Review Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Penelitian ini memberikan kontribusi penting dalam pengembangan teknologi penyimpanan energi yang revolusioner, yaitu Carnot Battery berbasis siklus Rankine. Teknologi ini menjanjikan solusi yang signifikan terhadap tantangan penyimpanan energi listrik terbarukan di seluruh dunia, terutama terkait dengan intermitensi dan ketidakstabilan energi terbarukan. Carnot Battery mampu menyimpan energi secara efektif pada suhu rendah dan tidak terbatas secara geografis, membuatnya sangat menarik untuk diaplikasikan dalam skala global.
Studi ini mengembangkan model matematika untuk mengoptimalkan sistem penyimpanan energi Carnot Battery berdasarkan beberapa tujuan, yaitu efisiensi power-to-power, efisiensi eksergi, dan biaya penyimpanan yang distandarisasi (levelized cost of storage). Proses optimasi multi-objektif ini bertujuan untuk mencapai keseimbangan antara kinerja dan biaya yang optimal. Selain itu, penelitian ini juga menganalisis secara mendalam biaya investasi dan kerugian eksergi dari setiap komponen sistem, memberikan wawasan yang komprehensif mengenai pengoptimalan teknologi penyimpanan energi ini.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa efisiensi power-to-power yang optimal sebesar 60,3%, efisiensi eksergi sebesar 33%, dan biaya penyimpanan sistem yang optimal sebesar 0,373 $/kWh dapat dicapai melalui optimasi tujuan tunggal. Namun, terdapat perbedaan dalam parameter operasi sistem yang diusulkan tergantung pada tujuan optimasi. Hal ini menunjukkan adanya hubungan trade-off yang kuat antara ketiga fungsi objektif tersebut. Ketika diterapkan bobot yang sama pada dua pendekatan, hasilnya adalah efisiensi power-to-power sebesar 25,8%, efisiensi eksergi sebesar 23%, dan biaya penyimpanan sebesar 0,437 $/kWh. Sedangkan pada pendekatan kedua, hasilnya adalah efisiensi power-to-power sebesar 39,3%, efisiensi eksergi sebesar 29,1%, dan biaya penyimpanan sebesar 0,549 $/kWh.
Penelitian ini juga menemukan bahwa kerusakan eksergi pada mode pengisian energi hampir 95 kW lebih besar dibandingkan mode pengosongan. Hal ini menyoroti pentingnya memahami distribusi kerusakan eksergi dalam setiap fase operasi sistem. Selain itu, katup throttle ditemukan sebagai komponen dengan kerusakan eksergi terbesar, mencapai 95,83 kW atau 28,32% dari total kerusakan eksergi. Dalam hal biaya, expander adalah komponen dengan biaya tertinggi, yaitu 35,84% dari total biaya sistem, diikuti oleh kompresor.
Penelitian ini sangat relevan dalam pengembangan teknologi penyimpanan energi yang lebih efisien dan hemat biaya di masa depan. Dengan memahami lebih dalam tentang dinamika kerusakan eksergi dan optimasi multi-objektif, desain Carnot Battery dapat lebih disempurnakan untuk aplikasi praktis di berbagai sektor energi terbarukan. Selain itu, efisiensi dan biaya yang dapat dicapai melalui optimasi ini membuka peluang bagi teknologi Carnot Battery untuk bersaing dengan teknologi penyimpanan energi lainnya, seperti baterai lithium-ion dan penyimpanan energi hidrogen.
Selain aspek teknis, penelitian ini juga memberikan wawasan mengenai potensi ekonomi dari sistem Carnot Battery. Dengan biaya penyimpanan yang dapat ditekan hingga 0,373 $/kWh, teknologi ini memiliki potensi untuk menjadi solusi yang ekonomis bagi penyimpanan energi terbarukan skala besar. Hal ini sangat penting dalam upaya global untuk mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil dan beralih ke sumber energi yang lebih bersih dan berkelanjutan.
Secara keseluruhan, penelitian ini merupakan langkah maju yang signifikan dalam pengembangan teknologi penyimpanan energi, khususnya Carnot Battery berbasis siklus Rankine. Dengan pengoptimalan yang dilakukan, teknologi ini tidak hanya mampu menawarkan efisiensi yang lebih baik, tetapi juga potensi biaya yang lebih rendah, membuatnya menjadi solusi yang sangat menarik untuk mendukung transisi energi global.
