Standard Thermal , sebuah startup berbasis di Massachusetts , mengusulkan solusi tidak konvensional untuk penyimpanan energi terbarukan: memanaskan tanah hingga 600°C menggunakan panel surya dan menyimpan energi tersebut selama berbulan-bulan. Perusahaan ini mengklaim pendekatan ini dapat membuat tenaga surya tersedia 24/7/365 dengan biaya yang kompetitif dibandingkan pembangkit listrik puncak gas alam. Namun, komunitas teknologi mempertanyakan kepraktisan dan ekonomi dari pendekatan ini.
Teknologi Baterai Menciptakan Persaingan Ketat
Tantangan paling signifikan yang dihadapi Standard Thermal berasal dari biaya baterai yang terus menurun dengan cepat. Diskusi komunitas mengungkapkan bahwa baterai lithium iron phosphate (LiFePO4) kini tersedia dengan harga serendah 115 dolar Amerika per kilowatt-jam, dengan beberapa pengguna melaporkan sistem surya rumah mencapai biaya di bawah 0,008 dolar Amerika per kWh selama lima tahun. Penurunan harga dramatis ini memberikan tekanan pada teknologi penyimpanan alternatif untuk membuktikan keunggulan ekonominya.
Profil keamanan baterai modern juga telah meningkat secara signifikan. Berbeda dengan baterai lithium-ion tradisional yang dapat mengalami thermal runaway, baterai LiFePO4 tidak menghasilkan oksigen sendiri saat terbakar, membuatnya jauh lebih aman untuk instalasi residensial dan komersial. Banyak yang kini dilengkapi dengan sistem pemadam kebakaran built-in dan casing baja pelindung.
Perbandingan Biaya Baterai
- Baterai LiFePO4: ~$115 USD per kWh (harga eceran)
- Sistem solar rumahan: $0.008 USD per kWh (rata-rata 5 tahun termasuk modal dan pemeliharaan)
- Target Thermal standar: Kompetitif dengan pembangkit listrik gas alam peaker
Penyimpanan Musiman Tetap Menjadi Tujuan Utama
Masalah mendasar yang ingin dipecahkan Standard Thermal memang nyata: menyimpan energi lintas musim daripada hanya siklus harian. Seorang pemilik rumah off-grid berpengalaman mencatat bahwa jumlah batu yang dibutuhkan untuk memanaskan rumah rata-rata hanya selama dua minggu akan lebih berat daripada rumah itu sendiri. Ini menyoroti skala besar yang diperlukan untuk penyimpanan musiman yang bermakna.
Tumpukan batu yang diperlukan untuk memanaskan rumah rata-rata selama beberapa minggu dengan mudah melebihi berat rumah itu sendiri.
Fisikanya menantang. Di iklim utara, produksi surya musim dingin bisa 5-7 kali lebih rendah daripada produksi musim panas. Meskipun membangun panel surya berlebihan mungkin tampak seperti solusi, keterbatasan ruang dan sudut musim dingin yang buruk membuatnya tidak praktis untuk banyak instalasi.
Variasi Solar Musiman
- Produksi musim dingin vs musim panas: perbedaan 5-7x di iklim utara
- Durasi penyimpanan yang dibutuhkan: Hingga 6 bulan untuk offset musiman
- Penyimpanan harian: 2-14 hari (relatif dapat dikelola)
- Target suhu penyimpanan panas: 600°C
Pertanyaan Teknis Tentang Pemulihan Panas
Pendekatan Standard Thermal melibatkan penggunaan panel surya untuk menghasilkan listrik, kemudian menggunakan pemanasan resistif untuk menghangatkan tanah hingga 600°C. Kritikus mempertanyakan mengapa mereka tidak menggunakan pemanasan termal surya langsung, yang akan jauh lebih efisien untuk menciptakan panas. Respons perusahaan berpusat pada kebutuhan akan panas tingkat tinggi (300-500°C) daripada panas tingkat rendah (di bawah 100°C) untuk menghasilkan listrik secara efisien melalui turbin uap.
Formula efisiensi Carnot menjelaskan mengapa suhu sangat penting. Mesin panas yang beroperasi antara 500°C dan 25°C memiliki efisiensi maksimum teoretis 61%, sementara yang beroperasi antara 50°C dan 25°C hanya dapat mencapai efisiensi 7,7%. Ini membuat pendekatan suhu tinggi diperlukan untuk pembangkitan listrik, meskipun memerlukan lebih banyak langkah konversi.
Efisiensi Mesin Panas (Maksimum Teoritis Carnot)
- 500°C ke 25°C: efisiensi 61%
- 200°C ke 25°C: efisiensi 37%
- 50°C ke 25°C: efisiensi 7,7%
- Efisiensi dunia nyata: 1/2 hingga 1/10 dari maksimum Carnot
Pemeriksaan Realitas Pasar
Standard Thermal menghadapi persaingan dari teknologi yang sudah mapan dan sudah beroperasi. Jaringan pemanasan distrik Eropa menggunakan reservoir air bawah tanah untuk penyimpanan panas, dan desa-desa Skandinavia mengoperasikan baterai termal berbasis pasir menggunakan teknologi silo konvensional. Heat pump juga berkembang pesat, kini mampu menghasilkan uap proses hingga 160°C dan menargetkan 200°C.
Target pasar perusahaan mencakup lokasi terpencil bertenaga diesel, komunitas yang kurang terlayani, dan pengembang surya lintang tinggi. Meskipun pasar-pasar ini ada, ekonominya harus bersaing dengan penyimpanan baterai yang semakin terjangkau dan infrastruktur grid yang terus membaik.
Jalan ke Depan
Standard Thermal sedang mencari pendanaan pre-seed sebesar 500.000 dolar Amerika untuk membangun instalasi uji pertama mereka. Kesuksesan perusahaan pada akhirnya akan bergantung pada pembuktian bahwa pendekatan tanah panas mereka dapat mencapai biaya yang secara signifikan di bawah penyimpanan baterai saat ini sambil mempertahankan keandalan selama siklus musiman. Dengan teknologi baterai yang terus membaik dan biaya yang terus turun, jendela untuk teknologi penyimpanan alternatif mungkin menyempit lebih cepat dari yang diantisipasi.
Catatan: Efisiensi Carnot - efisiensi maksimum teoretis dari mesin panas apa pun, dihitung sebagai η = 1 – Tcold/Thot di mana suhu dalam Kelvin