Indonesia memiliki potensi energi matahari yang melimpah, jauh lebih dari yang dibutuhkan untuk memenuhi semua kebutuhan energinya dengan tanpa menggunakan bahan bakar fosil. Namun, dalam hal potensi energi yang bersumber dari air, angin, biomassa, geothermal, dan ocean energy masih rendah, sehingga menyebabkan Indonesia bergantung sebagian besar pada penggunaan energi matahari untuk memebuhi kebutuhan energi secara keberlanjutan. Dalam jangka panjang, Indonesia membutuhkan penyimpanan energi dalam jumlah besar. Pumped hydro merupakan suatu sistem yang berpotensi 99% sebagai penyimpanan energi global. Seperti penelitian yang telah dilakukan oleh David Firnando Silalahi dan tim dari School of Engineering, Australian National University, Canberra, Australia. Pada penelitiannya, menunjukkan bahwa Indonesia memiliki potensi besar sebagai lokasi untuk sistem off-river pumped hydro dengan beberapa pertimbangan yaitu biaya rendah, dampak lingkungan dan sosial yang rendah, yang nantinya di masa depan akan dibutuhkan untuk menyeimbangkan sistem energi yang didominasi oleh energi matahari.

Seperti apakah mekanisme sistem pumped hydro?

Indonesia memiliki target di masa depan untuk menuju carbon neutrality (Indonesia rendah emisi) pada tahun 2060 berdasarkan pada Nationally Determined Contribution (NDC). Target tersebut sangat realistis mengingat ketersediaan melimpahnya energi terbarukan di Indonesia. Yang perlu menjadi perhatian adalah jika Indonesia terus menerus begantung pada penggunaan bahan bakar fosil untuk memenuhi kebutuhan energi pada tahun 2050, maka untuk mencapai target Indonesia rendah emisi akan sangat sulit. Berikut merupakan data emisi CO₂ di Indonesia sampai dengan tahun 2021:

Teknologi penangkapan dan penyimpanan karbon saat ini masih dalam tahap demonstrasi dan hanya 26 fasilitas yang tersedia di seluruh dunia dengan kapasitas 40 juta ton karbon dioksida per tahun, di mana ketersedian fasilitas tersebut masih sangat jauh dari kebutuhan dunia.

Sejauh ini, penggunaan sumber energi terbarukan terbesar adalah energi surya fotovoltaik (PV). Energi surya PV telah mendominasi pasar global dalam beberapa tahun terahir karena murah dan ramah lingkungan.

Baru-baru ini, Pemerintah Indonesia memperkirakan bahwa potensi energi terbarukan adalah 443 Gigawatts (GW), dimana 208 GW berasal dari PV surya dan 235 GW dari angin, air, gabungan panas bumi, energi laut, dan bioenergi. Namun, penelitian terbaru menemukan bahwa kebutuhan sumber daya energi surya Indonesia jauh lebih besar dari perkiraan.

Energi surya PV kemungkinan akan mendominasi sistem energi Indonesia di masa depan, di mana sistem energi tersebut akan membutuhkan penyimpanan skala besar untuk periode lebih lama. Sejauh ini, teknologi penyimpanan energi listrik menggunakan Pumped Hydro Energy Storage (PHES) dan baterai. Selain rendah biaya, PHES lebih disukai dibandingkan baterai karena sumber air jauh lebih banyak tersedia dibandingkan bahan kimia baterai. Berikut merupakan skema kerja sistem PHES:

Pada tahun 2020, secara global tenaga air (hydro power) telah mencapai 1330 GW dan menghasilkan total 4370 TWh listrik. Namun, kapasitas hydropower di Indonesia masih tergolong kecil yaitu 6.2 GW atau 23 Watts per individu. Sebagai alternatifnya, hydropower dapat digunakan untuk membantu menyeimbangkan pasokan dan permintaan listrik, di mana Hydropower ini juga berkaitan erat dengan PHES.

Sistem PHES terdiri dari sepasang reservoir berjarak dekat yang terletak pada ketinggian yang berbeda. Air dapat dipompa dari reservoir bawah ke atas menggunakan listrik tenaga surya atau lainnya pada siang hari. Ketika energi yang tersedia tidak mencukupi, maka energi didapatkan dengan mengalirkan air menuruni bukit melalui turbin ke reservoir yang lebih rendah.

Pada umumnya, lokasi sistem PHES berada di sungai, biasanya dihubungkan dengan pembangkit listrik tenaga air dari aliran sungai. Namun, di beberapa daerah, terdapat pertentangan lingkungan dan sosial karena merasa terganggu. Oleh sebab itu, PHES yang berlokasi jauh dari sungai menjadi salah satu tempat yang berpotensi untuk dijadikan sebagai peletakan pumped hydro energy. Sistem PHES yang jauh dari sungai terdiri dari sepasang reservoir (masing-masing dengan luas ratusan hektar) yang berlokasi di perbukitan yang terpisah beberapa kilometer, dengan perbedaan ketinggian 200-1200 m, dan dihubungkan dengan suatu terowongan/pipa yang berisi pompa.turbin. Air dialirkan tanpa batas waktu antara reservoir atas dan bawah (loop tertutup).

Potensi PHES di Indonesia sebagai energi terbarukan di tahun 2050

Berdasarkan Global Greenfield Atlas, tempat yang berpotensi sebagai lokasi PHES yang jauh dari sungai yaitu dengan total 26,000 lokasi dengan kapasitas penyimpanan energi sebesar 800 TWh. Indonesia telah memiliki 4000 MW PHES berbasis sungai (PHES on river), sedangkan off-river PHES dalam rencana pengembangannya:

1. Proyek Pumped hydro storage di Cisokan (1000 MW) yang berlokasi Cianjur, Jawa Barat, dimana saat ini sedang didanai dan direncanakan untuk mulai beroperasi pada tahun 2025.
2. Pumped hydro storage Matenggeng (943 MW) di Jawa Barat diperkirakan akan terhubung ke jaringan listrik pada tahun 2028.
3. Proyek Pumped hydro storage Grindulu (1000 MW) di Jawa Timur diperkirakan akan mulai beroperasi pada tahun 2030.
4. PLN berencana untuk mengembangkan sistem PHES 4 X 250 MW di Sumatera yang diperkirakan terhubung ke jaringan listrik mulai tahun 2029-2032.

Indonesia memiliki potensi besar untuk mengembangkan sistem PHES yang jauh dari sungai, dimana hanya membutuhkan sebagian kecil luasan dari total wilayah daratan di Indonesia. Selanjutnya, sistem PHES membutuhkan air untuk pengisian awal reservoir. Berhubung Indonesia memiliki curah hujan tahunan yang tinggi, maka pilihan termurah adalah dengan menampung air hujan yang jatuh langsung ke reservoir dan mengalir secara alami ke reservoir dari tanah sekitarnya. Secara singkat, terdapat beberapa cara untuk mendapatkan sumber air di reservoir:

1. Air hujan (rain harvesting)
2. Air tanah (groundwater)

Cekungan air tanah yang paling berpotensi terletak di dataran rendah Jawa, Sumatera, Kalimantan Selatan, dan Sulawesi.

3. Air dari sungai atau danau terdekat

Indonesia memiliki 5800 danau dan sekitar 8000 daerah aliran sungai yang terbagi menjadi 131 sungai. Sungai-sungai besar dapat ditemukan di setiap pulau besar. Sungai dan danau terdekat dapat memasok pengisian air awal dengan menggunakan pipa atau menggunakan mobil tanker.

Berdasarkan pada Global Atlas of Greenfield, Indonesia memiliki potensi untuk penempatan pumped hydro yaitu sebesar 26,000 lokasi dengan kapasitas penyimpanan energi 800 TWh. Penelitian David Firnando Silalahi dan tim menggunakan metode pendekatan desktop studies untuk menentukan lokasi yang berpotensi paling bagus untuk dijadikan sebagai tempat aplikasi sistem PHES. Volume penyimpanan PHES sebanyak 321 TWh pada kelas biaya terendah (A dan B) telah diidentifikasi. Jumlah tersebut ratusan kali lebih besar dari yang dibutuhkan di Indonesia dan 13 kali lebih besar dari yang dibutuhkan untuk mendukung sistem energi di Indonesia masa depan, di mana transportasi, pemanas, dan industri sepenuhnya dialiri listrik dan menggunakan 100% energi matahari, tentunya terobosan tersebut tidak menggunakan bahan bakar fosil. Sekitar 0.1% dari total lahan di Indonesia akan dibutuhkan sebagai lokasi penempatan sistem off-river PHES reservoir untuk mendukung sistem energi (75 GWh per juta orang yang menempati 6 km²).

Indonesia memiliki potensi besar untuk menghasilkan listrik tenaga surya, dan hal tersebut akan berpotensi lebih maksimal jika Indonesia di masa depan didukung dengan energi terbarukan dari sistem “Pumped Hydro Energy Storage” seperti yang dilakukan dalam penelitian David Firnando Silalahi dan tim.

Sumber: https://doi.org/10.3390/en15093457

Sumber gambar:

• 22,000 Potential Pumped Hydro Storage Sites Identified Across Australia (solarquotes.com.au)
• Every electricity storage technology you need to know about - Drax Global
• Indonesia: CO2 Country Profile - Our World in Data