Bayangkan panel surya yang tidak hanya menghasilkan listrik selama jam-jam siang hari tetapi juga dapat menyimpan kelebihan energi untuk digunakan di malam hari atau pada hari berawan. Kemampuan transformatif ini menjadi kenyataan melalui teknologi penyimpanan energi canggih, yang berfungsi sebagai waduk besar yang mengubah energi terbarukan yang terputus-putus menjadi daya yang stabil dan andal.

Sistem penyimpanan energi menangkap dan menyimpan energi dalam berbagai bentuk untuk digunakan nanti. Teknologi saat ini terbagi dalam empat kategori utama:

• Penyimpanan elektrokimia: Sistem baterai termasuk lithium-ion, baterai aliran, timbal-asam, dan teknologi sodium-ion yang sedang berkembang.
• Penyimpanan termal: Sistem yang menggunakan kapasitas panas atau bahan perubahan fase, seperti garam cair, penyimpanan es, dan waduk air panas.
• Penyimpanan mekanis: Solusi termasuk hidro pompa, udara terkompresi, dan sistem roda gila.
• Teknologi yang sedang berkembang: Sistem eksperimen seperti penyimpanan magnetik superkonduktor dan penyimpanan berbasis hidrogen.

Penyimpanan baterai mendominasi aplikasi saat ini, terutama dalam implementasi skala perumahan, komersial, dan jaringan. Kimia baterai yang berbeda melayani tujuan yang berbeda:

Baterai lithium-ion: Sistem dengan kepadatan energi tinggi ini sekarang memberi daya pada segala hal mulai dari ponsel pintar hingga kendaraan listrik dan proyek penyimpanan skala utilitas. Unit perumahan seukuran lemari es dapat memberi daya pada rumah selama berhari-hari, sementara instalasi skala jaringan membutuhkan penggunaan lahan minimal — sistem 100 MWh menempati kurang dari setengah hektar.

Baterai aliran: Menampilkan elektrolit cair yang disimpan dalam tangki terpisah, sistem ini menawarkan umur panjang dan keamanan yang luar biasa. Desain unik mereka memungkinkan penskalaan independen kapasitas daya dan energi, menjadikannya ideal untuk aplikasi jaringan berdurasi panjang.

Baterai timbal-asam: Meskipun hemat biaya dan matang, sistem ini menderita kepadatan energi yang lebih rendah dan umur yang lebih pendek dibandingkan dengan teknologi yang lebih baru, membatasi penggunaannya pada aplikasi seperti baterai starter otomotif dan daya cadangan.

Baterai sodium-ion: Muncul sebagai alternatif yang berpotensi lebih murah untuk sistem lithium-ion, baterai ini memanfaatkan sumber daya natrium yang melimpah tetapi saat ini tertinggal dalam kepadatan energi dan siklus hidup.

Sistem termal menyimpan energi melalui perubahan suhu atau transisi fase dalam berbagai bahan:

Penyimpanan garam cair: Pembangkit listrik tenaga surya terkonsentrasi menggunakan sistem bersuhu tinggi ini untuk memperpanjang pembangkitan listrik di luar jam-jam siang hari, secara signifikan meningkatkan keandalan.

Penyimpanan es: Bangunan komersial memanfaatkan listrik di luar jam sibuk untuk membuat es untuk pendinginan siang hari, mengurangi biaya permintaan puncak dan meningkatkan efisiensi jaringan.

Penyimpanan air panas: Sistem pemanas distrik dan fasilitas industri menggunakan waduk air skala besar untuk menyeimbangkan pasokan dan permintaan termal.

Sistem ini mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau potensial:

Hidro pompa: Metode penyimpanan skala besar yang paling mapan menggunakan kelebihan listrik untuk memompa air ke atas, kemudian melepaskannya melalui turbin saat dibutuhkan. Meskipun sangat efisien, sistem ini membutuhkan fitur geografis tertentu dan area lahan yang signifikan.

Udara terkompresi: Gua bawah tanah menyimpan udara bertekanan yang menggerakkan turbin selama pelepasan. Sistem ini menawarkan kapasitas yang substansial tetapi saat ini menghadapi tantangan efisiensi.

Roda gila: Massa yang berputar memberikan waktu respons yang sangat cepat yang diukur dalam hitungan detik, menjadikannya ideal untuk pengaturan frekuensi dan aplikasi cadangan kritis. Beberapa sistem memulihkan energi pengereman dari kereta atau mempertahankan daya selama gangguan jaringan singkat.

Sistem eksperimen menunjukkan janji tetapi tetap dalam pengembangan:

Penyimpanan magnetik superkonduktor: Sistem ultra-efisien ini menyimpan listrik dalam medan magnet tetapi membutuhkan pendinginan kriogenik, menjadikannya terlalu mahal untuk sebagian besar aplikasi.

Penyimpanan hidrogen: Elektrolisis mengubah kelebihan listrik menjadi gas hidrogen, yang dapat disimpan tanpa batas waktu dan kemudian diubah kembali menjadi listrik melalui sel bahan bakar, meskipun dengan kehilangan energi yang signifikan.

Penyimpanan energi memberikan banyak manfaat bagi sistem tenaga modern:

• Memungkinkan penetrasi energi terbarukan yang lebih tinggi dengan menghaluskan pembangkitan yang terputus-putus
• Menyediakan layanan jaringan termasuk pencukuran puncak dan pengaturan frekuensi
• Mengurangi biaya sistem dengan mengoptimalkan pemanfaatan aset pembangkitan
• Meningkatkan keandalan melalui kemampuan daya cadangan

Negara Bagian New York telah menetapkan target penyimpanan yang ambisius — 1.500 MW pada tahun 2025 dan 6.000 MW pada tahun 2030 — didukung oleh program insentif yang dirancang untuk menguntungkan masyarakat yang kurang mampu. Banyak integrator sistem sekarang menggunakan pendekatan agnostik teknologi, menggunakan perangkat lunak canggih untuk mengoptimalkan kombinasi teknologi penyimpanan untuk aplikasi tertentu.

Karena biaya terus menurun dan kinerja meningkat, penyimpanan energi siap untuk memainkan peran yang semakin penting dalam transisi global ke sistem energi yang bersih, tangguh, dan efisien.