Hidropower Hybrid, Solusi Baru untuk Stabilitas Energi Terbarukan

Terbarukan.com – Hidropower menyumbang sekitar 29% dari total energi terbarukan di Amerika Serikat, tetapi hingga kini, hanya sedikit penelitian yang membahas manfaat dari integrasi baterai skala utilitas dalam sistem hidropower hybrid. Untuk mengisi kesenjangan ini, Idaho National Laboratory (INL) baru-baru ini melakukan studi yang didanai oleh Departemen Energi AS melalui Water Power Technologies Office.

Menurut laporan tersebut, baterai menawarkan berbagai keuntungan bagi pembangkit listrik tenaga air, termasuk pengurangan biaya pemeliharaan, peningkatan produksi, serta insentif pajak untuk investasi dan produksi. Hal ini disampaikan oleh Hill Balliet, seorang insinyur sistem tenaga di INL yang berkontribusi dalam penelitian ini.

Laporan tersebut juga menyoroti bahwa hidropower hybrid memiliki keunggulan dibandingkan tenaga surya dan angin. Sementara operator pembangkit listrik tenaga surya dan angin tidak dapat mengontrol seberapa besar sinar matahari atau kecepatan angin yang tersedia, operator hidropower—terutama yang memiliki reservoir—dapat mengatur aliran air untuk mengoptimalkan produksi listrik.

Menurut Venkat Durvasulu, insinyur sistem tenaga di INL, prediktabilitas hidropower jauh lebih tinggi dibandingkan energi surya atau angin. Dengan hidropower, operator dapat memperkirakan debit air dalam beberapa hari ke depan dan mengestimasi produksi energi yang dapat dihasilkan.

Karena lebih mudah diprediksi, baterai skala utilitas yang terintegrasi dengan hidropower dapat memaksimalkan kapasitas koneksi pembangkit listrik ke jaringan, sehingga meningkatkan profitabilitas dan manfaatnya bagi stabilitas grid. Selain itu, sistem ini juga dapat digunakan untuk memulihkan jaringan listrik setelah pemadaman besar.

Manfaat Hidropower Hybrid dalam Stabilitas Grid dan Efisiensi Operasional

Meskipun hidropower memiliki berbagai keunggulan, pengelolaan pembangkit listrik tenaga air juga menimbulkan biaya tambahan, seperti perlindungan lingkungan, pengelolaan ekosistem perairan, serta pemeliharaan untuk kegiatan rekreasi dan satwa liar. Laporan INL menunjukkan bahwa sebagian dari pendapatan yang hilang akibat biaya ini dapat dikompensasi dengan penggunaan baterai skala utilitas, yang dapat membantu menstabilkan produksi dan menyimpan energi untuk digunakan di waktu yang lebih efisien.

Salah satu kendala utama dalam penelitian hidro hybrid adalah model keuangan yang ada belum mempertimbangkan penghematan biaya, seperti pengurangan pemeliharaan, stabilitas jaringan, regulasi tegangan, insentif pajak produksi, serta kredit karbon. Untuk mengatasi tantangan ini, tim peneliti mengembangkan alat berbasis daring bernama Hydro + Storage Sizing, yang memungkinkan pengguna untuk memperkirakan profitabilitas berdasarkan ukuran baterai dan penghematan biaya yang dapat diperoleh.

Menurut Balliet, hidropower hybrid juga membawa peluang ekonomi yang belum dimanfaatkan, seperti penciptaan lapangan kerja baru, peningkatan kapasitas pembawa beban, biaya operasional yang lebih rendah, serta pengelolaan air yang lebih baik.

Peran Hidropower dalam Sistem Penyimpanan Energi AS

Saat ini, hidropower menyumbang 6,2% dari total produksi listrik skala utilitas di AS, dan hampir 28,7% dari total energi terbarukan di negara tersebut. Lebih dari itu, pumped storage hydropower menjadi kontributor terbesar dalam sistem penyimpanan energi di AS, dengan 96% dari total kapasitas penyimpanan energi skala utilitas pada tahun 2022.

Tahun ini, INL mengumumkan rencana untuk bermitra dengan utilitas hidropower dalam studi kasus yang didanai oleh WPTO, untuk meneliti bagaimana pembangkit listrik tenaga air skala kecil dengan kapasitas 10 MW atau kurang dapat dioptimalkan untuk menyediakan listrik darurat selama pemadaman.

Studi ini melanjutkan keberhasilan dari demonstrasi lapangan sebelumnya. Pada tahun 2021, INL bekerja sama dengan Idaho Falls Power, sebuah perusahaan utilitas milik kota, untuk menunjukkan bahwa lima pembangkit listrik tenaga airnya dapat dikonfigurasi ulang untuk meningkatkan respons frekuensi dan mempertahankan stabilitas saat terjadi black start.

Dalam eksperimen ini, ultracapacitor digunakan untuk membantu peredaman osilasi dan meningkatkan respons frekuensi, sehingga pembangkit listrik dapat mengisolasi dirinya dari jaringan utama dan tetap beroperasi secara mandiri. Dengan menggunakan dua load bank berkapasitas 4 MW, para peneliti menguji bagaimana sumber energi tersebut dapat bereaksi terhadap pemadaman mendadak.

Hasil demonstrasi ini membuktikan bahwa pembangkit listrik tenaga air skala kecil yang dikombinasikan dengan sistem penyimpanan energi dapat menggantikan pembangkit gas alam dalam skenario black start.

Selain itu, pada tahun 2023, INL juga bekerja sama dengan Fall River Rural Electric Cooperative untuk menunjukkan bagaimana pembaruan pada komponen dan sistem pembangkit (termasuk kontrol governor hidropower dan sirkuit perlindungan) dapat memungkinkan pembangkit listrik tenaga air beroperasi secara independen dari jaringan utama untuk menyediakan listrik darurat ke beban penting.

Kesimpulan: Hidro Hybrid sebagai Masa Depan Energi Bersih

Dengan meningkatnya kebutuhan akan energi bersih yang lebih stabil dan dapat diandalkan, hidropower hybrid yang mengintegrasikan baterai skala utilitas menawarkan solusi baru yang menjanjikan. Teknologi ini tidak hanya membantu dalam stabilitas jaringan listrik dan efisiensi operasional, tetapi juga meningkatkan keuntungan ekonomi, mengurangi biaya pemeliharaan, dan membuka peluang baru untuk pasar energi terbarukan.

Dengan studi yang terus berkembang, serta dukungan dari Departemen Energi AS, hidropower hybrid berpotensi menjadi salah satu teknologi kunci dalam transisi menuju sistem energi yang lebih berkelanjutan dan tangguh. (*)

Artikel ini dikutip dari hydroreview.com.