Meskipun energi per massa hidrogen yang tinggi menjadikannya bahan bakar yang sangat baik, hidrogen sangat sulit dan mahal untuk disimpan dalam jangka panjang. Hal itu dapat berubah, berkat kerja para peneliti di ETH Zurich, Swiss. Mereka telah menemukan cara untuk menyimpan hidrogen dalam wadah berdinding baja biasa selama berbulan-bulan tanpa melepaskannya ke atmosfer – menggunakan besi.
Menemukan solusi di masa lalu
Tim peneliti yang dipimpin oleh Wendelin Stark, Profesor Material Fungsional di ETH Zurich, menemukan metode ini dengan memanfaatkan proses produksi hidrogen menggunakan besi uap, pertama kali ditemukan pada tahun 1784.
ETH Zürich, Swiss
Solusi penyimpanan kelompok ini sangat cocok di tempat-tempat seperti Swiss, di mana tenaga surya melimpah di musim panas, dan langka di musim dingin.
Kelebihan daya surya digunakan untuk memecah air guna menghasilkan hidrogen di musim panas; kemudian dialirkan ke reaktor baja antikarat yang diisi dengan bijih besi pada suhu 752 °F (400 °C). Hidrogen mengekstraksi oksigen dari oksida besi, sehingga tersisa besi dan air di dalam reaktor, siap disimpan tanpa mengeluarkan banyak energi.
Uap dialirkan ke reaktor untuk mengambil hidrogen yang tersimpan saat dibutuhkan; kemudian dapat diubah menjadi listrik atau panas dengan cukup mudah.
Ada juga beberapa keuntungan lain dalam penggunaan metode ini:
- Bijih besi yang digunakan dalam reaktor murah, melimpah, dan tidak memerlukan pengolahan.
- Reaktornya sendiri hanya terbuat dari baja tahan karat.
- Proses pengisian terjadi pada tekanan sekitar – meniadakan kebutuhan akan tangki bertekanan tinggi (350-700 bar) yang biasanya diperlukan untuk menyimpan gas hidrogen.
Menguji ide yang sudah berusia berabad-abad
Tim peneliti menguji coba teknologinya di kampus Hönggerberg ETH, menggunakan tiga reaktor baja tahan karat. Masing-masing reaktor berkapasitas 1,4 meter kubik, dan diisi dengan 2-3 ton bijih besi. Pabrik uji coba dapat menyimpan sekitar 10 megawatt jam hidrogen untuk jangka waktu lama, dan itu akan menghasilkan antara 4-6 megawatt jam energi listrik. Itu cukup untuk menjalankan tiga hingga lima rumah di Swiss di musim dingin. Proyek percontohan ini akan berkembang pada tahun 2026, dengan tim yang berupaya memenuhi seperlima kebutuhan listrik musim dingin di kampus menggunakan tenaga surya dari bulan-bulan musim panas.
Menurut makalah penelitian tim yang diterbitkan November lalumemanfaatkan sistem ini untuk satu rumah saat ini lebih mahal daripada menggunakan listrik dari jaringan listrik. Jika sistem ini digunakan untuk 100 rumah, biaya energinya hampir sama dengan biaya listrik dari jaringan listrik, dan diperkirakan biayanya akan semakin murah seiring dengan perluasan sistem.
Memberdayakan Swiss dan sekitarnya
Para peneliti mencatat bahwa perluasan kapasitas penyimpanan berarti menambahkan lebih banyak reaktor, dengan material pemrosesan menjalankan tugas siklus pengisian-pengosongan selama bertahun-tahun sebelum perlu diganti.
Untuk menyediakan listrik ke seluruh Swiss selama bulan-bulan musim dingin, tim memperkirakan bahwa Anda memerlukan sekitar 15–20 TWh hidrogen hijau setahun, dan sekitar 10.000.000 meter kubik bijih besi (atau 2% dari apa yang diproduksi tambang besi Australia).
Anda juga akan memerlukan sekitar 10.000 sistem reaktor, yang masing-masing mampu menyimpan 1 GWh. Itu setara dengan luas lahan sekitar 1 meter persegi per penduduk Swiss.
Sulit untuk menentukan biaya penyimpanan yang jelas dan merata dari proyek percontohan kecil ini. Dan meskipun Swiss berencana untuk menggunakan tenaga surya untuk lebih dari 40% kebutuhan listriknya pada tahun 2050, kita tidak tahu apakah mereka akan berinvestasi dalam penyimpanan hidrogen dalam skala nasional. Namun, teknologi pintar dari ratusan tahun lalu ini tampaknya menjanjikan untuk kebutuhan energi musiman kita di masa mendatang.
Sumber: ETH Zürich, Swiss
