Bisnis.com, JAKARTA - Tantangan yang senantiasa berkembang akibat krisis iklim telah membangkitkan minat terhadap hidrogen hijau dan teknologi-teknologi yang memanfaatkannya sebagai langkah alternatif untuk mengatasi perubahan iklim. Hidrogen (H2) dapat digunakan sebagai bahan dasar, bahan bakar, pembawa energi, dan tempat penyimpanan energi.
Dalam konteks sector coupling, hidrogen mempermudah dekarbonisasi proses-proses industri tersebut dan memfasilitasi sektor-sektor ekonomi yang sama sekali tidak dapat mengurangi emisi CO2 melalui elektrifikasi maupun yang hanya dapat dilakukan dengan biaya besar. Pengembangan ekonomi hidrogen yang ekstensif merupakan kunci untuk mencapai target perlindungan iklim di Jerman dan Eropa.
Dengan strategi hidrogen nasional pemerintah Jerman dan strategi hidrogen Komisi UE, diciptakan sebuah kerangka kerja pada tahun 2020 untuk mengembangkan dan mempromosikan ekonomi hidrogen di Jerman dan Eropa. Pemerintah federal Jerman akan menggelontorkan hingga 9 miliar euro pada tahun 2040 untuk menerapkan target-target nasionalnya dan membangun kemitraan internasional. Komisi UE memprediksi bahwa investasi kumulatif untuk hidrogen di Eropa akan mencapai 480 miliar euro pada tahun 2050.
Hidrogen dapat mempercepat dekarbonisasi dari sektor-sektor yang melibatkan CO2 secara intensif
Hidrogen dapat berkontribusi untuk mengurangi emisi CO2 melalui beberapa cara. Misalnya, hidrogen hijau dapat menggantikan hidrogen yang diturunkan dari bahan bakar fosil sebagai bahan dasar dalam industri kimia dan baja. Dalam penerapan mobilitas tertentu, seperti transportasi barang berat, transportasi umum, logistik, dan transportasi sungai, sel bahan bakar dan bahan bakar sintetis berbasis hidrogen dapat memberikan jejak karbon yang lebih rendah dalam sektor transportasi untuk jarak tempuh sedang. Untuk jarak tempuh jauh, diperkirakan bahwa bahan bakar sintetis berbasis hidrogen juga akan digunakan dalam pelayaran dan penerbangan.
Dalam sektor swasta, sel bahan bakar dapat digunakan bersama dengan pabrik kogenerasi (CHP) untuk menyuplai listrik dan panas ke bangunan. Selain itu, hidrogen dapat digunakan sebagai tempat penyimpanan energi untuk meningkatkan total hasil dari energi terbarukan sehingga kelebihan energi yang dihasilkan dapat disimpan dan diberikan ke jaringan sesuai kebutuhan.
Ekonomi hidrogen menghadapi berbagai tantangan teknis
Meskipun dari sudut pandang teknologi, hidrogen dapat digunakan untuk beragam penerapan, pengembangan ekonomi hidrogen yang ramah iklim ternyata kontroversial dari sudut pandang ekonomi, karena tantangan besar dalam produksi, penyimpanan, dan transportasi hidrogen. Unsur penting dari ekonomi hidrogen yang berkelanjutan adalah produksi hidrogen hijau yang hemat biaya.
Dalam proses elektrokimia (elektrolisis), energi listrik digunakan untuk memisahkan air menjadi hidrogen dan oksigen. Jika listrik yang digunakan berasal dari sumber energi terbarukan, hasilnya adalah hidrogen yang bebas CO2 dan dikenal sebagai hidrogen hijau. Saat ini, hanya 5% hidrogen di seluruh dunia yang diproduksi menggunakan elektrolisis. Sebagian besar hidrogen (lebih dari 70%) diperoleh dari gas alam.
Jika dibandingkan dengan elektrolisis, proses berbasis gas (pembentukan uap) menggunakan separuh air yang dibutuhkan dan jauh lebih sedikit energi. Karena proses ini lebih hemat biaya, gas alam akan tetap menjadi sumber energi utama untuk produksi hidrogen sementara waktu.
Selain itu, penyimpanan dan transportasi hidrogen memberikan tantangan teknis tertentu: H2 biasanya didinginkan hingga minus 253°C atau disimpan di bawah tekanan yang sangat tinggi. Beberapa alternatif lain untuk mempermudah transportasi dan menyimpan hidrogen adalah konversi ke amonia, ikatan dengan liquid organic hydrogen carriers (LOHC), dan produksi bahan bakar terbarukan seperti metanol dalam proses Power-to-X.
Namun, proses konversi dan konversi ulang menyebabkan energi terbuang dan beberapa proses ini masih belum siap untuk pasar dalam skala industri yang dibutuhkan.
Foto: dok. Infineon
Infineon memberikan solusi untuk pengembangan ekonomi hidrogen hijau
Untuk memanfaatkan potensi hidrogen sepenuhnya, harus ditemukan solusi untuk mengatasi tantangan produksi, penyimpanan, transportasi, dan penggunaan hidrogen.
Infineon adalah penyuplai semikonduktor daya terkemuka dalam bidang energi terbarukan dan elektromobilitas. Solusi semikonduktor Infineon juga dapat memberikan dukungan berharga bagi pengembangan ekonomi hidrogen yang berkelanjutan di sepanjang rantai nilai.
Industri: Semikonduktor daya memungkinkan produksi hidrogen hijau
Arus searah (DC) yang sangat tinggi dibutuhkan dalam proses elektrolisis untuk memproduksi hidrogen hijau. Dengan demikian, arus bolak-balik (AC) yang disuplai oleh jaringan listrik harus terlebih dahulu dikonversi ke DC, proses yang dikenal sebagai penyearahan arus atau konversi AC-DC.
Semikonduktor berdaya tinggi dari Infineon dirancang untuk melakukan konversi ini. Beberapa sakelar tersinkronisasi berdaya tinggi memungkinkan kinerja sistem gabungan yang tinggi (> 50 megawatt). Sebagai produsen semikonduktor daya terkemuka untuk kekuatan angin dan inverter fotovoltaik, Infineon juga mendorong pembangkitan listrik dari bahan-bahan terbarukan.
Saat proses elektrolisis didasarkan pada daya yang dihasilkan dari panel surya (yang menghasilkan DC), satu-satunya penyesuaian yang dibutuhkan adalah penyesuaian ke tegangan DC. Kombinasi dari energi terbarukan dan semikonduktor daya yang efisien dari Infineon memberikan manfaat besar bagi produksi hidrogen hijau dalam skala besar.
Mobilitas bersih: Sensor H2 mengontrol, memantau, dan menjamin keamanan dari sistem sel bahan bakar
Masa depan akan makin sering melihat penggunaan kendaraan komersial berbasis sel bahan bakar, yang pada dasarnya bebas emisi, untuk beban menengah hingga berat dan jarak sedang hingga jauh. Sama seperti kasus bahan bakar lainnya, hidrogen tidak boleh dilepaskan ke lingkungan tanpa dikontrol.
Untuk menjamin keamanan kendaraan sel bahan bakar dan meningkatkan penerimaan kendaraan tersebut, Infineon mengupayakan pengembangan sensor-sensor hidrogen yang sangat andal. Sensor-sensor ini membantu mendeteksi kebocoran, serta mengontrol dan memantau produksi, penyimpanan, dan operasi sistem sel bahan bakar. Ini adalah kontribusi besar dalam peningkatan efisiensi melalui kontrol cerdas di sepanjang rantai nilai
Langkah-langkah yang dibutuhkan untuk ekonomi hidrogen yang kompetitif dan berkelanjutan di Eropa:
- Promosi mikroelektronik dan elektronika daya untuk memungkinkan ekonomi hidrogen yang berorientasi pada masa depan di Jerman dan Eropa
- Percepatan besar dari pembangkitan energi terbarukan sehingga dapat memproduksi hidrogen hijau sekaligus tetap meneruskan elektrifikasi melalui sector coupling
- Penerapan solusi-solusi baru berbasis hidrogen dalam bidang penyimpanan energi dan mobilitas menggunakan hidrogen hijau
- Prioritas produksi dan penggunaan hidrogen lokal untuk menghindari rute transportasi panjang dan kerugian akibat proses konversi
- Pengadaan infrastruktur yang dibutuhkan dan penciptaan insentif ekonomi untuk penggunaan teknologi berbasis hidrogen.
Untuk informasi lebih lanjut dapat mengunjungi tautan berikut ini:
