Untuk meminimalkan biaya, sebagian besar desain baterai natrium-ion yang muncul menghindari kobalt yang mahal tetapi sering kali mengandung nikel yang mahal. Para peneliti proyek NEXGENNA di Universitas St Andrews telah mengambil satu langkah lebih jauh dan telah mematenkan bahan katode bebas nikel dan kobalt berbiaya rendah yang memberikan kinerja terbaik di kelasnya.
Faktor lainnya adalah bahwa kobalt, tembaga, dan nikel tidak diperlukan untuk banyak jenis baterai natrium-ion, dan bahan berbasis besi yang lebih melimpah (seperti NaFeO2 dengan pasangan redoks Fe3+/Fe4+) bekerja dengan baik dalam baterai Na+.
Anoda terbuat dari karbon keras baik dari lignin berbasis hayati maupun bahan baku fosil (bio-based lignin or fossil raw materials), dan katoda terbuat dari apa yang disebut "Prusia-putih/ Prussian white" (terdiri dari natrium, besi, karbon, dan nitrogen). Elektrolitnya mengandung garam natrium. Baca tulisan penulis yang lama Desember 2022:
Baterai EV Lithium-ion Kemungkinan Besar akan Digantikan Baterai EV Natrium-ion
Seperti diketahui kini "Baterai Natrium-ion" akan memicu revolusi energi terbarukan, dan sejak kini Australia telah bersiap-siap untuk perkembangan ini. (Bagaimana dengan Indonesia yang hingga kini masih sangat menaruh harapan besar terhadap baterai yang mengadung Nikel? Sudahkah mempersiapan SDM nya secara masif?)
Sejauh mana energi terbarukan mendominasi jaringan energi di Australia merupakan isu utama dalam sains dan politik. Tenaga surya dan angin jelas merupakan bentuk listrik termurah saat ini. Namun, keterbatasan teknologi ini dapat melemahkan argumen untuk campuran listrik yang hanya menggunakan energi terbarukan.
Tantangan yang ditimbulkan oleh generator tenaga surya dan angin itu nyata. Generator tersebut pada dasarnya bersifat variabel, menghasilkan listrik hanya saat matahari bersinar dan angin bertiup. Untuk memastikan pasokan energi yang andal, jaringan yang didominasi oleh energi terbarukan memerlukan kapasitas yang "memperkuat": teknologi cadangan yang dapat memasok listrik sesuai permintaan.
Beberapa pihak, termasuk pemerintah Albanese kini, berpendapat bahwa generator bertenaga gas diperlukan untuk mengisi kesenjangan tersebut. Pihak lain, seperti Koalisi, mengatakan bahwa energi terbarukan tidak dapat "menjaga listrik tetap menyala" sama sekali, dan Australia harus mengejar energi nuklir sebagai gantinya.
Namun, cara baru untuk memperkuat jaringan listrik dunia yang tengah berkembang pesat: baterai Natrium-ion. Teknologi penyimpanan energi yang baru muncul ini dapat menjadi pengubah permainan -- memungkinkan jaringan listrik kita beroperasi dengan 100% energi terbarukan.
Kelebihan dan Kekurangan Baterai Natrium-ion
Penyimpanan energi mengumpulkan kelebihan energi yang dihasilkan oleh energi terbarukan, menyimpannya, lalu melepaskannya sesuai permintaan, untuk membantu memastikan pasokan yang andal. Fasilitas semacam itu menyediakan penyimpanan jangka pendek atau jangka panjang (lebih dari 100 jam).
Saat ini, baterai lithium-ion merupakan teknologi penyimpanan utama, tetapi paling cocok untuk penyimpanan jangka pendek. Baterai natrium-ion kini hampir siap untuk mengisi celah penyimpanan jangka panjang.
Seperti namanya, baterai natrium-ion mengandung natrium (simbol simbol kimia Na), suatu unsur yang ditemukan dalam garam (air laut NaCl). Teknologi ini melibatkan pergerakan ion natrium antara kutub positif dan negatif, yang menghasilkan muatan.
Teknologi yang digunakan dalam baterai natrium-ion mirip dengan baterai litium-ion. Bahkan, seperti yang telah disebutkan orang/pihak lain, pabrik yang saat ini memproduksi baterai litium dapat dengan mudah dan murah beralih ke baterai natrium.
Dan natrium adalah bahan yang jauh lebih melimpah daripada litium, dan berpotensi lebih murah untuk diekstraksi.
Selain itu negara yang memilik tambang Litium hanya Chili, Zimbabwe, Bolivia, Australia dan Argentina.
Australia sendiri memproduksi 52% litium dunia. Tidak seperti Chili, di mana litium diekstraksi dari air garam, litium Australia berasal dari tambang batu keras untuk mineral spodumene. Tiongkok, produsen terbesar ketiga, memiliki pijakan kuat dalam rantai pasokan litium.
Chili memiliki cadangan litium terbesar di dunia dengan selisih yang cukup besar. Australia berada di posisi kedua, dengan cadangan yang diperkirakan mencapai 6,2 juta metrik ton pada tahun 2023. Baca:
Kisah Upaya BYD dan Tiongkok dalam Mendapatkan Litium untuk Baterai
Beberapa jenis penambangan litium memerlukan banyak air dan energi serta telah menyebabkan polusi lokal, seperti di danau-danau pegunungan di Amerika Selatan. Namun, masalah polusi jauh lebih sedikit terjadi pada litium batuan keras Australia.
Beberapa jenis penambangan litium memerlukan banyak udara dan energi serta telah menyebabkan polusi lokal, seperti di danau-danau pegunungan di Amerika Selatan. Namun, masalah polusi jauh lebih sedikit terjadi pada litium batuan keras Australia.
Dalam hal kinerja, baterai natrium menyimpan dayanya lebih lama daripada baterai lithium.
Namun seperti teknologi lainnya, baterai ion natrium memiliki tantangan tersendiri. Ion natrium lebih besar dan lebih berat daripada ion litium. Ini berarti baterai tersebut kurang padat energi daripada baterai litium, sehingga memerlukan lebih banyak ruang dan material untuk menyimpan daya dalam jumlah yang sama.
Namun, kondisi ini membaik. Menurut sebuah analisis, kepadatan energi baterai berbasis natrium pada tahun 2022 setara dengan baterai lithium-ion kelas bawah satu dekade sebelumnya.
Dan penelitian dan pengembangan yang berkelanjutan berarti kepadatan energinya terus meningkat.
Kans Memasuki Pasar
Seperti halnya semua teknologi yang menjanjikan, pertanyaan utama untuk baterai natrium-ion adalah kapan baterai tersebut dapat dikomersialkan secara luas.
Untuk menjawabnya, kita dapat melihat analisis terkini berdasarkan metode yang dikembangkan oleh Massachusetts Institute of Technology. Analisis tersebut menunjukkan bahwa baterai natrium-ion menjadi semakin kompetitif dalam hal biaya -- dan karenanya dapat memasuki pasar global paling cepat pada tahun 2027.
Analisis menunjukkan baterai ion natrium akan segera menyamai biaya penggunaan tenaga gas sebagai sumber energi penguat.
Demikian pula, penilaian yang dilakukan oleh departemen energi Amerika Serikat pada bulan September tahun lalu menemukan bahwa baterai ion natrium "diharapkan akan menguasai pangsa pasar yang signifikan pada tahun 2030".
Dikatakan bahwa teknologi ini dapat menjadi pengganti yang kompetitif untuk baterai timbal-asam atau litium-besi fosfat baik dalam elektrifikasi kendaraan skala kecil maupun aplikasi "di belakang meteran" seperti pencadangan sistem panel surya rumah.
Analisis tersebut menemukan bahwa produksi baterai ion natrium saat ini dan yang direncanakan terpusat di Tiongkok dan Eropa, dan beberapa produsen baterai besar "memproyeksikan fasilitas produksi berskala besar dalam waktu dekat".
Mereka termasuk perusahaan kendaraan bermotor listrik China, BYD, yang dilaporkan telah mulai membangun fasilitas baterai ion natrium di Xuzhou.
Di Australia, perusahaan baterai Faradion yang berbasis di Inggris memasang modul stasioner kecil di Yarra Valley, Victoria pada tahun 2022.
Tapi Mempertahankan pilihan Australia tetap terbuka
Rencana terkini oleh Operator Pasar Energi Australia (AEMO/Australian Energy Market Operator) menunjukkan bahwa pembangkit listrik tenaga batu bara akan dihentikan pada tahun 2035. Namun, rencana tersebut menunjukkan bahwa sejumlah besar gas akan tetap ada di jaringan listrik.
Analisis AEMO tidak melihat potensi penyimpanan energi jangka panjang untuk bersaing dengan gas. Namun, pengembangan teknologi seperti baterai natrium-ion menunjukkan bahwa AEMO harus mempertanyakan kebutuhan akan gas di masa mendatang.
Inovasi disruptif tumbuh dengan cepat dan eksponensial. Pihak Austraslia hanya perlu melihat tingkat pertumbuhan tahunan untuk teknologi energi bersih yang ada seperti tenaga surya (29%), angin (14%), kendaraan listrik (54%) dan penyimpanan baterai (52%).
Otoritas Perubahan Iklim Australia saat ini sedang menilai potensi transisi teknologi dan jalur emisi Australia yang seiring menuju emisi nol bersih pada tahun 2050.
Cakupan tinjauan ini adalah untuk memeriksa teknologi mana yang dapat digunakan di setiap sektor untuk mendukung pengurangan emisi.
Potensi baterai ion natrium menunjukkan kebijakan yang diajukan oleh otoritas tersebut tidak boleh membatasi pilihan yang mencemari bagi sektor kelistrikan, seperti tenaga listrik berbahan bakar gas. Alternatif yang lebih bersih kemungkinan akan menjadi komersial dalam beberapa tahun ke depan, dan stabilitas iklim kita bergantung pada perencanaan untuk alternatif tersebut.
Sumber: Tulisan Luar Negeri
Majalah Create Engineer Australia
Majalah The Chemical Engineer
Baca konten-konten menarik Kompasiana langsung dari smartphone kamu. Follow channel WhatsApp Kompasiana sekarang di sini: https://whatsapp.com/channel/0029VaYjYaL4Spk7WflFYJ2H
