Windhu Griyasti Suci, Agus Purwanto, Muhammad Nizam, Cornelius Satria Yudha, Himmah Sekar Ayu Gustiana, Muhammad Iqbal Al Fuady, Rosana Budi Setyawati, Khikmah Nur Rikhy Stulasti, Harry Kasuma Aliwarga, Wisnu Primaharsono
Pemerintah Indonesia telah memberi perhatian khusus pada bidang pengembangan energi ramah lingkungan untuk berbagai keperluan salah satunya pemanfaatan energi listrik. Pengembangan sumber energi baru terbarukan (EBT) terus dilakukan sebagai sumber energi alternatif pengganti energi fosil Perkembangan teknologi energi terbarukan berbanding lurus dengan meningkatnya jumlah permintaan baterai sebagai energi storage. Oleh karena itu sangatlah perlu penelitian untuk memperoleh performa baterai yang optimal dan handal.
Perkembangan teknologi baterai sebagai sistem penyimpan energi dikenal sebagai powerwall. Sistem tersebut dapat berfungsi sebagai sumber listrik mandiri sehingga pengguna tidak perlu terhubung ke layanan listrik yang ada [2]. Akan tetapi sebagai penyimpan energi, powerwall saat ini masih menggunakan baterai aki kering. Baterai aki tersebut mempunyai kelemahan siklus hidupnya pendek dan tidak dapat diisi ulang [3], sehingga fungsi yang ada pada powerwall masih belum dioptimalkan dengan baik. Masalah utama yang paling penting untuk pengembangan powerwall adalah mengoptimalkan kinerja baterai dengan menggunakan baterai lithium ion dan pengembangan industrialisasi. Baterai berbasis graphene based lithium-ion menjadi solusi untuk baterai pada powerwall. Material graphene yang ditambahkan pada baterai bertujuan meningkatkan performa baterai baik dari segi lifetime dan juga keamanan.
Powerwall merupakan penggabungan solar panel dan power storage system (baterai penyimpan energi skala besar). Adapun cara kerja teknologi tersebut adalah cahaya matahari dikonversi menjadi energi listrik oleh solar panel yang terpasang di atap bangunan, setelah itu dari solar panel energi listrik disalurkan ke peralatan rumah tangga, seperti lampu, kulkas, dan lain lain. Sementara kelebihan energinya secara otomatis disalurkan ke baterai (power storage system) untuk dimanfaatkan pada malam hari. Tujuan riset ini adalah mengembangkan dan menghasilkan produk smart powerwall dengan menggunakan baterai graphene based lithium ion.
Gambar disamping menunjukkan tahapan proses pembuatan material katoda. Material katoda disintesis melalui metode co-precipitation. Katoda dibuat dari slurry material NMC 811, Graphene, AB, NMP dan PVDF pada rasio tertentu yang dicoating di atas lembaran aluminium foil dengan alat automatic film coater lalu dikeringkan dalam vacuum oven dengan suhu 120ºC hingga kering. Anoda yang digunakan dari slurry graphite, CMC, AB, SBR dan aquadest pada rasio tertentu yang dicoating di atas lembaran copper foil dengan alat automatic film coater lalu dikeringkan dalam vacuum oven dengan suhu 120ºC hingga kering. Baterai silinder cell dengan dimensi 18650 disusun dalam glove box dengan penambahan larutan elektrolit. Pengujian kinerja baterai menggunakan alat battery analyzer untuk mengetahui kapasitas spesifik charge-discharge dan efisiensi.
Metode pengembangan smart powerwall terdiri dari beberapa tahapan yang ditunjukkan pada gambar 2. Proses tersebut diawali dengan design software dan hardware, selanjutnya dilakukan integrasi anatara baterai dengan powerwall. Tahap pengujian produk meliputi pengujian alfa dan beta. untuk mengetahui kinerja komponen apakah sesuai dengan standar yang ditetapkan atau tidak.
Tahap terakhir dari kegiatan matching fund ini adalah penyusunan publikasi ilmiah, paten, hak cipta, dan design industri. Pelaksanaan Program ini sangat dipengaruhi oleh keterlibatan mahasiswa sebagai asisten atau pembantu peneliti dalam serangkaian proses pembuatan fabrikasi baterai, manufacturing baterai pack, pengujian modul, design BMS dan EMS, pembuatan aplikasi dan testing integrasi smart powerwall.
Sistem smart powerwall yang dibuat terdiri dari powerwall dan backup gateway.. Backup gateway mempunyai sistem komunikasi data yang mengedepankan kecerdasan buatan yang terkoneksi melalui Android Smartphone via Internet of Things (IoT) termasuk di dalamnya mengatur sec ara cerdas sistem inverter yang terpasang setelah panel surya.
Gambar disamping menunjukkan susunan powerwall modular hingga 10 kWh. Hasil pengujian charging dengan arus 10 Ampeer dengan waktu 1 jam 18 menit dapat mengisi 12,6 Ah/63% dari kapasitas baterai yaitu 20Ah dengan temperature maksimal di 43⁰C. Dari hasil uji tersebut menunjukkan performa smart powerwall baik.
