Tiga teknologi penyimpanan energi dapat membantu bergerak menuju 100% listrik terbarukan
tiga teknologi penyimpanan energi dapat membantu bergerak menuju 100% listrik

Tiga teknologi penyimpanan energi dapat membantu bergerak menuju 100% listrik terbarukan


Qi dan Koenig, 2017 , CC BY ” lebar=”800″ tinggi=”530″/>

Baterai aliran tipikal terdiri dari dua reservoir cairan yang dipompa melalui membran yang dipasang di antara dua elektroda. Kredit: Qi dan Koenig, 2017, CC BY

Dalam beberapa dekade terakhir, biaya menghasilkan energi dari angin dan energi matahari telah turun secara dramatis. Inilah salah satu alasan mengapa Departemen Energi AS mengharapkan energi terbarukan menjadi sumber energi AS yang tumbuh paling cepat hingga tahun 2050.

Namun, penyimpanan energi masih relatif mahal. Dan karena pembangkit energi terbarukan tidak tersedia sepanjang waktu—saat angin bertiup atau matahari bersinar—penyimpanan sangat penting.

Sebagai peneliti di Laboratorium Energi Terbarukan Nasional, saya bekerja dengan pemerintah federal dan sektor 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 di Amerika Serikat hingga 3.000% pada tahun 2050.

Berikut adalah tiga teknologi baru yang dapat membantu mewujudkannya.

Biaya lebih lama

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—bisa berguna untuk menyimpan energi matahari di malam hari atau meningkatkan jangkauan kendaraan listrik. Saat ini ada sangat sedikit baterai ini yang digunakan. Namun, menurut proyeksi terbaru, lebih dari 100 gigawatt baterai tersebut kemungkinan akan dipasang pada tahun 2050. Sebagai perbandingan, ini adalah 50 kali kapasitas pembangkitan dari Bendungan Hoover. Ini bisa berdampak signifikan pada kelangsungan energi terbarukan.

Salah satu kendala terbesar adalah terbatasnya pasokan lithium dan kobalt, yang saat ini dibutuhkan untuk membuat baterai yang ringan dan kuat. Menurut beberapa perkiraan, sekitar 10% dari 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 mengembangkan teknologi 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. Lainnya bertujuan untuk menggantikan lithium dengan natrium, yang memiliki sifat yang sangat mirip dengan lithium tetapi lebih berlimpah.






Baterai bekerja dengan menciptakan reaksi kimia yang menghasilkan aliran arus listrik.

Baterai lebih aman

Prioritas lainnya adalah membuat baterai lebih aman. Salah satu bidang perbaikan adalah elektrolit – media, seringkali cair, yang memungkinkan muatan listrik mengalir dari anoda baterai, atau terminal negatif, ke elektroda negatif, atau terminal positif.

Saat baterai digunakan, partikel bermuatan bergerak dalam elektrolit untuk menyeimbangkan muatan listrik yang mengalir dari baterai. Elektrolit sering mengandung zat yang mudah terbakar. Jika terjadi kebocoran, baterai dapat menjadi terlalu panas dan terbakar atau meleleh.

Para ilmuwan mengembangkan elektrolit padat yang membuat baterai lebih kuat. Molekul lebih sulit bagi partikel untuk bergerak melalui padatan daripada 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 pemasaran 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 yang sepenuhnya cair yang disebut baterai aliran.

Dalam perangkat ini, baik elektrolit dan elektroda adalah cairan. Ini memungkinkan pengisian daya yang sangat cepat dan membuatnya mudah untuk membuat baterai yang sangat besar. Sistem ini saat ini sangat mahal, tetapi penelitian terus menurunkan harganya.

Simpan sinar matahari sebagai panas

Solusi penyimpanan energi terbarukan lainnya harganya lebih murah daripada baterai dalam beberapa kasus. Misalnya, tanaman CSP menggunakan cermin untuk memfokuskan sinar matahari, yang memanaskan ratusan atau ribuan ton garam hingga larut. Garam cair ini kemudian digunakan untuk menyalakan generator listrik, seperti batu bara atau energi nuklir yang digunakan untuk memanaskan uap dan menyalakan generator di pembangkit konvensional.

Bahan-bahan yang dipanaskan ini juga dapat disimpan untuk menghasilkan listrik saat mendung, atau bahkan di malam hari. Pendekatan ini memungkinkan CSP untuk beroperasi sepanjang waktu.

Ide ini dapat diadaptasi untuk digunakan dengan teknologi pembangkit listrik non-solar. Misalnya, listrik yang terbuat dari energi angin dapat digunakan untuk memanaskan garam untuk digunakan nanti saat tidak berangin.

Tenaga surya terkonsentrasi masih relatif mahal. Untuk bersaing dengan bentuk lain dari pembangkit dan penyimpanan energi, itu harus menjadi lebih efisien. Salah satu cara untuk mencapai ini adalah dengan meningkatkan suhu garam yang dipanaskan, yang memungkinkan produksi listrik lebih efisien. Sayangnya, garam yang digunakan saat ini tidak stabil pada suhu tinggi. Para peneliti sedang bekerja untuk mengembangkan garam baru atau bahan lain yang dapat menahan suhu hingga 1.300 derajat Fahrenheit (705 derajat Celcius).

Salah satu gagasan utama tentang bagaimana mencapai suhu yang lebih tinggi melibatkan pemanasan pasir daripada garam, yang dapat menahan suhu yang lebih tinggi. Kemudian pasir diangkut oleh ban berjalan dari titik pemanasan ke penyimpanan. Departemen Energi baru-baru ini mengumumkan pendanaannya untuk pabrik percontohan CSP berdasarkan konsep ini.

Bahan Bakar Terbarukan Tingkat Lanjut

Baterai berguna untuk penyimpanan energi jangka pendek, dan pembangkit CSP dapat membantu menstabilkan jaringan listrik. Namun, utilitas juga perlu menyimpan sejumlah besar energi untuk jangka waktu yang tidak terbatas. Ini adalah peran untuk bahan bakar terbarukan seperti hidrogen dan amonia. Utilitas akan menyimpan energi dalam bahan bakar ini dengan memproduksinya dengan energi surplus, ketika turbin angin dan panel surya menghasilkan lebih banyak listrik daripada yang dibutuhkan pelanggan utilitas.

Hidrogen dan amonia memiliki lebih banyak energi per pon daripada baterai, jadi mereka bekerja di tempat yang tidak ada baterai. Misalnya, mereka dapat digunakan untuk mengirim muatan berat, mengoperasikan alat berat, dan bahan bakar roket.

Saat ini, sebagian besar bahan bakar ini terbuat dari gas alam atau bahan bakar fosil tak terbarukan lainnya melalui reaksi yang sangat tidak efisien. Meskipun kita 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 utama adalah meningkatkan proses agar efisien dan ekonomis. Potensi imbalannya sangat besar: energi yang sepenuhnya terbarukan dan tidak ada habisnya.


Form Energy mengumumkan baterai penyimpanan Iron-Air selama 100 jam


Pengenalan percakapan

Artikel ini telah diterbitkan ulang dari The Conversation di bawah lisensi Creative Commons. Baca artikel aslinya.Percakapan

kutipan: Tiga Teknologi Penyimpanan Energi yang Dapat Membantu Menuju 100% Listrik Terbarukan (2021, 26 Agustus) Diperoleh 26 Agustus 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-08-energy-storage-technologies-renewable-electric. html

Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Sekalipun ada kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.





Source link

Baca Juga :   iPhone Flip hadir dalam tiga tahun

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *