Penelitian yang diterbitkan pada 2026 di Formosa Journal of Science and Technology tersebut menganalisis integrasi Hydrogen Energy Storage System (HESS) pada sistem mikrogrid hibrida tenaga surya dan angin di wilayah pesisir selatan Jawa Barat. Kawasan ini dipilih karena memiliki intensitas radiasi matahari yang tinggi sekaligus pola angin pesisir yang berubah-ubah, sehingga cocok untuk menguji kestabilan energi terbarukan.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa teknologi penyimpanan hidrogen mampu mengurangi fluktuasi daya hingga sekitar 40 persen dan meningkatkan kestabilan frekuensi listrik dibandingkan sistem tanpa penyimpanan energi. Temuan ini dinilai penting karena salah satu tantangan terbesar energi terbarukan adalah sifat produksinya yang tidak konstan.
Energi surya bergantung pada intensitas cahaya matahari, sementara energi angin sangat dipengaruhi perubahan kecepatan angin. Ketika cuaca berubah mendadak, produksi listrik dapat turun atau naik secara cepat dan memengaruhi kestabilan jaringan listrik. Kondisi ini berpotensi menyebabkan gangguan tegangan, penurunan kualitas listrik, hingga risiko pemadaman.
Dalam penelitian tersebut, tim peneliti menggunakan sistem mikrogrid yang menggabungkan panel surya, turbin angin, serta penyimpanan energi hidrogen. Ketika produksi listrik berlebih, energi akan digunakan untuk menghasilkan hidrogen melalui proses elektrolisis. Hidrogen tersebut kemudian disimpan dalam tangki bertekanan. Saat pasokan listrik menurun, hidrogen diubah kembali menjadi energi listrik menggunakan fuel cell.
Menurut Esther Hesline Palandi dan timnya, mekanisme ini memungkinkan sistem listrik tetap seimbang meskipun sumber energinya berubah-ubah. “Sistem hidrogen tidak hanya berfungsi sebagai media penyimpanan energi, tetapi juga menjadi elemen aktif dalam menjaga keseimbangan daya dan kualitas suplai listrik,” tulis para peneliti dalam publikasi mereka.
Penelitian dilakukan menggunakan pemodelan matematis dan simulasi berbasis MATLAB/Simulink. Tim peneliti memodelkan perilaku dinamis setiap komponen, mulai dari elektroliser, tangki penyimpanan hidrogen, hingga fuel cell. Simulasi dilakukan untuk melihat bagaimana sistem merespons perubahan beban listrik dan fluktuasi energi surya maupun angin secara real time.
Hasil simulasi menunjukkan perbedaan signifikan antara sistem tanpa penyimpanan hidrogen dan sistem dengan HESS. Pada sistem tanpa HESS, variasi daya berada pada kisaran minus 25 kilowatt hingga plus 25 kilowatt. Setelah integrasi penyimpanan hidrogen, fluktuasi turun menjadi sekitar minus 15 kilowatt hingga plus 15 kilowatt.
Selain itu, laju perubahan daya atau ramp rate juga turun hingga 50 persen. Penurunan ini membuat perubahan pasokan listrik menjadi lebih halus dan mengurangi risiko gangguan frekuensi yang dapat memengaruhi peralatan listrik maupun kestabilan jaringan.
Peneliti juga menemukan bahwa penggunaan strategi kontrol berbasis predictive control model membuat sistem bekerja lebih efisien. Teknologi kontrol prediktif memungkinkan sistem memperkirakan kondisi energi di masa dekat dan mengatur kapan elektroliser atau fuel cell harus aktif. Pendekatan ini membantu mengurangi lonjakan daya serta mempercepat respons sistem terhadap perubahan beban listrik.
Aspek lain yang menjadi perhatian dalam penelitian ini adalah tekanan penyimpanan hidrogen. Tim peneliti menguji beberapa tingkat tekanan, mulai dari 30 bar, 50 bar, hingga 100 bar. Hasilnya menunjukkan bahwa tekanan menengah, yakni 30 hingga 50 bar, memberikan keseimbangan terbaik antara efisiensi energi, kapasitas penyimpanan, dan keamanan operasional.
Pada tekanan 30 bar, energi kompresi yang dibutuhkan sekitar 1,56 kWh per kilogram hidrogen. Sementara pada tekanan 50 bar, kebutuhan energi naik menjadi 1,79 kWh per kilogram. Ketika tekanan ditingkatkan hingga 100 bar, energi kompresi melonjak menjadi 2,11 kWh per kilogram.
Walaupun tekanan lebih tinggi mampu mengurangi ukuran tangki penyimpanan, kebutuhan energi tambahan dinilai terlalu besar untuk sistem mikrogrid skala kecil. Karena itu, peneliti menyimpulkan bahwa tekanan 30–50 bar lebih realistis diterapkan untuk pembangkit energi terbarukan berbasis komunitas atau wilayah terpencil.
Penelitian ini juga menunjukkan bahwa kehilangan tekanan pada aliran hidrogen di pipa relatif kecil dibanding tekanan operasional sistem. Dengan demikian, faktor utama yang menentukan efisiensi bukan pada distribusi gas, melainkan pada proses kompresi dan pengelolaan termal selama penyimpanan.
Menurut para peneliti, hasil studi ini memiliki implikasi besar bagi pengembangan sistem energi berkelanjutan di Indonesia. Wilayah dengan potensi energi surya dan angin tinggi, seperti pesisir selatan Jawa Barat, dinilai dapat memanfaatkan teknologi penyimpanan hidrogen untuk meningkatkan keandalan pasokan listrik sekaligus mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil.
Selain mendukung stabilitas jaringan listrik, teknologi hidrogen juga dinilai berpotensi memperluas penggunaan energi terbarukan di daerah terpencil yang belum memiliki akses jaringan listrik besar. Sistem mikrogrid berbasis hidrogen memungkinkan komunitas lokal membangun sumber listrik mandiri yang lebih fleksibel dan ramah lingkungan.
Meski demikian, peneliti mengakui masih terdapat keterbatasan dalam penelitian ini. Model yang digunakan masih mengasumsikan kondisi ideal pada beberapa komponen, termasuk efisiensi elektroliser dan fuel cell. Penelitian lanjutan diperlukan untuk menguji pengaruh degradasi komponen, dinamika suhu, dan validasi langsung pada sistem nyata.
Ke depan, pengembangan teknologi penyimpanan hidrogen diperkirakan akan menjadi salah satu elemen penting dalam transisi energi global. Kombinasi energi surya, angin, dan penyimpanan hidrogen dinilai mampu menciptakan sistem kelistrikan yang lebih stabil, fleksibel, dan rendah emisi karbon.
Profil Penulis
Esther Hesline Palandi merupakan peneliti dari Politeknik Negeri Malang yang memiliki fokus kajian pada sistem energi terbarukan, mikrogrid, dan teknologi penyimpanan energi berbasis hidrogen.
Maria Joana Baptista Barbosa berasal dari Department of Animal Health, Faculty of Agriculture, National University of Timor Loro’sae, Dili. Ia terlibat dalam penelitian multidisiplin terkait pembangunan berkelanjutan dan teknologi energi.
Bakri adalah akademisi dari STAI Darul Qalam Tangerang yang turut berkontribusi dalam pengembangan riset teknologi dan keberlanjutan energi.
Sumber Penelitian
Palandi, Esther Hesline; Barbosa, Maria Joana Baptista; dan Bakri. “Hydrogen Integrated Renewable Energy Storage Stability in Intermittent Solar and Wind Power Systems.” Formosa Journal of Science and Technology (FJST), Vol. 5, No. 5, 2026, halaman 1165–1180.
0 Komentar