Seberapa Layak Adopsi Hidrogen Hijau?

LONDON - Dunia berada di puncak transisi energi global, yang belum pernah terjadi sejak revolusi industri tahun 1800-an.

Sementara gas alam, minyak, dan batu bara masih menyumbang lebih dari 77 persen konsumsi energi primer dunia, solusi penyimpanan energi baru mendapatkan momentum. Dan salah satu solusi tersebut adalah penggunaan hidrogen hijau.

Dilaporkan oleh Newsweek, berdasarkan perkembangan saat ini, hidrogen hijau dapat menjadi sumber energi yang layak dan tersebar luas dalam dekade mendatang. Beratnya, tiga kali lebih padat energi daripada bensin dan dapat diproduksi dari sumber energi terbarukan.

Truk, mobil, dan bus pengiriman bertenaga hidrogen sudah diuji coba di seluruh Amerika Serikat (AS), dan Departemen Energi AS telah berkomitmen untuk menjadikan hidrogen sebagai solusi energi yang kompetitif dalam biaya dalam dekade berikutnya.

Uji pendahuluan dengan jaringan bahan bakar bertenaga hidrogen hijau telah menunjukkan hasil yang menjanjikan. Jadi apa yang perlu dilakukan sebelum hidrogen hijau dapat memasuki arus utama.

Hidrogen adalah unsur paling melimpah di alam semesta, meski jarang ada sebagai gas murni di Bumi.

Sebaliknya, biasanya ini ditemukan bergabung dengan unsur lain, misalnya dengan oksigen dalam air, H?O.Memisahkannya dari unsur-unsur lain ini membutuhkan energi, dan energi dilepaskan ketika mereka bersatu kembali.

"Ketika hidrogen digunakan sebagai bahan bakar, ia bergabung dengan oksigen untuk membentuk air, tidak mengeluarkan karbon dioksida," kata Direktur Hubungan Media di National Grid, Molly Gilson kepada Newsweek.

"Hidrogen tidak mengandung karbon, yang berarti tidak mengeluarkan karbon monoksida atau karbon dioksida [dan] ketika hidrogen digunakan sebagai sumber energi, memancarkan uap air," ujarnya.

Hidrogen juga merupakan sumber energi yang lebih padat daripada baterai, artinya kendaraan bertenaga hidrogen akan jauh lebih ringan daripada kendaraan yang menggunakan baterai litium.

Untuk menghasilkan hidrogen hijau, listrik dari sumber terbarukan seperti matahari dan angin digunakan untuk memisahkan air menjadi bagian penyusunnya yaitu hidrogen dan oksigen, melalui proses yang disebut elektrolisis.

"Hidrogen bersih sangat berharga karena dapat menyimpan energi dari sumber terbarukan seperti matahari dan angin, baik untuk digunakan langsung sebagai bahan bakar atau untuk menghasilkan tenaga bersih di lain waktu," kata Gilson.

Untuk diklasifikasikan sebagai "hidrogen bersih", Departemen Energi menetapkan bahwa kurang dari dua kilogram karbon dioksida dapat diproduksi untuk setiap satu kilogram hidrogen.

Hidrogen hijau diproduksi menggunakan sumber energi bebas karbon, jadi secara teoritis seharusnya tidak menghasilkan karbon dioksida selama pembuatannya. Namun, ada warna lain dari hidrogen yang menghasilkan karbon dioksida tetapi masih bisa dianggap "bersih".

Hidrogen biru adalah hidrogen yang dihasilkan dari gas alam melalui metode yang disebut steam methane reforming. Dalam proses ini, gas alam dicampur dengan uap yang sangat panas dan biasanya katalis nikel.

Terjadi reaksi kimia yang menghasilkan hidrogen dan karbon monoksida, dan karbon monoksida ini kemudian diubah menjadi karbon dioksida, dan lebih banyak hidrogen dengan penambahan air.

Jika karbon dioksida ini dilepaskan, hidrogen yang dihasilkan dengan metode ini disebut "hidrogen abu-abu". Namun, jika upaya dilakukan untuk menangkap karbon dan menyimpannya di bawah tanah, prosesnya dianggap netral karbon dan diklasifikasikan sebagai "hidrogen biru".

Warna lain dari hidrogen juga ada, seperti hidrogen merah muda, yang mengacu pada hidrogen yang dihasilkan oleh elektrolisis yang ditenagai oleh fisi nuklir, dan hidrogen kuning, yang mengacu pada hidrogen yang dihasilkan dari elektrolisis yang ditenagai oleh jaringan energi, yang biasanya merupakan campuran bahan bakar fosil dan terbarukan.

Untuk menghindari kebingungan, Departemen Energi dan badan lainnya cenderung menyebutnya sebagai hidrogen "bersih".

Konsep Pabrik Hidrogen Hijau

Hidrogen hijau tidak berbeda dengan molekul hidrogen lainnya. Metode pembuatannya yang menentukan apakah itu "hijau" atau tidak.

Untuk digolongkan sebagai hidrogen hijau, sumber energi untuk proses elektrolisis harus bersih, sumber energi terbarukan, seperti matahari atau angin.

Elektrolisis pertama kali ditemukan dan dikategorikan secara resmi pada 1800 oleh ilmuwan Inggris, William Nicholson dan Anthony Carlisele.

Tiga dekade kemudian, Michael Faraday memberikan penjelasan matematis untuk fenomena ini dalam "dua hukum elektrolisis".

Prosesnya melibatkan penggunaan arus listrik untuk menggerakkan reaksi non-spontan, dengan kata lain, reaksi yang membutuhkan masukan energi.

Ini tidak eksklusif untuk pemisahan air yaitu elektrolisis juga digunakan dalam ekstraksi dan pemurnian logam, seperti aluminium, dari bijihnya.

Pada 1938, sel bahan bakar hidrogen pertama dikembangkan untuk menghasilkan listrik, dan pada 1960, sel bahan bakar hidrogen digunakan untuk menggerakkan pesawat luar angkasa dalam misi luar angkasa Apollo dan Gemini.

Hari ini, Departemen Energi memperkirakan 10 juta metrik ton hidrogen diproduksi di AS setiap tahun. Ada juga lebih dari 1.600 mil pipa hidrogen di AS dan fasilitas produksi besar ada di hampir setiap negara bagian.

Namun, sebagian besar hidrogen ini berbentuk hidrogen abu-abu dan digunakan dalam penyulingan minyak bumi dan produksi pupuk. "Minat hidrogen hijau meningkat sebagai bagian penting dari masa depan energi bersih," kata Gilson.

"Undang-Undang Pengurangan Inflasi adalah tonggak utama untuk memajukan hidrogen sebagai teknologi energi bersih. Kredit pajak dalam undang-undang baru, dikombinasikan dengan pendanaan dari Undang-Undang Infrastruktur Bipartisan 2021 menunjukkan bahwa hidrogen mungkin akhirnya akan berkembang," tuturnya.

Salah satu batu sandungan utama untuk penerimaan hidrogen hijau adalah keamanannya. Hidrogen tidak beracun, tetapi juga sangat mudah terbakar dan dapat menyala lebih mudah daripada gas alam dan bensin. Oleh karena itu, ventilasi dan deteksi kebocoran sangat penting untuk memastikan infrastruktur hidrogen yang aman.

Untungnya, zat ini sudah aman digunakan untuk berbagai aplikasi.

"Hidrogen digunakan dengan aman di berbagai pengaturan di seluruh AS dan secara global, termasuk di jaringan gas, dan diangkut dan disimpan dengan aman dalam bentuk gas dan cairan terkompresi," kata Gilson.

Menurutnya, perlu ada penerimaan luas penggunaan dari pencampuran hidrogen di jaringan gas yang ada untuk digunakan di lingkungan industri, dan penerimaan dan infrastruktur untuk penggunaan transportasi jarak jauh, hingga pembangkit listrik bahan bakar.

"Kita juga membutuhkan metode transportasi, sehingga hidrogen dapat melakukan perjalanan dari tempat yang lebih murah untuk diproduksi ke wilayah dengan kepadatan tinggi," kata Gilson.

Perusahaan di AS. sudah bekerja untuk memasukkan hidrogen ke dalam bauran energi melalui jaringan pengiriman gas yang ada.

HyGrid adalah salah satu dari proyek ini, yang didirikan oleh National Grid di Long Island, yang berencana untuk membuat campuran hidrogen hijau hingga 20 persen dengan gas alam untuk didistribusikan melalui sistem distribusi yang ada. Demonstrasi percontohan akan digunakan untuk memanaskan sekitar 800 rumah di wilayah tersebut dan menggerakkan 10 kendaraan kota.

"Banyak penelitian dan proyek telah menunjukkan pencampuran hidrogen di seluruh dunia," kata Gilson.

"Kami telah melakukan studi ilmiah yang ketat tentang bagaimana hidrogen berperilaku, yang telah menunjukkan bahwa campuran hingga 20 persen hidrogen dalam gas alam aman dalam sistem kami," ungkap dia.

Sebelum munculnya gas alam pada 1950-an, lanjut Gilson, beberapa sistem memiliki sekitar 50 persen campuran hidrogen yang mengalir dalam sistem. Selama bertahun-tahun, bahan yang digunakan dalam jaringan distribusi, serta inovasi dalam peralatan penggunaan akhir, telah berubah secara signifikan.

"Dalam hal ini, National Grid telah berinvestasi secara signifikan dalam mengevaluasi kompatibilitas material dan keamanan sistemnya serta peralatan pelanggan untuk memastikan keamanan dan keandalan sistem untuk transisi energi bersih," terang dia.

Kendaraan bertenaga hidrogen telah berhasil diuji coba di seluruh AS, termasuk pengiriman sel bahan bakar hidrogen dan truk parsel di California dan New York, forklift bertenaga sel bahan bakar, dan bus bertenaga hidrogen.

Proyek percontohan seperti HyGrid akan terus menguji keamanan dan kemanjuran hidrogen hijau, dan DOE telah meluncurkan kolaborasi yang disebut H2USA untuk fokus pada pengembangan infrastruktur hidrogen guna mendukung transportasi dan penyimpanan bahan bakar hidrogen.

Saat ini, hidrogen hijau lebih mahal daripada gas alam, tetapi dengan meningkatnya volume produksi hidrogen, biaya ini diperkirakan akan turun.

Produsen elektroliser terbesar di dunia, NEL, percaya produksi hidrogen hijau dapat mencapai keseimbangan biaya dengan bahan bakar fosil pada awal tahun 2025, dan pemerintah AS telah menyusun rencana untuk mengurangi biaya hidrogen menjadi 1 dollar AS per 1 kilogram dalam dekade berikutnya.