik  dengan  berat  molekul tinggi  dalam  siklus  rankine  [5].  Uap  panas  limbah  merupakan  salah  satu  bentuk  emisi  panas  limbah penting yang banyak digunakan pada perusahaan industri seperti pembangkit listrik dan perusahaan besi dan baja [6].
Teknologi ORC untuk mesin diesel laut semakin diminati sebagai solusi pemulihan limbah panas oleh produsen  mesin  dan  sistem  ORC  karena  berpotensi  untuk  mengurangi  konsumsi  bahan  bakar,  biaya pengoperasian,  dan  emisi  gas  rumah  kaca  secara  signifikan.  Selain  itu,  sistem  ORC  juga  sementara dikembangkan untuk memulihkan panas dari sumber panas bersuhu lebih rendah dari unit mesin diesel kapal laut dua langkah, khususnya fokus pada pemulihan panas jacket cooling engine [7]. Sistem ORC sangat cocok untuk digunakan memulihkan limbah panas dari sumber suhu rendah maupun sedang. Di Eropa,  pembangkit  listrik  dengan  sistem  limbah  panas  berbasis  ORC  yang  berasal  dari  mesin pembakaran internal sudah menjadi teknologi yang stabil [8].
Dengan  menggunakan  limbah  panas  gas  buang  sebagai  sumber  panas,  kita  tidak  hanya  dapat mengurangi  jejak  karbon,  tetapi  juga  memaksimalkan  pemanfaatan  energi  yang  pada  umumnya terbuang sia-sia ke atmosfer. Sebagai hasilnya, pengaplikasian ORC pada limbah panas gas buang kapal dapat menjadi langkah inovatif dalam upaya menuju transportasi yang lebih berkelanjutan dan ramah lingkungan.

## Mesin Diesel Kapal

## Review Organic Rankine Cycle-: Penerapan di Kapal

## 2. METODOLOGI
Tujuan dari tulisan ini adalah untuk mengetahui apakah pengunaan sistem ORC diatas kapal sebagai sumber  energi  terbarukan  sekaligus  sebagai  pemulihan  panas  dari  gas  buang mesin  diesel  kapal  bisa dikatakan layak untuk diterapkan atau tidak. Pada gambar 4 menunjukan alur flowchart tulisan ini.

## Gambar 4. Flowchart

## 2.1  Penjelasan Flowchart
Tulisan  ini  di  mulai  dengan  mengumpulkan  data  dari  sumber  yang  berasal  dari  jurnal  internasional, penulis  kemudian  menentukan  komposisi  dan  karakteristik  gas  buang  kapal  yang  akan  digunakan sebagai sumber panas dalam  siklus  rankine organik. Parameter suhu  gas buang diidentifikasi dengan cermat.  Setelah  mendapatkan  pemahaman  yang  komprehensif  tentang  gas  buang  kapal,  langkah selanjutnya  adalah  pemilihan  fluida  kerja  organik  yang  sesuai.  Pemilihan  ini  berdasarkan  sifat-sifat termal dan termodinamika fluida kerja organik yang dapat dioptimalkan untuk kondisi operasional gas buang  kapal.  Kemudian  proses  desain  yang  melibatkan  pemilihan  komponen  utama  seperti  penukar kalor, ekspander, dan pompa. Kriteria desain mencakup efisiensi termal, keandalan, dan adaptabilitas terhadap  variasi  kondisi  operasional  kapal.  Selain  aspek  teknis,  tulisan  ini  juga  mencakup  analisis ekonomi  untuk  pengembalian  modal.  Akhirnya,  hasil  dari  tulisan  ini  diharapkan  dapat  memberikan wawasan  tentang  keuntungan  relatif  dan  potensi  yang  dapat  dicapai  oleh  sistem  ORC  di  atas  kapal
Mulai Kajian Literatur
Selesai Layak / Tidak Layak Suhu Gas Buang Jenis Fluida Kerja Desain dan Komponen Sistem ORC Aspek Ekonomi
sehingga  dapat  di  tarik  kesimpulan  apakah  sistem  tersebut  dapat  dikatakan  layak  atau  tidak  untuk diterapkan di atas kapal.

## 3. KAJIAN LITERATUR

## 3.1 Penentuan Parameter Gas Buang
Panas yang terbuang pada kapal laut terutama adalah energi bahan bakar yang hilang ke lingkungan dari berbagai  proses  yang  sedang  berlangsung  selama  operasi  normal,  misalnya  perpindahan  panas termodinamika.  Untuk  kapal  bertenaga  diesel,  mesin  diesel  adalah  sumber  panas  terbuang  terbesar. Gambar 5 menggambarkan keseimbangan energi dari mesin diesel 2 langkah dan menunjukkan bahwa sekitar  50%  dari  total  energi  bahan  bakar  di  buang  ke  lingkungan  melalui  aliran  yang  berbeda-beda tanpa melakukan pekerjaan yang berguna. Setiap aliran panas yang terbuang memiliki karakteristik yang bervariasi, baik dari segi kuantitas maupun kualitas.
Gambar 5. Diagram keseimbangan panas untuk marine diesel 2 langkah yang beroperasi pada 100% SMCR ( Specified Maximum Continuous Rating )
Kualitas panas ditentukan oleh suhu yang tersedia dan di kategorikan menjadi panas kualitas rendah, panas kualitas sedang dan panas kualitas tinggi tergantung pada kisaran suhunya seperti yang di berikan pada  Tabel  1  [10].  Peluang  pemulihan  limbah  panas  / waste  heat  recovery (WHR)  secara  langsung bergantung pada kualitas panas dengan potensi efisiensi yang lebih tinggi pada kisaran suhu tinggi. Dari mesin diesel, sebagian besar panas yang terbuang berada diantara kualitas rendah dan sedang. Tabel 2 [10] memberikan daftar sumber panas dan kisaran suhunya yang terbuang dari mesin diesel kapal pada umumnya

## Tabel 1. Klasifikasi kualitas energi panas [10]
Kualitas Kisaran Suhu (°C) 1 2 Rendah Hingga 232 Sedang 233 - 649 Tinggi Di atas 650

## Review Organic Rankine Cycle-: Penerapan di Kapal
Tabel 2. Sumber panas dan kisaran suhunya yang terbuang dari mesin diesel kapal [10]
Sumber Kisaran Suhu (°C) 1 2 Incinerator 850 - 1200 Gas Buang Mesin 200 - 500 Scavenge Air 100 - 160 Air Pendingin 70 - 125
Dari semua aliran panas limbah yang terdaftar, kualitas tertinggi dipasok oleh gas buang dari incinerator dan memiliki potensi tertinggi dalam hal pemanfaatan oleh sistem pemulihan limbah panas / waste heat recovery system (WHRS). Namun operasi incinerator terputus-putus dan kuantitas panas yang disuplai cukup  kecil  dibandingkan  dengan  aliran  lainnya.  Meskipun  demikian,  panas incinerator dapat digunakan untuk mengoperasikan WHRS khusus atau untuk melengkapi WHRS yang dirancang untuk aliran lain untuk meningkatkan efisiensi selama kegiatan incinerator berlangsung.
Bersama dengan laju aliran massa yang tinggi, gas buang mesin memiliki potensi paling signifikan untuk dimanfaatkan oleh WHRS baik dari segi kuantitas maupun kualitas, meskipun merupakan sumber panas berkualitas sedang.
Kisaran suhu gas buang mesin bervariasi untuk mesin 2 langkah dan mesin 4 langkah, dimana mesin 4 langkah memiliki suhu gas buang yang lebih tinggi. Suhu gas buang ini berkisar antara 250°C – 300°C untuk mesin 2 langkah dan 300°C – 500°C untuk mesin 4 langkah [1]. Setelah diketahui rata-rata suhu gas  buang  dari  mesin  diesel  kapal,  selanjutnya  perlu  dilakukan  pemilihan  fluida  kerja  yang  dapat mendidih dan bekerja pada suhu yang sesuai dari gas buang mesin diesel kapal yaitu 250°C - 500°C.

## 3.2 Pemilihan Fluida Kerja Organik
Fluida  kerja  berperan  sebagai  media  perantara  yang  mengambil  panas  dari  sumber  panas  dan mentransfernya  ke  mesin  turbomachinery  untuk  menghasilkan  tenaga  mekanis.  Keberhasilan  suatu sistem  ORC  sangat  bergantung  pada  sifat-sifat  termal  dan  termodinamika  dari  fluida  kerja  yang digunakan. Pemilihan fluida kerja pada aplikasi ORC tidak hanya memengaruhi kinerja dan efisiensi, tetapi  juga berdampak pada keandalan,  umur operasional, dan keberlanjutan sistem. Sifat-sifat fluida yang  bekerja  memiliki  efek  yang  besar  pada  energi  efisiensi  konversi  dan  perlindungan  lingkungan. Sangat penting untuk mencari kesesuaian fluida kerja untuk pemulihan panas di sistem ORC. Studi yang dilakukan  oleh  Yang  dan  Yeh  [11]  menyatakan  R245fa  dan  R600a  direkomendasikan  secara  luas sebagai cairan kerja yang sesuai. Dengan pemeriksaan Ozone Depletion Potential (ODP) nol dan lebih rendah Global  Warming  Potential (GWP),  R600,  R1234ze  juga  dipilih  sebagai  fluida  kerja.  Tabel  3 menunjukkan sifat-sifat yang dimiliki fluida kerja.

## Tabel 3. Sifat-sifat fluida kerja [11]
Item R1234ze R245fa R600 R600a 1 2 3 4 5 Massa Molar (kg/kmol) 114,04 134,05 58,122 58,122 T kritik ( o C) 109,36 154,01 151,98 134,66 P kritik (MPa) 3,635 3,652 3,796 3,269 ODP 0 0 0 0 GWP 6 1030 -20 -20
Selanjutnya setelah menentukan jenis fluida yang digunakan, diperlukan desain dan komponen untuk menghubungkan siklus Rankine Organik dengan sumber panas agar dapat melakukan kerja.

## 3.3 Desain dan Komponen Sistem Siklus Rankine Organik
Sistem ORC adalah sistem yang memanfaatkan gas buang untuk menguapkan fluida kerja oleh karena itu desain dari ORC yang menggunakan gas buang sebagai sumber panas di perlihatkan seperti pada gambar 6 dengan beberapa komponen yang di gunakan diantaranya  penukar kalor / heat exchangers , ekspander, dan pompa / pump .
Gambar 6. Diagram skematik sistem ORC

## 3.4.1 Penukar Kalor / Heat Exchangers
Heat  Exchangers atau  penukar  kalor  dapat  digunakan  sebagai  evaporator  dan/atau  kondensor. Evaporator atau yang berfungsi sebagai boiler gas buang yang dalam hal ini menguapkan fluida kerja dengan gas buang sehingga harus dapat mentolerir suhu sumber panas yang tinggi, tekanan penguapan yang tinggi, korosi, dan masalah pengotoran. Dengan suhu operasi maksimum sekitar 250 O C, Penukar kalor plat tidak direkomendasikan untuk evaporator tetapi cocok untuk memulihkan panas limbah dari jacket cooling water atau sebagai kondensor [12]. Penukar kalor shell and tube dengan fluida kerja yang mengalir di dalam tabung lebih cocok untuk bekerja sebagai evaporator atau boiler gas buang ini, dan area perpindahan panas di sisi gas buang diperluas untuk memanfaatkan sepenuhnya panas gas buang suhu rendah.
Karena evaporator memainkan peran penting dalam menentukan biaya sistem, ruang instalasi, efisiensi pemulihan panas dan tekanan balik gas buang, parameter desain seperti titik pinch, penurunan tekanan,
dan  kecepatan  gas  harus  dipertimbangkan  secara  serius.  Zhu  dkk  [9]    merekomendasikan  titik  pinch evaporator lebih tinggi dari 15 O C atau bahkan 20 O C, kecepatan rata-rata gas harus lebih tinggi dari 20 m/s. Juga merekomendasikan penurunan tekanan sebesar 0,03 bar di Specified Maximum Continuous Rating (SMCR) untuk desain awal.
Mengenai kondensor, tekanan kondensasi dan laju aliran massa fluida kerja merupakan dua faktor kunci. Steam Rankine Cycle (SRC) selalu dilengkapi dengan kondensor vakum untuk mengeksplorasi potensi WHR  yang  maksimal.  Namun,  kondensor  vakum  tidak  dapat  dirancang  untuk  sistem  ORC,  karena masalah  infiltrasi.  Dengan  penurunan  entalpi  penguapan  yang  signifikan,  laju  aliran  massa  yang dibutuhkan  fluida  kerja  ORC  jauh  lebih  besar  dibandingkan  dengan  SRC.  Dengan  demikian,  ukuran kondensor merupakan tantangan besar untuk desain sistem ORC. Selain membagi kondensor menjadi dua kondensor kecil yang bekerja secara paralel, dua opsi alternatif  di usulkan,  yang pertama adalah menggunakan penukar kalor sirkuit cetak, yang menawarkan pengurangan lebih dari 50% total volume dengan biaya yang sama dengan penukar kalor plat standar. Opsi kedua adalah meningkatkan tekanan kondensasi. Hal ini juga dapat mengurangi ukuran kondensor secara signifikan, namun disertai dengan berkurangnya produksi daya bersih unit ORC [9].

## 3.4.2 Ekspander
Ekspander adalah komponen penting lainnya yang mempengaruhi biaya dan efisiensi. Berbagai jenis ekspander  untuk  pembangkit  listrik  dari  sumber  panas  limbah  di  sajikan  dalam  tabel  4  diantaranya ekspander turbin berbasis kecepatan dan ekspander sekrup, gulir, dan piston berbasis volume.

## Tabel 4. Ekspander pembangkit listrik sumber panas limbah [9]
Item Pressure ratio Rotate speed Two-phase expansion Size or weight Cost Recommend power scale 1 2 3 4 5 6 7 Turbine expander Low High No Small High >50 kW Screw expander Medium Low Tolerated Medium Medium 10-70 kW Scroll expander Medium Low Tolerated Small Low 1-25 kW Piston expander High Low Tolerated Large Medium 20-100 kW
Secara umum, ekspander turbin memiliki keunggulan struktur yang ringkas, ringan, efisiensi tinggi, dan kemampuan manufaktur yang matang. Dibandingkan dengan ekspander turbin, ekspander volumetrik dilengkapi dengan rasio tekanan tinggi, kecepatan operasional rendah, toleransi terhadap ekspansi dua fase,  dan  biaya  yang  relatif  rendah,  sedangkan  kehilangan  kebocoran,  kebutuhan  pelumasan,  dan kehilangan gesekan merupakan hambatan teknis utama.  [13] menunjukkan turbin aliran masuk radial adalah  pilihan  pertama  untuk  sistem  berkapasitas  besar  mulai  dari  50  hingga  500  kW,  dan  mesin ekspansi tipe volume lebih cocok untuk sistem berukuran kecil dan menengah. Ekspander volumetrik lebih cocok untuk rentang daya 0–20 kW dan akan terlalu besar untuk sistem ORC dengan output daya melebihi 70 kW, sementara mesin turbo tidak efisien untuk produksi daya rendah karena peningkatan biaya dan kecepatan putaran yang sangat tinggi menyebabkan kegagalan bantalan. Pada kisaran daya 20–70 kW, kedua jenis ekspander tersebut sebanding [9]. Mondejar dkk [14] menyarankan bahwa turbin aliran  aksial  lebih  cocok  untuk  sistem  ORC  skala  besar  yang  memulihkan  panas  buangan  mesin kelautan, dan turbin aliran radial bisa dibilang merupakan pilihan paling cocok untuk memulihkan panas air pendingin dengan daya ORC berkisar antara 50 hingga 100kW. Oleh karena itu, ekspander turbin lebih disukai dalam sistem WHR untuk aplikasi kelautan.

## 3.4.3 Pompa / Pump
Pompa dalam siklus daya rendah mengontrol tingkat tekanan penguapan dan laju aliran massa fluida kerja. Dalam unit ORC, daya pemompaan dapat mewakili hingga 10% dari keluaran daya ekspander [15]. Pompa dapat dikelompokkan menjadi pompa perpindahan positif dan pompa sentrifugal. Pompa perpindahan  positif  (misalnya,  pompa  diafragma,  baling-baling  putar,  atau  pompa  piston)  memiliki efisiensi sekitar 40% [14] dimana laju perpindahan alirannya sebanding dengan kecepatan rotasi, dan hampir  tidak  bergantung  pada  rasio  tekanan,  namun,  aliran  volume  pada  pompa  perpindahan  positif dibatasi oleh ukurannya. Oleh karena itu, pompa perpindahan positif terutama digunakan pada sistem ORC skala mikro dan skala mini (<50 kW). Penerapan yang mungkin dari pompa ini adalah sistem ORC yang memulihkan panas dari jacket cooling water .
Dalam kasus pompa sentrifugal, dengan efisiensi lebih tinggi dari 60% [14], laju alirannya tidak hanya bergantung  pada  kecepatan  putarannya,  namun  juga  pada  rasio  tekanan.  Berbeda  dengan  pompa perpindahan  positif,  efisiensi  pompa  sentrifugal  sangat  dipengaruhi  oleh  rasio  tekanan,  yang  dapat menjadi perhatian utama jika sumber panas memiliki variabilitas tinggi. Karena pompa sentrifugal tidak memiliki batasan aliran volume, pompa ini biasanya digunakan untuk kapasitas daya yang lebih tinggi. Oleh karena itu penggunaan pompa sentrifugal akan lebih cocok jika sumber panas yang dieksploitasi adalah panas gas buang, karena laju aliran volume fluida kerja yang lebih besar dan rasio tekanan yang lebih tinggi dapat diharapkan.
Dalam  penerapan  ORC  perlu  juga  dilihat  dari  aspek  ekonomi  untuk  memberikan  informasi  terkait kelayakan ekonomi.

## 3.5 Aspek Ekonomi
Untuk melihat kelayakan sistem ORC dan penerapannya dikapal perlu ditinjau dari aspek ekonominya. Berdasarkan  kajian  literatur  dari  beberapa  penelitian  yang  telah  dilakukan  diperoleh  metode  untuk evaluasi  ekonomi,  seperti  metode payback  period ,  metode net  present  value (NPV)  dan  metode exergoeconomic [16],  [17].  Dengan  sistem  tenaga  listrik  dari  generator  waktu  pengembalian  modal sekitar  10,2  tahun  dengan  menggunakan  bahan  bakar  konvensional  [11].  Karena  biaya  bahan  bakar merupakan pengeluaran utama untuk menjalankan kapal, harga bahan bakar mempunyai pengaruh yang signifikan  terhadap  kinerja  ekonomi  sistem  WHR.  Kakalis  dkk  melakukan  analisis  sensitivitas  biaya bahan bakar dengan harga bervariasi dari 500 hingga 1000 USD/ton, dan hasilnya menunjukkan bahwa waktu pengembalian modal sistem RC uap tekanan ganda dapat dikurangi menjadi 5 tahun dengan harga bahan bakar 1000. USD/ton [9].
Mondejar  dkk  [14]  membandingkan  waktu  pengembalian  modal  unit  ORC  yang  diterapkan  pada berbagai  jenis  kapal.  Harga  bahan  bakar  dan  biaya  spesifik  unit  ORC  diasumsikan  masing-masing sebesar  600  USD/ton  dan  2000  USD/kW.  Hasil  perhitungan  menunjukkan  investasi  kapal  kontainer terbayar kembali setelah 4 tahun, sedangkan kapal tanker minyak dan kapal curah hanya membutuhkan waktu 2,5 tahun. Penghematan bahan bakar yang didapatkan dari pengaplikasian ORC sekitar 10%  - 15% [14].
Zhu dkk [9] melakukan tinjauan studi kasus mengenai evaluasi ekonomi untuk sistem WHR di kapal. Untuk membuat perbandingan yang baik, tipe mesin, jenis kapal, konfigurasi WHR, kondisi evaluasi, dan kinerja ekonomi, hasilnya, waktu pengembalian modal dari berbagai studi kasus berkisar antara 3 - 8 tahun. [11] Dalam kasus ini dengan fluida kerja yang digunakan R1234ze, R245fa, R600, dan R600a
didapatkan waktu pengembalian modal masing-masing 6,52, 6,19, 6,31 dan 6,42 tahun yang disajikan dalam tabel 5.
Tabel 5. Waktu pengembalian modal Item R1234ze R245fa R600 R600a 1 2 3 4 5 Waktu Pengembalian Modal (Tahun) 6.52 6,19 6,31 6,42

## 4. KESIMPULAN
Karya ini menyajikan survei literatur mengenai penelitian tentang penggunaan siklus Rankine organik untuk pemulihan limbah panas di kapal, dan memberikan kesimpulan potensi dan tantangan penggunaan teknologi ini dalam kapal yang ada saat ini dan pada bangunan baru. Limbah panas yang tersedia dan energi  yang  dapat  diperoleh  kembali  diperkirakan.  Integrasi  di  kapal,  pemilihan  jenis  fluida  dan komponen  juga  di  sediakan.  Kelayakan  ekonomi  juga  diperkirakan.  Analisis  dalam  tulisan  ini menunjukkan bahwa gas buang mesin merupakan sumber panas yang cocok untuk sistem ORC di kapal dengan fluida kerja R600, R1234ze yang direkomendasikan dikarenakan memiliki nilai ODP nol dan lebih  rendah  GWP,  unit  komponen  yang  di  gunakan  sebaiknya  menggunakan  shell  and  tube  untuk evaporator dan exchanger pelat untuk kondensor, penggunaan ekspander turbin lebih di rekomendasikan dengan bebagai kelebihannya pada aplikasi pemulihan panas gas buang. Penggunaan pompa sentrifugal lebih cocok karena laju aliran volume fluida kerja yang lebih besar dan rasio tekanan yang lebih tinggi. Dengan  aplikasi  ORC  selain  mengurangi  emisi  gas  rumah  kaca  seperti  CO 2 ,  NOx,  dan  SOx  juga penghematan bahan bakar pelayaran sekitar 10% - 15% dan waktu pengembalian modal lebih cepat 6,19 – 6,52 tahun sehingga sistem ORC layak untuk diterapkan di kapal.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Pada  kesempatan  ini  kami  sampaikan  terima  kasih  kepada  Prodi  Teknik  Mesin  Institut  Teknologi Nasional Bandung yang telah banyak membantu dan memfasilitasi dalam penyusunan jurnal ini. Tak lupa  pula  kami  sampaikan  terimakasih  kepada  teman-teman  yang  telah  memberikan  dukungan, semangat serta masukan dalam menyelesaikan jurnal ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Lion, S., Vlaskos, I. and Taccani, R. (2020) “A review of emissions reduction technologies for low and  medium  speed  marine  Diesel  engines  and  their  potential  for  waste  heat  recovery”, Energy Conversion and Management. Elsevier Ltd.
[2] Mohammad Asiz M. (2017) “perancangan siklus rankine organik untuk pemanfaatan gas buang pada PLTU di Indonesia”, Jurnal Rekayasa Hijau , No. 2, Vol. 1.
[3] Shu, G. et al. (2017) “Operational profile based thermal-economic analysis on an Organic Rankine cycle  using  for  harvesting  marine  engine’s  exhaust  waste  heat”, Energy  Conversion  and Management , 146, pp. 107–123.
[4] Saleh, B. et al. (2007) “Working fluids for low-temperature organic Rankine cycles”, Energy , 32(7), pp. 1210–1221.
[5] Villarini, M. et al. (2014) “State of art of small scale solar powered ORC systems: A review of the different typologies and technology perspectives”, in Energy Procedia . Elsevier Ltd, pp. 257–267.
[6] Zhang,  X.  et  al.  (2016)  “Comparative  study  of  waste  heat  steam  SRC,  ORC  and  S-ORC  power generation  systems  in  medium-low  temperature”, Applied  Thermal  Engineering ,  106,  pp.  1427– 1439.
[7] Michos, C.N. et al. (2017) “Analysis of the backpressure effect of an Organic Rankine Cycle (ORC) evaporator  on  the  exhaust  line  of  a  turbocharged  heavy  duty  diesel  power  generator  for  marine applications”, Energy Conversion and Management , 132, pp. 347–360.
[8] Badescu, V. et al. (2017) “Design and operational procedures for ORC-based systems coupled with internal  combustion  engines  driving  electrical  generators  at  full  and  partial  load”, Energy Conversion and Management , 139, pp. 206–221.
[9] Zhu, S., Zhang, K. and Deng, K. (2020) “A review of waste heat recovery from the marine engine with  highly  efficient  bottoming  power  cycles”, Renewable  and  Sustainable  Energy  Reviews . Elsevier Ltd.
[10] Saha, M. et al. (2023) “A review of thermoelectric generators for waste heat recovery in marine applications”, Sustainable Energy Technologies and Assessments . Elsevier Ltd.
[11] Yang, M.H. and Yeh, R.H. (2015) “Thermodynamic and economic performances optimization of an organic Rankine cycle system utilizing exhaust gas of a large marine diesel engine”, Applied Energy , 149, pp. 1–12.
[12] Hatami, M., Ganji, D.D. and Gorji-Bandpy, M. (2014) “A review of different heat exchangers designs for increasing the diesel exhaust waste heat recovery”, Renewable and Sustainable Energy Reviews . Elsevier Ltd, pp. 168–181.
[13] Bao,  J. and Zhao, L. (2013)  “A review of working  fluid  and  expander selections for organic Rankine cycle”, Renewable and Sustainable Energy Reviews , pp. 325–342.
[14] Mondejar, M.E. et al. (2018) “A review of the use of organic Rankine cycle power systems for maritime applications”, Renewable and Sustainable Energy Reviews . Elsevier Ltd, pp.
[15] Lion, S. et al. (2017) “A review of waste heat recovery and Organic Rankine Cycles (ORC) in on-off  highway  vehicle  Heavy  Duty  Diesel  Engine  applications”, Renewable  and  Sustainable Energy Reviews . Elsevier Ltd, pp. 691–708.
[16] Omar, A. et al. (2019) “A review of unconventional bottoming cycles for waste heat recovery: Part II – Applications”, Energy Conversion and Management . Elsevier Ltd, pp. 559–583.
[17] Saghafifar,  M.  et  al.  (2019)  “A  review  of  unconventional  bottoming  cycles  for  waste  heat recovery:  Part  I  –  Analysis,  design,  and  optimization”, Energy  Conversion  and  Management . Elsevier Ltd.