EN
Quick Links
Jaringan energi saat ini semakin beralih ke konfigurasi gabungan tenaga surya dan penyimpanan, di mana panel surya bekerja bersama dengan baterai lithium ion atau sistem baterai alir. Ide utamanya cukup sederhana, yaitu menyimpan daya tambahan yang dihasilkan selama siang hari agar dapat digunakan ketika permintaan melonjak di malam hari atau ketika jaringan mengalami gangguan. Dengan energi terbarukan sudah menyumbang lebih dari 20 persen listrik di beberapa wilayah, perusahaan listrik kini tidak lagi memandang sistem baterai sebagai tambahan yang sekadar menguntungkan. Sebaliknya, mereka mulai memperlakukan sistem ini sebagai bagian fundamental dari infrastruktur jaringan listrik, sesuatu yang harus direncanakan sejak awal, bukan ditambahkan belakangan sebagai pikiran tambahan.
Menambahkan penyimpanan di dekat area pembangkit listrik tenaga surya membuat sumber energi tersebut jauh lebih fleksibel. Ambil contoh pembangkit listrik surya berkapasitas 250 megawatt di Arizona. Selama jam-jam puncak di malam hari ketika semua orang menyalakan lampu dan peralatan listrik, sistem baterai terintegrasi di lokasi tersebut menyuplai tambahan 100 megawatt selama empat jam dari kapasitas total 400 megawatt jam. Hal ini mencegah pembangkit listrik gas tua yang hanya beroperasi pada jam-jam tertentu untuk dinyalakan hanya untuk beberapa jam tambahan. Instalasi semacam ini mengurangi kebutuhan akan jaringan transmisi listrik jarak jauh dan bahkan dapat memulai kembali jaringan listrik setelah terjadi pemadaman besar. Menurut studi terbaru dari NREL, perusahaan listrik dapat menghemat sekitar 40 persen dalam pengaturan frekuensi yang sulit untuk menjaga keseimbangan sistem ketika menggabungkan penyimpanan energi dengan instalasi tenaga surya mereka.
Dari gambaran besar, jelas terjadi peningkatan signifikan dalam kapasitas penyimpanan energi yang ditambahkan ke instalasi tenaga surya berskala besar di seluruh Amerika. Menurut Market.us tahun lalu, sekitar tiga per empat dari seluruh proyek tenaga surya yang direncanakan untuk tahun 2023 hingga 2024 akan mencakup suatu jenis sistem baterai. Apa arti sebenarnya dari hal ini? Nah, negara kita saat ini sudah memiliki baterai dengan kapasitas total sekitar 20,7 gigawatt yang sedang beroperasi. Jumlah ini sebenarnya cukup mengesankan karena kapasitas tersebut bisa menjaga aliran listrik di sekitar 15 juta rumah tangga jika terjadi pemadaman selama empat jam berturut-turut. Beberapa negara bagian yang telah menetapkan target produksi energi bersih mulai mewajibkan bahwa pertanian surya baru harus dilengkapi solusi penyimpanan terintegrasi. Dorongan regulasi ini menciptakan peluang bisnis bagi pihak-pihak yang tertarik pada proyek retrofit. Para ahli memperkirakan bahwa kewajiban ini sendiri mungkin menghasilkan sekitar dua belas miliar dolar setiap tahunnya hanya untuk meningkatkan sistem yang sudah ada dengan cadangan baterai yang memadai menjelang pertengahan dekade mendatang.
Proyek surya skala jaringan saat ini sebagian besar mengandalkan baterai lithium ion karena menawarkan efisiensi siklus hampir 90% dan harganya telah turun cukup signifikan belakangan ini, mencapai sekitar $89 per kWh menurut data tahun 2023. Baterai ini bekerja sangat baik ketika kita membutuhkan daya besar secara cepat dalam durasi beberapa jam, biasanya antara 4 hingga 8 jam penyimpanan. Namun kini mulai muncul teknologi baru di pasar, seperti baterai besi-udara (iron air) dan baterai aliran seng-bromida (zinc bromide flow batteries), yang tampaknya lebih cocok untuk situasi di mana kita benar-benar membutuhkan penyimpanan energi dalam periode yang jauh lebih panjang, mungkin dari 12 jam hingga bahkan lebih dari 100 jam. Para peneliti juga telah mencatatkan kemajuan dalam pengembangan material katoda, mendorong kepadatan energi lithium ion melewati ambang 300 Wh per kg, yang berarti perusahaan dapat memasang sistem baterai yang lebih kecil tanpa mengurangi kapasitas untuk tambang surya mereka.
Baterai solid state sedang menunjukkan kemajuan signifikan dalam mengatasi masalah thermal runaway berkat desain elektrolit keramik mereka yang mampu mencapai densitas energi di atas 500 Wh/kg. Kinerja semacam ini menjadikan mereka sebagai kandidat ideal untuk solusi penyimpanan energi surya berskala besar di mana ruang menjadi pertimbangan. Di sisi lain, teknologi ion natrium belakangan ini telah mengalami kemajuan cukup pesat, menawarkan kemampuan yang mirip dengan baterai lithium generasi pertama namun dengan biaya produksi sekitar 40 persen lebih murah. Bahan-bahan yang digunakan dalam sel natrium ini juga jauh lebih mudah diperoleh dibandingkan logam tanah jarang, dengan senyawa seperti analog biru Prusia semakin populer di kalangan manufaktur. Kedua inovasi tersebut sangat sesuai dengan rencana banyak negara untuk jaringan listrik mereka dalam satu dekade mendatang. Sebagian besar pemerintah menargetkan integrasi energi terbarukan sekitar 95 persen pada tahun 2035, dan opsi baterai baru ini membantu mengatasi dua masalah utama sekaligus: risiko keamanan dari kimia konvensional dan semakin meningkatnya masalah kelangkaan bahan mentah yang diperlukan untuk produksi massal.
Sistem baterai surya kini semakin cepat adopsinya tetapi menghadapi masalah besar saat terhubung ke jaringan listrik. Sekitar 40 persen proyek energi terbarukan yang tertunda disebabkan oleh masalah koneksi melalui antrean interkoneksi, menurut data NREL tahun 2023. Jaringan listrik kita saat ini dibangun untuk aliran listrik satu arah, sehingga mengalami kesulitan dalam menangani daya yang kembali dari berbagai instalasi kecil surya plus penyimpanan yang tersebar di permukiman. Hal ini berarti perusahaan listrik harus menghabiskan biaya besar untuk memperbarui gardu induk agar bisa menjaga kelancaran operasional. Masalah lainnya adalah ketidakcocokan antar inverter. Peralatan lama sekadar tidak memiliki kemampuan untuk mengatur tegangan secara tepat selama siklus pengisian dan pengosongan baterai yang terjadi secara terus-menerus.
Mendapatkan pengelolaan termal yang tepat adalah hal yang sangat kritis bagi sistem penyimpanan baterai berskala besar. Ketika suhu tidak dikontrol dengan baik, hal ini dapat mengurangi usia pakai baterai sebelum harus diganti hingga 30%, menurut penelitian dari DNV pada tahun 2022. Kebanyakan regulasi industri saat ini mengharuskan adanya sistem pendingin cadangan ditambah teknologi penekan api canggih yang mampu menghentikan situasi panas berbahaya dalam waktu hanya delapan detik saja. Dari sisi biaya, pengelolaan termal menyumbang sekitar 18% dari total biaya pemasangan sistem BESS secara keseluruhan. Untuk fasilitas sebesar 100 MW, hal ini biasanya menambahkan biaya sekitar $1,2 juta pada angka akhir. Jumlah tersebut memang cukup signifikan, tetapi diperlukan mengingat sensitivitas sistem-sistem ini terhadap permasalahan panas.
Meskipun baterai lithium-ion mendominasi 92% proyek penyimpanan surya baru (Wood Mackenzie 2024), para pengembang menghadapi pilihan sulit:
Studi Lazard 2024 menunjukkan bahwa memperbesar kapasitas baterai sebesar 20% meningkatkan ROI proyek melalui umur sistem yang 30% lebih panjang meskipun biaya awal lebih tinggi.
Perubahan kebijakan pemerintah mulai memberikan dampak nyata terhadap kecepatan dan kemungkinan penerapan baterai surya di seluruh negeri. Sekitar lima belas negara bagian di Amerika Serikat telah mulai mewajibkan sistem penyimpanan energi untuk setiap pembangkit listrik surya baru yang berkapasitas lebih besar dari 50 megawatt. Pada saat yang sama, ada hal yang disebut FERC Order 841 yang terus mengubah cara perusahaan listrik dibayar di pasar grosir. Menurut SEIA, jika kita dapat menyederhanakan semua perizinan dan persyaratan administrasi tersebut, kita mungkin akan melihat sekitar 15 gigawatt proyek surya ditambah penyimpanan akhirnya terealisasi pada tahun 2026. Hal ini terutama akan terjadi karena semua pihak sepakat mengenai aturan keselamatan dasar dan cara berbagai bagian jaringan listrik saling terhubung.
Ambil contoh pemasangan di Moss Landing, California, sebagai gambaran apa yang terjadi ketika panel surya dan baterai bekerja sama untuk mengatasi masalah jaringan pada saat-saat puncak yang luar biasa. Tempat ini memiliki kapasitas penyimpanan sekitar 1,6 gigawatt-jam yang terhubung dengan panel surya, sehingga mampu menyuplai listrik ke lebih dari 300 ribu rumah tangga selama empat jam pada waktu sore hari saat permintaan mencapai puncaknya. Yang membuat hal ini sangat menarik adalah sistem tersebut berhasil mengurangi denda bagi operator jaringan hingga hampir 28 juta dolar AS setiap tahun berkat kemampuannya dalam mengatur frekuensi. Cukup mengesankan mengingat sistem ini tetap beroperasi dengan efisiensi hampir 98 persen bahkan ketika kebakaran hutan memutus sebagian jaringan transmisi musim panas lalu.
Instalasi baterai surya terbesar di Florida, dengan kapasitas mencapai 900 MWh, berhasil mengurangi penggunaan pembangkit listrik puncak bertenaga fosil sekitar 40% selama musim badai berkat algoritma distribusi yang sangat cerdas. Yang membuat sistem ini bekerja sangat efisien adalah integrasinya dengan sebuah pertanian surya berkapasitas 75 MW di dekatnya. Dengan menyimpan kelebihan tenaga surya yang dihasilkan siang hari, baterai mampu melepaskan listrik ketika permintaan melonjak antara pukul 19.00 hingga 21.00 setiap malam. Pendekatan cerdik ini menghemat sekitar 3,2 juta dolar AS per tahun hanya dari biaya kemacetan saja. Keajaiban sebenarnya terjadi pada hari-hari yang badai, ketika jaringan listrik membutuhkan dukungan tambahan tetapi sumber daya listrik konvensional mungkin terganggu atau terlalu mahal untuk dioperasikan secara maksimal.
Instalasi Tesla Megapack terbaru berkapasitas 300 MW/450 MWh menunjukkan bagaimana baterai surya dapat memberikan dukungan tambahan saat jaringan listrik membutuhkan tenaga. Pada tahun 2023 lalu, setelah sebuah pembangkit batu bara besar secara tak terduga berhenti beroperasi, baterai ini langsung merespons dalam waktu hanya 140 milidetik—sekitar 60 kali lebih cepat dibandingkan pembangkit tenaga konvensional mampu dilakukan. Berkat respons cepat ini, sekitar 650 ribu rumah tangga tetap mendapatkan pasokan listrik saat situasi yang berpotensi menjadi pemadaman besar terjadi. Yang membuat pencapaian ini semakin mengesankan adalah sistem ini mampu mempertahankan efisiensi hingga 92% meskipun digunakan secara parsial sepanjang hari. Kinerja di lapangan seperti ini memberikan bukti kuat bahwa kombinasi berbagai sumber energi dapat bekerja dengan baik bersama-sama, sehingga memudahkan integrasi energi terbarukan ke dalam infrastruktur listrik yang ada tanpa mengurangi keandalan pasokan.
Sistem baterai surya saat ini semakin cerdas berkat kecerdasan buatan yang membantu mengelola cara baterai mengisi daya dan melepaskan energi, serta berinteraksi dengan jaringan listrik. Perangkat lunak pintar menganalisis berbagai faktor seperti kondisi cuaca, perubahan harga listrik sepanjang hari, dan pola penggunaan energi saat ini. Menurut Startus Insights tahun 2025, sistem cerdas semacam ini dapat meningkatkan imbal hasil investasi bagi operator hingga 12% hingga 18% lebih baik dibandingkan sistem lama yang bersifat tetap. Pada fasilitas berskala besar yang melibatkan banyak baterai, machine learning secara otomatis mengalihkan energi antar bank baterai dan inverter yang berbeda. Hal ini membantu melindungi baterai agar tidak cepat rusak dan menjaga perbedaan tegangan di bawah sekitar 2%, yang sangat penting saat mendukung jaringan listrik yang tidak terlalu stabil atau kuat.
Hibrida solar-angin-baterai kini mencakup 34% dari instalasi terbarukan baru, memungkinkan pasokan listrik bersih 24/7 melalui:
Studi terkini menunjukkan fasilitas hibrida mencapai pemanfaatan kapasitas 92% dibandingkan 78% pada pertanian surya terpisah, dengan integrasi penyimpanan di lokasi yang sama mampu meratakan 83% fluktuasi produksi akibat sifat intermiten.