Teknologi Penyimpanan Energi Listrik

 

Overview Berbagai Teknologi Penyimpanan Energi Listrik

Teknologi penyimpanan (storage technologies) membantu kita dalam mengelola dan mengontrol sesuatu yang kita simpan. Contohnya adalah sebuah tangki air di rumah kita, ia dapat menampung sejumlah volume air sesuai kapasitas tangki tersebut, untuk menjamin ketersediaan dan stabilitas suplai air dalam selang waktu tertentu. Fungsi tangki air tersebut dapat sangat dirasakan misalnya ketika pompa air kita mengalami kerusakan. Selama masih ada cadangan air yang tersimpan di dalam tangki, kita tetap dapat menggunakan air selagi proses perbaikan pompa air yang rusak.

 

Selain pada kasus kerusakan pompa air, manfaat tangki penyimpanan air dapat kita rasakan pula ketika debit sumber air kita berkurang, misalnya saat musim kemarau. Tanpa tangki penyimpanan, debit air keluaran pompa tidak cukup besar untuk memenuhi kebutuhan aktivitas kita sehari-hari. Namun dengan adanya tangki air, kita dapat mengisi tangki tersebut pada waktu kita tidak memerlukan air, misalnya pada malam hari, kemudian kita dapat pergunakan air dari tangki penyimpanan tersebut pada siang hari dengan debit yang mencukupi. Sehingga suplai air dapat lebih mudah kita kelola dan kita kontrol sesuai kebutuhan.

 

Pada artikel kali ini, kita tidak akan membahas lebih jauh mengenai penyimpanan air. Akan tetapi kita akan membahas mengenai teknologi penyimpanan energi listrik. Sama halnya dengan air, energi listrik juga memerlukan sistem atau teknologi penyimpanan, demi mencapai keuntungan-keuntungan tertentu. Contoh teknologi penyimpanan energi listrik yang paling banyak digunakan adalah baterai, yang digunakan dalam sistem starting dan suplai listrik standby pada kendaraan bermotor, digunakan pula pada sistem solar sel (pembangkit listrik tenaga surya), sistem turbin angin (pembangkit listrik tenaga bayu), alat elektronika dan telekomunikasi, jam dinding dan jam tangan, dan lain-lain.

 

Tentu baterai bukanlah satu-satunya teknologi penyimpanan energi listrik. Pada postingan kali ini, kami ingin membahas secara meluas (tidak mendalam) mengenai teknologi penyimpanan energi listrik, mulai dari peran pentingnya, macam-macamnya, serta overview mengenai karakteristik tipikal dari setiap jenis teknologi tersebut.

 

Peran Penting Teknologi Penyimpanan Energi Listrik

 

Dengan memahami analogi fungsi tangki air yang telah kami sampaikan, pada dasarnya penyimpanan energi listrik berfungsi untuk membuat sistem suplai daya atau energi lebih stabil dan dapat menjadi cadangan sumber energi saat terjadi kondisi darurat, seperti gangguan pada bagian pembangkit atau sistem distribusi listriknya. Adapun peran penting lainnya adalah sebagai berikut.

 

1. Fleksibilitas Waktu Penggunaan

 

Di Indonesia, suplai listrik konvensional dilakukan oleh jaringan listrik PLN. Tanpa penyimpanan, kita akan bergantung pada sistem PLN. Ketika jaringan PLN ada masalah, suplai listrik akan berdampak ke rumah kita, misalnya yaitu mati listrik. Maka dengan adanya penyimpanan energi listrik, kita dapat menggunakan suplai PLN pada kondisi normal, dan dapat pula menggunakan listrik yang kita simpan kapanpun sesuai kebutuhan, seperti saat suplai PLN mengalam kendala. Sehingga akan lebih fleksibel dalam menggunakan energi listrik.

 

Fungsi lainnya yaitu pada saat memasuki waktu beban puncak (peak hour) atau biasa disingkat WBP, harga listrik menjadi lebih mahal, yaitu 150% dari tarif normal, dikarenakan dibutuhkan sumber energi base load yang lebih besar. Namun dengan menggunakan teknologi penyimpanan, listrik dapat disimpan pada waktu lain diluar WBP (tarif normal), kemudian dari alat penyimpanan, listrik dapat di alirkan pada waktu WBP, sehingga dari sisi pengguna, tidak akan terkena biaya WBP. Di Indonesia, WBP adalah waktu dari pukul 17.00 – 22.00.

 

2. Lebih Menunjang Daerah Pedalaman

 

Dengan teknologi penyimpanan energi listrik, kebutuhan suplai di daerah yang sulit terjamah sistem distribusi listrik PLN (seperti area kepulauan kecil, pegunungan sepi pemukim, desa terpencil, dan lain-lain) menjadi lebih mudah dalam menggunakan berbagai energi terbarukan dengan kualitas daya yang andal, nominal tegangan dan frekuensi lebih stabil dan lebih mudah dikontrol.

 

3. Mobilitas Lebih Baik

 

Teknologi penyimpan energi listrik berperan penting sebagai cadangan suplai daya darurat, misalnya dalam keadaan jaringan listrik terganggu atau pada saat pemeliharaan sistem pembangkit. Selain itu, pada aplikasi produk mobile, seperti handphone, notebook, laptop, jam tangan, hingga mobil listrik dan peralatan berbasis energi listrik lainnya yang sering dugunakan diluar ruangan, menjadi lebih maju dan mudah digunakan dengan adanya teknologi penyimpanan energi listrik.

 

Macam-Macam Teknologi Penyimpanan Energi Listrik

 

Berdasarkan jenis energi yang disimpan, teknologi penyimpanan energi listrik dapat diklasifikasikan menjadi lima, yaitu mechanical storage, electrochemical storage, chemical storage, electrical storage dan thermal energy storage. Di bawah ini merupakan gambar klasifikasi sistem penyimpanan energi beserta contoh-contohnya.

 

Klasifikasi Teknologi Penyimpanan Energi Listrik

1. Mechanical Storage Systems

 

a. Pump Hydro Storage (PHS), merupakan sistem penyimpanan yang memanfaatkan excess power pada sistem tenaga listrik untuk mensuplai daya pada pompa air, untuk memompa air ke reservoir pada ketinggian tertentu, sehingga memiliki energi potensial yang lebih tinggi. Kemudian, saat waktu beban puncak terjadi (WBP), air digunakan untuk membangkitkan listrik tenaga air.

 

b. Compressed Air Energy Storage (CAES), Sistem ini memanfaatkan energi listrik yang berlebih untuk memutar motor, putaran rotor menggerakkan mekanisme kompresor udara dan menyimpan udara bertekanan tinggi dalam sebuah tempat (bisa dalam tanah atau dalam tabung). Saat dibutuhkan, udara bertekanan tinggi dialirkan melalui recuperator untuk memutar turbin generator, sehingga menghasilkan energi listrik.

 

c. Flywheel Energy Storage (FES), teknologi ini menyimpan energi rotasi dalam sebuah rotor yang berputar dipercepat. Rotor tersebut berbentuk silider yang besar, tergantung kapasitasnya, dan terpasang pada shaft rotor generator. Prinsipnya, saat generator digerakkan oleh energi lain (turbin uap, turbin angin, BBM, dll), shaft tersebut beserta flywheel akan berputar mencapai rate kecepatan tertentu, lalu saat suplai daya sesaat hilang, kelembaman pada flywheel yang besar akan tetap memutar shaft rotor generator dalam selang waktu tertentu, sehingga generator masih bisa menghasilkan listrik.

 

2. Electrochemical Storage Systems

 

a. Lead Acid Battery (LA), merupakan baterai yang paling umum digunakan dalam sistem penyimpanan energi listrik. Prinsip kerja baterai asam-timbal berdasarkan reaksi kimia antara timbal dioksida (sebagai katoda), timbal (sebagai anoda), dan asam sulfat (H2SO4) sebagai larutan elektrolit.

 

b. Nickel Cadmium Battery (NiCd), baterai ini menggunakan nikel sebagai elektroda positif, kadmium hidroksida sebagai elektroda negative dan menggunakan larutan nikel sebagai elektrolitnya.

 

c. Nickel Metal Hybrid Battery (NiMH), baterai menggunakan nikel sebagai elektroda positif, campuran logam sebagai elektroda negative dan menggunakan larutan nikel sebagai elektrolitnya.

 

d. Lithium Ion Battery (Li-Ion), baterai ini umum digunakan untuk teknologi mobile, seperti handphone, laptop dan lain-lain. Perkembangan kemajuan baterai lithium hingga kini mulai banyak digunakan pada kendaraan listrik.

 

e. Nickel Zinc Battery (NiZn), baterai ini menggunakan nikel sebagai elektroda positif, Zink Hidroksida sebagai elektroda negative dan menggunakan larutan nikel sebagai elektrolitnya.

 

f. Sodium Sulfur Battery (NaS), baterai ini terdiri dari cairan sulfur sebagai elektroda positif dan cairan sodium sebagai elektroda negative. Kemudian bagian elektrolitnya digunakan beta alumina ceramic padat.

 

g. Sodium Nickel Chloride Battery (NaNiCl), baterai ini menggunakan sulfur cair sebagai elektroda negatif dan nikel klorida sebagai elektroda positif. Untuk bagian elektrolit sama dengan NaS, yaitu menggunakan beta alumina ceramic padat. Beterai jenis ini dikenal juga dengan sebutan ZEBRA (zero emission battery research) Battery.

 

h. Vanadium Redox Flow Battery (VRFB), pada sistem redox flow battery, dua jenis cairan elektrolit yang mengandung ion metal terlarut sebagai massa aktif, dipompa berlawanan arah menuju kedua sisi sel elektrokimia. Elektrolit yang menuju elektroda negative disebut anolyte, dan yang menuju elektroda positif disebut catholyte. VRFB menggunakan metal yang sama pada kedua elektroda, yaitu dari bahan vanadium.

 

i. Hybrid Flow Battery (HFB), pada baterai jenis ini, salah satu massa aktif tersimpan secara internal dalam sel elektrokimia, dan cairan elektrolitnya tersimpan dalam tangka eksternal. Dan untuk prinsip kerja HFB merupakan kombinasi antara baterai konvensional dengan Redox Flow Battery (RFB).

 

Untuk penjelasan singkat mengenai chemical storage systems, electrical storage system, dan thermal storage system, kami memilih untuk membahasnya pada kesempatan lain. Namun kami tetap akan memuatnya dalam pembahasan overview karakteristik tipikal berbagai jenis teknologi penyimpanan energi listrik pada pembahasan bagian selanjutnya.

 

Overview Karakteristik Teknologi Penyimpanan Energi Listrik

 

Perbandingan spesifikasi atau karakteristik tipikal dari berbagai teknologi penyimpanan energi listrik yang meliputi tegangan nominal (Volt), densitas energi (Watt-hours per Kg), densitas daya (Watt per Kg), Efisiensi (%), Lifetime (Tahun) dan Lifecycle (Cycle) kami rangkum dalam table di bawah ini.

 

Overview Karakteristik Tipikal Berbagai Teknologi Penyimpanan Listrik

Adapun aplikasi tipikal dari setiap jenis teknologi penyimpanan energi listrik adalah seperti yang terangkum dalam table berikut.

 

Tipikal Aplikasi Berbagai Teknologi Penyimpanan Energi Listrik

Demikian pembahasan dari kami mengenai teknologi penyimpanan energi listrik. Bila sobat ingin melengkapi referensi kami atau ingin berdiskusi lebih dalam, silahkan tinggalkan komentar ya.

 

Penulis : ER

Share this post