Hidrogen untuk Transportasi Berat: Benarkah Bisa Menyaingi Baterai dan Bahan Bakar Konvensional?
Peralihan menuju transportasi rendah karbon tidak memiliki satu jawaban yang cocok untuk semua kebutuhan.
Kendaraan listrik berbasis baterai berkembang pesat, tetapi untuk truk berat dan perjalanan jarak jauh, keterbatasan bobot baterai, waktu pengisian, serta kebutuhan daya membuka ruang bagi teknologi lain.
Salah satu kandidatnya adalah hydrogen fuel cell.
Sebuah artikel tinjauan terbaru berjudul “Techno-economic and environmental assessment of hydrogen fuel cells for heavy-duty transportation: a comparative and prediction analysis”, yang dipublikasikan di International Journal of Sustainable Transportation, membandingkan kendaraan berbasis sel bahan bakar hidrogen dengan kendaraan listrik baterai dan kendaraan konvensional.
Kajian tersebut tidak hanya melihat aspek teknis, tetapi juga ekonomi, lingkungan, infrastruktur, material kritis, hingga prospek biaya dan performa teknologi di masa depan.
Hidrogen Tidak Cukup Hanya Bisa Disimpan
Selama ini, banyak riset hidrogen berfokus pada pertanyaan tentang bagaimana energi tersebut dapat diproduksi dan disimpan.
Salah satu bidang yang berkembang adalah underground hydrogen storage, yakni penyimpanan hidrogen dalam formasi bawah tanah untuk mendukung kebutuhan energi skala besar.
Namun kemampuan menyimpan hidrogen hanyalah satu bagian dari rantai persoalan.
Pertanyaan berikutnya adalah:
untuk apa hidrogen tersebut akan digunakan?
Jika teknologi penyimpanan berkembang tetapi tidak ada aplikasi akhir yang kompetitif, maka nilai ekonominya menjadi terbatas.
Karena itu, transportasi berat menjadi salah satu sektor penting untuk dikaji.
Tiga Teknologi dengan Karakter Berbeda
Kajian tersebut membandingkan tiga kelompok kendaraan utama, yaitu:
- Fuel Cell Electric Vehicles (FCEV) berbasis hidrogen,
- Battery Electric Vehicles (BEV) berbasis baterai,
- serta kendaraan konvensional berbahan bakar fosil.
Masing-masing memiliki keunggulan dan keterbatasan.
BEV menawarkan efisiensi energi tinggi dan ekosistem teknologi yang semakin matang.
FCEV menawarkan waktu pengisian yang relatif cepat serta potensi jarak tempuh panjang.
Sementara kendaraan konvensional masih unggul dalam kesiapan infrastruktur, meskipun menghasilkan emisi langsung yang lebih tinggi.
Mengapa Baterai Sangat Menarik?
Kendaraan listrik baterai telah menjadi pilihan utama dalam elektrifikasi transportasi ringan.
Salah satu alasannya adalah efisiensi.
Listrik dari jaringan dapat langsung disimpan dalam baterai dan digunakan oleh motor listrik tanpa harus melalui banyak tahap konversi energi.
Untuk kendaraan penumpang, bus perkotaan, dan berbagai perjalanan jarak pendek hingga menengah, sistem ini sangat menarik.
Selain itu, jaringan pengisian daya terus berkembang.
Biaya baterai juga mengalami penurunan seiring peningkatan skala produksi dan perkembangan teknologi.
Namun kebutuhan energi kendaraan berat jauh lebih besar.
Di sinilah tantangannya mulai berubah.
Bobot Baterai Menjadi Persoalan untuk Truk Berat
Semakin jauh jarak tempuh kendaraan, semakin besar kapasitas baterai yang dibutuhkan.
Baterai yang lebih besar berarti bobot tambahan.
Untuk mobil penumpang, tambahan bobot masih relatif dapat diterima.
Namun pada kendaraan berat, setiap kilogram tambahan dapat mengurangi kapasitas muatan yang dapat dibawa.
Bagi bisnis logistik, payload sangat penting.
Truk yang membawa baterai sangat berat tetapi kehilangan sebagian kapasitas kargonya dapat menghadapi konsekuensi ekonomi.
Karena itu, perbandingan teknologi untuk heavy-duty transport tidak hanya membahas efisiensi energi.
Ia juga menyangkut berapa banyak barang yang masih dapat dibawa kendaraan.
Hidrogen Menawarkan Densitas Energi Lebih Tinggi
Salah satu keunggulan hidrogen adalah densitas energi gravimetriknya yang tinggi.
Dalam konteks kendaraan berat, hal ini memungkinkan energi dalam jumlah besar disimpan tanpa menambah bobot sebesar sistem baterai berkapasitas setara.
Keunggulan tersebut menjadi semakin menarik untuk:
- perjalanan jarak jauh,
- kendaraan dengan waktu operasi tinggi,
- kendaraan yang tidak dapat berhenti lama untuk pengisian daya,
- serta operasi yang sangat sensitif terhadap kapasitas muatan.
Inilah alasan mengapa hidrogen sering dipertimbangkan untuk truk berat, transportasi jarak jauh, dan sejumlah aplikasi komersial.
Waktu Pengisian Juga Menjadi Pertimbangan
Waktu operasional merupakan faktor penting dalam industri transportasi.
Truk yang berhenti terlalu lama berarti kehilangan waktu produktif.
Kendaraan hidrogen secara umum dapat melakukan pengisian bahan bakar lebih cepat dibandingkan proses charging baterai berkapasitas sangat besar.
Hal ini membuat FCEV menarik bagi armada yang membutuhkan utilisasi tinggi.
Namun keunggulan ini hanya berarti jika stasiun pengisian hidrogen tersedia.
Dan justru di situlah salah satu hambatan terbesar saat ini.
Infrastruktur Hidrogen Masih Terbatas
Ekosistem kendaraan listrik baterai memiliki keuntungan besar karena jaringan listrik pada dasarnya sudah tersedia hampir di mana-mana.
Infrastruktur charging memang tetap membutuhkan investasi, tetapi fondasi energi listriknya sudah ada.
Hidrogen berbeda.
Diperlukan fasilitas produksi, kompresi atau pencairan, transportasi, penyimpanan, dan stasiun pengisian khusus.
Seluruh rantai tersebut membutuhkan investasi besar.
Tanpa jumlah kendaraan yang cukup, pembangunan infrastrukturnya sulit ekonomis.
Sebaliknya, tanpa infrastruktur, operator kendaraan ragu membeli FCEV.
Ini menciptakan persoalan klasik chicken-and-egg.
Harga Hidrogen Masih Menjadi Tantangan
Hambatan berikutnya adalah biaya.
Hidrogen rendah karbon, khususnya green hydrogen yang diproduksi melalui elektrolisis menggunakan energi terbarukan, masih relatif mahal di banyak wilayah.
Biaya listrik, electrolyzer, penyimpanan, distribusi, dan infrastruktur ikut menentukan harga akhirnya.
Jika hidrogen terlalu mahal, biaya operasional kendaraan dapat kehilangan daya saing terhadap baterai maupun bahan bakar konvensional.
Karena itu, masa depan FCEV sangat bergantung pada penurunan biaya produksi hidrogen serta peningkatan skala ekonomi.
Emisi Hidrogen Tergantung Cara Produksinya
Kendaraan fuel cell tidak menghasilkan emisi CO₂ dari knalpot ketika menggunakan hidrogen.
Produk utama reaksinya adalah air.
Namun hal ini tidak berarti seluruh sistem otomatis bebas karbon.
Dampak iklim sangat bergantung pada cara hidrogen diproduksi.
Jika hidrogen dibuat dari gas alam tanpa pengendalian emisi karbon yang memadai, jejak emisinya tetap dapat tinggi.
Sebaliknya, jika hidrogen diproduksi dari listrik terbarukan, dampaknya bisa jauh lebih rendah.
Karena itu, penilaian yang adil harus menggunakan pendekatan life-cycle assessment, bukan hanya melihat emisi kendaraan saat digunakan.
Battery vs Hydrogen Bukan Pertarungan Satu Pemenang
Salah satu kesimpulan penting dari kajian ini adalah tidak adanya satu teknologi yang otomatis terbaik untuk seluruh sektor transportasi.
Baterai sangat kompetitif untuk banyak kendaraan ringan serta perjalanan pendek dan menengah.
Hidrogen dapat memiliki keunggulan pada kendaraan berat dan perjalanan panjang.
Teknologi lain juga dapat tetap relevan pada aplikasi tertentu.
Artinya, masa depan transportasi kemungkinan bukan:
baterai atau hidrogen.
Melainkan:
baterai untuk kebutuhan tertentu, hidrogen untuk kebutuhan lainnya.
Heavy-Duty Transportation Bisa Jadi Pasar Penting Hidrogen
Aplikasi heavy-duty memiliki karakter yang berbeda dari kendaraan pribadi.
Truk jarak jauh membutuhkan:
- kapasitas energi besar,
- waktu pengisian singkat,
- jarak tempuh panjang,
- payload tinggi,
- dan utilisasi kendaraan yang maksimal.
Dalam kondisi tersebut, keunggulan hidrogen menjadi lebih relevan.
Transportasi berat juga memungkinkan pembangunan infrastruktur lebih terfokus.
Misalnya, stasiun pengisian dapat dibangun di terminal logistik, pelabuhan, pusat distribusi, atau koridor jalan tertentu.
Model seperti ini lebih mudah dibandingkan menyediakan stasiun hidrogen di setiap sudut kota.
Critical Materials Juga Perlu Diperhitungkan
Baik baterai maupun fuel cell membutuhkan material tertentu.
Baterai membutuhkan berbagai mineral seperti lithium, nickel, cobalt, graphite, dan material lain tergantung kimianya.
Fuel cell juga menggunakan material khusus, termasuk katalis berbasis logam tertentu.
Karena itu, transisi transportasi bukan hanya masalah energi.
Ia juga merupakan persoalan rantai pasok material.
Ketersediaan mineral, geopolitik, proses pertambangan, daur ulang, dan kemampuan manufaktur semuanya perlu diperhitungkan.
Daur Ulang Akan Menjadi Semakin Penting
Ketika jumlah kendaraan rendah karbon meningkat, persoalan akhir masa pakai juga akan bertambah.
Baterai harus didaur ulang.
Komponen fuel cell juga memiliki material yang perlu dipulihkan.
Pendekatan ekonomi sirkular menjadi penting agar transisi energi tidak hanya mengganti ketergantungan dari bahan bakar fosil menjadi ketergantungan baru terhadap ekstraksi mineral.
Teknologi yang mampu mempertahankan dan mendaur ulang material kritis akan memiliki keuntungan strategis.
Infrastruktur Menentukan Teknologi Mana yang Menang
Teknologi kendaraan tidak bisa dipisahkan dari infrastruktur.
Kendaraan listrik membutuhkan jaringan yang mampu menangani charging dalam skala besar.
FCEV membutuhkan rantai pasok hidrogen.
Pilihan akhirnya akan berbeda antarwilayah.
Daerah dengan listrik terbarukan murah dan jaringan kuat mungkin lebih cocok untuk BEV.
Koridor logistik dengan kebutuhan transportasi berat tinggi mungkin lebih menarik untuk hidrogen.
Dengan kata lain, teknologi harus dipilih berdasarkan karakter sistem, bukan tren semata.
Permintaan Menjadi Kunci Ekonomi Hidrogen
Ada satu pelajaran yang lebih besar dari riset ini.
Pengembangan hidrogen tidak dapat berhenti pada pertanyaan:
“Bisakah kita memproduksi dan menyimpan hidrogen?”
Pertanyaan yang sama pentingnya adalah:
“Siapa yang akan menggunakannya?”
Jika tidak ada permintaan yang jelas, infrastruktur produksi dan penyimpanan akan sulit memperoleh keekonomian.
Transportasi berat menjadi salah satu kandidat pembentuk permintaan tersebut.
Selain transportasi, permintaan potensial juga dapat berasal dari industri baja, pupuk, kimia, pelayaran, dan sektor lain yang sulit dielektrifikasi secara langsung.
Masa Depan Hidrogen Bergantung pada Tempat yang Tepat
Hidrogen memiliki potensi besar, tetapi bukan berarti harus digunakan untuk semua hal.
Menggunakan listrik secara langsung melalui baterai biasanya lebih efisien jika aplikasi memang memungkinkan.
Hidrogen menjadi menarik ketika elektrifikasi langsung menghadapi keterbatasan.
Inilah konsep yang semakin penting dalam transisi energi: gunakan teknologi yang paling tepat untuk kebutuhan yang tepat.
Untuk kendaraan ringan, jawabannya mungkin baterai.
Untuk truk berat dan perjalanan jarak jauh, hidrogen dapat semakin kompetitif.
Tetapi faktor biaya, infrastruktur, efisiensi, dan asal hidrogen tetap menentukan.
Transisi Transportasi Tidak Akan Memiliki Satu Solusi
Perjalanan menuju transportasi rendah karbon akan melibatkan banyak teknologi.
Tidak ada satu sistem yang sempurna untuk semua kendaraan, semua jarak, dan semua wilayah.
Baterai menawarkan efisiensi tinggi.
Hidrogen menawarkan potensi jarak tempuh, payload, dan pengisian cepat.
Sementara pengembangan bahan bakar rendah karbon lainnya mungkin tetap dibutuhkan untuk sektor tertentu.
Karena itu, pertanyaan masa depan bukan lagi:
“Teknologi mana yang akan memenangkan semuanya?”
Pertanyaannya adalah:
“Di bagian mana setiap teknologi memberikan manfaat terbesar?”
Memahami jawaban tersebut menjadi penting agar investasi infrastruktur, produksi energi, dan teknologi kendaraan tidak salah arah.
Dan bagi industri hidrogen, riset seperti ini mengingatkan bahwa keberhasilan tidak hanya bergantung pada kemampuan menyimpan molekul hidrogen.
Ia juga bergantung pada adanya pasar yang benar-benar membutuhkannya.
