Upaya mewujudkan sistem transportasi yang lebih hemat energi dan rendah emisi tidak hanya bergantung pada pengembangan kendaraan, tetapi juga pada peningkatan efisiensi sistem pendukungnya. Salah satunya adalah sistem pengkondisian udara (Heating, Ventilation, and Air Conditioning/HVAC), yang merupakan salah satu komponen dengan konsumsi energi terbesar pada kereta api setelah sistem traksi. Menjawab tantangan tersebut, Fathurrahman Yudhi Nugraha, mahasiswa Program Doktor Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Indonesia (FTUI), berhasil mengembangkan teknologi AC kereta hemat energi yang mampu meningkatkan efisiensi sistem HVAC sekaligus menjaga kenyamanan termal penumpang. Inovasi ini berpotensi mendukung pengembangan transportasi publik yang lebih efisien, nyaman, dan rendah emisi.
Atas penelitian tersebut, Fathurrahman berhasil meraih gelar Doktor dengan Indeks Prestasi Kumulatif (IPK) sempurna 4,00 dan predikat Sangat Memuaskan. Ia resmi menjadi Doktor ke-139 dari Departemen Teknik Mesin sekaligus Doktor ke-692 di lingkungan FTUI. Penelitiannya dituangkan dalam disertasi berjudul Pengembangan Model dan Evaluasi Eksperimental Kinerja Loop Thermosyphon Heat Exchanger (LTHX) dan Sintesis Integrasinya untuk Pencapaian Kenyamanan Termal dan Peningkatan Efisiensi pada Sistem Pengkondisian Udara di Kereta.
Di wilayah beriklim tropis seperti Indonesia, sistem HVAC kereta tidak hanya mengonsumsi energi dalam jumlah besar, tetapi juga masih menghadapi tantangan dalam menjaga kelembapan udara kabin sesuai standar kenyamanan internasional. Kelembapan yang terlalu tinggi dapat mengurangi kenyamanan penumpang sekaligus meningkatkan kebutuhan energi operasional. Berangkat dari permasalahan tersebut, Fathurrahman mengembangkan integrasi Loop Thermosyphon Heat Exchanger (LTHX), yaitu teknologi penukar kalor pasif yang memanfaatkan perpindahan kalor alami untuk mengoptimalkan kinerja sistem HVAC.
Teknologi LTHX yang dikembangkan mampu menjalankan dua fungsi sekaligus, yaitu mendinginkan udara sebelum memasuki kondensor (condenser air precooling) serta memanaskan kembali (reheat) udara setelah proses dehumidifikasi tanpa memerlukan tambahan konsumsi energi listrik. Berbeda dengan sistem konvensional yang masih bergantung pada konsumsi daya tambahan, pendekatan ini mampu meningkatkan efisiensi pendinginan melalui pemanfaatan perpindahan kalor secara alami.
Untuk memvalidasi teknologi tersebut, Fathurrahman mengembangkan model matematis sekaligus melakukan pengujian eksperimental pada berbagai konfigurasi sistem. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan fluida kerja R134a dengan fill ratio sebesar 28% memberikan performa terbaik dalam meningkatkan efektivitas perpindahan panas. Integrasi LTHX terbukti mampu menurunkan temperatur udara yang masuk ke kondensor, mengurangi beban kerja kompresor, serta meningkatkan efisiensi keseluruhan sistem pendingin udara.
Selain menghemat energi, penelitian ini juga berhasil meningkatkan kenyamanan termal penumpang. Hasil pengujian menunjukkan bahwa sistem mampu menjaga kelembapan relatif (relative humidity) kabin tetap berada di bawah 65%, sesuai standar kenyamanan internasional. Sebagai perbandingan, pada sistem konvensional kelembapan udara dapat mencapai lebih dari 81% pada kondisi operasi tertentu. Dengan kondisi udara yang lebih nyaman dan stabil, teknologi ini berpotensi meningkatkan kualitas layanan transportasi publik sekaligus menekan konsumsi energi operasional kereta.
Keunggulan lain dari penelitian ini adalah kemudahan implementasinya di dunia industri. Sistem LTHX dapat diproduksi menggunakan proses manufaktur yang telah umum diterapkan pada industri HVAC sehingga tidak memerlukan perubahan besar terhadap desain sistem yang sudah ada. Hal ini membuka peluang penerapan teknologi tersebut, baik pada armada kereta baru maupun melalui proses retrofit pada kereta yang telah beroperasi. Selain di sektor perkeretaapian, konsep serupa juga berpotensi diterapkan pada sistem pengkondisian udara bangunan maupun berbagai moda transportasi lain yang membutuhkan efisiensi energi tinggi.
Dekan Fakultas Teknik Universitas Indonesia, Prof. Kemas Ridwan Kurniawan, S.T., M.Sc., Ph.D., mengapresiasi capaian Fathurrahman. “Riset ini menunjukkan bagaimana inovasi di bidang teknik mesin mampu menjawab tantangan nyata industri transportasi melalui teknologi yang lebih efisien, hemat energi, dan tetap mengutamakan kenyamanan pengguna. Inovasi seperti ini sangat penting untuk mendukung transformasi sektor transportasi menuju sistem yang lebih berkelanjutan dan rendah emisi. FTUI akan terus mendorong lahirnya penelitian yang tidak hanya unggul secara akademik, tetapi juga siap diimplementasikan dan memberikan manfaat nyata bagi masyarakat serta industri,” ujar Prof. Kemas.
Fathurrahman menjelaskan bahwa penelitian ini dilandasi oleh kebutuhan untuk menghadirkan sistem pendingin udara yang lebih efisien tanpa mengorbankan kenyamanan penumpang. “Kami berupaya mengembangkan solusi yang memanfaatkan perpindahan kalor secara pasif sehingga sistem HVAC dapat bekerja lebih efisien dengan konsumsi energi yang lebih rendah. Harapannya, teknologi ini dapat menjadi alternatif yang mudah diterapkan oleh industri perkeretaapian dalam meningkatkan kualitas layanan sekaligus mendukung upaya penghematan energi,” ungkap Fathurrahman.
Hasil penelitian tersebut dipresentasikan dalam Sidang Terbuka Promosi Doktor yang diselenggarakan pada 3 Juli 2026. Sidang dipimpin oleh Prof. Dr.-Ing. Ir. Dalhar Susanto sebagai Ketua Sidang, dengan Prof. Dr.-Ing. Ir. Nandy Setiadi Djaya Putra sebagai promotor dan Dr. Eng. Arnas, S.T., M.T., sebagai ko-promotor. Dewan penguji terdiri atas Dr. Muhamad Yulianto, S.T., M.T., Prof. Dr. Ir. Imansyah Ibnu Hakim, M.Eng., Prof. Dr. Ir. Muhammad Idrus Alhamid, Dr. Ir. Budihardjo, Dipl.-Ing., serta Dr. Eng. Sholahudin, S.T., M.Sc.
***
Kantor Komunikasi Publik
Fakultas Teknik Universitas Indonesia
