Teknologi penyimpanan energi ini memenangkan Penghargaan Inovasi Terbaik UE 2022, 40 kali lebih murah dibandingkan baterai lithium-ion

Penyimpanan energi panas yang menggunakan media silikon dan ferrosilikon dapat menyimpan energi dengan biaya kurang dari 4 euro per kilowatt-jam, yaitu 100 kali lipat

lebih murah daripada baterai lithium-ion tetap saat ini.Setelah menambahkan wadah dan lapisan isolasi, total biaya mungkin sekitar 10 euro per kilowatt-jam,

yang jauh lebih murah dibandingkan baterai litium sebesar 400 euro per kilowatt-jam.

Mengembangkan energi terbarukan, membangun sistem tenaga baru dan mendukung penyimpanan energi merupakan hambatan yang harus diatasi.

Sifat listrik yang out-of-the-box dan volatilitas pembangkitan energi terbarukan seperti fotovoltaik dan tenaga angin membuat penawaran dan permintaan

listrik terkadang tidak cocok.Saat ini, peraturan tersebut dapat disesuaikan dengan pembangkit listrik tenaga batubara dan gas alam atau pembangkit listrik tenaga air untuk mencapai stabilitas

dan fleksibilitas kekuasaan.Namun di masa depan, dengan penarikan energi fosil dan peningkatan energi terbarukan, penyimpanan energi menjadi murah dan efisien

konfigurasi adalah kuncinya.

Teknologi penyimpanan energi terutama dibagi menjadi penyimpanan energi fisik, penyimpanan energi elektrokimia, penyimpanan energi panas dan penyimpanan energi kimia.

Seperti penyimpanan energi mekanik dan penyimpanan yang dipompa termasuk dalam teknologi penyimpanan energi fisik.Metode penyimpanan energi ini memiliki harga yang relatif rendah dan

efisiensi konversi yang tinggi, namun proyeknya relatif besar, terkendala letak geografis, dan masa pembangunannya juga sangat lama.Sulit untuk

beradaptasi dengan puncak permintaan energi terbarukan hanya melalui penyimpanan yang dipompa.

Saat ini, penyimpanan energi elektrokimia sangat populer, dan juga merupakan teknologi penyimpanan energi baru yang paling cepat berkembang di dunia.Energi elektrokimia

penyimpanan terutama didasarkan pada baterai lithium-ion.Pada akhir tahun 2021, kapasitas terpasang kumulatif penyimpanan energi baru di dunia telah melampaui 25 juta

kilowatt, dimana pangsa pasar baterai lithium-ion telah mencapai 90%.Hal ini disebabkan oleh pengembangan kendaraan listrik secara besar-besaran yang menyediakan a

skenario aplikasi komersial skala besar untuk penyimpanan energi elektrokimia berdasarkan baterai lithium-ion.

Namun teknologi penyimpanan energi baterai lithium-ion, sebagai salah satu jenis baterai mobil, bukanlah masalah besar, namun akan banyak masalah jika menyangkut hal tersebut.

mendukung penyimpanan energi jangka panjang di tingkat jaringan.Salah satunya adalah masalah keamanan dan biaya.Jika baterai litium ion ditumpuk dalam skala besar, biayanya akan berlipat ganda,

dan keamanan yang disebabkan oleh akumulasi panas juga merupakan bahaya besar yang tersembunyi.Alasan lainnya adalah sumber daya litium sangat terbatas, dan kendaraan listrik tidak mencukupi,

dan kebutuhan penyimpanan energi jangka panjang tidak dapat dipenuhi.

Bagaimana cara mengatasi permasalahan yang realistis dan mendesak ini?Sekarang banyak ilmuwan yang fokus pada teknologi penyimpanan energi panas.Terobosan telah dilakukan

teknologi dan penelitian yang relevan.

Pada bulan November 2022, Komisi Eropa mengumumkan proyek pemenang penghargaan “Penghargaan Radar Inovasi UE 2022”, di mana “AMADEUS”

proyek baterai yang dikembangkan oleh tim Institut Teknologi Madrid di Spanyol memenangkan Penghargaan Inovasi Terbaik UE pada tahun 2022.

“Amadeus” adalah model baterai revolusioner.Proyek yang bertujuan untuk menyimpan sejumlah besar energi dari energi terbarukan ini dipilih oleh Eropa

Komisi sebagai salah satu penemuan terbaik di tahun 2022.

Baterai jenis ini yang dirancang oleh tim ilmuwan Spanyol menyimpan kelebihan energi yang dihasilkan ketika energi matahari atau angin tinggi dalam bentuk energi panas.

Panas ini digunakan untuk memanaskan suatu material (paduan silikon dipelajari dalam proyek ini) hingga lebih dari 1000 derajat Celcius.Sistem berisi wadah khusus dengan

pelat fotovoltaik termal menghadap ke dalam, yang dapat melepaskan sebagian energi yang tersimpan ketika kebutuhan daya tinggi.

Para peneliti menggunakan analogi untuk menjelaskan proses tersebut: “Ini seperti memasukkan matahari ke dalam sebuah kotak.”Rencana mereka mungkin merevolusi penyimpanan energi.Ini mempunyai potensi besar untuk itu

mencapai tujuan ini dan telah menjadi faktor kunci dalam mengatasi perubahan iklim, yang menjadikan proyek “Amadeus” menonjol dari lebih dari 300 proyek yang diajukan

dan memenangkan Penghargaan Inovasi Terbaik UE.

Penyelenggara EU Innovation Radar Award menjelaskan: “Hal yang berharga adalah sistem ini menyediakan sistem murah yang dapat menyimpan energi dalam jumlah besar untuk jangka waktu yang lama.

lama.Ia memiliki kepadatan energi yang tinggi, efisiensi keseluruhan yang tinggi, dan menggunakan bahan yang cukup dan berbiaya rendah.Ini adalah sistem modular, banyak digunakan, dan dapat menyediakan

panas bersih dan listrik sesuai permintaan.”

Lalu, bagaimana cara kerja teknologi ini?Bagaimana skenario penerapan dan prospek komersialisasinya di masa depan?

Sederhananya, sistem ini menggunakan kelebihan daya yang dihasilkan oleh energi terbarukan yang bersifat intermiten (seperti energi matahari atau energi angin) untuk melelehkan logam murah,

seperti silikon atau ferrosilikon, dan suhunya lebih tinggi dari 1000 ℃.Paduan silikon dapat menyimpan energi dalam jumlah besar dalam proses fusinya.

Jenis energi ini disebut “panas laten”.Misalnya, satu liter silikon (sekitar 2,5 kg) menyimpan lebih dari 1 kilowatt-jam (1 kilowatt-jam) energi dalam bentuk

panas laten, yaitu energi yang terkandung dalam satu liter hidrogen pada tekanan 500 bar.Namun, tidak seperti hidrogen, silikon dapat disimpan di bawah atmosfer

tekanan, yang membuat sistem lebih murah dan aman.

Kunci dari sistem ini adalah bagaimana mengubah panas yang tersimpan menjadi energi listrik.Silikon yang meleleh pada suhu lebih dari 1000ºC akan bersinar seperti matahari.

Oleh karena itu, sel fotovoltaik dapat digunakan untuk mengubah panas radiasi menjadi energi listrik.

Yang disebut generator fotovoltaik termal itu seperti perangkat fotovoltaik mini, yang dapat menghasilkan energi 100 kali lebih banyak daripada pembangkit listrik tenaga surya tradisional.

Dengan kata lain, jika satu meter persegi panel surya menghasilkan 200 watt, satu meter persegi panel fotovoltaik termal akan menghasilkan 20 kilowatt.Dan tidak hanya

kekuatannya, tetapi juga efisiensi konversinya lebih tinggi.Efisiensi sel fotovoltaik termal adalah antara 30% dan 40%, yang bergantung pada suhu

dari sumber panas.Sebaliknya, efisiensi panel surya fotovoltaik komersial berkisar antara 15% dan 20%.

Penggunaan generator fotovoltaik termal sebagai pengganti mesin termal tradisional menghindari penggunaan komponen bergerak, cairan, dan penukar panas yang kompleks.Lewat sini,

seluruh sistem bisa menjadi ekonomis, kompak dan tidak bersuara.

Menurut penelitian, sel fotovoltaik termal laten dapat menyimpan sisa energi terbarukan dalam jumlah besar.

Alejandro Data, peneliti yang memimpin proyek tersebut, mengatakan: “Sebagian besar listrik ini akan dihasilkan ketika ada surplus pembangkit listrik tenaga angin dan angin,

sehingga akan dijual dengan harga yang sangat murah di pasar listrik.Sangat penting untuk menyimpan kelebihan listrik ini dalam sistem yang sangat murah.Hal ini sangat berarti bagi

menyimpan kelebihan listrik dalam bentuk panas, karena ini adalah salah satu cara termurah untuk menyimpan energi.”

2. Harganya 40 kali lebih murah dibandingkan baterai lithium-ion

Secara khusus, silikon dan ferrosilikon dapat menyimpan energi dengan biaya kurang dari 4 euro per kilowatt-jam, yang 100 kali lebih murah dibandingkan lithium-ion tetap saat ini.

baterai.Setelah menambahkan wadah dan lapisan isolasi, total biaya akan lebih tinggi.Namun menurut penelitian, jika sistemnya cukup besar, biasanya lebih besar

dari 10 megawatt jam, mungkin akan mencapai biaya sekitar 10 euro per kilowatt jam, karena biaya isolasi termal akan menjadi bagian kecil dari total biaya.

biaya sistem.Namun, biaya baterai litium sekitar 400 euro per kilowatt-jam.

Salah satu masalah yang dihadapi sistem ini adalah hanya sebagian kecil panas yang tersimpan yang diubah kembali menjadi listrik.Berapa efisiensi konversi dalam proses ini?Bagaimana caranya

menggunakan sisa energi panas adalah masalah utama.

Namun, tim peneliti percaya bahwa ini bukanlah masalah.Jika sistemnya cukup murah, hanya 30-40% energi yang perlu dipulihkan dalam bentuk energi

listrik, yang akan menjadikannya lebih unggul dibandingkan teknologi lain yang lebih mahal, seperti baterai lithium-ion.

Selain itu, sisa 60-70% panas yang tidak diubah menjadi listrik dapat langsung dialihkan ke gedung, pabrik atau kota untuk mengurangi batubara dan sumber daya alam.

konsumsi gas.

Panas menyumbang lebih dari 50% kebutuhan energi global dan 40% emisi karbon dioksida global.Dengan cara ini, energi angin atau fotovoltaik disimpan secara laten

sel fotovoltaik termal tidak hanya menghemat banyak biaya, tetapi juga memenuhi permintaan pasar panas yang besar melalui sumber daya terbarukan.

3. Tantangan dan prospek masa depan

Teknologi penyimpanan termal fotovoltaik termal baru yang dirancang oleh tim Universitas Teknologi Madrid, yang menggunakan bahan paduan silikon, memiliki

keuntungan dalam biaya bahan, suhu penyimpanan termal dan waktu penyimpanan energi.Silikon adalah unsur paling melimpah kedua di kerak bumi.Biaya

per ton pasir silika hanya 30-50 dolar, yaitu 1/10 bahan garam cair.Selain itu, perbedaan suhu penyimpanan termal pasir silika

partikelnya jauh lebih tinggi daripada garam cair, dan suhu pengoperasian maksimum bisa mencapai lebih dari 1000 ℃.Temperatur pengoperasian yang lebih tinggi juga

membantu meningkatkan efisiensi energi secara keseluruhan dari sistem pembangkit listrik fototermal.

Tim Datus bukanlah satu-satunya yang melihat potensi sel fotovoltaik termal.Mereka memiliki dua saingan kuat: Massachusetts Institute of Massachusetts yang bergengsi

Teknologi dan start-up California Antola Energy.Yang terakhir ini berfokus pada penelitian dan pengembangan baterai besar yang digunakan dalam industri berat (besar

konsumen bahan bakar fosil), dan memperoleh US $50 juta untuk menyelesaikan penelitian pada bulan Februari tahun ini.Dana Energi Terobosan Bill Gates menyediakan beberapa hal

dana investasi.

Para peneliti di Massachusetts Institute of Technology mengatakan bahwa model sel fotovoltaik termal mereka telah mampu menggunakan kembali 40% energi yang digunakan untuk memanaskan.

bahan internal baterai prototipe.Mereka menjelaskan: “Hal ini menciptakan jalur menuju efisiensi maksimum dan pengurangan biaya penyimpanan energi panas,

sehingga memungkinkan untuk melakukan dekarbonisasi jaringan listrik.”

Proyek Institut Teknologi Madrid belum mampu mengukur persentase energi yang dapat dipulihkan, namun lebih unggul dari model Amerika.

dalam satu aspek.Alejandro Data, peneliti yang memimpin proyek tersebut, menjelaskan: “Untuk mencapai efisiensi ini, proyek MIT harus menaikkan suhu hingga

2400 derajat.Baterai kami bekerja pada 1200 derajat.Pada suhu ini, efisiensinya akan lebih rendah daripada efisiensinya, tetapi masalah isolasi panas kita jauh lebih sedikit.

Lagi pula, sangat sulit menyimpan bahan pada suhu 2400 derajat tanpa menyebabkan hilangnya panas.”

Tentu saja teknologi ini masih membutuhkan banyak investasi sebelum memasuki pasar.Prototipe laboratorium saat ini memiliki penyimpanan energi kurang dari 1 kWh

kapasitas, namun untuk membuat teknologi ini menguntungkan, diperlukan kapasitas penyimpanan energi lebih dari 10 MWh.Oleh karena itu, tantangan selanjutnya adalah memperluas skala

teknologi dan menguji kelayakannya dalam skala besar.Untuk mencapai hal ini, para peneliti dari Institut Teknologi Madrid telah membentuk tim

untuk memungkinkannya.