 |
| Energi hijau merupakan dambaan banyak orang, tapi bagaimana menyimpannya? (sumber foto : http://www.techbu.com/) |
"Mengapa kita mengabaikan hal yang kita tahu? Kita tahu bahwa matahari
tidak selalu bersinar dan bahwa angin tidak selalu bertiup "Jadi menurut mantan Menteri Energi AS James Schlesinger dan
Robert L. Hirsch pada musim semi lalu di The Washington Post (2009),
menunjukkan bahwa karena energi terbarukan menghasilkan daya hanya sesekali. ,
"matahari dan angin mungkin hanya memberikan persentase sederhana dari Energi
AS di masa depan."
Tak peduli bahwa Schlesinger gagal untuk mengungkapkan bahwa dia duduk di
dewan direksi dari Peabody Energy, perusahaan batubara swasta terbesar di dunia-
sebuah bisnis dengan kehilangan yang besar jika masa depan Pembangkit Listrik
Tenaga Surya dan Angin. Tapi setidaknya ia dan penulis mendapatkan sebagian
yang diungkapannya benar. Manfaat dari angin dan matahari sebagian besar hanya
sekali- sejauh ini. Tapi entah bagaimana kedua orang tersebut melewatkan fakta
bahwa pencarian yang massif untuk penyimpanan listrik yang terjangkau untuk mengatasi
masalah tersebut berjalan dengan baik.
Selama beberapa dekade,
"paritas grid" telah menjadi kuburan untuk energi alternatif. Ocehan
dari kritikus adalah bahwa teknologi seperti angin dan matahari tidak bisa
bersaing, dengan sumber listrik konvensional, seperti batubara dan nuklir,
tanpa potongan pajak pemerintah besar atau subsidi langsung. Tapi tiba-tiba,
dengan kemajuan teknologi yang cepat dan pertumbuhan ekonomi dari manufaktur, tenaga
angin sekarang hampir berada pada paritas grid - yang berarti harganya kurang
lebih sama untuk menghasilkan listrik dari angin seperti halnya dari batubara.
Dan hari-hari dimana tenaga surya mencapai paritas grid mungkin hanya setengah
dekade lagi.
Jadi dengan paritas grid
sekarang menjulang, menemukan cara untuk menyimpan jutaan watt listrik berlebih
untuk saat-saat angin tidak bertiup dan matahari tidak bersinar adalah tujuan
yang suci. Dan ada tanda-tanda bahwa tujuan ini - hari ketika skala besar
penyimpanan energi menjadi praktis dan hemat biaya - mungkin akan segera tiba.
Beberapa teknologi yang dapat menyimpan jumlah energi yang cukup besar sudah
dikerahkan. Lainnya, termasuk setidaknya beberapa dengan janji besar, terletak
di atas cakrawala teknologi.
Pendekatan penyimpanan
baru termasuk perbaikan baterai lithium ion yang ada dan skema untuk menyimpan
energi sebagai udara terkompresi volume besar di kubah geologi yang luas. Ide
lain adalah untuk menciptakan sebuah jaringan baterai padat energi kecil ke
dalam puluhan juta rumah. Dalam skema seperti " penyimpanan terdistribusi
", utilitas komputer bisa mengkoordinasikan arus listrik melalui
"smart grid" yang terus berkomunikasi dengan - dan menyesuaikan
aliran listrik dari dan - baterai lokal. Hal ini bahkan akan mencakup baterai
kendaraan plug-in hybrid atau kendaraan listrik
di masa depan.
Dan satu terobosan pada
Tahun 2008 bahkan bisa memenuhi mimpi lama ahli kimia untuk memproduksi bahan
bakar yang sangat bersih dan dapat disimpan dengan menggunakan kelebihan
listrik yang dihasilkan dari sumber terbarukan untuk menghasilkan hidrogen
murah, yang kemudian dapat digunakan dalam sel bahan bakar untuk listrik rumah
dan mobil.
Dalam dunia yang
mengutamakan bahan bakar fosil, mencari cara untuk menyimpan listrik memang
tidak menjadi perhatian uatama : Pembangkit tenaga listrik di seluruh jaringan
listrik regional tinggal membakar lebih banyak bahan bakar saat permintaan
tinggi. Tapi skala besar penyimpanan listrik menjanjikan perubahan dalam industri
energi, membebaskan energi alternatif dari batasan intermittence. Ini berarti
bahwa jika pembangkit angin atau surya merupakan cara termurah dan paling
bersih untuk menghasilkan tenaga, maka tidak akan peduli ketika matahari
bersinar atau angin bertiup.
Salah satu pendekatan
penyimpanan yang tampak tampaknya jelas: untuk meningkatkan teknologi baterai.
Gambaran yang efisien adalah baterai besar yang dapat menyimpan puluhan juta
watt-jam. Hari ini, sebagian besar panel surya baru fotovoltaik tersambung ke
grid, menggunakannya sebagai baterai raksasa, mendorong kelebihan daya ke grid
ketika panel surya memberikan listrik yang berlebih. Bangunan ini kemudian
menarik daya dari grid ketika matahari tidak bersinar, dengan meteran yang
berputar ke belakang dan ke depan dengan pasang surut dan aliran listrik.
Dengan atap surya relatif sedikit namun dalam bermain, utilitas mengelola
setiap pasang surut dengan menarik ke bawah dan kesamping pembangkitan pada
pembangkit listrik konvensional yang dirancang untuk menyeimbangkan penawaran
dan permintaan berfluktuasi.
Sebuah dunia tenaga
surya dan angin yang lebih kuat mungkin lebih baik dilayani oleh semacam
baterai raksasa - atau, lebih mungkin, banyak dari mereka, didistribusikan
secara luas. Konsep dasar telah terbukti. Sejak tahun 2003, cadangan baterai
terbesar di dunia telah menyimpan energi untuk seluruh kota: Fairbanks, Alaska.
Terisolasi seperti itu, dan bukan bagian dari setiap grid listrik regional,
wilayah metropolitan dari sekitar 100.000 penduduk memerlukan suplai listrik
terus menerus lebih daripada kebanyakan: Di musim dingin suhu dibawah nol
derajat dapat membekukan benda dalam waktu dua jam. Enam tahun lalu, kota ini
memasang baterai nikel-kadmium besar, teknologi yang sama digunakan selama
bertahun-tahun di komputer laptop dan perangkat portable lainnya.
Bertempat di sebuah gudang raksasa, baterai seberat 1.300 ton – lebih besar
dari lapangan sepak bola, dan dapat mennghasilkan 40 juta watt. Namun, baterai
Fairbanks hanya menyediakan listrik yang cukup untuk sekitar 12.000 penduduk
selama tujuh menit. Itu sudah cukup untuk mencegah pemadaman di 81 kota di dua
tahun pertama baterai beroperasi.
Namun penyimpanan yang efektif listrik dari surya atau angin menunjukkan
bahwa untuk menghasilkan kekuatan setara salah satu PLTU besar memerlukan
baterai yang lebih banyak ratusan kali lebih besar dari Fairbanks.
Satu kemungkinan jawaban? Di Jepang, apa yang disebut baterai
"aliran" telah digunakan selama bertahun-tahun untuk menyimpan
listrik cadangan di pabrik industri. Baterai Konvensional menyimpan energi
dalam bentuk kimia. Dengan baterai aliran, bahan kimia bermuatan dipompa ke
tangki penyimpanan, memungkinkan masih banyak bahan kimia yang dapat diisi dan
dipompa pergi, lalu dipompa kembali ke bagian aktif dari baterai dan ditarik
sesuai kebutuhan. Salah satu keuntungan besar: Baterai "ukuran" dapat
diperluas dengan hanya menambahkan lebih banyak bahan kimia dan tangki
penyimpanan lebih. Pada tahun 2003, utilitas lokal di Pulau Raja kecil, di lepas
pantai Australia, memasang baterai aliran besar untuk menyerap dan kemudian
melepaskan listrik berlebih dari sebuah pembangkit listrik tenaga angin (PLTB).
Sebagai teknologi pembangkitan energi alternatif,
biaya akan menjadi kunci untuk menentukan mana baterai atau teknologi
penyimpanan yang dapat digunakan. Selain kekhawatiran ekonomi seperti bahan
baku dan biaya pemeliharaan dan daya tahan, teknologi penyimpanan menghadapi
beberapa kerugian dalam “efisiensi round trip". Tak pelak lagi, beberapa
energi hilang karena masuk ke dalam penyimpanan, dan hilang lagi karena keluar.
Saat ini, harapan yang naik tinggi pada baterai lithium
ion, karena mereka memiliki efisiensi round trip yang mengesankan, dapat
dikemas dalam kepadatan energi yang tinggi, dan dapat mengisi dan diisi ribuan kali
sebelum menjadi rusak. Karena sifat-sifat tersebut, teknologi baterai lithium-ion
telah menjadi semakin dominan dalam komputer laptop dan ponsel. Pada skala yang
jauh lebih besar, baterai ion lithium yang kuat mensuplai energi pada Roadster-listrik
Tesla yang mahal, dan dijadwalkan untuk menjadi energi Chevy Volt plug-in
hybrida tahun depan.
Di grid, percobaan lithium ion sudah berlangsung. Satu perusahaan, General
Electric yang didukung A123 Systems, mengumumkan akhir tahun 2008 bahwa ia
telah dikontrak untuk menginstal dua megawatt lithium ion Unit penyimpanan pada
pembangkit listrik California yang dimiliki oleh raksasa utilitas global AES.
Namun, lithium ion tetap menjadi teknologi yang relatif mahal - 10 kali
lebih mahal daripada baterai asam timbal dengan kapasitas setara. Peningkatan
teknologi dan skala manufaktur harus menurunkan biaya lithium dari waktu ke
waktu, tetapi pada saat itu terjadi, dunia harus menunggu jalan ke pintu dimana
seseorang menemukan cara untuk membangun sebuah baterai yang lebih baik.
Awal tahun ini, IBM mengungkapkan bahwa pihaknya meluncurkan program
penelitian besar ke dalam apa yang tampak seperti teknologi yang lebih
menjanjikan - baterai lithium logam-udara. Bulan lalu, sebuah perusahaan
bernama PolyPlus mengumumkan bahwa mereka telah berhasil mengembangkannya.
Baterai PolyPlus dan teknologi IBM memberikan kepadatan energi 10 kali
lebih menakjubkan daripada teknologi ion terbaik bahkan dibandingkan dengan lithium.
Itu berarti bahwa, untuk pon per pon, mereka menawarkan kepadatan energi dari
bensin. Alasan utama mereka dapat menyimpan begitu banyak energi adalah bahwa
mereka menggunakan oksigen, yang diambil dari udara, di tempat dari beberapa
reaktan kimia yang digunakan juga oleh sepupu mereka, baterai ion lithium.
Ada satu ganjalan besar: Air bukan hanya mengandung oksigen, tetapi juga
mengandung kelembaban, dan lithium memiliki kebiasaan buruk bertindak seperti
bensin tersulut bila terkena uap air, menciptakan resiko nyata dari kebakaran
dan ledakan. Chandrasekhar Narayan, manajer ilmu pengetahuan dan teknologi di
IBM Almaden Research Center dekat San Jose, California, telah menyarankan bahwa
ia akan mengambil lima sampai 10 tahun untuk mengembangkan membran efektif yang
akan melewatkan oksigen ke dalam baterai sekaligus menjaga kelembaban tetap diluar.
Masih diawang-awang, ada "kendaraan untuk grid" penyimpanan, atau
"carbitrage." Gagasan menarik ini menjadi gantungan dari jutaan baterai
mobil plug-in hybrid atau mobil listrik yang akan digunakan di masa depan. Ada
alasan untuk percaya skema ini bisa bekerja. Lebih dari 90 persen dari mobil
menunggu, dan selain dari hari mereka digunakan untuk perjalanan jauh, sebagian
besar kapasitas penyimpanan energi penuh mereka pergi tidak terpakai.
Sebuah mobil yang menganggur dapat menghasilkan sebanyak 10 kilowatt
listrik, cukup untuk memenuhi permintaan rata-rata 10 rumah, menurut Willett
Kempton, direktur dari Pusat Karbon bebas Integrasi Daya di University of Delaware.
Dengan kendaraan teknologi grid, dikendalikan oleh sebuah array meter cerdas,
pemilik mobil terpasang di rumah atau bekerja dapat memungkinkan grid untuk
mengalirkan daya yang tidak terpakai pada saat-saat permintaan tinggi jangka
pendek. Sebaliknya, mobil bisa diisi ulang ketika permintaan rendah.
Kekuatan yang tersimpan dalam mobil-mobil listrik, atau di mana saja di
grid, tidak mungkin berasal dari baterai saja. Pada bulan Maret, yang berbasis
di Texas EEStor mengumumkan bahwa mereka telah menerima verifikasi dari pihak
ketiga dengan teknologi "ultracapacitor". Perusahaan tersebut
mengklaim memiliki perangkat ringan, yang dianugerahi paten AS Desember lalu,
bisa menyimpan listrik dalam jumlah besar jauh lebih cepat dari baterai apapun
dan dapat melakukannya dengan biaya lebih rendah.
Seperti baterai, kapasitor bank. Kapasitor konvensional kecil telah di
mana-mana dalam perangkat elektronik sejak awal ditemukannya Radio. Tapi
kapasitor, sejauh ini, belum mampu untuk menyimpan listrik cukup lama untuk
bersaing dengan baterai. Mereka telah digunakan sebagai perangkat dengan
tingkat fluktuasi tegangan keluar atau menyimpan power sebentar yang mendekati
keluaran sesaat.
EEStor mengklaim bahwa perangkatnya, yang seperempat berat dari baterai
lithium ion, dapat menyimpan muatan besar selama beberapa hari. Patennya
menggambarkan perangkat seberat 281 pon yang akan memiliki biaya yang sama dengan
paket seberat setengah ton lithium ion baterai yang terpasang pada Tesla
Roadster. Perusahaan Ultracapacitors belum membuktikan diri dalam produk
komersial. Tapi raksasa industri Lockheed Martin telah mendaftar dengan EEStor
menggunakan ultra kapasitor masa depan dalam aplikasi pertahanan, dan Zenn
Motors berbasis di Toronto juga telah mengambil hak milik di EEStor, mengatakan
akan memiliki mobil listrik di jalan menggunakan teknologi tersebut pada Tahun 2010.
Jika baterai yang maju atau ultracapacitors bukan jawaban akhir, mungkin
menggunakan kelebihan listrik untuk membuat hidrogen yang dapat disimpan akan menjadi
pilihan. Hidrogen dapat dihasilkan melalui elektrolisis sederhana, tetapi
kendala teknis dan biaya telah membuat elektrolisis tidak praktis. Hari ini,
skala industri hidrogen diproduksi menggunakan gas alam sebagai bahan baku yang
tidak terlalu bersih.
Tapi itu mungkin telah mulai berubah musim panas lalu ketika MIT
mengumumkan bahwa tim yang dipimpin oleh ahli kimia Daniel Nocera telah membuat
suatu "penemuan besar" yang menggunakan jenis baru katalis
menggunakan kobalt dan fosfat - bahan yang melimpah dan tidak beracun - untuk
memulai elektrolisis.
Pengamat luar mengatakan proses bisa menjadi revolusioner: membuka
kemungkinan bahwa listrik dilakukan setiap saat dengan sinar matahari atau
angin dapat disimpan dengan hanya membelah (dan kemudian mengkombinasikan)
molekul air yang berlimpah, bahkan mungkin air laut bisa diminum. Terobosan ini
telah dikatakan oleh ilmuwan ilmuwan Inggris James Barber dari Imperial College
London dalam laporannya "implikasi besar untuk kesejahteraan masa depan
umat manusia." Para Xconomy situs web pada bulan April bahwa Nocera
diam-diam membentuk sebuah perusahaan startup bernama Sun Catalytics. Upaya
untuk mencapai Nocera atas tanggapan tidak berhasil.
Dan ada kemajuan yang dibuat pada bagian depan yang sama sekali berbeda -
dengan menggunakan kelebihan listrik untuk memompa udara yang dikompresi ke
dalam gua-gua, kubah garam, dan sumur gas alam tua, dan kemudian melepaskan
udara untuk memutar turbin PLTU, menurunkan jumlah bahan bakar yang dikonsumsi
sebanyak 70 persen. Sebuah konsorsium utilitas di Iowa, Minnesota, dan Dakota
sudah bekerja sama dengan AS Nasional Sandia Laboratories mengembangkan sistem kompresi
udara raksasa sebesar 268 megawatt. Disebut Taman Energi Iowa Stored yang akan
menyimpan kelebihan energi dari angin industri berkembang di kawasan itu.
Sumber :
The Challenge for Green Energy: How to Store Excess Electricity (Jon R Louma)
Comments
Post a Comment