Energy Storage

Tipe Baterai yang Sesuai Untuk Sistem Panel Surya

Ada banyak tipe baterai, namun apa tipe baterai yang sesuai untuk sistem panel surya? Apakah baterai mobil bisa digunakan untuk sistem solar panel? Ataukah ada tipe baterai khusus yang hanya bisa digunakan dengan sistem panel surya?

Mengenal baterai lebih jauh

Baterai adalah alat yang terdiri dari 2 atau lebih sel elektrokimia yang mengubah energi kimia yang tersimpan didalamnya menjadi energi listrik.

Setiap Baterai terdiri dari Terminal Positif (Katoda) dan Terminal Negatif (Anoda) serta Elektrolit yang berfungsi sebagai penghantar. Output Arus Listrik dari Baterai adalah Arus Searah atau disebut juga dengan Arus DC (Direct Current).

Pada umumnya, Baterai terdiri dari 2 Jenis utama yakni Baterai Primer yang hanya dapat sekali pakai (single use battery) dan Baterai Sekunder yang dapat diisi ulang (rechargeable battery).

Baterai Primer

Baterai primer merupakan jenis baterai sekali pakai, artinya setelah digunakan maka tidak dapat diisi ulang kembali. Hal ini dikarenakan material elektrodanya tidak dapat berkebalikan arah ketika dilepaskan. Beberapa contoh penggunaannya adalah baterai Zinc-Carbon (Seng-Karbon), baterai Alkaline (Alkali), baterai Lithium, dan Baterai Silver Oxide.

Baterai Sekunder

Baterai sekunder merupakan jenis baterai yang bisa diisi ulang. Artinya jika energi listrik sudah habis, baterai ini dapat diisi kembali dengan dicatu (charging). Hal ini dikarenakan komposisi awal elektroda dapat dikembalikan dengan arus berkebalikan.

Pada saat baterai digunakan dengan menghubungkan beban pada terminal baterai (discharge), elektron akan mengalir dari Negatif ke Positif. Sedangkan pada saat sumber energi luar (Charger) dihubungkan ke Baterai Sekunder, elektron akan mengalir dari Positif ke Negatif sehingga terjadi pengisian muatan pada baterai.

Jenis-jenis Baterai yang tergolong dalam kategori baterai sekunder diantaranya adalah Baterai Ni-Cd (Nickel-Cadmium), baterai Ni-MH (Nickel-Metal Hydride), baterai Li-Ion (Lithium-Ion), baterai Li-Po (Lithium-Polymer), dan baterai Lead Acid.

Tipe baterai yang sesuai untuk sistem panel surya

Dari dua tipe baterai diatas, tipe baterai sekunder adalah Tipe baterai yang sesuai untuk sistem panel surya. Hal ini jelas, karena dengan menggunakan tipe baterai sekunder, pengguna dapat memanfaatkan energi yang tersimpan pada baterai (discharge) ketika panel surya tidak mendapatkan sinar matahari. Sedangkan saat ada matahari, panel surya akan mengisi daya baterai (charge).

Namun, tidak semua tipe baterai sekunder lumrah digunakan pada sistem panel surya. Dua tipe utama baterai sekunder yang banyak diaplikasikan dengan sistem panel surya adalah baterai Lead Acid dan Baterai Li-Ion.

Baterai Lead Acid

Baterai lead acid merupakan baterai yang menggunakan Asam Timbal (Lead Acid) sebagai bahan kimianya. Ada dua tipe dari jenis aki ini, yaitu starting battery, atau lebih dikenal dengan aki otomotif (karena banyak digunakan untuk baterai pada kendaraan otomotif, seperti motor dan mobil), dan Deep Cycle battery, atau dikenal juga dengan aki industri.

Starting battery (aki otomotif)

Merupakan jenis baterai yang dirancang mampu menghasilkan energi (arus listrik) yang tinggi dalam waktu singkat, sehingga dapat menyalakan mesin seperti mesin kendaraan. Idealnya baterai ini dapat digunakan hingga 10-20% dari kapasitas nominalnya.

Setelah mesin hidup, baterai akan diisi (charge) kembali oleh dinamo (alternator). Jadi baterai akan selalu terisi penuh, dan arus listrik tidak pernah digunakan sampai habis. Jika aki otomotif ini sering terpakai sampai habis, maka baterai akan cepat rusak.

Konstruksinya menggunakan banyak pelat tipis secara paralel, agar resistansinya rendah, dengan permukaan yang lebih luas agar dapat melepas arus listrik yang tinggi saat dibutuhkan.

Starting Battery tidak cocok untuk digunakan dalam sistem panel surya, walaupun secara aplikasi masih memungkinkan untuk digunakan.

Deep Cycle battery (aki industri)

Merupakan jenis aki yang dirancang untuk menghasilkan energi (arus listrik) yang stabil dan dalam waktu yang lama. Aki jenis ini memiliki ketahanan terhadap siklus pengisian (charge) – pelepasan (discharge) aki yang berulang-ulang dan konstan.

Idealnya, baterai jenis ini dapat digunakan hingga 80% dari kapasitas nominalnya. Sehingga kapasitas energi yang dapat digunakan lebih besar, tanpa harus merusak dan mengurangi umur kerja baterai.

Deep cycle battery merupakan salah satu tipe baterai yang sesuai untuk sistem panel surya. Ada dua jenis baterai deep-cycle yang dapat digunakan pada sistem panel surya, yaitu:

Flooded Lead Acid Battery (FLA)

Atau sering disebut Wet Cell atau Flooded Battery. Secara umum, baterai ini lebih dikenal dengan aki basah. Hal ini dikarenakan sel-sel di dalam aki harus terendam cairan elektrolit agar dapat berfungsi optimal, dan jika level cairannya kurang maka harus ditambah. Ciri-cirinya setiap sel ada katup untuk pengisian cairan elektrolitnya.

Valve-Regulated Lead Acid Battery (VLRA)

Jenis ini sering juga disebut Sealed Lead Acid battery atau Sealed Maintenance Free battery. Secara fisik baterai jenis ini terlindung dan tertutup rapat. Yang nampak dari luar hanya terminal (+) positif dan (-) negatif.

Didesain agar cairan elektrolit tidak berkurang karena bocor atau penguapan, baterai jenis ini memiliki katup ventilasi yang hanya terbuka pada tekanan yang ekstrem untuk pembuangan gas hasil reaksi kimianya. Dikarenakan tidak ada katup untuk isi ulang cairan elektrolitnya, baterai ini dikenal juga dengan baterai bebas perawatan (Maintenance Free Battery).

Berdasarkan konstruksi internalnya, baterai VRLA dibagi menjadi 2 jenis, yaitu:

1. Absorbent Glass Mat Battery (AGM)

Baterai jenis ini memiliki pemisah (seperator) yang terdiri dari fiberglass yang diletakkan di antara pelat-pelat selnya. Tujuan peletakan ini adalah untuk menyerap cairan elektrolit agar tersimpan di pori-pori fiberglass. Fungsi fiberglass ini mirip seperti handuk yang menyerap air ketika salah satu ujung handuknya dicelupkan ke dalam ember yang berisi air. Tipe baterai ini lumrah digunakan sebagai salah satu tipe baterai yang sesuai untuk sistem panel surya.

2. Gell Cells

Tipe lain yang juga digunakan sebagai tipe baterai yang sesuai untuk sistem panel surya, adalah tipe baterai dengan gel. Baterai jenis ini memiliki cairan elektrolit yang dicampur dengan pasir silika, sehingga menjadi kental seperti agar-agar atau puding (gel). Gel ini yang berfungsi sebagai cairan elektrolit.

Baterai VRAL Gel ini sebaiknya jangan digunakan pada perangkat yang membutuhkan suplai arus listrik yang tinggi (discharging) atau di isi dengan arus yang tinggi (charging). Karena dapat mengakibatkan gel akan cepat robek atau rusak sehingga aki tidak dapat digunakan lagi.

Baterai deep-cycle tipe VRLA AGM atau Gel, lebih banyak digunakan untuk sistem panel surya ketimbang tipe FLA. Hal ini dikarenakan tipe Deep-Cycle VRLA atau Gel memiliki ketahanan penggunaan yang lebih baik dan bebas perawatan, dibanding jenis FLA.

Baca juga: Cara Memilih Aki Untuk Penggunaan Sistem Energi Surya

Baterai Li-Ion

Baterai Li-ion merupakan baterai yang menggunakan senyawa litium interkalasi sebagai bahan elektrodanya. Baterai ini memiliki daya tahan yang cukup tinggi, dan tingkat penurunan daya saat tidak digunakan cukup rendah. Sehingga baterai jenis ini dapat bertahan dalam kondisi lingkungan apapun, dan dapat menyimpan daya lebih lama dan lebih besar.

Dengan kata lain, baterai Li-Ion memiliki daya tahan siklus yang tinggi dan juga lebih ringan sekitar 50% – 60% serta menyediakan kapasitas yang lebih tinggi sekitar 60% – 80% jika dibandingkan dengan Baterai Lead Acid. Rasio Self-discharge adalah sekitar 20% per bulan. Sehingga tipe baterai ini banyak dilirik sebagai tipe baterai yang sesuai untuk sistem panel surya.

Baterai Li-Ion telah adalah salah satu tipe baterai yang sesuai untuk sistem panel surya.  Tesla dan Solar City telah mengembangkan Power wall sebagai tempat penyimpanan energi, dengan memanfaatkan baterai Li-Ion ini. Dibawah ini adalah beberapa jenis baterai lithium ion yang telah dimanfaatkan sebagai tempat penyimpanan, yaitu:

Lithium kobalt oksida (LiCoO2)

Juga dikenal sebagai baterai lithium kobalat atau lithium-ion kobalt, baterai lithium kobalt oksida terbuat dari lithium karbonat dan kobalt. Baterai jenis ini memiliki beberapa kelemahan, termasuk masa hidup yang lebih pendek dan daya spesifik yang terbatas. Selain itu, Battery University mencatat bahwa baterai ini tidak seaman jenis lainnya.

Lithium mangan oksida (LiMn2O4)

Baterai lithium mangan oksida juga biasa disebut lithium manganate atau baterai lithium-ion mangan. Teknologi untuk jenis baterai ini ditemukan pada tahun 1980-an, dengan publikasi pertama dalam Materials Research Bulletin pada tahun 1983. Sel lithium-ion komersial pertama dibuat dengan oksida mangan lithium sebagai bahan katoda diproduksi pada tahun 1996 oleh Moli Energy.

Baterai lithium mangan oksida terkenal karena stabilitas termal yang tinggi, dan juga lebih aman daripada jenis baterai lithium-ion lainnya. Untuk alasan ini, mereka sering digunakan dalam peralatan medis dan perangkat, tetapi mereka juga dapat digunakan dalam alat-alat listrik, sepeda listrik dan banyak lagi. Hal ini juga memungkinkan untuk menggunakan baterai lithium mangan oksida untuk menyalakan laptop dan mobil powertrain listrik.

Fosfat besi litium (LiFePO4)

Baterai fosfat besi litium, juga dikenal sebagai baterai li-fosfat, menggunakan fosfat sebagai katoda, merupakan salah satu tipe baterai yang sesuai untuk sistem panel surya. Mereka mendapat manfaat dari sifat resistansi rendah, yang meningkatkan keamanan dan stabilitas termal mereka.

Manfaat lain termasuk daya tahan dan siklus hidup yang panjang, baterai li-fosfat yang terisi penuh dapat disimpan dengan sedikit perubahan pada total masa pakai baterai. Baterai Li-fosfat merupakan opsi yang paling murah dan sering dimanfaatkan. Oleh karena itu, baterai ini banyak ditemukan penggunaannya pada kendaraan listrik serta aplikasi lain yang membutuhkan siklus hidup yang panjang dan keamanan yang signifikan.

Lithium nikel mangan kobalt oksida (LiNiMnCoO2 or NMC)

Juga dikenal sebagai lithium manganese kobalt oxide atau baterai NMC, baterai lithium mangan nikel kobalt lithium terbuat dari beberapa bahan umum dalam jenis baterai lithium-ion. Mereka termasuk katoda yang terbuat dari kombinasi nikel, mangan dan kobalt. Jenis baterai ini paling umum di alat-alat listrik dan untuk kendaraan.

Rahasia NMC terletak dalam menggabungkan nikel dan mangan. Sebuah analogi dari ini adalah garam meja, di mana bahan-bahan utama, natrium dan klorida, akan beracun jika digunakan terpisah. Tetapi pencampuran yang ideal dari kedua bahan tersebut dapat menghasilkan produk yang berfungsi sebagai garam bumbu dan pengawet makanan.

Nikel dikenal dengan energi spesifiknya yang tinggi tetapi stabilitasnya buruk; mangan memiliki manfaat membentuk struktur spinel untuk mencapai resistansi internal yang rendah tetapi menawarkan energi spesifik yang rendah. Menggabungkan kedua logam tersebut dapat meningkatkan kekuatan masing-masing.

Lithium nikel kobalt aluminium oksida (LiNiCoAlO2)

Baterai lithiumium kobalt aluminium oksida juga disebut baterai NCA, dan menjadi semakin penting dalam powertrains listrik dan dalam penyimpanan grid. Baterai NCA tidak umum di industri konsumen, tetapi menjanjikan untuk industri otomotif. Baterai NCA memberikan opsi berenergi tinggi dengan jangka hidup yang baik, tetapi mereka tidak seaman yang dibayangkan dan masih cukup mahal.

Litium titanat (Li4Ti5O12)

Lithium titanate, juga dikenal sebagai li-titanate, adalah kelas baterai yang memungkinkan aplikasi yang terus meningkat. Baterai dengan anoda titanate lithium telah dikenal sejak tahun 1980-an. Li-titanate menggantikan grafit dalam anoda dari baterai lithium-ion yang khas dan material membentuk struktur spinel.

Katoda dapat lithium mangan oksida atau NMC. Li-titanate memiliki tegangan sel nominal 2,40V, dapat diisi daya dengan cepat dan memberikan arus discharge tinggi 10C, atau 10 kali kapasitas pengenal. Jumlah siklus dikatakan lebih tinggi daripada ion Li biasa. Li-titanate aman, memiliki karakteristik debit suhu rendah yang sangat baik dan memperoleh kapasitas 80% pada -30 ° C.

Keuntungan utama dari baterai li-titanate adalah waktu pengisian ulang yang sangat cepat, berkat teknologi nano canggihnya. Saat ini, produsen kendaraan listrik dan sepeda menggunakan baterai li-titanate, dan ada potensi untuk jenis baterai yang akan digunakan dalam bus listrik untuk transportasi umum. Namun, baterai ini memiliki tegangan yang lebih rendah daripada jenis baterai lithium-ion lainnya, sehingga dapat menghadirkan masalah dalam menggerakkan kendaraan secara efisien.

Namun, kepadatan baterai lithium titanate masih lebih tinggi daripada baterai non-lithium-ion lainnya, yang merupakan nilai tambah. Aplikasi untuk baterai ini dapat mencakup penggunaan militer dan kedirgantaraan, dan mereka juga dapat digunakan untuk menyimpan energi angin dan energi matahari.

Tipe Baterai yang Sesuai Untuk Sistem Panel Surya

Perkembangan tipe baterai yang sesuai untuk sistem panel surya kedepannya

Seiring dengan perkembangan teknologi baterai yang terus berkembang, maka semakin banyak jenis baterai baru yang muncul dan dapat dimanfaatkan sebagai tempat penyimpanan energi matahari. Hal ini diharapkan dapat semakin baik kinerjanya dalam mendukung sistem panel surya.

Flow Batteries Redoks Vanadium

Flow Batteries adalah jenis baterai catu yang memanfaatkan aliran elektrolit dalam sel elektrokimia. Secara umum, baterai jenis ini memiliki kemampuan yang cukup dihandalkan karena mampu menyimpan energi listrik lebih lama dibanding baterai yang umum ada di pasaran sekarang ini.

Flow Batteries ini memiliki umur fungsi yang cukup lama dan dapat digunakan pada temperatur 25° hingga 40° C. Sehingga untuk penggunaan dalam skala besar, baterai ini dapat diandalkan. Seperti yang terlihat selama beberapa tahun terakhir, pengembangan Flow Batteries sudah cukup banyak dilakukan oleh badan penelitian ataupun perusahaan-perusahaan pemula (Startup).

Flow Battery Redoks Vanadium adalah salah satu tipe Flow Batteries yang memiliki kemampuan yang paling menjanjikan. Baterai jenis ini mampu melakukan rekasi kimia yang lebih baik dibanding penggunaan material lain, seperti seng-bromin atau besi-kromium.

Hidrogen

Hidrogen yang dihasilkan oleh elektrolisis terbarukan menawarkan solusi yang menjanjikan untuk sektor tenaga listrik dan transportasi. Elektrolisis terbarukan adalah proses yang menggunakan listrik yang dihasilkan dari energi terbarukan untuk memisahkan air menjadi hidrogen dan oksigen.

Hidrogen dapat berfungsi sebagai media penyimpanan energi, yang secara efektif dapat menyimpan energi terbarukan sampai sel bahan bakar atau mesin mengubahnya kembali menjadi listrik. Hidrogen juga dapat direkombinasi dengan CO² yang ditangkap, untuk menghasilkan gas alam sintetis yang dapat digunakan dalam pembangkit listrik atau aplikasi transportasi.

Hidrogen dapat diproduksi selama periode off-peak atau saat ketika ada kelebihan listrik. Kemudian, kelebihan energi tersebut dapat diubah kembali menjadi listrik, untuk menyediakan daya konstan ketika sumber terbarukan tidak tersedia. Hal ini dapat membantu menstabilkan jaringan utilitas. Selain itu, kelebihan hidrogen dapat dijual sebagai bahan bakar kendaraan atau untuk tujuan lain.

Salah satu proyek percontohan pertama yang menggunakan hidrogen sebagai penyimpanan energi adalah Pusat Teknologi Angin Nasional dekat Boulder, Colorado. Proyek percontohan ini mengintegrasikan turbin angin dan susunan fotovoltaik dengan sistem elektroliser untuk menghasilkan hidrogen, yang dapat dikompresi dan disimpan untuk digunakan nanti.

Apa komentar anda?

16 − seven =

Ingin Pasang Panel Surya?

Daftarkan email Anda untuk mendapatkan informasi seputar pemasangan sistem listrik surya
Alamat Email
Secure and Spam free...