Menyimpan udara bertekanan untuk menghasilkan listrik: masa depan energi terbarukan

  • Penyimpanan udara terkompresi adalah kunci stabilisasi energi.
  • RICAS 2020 mengusulkan penggunaan gua bawah tanah untuk menyimpan energi.
  • Tujuannya adalah untuk meningkatkan efisiensi energi melalui penyimpanan panas.

Saat ini, para peneliti mencari solusi inovatif untuk mengatasi salah satu tantangan terbesar dalam energi terbarukan: penyimpanan energi yang efisien. Di antara proposal yang paling menjanjikan adalah penyimpanan udara terkompresi untuk menghasilkan listrik (CAES), sebuah teknologi yang dapat berfungsi sebagai semacam baterai raksasa untuk menyimpan kelebihan energi yang dihasilkan oleh sumber terbarukan seperti angin dan matahari.

Jenis penyimpanan energi ini menggunakan udara terkompresi sebagai sarana utama menyimpan kelebihan energi untuk digunakan nanti selama permintaan puncak atau ketika energi terbarukan tidak menghasilkan listrik. Berdasarkan konsep ini, udara dalam jumlah besar dapat dikompresi dan disimpan di rongga atau tangki bawah tanah, kemudian dilepaskan dan digunakan untuk menghasilkan listrik bila diperlukan.

Sistem penyimpanan udara terkompresi

Proyek RICAS 2020

Proyek Eropa disebut KAYA 2020 bertujuan untuk mengeksplorasi penggunaan gua-gua bawah tanah yang tertutup rapat untuk menyimpan udara bertekanan, memanfaatkan infrastruktur yang ada di berbagai belahan dunia, seperti tambang yang terbengkalai atau rongga alam. Gua-gua ini, menurut para ilmuwan di balik proyek tersebut, menawarkan lingkungan yang sempurna untuk menyimpan udara bertekanan tinggi dalam jumlah besar.

Ide utama RICAS 2020 adalah memanfaatkan momen ketika energi terbarukan melebihi permintaan. Misalnya, ketika ada puncak pembangkit listrik tenaga surya atau angin yang mungkin akan terbuang percuma. Pada saat-saat kelebihan energi ini, kelebihan energi tersebut digunakan kompres udara dan menyimpannya di gua yang tertutup rapat. Kemudian, ketika sistem perlu menghasilkan listrik, udara terkompresi dilepaskan dan dialirkan melalui turbin untuk menghasilkan listrik.

Gua

Masalah penyimpanan energi terbarukan

Salah satu tantangan utama yang harus dipecahkan dalam energi terbarukan adalah, tidak seperti sumber energi konvensional, pembangkitannya bersifat intermiten. Angin tidak selalu bertiup dan matahari tidak selalu bersinar, artinya ada kalanya energi terbarukan yang dihasilkan tidak cukup untuk memenuhi permintaan.

Masalah ini sebagian dapat diatasi dalam kasus fotovoltaik surya berkat kemajuan dalam baterai, namun penyimpanan energi angin masih menjadi tantangan tanpa solusi yang jelas. Di sinilah tempat penyimpanan udara terkompresi, yang menawarkan alternatif untuk menyimpan energi angin ketika tidak ada kebutuhan listrik dalam waktu dekat.

Jenis teknologi ini memiliki a semakin penting dalam lanskap energi global, karena permintaan global akan penyimpanan energi diperkirakan akan meningkat secara signifikan seiring dengan upaya jaringan listrik untuk mengintegrasikan lebih banyak energi terbarukan. Kebutuhan akan solusi penyimpanan yang efektif dan terukur semakin meningkat, sehingga membuat proyek-proyek menjadi seperti itu KAYA 2020 telah mendapat perhatian yang cukup besar.

Efisiensi Penyimpanan Pembangkit Listrik Tenaga Air yang Dipompa

Hingga saat ini, penyimpanan pembangkit listrik tenaga air yang dipompa telah menjadi salah satu solusi yang paling banyak digunakan untuk penyimpanan energi skala besar. Sistem ini bekerja dengan cara memompa air dari reservoir yang lebih rendah ke reservoir yang lebih tinggi pada jam-jam permintaan rendah, kemudian melepaskan air tersebut melalui turbin ketika terjadi puncak permintaan.

Salah satu kelemahan utama dari sistem ini adalah itu hanya mungkin dilakukan di daerah pegunungan, yang membatasi penerapannya di negara-negara yang tidak dapat menggunakan penyimpanan pembangkit listrik tenaga air karena letak geografisnya. Hal ini terjadi di banyak negara yang tidak memiliki kondisi topografi yang diperlukan, hal yang tidak terjadi pada sistem penyimpanan udara.

Pengoperasian sistem udara terkompresi

Penyimpanan udara terkompresi (CAES) beroperasi relatif sederhana. Selama periode kebutuhan energi rendah, udara dikompresi dan disimpan gua bawah tanah o wadah bertekanan. Ketika listrik perlu dihasilkan, udara yang tersimpan dilepaskan dan dialirkan melalui turbin untuk menghasilkan energi listrik.

Sistem ini memiliki konsep yang mirip dengan sesuatu yang sehari-hari seperti a pompa sepeda. Ketika udara dipompa ke dalam ban, tekanannya meningkat dan ketika dilepaskan, energi yang tersimpan di udara terkompresi diubah menjadi energi kinetik, sehingga mendorong sepeda ke depan.

Dalam hal penyimpanan energi, kelebihan listrik dari sumber terbarukan digunakan untuk mengompresi udara, yang disimpan di bawah tanah. Ketika energi tersebut dibutuhkan kembali, udara dilepaskan melalui turbin gas untuk menghasilkan listrik. Selama proses kompresi ini, sejumlah besar panas dihasilkan, sehingga menimbulkan masalah efisiensi yang menjadi subjek penelitian.

Masalah efisiensi dalam sistem saat ini

Saat ini, sistem penyimpanan udara bertekanan terbesar berlokasi di Amerika Serikat dan Jerman. Sistem ini digunakan formasi garam bawah tanah untuk menyimpan sejumlah besar udara di bawah tekanan. Namun, mereka mempunyai kelemahan utama: mereka kehilangan banyak energi dalam bentuk panas selama kompresi udara.

Masalahnya adalah sistem ini tidak dilengkapi dengan teknologi yang efisien untuk menghemat panas yang dihasilkan selama proses kompresi. Hal ini menyebabkan sebagian besar energi potensial yang tersimpan hilang, sehingga mengurangi efisiensi sistem secara keseluruhan.

Solusi untuk meningkatkan efisiensi melalui RICAS 2020

Proyek RICAS 2020 telah mengusulkan solusi inovatif untuk meningkatkan efisiensi sistem penyimpanan udara bertekanan. Kuncinya ada di dalam menyimpan panas yang dihasilkan selama kompresi untuk mengurangi kehilangan energi.

Inovasinya terdiri dari melewatkan udara bertekanan panas melalui a gua terpisah berisi batu pecah. Batuan menyerap panas yang dihasilkan selama kompresi dan menahannya. Ketika udara bertekanan digunakan untuk menghasilkan listrik, udara tersebut terlebih dahulu melewati bebatuan lagi, sehingga memungkinkannya untuk dihasilkan memulihkan panas dan meningkatkan efisiensi sistem.

Dengan peningkatan ini, para insinyur RICAS 2020 memperkirakan bahwa efisiensi total sistem penyimpanan dapat ditingkatkan hingga 70-80%, peningkatan yang signifikan dibandingkan sistem saat ini yang hanya mencapai a 45-55% efisiensi.

Sistem penyimpanan CAES lainnya

Ada beberapa jenis sistem CAES yang berbeda terutama dalam cara mereka mengelola panas yang dihasilkan selama kompresi udara:

  • CAES adiabatik: Sistem jenis ini menyimpan panas yang dihasilkan selama kompresi udara dan kemudian menggunakannya untuk memanaskan udara saat mengembang di turbin. Hal ini secara signifikan meningkatkan efisiensi sistem.
  • CAES diabatik: Alih-alih menyimpan panas, sistem diabatik membuangnya sebagai produk limbah. Ketika udara perlu dilepaskan, udara tersebut harus dipanaskan oleh sumber eksternal (misalnya gas alam), sehingga menurunkan efisiensi.
  • isotermal CAES: Secara teoritis sistem ini paling efisien, karena kompresi dan pemuaian udara dilakukan pada suhu konstan. Namun, teknologi untuk mencapai sistem isotermal yang sepenuhnya efisien belum dikembangkan.

Kapasitas penyimpanan dan kasus nyata

Saat ini, terdapat dua pabrik penyimpanan energi udara tekan besar yang beroperasi secara komersial:

  • Huntorf, Jerman: Ini adalah pabrik pertama yang menggunakan teknologi CAES dalam skala komersial. Ini memiliki kapasitas 321 MW dan telah terbukti efektif dalam mengelola variabilitas pembangkitan energi angin.
  • McIntosh, Amerika Serikat: Beroperasi sejak tahun 1991, memiliki kapasitas 110 MW. Ia menggunakan recuperator untuk memanaskan udara terkompresi sebelum ekspansi, menggunakan gas alam sebagai sumber energi tambahan untuk meningkatkan efisiensi.

Kedua pembangkit tersebut membutuhkan gas alam untuk menghasilkan panas yang diperlukan selama pemuaian udara terkompresi. Meskipun ramah lingkungan dari sudut pandang energi, penelitian terus mencari alternatif yang tidak bergantung pada bahan bakar fosil.

Potensi CAES di masa depan

Ketika negara-negara berupaya meningkatkan penetrasi energi terbarukan, penyimpanan energi udara bertekanan dapat memainkan peran penting. Dengan inovasi seperti yang diusulkan oleh RICAS 2020, CAES dapat menjadi pilihan yang tepat dan efisien untuk menyimpan energi dalam jumlah besar dengan biaya rendah.

Penggunaan gua bawah tanah, efisiensi yang lebih besar dalam retensi panas, dan kemampuan untuk menggunakan teknologi yang ada untuk aplikasi baru menjadikan penyimpanan udara bertekanan sebagai teknologi dengan potensi besar di tahun-tahun mendatang. Keberlanjutan dan peningkatan efisiensi energi dapat membawa perbedaan dalam cara kita mengelola energi di masa depan.

Dengan terus berkembangnya teknologi ini, kita akan segera melihat kemajuan yang dapat mengatasi tantangan saat ini dalam penyimpanan energi terbarukan, sehingga menjamin pasokan energi yang stabil dan berkelanjutan untuk generasi mendatang.


tinggalkan Komentar Anda

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Bidang yang harus diisi ditandai dengan *

*

*

  1. Penanggung jawab data: Miguel Ángel Gatón
  2. Tujuan data: Mengontrol SPAM, manajemen komentar.
  3. Legitimasi: Persetujuan Anda
  4. Komunikasi data: Data tidak akan dikomunikasikan kepada pihak ketiga kecuali dengan kewajiban hukum.
  5. Penyimpanan data: Basis data dihosting oleh Occentus Networks (UE)
  6. Hak: Anda dapat membatasi, memulihkan, dan menghapus informasi Anda kapan saja.

      Eduardo dijo

    Tetapi mengapa tidak menyesuaikan sistem untuk penggunaan di rumah, dalam skala kecil?
    Lebih murah menyimpan kelebihan instalasi fotovoltaik tertentu dengan udara terkompresi daripada melakukannya dengan baterai. Dan itu akan cukup dengan generator kompresor dan tabung tangki 200 bar.