Fuel Cell Hydrogen sebagai Energi Alternatif pada BTS

Sumber energi alternatif

• Sumber energi alternatif sudah lama didengungkan untuk segera dipakai. Bahkan Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) menargetkan pada tahun 2020 mendatang penggunaan energi alternatif sudah mencapai lima persen. Kebijakan ihwal energi alternatif pun tak kalah banyak. Dari sisi teknologi dan ketersediaan bahan baku juga sudah tak diragukan lagi
• Salah satu teknologi yang ditawarkan adalah fuel cell yang berbahan bakar dasar hidrogen. “fuel cell adalah perangkat elektronika yang mampu mengonversi perubahan energi bebas suatu rekasi elektronikia menjadi energi listrik

Pengertian Fuel Cell

• Alat yang sejenis fuel cell yang sering kita jumpai adalah baterai. baterai yang mempunyai komponen2 kimia sebagai penyusunnya, akan mengubah energi kimia tersbut menjadi energi listrik. akan tetapi energi baterai akan habis dan untuk mendapatkan energi lagi kita harus menggantinya dengan baterei yang baru atau me recharge ulang baterei tersebut.

• Dengan fuel cell, bahan/senyawa kimia -sebagai sumber energi- akan terus ada selama kita mengisi bahan bakar fuel cell tersebut. senyawa kimia yang paling banyak dipakai dalam fuel cell adalah hidrogen dan oksigen. kedua senyawa tersebut dipilih karena kelimpahannya di alam sangat banyak.

Prinsip kerja fuel cell

• Fuel cell adalah alat konversi energi elektrokimia yang akan mengubah hidrogen dan oksigen menjadi air, secara bersamaan menghasilkan energi listrik dan panas dalam prosesnya. fuel cell merupakan suatu bentuk teknologi sederhana seperti baterai yang dapat diisi bahan bakar untuk mendapatkan energinya kembali, dalam hal ini yang menjadi bahan bakar adalah oksigen dan hidrogen.
• Layaknya sebuah baterai, segala jenis fuel cell memiliki elektroda positif dan negatif atau disebut juga katoda dan anoda. Reaksi kimia yang menghasilkan listrik terjadi pada elektroda. Selain elektroda, satu unit fuel cell terdapat elektrolit yang akan membawa muatan-muatan listrik dari satu elektroda ke elektroda lain, serta katalis yang akan mempercepat reaksi di elektroda. Umumnya yang membedakan jenis-jenis fuel cell adalah material elektrolit yang digunakan. Arus listrik serta panas yang dihasilkan setiap jenis fuel cell merupakan produk samping reaksi kimia yang terjadi di katoda dan anoda.

• Karena energi yang diproduksi fuel cell merupakan reaksi kimia pembentukan air, alat konversi energi elektrokimia ini tidak akan menghasilkan efek samping yang berbahaya bagi lingkungan seperti alat konversi energi konvensional (misalnya proses pembakaran pada mesin mobil). Sedangkan dari segi efisiensi energi, penerapan fuel cell pada baterai portable seperti pada handphone atau laptop akan sepuluh kali tahan lebih lama dibandingkan dengan baterai litium. Dan untuk mengisi kembali energi akan lebih cepat karena energi yang digunakan bukan listrik, tetapi bahan bakar berbentuk cair atau gas.

Cara kerja fuel cell

• Pertama, anoda sebagai kutub negatif fuel cell. Anoda merupakan elektroda yang akan mengalirkan elektron yang lepas dari molekul hidrogen sehingga elektron tersebut dapat digunakan di luar sirkuit. Pada materialnya terdapat saluran-saluran agar gas hidrogen dapat menyebar ke seluruh permukaan katalis.
• Kedua, katoda sebagai kutub elektroda positif fuel cell yang juga memiliki saluran yang akan menyebarkan oksigen ke seluruh permukaan katalis. Katoda juga berperan dalam mengalirkan elektron dari luar sirkuit ke dalam sirkuit sehingga elektron-elektron tersebut dapat bergabung dengan ion hidrogen dan oksigen untuk membentuk air.
• Katalis yang digunakan untuk memfasilitasi reaksi oksigen dan hidrogen. Katalis umumnya terbuat dari lembaran kertas karbon yang diberi selapis tipis bubuk platina. Permukaan katalis selalu berpori dan kasar sehingga seluruh area permukaan platina dapat dicapai hidrogen dan oksigen

Keunggulan Fuel Cell Hidrogen

• Keunggulan penerapan sumber energi alternatif hydro fuel cell antara lain tidak bising karena tidak terdapat komponen bergerak, tidak polutan (tidak beracun, tidak berbau) karena sekresi (zat buangan) yang ditimbulkan adalah H2O alias unsur air, dan memiliki efisiensi proses yang jauh lebih baik dibanding dengan sistem konvensional.
• Berbeda dengan baterai, fuel cell tidak hanya menyimpan tetapi juga menghasilkan energi listrik secara berkesinambungan selama masih ada pasokan bahan bakar. Kelebihan teknologi yang diindonesiakan menjadi sel tunam adalah efisiensinya, tidak bising, hampir tak menghasilkan bahan pencemar sama sekali, serta banyak pilihan bahan bakar.

Pemakaian Fuel Cell

• Di banyak negara maju, teknologi sel tunam sudah bukan barang baru lagi. Negara seperti Amerika Serikat (AS), Jepang, Jerman atau Inggris telah mengembangkan teknologi ini sejak lama. Di negara ini yang menjadi pemicu pemakaian hidrogen sebagai bahan bakar kendaraan adalah isu lingkungan dan konservasi energi.

• Produsen kendaraan seperti General Motors (GM) misalnya sudah merilis prototipe mobil berbahan bakar hidrogen. Mobil yang rencananya akan komersial pada tahun 2010 ini menggunakan sel tunam berbentuk wafer yang berfungsi memisahkan atom hidrogen menjadi proton dan elektron. Dengan memakai elektron sebagai arus listrik, digabungkan proton dengan oksigen dari udara, sehingga hasil sampingnya hanya uap air.

Fuel Cell pada IT

• Bukan hanya kendaraan bermotor saja yang dianggap layak memanfaatkan sel tunam, melainkan juga bidang teknologi informasi (TI). Produsen komputer jinjing (laptop) Jepang misalnya, mengembangkan teknologi ini pada sejumlah produknya. Tidak semua sel tunam bisa dipakai untuk alat elektronik portabel, hanya sel tunam metanol langsung (direct methanol fuel cell) yang termasuk sel tunam alkalin saja yang bisa. Apabila diproduksi secara masal maka harga sel tunam bisa bersaing dengan baterai Lithium-ion yang kini banyak digunakan. Densitas energinya bahkan bisa 5-10 kali lebih besar baterai Lithium-ion.

Fuel Cell pada BTS

• BTS bertenaga hidrogen ini mengunakan teknologi termutakhir dimana gas hidrogen dikonversikan langsung dalam suatu reaksi elektrokimia menjadi tenaga listrik. Sisa pembuangan dari proses ini adalah air murni, yang sama sekali tidak membahayakan lingkungan.
• BTS yang ramah lingkungan itu menggunakan hidrogen sebagai bahan bakar yang akan menyediakan tenaga cadangan apabila pasokan listrik PLN mengalami gangguan.
• Umumnya, generator bertenaga diesel akan difungsikan apabila pasokan listrik PLN terganggu. Namun pada BTS hidrogen, sel bahan bakar dapat digunakan sebagai pasokan tenaga cadangan

Kapasitas  Fuel Cell

• Sel bahan bakar ini menggunakan gas hidrogen untuk komersial yang dikirimkan ke lokasi BTS dalam bentuk silinder serta dapat memproduksi 3kw tenaga pada 48 V DC saat mesin bekerja
• Dengan 6 tabung gas hydrogen (1560 cubic feet) akan dapat melayani sebuah site BTS selama 48 jam, sedang dengan pembangkitan genset konvensional untuk waktu yang sama dibutuhkan 240 liter solar

Pemakaian Fuel Cell Hidrogen pada BTS

• Dari beberapa lokasi menara  yang paling sering mengalami kekurangan pasokan listrik PLN
• Listrik yang tidak stabil
• Daerah rawan pencurian
• Daerah terpencil
• Daerah yang tidak boleh berisik

Kendala Implentasi pemakaian Fuel Cell hidrogen

• Yang menjadi masalah adalah proses menghasilkan hidrogen. Walau hidrogen merupakan unsur yang paling banyak terdapat di alam semesta namun keberadaannya terikat sebagai senyawa oksida. Maka untuk menghasilkan gas hidrogen diperlukan tenaga listrik yang sebagian besar dihasilkan dari sumber energi penyebab polusi.
• Masalah lain yang akan timbul jika hidrogen digunakan sebagai bahan bakar adalah kebutuhan infrastruktur untuk pendistribusian hidrogen ke tempat penggunanya.
• Kendala utama metode elektrolisis H2O konvensional saat ini adalah efisiensi total yang rendah (~30%), umur operasional electrolyzer yang pendek dan jenis material yang ada di pasaran masih sangat mahal. Kendala-kendala tersebut membuat hidrogen belum cukup ekonomis untuk dapat bersaing dengan bahan bakar konvesional saat ini.

Secara keseluruhan sangat mungkin terjadi penghematan energi. Walaupun sisi ramah lingkungannya masih hanya di sisi pemanfaatan, bukan pembuatan “fuel hydrogen”nya.

Dalam dekade mendatang dengan harga minyak yg melangit serta kesadaran efisiensi energi, maka teknologi Hydrogen (Fuel Cell) akan menjadi sangat penting.

by: dendi isnandar