MACAM-MACAM BATERAI DAN MANFAATNYA BAGI PENGEMBANGAN PLTS DAN PLTB


Para ahli di bidang pengembangan energi terbarukan, khsususnya energi matahari dan angin, berpendapat kunci keberhasilan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) dan Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB) ada di baterai. Para investor PLTS dan PLTB, baik itu individu, kelompok, maupun perusahaan selalu dihadapkan kepada masalah baterai sebagai salah satu unsur penting dalam investasi. Mereka membutuhkan tempat penyimpanan listrik yang besar, murah, dan handal. Sebab, kedua jenis pembangkit ini tidak bisa menghasilkan listrik sepanjang waktu (24 jam sehari). Baterai memungkinkan pemilik memanfaatkan listrik di malam hari dan menjual sisa produksi listrik pada jam-jam mahal atau pada beban puncak.

Pelaku dan semua pihak yang bergelut dengan energi terbarukan, harus memiliki pengetahuan tentang baterai. Pengetahuan ini penting agar para pihak yang terkait PLTB dan PLTS bisa memilih baterai yang sesuai dengan kebutuhan, dan yang penting sesuai dengan anggaran investasi. Salah satu contoh adalah, beberapa ahli menyarankan pemilik PLTS dan PLTB rumahan agar menggunakan baterai sekunder dengan sistem aliran (flow batteray). Alasannya, baterai ini memiliki umur yang sangat lama, bisa menggunakan cairan kimia organik yang tidak beracun. Baterai ini disebut-sebut aman bagi anggota keluarga, meskipun tetap kita harus menjaga anak-anak agar tidak bermain-main dengan baterai.

1. Definisi Baterai dan Prinsip Kerja Baterai
Meskipun sudah banyak yang tahu manfaat baterai, bagaimana sih definisinya? Baterai adalah alat yang bisa mengubah energi kimia menjadi energi listrik (saat digunakan), dan mengubah energi listrik menjadi energi kimia (saat pengisian). Baterai memiliki dua atau lebih elektrokimia yang bisa mengubah energi kimia menjadi listrik. Setiap sel baterai memiliki dua kutub, kutub positif yang disebut katoda dan kutub negatif atau anoda. Kutub positif adalah kutub yang memiliki energi potensial yang lebih tinggi dibandingkan kutub negatif.

Gambar prinsip kerja ini dapat dilihat di link : http://carbattery.com.my/index.asp?p=/static/how-battery-works.html, Gambar ini diakses pada 2016.

Secara prinsip, aliran listrik mengalir dari kutub positif menuju kutub negatif. Kutub bertanda negatif di baterai adalah sumber elektron yang menjadi sumber listrik bagi peralatan listrik jika disambungkan dengan baterai. Ketika baterai dihubungkan dengan peralatan listrik, maka elektrolit berpindah dalam bentuk ion dan memicu reaksi kimia pada kedua kutubnya. Perpindahan ion ini akan mengalirkan arus listrik keluar dari baterai. Saat pengisian terjadi sebaliknya. Setiap baterai menghasilkan arus searah atau direct current.

2. Sejarah Baterai
Awal penggunaan baterai diketahui sekitar 2000 tahun yang lalu di Baghdad, Irak. Arkeolog Jerman menemukan apa yang bisa disebut baterai pada makam kuno milik Kekaisaran Parthian di Sungai Tigris di sekitar kota Baghdad yang diperkirakan digunakan pada 190 sebelum masehi hingga 224 masehi. Baterai berbentuk vas yang ditutup segel. Vas tersebut memiliki tinggi 15 cm. ditengah-tengah vas terdapat tabung besi berdiameter 4 cm dengan tinggi 12 cm. Tabung baja ini dilapisi tembaga. Sewaktu vas ini dites dengan menggunakan laruta acid seperti vinegar, antara tembaga dan besi menghasilkan listrik dengan tegangan 1,5-2 volt. diperkirakan temuan ini sebagai baterai yang digunakan sebagai sumber listrik untuk proses pelapisan emas pada logam perak.
Gambar : Baterai Volta dapat dilihat di : https://en.wikipedia.org/wiki/Battery_(electricity) dan www.howstuffworks.com, gambar diakses 2016.

Berikutnya, pada tahun 1800, Alessandro Volta menemukan baterai volta (voltaic pile). Baterai volta berbentuk tumpukan lempengan logam zinc dan tembaga yang dipisah dengan kertas. Baterai volta belum mampu menghasilkan listrik dalam periode yang panjang dan voltase yang dihasilkan pun berfluktuasi. Baterai skala industri baru ditemukan pada 1836 oleh ahli kimia Inggris bernama John Frederic Daniel yang diberi nama Daniell Cell. Baterai golongan basah ini digunakan sebagai sumber listrik untuk jaringan telegram. Daniell Cell memiliki elektroda dengan material sufuric acid dan zinc. Pada perkembangan berikutnya, alat-alat elektronik bergerak membutuhkan baterai yang ringan dan fleksibel. Peneliti baterai kemudian mengganti cairan dengan pasta.

Skema Baterai Daniell Cell dapat dilihat di : http://electronics.howstuffworks.com/everyday-tech/battery1.htm

3. Jenis Baterai
Secara umum baterai dibagi dua, baterai primer dan baterai sekunder.
A. Baterai Primer (Single Use)
Baterai primer adalah baterai yang hanya dapat dipakai sekali (sekali pakai) saja karena material kimia yang digunakan tidak memiliki kemampuan berbalik arah. Keterbatasan inilah yang membuat baterai jenis ini tidak dapat diisi ulang (charge). Material kimia yang digunakan bisa menghasilkan listrik ketika proses perakitan selesai. Fakta-fakta inilah yang membuat baterai dibuang setelah tidak mampu menghasilkan listrik lagi. Gambar baterai di http://br-mac.org/2013/09/bateria-do-iphone-como-fazer-durar-mais-no-ios-7.html, diakses 2016.
Ada beberapa jenis baterai primer berdasarkan material yang digunakan, yaitu :
  • Alkaline battery
  • Aluminium–air battery
  • Aluminium-ion battery
  • Atomic battery, meliputi Betavoltaics, Optoelectric nuclear battery, dan Nuclear micro-battery
  • Bunsen cell
  • Chromic acid cell (Poggendorff cell)
  • Clark cell
  • Daniell cell
  • Dry cell
  • Earth battery
  • Frog battery
  • Galvanic cell
  • Grove cell
  • Leclanché cell
  • Lemon/potato battery
  • Lithium battery
  • Lithium air battery
  • Magnesium battery
  • Mercury battery
  • Molten salt battery
  • Nickel oxyhydroxide battery , meliputi Oxyride battery
  • Organic radical battery
  • Paper battery
  • Pulvermacher's chain
  • Silver-oxide battery
  • Solid-state battery
  • Voltaic pile, meliputi Penny battery dan Trough battery
  • Water-activated battery
  • Weston cell
  • Zinc–air battery
  • Zinc–carbon battery
  • Zinc chloride battery

Pada era sebelum ditemukannya baterai sekunder berbahan material lithium yang sangat praktis, baterai primer mendominasi perangkat begerak. Mulai dari lampu senter, kalkulator, radio, alat pengeras suara, dan lain-lainnya. Seiring dengan terjadinya kemajuan teknologi baterai, lithium dengan pasta kini mulai mendominasi dan menggusur secara perlahan-lahan penggunaan baterai primer. Baterai primer juga masih banyak digunakan pada daerah-daerah terpencil yang tidak memiliki jaringan listrik. Beberapa orang berpendapat, penggunaan baterai primer sulit untuk dihilangkan karena memang ada alat-alat elektronik yang membutuhkannya.

Baterai primer memiliki kegunaan tersendiri, terutama untuk alat-alat yang hanya membutuhkan listrik hanya sekali. Contoh ekstrim dari alasan ini adalah kebutuhan baterai untuk pemicu pada s3nj4t4, seperti rud4l. Berikutnya, alasan kepraktisan juga mengedepan saat memilih baterai yang tepat. Contohnya, pada alat yang membutuhkan sedikit energi listrik sehingga umur baterai primer bisa mencapai 2 tahun sehingga pemakaian baterai sekunder kurang praktis. Alat-alat yang yang masuk kategori ini adalah jam tangan, baterai CMOS pada komputer, dan lain-lain.

B. Baterai Sekunder (Multiple Uses/Rechargeable)
Baterai sekunder adalah baterai yang dapat diisi ulang karena material yang digunakan memiliki kemampuan reaksi kimia yang berbalik, sehingga bisa menghasilkan listrik dan menyimpannya. Kemampuan inilah yang membuat baterai sekunder bisa digunakan berulang-ulang. Namun, baterai sekunder tetap memiliki batasan umur karena material kimianya memiliki apa yang disebut Michael Faraday (1834) sebagai konsekuensi (kerusakan) operasional yang tidak bisa dihindari.

Skema dapat dilihat di www.howstuffworks.com, diakses 2016.
Ada beberapa baterai sekunder berdasarkan material yang digunakannya :
  • Flow battery, meliputi Vanadium redox battery, Zinc–bromine battery, dan Zinc–cerium battery
  • Lead–acid battery, meliputi Deep cycle battery, VRLA battery, AGM battery, dan Gel battery
  • Lithium air battery
  • Lithium-ion battery, meliputi Lithium ion lithium cobalt oxide battery (ICR), Lithium ion manganese oxide battery (IMR), Lithium ion polymer battery, Lithium iron phosphate battery, Lithium–sulfur battery, Lithium–titanate battery, Thin film lithium-ion battery
  • Magnesium-ion battery
  • Molten salt battery
  • Nickel–cadmium battery, meliputi Nickel–cadmium battery vented cell type
  • Nickel hydrogen battery
  • Nickel–iron battery
  • Nickel metal hydride battery, meliputi Low self-discharge NiMH battery
  • Nickel–zinc battery
  • Organic radical battery
  • Polymer-based battery
  • Polysulfide bromide battery
  • Potassium-ion battery
  • Rechargeable alkaline battery
  • Rechargeable fuel battery
  • Silicon air battery
  • Silver-zinc battery
  • Silver calcium battery
  • Sodium-ion battery
  • Sodium–sulfur battery
  • Sugar battery
  • Super iron battery
  • UltraBattery

Era 2000-an adalah eranya baterai sekunder. Banyak alat-alat elektronik yang mulai menggunakan baterai sekunder untuk kebutuhan energi listriknya. Alasan yang mengedepan adalah efisiensi dari segi biaya dan waktu. Banyak alat yang dahulu memakai baterai primer mulai diganti oleh sekunder, contohnya lampu senter, lampu darurat, alat telekomunikasi, dan lain-lain.

4. Manfaat Baterai Bagi Pengembangan PLTS dan PLTB
PLTS dan PLTB adalah jenis pembangkit yang sangat bergantung kepada keberadaan matahari dan angin. Kedua pembangkit ini tidak mampu memproduksi listrik secara konstan selama 24 jam penuh. Dilain pihak, kebutuhan listrik berlangsung 24 jam. Ketidakhandalan inilah yang menjadikan keduanya membutuhkan baterai untuk menyimpan listrik saat PLTS dan PLTB menghasilkan listrik secara maksimal. Bagi pemilik, dengan adanya baterai yang handal maka mereka dapat memanfaatkan listrik pada saat PLTB dan PLTS menghasilkan daya yang rendah atau bahkan tidak menghasilkan daya sama sekali seperti pada malam hari.

Skema Baterai untuk PLTS dan PLTB Rumahan dapat dilihat di www.wikipedia.com

Bagi investor, adanya baterai membuat tingkat keuntungan mereka maksimal karena bisa menjual baterai pada saat harga listrik tinggi, yaitu pada periode beban puncak. Perusahaan ultilitas listrik seperti PLN, keberadaan baterai dari pembangkit PLTS dan PLTB membantu mereka dalam menyediakan listrik pada beban puncak sehingga tidak perlu menghidupkan Pembangkit Listrik Tenaga Disel (PLTD) secara besar-besaran.

Berdasarkan penelitian stanford, tingkat pengembalian investasi PLTB dan PLTS tanpa baterai hanya 10%. Sementara jika menggunakan baterai, tingkat pengembalian untuk lithium naik menjadi 20% dan lead acid melonjak jadi 50%. Tanpa baterai, PLTS harus menjual listriknya pada saat terjadi produksi yang umumnya terjadi pada siang hari. Seperti diketahui, hampir di seluruh dunia pada siang hari tarifnya rendah karena merupakan beban dasar.

Secara tren, harga baterai diprediksi terus turun seiring dengan banyaknya penggunaan energi terbarukan, khususnya PLTB dan PLTS. Pengembangan mobil listrik dan infrastrukturnya juga merupakan salah satu yang menjadi faktornya. Sebab, faktor baterai menjadi utama di mobil listrik. Fungsi baterai seperti tanki bahan bakar, yaitu untuk menyimpan energi agar mobil listrik bisa dipakai dalam jarak tertentu, tergantung kapasitas tanki BBM atau baterai.

Oleh : Ahmad Senoadi
Dari berbagai sumber.


Load disqus comments

0 komentar