Hasil penelitian menunjukkan bahwa integrasi Hydrogen Energy Storage System (HESS) mampu menurunkan fluktuasi daya listrik hingga sekitar 40 persen dan memperbaiki stabilitas frekuensi sistem kelistrikan. Teknologi ini dinilai penting untuk mendukung transisi menuju energi bersih karena pembangkit surya dan angin masih menghadapi masalah utama berupa pasokan listrik yang tidak stabil akibat perubahan cuaca.
Dalam sistem energi modern, listrik dari panel surya dan turbin angin sering berubah secara cepat tergantung intensitas matahari dan kecepatan angin. Kondisi tersebut dapat mengganggu keseimbangan antara pasokan dan kebutuhan listrik. Jika tidak dikendalikan, ketidakseimbangan ini dapat menyebabkan penurunan kualitas listrik, gangguan frekuensi, bahkan risiko pemadaman pada jaringan skala kecil maupun besar.
Tim peneliti menjelaskan bahwa sistem HESS bekerja dengan cara mengubah kelebihan listrik menjadi hidrogen menggunakan elektroliser. Hidrogen kemudian disimpan dalam tangki bertekanan dan diubah kembali menjadi listrik menggunakan fuel cell ketika pasokan energi menurun. Dengan mekanisme ini, energi berlebih tidak terbuang dan dapat digunakan kembali saat diperlukan.
Penelitian menggunakan pendekatan simulasi matematis berbasis MATLAB/Simulink untuk menganalisis kestabilan sistem microgrid hybrid. Sistem yang diuji terdiri dari panel surya, turbin angin, penyimpanan hidrogen, dan beban listrik. Para peneliti juga menerapkan model kendali prediktif agar sistem mampu mengantisipasi perubahan kondisi energi secara real time.
Salah satu hasil penting penelitian adalah penurunan amplitudo fluktuasi daya dari 50 kilowatt menjadi 30 kilowatt setelah integrasi HESS. Selain itu, laju perubahan daya atau ramp rate turun hingga 50 persen. Penurunan ini membuat pasokan listrik menjadi lebih halus dan stabil sehingga risiko lonjakan maupun penurunan frekuensi dapat ditekan.
Peneliti menemukan bahwa sistem tanpa penyimpanan hidrogen mengalami perubahan daya yang sangat tajam ketika cuaca berubah. Sebaliknya, sistem dengan HESS mampu menyerap kelebihan energi dan melepaskannya kembali secara bertahap. Efeknya, sistem kelistrikan menjadi lebih responsif dan tidak mudah terganggu oleh perubahan mendadak pada sumber energi terbarukan.
“Hydrogen Energy Storage System berfungsi sebagai penyeimbang daya yang efektif dalam menjaga stabilitas sistem,” tulis Ajat Sudrajat dan tim peneliti dalam artikel tersebut.
Selain aspek stabilitas listrik, penelitian juga mengkaji efisiensi penyimpanan hidrogen berdasarkan tekanan tangki. Tim peneliti membandingkan tekanan 30 bar, 50 bar, dan 100 bar untuk mengetahui titik operasi paling efisien pada microgrid skala kecil. Hasilnya menunjukkan bahwa tekanan menengah antara 30 hingga 50 bar memberikan keseimbangan terbaik antara kapasitas penyimpanan dan kebutuhan energi kompresi.
Pada tekanan 30 bar, energi kompresi aktual tercatat sekitar 1,56 kWh per kilogram hidrogen. Sementara pada 50 bar meningkat menjadi 1,79 kWh per kilogram. Ketika tekanan dinaikkan hingga 100 bar, kebutuhan energi melonjak menjadi 2,11 kWh per kilogram. Menurut peneliti, kenaikan tekanan memang dapat memperkecil ukuran tangki, tetapi konsumsi energinya menjadi jauh lebih besar sehingga tidak selalu efisien untuk sistem microgrid.
Penelitian juga menemukan bahwa kehilangan tekanan pada aliran hidrogen di dalam pipa relatif kecil dibanding tekanan operasi sistem. Artinya, faktor paling menentukan dalam efisiensi penyimpanan hidrogen bukan pada aliran pipa, melainkan pada proses kompresi dan kondisi termal selama penyimpanan.
Wilayah pesisir selatan Jawa Barat dipilih sebagai lokasi studi karena memiliki karakteristik yang cocok untuk pengembangan energi terbarukan, tetapi juga menghadapi tantangan besar akibat variasi cuaca tropis dan pola angin pesisir. Peneliti menilai daerah dengan kondisi serupa di Indonesia berpotensi memanfaatkan teknologi penyimpanan hidrogen untuk meningkatkan keandalan pasokan listrik, terutama di wilayah terpencil atau kawasan yang belum sepenuhnya terhubung dengan jaringan listrik utama.
Temuan ini memiliki implikasi besar bagi pengembangan energi bersih di Indonesia. Dengan kemampuan menyimpan energi dalam jangka panjang, teknologi hidrogen dapat menjadi pelengkap penting bagi pembangkit surya dan angin yang selama ini masih bergantung pada kondisi alam. Sistem ini juga dinilai dapat mendukung pengembangan microgrid mandiri di daerah kepulauan dan kawasan industri hijau.
Meski demikian, peneliti mengakui bahwa model yang digunakan masih berbasis simulasi ideal. Faktor seperti degradasi komponen, perubahan suhu ekstrem, serta kehilangan energi pada kondisi nyata belum sepenuhnya dimasukkan dalam model penelitian. Karena itu, mereka merekomendasikan penelitian lanjutan berupa pengujian laboratorium dan implementasi sistem pilot untuk memastikan efektivitas teknologi dalam kondisi operasional sebenarnya.
Profil Penulis
Endang Retno Nugroho merupakan peneliti di National University yang meneliti sistem energi terbarukan dan stabilitas kelistrikan.
Asmawi adalah akademisi dari National University dengan fokus pada teknologi energi dan pengelolaan sistem tenaga listrik.
Ajat Sudrajat merupakan penulis korespondensi dari National University yang memiliki keahlian di bidang microgrid, penyimpanan energi hidrogen, dan kontrol sistem tenaga.
Wismanto Setyadi adalah peneliti dari National University yang mendalami integrasi energi terbarukan dan simulasi sistem kelistrikan.
0 Komentar