Teknologi Penyimpanan Tenaga Elektrik Untuk Gaya Hidup Pantas

Oleh: Abd Hakim Abd Rahim
Calon PhD Fakulti Kejuruteraan, UIAM

Amatlah menyeronokkan jika kita boleh mengecas bateri telefon kita dalam masa hanya lima minit, dan kekal bertahan untuk kegunaan seharian. Hanya sambungan kepada wayar pengecas selepas bangun tidur, selesai mandi dan gosok gigi, gajet kita sudah sedia untuk berkhidmat. Impian ini semakin menghambat, apatah lagi akhir-akhir ini kehidupan seharian kita perlu banyak bergantung gajet. Dan hari ini, sudah ada teknologi menghampiri impian itu, contohnya telefon pintar jenama Vivo dan Xiomi yang mampu mengecas dari 0% ke 100% dalam masa lebih kurang 20 minit [1].

Kejayaan memendekkan masa mengecaj ini bukan hanya kerana kehebatan teknologi bateri itu sahaja, tetapi ia adalah hasil penambahbaikan dari pelbagai aspek. Contohnya jenis wayar yang digunakan dan cara mengecaj yang lebih efisien dan selamat, diuruskan oleh perisian yang lebih pintar. Begitulah lumrahnya, usaha mencapai tahap terbaik sangat memerlukan kepada sokongan yang setara dari sistem sekeliling yang berkaitan. Apapun, teknologi penyimpanan tenaga elektrik pada hari ini adalah satu perlumbaan yang sedang mendapat perhatian seluruh dunia.

Sebenarnya, bateri bukanlah satu-satunya alat yang boleh menyimpan tenaga elektrik. Kapasitor adalah satu lagi peranti penyimpan tenaga yang ada dalam banyak alatan elektrik di rumah kita, namun tenaga yang boleh disimpan adalah sangat kecil. Kini teknologi kapasitor dihebatkan lagi dengan pembuatan superkapasitor (supercapacitor/ultracapacitor) yang mempunyai kemampuan menyimpan tenaga yang beribu kali ganda lebih besar dari kapasitor biasa. Bahkan, superkapasitor terkenal dengan keupayaan untuk menyimpan dan mengeluarkan tenaga elektrik dengan sangat pantas dan berkuasa tinggi. superkapasitor hanya perlukan masa beberapa saat untuk mengecas dari kosong sehingga penuh kapasiti.

Sememangnya kelebihan superkapasitor adalah pada kepadatan kuasa, bermaksud ia boleh beri/terima tenaga yang banyak, dalam masa yang singkat disamping kitaran hayatnya yang tinggi. Manakala kelebihan bateri pula pada kepadatan tenaga, bermaksud ia boleh membekalkan tenaga yang stabil dalam masa yang lama. Walaubagaimanapun, kelemahan superkapasitor ialah pada kepadatan tenaga yang rendah, dan kelemahan bateri pula adalah pada kepadatan kuasa yang rendah dan kitaran hayat yang agak rendah. Perumpamaan mudah bagi kepadatan kuasa dan tenaga ini adalah ibarat seorang pelumba pecut yang boleh memerah semua tenaganya dalam masa yang singkat dan laju (berkuasa) , dan seorang lagi pelari maraton yang boleh kekal berlari untuk jarak yang sangat jauh (bertenaga). Kelebihan dan kekurangan ini menjadikan bateri dan superkapasitor saling melengkapi, dan memberi cabaran untuk para penyelidik untuk mendapatkan kedua-dua kelebihan dalam satu unit yang sama.

Strategi mudah (namun tidak semudah yang disangka) yang boleh dibuat adalah dengan menggabungkan bateri dan superkapasitor ini dalam satu sistem. Penggabungan bateri dan superkapasitor secara luaran mencipta sistem penyimpanan tenaga hibrid atau dikenali sebagai HESS (Hybrid Energy Storage System). Dua peranti ini diletakkan bersama dalam satu kitaran, dengan sistem kawalan tambahan yang berperanan sebagai pengatur dan penstabil tenaga yang keluar/masuk dari sistem ini. Sistem seperti ini digunapakai pada sistem i-Eloop pada kereta keluaran Mazda [2]. Ini kerana sistem ini menuai tenaga dari sistem brek kenderaan dan tenaga yang besar ini diserap oleh superkapasitor yang disediakan. Tenaga yang tersimpan ini akan digunakan semula untuk komponen eleketrik dalam kenderaan tersebut sewaktu pecutan, supaya dapat menjimatkan penggunaan minyak. Bahkan pengeluar kereta terkenal Lamborghini juga menggunakan superkapasitor dalam kereta baru mereka akan datang (2023) untuk mendapatkan lebih kuasa pemanduan [3].

Tetapi anda tidak perlu mempunyai kenderaan seperti itu untuk menikmati kelebihan HESS ini. Ada syarikat tempatan kita telah membangunkan sebuah alat tenaga HESS mudah alih seperti generator yang sesuai untuk digunakan sebagai sumber tenaga elektrik kegunaan luar rumah. Ia tidak perlukan minyak, ringan dan mudah alih, bahkan boleh dicas menggunakan panel solar sebagai alternatif kepada soket elektrik di rumah. Ini bukan iklan berbayar, cuma mahu berbangga menunjukkan contoh teknologi HESS keluaran Malaysia. Yang lebih menarik, peranti HESS yang dibangunkan bukan sekadar menggunakan superkapasitor biasa yang selalunya diperbuat dari bahan karbon/arang-teraktif (activated charcoal/carbon). Superkapasitor yang digunakan ini dibina menggunakan bahan grafin. Grafin adalah bahan dari jenis karbon yang semakin terkenal akhir-akhir ini, yang mempunyai sifat elektrik yang lebih baik dari karbon biasa. Penggunaan grafin dapat meningkatkan lagi kepadatan tenaga dalam superkapasitor untuk bersaing dengan bateri.

Selain pendekatan HESS, terdapat juga usaha untuk menggabungkan superkapasitor dan bateri sebagai satu peranti. Pada asasnya, superkapasitor menggunakan bahan karbon untuk menyimpan tenaga, manakala bateri pula kebiasaannya menggunakan bahan logam. Pendekatan hibrid ini menghasilkan peranti yang menggunakan kedua-dua karbon dan logam untuk menghasilkan dan mengatur tindakbalas kimia. Peranti seperti ini adakalanya dipanggil superkabateri, atau superkapasitor hibrid, yang pada asasnya cenderung mendekati cara superkapasitor berfungsi. Terkini, teknologi bateri grafin pula menjadi sebutan ramai terutamanya selepas Samsung disebut bakal menjadikannya alternatif yang lebih selamat untuk menggantikan bateri litium-ion yang mempunyai kontroversi keselamatan [4]. Sekali lagi perkataan graphene timbul, namun kali ini untuk bateri pula. Dengan menggunakan bateri grafin, telefon anda dijangka boleh dicas dengan kelajuan lima kali lebih laju, dengan kapasiti tenaga yang lebih besar berbanding sekarang. Bateri grafin juga seperti superkabateri yang menggabungkan karbon dan logam dalam pembuatannya, dengan kecenderungan lebih mendekati cara fungsi bateri.

Tidak perlu melihat jauh ke Korea, bateri grafin kini sedang dibangunkan oleh sebuah lagi syarikat tempatan kita, UMORIE Berhad [5]. Ya, UMORIE yang baru-baru ini mula dikenali selepas mengubahsuai motorsikal Yamaha YSuku (Y15) menjadi prototaip motorsikal berkuasa elektrik sepenuhnya. Siapa tahu, dengan bateri graphene buatan Malaysia dalam industri automotif negara, kita tidak lagi perlu menunggu pengumuman harga minyak, dan Kuala Lumpur menjadi bandar yang lebih hijau dan bebas pencemaran. UMORIE sedang gigih membangunkan teknologi ini disamping membangunkan kecemerlangan dan bakat mahasiswa dan penyelidik tempatan di dengan makmal bateri termaju (Advanced Battery Laboratory) mereka di Universiti Kebangsaan Malaysia.

Kita tidak perlu menunggu syarikat besar luar negara seperti Tesla atau Panasonic untuk mendahului teknologi. Sudah banyak teknologi asal tempatan yang kini digunakan di seluruh dunia, contohnya pemacu pena (pendrive). Percayalah bakat kita di Malaysia juga mampu bersaing di persada antarabangsa. Bahkan kitalah yang perlu lebih bersungguh-sungguh (itqan) menghasilkan teknologi yang menjimatkan masa dan tenaga yang lestari, sesuai dengan tanggungjawab kita sebagai khalifah di muka bumi.

Rujukan

Berikan Komen Anda Di Sini