1. Gambaran Umum
Teknologi penyimpanan energi secara umum dapat dikategorikan menjadi penyimpanan fisik dan penyimpanan kimia. Penyimpanan fisik meliputi teknologi seperti penyimpanan tenaga air terpompa, udara terkompresi, penyimpanan roda gila, penyimpanan gravitasi, dan penyimpanan perubahan fasa. Penyimpanan kimia meliputi baterai ion litium, baterai aliran, baterai ion natrium, dan teknologi penyimpanan hidrogen (amonia).
Penyimpanan energi baru merujuk pada teknologi penyimpanan yang terutama menghasilkan daya listrik, tidak termasuk penyimpanan tenaga air terpompa. Dibandingkan dengan penyimpanan tenaga air terpompa, teknologi penyimpanan energi baru menawarkan lokasi yang fleksibel, periode konstruksi yang singkat, respons yang cepat, dan karakteristik fungsional yang beragam.
Teknologi penyimpanan energi baru diterapkan secara luas di berbagai sektor sistem tenaga listrik, yang secara mendalam mengubah karakteristik operasional sistem tenaga listrik tradisional. Teknologi ini telah menjadi fasilitas yang sangat diperlukan untuk pengoperasian sistem tenaga listrik yang aman, stabil, dan ekonomis.
2. Penyimpanan Energi Mekanik
Penyimpanan energi mekanik terutama meliputi penyimpanan energi udara terkompresi dan penyimpanan energi roda gila.
Penyimpanan Energi Udara Terkompresi (CAES): CAES menggunakan kelebihan listrik selama periode permintaan rendah untuk mengompresi udara, yang kemudian disimpan dan dilepaskan selama periode permintaan puncak untuk menghasilkan daya dengan menggerakkan turbin gas. CAES cocok untuk aplikasi skala besar seperti ladang angin karena kemampuannya mengurangi beban puncak, tetapi membutuhkan kondisi geografis tertentu.
Penyimpanan Energi Flywheel: Metode ini menggunakan energi listrik untuk mempercepat rotor yang ditempatkan dalam ruang hampa, mengubah energi listrik menjadi energi kinetik untuk disimpan. Penyimpanan energi flywheel dicirikan oleh durasi pelepasan yang singkat dan kapasitas yang lebih kecil, sehingga ideal untuk aplikasi seperti catu daya tak terputus (UPS) dan pengaturan frekuensi. Namun, kepadatan energinya relatif rendah, hanya mampu mempertahankan daya selama beberapa detik hingga menit.
3. Penyimpanan Energi Elektrokimia
Penyimpanan energi elektrokimia adalah bidang terkemuka yang mencakup berbagai jenis baterai:
Baterai Lithium-Ion: Teknologi penyimpanan elektrokimia yang paling matang dan banyak digunakan, saat ini diproduksi dalam skala besar dan memiliki pertumbuhan tercepat serta pangsa pasar tertinggi.
Baterai Asam Timbal: Baterai ini memiliki elektroda yang sebagian besar terbuat dari timbal dan oksida timbal dengan elektrolit asam sulfat. Teknologi ini sudah mapan dengan kinerja yang stabil, tetapi memiliki kelemahan berupa waktu pengisian yang lama, polusi tinggi, dan masa pakai yang pendek.
Baterai Aliran: Masih dalam tahap aplikasi demonstrasi, baterai aliran dapat dikategorikan berdasarkan sistem elektrolitnya menjadi baterai aliran redoks vanadium, baterai aliran seng-besi, baterai aliran seng-bromin, dan baterai aliran besi-kromium. Baterai aliran redoks vanadium adalah yang paling banyak dikomersialkan, sementara yang lainnya masih dalam proses menuju industrialisasi.
Baterai Ion Natrium: Baterai ini menggunakan interkalasi dan deinterkalasi ion natrium di antara anoda dan katoda untuk pengisian dan pengosongan. Teknologi ion natrium masih bersifat eksperimental, dan sedang menjalani penelitian dan pengujian lebih lanjut.
4. Penyimpanan Energi Elektromagnetik
Penyimpanan energi elektromagnetik mencakup penyimpanan energi magnetik superkonduktor (SMES) dan penyimpanan energi superkapasitor, yang cocok untuk aplikasi yang membutuhkan pelepasan daya cepat dan daya tinggi.
Penyimpanan Energi Magnetik Superkonduktor (SMES): Menyimpan energi listrik dalam medan magnet dengan kemampuan pengisian/pengosongan cepat dan kepadatan daya tinggi. Meskipun produk SMES suhu rendah dan suhu tinggi komersial telah tersedia, penerapannya dalam jaringan listrik masih terbatas karena biaya tinggi dan perawatan material superkonduktor yang kompleks, sehingga masih berada dalam fase eksperimental.
Superkapasitor: Menyimpan energi listrik menggunakan prinsip elektrostatik, dengan daya tahan tegangan rendah dari material dielektrik. Oleh karena itu, superkapasitor memiliki kapasitas penyimpanan energi yang terbatas, kepadatan energi yang rendah, dan biaya investasi yang tinggi.
5. Penyimpanan Energi Kimia
Penyimpanan energi kimia terutama merujuk pada teknologi penyimpanan hidrogen. Teknologi ini mengubah listrik yang terputus-putus atau berlebih menjadi hidrogen melalui elektrolisis untuk disimpan, yang kemudian dapat diubah kembali menjadi energi listrik menggunakan sel bahan bakar atau perangkat pembangkit lainnya saat dibutuhkan.
Menurut "Penelitian Jalur Pengembangan Stasiun Pengurangan Beban Puncak Penyimpanan Energi Hidrogen" oleh Polaris, efisiensi pembangkit listrik sistem sel bahan bakar hidrogen saat ini sekitar 45%. Dengan mempertimbangkan kehilangan energi selama elektrolisis air, efisiensi sistem keseluruhan pembangkit listrik penyimpanan hidrogen kira-kira 35%. Meningkatkan efisiensi konversi energi merupakan tantangan penting, dan pengembangan industri penyimpanan energi hidrogen skala besar membutuhkan waktu yang cukup lama.
