Perkembangan Teknologi Kendaraan Bermotor: KEUNGGULAN TEKNOLOGI FUEL CELL

Energi merupakan suatu kebutuhan vital dalam semua aktifitas kehidupan yang ada didunia ini. Semakin lama energi yang ada di muka bumi ini, terutama yang berasal dari fosil semakin lama bukannya malah bertambah tapi akan semakin menipis.Ditambah lagi pertumbuhan jumlah penduduk dunia yang semakin meningkat, mempercepat menipisnya cadangan energi fosil yang dimiliki dunia.

Segala usaha telah dilakukan baik itu dengan melakukan pencarian dan pengeboran sumber-sumber energi fosil yang baru, sampai program dari pihak pemerintah yang melakukan program penghematan energi secara nasional.

Selain itu usaha mengubah energi konvensional (mesin bakar) menjadi energi listrik yang lebih ramah lingkungan telah banyak dilakukan pula. Sehingga muncul produsen-produsen listrik baik itu yang dibangun oleh pemerintah ataupun oleh swasta. Tapi yang ada, banyak dari produsen listrik itu menggunakan bahan bakar fosil dalam operasi memperoduksi listrik. Dan masih banyaknya masyarakat yang menggunakan mesin bakar dalam kendaraan yang mereka gunakan. Hal

ini mengakibatkan dampak polusi hasil buangan yang mencemari lingkungan baik itu air, tanah dan udara.

Teknologi Fuel cell mencoba menjawab permasalahan yang ada, dengan

memberikan solusi clean technology, dimana proses penghasilan energi listrik tidak diperoleh dari hasil pembakaran yang dilakukan untuk menggerakkan turbin, tapi dengan model elektrolisa kimia yang dapat menghasilkan elektron yang dapat memproduksi energi listrik. Perkembangan teknologi fuel cell sangat berkembang saat ini mulai teknologi yang paling sederhana sampai teknologi yang paling tinggi. Yang terbaru dari teknologi fuel-cell adalah hydrogen fuel-cell yang sudah banyak diteliti oleh beberapa peneliti dan sudah banyak diaplikasikan untuk menggerakkan kendaraan atau fasilitas umum yang ada.

Tiap jenis fuel cell memiliki segmentasi pasar tersendiri sesuai karakter yang dimilikinya. Hal ini berdasarkan berdaya yang mampu dihasilkan, konstruksi desain, kecepatan daya yang dihasilkan (start-up) dan suhu operasionalnya. Pada umumnya jenis fuel cell yang beroperasi pada suhu rendah (AFC, PEMFC) telah digunakan sumber energi listrik portabel, perumahan, dan aplikasi transportasi. Berikut adalah beberapa keunggulan dari teknologi fuel cell pada kendaraan bermotor;

1. Tidak Mengeluarkan Emisi Berbahaya (Zero Emission)

Sebuah sistem fuel cell hanya akan mengeluarkan uap air apabila memakai hidrogen murni. Tetapi ketika memakai hidrogen hasil darireforming hidrokarbon/fosil (misal: batu bara, gas alam, dll) maka harus dilakukan uji emisi untuk menentukan apakah sistem tersebut masih dapat dikategorikan zero emission. Menurut standar yang dikeluarkan United Technologies Corporation (UTC) pada tahun 2002, maka sebuah sistem fuel cell dapat dikategorikan zero emission ketika mengeluarkan emisi pencemar udara yang sangat rendah, dengan kriteria sbb: NOx =< 1 ppm, SO2 =< 1 ppm, CO2 =< 2 ppm.

Tabel 1. Emisi Pencemar Udara dari Jenis-Jenis Fuel Cell (Bluestein, 2002)

Catatan: PEM (Polimer Electrolyte Membrane), PAFC (Posporic Acid Fuel Cell), SOFC (Solid Oxide Fuel Cell), MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell), 1 lb (pon) = 0,45 kg). Selain itu, sistem ini juga tidak mengeluarkan suara (tidak berisik), kecuali suara dari beberapa peralatan pendukung seperti pompa, kipas, kompresor, dll.

2. Efisiensi Tinggi (High efficiency)

Oleh sebab fuel cell tidak menggunakan proses pembakaran dalam konversi energi, maka efisiensinya tidak dibatasi oleh batas maksimum temperatur operasional (tidak dibatasi oleh efisiensi siklus Carnot). Hasilnya, efisiensi konversi energi pada fuel cell melalui reaksi elektrokimia lebih tinggi dibandingkan efisiensi konversi energi pada mesin kalor (konvensional) yang melalui reaksi pembakaran.

Gambar 1. Perbandingan Efisiensi Fuel Cell dengan Mesin Konvensional (micro-vett.it, 09/10/2006)

3. Cepat Mengikuti Perubahan Pembebanan (Rapid load following)

Fuel cell memperlihatkan karakteristik yang baik dalam mengikuti perubahan beban. Sistem Fuel cell yang menggunakan hidrogen murni dan digunakan pada sebagian besar peralatan mekanik (misal: motor listrik) memiliki kemampuan untuk merespon perubahan pembebanan dengan cepat.

4. Temperatur Operasional Rendah

Sistem fuel cell sangat baik diaplikasikan pada industri otomotif yang beroperasi pada temperatur rendah. Keuntungannya adalah fuel cell hanya memerlukan sedikit waktu pemanasan (warmup time), resiko operasional pada temperatur tinggi dikurangi, dan efisiensi termodinamik dari reaksi elektrokimia lebih baik.

5. Reduksi Transformasi Energi

Ketika fuel cell digunakan untuk menghasilkan energi listrik maka fuel cell hanya membutuhkan sedikit transformasi energi, yaitu dari energi kimia menjadi energi listrik. Bandingkan dengan mesin kalor yang harus mengubah energi kimia menjadi energi panas kemudian menjadi energi mekanik yang akan memutar generator untuk menghasilkan energi listrik. Fuel cell yang diaplikasikan untuk menggerakkan motor listrik memiliki jumlah transformasi energi yang sama dengan mesin kalor, tetapi transformasi energi pada fuel cellmemiliki efisiensi yang lebih tinggi.

Gambar 2. Transformasi Energi Untuk Keluaran Energi Mekanik (micro-vett.it, 09/10/2006)

6. Waktu Pengisian Hidrogen Singkat

Sistem fuel cell tidak perlu penyetruman (recharge) layaknya baterai. Tetapi sistem fuel cell harus diisi ulang dengan hidrogen, dimana prosesnya lebih cepat dibandingkan penyetruman baterai. Selain itu, baterai tidak dapat dipasang dalam jumlah besar pada mesin otomotif untuk meningkatkan performance karena akan semakin menambah beban pada kendaraan tersebut.