oleh: Stella Morris*
Penyimpanan energi gravitasi muncul sebagai solusi yang layak untuk mengatasi tantangan utama tenaga surya dan angin, yaitu pasokan yang terputus-putus.
Ketika dunia berjuang melawan perubahan iklim dan kebutuhan akan energi yang berkelanjutan, dorongan untuk energi terbarukan menjadi sangat mendesak. Energi surya, meskipun berlimpah, menghadapi tantangan pasokan yang terputus-putus.
Sistem penyimpanan energi yang inovatif sangat penting untuk mengatasi tantangan ini. Sementara penyimpanan energi baterai digunakan secara luas, sebuah alternatif yang menjanjikan – Penyimpanan Energi Gravitasi – telah muncul.
Penyimpanan energi gravitasi adalah teknologi baru yang menyimpan energi dengan menggunakan gravitasi. Teknologi ini memiliki potensi untuk menjadi landasan sistem energi yang berkelanjutan, dengan kapasitas penyimpanan energi jangka panjang dan pemeliharaan yang rendah.
Ini juga lebih murah daripada alternatif lain, yang menempatkannya sebagai kandidat kuat untuk aplikasi skala jaringan.
Bagaimana cara kerjanya
Energi gravitasi melibatkan pengangkatan massa berat selama pembangkitan energi berlebih dan melepaskannya untuk menghasilkan listrik ketika permintaan meningkat atau energi matahari tidak tersedia.
Jenis pemberat yang digunakan biasanya berupa air, balok beton atau balok tanah yang dikompresi.
Tidak seperti pumped-hydro energy storage, penyimpanan energi gravitasi menawarkan fleksibilitas yang lebih besar dalam pemilihan lokasi.
Pengaturan yang umum dilakukan adalah dengan menempatkan piston yang berat di dalam wadah silinder berisi cairan.
Ketika produksi energi surya melebihi permintaan, kelebihan listrik akan mengangkat piston, mengubah kelebihan energi listrik menjadi energi yang tersimpan.
Ketika permintaan melebihi pasokan, piston akan turun, menggerakkan air melalui turbin untuk menghasilkan pasokan listrik untuk memenuhi permintaan.
Memecahkan masalah energi terbarukan
Ketika negara-negara mengintensifkan transisi mereka ke energi terbarukan, penyimpanan energi gravitasi menjawab tantangan utama tenaga surya dan angin: intermiten. Menyimpan energi selama periode tanpa sinar matahari atau angin sangat penting untuk pasokan energi yang stabil dan dapat diandalkan.
Malaysia membuat kemajuan yang signifikan dalam meningkatkan kapasitas energi terbarukannya, dengan target untuk meningkatkannya dari dua persen pada tahun 2018 menjadi 20 persen pada tahun 2025.
Pencapaian target ini bergantung pada solusi penyimpanan energi yang efisien. Penyimpanan energi gravitasi menawarkan opsi jangka panjang yang berkelanjutan yang dapat melengkapi sistem penyimpanan lainnya dan membantu menyeimbangkan pasokan dan permintaan di jaringan listrik.
Sistem penyimpanan gravitasi bawah tanah di Malaysia dapat dilakukan mengingat banyaknya lokasi pertambangan yang terbengkalai di negara ini, termasuk di Tronoh, Batu Gajah, dan Bestari Jaya.
Penyimpanan energi baterai saat ini populer untuk penyimpanan energi yang efisien untuk tenaga surya, tetapi memiliki tantangan seperti masa pakai yang singkat, perawatan rutin, dan kerusakan lingkungan dari produksi dan pembuangan. Sebaliknya, penyimpanan energi gravitasi menawarkan beberapa keuntungan untuk penyimpanan energi skala besar.
Pertama, sistem penyimpanan energi gravitasi dapat bertahan selama beberapa dekade dengan perawatan minimal, tidak seperti baterai yang akan rusak seiring berjalannya waktu.
Dari segi lingkungan, sistem energi gravitasi menghindari reaksi kimia yang berbahaya, mengurangi dampak lingkungan dan masalah pembuangan, sebuah pertimbangan penting dalam upaya menuju planet yang lebih hijau.
Penyimpanan energi gravitasi juga bisa lebih hemat biaya untuk aplikasi skala besar, dengan biaya energi dan penyimpanan yang lebih rendah.
Sebuah studi baru-baru ini menemukan bahwa meskipun penyimpanan energi gravitasi dan penyimpanan energi baterai meningkatkan penetrasi energi matahari hingga 7,26 persen, penyimpanan energi gravitasi mengungguli penyimpanan energi baterai dalam hal biaya masa pakai dan efisiensi energi.
Hal ini disebabkan oleh masa pakainya yang lebih lama dan kemampuan pengosongannya yang lebih tinggi karena baterai dibatasi oleh kedalaman pengosongannya. Kedalaman pengosongan baterai menunjukkan persentase baterai yang telah dikosongkan relatif terhadap keseluruhan kapasitas baterai.
Hari-hari awal
Penyimpanan energi gravitasi masih dalam tahap pengembangan awal dan menghadapi tantangan seperti biaya pemasangan yang tinggi dan rintangan regulasi untuk penyebaran skala besar. Namun, penelitian yang masih berlangsung dan dukungan pemerintah dapat mengatasi masalah ini.
Ada peluang yang menjanjikan, terutama di daerah-daerah di mana penyimpanan energi skala besar diperlukan, tetapi opsi konvensional seperti penyimpanan energi hidro-pompa atau ladang baterai besar tidak praktis.
Penyimpanan energi gravitasi sangat menguntungkan di daerah-daerah dengan keterbatasan ruang atau masalah lingkungan yang membatasi penyebaran sistem penyimpanan lainnya.
Untuk mewujudkan potensinya secara penuh, penelitian yang sedang berlangsung dan proyek percontohan di dunia nyata sangat penting untuk menunjukkan kelayakannya di berbagai lingkungan.
Pemerintah dan perusahaan energi memainkan peran penting dalam mempromosikan adopsi penyimpanan energi gravitasi. Para pembuat kebijakan dapat mendorong investasi melalui insentif dan hibah untuk penelitian dan pengembangan, sementara perusahaan energi dapat menjalin kemitraan untuk membiayai dan menggunakan teknologi ini dalam skala besar.
Salah satu cara ke depan adalah pemerintah dan pemangku kepentingan sektor swasta mendukung proyek-proyek percontohan untuk menunjukkan kepraktisan dan skalabilitas teknologi penyimpanan energi gravitasi.
Inisiatif ini akan memberikan data yang berharga tentang kinerja dalam skenario dunia nyata dan membantu menyempurnakan teknologi untuk adopsi yang lebih luas.
Bersamaan dengan hal ini, inovasi berkelanjutan dalam desain dan operasi sangat penting untuk mengurangi biaya dan meningkatkan efisiensi. Area fokus termasuk mengoptimalkan ukuran dan berat massa yang digunakan dalam sistem penyimpanan energi gravitasi dan mengeksplorasi bahan alternatif.
Kemitraan pemerintah-swasta dapat mengatasi tantangan finansial dan teknis dalam menerapkan penyimpanan energi gravitasi dalam skala besar. Kolaborasi lintas sektor di antara perusahaan energi, pemerintah, dan lembaga penelitian sangat penting untuk berbagi pengetahuan dan sumber daya.
Seiring dengan transisi planet ini menuju masa depan rendah karbon, penyimpanan energi gravitasi menghadirkan solusi yang menjanjikan untuk tantangan kritis berupa intermiten energi pada energi terbarukan.
Dengan kemampuannya untuk menyimpan energi matahari dalam jumlah besar dengan biaya masa pakai yang lebih rendah dibandingkan dengan baterai tradisional, penyimpanan energi gravitasi dapat secara signifikan menstabilkan jaringan listrik dan memfasilitasi pergeseran global ke arah energi terbarukan.
Meskipun masih ada tantangan, penelitian yang sedang berlangsung dan implementasi proyek-proyek percontohan menunjukkan masa depan yang cerah. Dengan mengadopsi solusi inovatif seperti penyimpanan energi gravitasi, kita dapat mengambil langkah yang berarti menuju masa depan energi yang berkelanjutan dan dapat diandalkan.
*Dr Stella Morris (stellam@utar.edu.my) adalah staf pengajar di Departemen Teknik Elektro dan Elektronik, Universiti Tunku Abdul Rahman, Malaysia.
Penelitian ini didukung oleh Skema Hibah Penelitian Fundamental (FRGS), di bawah Hibah FRGS/1/2019/TK07/UTAR/02/2 dan UTAR Research Fund (UTARRF), di bawah Nomor Proyek IPSR/RMC/UTARRF/2019-C1/S04 melalui Universiti Tunku Abdul Rahman, Kampus Sungai Long, Malaysia.
Sebelumnya dipublikasikan di bawah lisensi Creative Commons oleh 360info™.
Foto banner: Energi gravitasi dapat menyimpan energi selama periode tanpa sinar matahari atau angin dan ini sangat penting untuk pasokan energi yang stabil dan dapat diandalkan Energi gravitasi dapat menyimpan energi selama periode tanpa sinar matahari atau angin dan ini sangat penting untuk pasokan energi yang stabil dan dapat diandalkan. (Gambar oleh American Public Power Association. Kredit Lisensi Unsplash)
