Terkadang dua lebih baik dari satu. Menggabungkan energi surya dan teknologi penyimpanan adalah salah satu contohnya. Alasannya: Energi matahari tidak selalu dihasilkan pada saat energi paling dibutuhkan. Penggunaan daya puncak sering terjadi pada sore dan malam musim panas ketika pembangkitan energi surya menurun. Suhu bisa menjadi paling panas pada saat-saat ini, dan orang-orang yang bekerja di siang hari pulang ke rumah dan mulai menggunakan listrik untuk mendinginkan rumah, memasak, dan menjalankan peralatan.
Penyimpanan membantu tenaga surya berkontribusi pada pasokan listrik bahkan saat matahari tidak bersinar. Hal ini juga dapat membantu memperlancar variasi dalam cara energi matahari mengalir di jaringan listrik. Variasi ini disebabkan oleh perubahan jumlah sinar matahari yang menyinari fotovoltaik (PV) panel atau memusatkan tenaga panas matahari (CSP). Produksi energi surya dapat dipengaruhi oleh musim, waktu, awan, debu, kabut, atau penghalang seperti bayangan, hujan, salju, dan tanah. Terkadang penyimpanan energi berada di lokasi yang sama dengan, atau ditempatkan di samping, sistem energi surya, dan terkadang sistem penyimpanan tersebut berdiri sendiri, namun dalam konfigurasi apa pun, sistem ini dapat membantu mengintegrasikan tenaga surya ke dalam lanskap energi secara lebih efektif.
Apa Itu Penyimpanan Energi?
“Penyimpanan” mengacu pada teknologi yang dapat menangkap listrik, menyimpannya sebagai bentuk energi lain (kimia, termal, mekanik), dan kemudian melepaskannya untuk digunakan saat dibutuhkan. Baterai litium-ion adalah salah satu teknologi tersebut. Meskipun penggunaan penyimpanan energi tidak pernah 100% efisien—sebagian energi selalu hilang saat mengubah energi dan mengambilnya kembali—penyimpanan memungkinkan penggunaan energi secara fleksibel pada waktu yang berbeda dari saat energi tersebut dihasilkan. Jadi, penyimpanan dapat meningkatkan efisiensi dan ketahanan sistem, serta dapat meningkatkan kualitas daya dengan menyesuaikan pasokan dan permintaan.
Fasilitas penyimpanan berbeda dalam hal kapasitas energi, yaitu jumlah total energi yang dapat disimpan (biasanya dalam kilowatt-jam atau megawatt-jam), dan kapasitas daya, yaitu jumlah energi yang dapat dilepaskan pada waktu tertentu ( biasanya dalam kilowatt atau megawatt). Kapasitas penyimpanan energi dan daya yang berbeda dapat digunakan untuk mengelola tugas yang berbeda. Penyimpanan jangka pendek yang berlangsung hanya beberapa menit akan memastikan pembangkit listrik tenaga surya beroperasi dengan lancar selama fluktuasi keluaran akibat lewatnya awan, sementara penyimpanan jangka panjang dapat membantu menyediakan pasokan selama berhari-hari atau berminggu-minggu ketika produksi energi surya rendah atau selama peristiwa cuaca besar. , Misalnya.
Keuntungan Menggabungkan Penyimpanan dan Tenaga Surya
Menyeimbangkan beban listrik – Tanpa penyimpanan, listrik harus dihasilkan dan dikonsumsi pada saat yang sama, yang berarti bahwa operator jaringan listrik menghentikan pembangkitan listrik, atau “membatasinya”, untuk menghindari kelebihan pembangkitan dan masalah keandalan jaringan listrik. Sebaliknya, mungkin ada waktu lain, setelah matahari terbenam atau saat cuaca mendung, ketika produksi tenaga surya sedikit namun kebutuhan listrik melimpah. Masukkan penyimpanan, yang dapat diisi atau diisi ketika pembangkitan tinggi dan konsumsi daya rendah, kemudian disalurkan ketika beban atau permintaan tinggi. Ketika sebagian listrik yang dihasilkan matahari disimpan, listrik tersebut dapat digunakan kapan pun operator jaringan membutuhkannya, termasuk setelah matahari terbenam. Dengan cara ini, penyimpanan bertindak sebagai polis asuransi terhadap sinar matahari.
“Memperkuat” pembangkit listrik tenaga surya – Penyimpanan jangka pendek dapat memastikan bahwa perubahan pembangkitan listrik yang cepat tidak terlalu mempengaruhi keluaran pembangkit listrik tenaga surya. Misalnya, baterai kecil dapat digunakan untuk mengatasi gangguan pembangkitan listrik dalam waktu singkat dari awan yang lewat, sehingga membantu jaringan listrik mempertahankan pasokan listrik yang “kuat” yang dapat diandalkan dan konsisten.
Memberikan ketahanan – Tenaga surya dan penyimpanan dapat menyediakan daya cadangan selama gangguan listrik. Mereka dapat menjaga fasilitas penting tetap beroperasi untuk memastikan layanan penting yang berkelanjutan, seperti komunikasi. Tenaga surya dan penyimpanan juga dapat digunakan untuk microgrid dan aplikasi skala kecil, seperti unit daya seluler atau portabel.
Jenis Penyimpanan Energi
Jenis penyimpanan energi yang paling umum di jaringan listrik adalah pembangkit listrik tenaga air yang dipompa. Namun teknologi penyimpanan yang paling sering digabungkan dengan pembangkit listrik tenaga surya adalah penyimpanan elektrokimia (baterai) dengan pembangkit listrik PV dan penyimpanan termal (fluida) dengan pembangkit CSP. Jenis penyimpanan lainnya, seperti penyimpanan udara bertekanan dan flywheel, mungkin mempunyai karakteristik yang berbeda, seperti pelepasan yang sangat cepat atau kapasitas yang sangat besar, sehingga menjadikannya menarik bagi operator jaringan listrik. Informasi lebih lanjut tentang jenis penyimpanan lainnya ada di bawah.
Pembangkit Listrik Tenaga Air yang Dipompa
Pembangkit listrik tenaga air yang dipompa adalah teknologi penyimpanan energi berbasis air. Energi listrik digunakan untuk memompa air ke atas menuju reservoir ketika kebutuhan energi rendah. Nantinya, air dapat dialirkan kembali ke bawah dan memutar turbin untuk menghasilkan listrik ketika kebutuhan tinggi. Pompa hidro adalah teknologi penyimpanan yang telah teruji dan matang yang telah digunakan di Amerika Serikat sejak tahun 1929. Namun, hal ini memerlukan lanskap dan waduk yang sesuai, yang mungkin berupa danau alami atau bendungan buatan manusia, yang memerlukan izin peraturan yang panjang, panjang waktu pelaksanaan, dan modal awal yang besar. Selain arbitrase energi, nilai layanan pompa air untuk mengintegrasikan variabel energi terbarukan tidak sepenuhnya terealisasi, sehingga dapat membuat periode pengembalian finansial menjadi lama. Inilah beberapa alasan mengapa pembangkit listrik tenaga air yang dipompa belum dibangun baru-baru ini, meskipun minat terlihat dari permintaan izin dan lisensi awal kepada Komisi Regulasi Energi Federal.
Penyimpanan Elektrokimia
Banyak dari kita yang akrab dengan baterai elektrokimia, seperti yang terdapat pada laptop dan ponsel. Ketika listrik dimasukkan ke dalam baterai, hal itu menyebabkan reaksi kimia, dan energi disimpan. Ketika baterai habis, reaksi kimia tersebut berbalik, yang menciptakan tegangan antara dua kontak listrik, menyebabkan arus mengalir keluar dari baterai. Bahan kimia yang paling umum untuk sel baterai adalah litium-ion, namun pilihan umum lainnya mencakup baterai berbasis asam timbal, natrium, dan nikel.
Penyimpanan Energi Panas
Penyimpanan energi panas adalah rangkaian teknologi yang menggunakan cairan, seperti air atau garam cair, atau bahan lain untuk menyimpan panas. Bahan penyimpan panas ini kemudian disimpan dalam tangki berinsulasi hingga energi dibutuhkan. Energi tersebut dapat digunakan secara langsung untuk pemanasan dan pendinginan, atau dapat digunakan untuk menghasilkan listrik. Dalam sistem penyimpanan energi panas yang ditujukan untuk listrik, panasnya digunakan untuk merebus air. Uap yang dihasilkan menggerakkan turbin dan menghasilkan tenaga listrik dengan menggunakan peralatan yang sama yang digunakan di stasiun pembangkit listrik konvensional. Penyimpanan energi panas berguna di pabrik CSP, yang memfokuskan sinar matahari ke penerima untuk memanaskan fluida kerja. Karbon dioksida superkritis sedang dieksplorasi sebagai fluida kerja yang dapat memanfaatkan suhu yang lebih tinggi dan mengurangi ukuran pembangkit listrik.
Penyimpanan Roda Gila
Roda gila adalah roda berat yang dipasang pada poros yang berputar. Mengeluarkan tenaga bisa membuat roda berputar lebih cepat. Energi ini dapat diperoleh dengan menghubungkan roda ke generator listrik, yang menggunakan elektromagnetisme untuk memperlambat roda dan menghasilkan listrik. Meskipun flywheel dapat menghasilkan tenaga dengan cepat, namun tidak dapat menyimpan banyak energi.
Penyimpanan Udara Terkompresi
Sistem penyimpanan udara terkompresi terdiri dari wadah besar, seperti tangki, atau formasi alami, seperti gua. Sistem kompresor memompa bejana berisi udara bertekanan. Kemudian udara tersebut dapat dikeluarkan dan digunakan untuk menggerakkan turbin yang menghasilkan listrik. Sistem penyimpanan energi udara terkompresi yang ada sering kali menggunakan udara yang dilepaskan sebagai bagian dari siklus tenaga gas alam untuk menghasilkan listrik.
Bahan Bakar Surya
Tenaga surya dapat digunakan untuk menghasilkan bahan bakar baru yang dapat dibakar (dibakar) atau dikonsumsi untuk menghasilkan energi, secara efektif menyimpan energi matahari dalam ikatan kimia. Di antara bahan bakar yang mungkin diteliti oleh para peneliti adalah hidrogen, yang dihasilkan dengan memisahkannya dari oksigen dalam air, dan metana, yang dihasilkan dengan menggabungkan hidrogen dan karbon dioksida. Metana merupakan komponen utama gas alam, yang biasa digunakan untuk menghasilkan listrik atau pemanas rumah.
Penyimpanan Virtual
Energi juga dapat disimpan dengan mengubah cara kita menggunakan perangkat yang sudah kita miliki. Misalnya, dengan memanaskan atau mendinginkan gedung sebelum perkiraan puncak permintaan listrik, gedung tersebut dapat “menyimpan” energi panas tersebut sehingga tidak perlu mengonsumsi listrik di kemudian hari. Bangunannya sendiri berfungsi sebagai termos dengan menyimpan udara sejuk atau hangat. Proses serupa dapat diterapkan pada pemanas air untuk menyebarkan permintaan sepanjang hari.
Pada akhirnya, pelanggan tenaga surya perumahan dan komersial, serta utilitas dan operator tenaga surya skala besar, dapat memperoleh manfaat dari hal ini sistem penyimpanan tenaga surya. Ketika penelitian terus berlanjut dan biaya energi serta penyimpanan tenaga surya turun, solusi tenaga surya dan penyimpanan akan menjadi lebih mudah diakses oleh seluruh orang Amerika.
