Berbagi pengetahuan, dari mana saja, dari siapa saja, untuk semua

Baterai Garam Cair (Molten Salt) untuk Penyimpanan Daya Berskala Besar

Teknologi penyimpanan energi semacam baterai memiliki peranan yang sangat penting terhadap perkembangan teknologi energi terbarukan (renewable energy) seperti energi tenaga surya, angin, gelombang arus laut, dan sebagainya. Bahkan, salah satu penelitian yang paling penting pada pengembangan mobil listrik dan perangkat elektronik seperti ponsel adalah sistem penyimpanan energi.

Hingga saat ini, teknologi berbasis penyimpanan energi (energy storage) masih didominasi oleh teknologi baterai litium. Selain bobotnya yang ringan, litium digunakan karena memiliki kerapatan energi yang tinggi sehingga mampu menampung lebih banyak energi dibandingkan dengan teknologi baterai sebelumnya. Sel ion pada baterai litium juga memiliki tingkat pelepasan diri yang jauh lebih rendah daripada sel baterai isi ulang lainnya (misalnya Ni-Cad dan NiMH) sehingga daya pada baterai tidak akan berkurang dengan sendirinya. Kemampuan ini disebut dengan self-discharge. Umumnya daya baterai litium akan berkurang 5% setelah empat jam dilakukan pengisian ulang, kemudian akan berkurang antara 1% hingga 2% per bulannya.

Meskipun demikian, baterai litium dianggap masih belum ekonomis untuk penggunaan sistem penyimpanan energi berskala besar (grid). Menurut survei yang dilakukan oleh Bloomber New Energy Finance, pada tahun 2016 harga per kWh dari baterai litium adalah 273 dolar Amerika. Salah satu hal yang mengakibatkan mahalnya baterai litium adalah dibutuhkannya pelindung pada sel ion litium agar baterai tetap berada pada batas operasi yang aman.

Kemampuan dari baterai litium juga dipengaruhi oleh usia penggunaan serta intensitas pengisian ulang. Kemampuan baterai akan menurun seiring meningkatnya usia penggunaan serta intensitas pengisian ulang. Ketika berbicara tentang baterai untuk penyimpanan berskala besar, maka ukuran, tingkat keamanan, dan usia penggunaannya menjadi faktor utama yang harus diperhatikan.

Baterai Molten Salt dengan material elektrolit berupa Sodium Nickel-Chloride.
Sumber: https://en.wikipedia.org/wiki/Molten-salt_battery.

Pada tahun 2009, Profesor Donald Sadoway dan Dr. David Bradwell dari MIT (Massachusetts Institute of Technology) mengemukakan sebuah ide untuk menciptakan baterai penyimpan daya berskala besar yang tahan lama dan murah dengan menggunakan garam cair (molten salt) sebagai bahan baku utamanya.

Teknologi baterai molten salt sendiri bukanlah sebuah teknologi yang baru. Penelitian ini dimulai sejak Perang Dunia II oleh Georg Otto Erb yang berasal dari Jerman untuk diaplikasikan pada perangkat militer seperti roket maupun sistem artileri. Erb mengunakan campuran garam sebagai elektrolit untuk baterai. Penelitian ini mulai dikenal luas setelah intelijen Inggris melakukan interogasi kepada Erb yang merupakan buntut dari kekalahan Jerman pada Perang Dunia II. Laporan penelitian Erb ini ditulis dalam sebuah dokumen yang berjudul “The Theory and Practice of Thermal Cells”.

Diagram Kerja Baterai Molten Salt milik Sadoway dan Bradwell. Sumber: http://www.mpoweruk.com.

Pada tahap penelitian selanjutnya, jenis material molten salt, elektrode positif, dan elektrode negatif yang digunakan tidak terbatas pada MgCl2-NaCl-KCl, antimon, dan magnesium saja, tetapi juga menggunakan berbagai macam material untuk memperoleh hasil yang lebih sempurna dan ekonomis. Penggunaan elektrolit cair sendiri memiliki beberapa kelebihan. Salah satu contohnya, arus akan mengalir (keluar dan masuk) lebih cepat. Sistemnya pun bersifat lentur, yakni saat baterai habis, lapisan atas (elektroda negatif) akan menjadi lebih tipis dan lapisan bawah (elektroda positif) akan menjadi lebih tebal. Kemudian, elektrode positif dan negatif akan mengalami kondisi yang sebaliknya ketika baterai sedang diisi ulang (charging).

Bahan bacaan:

Penulis:

Indarta Kuncoro Aji, mahasiswa doktor di Jurusan Teknik Mesin, the University of Electro-Communications, Jepang.