Teknologi Penyimpanan Energi Listrik – Dalam beberapa dekade terakhir, biaya pembangkit listrik tenaga angin dan surya telah turun drastis. Inilah salah satu alasan Departemen Energi AS memproyeksikan bahwa energi terbarukan akan menjadi sumber energi AS yang tumbuh paling cepat hingga tahun 2050 . Namun, masih relatif mahal untuk menyimpan energi.
Teknologi Penyimpanan Energi Listrik
steorn – Dan karena pembangkit energi terbarukan tidak tersedia sepanjang waktu hal itu terjadi saat angin bertiup atau matahari bersinar penyimpanan sangat penting. Sebagai peneliti di Laboratorium Energi Terbarukan Nasional , saya bekerja dengan pemerintah federal dan industri swasta untuk mengembangkan teknologi penyimpanan energi terbarukan. Dalam laporan baru-baru ini , para peneliti di NREL memperkirakan bahwa ada potensi untuk meningkatkan kapasitas penyimpanan energi terbarukan AS sebanyak 3.000% persen pada tahun 2050 .
Baca Juga : Tren Teknologi Untuk Proyek Energi Panas Bumi Masa Depan
Dari baterai alkaline untuk elektronik kecil hingga baterai lithium-ion untuk mobil dan laptop, kebanyakan orang sudah menggunakan baterai dalam banyak aspek kehidupan sehari-hari mereka. Tapi masih ada banyak ruang untuk pertumbuhan. Misalnya, baterai berkapasitas tinggi dengan waktu pengosongan yang lama hingga 10 jam dapat berguna untuk menyimpan tenaga surya di malam hari atau meningkatkan jangkauan kendaraan listrik. Saat ini hanya ada sedikit baterai seperti itu yang digunakan. Namun, menurut proyeksi baru -baru ini , lebih dari 100 gigawatt baterai ini kemungkinan akan dipasang pada tahun 2050. Sebagai perbandingan, itu adalah 50 kali kapasitas pembangkitan dari Bendungan Hoover . Ini bisa berdampak besar pada kelangsungan energi terbarukan.
Salah satu kendala terbesar adalah terbatasnya pasokan lithium dan kobalt, yang saat ini sangat penting untuk membuat baterai yang ringan dan kuat. Menurut beberapa perkiraan , sekitar 10% lithium dunia dan hampir semua cadangan kobalt dunia akan habis pada tahun 2050. Selain itu, hampir 70% kobalt dunia ditambang di Kongo, dalam kondisi yang telah lama didokumentasikan sebagai tidak manusiawi . Para ilmuwan sedang bekerja untuk mengembangkan teknik untuk mendaur ulang baterai lithium dan kobalt , dan merancang baterai berdasarkan bahan lain. Tesla berencana untuk memproduksi baterai bebas kobalt dalam beberapa tahun ke depan. Yang lain bertujuan untuk menggantikan litium dengan natrium , yang memiliki sifat sangat mirip dengan litium tetapi jauh lebih berlimpah.
Baterai lebih aman
Prioritas lainnya adalah membuat baterai lebih aman. Salah satu area untuk perbaikan adalah elektrolit medium, seringkali cair, yang memungkinkan muatan listrik mengalir dari anoda baterai, atau terminal negatif, ke katoda, atau terminal positif. Saat baterai digunakan, partikel bermuatan dalam elektrolit bergerak untuk mengimbangi muatan listrik yang mengalir keluar dari baterai. Elektrolit sering mengandung bahan yang mudah terbakar. Jika bocor, baterai dapat menjadi terlalu panas dan terbakar atau meleleh.
Para ilmuwan sedang mengembangkan elektrolit padat, yang akan membuat baterai lebih kuat. Jauh lebih sulit bagi partikel untuk bergerak melalui padatan daripada melalui cairan, tetapi hasil skala laboratorium yang menggembirakan menunjukkan bahwa baterai ini dapat siap digunakan dalam kendaraan listrik di tahun-tahun mendatang, dengan tanggal target untuk komersialisasi pada awal 2026.
Sementara baterai solid state akan sangat cocok untuk elektronik konsumen dan kendaraan listrik, untuk penyimpanan energi skala besar, para ilmuwan mengejar desain semua-cair yang disebut baterai aliran . Dalam perangkat ini baik elektrolit dan elektroda adalah cairan. Ini memungkinkan pengisian daya super cepat dan membuatnya mudah untuk membuat baterai yang sangat besar. Saat ini sistem ini sangat mahal, tetapi penelitian terus menurunkan harganya .
Menyimpan sinar matahari sebagai panas
Solusi penyimpanan energi terbarukan lainnya lebih murah daripada baterai dalam beberapa kasus. Misalnya, pembangkit listrik tenaga surya terkonsentrasi menggunakan cermin untuk memusatkan sinar matahari , yang memanaskan ratusan atau ribuan ton garam hingga mencair. Garam cair ini kemudian digunakan untuk menggerakkan generator listrik, seperti halnya batu bara atau tenaga nuklir digunakan untuk memanaskan uap dan menggerakkan generator di pembangkit listrik tradisional. Bahan-bahan yang dipanaskan ini juga dapat disimpan untuk menghasilkan listrik saat mendung, atau bahkan di malam hari. Pendekatan ini memungkinkan tenaga surya terkonsentrasi untuk bekerja sepanjang waktu. Ide ini dapat diadaptasi untuk digunakan dengan teknologi pembangkit listrik nonsolar. Misalnya, listrik yang dibuat dengan tenaga angin dapat digunakan untuk memanaskan garam untuk digunakan nanti saat tidak berangin.
Pemusatan tenaga surya masih relatif mahal. Untuk bersaing dengan bentuk lain dari pembangkit dan penyimpanan energi, perlu menjadi lebih efisien. Salah satu cara untuk mencapainya adalah dengan meningkatkan suhu garam yang dipanaskan, memungkinkan produksi listrik yang lebih efisien. Sayangnya, garam yang saat ini digunakan tidak stabil pada suhu tinggi. Para peneliti sedang bekerja untuk mengembangkan garam baru atau bahan lain yang dapat menahan suhu setinggi 1.300 derajat Fahrenheit (705 C). Salah satu ide utama untuk mencapai suhu yang lebih tinggi melibatkan pemanasan pasir, bukan garam, yang dapat menahan suhu yang lebih tinggi. Pasir kemudian akan dipindahkan dengan ban berjalan dari titik pemanasan ke penyimpanan. Departemen Energi baru-baru ini mengumumkan pendanaan untuk percontohan pembangkit listrik tenaga surya terkonsentrasi berdasarkan konsep ini.
Bahan bakar terbarukan yang canggih
Baterai berguna untuk penyimpanan energi jangka pendek, dan pembangkit listrik tenaga surya yang terkonsentrasi dapat membantu menstabilkan jaringan listrik. Namun, utilitas juga perlu menyimpan banyak energi untuk waktu yang tidak terbatas. Ini adalah peran bahan bakar terbarukan seperti hidrogen dan amonia . Utilitas akan menyimpan energi dalam bahan bakar ini dengan memproduksinya dengan kelebihan daya, ketika turbin angin dan panel surya menghasilkan lebih banyak listrik daripada yang dibutuhkan pelanggan utilitas. Hidrogen dan amonia mengandung lebih banyak energi per pon daripada baterai, jadi mereka bekerja di tempat yang tidak digunakan baterai. Misalnya, mereka dapat digunakan untuk pengiriman beban berat dan menjalankan alat berat , dan untuk bahan bakar roket .
Saat ini bahan bakar ini sebagian besar terbuat dari gas alam atau bahan bakar fosil tak terbarukan lainnya melalui reaksi yang sangat tidak efisien. Meskipun kami menganggapnya sebagai bahan bakar hijau, sebagian besar gas hidrogen saat ini terbuat dari gas alam. Para ilmuwan sedang mencari cara untuk menghasilkan hidrogen dan bahan bakar lainnya menggunakan listrik terbarukan. Misalnya, dimungkinkan untuk membuat bahan bakar hidrogen dengan memisahkan molekul air menggunakan listrik. Tantangan utamanya adalah mengoptimalkan proses agar efisien dan ekonomis. Potensi imbalannya sangat besar: energi yang tidak habis-habisnya dan sepenuhnya terbarukan.