Izzat Qolbi Hendrinov

Pressurized Hydrogen Optimization

Material

Plastik. Plastik memiliki kekuatan dan ketahanan terhadap tekanan yang cukup untuk menahan tekanan hidrogen 8 bar. Contoh material yang sering digunakan adalah polietilena tinggi (HDPE) atau polipropilena (PP). Material plastik ini relatif ekonomis dan memiliki kualitas tahan tekanan yang baik.

Komposit Serat. Jika mencari kekuatan yang lebih tinggi dengan bobot yang lebih ringan, material komposit serat dapat menjadi pilihan yang baik. Contoh material yang dapat digunakan adalah serat karbon atau serat fiberglass yang diperkuat dengan resin epoksi. Namun, perlu diperhatikan bahwa material komposit serat mungkin memerlukan proses produksi yang lebih rumit dan biaya yang lebih tinggi daripada plastik.

Aluminium. Aluminium adalah logam yang ringan dan relatif terjangkau. Meskipun aluminium tidak memiliki kekuatan sebanding dengan baja, namun dapat menjadi pilihan yang baik untuk aplikasi penyimpanan hidrogen dengan tekanan 8 bar. Aluminium dapat digunakan untuk membuat tangki dengan metode pembentukan atau penyambungan yang sesuai dengan batasan anggaran yang ditetapkan.

Tangki

Kapasitas dan bentuk. Rancang tangki dengan kapasitas 1 liter yang sesuai dengan kebutuhan. Pertimbangkan menggunakan bentuk tangki silinder yang sederhana dan efisien dalam memanfaatkan ruang, sehingga mengurangi biaya produksi.

Desain. Membuat desain tangki yang sederhana dengan jumlah komponen yang minimal. Desain yang kompleks cenderung lebih mahal dalam hal produksi dan perakitan. Hindari fitur-fitur yang tidak diperlukan agar dapat menghemat biaya produksi.

Proses produksi. Pertimbangkan metode produksi yang efisien dan murah untuk membangun tangki. Teknik blow molding atau molding injeksi pada plastik dapat menjadi pilihan yang baik untuk menghasilkan tangki dengan biaya produksi yang lebih rendah. Pastikan metode produksi yang dipilih sesuai dengan material dan desain tangki yang dipilih.

Segel

Berulir. Menggunakan sistem penyegelan berulir yang umum digunakan pada tangki dan wadah tekanan. Sistem ini melibatkan penggunaan ulir pada tutup tangki yang cocok dengan ulir pada badan tangki. Penyegelan berulir yang baik dapat mencegah kebocoran hidrogen dan memastikan keamanan sistem penyimpanan.

O-Ring: Mempertimbangkan penggunaan segel O-ring untuk penyegelan antara tutup tangki dan badan tangki. Segel O-ring adalah cincin elastomer yang ditempatkan di dalam alur di sekitar permukaan penyegelan. Saat tutup tangki dipasang, segel O-ring memberikan penyegelan yang tahan tekanan dan tahan terhadap kebocoran.

Sealant Kimia. Penggunaan sealant kimia juga dapat menjadi solusi penyegelan yang ekonomis. Sealant kimia adalah bahan yang diterapkan di antara permukaan penyegelan untuk mengisi celah dan mencegah kebocoran. Ada berbagai jenis sealant kimia yang tersedia, seperti sealant berbasis silikon atau poliuretan. Pastikan memilih sealant yang kompatibel dengan bahan tangki dan cocok untuk lingkungan penyimpanan hidrogen.

Komponen Tambahan

Katup Pelepas Tekanan. Memilih katup pelepas tekanan yang kompatibel dengan tekanan operasional sistem penyimpanan. Katup ini berfungsi untuk mengurangi tekanan secara otomatis jika terjadi peningkatan tekanan yang berlebihan dalam tangki, sehingga mencegah bahaya kelebihan tekanan. Pilihlah katup yang ekonomis namun tetap handal dan sesuai dengan persyaratan keamanan.

Manometer. Menggunakan manometer yang terjangkau untuk memantau tekanan di dalam tangki. Manometer ini memberikan informasi visual tentang tekanan hidrogen yang ada dalam sistem. Pilih manometer dengan rentang tekanan yang sesuai dan tahan terhadap korosi serta sesuai dengan batasan anggaran yang telah ditetapkan. Konektor dan Sambungan: Menggunakan konektor dan sambungan yang aman, terjangkau, dan sesuai dengan kebutuhan sistem penyimpanan hidrogen. Pilihlah konektor yang dapat menahan tekanan yang diinginkan dengan baik, serta mudah dipasang dan dilepas. Perhatikan juga kompatibilitas material konektor dengan hidrogen untuk menghindari korosi atau reaksi yang tidak diinginkan.

Pelindung dan Penahan Getaran: Mempertimbangkan penggunaan pelindung atau penahan getaran yang sesuai untuk melindungi tangki dan komponen sistem penyimpanan hidrogen dari benturan atau guncangan yang dapat merusak. Pelindung atau penahan getaran ini dapat berupa bantalan karet atau material serupa yang terjangkau dan efektif dalam melindungi sistem.

Label dan Tanda Peringatan: Menyertakan label dan tanda peringatan yang jelas pada sistem penyimpanan hidrogen. Hal ini penting untuk memberikan informasi tentang jenis gas yang disimpan, tekanan yang aman, dan instruksi keamanan yang relevan. Label dan tanda peringatan harus terlihat dengan jelas, mudah dibaca, dan tahan lama agar dapat memenuhi persyaratan keselamatan.

Sertifikasi

Sertifikasi Keselamatan: Memastikan sistem penyimpanan hidrogen memenuhi persyaratan keselamatan yang ditetapkan oleh badan sertifikasi terkait. Misalnya, dalam konteks internasional, ISO 15869 adalah standar internasional yang berkaitan dengan tangki pemadat gas hidrogen. Memastikan bahwa desain mematuhi standar keselamatan yang relevan akan memberikan keyakinan bahwa sistem penyimpanan Anda dapat digunakan dengan aman.

Sertifikasi Kualitas. Menggunakan komponen dan material yang telah memiliki sertifikasi kualitas yang relevan, seperti ISO 9001. Sertifikasi ini menunjukkan bahwa produsen atau pemasok mematuhi standar kualitas yang ketat dalam produksi komponen atau material yang gunakan. Hal ini dapat memberikan keyakinan tambahan dalam hal keandalan dan kualitas produk yang peroleh.

Sertifikasi Lingkungan. Mempertimbangkan sertifikasi lingkungan seperti ISO 14001. Sertifikasi ini menunjukkan komitmen terhadap praktik yang berkelanjutan dan lingkungan yang lebih baik. Ini mungkin relevan dalam pemilihan material atau dalam penggunaan proses produksi yang berdampak rendah terhadap lingkungan.

Python Code

from scipy.optimize import minimize

harga_per_unit = 100000
kapasitas_per_unit = 1

budget_maksimal = 500000

def fungsi_tujuan(x):
   return -x

def kendala(x):
   return budget_maksimal (harga_per_unit * x[0])

kendala_anggaran = [{'type': 'ineq', 'fun': kendala}]

x0 = [0]

batas = [(0, None)]

def tampilkan_hasil(solusi):
   print("Status:", "Optimal" if 
solusi.success else "Tidak ditemukan solusi")
   print("Jumlah unit penyimpanan 
hidrogen yang akan dibeli:", solusi.x[0])
   print("Total kapasitas 
penyimpanan:", solusi.x[0] * kapasitas_per_unit, "liter")
   print("Total biaya:", solusi.x[0] * harga_per_unit, "Rupiah")

solusi = minimize(fungsi_tujuan, x0, method='SLSQP', bounds=batas, constraints=kendala_anggaran)

tampilkan_hasil(solusi)

Untuk menunjukan grafik mengenai optimisasi penyimpanan hidrogen antara kapasitas dan anggaran menggunakan kode:

Phyton Code Untuk mengoptimisasi penyimpanan hidrogen pada tekanan 8 bar dengan kapasitas 1 liter dan anggaran maksimal Rp500.000, dapat diselesaikan dengan phyton code dibawah :

from scipy.optimize import minimize

harga_per_unit = 100000  # Harga per unit penyimpanan hidrogen

kapasitas_per_unit = 1 # Kapasitas penyimpanan hidrogen per unit

budget_maksimal = 500000

def fungsi_tujuan(x):
   return -x

def kendala(x):
   return budget_maksimal - (harga_per_unit * x[0])

kendala_anggaran = [{'type': 'ineq', 'fun': kendala}]

x0 = [0]

batas = [(0, None)]

def tampilkan_hasil(solusi):
   print("Status:", "Optimal" if solusi.success else "Tidak ditemukan solusi")
   print("Jumlah unit penyimpanan 
hidrogen yang akan dibeli:", solusi.x[0])
   print("Total kapasitas 
penyimpanan:", solusi.x[0] * kapasitas_per_unit, "liter")
   print("Total biaya:", solusi.x[0] * harga_per_unit, "Rupiah")

solusi = minimize(fungsi_tujuan, x0, method='SLSQP', bounds=batas, constraints=kendala_anggaran)

tampilkan_hasil(solusi)

Kode di atas menggunakan fungsi tujuan untuk memaksimalkan jumlah unit penyimpanan hidrogen yang akan dibeli. Kendala anggaran diatur menggunakan fungsi kendala, yang memastikan bahwa total biaya tidak melebihi anggaran maksimal yang diberikan. Output akan menampilkan jumlah unit yang harus dibeli, total kapasitas penyimpanan, dan total biaya yang dibutuhkan. Di bawah ini merupakan hasil dari phyton code tersebut :

Untuk menunjukan grafik mengenai optimisasi penyimpanan hidrogen antara kapasitas dan anggaran dapat digunakan phyton code di bawah ini :

import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from scipy.optimize import minimize

harga_per_unit = 100000 kapasitas_per_unit = 1

budget_maksimal = 500000

def fungsi_tujuan(x):

   return -x

def kendala(x):

   return budget_maksimal - (harga_per_unit * x[0])

kendala_anggaran = [{'type': 'ineq', 'fun': kendala}]

x0 = [0]

batas = [(0, None)]

def tampilkan_hasil(solusi):

   print("Status:", "Optimal" if solusi.success else "Tidak ditemukan solusi")
   print("Jumlah unit penyimpanan hidrogen yang akan dibeli:", solusi.x[0])
   print("Total kapasitas penyimpanan:", solusi.x[0] * kapasitas_per_unit, "liter")
   print("Total biaya:", solusi.x[0] * harga_per_unit, "Rupiah")

solusi = minimize(fungsi_tujuan, x0, method='SLSQP', bounds=batas, constraints=kendala_anggaran)

tampilkan_hasil(solusi)

anggaran = np.linspace(0, 10, 100) kapasitas = anggaran * kapasitas_per_unit biaya = anggaran * harga_per_unit

plt.figure() plt.plot(anggaran, kapasitas, label='Kapasitas Penyimpanan') plt.plot(anggaran, biaya, label='Total Biaya') plt.axhline(solusi.x[0] * kapasitas_per_unit, color='r', linestyle='--', label='Jumlah Unit Optimal') plt.axvline(solusi.x[0], color='g', linestyle='--', label='Anggaran Optimal') plt.xlabel('Anggaran') plt.ylabel('Kapasitas/Biaya') plt.title('Optimisasi Penyimpanan Hidrogen') plt.legend() plt.grid(True) plt.show()