Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Dalam menghadapi tantangan global untuk mencapai target emisi nol bersih (Net Zero Emissions), pengembangan teknologi hidrogen hijau dan sistem fotovoltaik (PV) yang bersih masih tertinggal dari sasaran yang ditetapkan oleh Badan Energi Internasional. Untuk mengejar ketertinggalan ini, diperlukan langkah-langkah percepatan dalam penerapan sistem produksi hidrogen yang lebih efisien dan sepenuhnya ditenagai oleh energi terbarukan. Artikel ini menawarkan solusi pengoptimalan menggunakan sistem elektrolisis alkali yang sepenuhnya bertenaga PV, yang tidak hanya bertujuan memproduksi hidrogen hijau tetapi juga memberikan pendekatan komprehensif untuk mengoptimalkan biaya, efisiensi, dan energi yang terbuang dalam prosesnya.
Pendekatan yang digunakan dalam penelitian ini sangat menarik, yaitu menggunakan algoritma Particle Swarm Optimization (PSO) untuk menentukan konfigurasi optimal dari pabrik PV yang terhubung dengan elektroliser. PSO, sebagai salah satu algoritma optimasi berbasis swarm intelligence, menjadi pilihan yang tepat karena kemampuannya dalam mencari solusi optimal di antara banyak variabel yang berinteraksi, seperti ukuran pabrik PV, kapasitas elektroliser, dan penggunaan kompresor. Studi ini menunjukkan bahwa untuk mencapai biaya produksi hidrogen yang minimum, pabrik PV harus berukuran 2,63 kali lebih besar dari kapasitas elektroliser. Angka ini cukup menarik karena menyoroti betapa pentingnya menyeimbangkan ukuran PV untuk mengimbangi beban elektroliser dan kebutuhan energinya.
Dalam konteks efisiensi, penelitian ini mengungkapkan bahwa untuk mencapai efisiensi yang lebih tinggi, ukuran pabrik PV perlu ditingkatkan sebesar 2% lebih besar dibandingkan konfigurasi yang ditargetkan untuk biaya minimum. Hal ini memberikan pandangan yang jelas bahwa optimasi biaya dan efisiensi sering kali tidak selalu sejalan. Artinya, ketika fokus pada efisiensi yang lebih tinggi, biaya mungkin meningkat, begitu juga sebaliknya. Temuan ini memberikan wawasan penting bagi industri energi terbarukan, khususnya dalam membuat keputusan strategis tentang bagaimana merancang dan mengoperasikan sistem yang seimbang antara biaya dan efisiensi.
Hal menarik lainnya yang diangkat dalam penelitian ini adalah temuan bahwa konfigurasi optimal untuk meminimalkan biaya, mengurangi energi yang terbuang, atau memaksimalkan efisiensi ternyata tidak sesuai dengan konfigurasi yang memaksimalkan hasil tahunan pabrik PV. Ini menandakan adanya trade-off yang perlu dipertimbangkan oleh para insinyur dan perencana sistem dalam memilih tujuan utama dari sistem yang mereka rancang. Hasil ini mendorong kita untuk berpikir lebih jauh mengenai bagaimana seharusnya sistem hidrogen dan PV dikonfigurasi agar sesuai dengan kebutuhan spesifik, apakah fokus pada penghematan biaya, peningkatan efisiensi, atau mengurangi limbah energi.
Penelitian ini juga menemukan bahwa optimalisasi biaya memerlukan pengoperasian elektroliser pada beban parsial, yang lagi-lagi mengindikasikan perbedaan strategi operasional tergantung pada indikator kinerja yang ingin dicapai. Pengoperasian pada beban parsial memungkinkan pabrik untuk meminimalkan biaya sekaligus menjaga kinerja elektroliser dalam jangka panjang. Dengan kata lain, keputusan operasional yang mempertimbangkan beban parsial dapat meningkatkan umur pakai sistem dan mengurangi biaya pemeliharaan, meskipun mungkin tidak memberikan efisiensi energi tertinggi.
Penerapan pendekatan pengoptimalan ini membawa harapan besar dalam mengurangi hambatan teknis dan ekonomi pada sistem hidrogen hijau bertenaga PV. Temuan ini menyoroti pentingnya desain sistem yang lebih holistik yang mampu menangani kompleksitas pengoperasian sistem energi terbarukan. Dalam hal ini, optimalisasi yang difokuskan pada efisiensi energi dan pengurangan biaya menjadi langkah penting dalam menjembatani kesenjangan antara teknologi dan target keberlanjutan global.
Secara keseluruhan, penelitian ini menyajikan pendekatan yang sangat bermanfaat dalam pengembangan sistem hidrogen hijau dan PV yang lebih efisien. Dengan menggunakan metode optimasi modern, seperti algoritma PSO, sistem ini dapat dioptimalkan secara lebih baik untuk mencapai tujuan yang diinginkan, baik dalam hal biaya, efisiensi, maupun energi yang terbuang. Pada akhirnya, langkah-langkah seperti ini akan sangat membantu dalam mempercepat transisi energi global menuju masa depan yang lebih bersih dan berkelanjutan.