Artikel ini disponsori oleh Eaton.
Karena transportasi masih menjadi sektor dengan emisi gas rumah kaca terbesar, fokus terhadap elektrifikasi semakin meningkat.
Pertumbuhan penjualan mobil listrik sangat besar, naik 168 persen pada paruh pertama tahun 2021 dibandingkan tahun 2020 — dengan penjualan yang kuat di Tiongkok dan Eropa karena mandat pemerintah dan standar emisi. Selain itu, lebih dari selusin negara telah mengumumkan target kendaraan tanpa emisi atau penghentian penggunaan kendaraan bermesin pembakaran internal dalam dua dekade mendatang.
Minggu ini di COP26, dekarbonisasi sektor transportasi menjadi fokus utama. Meskipun dunia sudah mulai membuat kemajuan dalam teknologi kendaraan listrik, masih ada satu hal penting dalam upaya dekarbonisasi yang harus diatasi: kendaraan tugas berat.
Truk jarak jauh dan kendaraan konstruksi, yang dikenal dapat beroperasi berjam-jam dan menempuh jarak ratusan mil dalam satu waktu, mewakili hal tersebut lebih dari 20 persen emisi transportasi. Dan jalur menuju dekarbonisasi untuk kendaraan-kendaraan ini jauh lebih sulit, karena besarnya jumlah energi listrik yang dibutuhkan untuk menjalankan tugasnya. Jika daya aki mobil di stasiun pengisian cukup untuk menjalankan mobil listrik pribadi Anda, kendaraan tugas berat akan memerlukan baterai yang sangat besar dan waktu pengisian beberapa jam untuk menyimpan lebih dari 50 kali energi tersebut.
Bahkan dengan yang terbaru teknologi pengisian daya ultra cepat, kendaraan tugas berat listrik hanya akan memperoleh jangkauan dua hingga tiga mil per menit waktu pengisian daya. Sebagai gambaran, pengisian bahan bakar dengan bahan bakar diesel menambah kecepatan hingga 100 mil per menit. Singkatnya, elektrifikasi saja bukanlah jawaban terhadap dekarbonisasi. Namun, yang menjanjikan adalah hidrogen.
Janji dan tantangan sel bahan bakar hidrogen
Satu solusi yang layak untuk mendekarbonisasi kendaraan tugas berat dan jarak jauh saat ini adalah melalui hidrogen ramah lingkungan. Industri transportasi berhasil menggunakan solusi hidrogen untuk kendaraan ringan, namun mengembangkan teknologi untuk kendaraan berat tidaklah mudah.
Menskalakan sel bahan bakar untuk aplikasi berat memerlukan persyaratan baru dan sangat berbeda dalam hal masa pakai, efisiensi, dan biaya. Namun, Eaton memberikan solusi menarik di setiap bidang:
1. Mendapatkan aliran udara yang tepat
Sel bahan bakar adalah perangkat konversi energi yang menghasilkan listrik dengan menggabungkan hidrogen dan oksigen ke dalam air. Namun, aliran oksigen yang tepat ke dalam sel bahan bakar sangat penting karena mengontrol produksi listrik – dan dapat menjadi tantangan besar.
Di sinilah Eaton berperan. Eaton telah menjadi yang terdepan dalam teknologi pengontrol udara dengan pompa udara yang digerakkan secara elektrik selama lebih dari 20 tahun. Karena keahliannya, Eaton memang demikian bermitra dengan Departemen Energi AS untuk terus membuat kemajuan di bidang ini.
Pompa udara adalah konsumen listrik terbesar di dalam sel bahan bakar, dengan sekitar 15-20 persen produksi listrik digunakan untuk menggerakkan pompa. Itu sebabnya Eaton berupaya mengurangi jumlah listrik yang digunakan pengontrol udara hingga setengahnya.
Mencapai tingkat efisiensi ini tanpa mengorbankan kinerja, sekaligus meningkatkan daya tahan dan mempertahankan biaya yang dapat diterima, merupakan bagian penting dari “rencana” Departemen Energi.Hidrogen Earthshot” program untuk mengadaptasi sel bahan bakar untuk kebutuhan truk tugas berat dan jarak jauh.
2. Kontrol hidrogen yang tepat
Selain mengendalikan aliran udara, Eaton juga memeriksa sisi pasokan hidrogen pada sel bahan bakar. Sistem pasokan hidrogen tradisional mengorbankan biaya dan daya tahan demi kinerja dan efisiensi. Dengan memperkenalkan inovasi pada sirkuit hidrogen, pendekatan Eaton mampu mengontrol aliran yang memasuki sel bahan bakar secara efisien dan tepat serta mensirkulasikan kelebihannya.
Dengan bersikap tepat, kami menghindari pemborosan hidrogen sehingga semakin meningkatkan efisiensi secara keseluruhan. Solusi ini tidak hanya relevan untuk kendaraan tugas berat di jalan raya, namun juga dapat mengarah pada kemajuan dalam dekarbonisasi tenaga penggerak pesawat.
3. Pengelolaan tenaga listrik
Sebagian besar kendaraan hidrogen ringan menggunakan sel bahan bakar kecil untuk mengisi baterai besar yang kemudian menggerakkan motor listrik. Konsep ini bekerja dengan baik karena mobil memiliki konsumsi daya rata-rata yang relatif rendah dan hanya membutuhkan daya yang tinggi untuk waktu yang singkat. Sistem kelistrikannya juga sederhana karena sel bahan bakar tidak berinteraksi langsung dengan motor.
Namun jika konsep tersebut diterapkan pada truk tugas berat, maka akan menghasilkan baterai yang sangat besar – sekitar lima kali lebih besar dari baterai mobil listrik. Untuk truk, solusi idealnya adalah sel bahan bakar yang beroperasi secara efisien di semua tingkat daya dan menggunakan baterai yang jauh lebih kecil hanya untuk menghidupkan dan menyimpan energi rem.
Namun, hal ini menghadirkan tantangan baru: Sistem kelistrikan harus menjadi jauh lebih kompleks karena perlu memadukan daya dari tiga sumber: sel bahan bakar; baterai; dan motor listrik. Sekali lagi, ini adalah ruang yang terkenal bagi Eaton, yang memiliki pengalaman mikrogrid yang luas dalam mengelola daya listrik di lingkungan serupa. Dan Eaton menerapkan kembali pengetahuan tersebut dalam aplikasi kendaraan hidrogen, untuk pada akhirnya mengurangi kebutuhan baterai.
Dengan memanipulasi pembangkit listrik sel bahan bakar, baterai yang lebih kecil, dan powertrain listrik, Easton bertujuan untuk mengurangi ukuran baterai pada kendaraan tugas berat sebanyak tiga hingga lima kali lipat. Hal ini tidak hanya mengurangi biaya di muka kendaraan tetapi juga bobotnya, yang pada gilirannya meningkatkan kapasitas pengangkutan truk sel bahan bakar.
Dekarbonisasi dari semua sudut
Jelas bahwa hidrogen hijau akan memainkan peran penting dalam masa depan net-zero. Ini tidak mengeluarkan emisi karbon dan dapat diproduksi dari sumber terbarukan. Meskipun masih ada tantangan yang harus diatasi, Eaton membantu membuka jalan tersebut. Tantangan-tantangan ini merupakan tantangan utama perusahaan: konvergensi tenaga listrik dan mekanik.
Pekerjaan Eaton di bidang ini juga sejalan dengan misi perusahaan — untuk meningkatkan kualitas hidup dan lingkungan — dan dengan misinya yang ambisius dan berbasis ilmu pengetahuan. Target Keberlanjutan 2030. Eaton telah berkomitmen untuk mengurangi emisi karbon Lingkup 3 dari teknologinya dan seluruh rantai nilainya sebesar 15 persen pada tahun 2030. Dan menghabiskan $3 miliar untuk penelitian dan pengembangan solusi berkelanjutan dalam jangka waktu yang sama.
Keahlian Eaton dalam pengendalian kendaraan dan powertrain, dikombinasikan dengan pengalamannya dalam mengelola aliran gas dan listrik, akan membantu mengembangkan solusi tanpa emisi yang efisien, andal, aman, dan hemat biaya untuk masa depan.
Sumber: https://www.greenbiz.com/article/decarbonizing-heavy-duty-transportation-hydrogen-answer
