HELOINDONESIA.COM - Kendaraan listrik atau lebih dikenal dengan sebutan Electric Vehicle (EV) lebih senyap, lebih mudah diperbaiki dan dirawat, dan jauh lebih ramah lingkungan daripada mobil dengan system pembakaran internal konvensional. Namun, sejumlah kendala masih menyelimuti penggunaan EV. Salah satunya terkait masalah waktu pengisian daya.
Saat mengisi bahan bakar tangki bensin, Anda hanya membutuhkan waktu beberapa menit. Namun ketika mengisi ulang daya EV, membutuhkan waktu lebih lama. Saat ini, pengisi daya tercepat yang tersedia untuk konsumen, terkadang disebut pengisi daya Level 3, dapat mengisi baterai kendaraan hingga 80 persen dalam waktu 20 menit. Tetapi pengisi daya yang paling tersedia dan terjangkau, jauh lebih lambat. Pengisi daya Level 2 membutuhkan waktu beberapa jam untuk mengisi daya kendaraan, dan pengisi daya Level 1—yang dicolokkan ke stopkontak rumah biasa—dapat memakan waktu lebih dari dua hari.
Kecepatan pengisian yang lambat ini hanya memperburuk kecemasan saat berkendara karena timbulnya kekhawatiran akan kehabisan daya baterai di jalan. Lebih dari 50 persen dari 500 pemilik mobil listrik yang berpartisipasi dalam survei OnePoll 2022 yang ditugaskan oleh Forbes Wheels mengatakan, mereka sering atau selalu memiliki masalah ini.
Sementara Sekretaris Perhubungan AS, Pete Buttigieg menolak gagasan bahwa pengemudi harus sangat khawatir tentang jangkauan, itu tetap menjadi rintangan utama bagi calon pembeli EV. Itu, dan fakta bahwa permintaan EV melebihi kemampuan produsen mobil untuk membuatnya, mengancam akan memperlambat jalan menuju elektrifikasi.
Baca juga: Mau Beralih ke Mobil Listrik? Berikut 10 Masalah Paling Mencolok yang Akan Anda Hadapi
Para ilmuwan, termasuk di universitas, di produsen kendaraan listrik besar, dan di Departemen Energi, berpendapat bahwa EV dapat menyala lebih cepat jika kita mendorong ilmu pengisian daya hingga batasnya. Mereka berpendapat bahwa mengutak-atik kimia internal baterai EV dan desain kabel pengisi daya dapat membantu menghilangkan hambatan utama untuk adopsi ini. Tantangannya adalah mempercepat pengisian daya tanpa mengorbankan keamanan atau masa pakai baterai jangka panjang. Tujuannya adalah untuk sedekat mungkin dengan waktu yang dibutuhkan untuk mengisi bahan bakar kendaraan berbahan bakar fosil.
“Ada banyak inovasi di sisi elektrokimia yang masih berada di laboratorium. Mereka mungkin lebih mahal [dan] mungkin memerlukan proses pembuatan yang berbeda. Mereka belum tentu siap diluncurkan dalam skala besar, tetapi tentu saja banyak peneliti mendapatkan beberapa hasil yang menarik.” kata Christopher Rahn, salah satu direktur Pusat Teknologi Penyimpanan Baterai dan Energi di Penn State University seperti dilansir dari Smithsonian Magazine.
Tantangan mendasar pengisian daya terletak pada elektrokimia baterai. Baterai dirancang dengan dua elektroda: anoda dan katoda. Ion litium mengalir di antara kedua komponen ini. Saat baterai mengeluarkan dan menyalakan mobil, ion litium bergerak dari anoda ke katoda, yang menghasilkan elektron bebas dan muatan listrik. Saat kendaraan sedang mengisi daya, terjadi kebalikannya, dan ion litium didorong kembali ke anoda.
Masalahnya adalah di dalam baterai, ion litium menghadapi benturan kecepatan yang kritis. Jika mereka bergerak terlalu cepat, mereka akan macet dan tidak bisa masuk ke anoda. Saat ion litium tersangkut, ion litium yang menyediakan daya lebih sedikit, yang membuat baterai kurang efektif. Lebih buruk lagi, jika terlalu banyak ion litium menumpuk, baterai dapat mengalami korsleting dan, berpotensi, memicu kebakaran baterai.
Baca juga: Ini Dia Daftar 10 Mobil Listrik Tercepat di Dunia, Nomor Pertama Bisa Ngalahin Mobil Formula 1 Loh
“Ternyata memindahkan litium seperti memasukkan 100 orang ke dalam ruangan sempit. Ada sebuah pintu kecil. Saya akan meminta 100 orang mulai menumpuk di ambang pintu. Mereka semua akan terjebak di ambang pintu itu.” kata Venkat Srinivasan, direktur Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science dan wakil direktur Joint Center for Energy Storage Research di Illinois.
Sekarang, beberapa orang berpikir bahwa menggunakan bahan kimia baterai baru dapat mempermudah ion litium untuk bergerak di dalam sel baterai. Di Argonne, para peneliti sedang mempelajari apakah mungkin menggunakan beberapa jalur untuk ion litium untuk berjalan di dalam baterai—dan pada dasarnya mengurangi kepadatan. Tantangannya adalah merancang pintu ini pada tingkat mikroskopis, jelas Srinivasan.
Gagasan lain adalah untuk menyelidiki apakah menggunakan elektrolit yang berbeda — komponen cair yang digunakan untuk mengangkut ion litium dalam baterai — serta pelarut dan aditif baru dapat mempercepat proses pengisian daya.
Tentu saja, mengubah bahan kimia baterai merupakan proses yang sangat sulit dan membutuhkan pengujian dan validasi ekstensif. Pendekatan yang lebih mudah untuk diterapkan melibatkan pembaruan perangkat lunak yang digunakan untuk mengelola baterai saat diisi. Saat ini, baterai mengisi daya dengan arus konstan, yang menyebabkan kecepatan pengisian menurun saat baterai diisi ulang. Para peneliti di Laboratorium Nasional Idaho percaya algoritme baterai yang lebih baik dapat mempercepat pengisian daya, dengan menyesuaikan arus yang mengalir ke baterai saat sedang diisi.
Baca juga: Transportasi Masa Depan Bukan Kendaraan Listrik, Tapi Ini
"Mungkin Anda menjaga arus rendah dan kemudian ketika baterai mencapai sekitar 30 persen kondisi pengisian, Anda dapat meningkatkan arus, karena pada saat itu resistansi internal baterai rendah. Ketika hampir terisi penuh, maka Anda, sekali lagi, mengurangi tarif." jelas Tanvir Tanim, seorang ilmuwan staf senior di Idaho National. Laboratorium.
Beberapa konsep pengisian futuristik melampaui baterai. Di Universitas Purdue, profesor teknik mesin Issam Mudawar sedang menyelidiki bagaimana teknologi pendinginan baru dapat meningkatkan kabel pengisian daya mobil listrik. Saat ini, para peneliti berpendapat bahwa mobil listrik dengan pengisian daya yang lebih cepat akan membutuhkan kabel pengisi daya yang dapat menangani lebih banyak ampere—unit untuk arus listrik—daripada yang dapat ditangani oleh kendaraan saat ini. Sebagian besar pengisi daya saat ini dapat menyediakan sekitar 500 ampere. Saat ini, arus tambahan apa pun akan menghasilkan terlalu banyak panas.
Namun Mudawar, yang sebelumnya berkolaborasi dengan Ford Motor Co., sedang mengembangkan sistem yang akan menggunakan teknologi pendinginan khusus untuk mendapatkan lebih dari 2.400 ampere—arus 1.400 ampere akan membuat pengisian EV lima menit dapat dijangkau. Sistem Mudawar menggunakan bentuk cairan pendingin yang dimodifikasi yang berakar pada teknologi yang digunakan oleh NASA. Alih-alih menggunakan cairan pendingin murni, sistem ini menggunakan bentuk pendidihan subcooling yang memanfaatkan pembentukan gelembung.
“Semakin tinggi arus listrik, semakin banyak panas yang hilang. Ketika Anda berbicara tentang arus yang sangat tinggi untuk mencapai pengisian lima menit, jumlah panas yang harus dihilangkan secara internal sangat besar.” jelas Mudawar.
Pengisian daya mobil listrik/EV super cepat akan membutuhkan lebih dari sekadar demonstrasi laboratorium yang berhasil. Agar berfungsi, konsep pengisian daya futuristik ini pada akhirnya perlu diproduksi dalam skala besar, sehingga pengemudi dapat mengaksesnya dengan mudah di sepanjang perjalanan mereka. Pemerintahan Presiden Biden berharap untuk memasang 500.000 pengisi daya EV di seluruh AS pada akhir dekade ini, tetapi rantai pasokan komponen baterai penting, termasuk kobalt dan nikel, sudah penuh.
Baca juga: Presiden Dorong Percepatan Pengembangan Ekosistem Baterai Listrik di KIH Sulsel dan Papua Barat
Dan jika pengisian daya super cepat menjadi arus utama, jaringan listrik juga memerlukan beberapa peningkatan besar, seperti yang telah diakui Buttigieg. Jaringan hanya dapat mengirimkan begitu banyak daya pada satu waktu, dan menambahkan armada pengisi daya cepat akan membutuhkan peralatan yang dapat menangani kapasitas tersebut. Saat ini, itu adalah proses yang sulit, dan bahkan peralatan sederhana seperti transformer dapat memakan waktu cukup lama untuk mendapatkannya.
Tapi sementara pengisi daya EV super cepat, idealnya, meniru pengalaman pompa bahan bakar, sebagian besar pengisi daya tidak perlu beroperasi secepat itu. Pengisi daya EV tercepat hanya diperlukan untuk orang-orang di jalan dan di luar rutinitas normal mereka. Harapannya adalah bahwa pengisi daya yang lebih lambat akan melakukan banyak pekerjaan berat untuk menjaga agar mobil negara tetap terisi, mengisi bahan bakar kendaraan saat mereka duduk di rumah orang dan tempat parkir kantor.
“Kita semua secara sosial perlu mengingat bahwa kita mengendarai mobil untuk pergi dari A ke B, bukan karena kita suka pergi ke pom bensin. Kami tidak memerlukan pengisian daya selama sepuluh menit setiap hari.” kata Tim Pennington, seorang insinyur riset senior di departemen Penyimpanan Energi & Transportasi Lanjutan di Idaho National Laboratorium.
