LITHIUM-ION (4)

Mendaur Ulang dan Membuang Limbah

0
10
Mercedes-Benz menggunakan baterai lithium-ion. (Sumber foto/@: www.caranddriver.com)

Sebelum tahun 2040, kebutuhan reguler untuk menyimpan 40 TWh listrik yang dihasilkan saat pasokan untuk sementara tersedia secara berlebihan. Oleh kaena itu, waktu yang tepat untuk bergerak maju dalam pengembangan konsep baterai baru.

Mercedes-Benz menggunakan baterai  lithium-ion. (Sumber foto/@: www.caranddriver.com)
Mercedes-Benz menggunakan baterai lithium-ion. (Sumber foto/@: www.caranddriver.com)

Sekitar 1.3 juta sepeda elektrik meluncur di jalan-jalan di Jerman pada tahun 2012. Dalam proyek PEDELEC, ilmuwan ISC bekerjasama dengan partner industri dan penelitian untuk meneliti load profile (grafik variasi muatan elektrik berbanding dengan waktu) dari baterai e-bike yang digunakan oleh para komuter.

Untuk memahami lebih baik faktor-faktor yang memengaruhi daya tahan baterai dalam jangka panjang, baterai diberi perlakuan menurut proses penuaan terkontrol dan diikuti dengan analisis pasca-kematian. Penemuan ini tak hanya membantu meningkatkan desain baterai dan mengembangkan material ini lebih jauh, tapi juga relevan dengan isu daur ulang.

Advertisement

Bagaimana mendaur ulang baterai? Bagaimana cara memulihkan dan menggunakan kembali material penggantinya yang berharga dan mengurangi limbah karbon? Peneliti pada proyek Baterai Otomotif dan Kehidupan Kedua—didanai German Federal Ministry of Economics and Technology—membahas pertanyaan-pertanyaan tadi. Ilmuwan dari ISC dan Fraunhofer IWKS Project Group untuk Daur Ulang Material dan Strategi Sumber Daya di Alzenau/ Hanau adalah menerapkan gagasan pada sel kimia dan pengurangan materi yang bisa didaur ulang untuk daur ulang baterai.

Terobosan electromobility

Sistem penyimpanan elektrik yang kuat tak hanya penting sebagai terobosan dalam electromobility. Mereka juga memainkan peran penting dalam ekonomi energi baru. Tahun 2013, hampir 23 persen dari rata-rata konsumsi listrik dipenuhi oleh energi baru. Pada tahun 2020, angin, sinar matahari, biomass dan hidroelektrik menghasilkan 35 persen listrik di Jerman.

Sayangnya, angin tak selalu bertiup dan matahari tak selalu bersinar di masa-masa dimana permintaan energi memuncak. Hal ini menuntut adanya jenis-jenis baru penyimpanan listrik yang dapat menjembatani celah antara sumber energi yang tidak selalu tersedia sesuai dengan permintaan yang fluktuatif.

Meski bentuknya tipis baterai ini dapat diisi ulang. (Sumber foto/ ©: Fraunhofer, ICT)
Meski bentuknya tipis baterai ini dapat diisi ulang. (Sumber foto/ ©: Fraunhofer, ICT)

Satu solusi dalam bentuk baterai redox flow yakni baterai isi ulang. Pengisian dilakukan dua komponen kimia yang dilarutkan dalam cairan yang ada dalam sistem dan dipisahkan oleh sebuah membran—menyimpan energi dalam cairan elektrolit. Elektrolit ini diisi ulang dan pengisiannya dihentikan dalam sel-sel elektrokimia. Beberapa sel ini dibariskan satu di belakang yang lainnya dalam tumpukan-tumpukan.

Sel-sel yang sekarang ini ada di pasaran berukuran sekitar ukuran kertas A4 bergantung pada berapa banyak sel yang ditaruh dalam satu tumpukan, baterai ini dapat menyimpan satu hingga tiga kilowatts (kW) energi. Berkat desain baru, ilmuwan berhasil meningkatkan ukuran tumpukan tersebut dengan bidang permukaan setengah meter persegi yang bisa menyimpan hingga 25kW.

Mengetahui bagaimana baterai redox flow bisa digunakan untuk menyimpan energi elektrik yang dihasilkan oleh tenaga angin adalah subjek dari proyek RedoxWind ICT. Ilmuwan ICT membangun fasilitas tes untuk memberikan penyimpanan elektrokimia dari energi yang dihasilkan oleh turbin angin dua megawatt.

Tim ICT mempelajari interaksi antara energi angin yang fluktuatif dan penyimpanan yang tetap. Teknologi proses industri akan digunakan dalam proyek ini untuk mengembangkan baterai stack (tumpukan baterai) yang memberi hasil yang baik tanpa mengeluarkan banyak biaya. Koneksi elektrik inovatif yang menggabungkan daya elektronik dari turbin dan baterai tak hanya meningkatkan efesiensi sistem penyimpanan, tapi juga menurunkan biaya lebih lagi.

Baca juga :   Bermanfaat untuk Mesin, Peralatan Industri, Mobilitas, dan Pasokan Energi

Untuk menyimpan energi dari angin atau sinar matahari, ilmuwan ISC menggabungkan baterai lithium-ion dan superkapasitor. Meskipun baterai lithium-ion bisa menyimpan banyak energi, baterai ini butuh waktu lama untuk diisi ulang. Superkapasitor bisa diisi ulang dengan cepat, namun memiliki densitas energi yang redah. Sistem baru “Li-Cap” menggabungkan kelebihan masing-masing dan dapat disesuaikan secara fleksibel sesuai permintaan kapanpun.

Bisakah sistem penyimpanan energi matahari yang didesentralisasi juga membantu menggabungkan energi yang dapat diperbaharui ke dalam jaringan dan menciptakan jaringan yang lebih baik? Ini adalah hasil dari uji coba yang dilakukan oleh Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE di Freiburg untuk German Solar Industry Association.

Selain menciptakan infrastruktur pembangkit listrik yang lebih fleksibel dan memperluas jaringan, sistem penyimpanan energi juga merupakan bagian penting dalam membangun pasokan listrik yang berkesinambungan. Tak ada cara lain untuk mengimplementasikan transisi menuju ekonomi energi baru dalam jangka panjang.

Sebuah evaluasi yang dilakukan oleh ISE menunjukkan bahwa jika cara kerja sistem penyimpanan terpusat diatur dengan benar, hal ini iakan menstabilkan voltase jaringan dan meningkatkan kapasitas untuk lebih jauh terhubung dengan sumber energi yang dapat diperbaharui selagi transisi menuju ekonomi energi baru mulai berjalan.

“Jika cara kerja mereka dicocokan den permintaan dari jaringan, jenis sistem penyimpanan energi matahari seperti ini bisa mengurangi tarif feed-in (pembayaran energi yang dapat diperbaharui) tertinggi hingga 40 persen,” ujar Dr. Christof Wittwer dari ISE.

Menciptakan energi dari daya yang bisa diperbaharui kapan pun kita membutuhkannya adalah pasar yang menarik. Permintaan akan penyimpanan energi jangka pendek diperkirakan menjadi dua kali lipat pada tahun 2025. Ini adalah kesimpulan yang diambil oleh studi yang dilakukan oleh DB Research Deutsche Bank berjudul Sistem penyimpanan listrik modern–blok yang sangat diperlukann untuk Energiewende.

Selama dua dekade berikutnya, total biaya investasi yang diperlukan untuk fasilitas penyimpanan energi baru di Jerman berkisar hingga 30 miliar euro. Dan sebelum tahun 2040, akan ada kebutuhan reguler untuk menyimpan 40 TWh listrik yang dihasilkan saat pasokan untuk sementara tersedia secara berlebihan. Oleh kaena itu, waktu, yang tepat untuk bergerak maju dalam pengembangan konsep baterai baru. (Bahan diolah dari Power reloaded tulisan Birgit Niesing, Fraunhofer)

Simak artikel terkait dengan topik lithium-ion
Baterai Tak Pernah Lepas dari Kehidupan Kita

Advertisement

Tulis Opini Anda