Melangkah Menuju Uap Net Zero

Uap telah memainkan peran penting di masa lalu dan masa kini kita, dan akan tetap penting untuk kemajuan masa depan kita. Kualitas energi termalnya yang unggul menjadikannya elemen fundamental dalam memproduksi begitu banyak hal yang kita anggap remeh setiap hari. Dan, berkat teknologi yang berkembang pesat dan terobosan rekayasa, kita dapat menantikan untuk menikmati berbagai manfaatnya di dunia net zero esok hari.

Tidak perlu menemukannya; uap telah ada di Bumi lebih lama dari kita. Anda masih bisa melihatnya dalam kondisi paling alami, memancar dari geyser, menciptakan pemandangan yang menakjubkan. Kekuatan dan daya dorongnya yang luar biasa memberi gambaran mengapa uap adalah medium pembawa panas yang paling banyak digunakan di dunia. Dan hal itu menunjukkan sifat dasarnya.

Kemampuannya untuk menyimpan sejumlah besar energi yang dapat digunakan secara mekanis, misalnya untuk memutar turbin, atau sebagai panas untuk memungkinkan banyak proses, menjadikan uap sebagai sumber daya berkelanjutan dan terbarukan yang penting. Berkat loop uap dan kondensat, air yang digunakan dapat didaur ulang oleh sistem yang efisien, sekaligus menghemat energi.

Dengan efisiensi tinggi, toksisitas rendah, kemudahan perpindahan, kapasitas panas yang unggul, dan biaya rendah dibandingkan alternatif lain, dunia tanpa uap tidak terbayangkan. Kita berutang pada uap untuk banyak kemajuan teknologi luar biasa dalam masyarakat selama 300 tahun terakhir. Meskipun mekanisme yang menggunakan dan membutuhkan uap mungkin telah berubah, uap itu sendiri tetap menjadi fondasi evolusi kita.

Uap memainkan peran kunci dalam industri farmasi, memastikan obat-obatan dan vaksin dapat diproduksi secara aman, andal, dan dalam jumlah besar. Fasilitas kesehatan bergantung pada uap untuk menjaga instrumen tetap bebas risiko saat merawat kita. Baik industri kimia maupun minyak membutuhkan uap untuk menjaga pabrik mereka berjalan lancar, dan dalam menciptakan banyak produk yang kita andalkan untuk kehidupan sehari-hari. Dari plastik hingga poliester (bahan pakaian paling umum di dunia), hingga produksi amonia, yang menyediakan pupuk untuk memberi makan dunia. Dan berbagai penggunaannya dalam industri makanan dan minuman berarti kita tidak perlu berpikir dua kali tentang keamanan dan masa simpan begitu banyak hal yang kita makan dan minum untuk hidup.

Ini hanyalah beberapa manfaat yang diberikan uap kepada kita. Itulah alasan kita melihat uap bukan sekadar fenomena yang berguna, tetapi sebagai teknologi alami. Sarana yang aman, berkelanjutan, andal untuk meningkatkan kualitas hidup kita, yang hampir tak tertandingi.”

Tetapi, selain kesempatan berfoto, geyser tidak memiliki banyak kegunaan praktis bagi kita, dan, kecuali di beberapa tempat di bumi, uap sebagai energi geothermal bukanlah pilihan. Itu berarti untuk memanfaatkan nilainya, uap harus dihasilkan oleh kita. Dan di situlah tantangan untuk menjamin masa depan berkelanjutannya terletak.

Kita membutuhkan uap dalam jumlah besar untuk mempertahankan pertumbuhan dan kualitas hidup kita. Sangat penting bagi kita untuk beralih dari menghasilkan uap menggunakan gas, batu bara, atau minyak ke sumber energi terbarukan dan efisien, secepat mungkin.

Krisis energi global mempercepat perubahan besar dalam cara kita menghasilkan tenaga. Pertama, ada porsi yang tumbuh pesat dari sumber terbarukan (terutama angin atau matahari, tetapi dengan output yang bervariasi). Kedua, potensi hidrogen hijau berdasarkan energi terbarukan dan elektrolisis semakin besar setiap hari. Ketiga, ada penerimaan yang semakin besar terhadap kebutuhan elektrifikasi panas di industri dan bangunan. Dan akhirnya, teknologi baru untuk penyimpanan panas dan tenaga muncul, dan segera akan tersedia secara luas.

Pergeseran paradigma semacam ini dalam operasi industri tidak akan terjadi dalam semalam. Tetapi waktu sangat penting jika kita ingin memenuhi target net zero yang ketat. Itulah mengapa pilihan praktis untuk menjembatani kesenjangan antara pasokan dan permintaan listrik sangat kritis untuk mencapai operasi berkelanjutan. Inovasi seperti penyimpanan energi termal, di mana menangkap pasokan puncak terbarukan, mengubahnya menjadi uap yang berguna, dan kemudian menyimpannya hingga dibutuhkan akan menjadi kunci dalam transisi. Gambar 1 mengilustrasikan mengapa kita perlu menemukan cara untuk memaksimalkan efisiensi dalam memanfaatkan sumber terbarukan, seperti energi matahari:

Secara keseluruhan, panas bertanggung jawab atas lebih dari dua kali lipat permintaan energi dari pembangkit listrik global, dan menghasilkan 55% emisi energi global. Menurunkan angka tersebut adalah tujuan dekarbonisasi yang signifikan, tetapi hingga saat ini, upaya sering kali terkotak-kotak, melihat bidang seperti elektrifikasi, hidrogen, biomassa, dan penangkapan, pemanfaatan, serta penyimpanan karbon (CCUS) secara terpisah, dan berfokus pada penggunaan akhir tertentu.

Itulah mengapa jalan menuju netralitas karbon terkadang tampak begitu sulit, menunggu teknologi baru untuk menggantikan yang telah kita andalkan selama puluhan bahkan ratusan tahun. Untungnya, sarana untuk menggunakan uap yang dihasilkan secara berkelanjutan sudah berada dalam jangkauan.

Kebutuhan untuk mendekarbonisasi planet kita menjadi semakin mendesak, meyakinkan bahwa dengan uap, itu tidak berarti kehilangan uap sama sekali. Kita semua tahu bahwa hari-hari mengemudikan kendaraan bensin atau diesel akan berakhir, bahwa penggunaan gas alam kita akan dibatasi, dan keputusan sulit harus dibuat jika kita ingin memastikan masa depan planet kita.

Ini bukan kasusnya dengan uap. Berpindah dari ketel berbahan bakar fosil tidak memerlukan penantian puluhan tahun untuk alternatif baru tiba. Juga tidak berarti perombakan total sistem yang ada. Kemampuan untuk memodifikasi ketel dengan teknologi pemanas listrik sudah ada, sekarang. Ketika peralatan lama perlu diganti, opsi listrik baru yang lebih efisien sudah tersedia. Seiring pergeseran pembangkit listrik dari batu bara, gas, dan minyak, uap akan siap membuktikan potensi netral karbonnya.

Di samping itu, akan ada kebutuhan yang meningkat untuk berbuat lebih dengan lebih sedikit, terus-menerus menilai dan meningkatkan langkah-langkah efisiensi yang akan membuat uap semakin penting bagi begitu banyak industri yang mengandalkannya. Pendekatan berbasis data dan menyeluruh akan menjadi sarana yang paling efektif untuk melakukannya.

Karena uap digunakan secara luas oleh begitu banyak industri yang beragam, ada variasi besar dalam ukuran sistem uap, konfigurasi, aplikasi penggunaan akhir, dan praktik operasional. Ini berarti ada banyak pilihan untuk mengidentifikasi peluang peningkatan kinerja sistem uap. Sebagaimana uap telah membantu peradaban di seluruh dunia tumbuh dan berkembang, sekarang giliran para insinyur untuk membantu uap melanjutkan tempatnya dalam sejarah kita. Uap telah membawa kita dalam perjalanan yang memuaskan sejauh ini, dan akan terus melakukannya selama berabad-abad yang akan datang.

> Para insinyur dari setiap disiplin ilmu yang akan merancang, membangun, memodifikasi, mengoperasikan, dan mengamankan infrastruktur dan teknologi untuk mencapai UK yang sepenuhnya terdekarbonisasi.”

Sumber:

¹ “Global Energy Perspective 2022,” McKinsey, 26 April 2022.

² Perlu dicapai net zero bukan hanya tentang emisi CO2 tetapi semua gas rumah kaca, termasuk metana dan gas F. Di sini kami menggunakan dekarbonisasi untuk mencakup semua pengurangan emisi yang relevan.

National Engineering Policy Centre, Royal Academy of Engineering (https://raeng.org.uk/media/b4jpdttw/net-zero-a-systems-perspective-on-the-climate-challenge-final-nepc.pdf)

“Net-zero heat: Is it too hot to handle?”, McKinsey Sustainability, 22 Juli 2022. (https://www.mckinsey.com/capabilities/sustainability/our-insights/sustainability-blog/net-zero-heat-is-it-too-hot-to-handle)