Bauran Energi Masa Depan Kita

Memprediksi Sistem Energi

Hanya sedikit topik yang serumit dan sepenting bauran energi masa depan peradaban kita. Tergantung pada siapa Anda bertanya, ketergantungan pada bahan bakar fosil tidak mungkin dihilangkan, atau energi terbarukan akan mengambil alih dengan sangat cepat. Kenyataannya tentu saja rumit dan sangat sulit untuk memprediksi masa depan energi.

Dalam artikel ini, kita akan melihat situasi saat ini, melihat beberapa kemungkinan skenario, dan yang lebih penting, perubahan ekonomi atau teknologi apa yang akan membuat satu skenario lebih mungkin terjadi dibandingkan skenario lainnya.

Lokasi Kami

Jika sejauh ini terdapat pola dalam peningkatan penggunaan energi kita, hal tersebut adalah bahwa sumber-sumber energi baru cenderung ditambahkan ke dalam bauran energi kita, dibandingkan menggantikan sumber-sumber energi yang lama.

Misalnya saja, kita masih menggunakan biomassa (kebanyakan kayu) dalam jumlah yang sama besarnya dengan penggunaan biomassa pada tahun 1800-an, sebelum Revolusi Industri. Demikian pula, konsumsi batubara sebagian besar hanya meningkat seiring berjalannya waktu, ditambah dengan minyak, gas, dan kemudian pembangkit listrik tenaga air, nuklir, dan energi terbarukan.

Sumber: DuniaKitaInData

Hal ini mungkin mengejutkan, mengingat banyaknya kemajuan yang telah dicapai dalam produksi listrik kita yang menggunakan sumber energi terbarukan. Hal ini disebabkan oleh beberapa penyebab:

• China, pemimpin dalam kapasitas baru energi terbarukan dan transisi ke kendaraan listrik, juga merupakan pemimpin dalam pembangunan pembangkit listrik tenaga batu bara.
• Sebagian besar konsumsi energi primer tidak digunakan untuk menghasilkan listrik. Sebaliknya, sebagian besar konsumsi energi kita berasal dari mobilitas, pemanas, dan keperluan industri seperti produksi baja dan petrokimia (produksi pupuk, plastik, obat-obatan, bahan kimia, dll.).
• Pertumbuhan populasi dan miliaran orang yang keluar dari kemiskinan ekstrem berarti meningkatnya konsumsi energi, dengan pilihan termurah yang tersedia adalah batu bara. Serta lebih banyak konsumsi daging, AC, mobil, perjalanan pesawat, dll.
• Globalisasi perekonomian, menyebabkan lebih banyak transportasi barang, termasuk pergerakan bolak-balik bahan mentah, suku cadang semi-transformasi, dan barang jadi.
• Industrialisasi pertanian, meningkatkan hasil panen dan mengurangi kebutuhan tenaga kerja, tetapi juga meningkatkan konsumsi bahan bakar fosil dan pupuk.

Bagi siapa pun yang peduli dengan perubahan iklim dan emisi karbon, hal ini dapat memberikan gambaran yang menyedihkan, karena bahan bakar fosil sudah menjadi bagian dari bauran energi global. Tapi ini juga bukan gambaran keseluruhannya.

Perubahan yang Sedang Berlangsung

Berdasarkan teori yang bagus pada tahun 2016, mobil listrik (EV) kini menjadi bagian penjualan global yang tumbuh secara eksponensial, dengan lebih dari 10 juta mobil listrik terjual pada tahun 2022, atau 14% dari penjualan global, dengan Tiongkok dan Eropa memimpin.

Sumber: IEA

Pangsa energi terbarukan (hidro + surya + angin + panas bumi) juga meningkat pesat. Meskipun beberapa negara sudah lama menduduki peringkat teratas dalam daftar ini, karena sumber daya tenaga air yang sangat besar (seperti Norwegia, Brasil, atau Kanada), tenaga surya + angin merupakan tempat terjadinya perubahan.

Sumber: Dunia Kita Dalam Data

Pengamatan berdasarkan negara menunjukkan titik perubahan yang jelas pada tahun 2010 ketika energi terbarukan seringkali meningkat lebih dari dua kali lipat, yang biasanya seluruhnya disebabkan oleh pertumbuhan produksi tenaga surya dan angin. Misalnya, Tiongkok dan Australia:

Sumber: DuniaKitaInData

Sumber: DuniaKitaInData

Faktor pendorong besar perubahan ini adalah penurunan tajam biaya energi terbarukan. Didorong oleh inovasi teknologi dan peningkatan produksi industri, hal ini menjadikan energi terbarukan semakin kompetitif. Setidaknya di atas kertas, energi terbarukan kini tampak lebih murah dibandingkan bahan bakar fosil (lebih lanjutnya di bawah), seperti yang ditunjukkan oleh IRENA (Badan Energi Terbarukan Internasional).

Sumber: IRENA

Tantangan

Dalam beberapa tahun terakhir, situasi aneh mulai muncul. Menurunnya harga energi terbarukan dengan cepat telah meyakinkan banyak orang bahwa bahan bakar fosil akan segera dimanfaatkan oleh burung dodo.

Sumber: Twitter/X

Namun dalam beberapa tahun terakhir, beberapa guncangan makroekonomi membuat gagasan ini dipertanyakan. Perang di Ukraina memicu inflasi besar-besaran dan mendorong negara-negara seperti Jerman untuk kembali bergantung pada batu bara.

Dan inflasi yang sama telah sangat merusak profitabilitas proyek-proyek energi terbarukan yang direncanakan. Proyek pembangkit listrik tenaga angin lepas pantai yang besar dibatalkan, anjloknya harga saham perusahaan tenaga surya dan pembangkit listrik tenaga angin, ini merupakan periode yang menyakitkan. Anda dapat membaca lebih lanjut tentang apa yang terjadi di artikel kami “Keruntuhan Energi Terbarukan Tahun 2023".

Bahkan penjualan EV pun dipertanyakan setelahnya penundaan atau pembatalan strategi EV oleh pabrikan besar, seperti GM, Ford, atau Honda.

Intermiten Energi Terbarukan

Salah satu masalah utama yang perlu dipecahkan adalah penyimpanan energi. Produksi energi angin dan matahari bergantung pada cuaca dan untuk sementara waktu tidak dapat memenuhi permintaan. Hal ini merupakan masalah bagi jaringan listrik yang membutuhkan produksi “just-in-time” dan keseimbangan sempurna antara produksi dan permintaan.

Ada banyak alternatif yang bisa dilakukan, namun teknologi tersebut mungkin baru saja dimulai, atau belum diterapkan dalam skala besar dalam waktu dekat. Hal ini menyebabkan kelebihan energi pada siang hari dan/atau musim panas, dan kekurangan energi pada malam hari dan/atau musim dingin.

Permasalahan ini bukannya tidak dapat dipecahkan, namun memerlukan kebijakan yang terkoordinasi dengan baik, dan lebih banyak investasi pada jaringan listrik.

Dan sejujurnya, kita juga mengakui bahwa biaya “sebenarnya” dari energi terbarukan harus mencakup biaya penyimpanan energi. Energi terbarukan mungkin belum sepenuhnya lebih murah dibandingkan bahan bakar fosil, setidaknya ketika energi terbarukan menjadi bagian besar dari produksi listrik suatu negara.

Lmeniru Baterai

Kekhawatiran mengenai adopsi kendaraan listrik tetap berjalan sesuai rencana disebabkan oleh keterbatasan teknologi serupa. Meskipun pengguna awal merasa puas dengan biaya awal yang lebih besar, jangkauan yang lebih rendah, atau waktu pengisian daya yang lebih lambat dibandingkan kendaraan ICE (Internal Combustion Engine), pembeli lain mungkin tidak keberatan. Kekurangan litium yang meningkatkan harga logam putih juga menimbulkan beberapa kekhawatiran.

Untungnya, teknologi baterai baru akan segera hadir, mulai dari baterai Sodium-Ion Tiongkok hingga baterai solid-state yang akan membantu mengurangi harga kendaraan listrik dan menghilangkan kekhawatiran yang sah seperti kecemasan akan jangkauan atau bahaya kebakaran.

Permintaan Energi yang Sulit Dialihkan

Dan kemudian, sebagian konsumsi energi sulit untuk beralih dari bahan bakar fosil. Misalnya, pengiriman jarak jauh masih membutuhkan bahan bakar yang sangat padat dan cair untuk bekerja. Terbang juga membutuhkan sumber energi dengan kepadatan energi yang sangat tinggi, bahwa baterai untuk saat ini tidak dapat dikirimkan. Sebagian besar produksi plastik bergantung pada minyak, pupuk pada gas, dan baja pada batu bara kokas.

Di sini juga terdapat solusi, namun teknologi tersebut masih belum matang dan belum diterapkan secara global.

Teknologi Pengubah Permainan

Kemungkinan Pengubah Permainan

Beberapa solusi telah tersedia untuk membantu memulai kembali pertumbuhan energi terbarukan dan teknologi rendah karbon.

Inovasi Nuklir

Meski masih kontroversial, energi nuklir tetap merupakan teknologi rendah karbon yang mungkin diperlukan untuk menjembatani kesenjangan menuju masa depan yang berbasis energi terbarukan.

Reaktor Nuklir Kecil (SMR) adalah sektor lain yang baru-baru ini terkena dampaknya berita buruk karena kenaikan biaya, terkait dengan inflasi global. Namun bagaimanapun juga, teknologi nuklir sedang mengalami kebangkitan, dengan desain baru yang lebih aman dengan menggunakan reaktor yang lebih kecil (SMR dan mikro-reaktor), atau bahkan bahan bakar baru sejenisnya thorium. Sementara itu, Tiongkok sedang membangun 24 reaktor nuklir besar baru, dan merencanakan total sebanyak mungkin sebanyak 150 reaktor.

Energi Terbarukan yang Lebih Baik

Penurunan biaya dibandingkan bahan bakar fosil kemungkinan besar akan tetap menjadi tren jangka panjang. Hal ini terutama berlaku untuk tenaga surya, dengan inovasi serupa sel surya film tipis atau sel surya generasi ke-3 (silikon amorf, polimer organik, atau kristal perovskit).

Proyek baterai skala utilitas juga akan membantu, dengan kapasitas lebih dari tiga kali lipat saat ini pada tahun 2025.

Sumber: EIA

Baterai Solid-State

Semua orang yang bekerja di bidang teknologi baterai tahu bahwa baterai solid-sate, yang tidak memerlukan elektrolit cair seperti baterai litium saat ini, akan menjadi terobosan baru. Dan banyak perusahaan berbicara tentang meluncurkan baterai solid-state versi mereka sendiri pada tahun 2026-2029. Ini termasuk QuantumScape (QS), CATL (300750.SZ), Toyota (TM), panasonic (6752.T), LG (051910.KS), dan Samsung SDI (006400.KS). Sementara Tesla (TSLA) sedang dikerjakan alternatifnya sendiri untuk baterai solid-state.

Pengubah Permainan Spekulatif

Beberapa teknologi lain masih belum matang, namun lebih menjanjikan dan kemungkinan besar akan menjadi cara kita mendapatkan energi pada tahun 2040-2050 dan seterusnya.

Surgenerator Nuklir

Kekhawatiran besar terhadap pembangkit listrik tenaga nuklir adalah limbah nuklir. Pembedah (atau “peternak”) dapat mengkonsumsi limbah nuklir ini dan mengubahnya kembali menjadi tenaga listrik & bahan bakar nuklir. Hal ini dapat membuat ketersediaan bahan bakar nuklir menjadi tidak terbatas, dan mengurangi secara signifikan permasalahan limbah nuklir. Bonusnya adalah teknologi ini sebenarnya bukanlah hal baru, seperti yang digunakan oleh Perancis hingga tahun 1997, jadi ini hanya bersifat spekulatif karena kesulitan politik seputar tenaga nuklir.

Tenaga Surya Berbasis Luar Angkasa

Memproduksi energi surya dari orbit akan sekaligus menyelesaikan semua masalah energi surya: tidak ada intermittensi, tidak ada awan, tidak ada penurunan produksi di musim dingin. Dengan internet berbasis ruang angkasa yang tiba-tiba menjadi kenyataan dengan Starlink, ini tidak seaneh kedengarannya.

Ini adalah sesuatu yang kami selidiki lebih lanjut di artikel kami “Dari Fiksi Ilmiah hingga Langit Tinggi: Apakah Mengorbit Panel Surya Merupakan Ide Cerah?"

Geothermal

Sumber energi terbarukan yang sejauh ini paling terabaikan dan mampu menyediakan listrik selama 24/7 adalah energi panas bumi. Hal ini akhirnya berubah, dengan perusahaan seperti Vulkan Energy (VUL.AX), Teknologi Ormat (ORA), Dan Nikmat. Ironisnya, perusahaan-perusahaan ini memanfaatkan kembali kemajuan dalam pengeboran dan fracking yang dilakukan oleh industri minyak untuk memanfaatkan sumber panas bumi. (Kami meliput Ormat dalam artikel ini dan Vulkan dalam yang satu ini).

Bahan bakar sintetis

Tenaga yang dihasilkan dari energi terbarukan (atau bahkan nuklir) dapat digunakan untuk mensintesis bahan bakar gas atau cair. Ini termasuk hidrogen, amonia, syngas, or bahan bakar sintetis.

Pilihan lain untuk bahan bakar sintetis adalah dengan memanfaatkan biologi, dan menggunakan mikroalga untuk menghasilkan biofuel (lihat “Biofuel Alga: Revolusi Energi Berikutnya?”) atau bio-fermentor untuk diproduksi biogas & biometana dari limbah bahan organik.

Bahan bakar ini kemudian dapat digunakan dalam pesawat terbang, kapal laut, dan aplikasi lain yang memerlukan bahan bakar yang sangat padat atau suhu pembakaran yang sangat tinggi (seperti pembuatan baja).

fusi

Energi fusi bertujuan untuk menciptakan energi dengan menggabungkan unsur-unsur ringan seperti hidrogen, sehingga menciptakan kembali proses yang menggerakkan Matahari itu sendiri di Bumi. Dengan suhu yang berkisar antara jutaan hingga ratusan juta derajat, ini merupakan tantangan teknologi yang sangat besar.

Hal ini juga akan menyediakan energi bersih, tidak menghasilkan karbon maupun limbah nuklir, dengan pasokan “bahan bakar” yang tidak terbatas, karena hidrogen adalah atom yang paling melimpah di alam semesta.

Proyek fusi terbesar adalah konsorsium penelitian internasional ITER, dengan banyak startup juga mengejar impian fusi nuklir, termasuk Helion, Penggabungan Umum, Fusi Persemakmuran, Teknologi TEH, Energi ZAP, dan NEO Fusi (dibiayai oleh pembuat EV Cina, Nio).

Bauran Energi Masa Depan

Walaupun prospeknya menjanjikan dalam jangka panjang, kita akan lebih banyak mengkaji kemungkinan bauran energi tanpa adanya “pengubah permainan spekulatif” yang dibahas di atas, seiring kita melihat cakrawala tahun 2040.

EIA (Administrasi Informasi Energi) telah merilis beberapa skenario, tergantung pada pertumbuhan ekonomi dan adopsi atau tidaknya teknologi rendah karbon.

Dalam kebanyakan kasus, penggunaan energi diperkirakan akan terus meningkat, dengan bahan bakar fosil masih menjadi sumber energi terbesar di dunia pada tahun 2050. Ini hanyalah proyeksi jika tidak ada perubahan undang-undang, dan investasi di bidang energi tetap sejalan dengan tren saat ini.

Sumber: EIA

Bisnis seperti biasa

Ini adalah skenario yang menyedihkan bagi siapa pun yang menaruh perhatian terhadap perubahan iklim. Diasumsikan bahwa batu bara, gas, dan minyak akan tetap menjadi kekuatan dominan dalam sistem energi kita selama 2 dekade ke depan, dan menghasilkan sebagian besar energi kita.

Hal ini bisa dibilang mustahil, seperti yang digambarkan oleh kembalinya Jerman ke penggunaan batu bara baru-baru ini, meskipun negara tersebut sebelumnya dipandang sebagai pelopor energi terbarukan dan transisi energi.

Jalan Teknologi Tinggi

Pilihan lainnya adalah masyarakat kita menerima perubahan teknologi dalam hal energi. Hal ini mencakup energi terbarukan, namun juga nuklir secara besar-besaran, baik yang konvensional maupun yang lebih kecil sekaligus.

Ini adalah skenario di mana pembangkit listrik berbahan bakar fosil akan dihargai dengan alternatif yang lebih baik atau dilarang oleh undang-undang.

Ini juga merupakan skenario di mana kendaraan listrik terus diadopsi dengan cepat, kemungkinan besar berkat teknologi baterai baru.

Meskipun nuklir menghasilkan tenaga listrik dan kapasitas musim dingin, energi terbarukan dapat mengelola kelebihan produksi bahan bakar cair untuk mendekarbonisasi sektor penerbangan, perkapalan, dan industri berat.

Jalan Konsumsi Rendah

Mengingat kebutuhan energi di negara-negara berkembang, termasuk tidak hanya Tiongkok namun juga Amerika Selatan, Afrika, India, dan india, hal ini tampaknya bukan skenario yang mungkin terjadi.

Entah bagaimana, hal ini akan melibatkan “memilih” penurunan pertumbuhan yang sebenarnya, dan mungkin rata-rata penurunan standar hidup, terutama dengan berkurangnya perjalanan dan perdagangan internasional. Pertanian mengalami deindustrialisasi sampai batas tertentu, aktivitas industri menurun, dan perekonomian secara keseluruhan menjadi lebih bersifat lokal.

Skenario seperti ini kemungkinan besar akan terjadi bersamaan dengan ketegangan internasional yang masif, perang, atau depresi global, yang menjelaskan penurunan aktivitas ekonomi secara tiba-tiba, karena pilihan sukarela untuk menurunkan produksi tampaknya tidak mungkin terjadi baik di negara-negara demokratis maupun otokratis.

Skenario Muddle-Through

Ini adalah skenario di mana semuanya terjadi sekaligus. Bahan bakar fosil memang mengalami sedikit penurunan, namun belum sepenuhnya dihapuskan. Batubara secara keseluruhan sudah mulai dihapuskan, namun minyak dan gas tidak lagi banyak digunakan. Ada negara yang bertaruh pada nuklir, ada yang bertaruh pada energi terbarukan, dan ada yang tetap menjalankan bisnis seperti biasa.

Elektrifikasi dan dekarbonisasi terjadi namun lebih lambat dari yang diharapkan. Emisi karbon tetap berada dalam skenario tersebut jauh di atas skenario nol bersih yang diimpikan oleh GIEC untuk menjaga suhu global agar tidak meningkat terlalu tinggi.

Hal ini tidak jauh berbeda dengan skenario AMDAL yang disebutkan di atas. Nantinya, penangkapan karbon mungkin digunakan untuk mempercepat dekarbonisasi dan membalikkan sebagian emisi di masa lalu.

Skenario Terobosan

Terobosan pembangkitan energi telah dilakukan, sehingga memungkinkan tersedianya energi yang melimpah, dan solusinya dapat dengan cepat diterapkan ke seluruh dunia.

Hal ini bisa jadi disebabkan oleh penurunan drastis infrastruktur surya orbital akibat perlombaan antariksa baru antara SpaceX dan perusahaan Tiongkok.

Atau kesuksesan besar bagi ITER saat diluncurkan pada 2025-2026.

Atau desain baru yang revolusioner dalam teknologi tenaga surya dan baterai.

Perubahan-perubahan seperti itu pada dasarnya hampir mustahil untuk diprediksi atau diukur. Namun hal-hal tersebut juga tidak boleh diabaikan sepenuhnya.