Penyimpanan energi termal

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Loncat ke navigasi Loncat ke pencarian
Menara akumulasi pemanasan distrik dari Theiss dekat Krems an der Donau di Austria Hilir dengan kapasitas termal 2 GWh
Menara penyimpanan energi termal diresmikan pada 2017 di Bozen-Bolzano, Tyrol Selatan

Penyimpanan energi termal (bahasa Inggris: thermal energy storage/TES) dicapai dengan teknologi yang sangat beragam. Bergantung pada teknologi spesifik, metode penyimpanan ini memungkinkan energi panas berlebih untuk disimpan dan digunakan berjam-jam, berhari-hari, atau berbulan-bulan kemudian, pada skala mulai dari proses individu, bangunan, kabupaten, kota, atau wilayah yang lebuh luas. Contoh penggunaannya adalah penyeimbangan permintaan energi antara siang dan malam hari, menyimpan panas saat musim panas sebagai sumber pemanasan saat musim dingin, atau dinginnya musim dingin sebagai pendingin udara saat musim panas (penyimpanan energi termal musiman). Media penyimpanan meliputi tangki air atau lumpur es, massa tanah asli atau batuan dasar yang dihubungkan dengan penukar panas melalui lubang bor, akuifer dalam yang terkandung di antara lapisan yang tidak tembus air, dengan lubang dangkal, berjajar diisi dengan kerikil dan air dan terisolasi di bagian atas, serta solusi eutektik dan material perubahan fase.[1][2]

Sumber energi panas lainnya untuk disimpan termasuk panas atau dingin yang dihasilkan dengan pompa panas dari puncak produksi tenaga listrik yang berbiaya rendah, suatu praktik yang disebut pencukuran puncak. Contohnya berupa panas dari pembangkit listrik panas gabungan (CHP), panas yang dihasilkan oleh energi listrik terbarukan yang melebihi permintaan jaringan, dan limbah panas dari proses industri. Penyimpanan panas, baik musiman maupun jangka pendek, dianggap sebagai sarana penting untuk menyeimbangkan porsi tinggi dari produksi energi terbarukan, integrasi sektor listrik, dan pemanas dalam sistem energi yang hampir atau sepenuhnya disuplai oleh energi terbarukan.[3][4][5]

Penyimpanan energi surya[sunting | sunting sumber]

Kebanyakan sistem pemanas matahari aktif menyediakan penyimpanan energi dengan kapasitas yang setara dengan penggunaan energi selama beberapa jam hingga satu hari. Namun, semakin banyak fasilitas yang menggunakan penyimpanan energi termal musiman (STES), memungkinkan energi matahari disimpan di musim panas untuk penggunaan ruang pemanas selama musim dingin.[6][7][8] Komunitas Solar Drake Landing di Alberta, Kanada, kini telah mencapai fraksi pemanasan matahari 97% sepanjang tahun, rekor dunia yang hanya dimungkinkan dengan menggunakan STES.[6][9]

Penggunaan panas laten dan panas yang dapat diukur juga dimungkinkan dengan adanya input panas matahari suhu tinggi. Berbagai campuran logam eutektik, seperti Aluminium dan Silikon (AlSi12) menawarkan titik lebur tinggi yang cocok untuk menghasilkan uap yang efisien,[10] sementara bahan berbasis semen alumina berkonsentrasi tinggi menawarkan kemampuan penyimpanan panas yang baik.[11]

Teknologi garam leleh[sunting | sunting sumber]

Panas yang dapat diukur dari garam leleh juga digunakan untuk menyimpan energi matahari pada suhu tinggi. Garam leleh dapat digunakan sebagai metode penyimpanan energi termal untuk mempertahankan energi termal. Saat ini, penyimpanan berbasis garam leleh adalah teknologi yang digunakan secara komersial untuk menyimpan panas yang dikumpulkan oleh tenaga surya terkonsentrasi (misalnya, dari menara surya atau bak surya). Panas kemudian dapat diubah menjadi uap super panas untuk memberi daya turbin uap konvensional dan menghasilkan listrik dalam cuaca buruk atau di malam hari. Hal itu ditunjukkan dalam proyek Solar Two pada tahun 1995-1999. Perkiraan pada tahun 2006 memperkirakan efisiensi tahunan sebesar 99%, sebuah perbandingan energi yang disimpan dengan menyimpan panas sebelum mengubahnya menjadi listrik, dengan mengubah panas langsung menjadi listrik.[12][13][14]

Garam meleleh pada suhu 131 °C (268 °F). Garam dijaga agar tetap berupa lelehan pada suhu 288 °C (550 °F) dalam tangki penyimpanan "dingin" yang terisolasi. Garam leleh dipompa melalui panel di pengumpul surya di mana matahari terfokus memanaskannya menjadi 566 °C (1051 °F). Kemudian garam leleh dikirim ke tangki penyimpanan panas. Dengan isolasi tangki yang tepat, energi termal dapat disimpan dengan bermanfaat hingga satu minggu.[15] Ketika listrik diperlukan, garam leleh panas dipompa ke generator uap konvensional agar menghasilkan uap panas berlebih untuk menggerakkan turbin/generator konvensional seperti yang digunakan pada pembangkit listrik tenaga batubara atau minyak atau nuklir. Turbin 100 megawatt akan membutuhkan tangki setinggi 9,1 meter (30 ft) dan diameter 24 meter (79 ft) untuk menjalankannya selama empat jam.[16]

Tangki tunggal dengan pelat pembagi untuk menampung garam leleh dingin dan panas, sedang dalam pengembangan.[17] Lebih ekonomis mencapai penyimpanan panas per unit volume 100% lebih banyak ketimbang menggunakan sistem tangki ganda karena tangki penyimpanan garam leleh mahal akibat konstruksinya yang rumit. Material perubahan fase (PCM) juga digunakan dalam penyimpanan energi garam-leleh.[18]

Beberapa pembangkit listrik palung parabola di Spanyol[19] dan pengembang menara tenaga surya SolarReserve menggunakan konsep penyimpanan energi termal ini. Stasiun Pembangkit Solana di AS dapat menyimpan kapasitas pembangkitan sebesar 6 jam dalam garam cair. Selama musim panas 2013, pembangkit listrik tenaga surya/menara garam leleh Gemasolar Thermosolar di Spanyol terus menghasilkan listrik 24 jam per hari selama 36 hari.[20]

  1. ^ Saeed, R.M., Schlegel, J.P., Castano, C. and Sawafta, R., 2018. Preparation and enhanced thermal performance of novel (solid to gel) form-stable eutectic PCM modified by nano-graphene platelets. Journal of Energy Storage, 15, pp.91-102.
  2. ^ Saeed, R.M., Schlegel, J.P., Castano, C., Sawafta, R. and Kuturu, V., 2017. Preparation and thermal performance of methyl palmitate and lauric acid eutectic mixture as phase change material (PCM). Journal of Energy Storage, 13, pp.418-424.
  3. ^ Jacobson, Mark Z.; Delucchi, Mark A.; Cameron, Mary A.; Frew, Bethany A. (2015). "Low-cost solution to the grid reliability problem with 100% penetration of intermittent wind, water, and solar for all purposes". Proceedings of the National Academy of Sciences. 112 (49): 15060–5. Bibcode:2015PNAS..11215060J. doi:10.1073/pnas.1510028112. PMC 4679003alt=Dapat diakses gratis. PMID 26598655. 
  4. ^ Mathiesen, B.V.; Lund, H.; Connolly, D.; Wenzel, H.; Østergaard, P.A.; Möller, B.; Nielsen, S.; Ridjan, I.; Karnøe, P. (2015). "Smart Energy Systems for coherent 100% renewable energy and transport solutions". Applied Energy. 145: 139–54. doi:10.1016/j.apenergy.2015.01.075. 
  5. ^ Henning, Hans-Martin; Palzer, Andreas (2014). "A comprehensive model for the German electricity and heat sector in a future energy system with a dominant contribution from renewable energy technologies—Part I: Methodology". Renewable and Sustainable Energy Reviews. 30: 1003–18. doi:10.1016/j.rser.2013.09.012. 
  6. ^ a b Wong B. (2011). Drake Landing Solar Community Diarsipkan. Presentation at IDEA/CDEA District Energy/CHP 2011 Conference. Toronto, June 26–29, 2011.
  7. ^ SunStor-4 Project, Marstal, Denmark. The solar district heating system, which has an interseasonal pit storage, is being expanded.
  8. ^ "Thermal Energy Storage in ThermalBanks". ICAX Ltd, London. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2011-11-14. Diakses tanggal 2011-11-21. 
  9. ^ Canadian Solar Community Sets New World Record for Energy Efficiency and Innovation. Siaran pers.
  10. ^ Khare, Sameer; Dell'Amico, Mark; Knight, Chris; McGarry, Scott (2012). "Selection of materials for high temperature latent heat energy storage". Solar Energy Materials and Solar Cells. 107: 20–7. doi:10.1016/j.solmat.2012.07.020. 
  11. ^ Khare, S.; Dell'Amico, M.; Knight, C.; McGarry, S. (2013). "Selection of materials for high temperature sensible energy storage". Solar Energy Materials and Solar Cells. 115: 114–22. doi:10.1016/j.solmat.2013.03.009. 
  12. ^ Mancini, Tom (10 January 2006). "Advantages of Using Molten Salt". Sandia National Laboratories. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2011-07-14. Diakses tanggal 2011-07-14. 
  13. ^ Jones, B. G.; Roy, R. P.; Bohl, R. W. (1977). "Molten-salt energy-storage system – A feasibility study". Heat Transfer in Energy Conservation; Proceedings of the Winter Annual Meeting: 39–45. Bibcode:1977htec.proc...39J. 
  14. ^ Biello, David (February 18, 2009). "How to Use Solar Energy at Night". Scientific American. Diarsipkan dari versi asli tanggal January 13, 2017. 
  15. ^ Ehrlich, Robert (2013). "Thermal storage". Renewable Energy: A First Course. CRC Press. hlm. 375. ISBN 978-1-4398-6115-8. 
  16. ^ Turchi, C. S.; Heath, G. A. (2013-02-01). "Molten Salt Power Tower Cost Model for the System Advisor Model (SAM)" (dalam bahasa Inggris). doi:10.2172/1067902. 
  17. ^ "Solar heads for the hills as tower technology turns upside down". Diarsipkan dari versi asli tanggal 2017-11-07. Diakses tanggal 2017-08-21. 
  18. ^ "Using encapsulated phase change salts for concentrated solar power plant" (PDF). Diarsipkan (PDF) dari versi asli tanggal 10 July 2016. Diakses tanggal 2 November 2017. 
  19. ^ Parabolic Trough Thermal Energy Storage Technology Diarsipkan Parabolic Trough Solar Power Network. April 04, 2007. Accessed December 2007
  20. ^ "World's Largest Solar Thermal Plant With Storage Comes Online - CleanTechnica". cleantechnica.com. Diakses tanggal 9 May 2018.