PELUANG PENGEMBANGAN HIDROGEN SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF DI INDONESIA Kurniawan*, Nur Endah Eny Sulistyawati, Abdul Hamid Budiman Balai Besar Teknologi Konversi Energi (B2TKE) dipresentasikan pada Seminar Nasional Teknologi Bahan dan Barang Teknik 2020 26-27 Agustus 2020 diselenggarakan oleh:
PENDAHULUAN Gas Minyak Bumi Batubara Tujuan penelitian ini adalah memperkenalkan hidrogen sebagai salah satu sumber energi alternatif di Indonesia. Energi Baru dan Terbarukan Hidrogen dapat digunakan sebagai energy storage dan juga sebagai sumber energi untuk kendaraan. H2 2
SUPLAI DAN KONSUMSI ENERGI 3
4 KONDISI KELISTRIKAN INDONESIA Berdasarkan Peraturan Pemerintah No. 79/2014, Kebijakan Energi Nasional (KEN) dan Peraturan Presiden Republik Indonesia No. 22/2017 tentang Rencana Umum Energi Nasional mendorong pengembangan energi baru terbarukan sehingga target energi terbarukan adalah 23 % dari campuran energi nasional pada tahun 2025 dan menjadi 31% pada tahun 2050. Dengan asumsi pertumbuhan ekonomi dan penduduk, serta peningkatan target rasio elektrifikasi menjadi 100% pada tahun 2025, permintaan listrik negara diproyeksikan meningkat lebih dari 6 kali lipat dari 226 TWh pada tahun 2017 menjadi 1.471 TWh pada tahun 2050.
5 HIDROGEN Sebagai unsur paling melimpah di alam semesta, Hidrogen ditemukan di banyak senyawa kimia, tetapi sebagai gas, hidrogen jarang terjadi secara alami. Hidrogen memiliki dua aspek: Pertama hidrogen digunakan dalam berbagai proses industri, dan produksi hidrogen menghasilkan emisi karbon dioksida. Memproduksi hidrogen dengan metode rendah karbon berpotensi mengurangi emisi tersebut. Kedua, menggunakan hidrogen sebagai bahan bakar yang tidak menghasilkan karbon dioksida, dan dapat digunakan untuk menggerakkan transportasi dan mendekarbonisasi beberapa bagian sistem energi termasuk sebagai pemanas di beberapa negara.
6 PRODUKSI HIDROGEN Mayoritas hidrogen dihasilkan dari metana, menggunakan steam methane reformers (SMRs) yang blasting natural gas dengan suhu tinggi dan steam bertekanan tinggi. Teknologi Proton Exchange Membran (PEM) Electrolyser dapat diintegrasikan dengan jaringan dengan cara menyalakan dan mengkonsumsi daya selama pasokan daya berlebih disiang hari, seperti tenaga angin dimalam hari, sehingga dapat mendukung stabilitas jaringan sambil menghasilkan hidrogen dengan cara ekonomis berbiaya rendah.
7 PRODUKSI HIDROGEN Electrical power Hydrogen Storage Electrolizer Fuelcell Renewable energy supply Electrical demand Surplus Deficit Time Gambar di atas menggambarkan bagaimana hidrogen dihasilkan dari listrik berlebih untuk segera digunakan, disimpan dan didistribusikan.
8 Hydrogen Storage Solusi dengan kapasitas penyimpanan dalam terawatt-jam saat ini belum tercapai atau belum optimal. Battery energy storage system (BESS) memang bagus tetapi mereka bergantung pada sumber daya yang pada akhirnya langka dan mahal. Penyimpanan hidrogen dalam waktu lama adalah sesuatu yang dapat dilakukan baik dalam skala kecil maupun besar, dengan menggunakan teknologi yang ada saat ini.
Hydrogen Storage 9
10 DISTRIBUSI DAN PASAR HIDROGEN Penggunaannya meliputi: Pengguna industri langsung yang membutuhkan gas hidrogen dalam produksinya, Lalu ada generator berbasis hidrogen yang bisa menjadi generator pusat atau pembangkit terdistribusi atau sebagai bahan bakar transportasi untuk kendaraan berbasis hidrogen (FCEV) Pada 2012 Audi memulai pembangunan e-gas-nya yang menghasilkan metana sintetis dari karbon dioksida dan hidrogen. Pembangkit turbin gas siklus gabungan (CCGT) skala besar yang digunakan untuk pembangkit listrik dari gas alam, pada tahun 2010 Italia meresmikan CCTG berbahan bakar hidrogen murni 12 MW 100% di Fusina.
11 Integrated Energy Network Terakhir dan tidak kalah penting adalah jaringan energi yang terintegrasi, di mana ketersediaan dan permintaan saling berkomunikasi dan menyelaraskan ketersediaan dan permintaan untuk menghasilkan operasi yang efektif dan efisien. Kedepannya peran teknologi informasi (TI) dan juga kecerdasan buatan (AI) sangat dibutuhkan untuk mencapai tujuan tersebut (gambar dibawah). PLN atau industri energi masa depan akan memasang smart meter di setiap rumah dan konsumen bisnis. Pengukur pintar, baterai skala kecil, dan perangkat pintar yang terhubung dengan internet of things (IoT).
12 Integrated Energy Network CYBER SECURITY SYSTEM OPERATION SYSTEM OPERATION SYSTEM OPERATION MICROGRID Peran IoT dan AI dapat mengelola dan berinteraksi sistem energi dengan cara yang lebih cerdas dan lebih efisien yang akan membantu menekan biaya produksi energi. TRANSMISSION DISTRIBUTION ELECTRICITY TIDAL, HYDRO, SOLAR FARM, WIND, COAL ELECTROLYIS LARGE INDUSTRY HYDROGEN CHP WASTER TO ENERGY PLANT STEAM METHANE REFORMER NATURAL GAS BIO METHANE PRODUCTION GAS THERMAL POWER CCGT EXPORT/IMPORT ELECTRICITY SOLAR PANELS, DATA CENTER, STORAGE, TRANSPORT: FUELCELL CAR, PHEV, EV, ELECTRIC POWERED PUBLIC TRANSPORT HEAT NETWORK THERMAL STORAGE
13 Summary and Challenges Other challenges to be solved are: Keputusan untuk menentukan lokasi produksi, penyimpanan, dan penggunaan akhir hidrogen akan bergantung pada teknologi yang digunakan di setiap area. Infrastruktur produksi hidrogen terpusat dan terdesentralisasi akan membawa pendekatan yang berbeda. Penyebaran off-grid akan cenderung ke arah penggunaan energi terbarukan dengan fasilitas produksi di lokasi. Biaya modal elektroliser harus serendah mungkin untuk mewujudkan ekonomi berbasis hidrogen. Diperlukan inovasi, riset dan inovasi berkelanjutan yang didukung oleh kebijakan dan strategi jangka panjang.
14 Thank You Hydrogen Makes Solution not Pollution