Sumber ilustrasi: Pixabay
20 Agustus 2026 10.40 WIB – Sains & Technology
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Desanomia [20.08.2026] Turbin gas merupakan salah satu teknologi penting dalam pembangkit listrik dan penerbangan. Sistem tersebut bekerja dengan memampatkan udara, mencampurnya dengan bahan bakar, kemudian membakar campuran tersebut untuk menghasilkan aliran gas bertekanan tinggi yang memutar turbin. Proses pemampatan tersebut membutuhkan energi sangat besar sehingga sebagian tenaga yang dihasilkan turbin justru digunakan kembali untuk menjalankan kompresor.
Pada turbin gas konvensional, sekitar separuh keluaran daya dapat digunakan hanya untuk memampatkan udara hingga mencapai tekanan yang dibutuhkan bagi pembakaran efisien. Energi tersebut tidak dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik atau memberikan daya dorong. Karena itu, para ilmuwan telah lama mencari sistem pembakaran yang mampu menciptakan tekanan sendiri tanpa memerlukan kompresor mekanis.
Sebuah terobosan terbaru dari Karlsruhe Institute of Technology (KIT) menunjukkan bahwa kebutuhan tersebut mungkin dapat dipenuhi melalui turbin hidrogen berbasis gelombang detonasi. Para peneliti berhasil mengoperasikan turbin gas tanpa kompresor selama 303 detik dan menghasilkan listrik menggunakan tekanan yang terbentuk langsung di dalam ruang pembakaran.
Pencapaian tersebut melampaui rekor NASA sebelumnya yang mencapai 250 detik. Sistem yang dikembangkan tim KIT menggunakan bentuk lanjutan dari pembakaran peningkat tekanan atau pressure-gain combustion, yaitu proses yang memanfaatkan pembakaran sangat cepat untuk menghasilkan kenaikan tekanan tanpa bantuan kompresor mekanis.
Percobaan sebelumnya hanya mampu mempertahankan operasi selama sepersekian detik. Ketika sistem dijalankan lebih lama, suhu dan tekanan yang sangat tinggi dapat menyebabkan ruang pembakaran meleleh. Pengujian terbaru berhasil memperpanjang waktu operasi menjadi lebih dari lima menit, menandai kemajuan besar dalam ketahanan dan kestabilan teknologi tersebut.
Profesor Daniel Banuti, Direktur Institute of Thermal Energy Technology and Safety, menjelaskan bahwa pencapaian tersebut menjadi langkah penting menuju sistem energi hidrogen yang sangat efisien dan fleksibel bagi masa depan tanpa bahan bakar fosil. Kemampuan menjalankan ruang pembakaran dalam waktu lebih lama memperlihatkan bahwa konsep tersebut mulai bergerak dari eksperimen singkat menuju teknologi yang dapat dikembangkan secara praktis.
Keuntungan utama rancangan KIT terletak pada penghilangan kompresor mekanis. Pada turbin gas yang digunakan di pembangkit listrik maupun mesin pesawat, kompresor bertugas menaikkan tekanan udara sebelum pembakaran dimulai. Menurut Banuti, proses tersebut dapat menghabiskan sekitar 50 persen tenaga turbin sehingga sebagian besar energi tidak tersedia untuk pembangkitan listrik.
Sistem baru menciptakan tekanan yang dibutuhkan langsung di dalam ruang pembakaran. Tekanan tersebut terbentuk melalui gelombang detonasi yang muncul akibat ketidakstabilan mekanika fluida di dalam aliran gas. Pola gelombang dan pusaran saling berinteraksi sehingga menghasilkan pembakaran cepat dengan kenaikan tekanan yang kuat.
Gelombang detonasi berbeda dari pembakaran biasa yang merambat relatif lambat melalui campuran bahan bakar dan udara. Detonasi bergerak jauh lebih cepat serta menghasilkan gelombang tekanan yang intens. Dalam sistem KIT, gelombang tersebut dimanfaatkan secara terkendali agar energi pembakaran dapat digunakan untuk menggerakkan turbin.
Penghilangan kompresor dapat membawa beberapa keuntungan sekaligus. Sistem berpotensi memiliki lebih sedikit komponen bergerak, kehilangan energi yang lebih rendah, konstruksi yang lebih ringan, serta efisiensi keseluruhan yang lebih tinggi dibandingkan turbin konvensional.
Teknologi tersebut sebenarnya dapat dijalankan dengan bahan bakar selain hidrogen. Namun, hidrogen dinilai sangat cocok karena memiliki laju reaksi yang sangat cepat dan mampu menghasilkan peningkatan tekanan yang stabil selama pembakaran.
Hidrogen juga memiliki keunggulan dalam konteks transisi energi. Berbeda dari gas alam, hidrogen dapat diproduksi menggunakan listrik dari sumber terbarukan seperti tenaga surya dan angin. Apabila proses produksinya menggunakan energi bersih, pembakaran hidrogen dapat menjadi bagian dari sistem energi dengan emisi karbon yang jauh lebih rendah.
Pada awal 2026, tim KIT juga menjadi kelompok pertama yang berhasil menghasilkan listrik dengan turbin gas hidrogen tanpa kompresor mekanis. Keberhasilan terbaru memperpanjang waktu operasi sekaligus menunjukkan bahwa pembangkitan listrik dapat berlangsung secara stabil meskipun sistem bekerja melalui pembakaran yang sangat cepat dan intens.
Menghubungkan ruang pembakaran berbasis detonasi dengan turbin menghadirkan tantangan rekayasa besar. Reaksi di dalam ruang berlangsung dalam waktu sangat singkat dan menghasilkan perubahan tekanan yang ekstrem. Energi tersebut harus dipindahkan menuju turbin tanpa menyebabkan ketidakstabilan, kerusakan, atau gangguan putaran.
Banuti menjelaskan bahwa perpindahan energi menjadi sangat sulit karena proses pembakaran berlangsung begitu cepat dan kuat. Tim KIT berhasil mengoperasikan turbin dalam kondisi tersebut sekaligus menghasilkan listrik, menjadikannya kelompok pertama yang menunjukkan proses tersebut secara nyata.
Keberhasilan tersebut membuka peluang pengembangan turbin yang lebih efisien untuk pembangkit listrik. Dengan mengurangi energi yang biasanya digunakan oleh kompresor, bagian lebih besar dari tenaga hasil pembakaran dapat diarahkan langsung untuk menghasilkan listrik.
Teknologi serupa juga berpotensi diterapkan dalam dunia penerbangan. Turbin tanpa kompresor dapat dirancang lebih ringan karena tidak memerlukan sejumlah komponen besar dan kompleks yang biasanya terdapat pada mesin turbin gas. Pengurangan bobot dapat menjadi keuntungan penting bagi pesawat masa depan yang menggunakan hidrogen sebagai bahan bakar.
Meskipun demikian, teknologi tersebut masih berada dalam tahap pengembangan. Para peneliti perlu memastikan bahwa sistem dapat bekerja dalam waktu jauh lebih lama, mempertahankan kestabilan di berbagai kondisi operasi, serta memenuhi standar keselamatan dan keandalan sebelum digunakan secara komersial.
Pengelolaan suhu juga tetap menjadi persoalan utama karena gelombang detonasi menghasilkan tekanan dan panas sangat tinggi. Material ruang pembakaran, sistem pendinginan, serta rancangan aliran gas harus mampu menahan kondisi ekstrem tanpa mengalami kerusakan.
Penggunaan hidrogen turut menghadirkan tantangan lain, termasuk penyimpanan, distribusi, dan penanganan bahan bakar yang sangat mudah bereaksi. Keuntungan efisiensi turbin perlu dikembangkan bersamaan dengan infrastruktur hidrogen yang aman dan rendah emisi.
Penelitian terbaru dari Karlsruhe Institute of Technology menunjukkan bahwa gelombang detonasi dapat digunakan untuk menciptakan tekanan di dalam ruang pembakaran sekaligus menggerakkan turbin tanpa kompresor mekanis. Turbin hidrogen tersebut berhasil beroperasi selama 303 detik dan menghasilkan listrik, melampaui rekor sebelumnya serta membuka jalan menuju sistem pembangkit yang lebih ringan, sederhana, dan efisien. Apabila tantangan kestabilan, material, dan infrastruktur hidrogen dapat diatasi, teknologi tersebut berpotensi digunakan dalam pembangkitan energi bersih dan penerbangan masa depan.
Diolah dari artikel:
“This hydrogen turbine turns controlled explosions into electricity” oleh Karlsruher Institut für Technologie (KIT). (njd)
Note: This article was made as part of a dedicated effort to bring science closer to everyday life and to inspire curiosity in its readers.
Link: https://www.sciencedaily.com/releases/2026/08/260803080919.htm
