Meskipun ada banyak dampak aktivitas manusia yang menyebabkan perubahan iklim, sumber pembangkit listrik global adalah salah satu penyebab utamanya. Meskipun ada sedikit peningkatan dalam pasokan tenaga angin dan surya, kita belum mencapai titik di mana kita mampu menghilangkan bahan bakar fosil yang sudah tertanam dalam bauran energi di banyak negara.
Namun mengapa hal ini masih terjadi?
Karena sumber energi terbarukan menghasilkan pasokan listrik yang terputus-putus, kita juga memerlukan cara untuk menyimpan energi ini untuk memenuhi kebutuhan jaringan listrik saat matahari tidak bersinar, atau angin tidak bertiup. Hal ini merupakan tantangan besar, karena peralihan ke energi terbarukan juga memerlukan pembangunan sistem penyimpanan energi yang tahan lama, aman, dan terjangkau. Oleh karena itu, menemukan baterai yang murah, aman, dan alternatif pengganti lithium adalah kunci untuk beralih ke sektor listrik yang sepenuhnya terbarukan.
Selain baterai lithium-ion
Seperti halnya kendaraan listrik, baterai lithium-ion telah menjadi pilihan populer untuk jaringan listrik, karena menawarkan solusi modular dengan kepadatan energi tinggi untuk penyimpanan energi. Namun penggunaan baterai litium-ion juga membawa tantangan tersendiri, yaitu tingginya biaya bahan, risiko kebakaran dan ledakan, serta kurangnya praktik daur ulang yang membatasi penggunaan baterai litium-ion secara luas untuk jaringan listrik.
Salah satu opsi yang sangat menjanjikan untuk menggantikan litium untuk penyimpanan energi skala jaringan adalah baterai zinc-ion yang dapat diisi ulang. Baru muncul dalam 10 tahun terakhir, baterai zinc-ion menawarkan banyak keunggulan dibandingkan litium. Hal ini mencakup biaya material yang lebih murah, peningkatan keamanan, dan pilihan daur ulang yang lebih mudah.
Dengan potensi penyimpanan energi skala jaringan dengan biaya yang jauh lebih murah – dan tingkat keamanan yang lebih tinggi – komersialisasi baterai zinc-ion secara luas mungkin merupakan hal yang diperlukan untuk mengintegrasikan energi terbarukan ke dalam infrastruktur energi di Kanada dan negara-negara lain.
Biaya baterai
Agar Kanada dapat mencapai target dekarbonisasi yang ditetapkan Kanada Undang-Undang Akuntabilitas Emisi Net-Zero, termasuk jaringan listrik yang 90 persennya menggunakan listrik terbarukan, penggunaan baterai zinc-ion akan menjadi sangat penting.
Penelitian telah menunjukkan bahwa agar energi terbarukan menjadi sumber bagi 90 hingga 95 persen seluruh listrik, biaya penyimpanan energi harus di bawah US$150/kWh. Sistem lithium-ion modern adalah masih berada pada kisaran US$350/kWh. Hal ini sebagian disebabkan oleh tingginya biaya produksi dan ketergantungan mereka pada bahan mentah yang mahal untuk mencapai kepadatan energi tinggi yang diperlukan kendaraan listrik modern.
Sebaliknya, baterai zinc-ion dapat mengatasi masalah biaya dan kelimpahan. Menggunakan bahan yang murah dan berlimpah seperti seng dan mangan tidak hanya membuat produksinya lebih murah, namun juga menurunkan risiko gangguan rantai pasokan atau kekurangan bahan yang memengaruhi bahan litium-ion seperti litium dan kobalt.
Grafik produksi seng tahunan secara global lebih dari 100 kali lipat dari litium. Belum lagi itu permintaan litium dan kobalt diperkirakan akan melebihi pasokannya dalam dekade berikutnya.
Seng adalah pilihan yang lebih aman
Dengan standar keselamatan yang ketat dibuat untuk baterai yang digunakan di rumah, pabrik atau dalam jaringan listrik, keselamatan adalah kunci untuk membuat masyarakat menerimanya. Dengan cara ini, baterai zinc-ion menawarkan keuntungan lebih lanjut.
Grafik elektrolit berbasis pelarut yang mudah terbakar dan beracun pada baterai lithium-ion diganti dengan alternatif berbahan dasar air, sehingga menghilangkan risiko kebakaran dan ledakan.
Sebaliknya, pembuangan baterai litium-ion secara aman juga bisa menjadi tugas yang sulit, karena mengandung senyawa beracun. Mendaur ulang baterai ini saat ini tidak layak secara ekonomi karena biayanya yang tinggi menyebabkan sejumlah besar sel bekas berakhir di tempat pembuangan sampah.
Untungnya, baterai zinc-ion menyederhanakan perawatan akhir masa pakainya. Elektrolit berair tidak beracun yang digunakan dalam baterai zinc-ion berarti demikian metode yang sudah mapan seperti pembuangan baterai timbal-asam dapat digunakan. Selain itu, anoda seng metalik dapat dengan mudah digunakan kembali pada baterai baru.
Masa depan penyimpanan energi
Untuk mencapai target 90 persen energi terbarukan pada tahun 2030, Kanada harus mencari alternatif pengganti baterai litium-ion untuk memungkinkan dekarbonisasi di sektor ketenagalistrikan. Dengan memanfaatkan manfaat biaya, kelimpahan, dan keamanan baterai zinc-ion, Kanada dapat mempercepat integrasi tenaga angin dan surya di seluruh negara.
Baterai zinc-ion mendukung tujuan dekarbonisasi Kanada dan membuktikan peluang untuk memanfaatkan pasar baterai yang berkembang pesat. Meskipun baterai zinc-ion merupakan teknologi yang relatif baru, potensinya untuk mendukung penyimpanan energi skala jaringan di Kanada dan di seluruh dunia tidak dapat dianggap remeh.
Dengan bantuan penelitian dan manufaktur Kanada, termasuk upaya dari McMaster University dan Dartmouth, yang berbasis di NS Salient Energy Inc., integrasi baterai zinc-ion dapat menjadi kenyataan dalam beberapa tahun mendatang, menjadikan Kanada sebagai pemimpin industri.
Tentang Penulis
Badai William D Gourley, Kandidat PhD, Teknik Kimia, McMaster University dan Menggambar Higgins, Asisten Profesor, Departemen Teknik Kimia, McMaster University
Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.
