Elektrifikasi dan Jalur Menuju Net-Zero

Administrasi Informasi Energi Amerika Serikat memproyeksikan penggunaan energi dunia pada tahun 2050 akan meningkat hampir 50%, didahului oleh pertumbuhan energi terbarukan. Demikian pula, kebutuhan listrik akan meningkat 75–100% dalam periode waktu yang sama, didorong oleh peralihan mobilitas ke kendaraan listrik, dan elektrifikasi sistem di bidang industri.

Sebagian besar proyeksi peningkatan permintaan akan dipenuhi oleh energi terbarukan. Karena seperti kebanyakan pilihan daya terbarukan, seperti energi matahari dan angin, akan dihasilkan jauh dari pusat populasi, kapasitas yang lebih besar, dan sistim transmisi yang lebih tangguh akan menjadi kuncinya. Sementara, distribusi sistem perlu tumbuh dan menjadi lebih dinamis, keamanan siber tetap menjadi perhatian.

 Baca Juga: Percepat Transisi Energi, Kemenperin Siapkan Program Jitu

Gambar 1: perkiraan pertumbuhan konsumsi energi global (sumber EIA)

Game changer terletak pada teknologi digital, yang sangat penting untuk elektrifikasi, karena peralihan dari sistem berbasis fosil ke listrik akan mendorong perubahan di dalam infrastruktur daya yang sudah ada dan di luarnya, dengan jaringan mikro baru, dan self-generation di lokasi industri. Solusi digital yang digunakan dalam pengaturan daya akan mengelola kebutuhan daya yang kompleks, memfasilitasi keamanan siber, mengintegrasikan analitik canggih dan AI untuk mengotomatiskan keandalan, dan secara fleksibel memungkinkan jaringan mikro yang terdistribusi dan tergabung secara longgar.

Mengurangi permintaan energi dan emisi yang terus meningkat

Menurut McKinsey, tiga penghasil emisi gas rumah kaca (CO2 dan metana) teratas pada tahun 2019 berasal dari pembangkit listrik (30%); industri (20%); mobilitas (19%)–sebagian besar berasal dari pembakaran bahan bakar fosil untuk energi. Laporan Januari 2022 berjudul The net-zero transition: what it would cost, what it could bring (“Transisi bersih-nol: berapa biayanya, apa yang bisa dihasilkan) ini berfokus pada peluang bagi pembangkit listrik dan industri untuk berinvestasi secara istimewa dalam sumber energi terbarukan, rendah karbon, dan mengelektrifikasikan proses industri. Dengan demikian, elektrifikasi industri berat untuk memenuhi keharusan dekarbonisasi akan mendorong pertumbuhan listrik 50% lebih banyak, daripada dari mobilitas saja.

Untuk mengurangi pertumbuhan permintaan energi global, efisiensi energi adalah kuncinya. Teknologi digital akan berperan penting dalam mencapai 10–20% peningkatan efisiensi energi. Untuk mendukung target net-zero, industri padat modal difokuskan pada produksi energi listrik dan pengelolahan panas, sambil memastikan bahwa pembangkit listrik sejalan dengan inisiatif berkelanjutan mereka sendiri.

Baca Juga: PLN Sebut Transisi Energi Tidak Bisa Jalan Sendiri-Sendiri

Pada saat yang sama, perdagangan karbon dan kebijakan pengurangan emisi pajak karbon makin penting dalam menyediakan akses ke tingkat modal yang tepat untuk investasi dekarbonisasi di zona ekonomi dan industri yang paling menantang. Investasi dalam energi terbarukan dan jaringan cerdas, sejalan dengan perdagangan karbon. Solusi digital yang mendukung sumber dan jaringan pembangkit yang terdistribusikan sangat penting untuk melacak emisi karbon dari sumber terbarukan hingga penggunaan akhir industri–dan seterusnya, solusi yang melengkapi keseimbangan massa memungkinkan penghitungan dan pelacakan intensitas karbon dari produk jadi yang diproduksi melalui energi terbarukan.

Bahan bakar fosil akan terus menjadi sumber energi global yang menonjol hingga tahun 2050. Namun, carbon capture (penangkapan karbon), utilization (pemanfaatan), dan storage (penyimpanan) (CCUS) akan memainkan peran yang makin penting. Untuk melampaui apa yang dapat dicapai CCUS, elektrifikasi memiliki peran kunci dalam mengurangi emisi karbon.

Hal ini terutama terjadi, dengan investasi baru, hampir secara eksklusif di sumber listrik rendah karbon, perkuatan dan penggantian utilitas tua yang mengemisikan CO2 beserta proses di pembangkit intensif energi, yang mencakup unit penyulingan, bahan kimia curah, logam, seperti aluminium. Peralihan investasi ini akan mendorong generasi baru solusi digital untuk mendukung minat yang meningkat akan elektrifikasi.

Mengubah tantangan menjadi peluang

Dengan sumber daya yang terdistribusi, jaringan listrik perlu mengakomodasi model produksi, penyimpanan, dan distribusi konsumsi daya yang berkembang pesat dan berevolusi. Perangkat lunak digital baru perlu dengan cepat mengikuti inovasi sistem pembangkit listrik.

Jaringan listrik perlu berkembang terus melampaui kapasitasnya saat ini dan mengubah strukturnya untuk menghilangkan kegagalan titik tunggal dan untuk mengakomodasi sifat dinamis dari energi terbarukan yang didistribusikan. Jaringan tradisional mahal untuk ditingkatkan dan solusi digital yang biasa digunakan untuk mengatur pengelolahan transmisi dan distribusi tidak mencukupi. Solusi yang mendasarinya harus disusun untuk mengakomodasi peningkatan adopsi solusi berbasis AI untuk lebih mengoptimalkan dan melindungi jaringan listrik.

Dengan meningkatnya kompleksitas sistem distribusi, keandalan dan pencegahan pemadaman menjadi lebih menantang untuk dikelola dengan pendekatan tradisional. Teknologi digital berdasarkan analitik data canggih dan AI akan menjadi kebutuhan penting untuk membantu operator dalam merespons dengan cepat dan efektif terhadap segala macam situasi di seluruh sistem yang beragam. Agar berhasil, sistem pengaturan digital perlu menyediakan tampilan jaringan distribusi pelanggan yang terperinci dan mudah divisualisasikan.

Penting untuk memonetisasi daya yang terdistribusi karena kemajuan dalam perangkat lunak digital memberikan visibilitas ini, memungkinkan perusahaan distribusi memonetisasi operasi, pengoptimalan, pemeliharaan, dan penetapan harga daya yang terdistribusi dan tersimpan. Saat kapasitas dan kemampuan baterai kendaraan meningkat dan kemampuannya, jaringan mobilitas dapat dimonetisasi sebagai elemen penyimpanan dari jaringan yang terhubung.

Kebutuhan keamanan siber harus dipenuhi. Penyedia perangkat lunak seperti OSI telah membuktikan rekam jejaknya dalam memenuhi standar, bereaksi dengan cepat, dan memperbarui sistim untuk penyedia utilitas listrik.

Microgrid telah muncul sebagai area investasi utama untuk mengisi kekosongan regional, sambil memenuhi permintaan dan meningkatkan keandalan dan keamanan yang dibutuhkan oleh konsumen listrik besar, komunitas, dan lokalitas. Solusi digital yang tepat memungkinkan pengembangan microgrid yang efisien dan optimal, terintegrasi dengan grid regional dan dikembangkan dengan cara yang lebih kohesif dan cerdas.

Baca Juga: TBS Energi Utama Targetkan Capai Carbon Neutral pada 2030

Pendekatan ini melakukan inovasi dan adopsi proaktif dalam penyimpanan terhubung pembangkit listrik baru, sambil memastikan pasokan yang andal. Selain penyimpanan baterai, inovasi, seperti komersialisasi penyimpanan sel bahan bakar hidrogen, dapat diintegrasikan dengan mudah.

Pembangkit listrik terdistribusi di fasilitas industri adalah peluang elektrifikasi penting lainnya. Kogenerasi mengoptimalkan penggunaan panas buangan selama pembangkitkan listrik untuk panas proses tambahan. Dengan menggunakan industri proses adaptif yang sama dan teknologi kembar digital yang diterapkan pada peralatan proses, jumlah listrik yang optimal dihasilkan dan tersedia secara prediktif. Teknologi perangkat lunak digital adalah kunci di bidang ini untuk membuat kogenerasi tersedia secara praktis untuk spektrum entitas industri yang lebih luas. Ini termasuk manajemen energi, optimalisasi utilitas listrik, dan pengendalian proses lanjutan yang mandiri.

Di antara pembangkitan terdistribusi, baterai, penyimpanan, dan integrasi, teknologi digital merupakan pendorong penting inovasi dan perencanaan proaktif untuk menavigasi risiko yang ditimbulkan oleh jaringan yang semakin terhubung. AI, analitik lanjutan, dan sistim analisis risiko sangat penting untuk memahami dan merencanakan sistim yang kompleks. Pemodelan dan pemilihan bahan kimia baterai baru dan sel bahan bakar skala industri dengan model digital yang tepat memainkan peran penting dalam memungkinkan ekosistem perusahaan rintisan dan inovator.

Manajemen energi dan seterusnya

Saat proses industri berubah untuk beroperasi di masa depan rendah karbon, elektrifikasi adalah bagian penting dari perjalanan ini. Bauran produk beralih dari penggunaan bahan bakar transportasi ke bahan berkelanjutan yang baru. Untuk mendukung tren ini, jaringan mikro akan menjadi makin berharga untuk manajemen energi di lokasi industri. Produsen tenaga industri perlu menyelaraskan komponen energi terbarukan dari tenaga listrik yang dikonsumsi dan dihasilkan di lokasi dengan manfaat jejak karbon terkait. Produsen perlu mengoptimalkan pembangkit listrik dan memenuhi kebutuhan energi proses dari listrik.

Penulis: Ron Beck, Senior Director Industry Marketing dan Dr. Jolly Pan, Senior Manager, Business Operations, Aspen Technology, Inc.