Kartrid Hidrogen Portabel Menyoroti Daya Tarik FCEV

Kendaraan listrik (EV) kini sedang menjadi tren. Dengan popularitas dan adopsi EV yang meningkat pesat di seluruh dunia, diproyeksikan akan memiliki volume pasar sebesar sekitar US$1,084 triliun sebelum dekade berakhir.

Tahun 2021 penting bagi penjualan EV karena penjualannya sekitar dua kali lipat dibandingkan 2020, mencapai 6,75 juta, kemudian melampaui 10 juta pada 2022. Sementara itu, penjualan unit EV diperkirakan akan mencapai 18,84 juta kendaraan pada 2029.

Kendaraan listrik menggunakan motor listrik untuk bergerak. Sumber listriknya bergantung pada jenis kendaraan, termasuk baterai isi ulang atau sel bahan bakar.

Jenisnya mencakup kendaraan listrik baterai, yang sepenuhnya memperoleh daya dari baterai; hibrida plug-in, yang menggabungkan mesin pembakaran dan motor listrik dengan baterai yang dapat diisi dari luar; hibrida biasa, yang tidak diisi dari sumber eksternal; serta kendaraan sel bahan bakar, yang menggunakan hidrogen untuk menghasilkan listrik.

FCEV menggunakan motor listrik, dengan listrik yang terutama dihasilkan oleh sel bahan bakar berbahan hidrogen. Kendaraan ini biasanya juga memiliki baterai penyangga untuk menyimpan energi pengereman dan membantu memenuhi kebutuhan daya sesaat; sel bahan bakar tidak berarti kendaraan sama sekali tanpa baterai.

Dalam sel bahan bakar jenis membran pertukaran proton, elektrolit berada di antara anoda dan katoda. Hidrogen dipasok ke anoda dan udara ke katoda. Elektrolit memisahkan kedua elektroda sambil memungkinkan ion tertentu melewatinya.

Sekarang, di anoda, katalis digunakan untuk memecah molekul hidrogen menjadi elektron dan proton.

Katalis mempercepat reaksi kimia. Platinum umum digunakan dalam sel bahan bakar PEM otomotif. Peneliti juga mengembangkan alternatif untuk menekan biaya; tidak tepat memberi peringkat universal nikel, paladium dan besi sebagai pengganti tanpa menyebut jenis sel dan reaksinya.

Elektron mengalir melalui rangkaian eksternal dan menyediakan arus listrik. Proton melewati membran elektrolit menuju katoda, lalu bergabung dengan oksigen dan elektron untuk membentuk air serta melepaskan panas. Sel bahan bakar merupakan pengubah energi, sedangkan baterai menyimpan energi untuk digunakan kembali.

Pelajari peluang dan persoalan keselamatan kendaraan sel bahan bakar hidrogen di sini.

Sel Bahan Bakar Hidrogen: Masa Depan Berkelanjutan untuk Kendaraan

Sel bahan bakar pada dasarnya menggunakan energi kimia dari bahan bakar seperti hidrogen untuk menghasilkan listrik secara efisien dan bersih. Hidrogen adalah unsur paling ringan, yang melepaskan energi melimpah dalam reaksi dengan oksigen dan hanya menghasilkan air.

Gas tak terlihat ini telah dipuji sebagai bahan bakar bersih masa depan. Dewan Hidrogen, sebuah inisiatif global yang melibatkan anggota dari perusahaan energi, transportasi, dan industri terkemuka, melihat hidrogen tidak hanya sebagai penggerak berkelanjutan untuk kendaraan di masa depan tetapi juga sebagai sumber energi bersih untuk pemanasan dan listrik.

Tidak semua hidrogen memiliki jejak emisi yang rendah. Hidrogen hijau diproduksi melalui elektrolisis air dengan listrik terbarukan. Emisi selama penggunaannya dapat sangat rendah, tetapi dampak keseluruhan juga bergantung pada produksi, kompresi, penyimpanan dan pengangkutannya.

Sel bahan bakar hidrogen tidak menghasilkan CO₂ dari reaksi elektrokimia di kendaraan; produk utamanya adalah air dan panas. Penggunaan hidrogen rendah karbon dapat menurunkan emisi sepanjang siklus hidup. Namun, hal itu tidak menghapus semua emisi produksi atau kebutuhan pengelolaan bahan dan komponen.

Dalam aplikasi tertentu, sel bahan bakar dapat mengurangi kebutuhan penggantian baterai atau waktu pengisian. Penghematan biaya tetap bergantung pada harga hidrogen, perawatan, infrastruktur dan desain sistem. FCEV biasanya tetap menggunakan baterai penyangga.

Jika dibandingkan dengan teknologi berbasis pembakaran tradisional, sel bahan bakar juga beroperasi dengan efisiensi yang lebih tinggi. Dengan mengubah energi kimia dalam bahan bakar secara langsung menjadi energi listrik, sel bahan bakar dapat mencapai efisiensi tinggi.

Menurut Departemen Energi AS, efisiensi energi sel bahan bakar hidrogen berada di antara 40%-60% dibandingkan dengan 25% pada mesin pembakaran internal tipikal pada mobil.

FCEV menawarkan pengalaman berkendara dengan motor listrik dan pengisian hidrogen yang relatif cepat di stasiun yang sesuai. Jangkauan bergantung pada model kendaraan. Kepraktisannya tetap sangat dipengaruhi ketersediaan stasiun, sehingga tidak selalu setara dengan mobil konvensional di semua lokasi.

Energi yang dihasilkan oleh sel bahan bakar hidrogen sebenarnya dapat digunakan untuk memberi daya apa saja mulai dari drone dan kendaraan komersial hingga bangunan industri, komersial, dan residensial. Sebagai sumber energi alternatif yang dapat diandalkan dan bersih, teknologi ini semakin banyak menemukan aplikasi.

Jika kita melihat statistik tentang kendaraan listrik sel bahan bakar (FCEV), mereka mengalami peningkatan 40% pada 2022 dibandingkan tahun sebelumnya, dengan lebih dari 72.000 FCEV dilaporkan berada di jalan dunia, menurut laporan Global EV Outlook 2023 baru dari International Energy Agency (IEA).

Namun, penjualan global turun lebih dari 30% pada 2023, dengan hanya 14.451 kendaraan sel bahan bakar terjual di seluruh dunia pada 2023, dibandingkan 20.704 pada 2022. Penurunan ini dipicu oleh Korea Selatan, di mana penjualan FCEV jatuh hingga 55,2%.

Sementara itu, China mencatat pertumbuhan moderat dan menjadi pasar FCEV terbesar di dunia, menurut konsultan Korea SNE Research.

Pemerintah China sebenarnya bermaksud membangun setidaknya 1.200 stasiun pengisian hidrogen di seluruh negara pada tahun depan, yang akan membantu mempertahankan kepemimpinannya, serupa dengan dominasi negara tersebut di sektor EV. China memproduksi hampir dua pertiga EV dunia dan lebih dari tiga perempat baterai EV.

Menurut European Hydrogen Observatory, dalam cakupan negara Eropa yang ditinjau, Jerman memiliki pendaftaran dan armada FCEV terbesar pada 2023, diikuti Prancis. Ini bukan peringkat armada global.

Dalam data Eropa tersebut, mobil penumpang merupakan jenis FCEV yang paling banyak terdaftar. Pada 2023, pendaftaran bus dan truk FCEV masing-masing berjumlah 464 dan 215 unit. Angka ini tidak menggambarkan seluruh armada dunia.

Tantangan yang Dihadapi Kendaraan Listrik Sel Bahan Bakar

Dalam skenario Net Zero Emissions IEA yang diterbitkan pada 2023, hidrogen diproyeksikan menyumbang sekitar 16% kebutuhan energi transportasi jalan pada 2050. Ini merupakan hasil skenario, bukan pangsa kendaraan atau perkiraan tanpa syarat.

Ketersediaan stasiun khusus menjadi tantangan. Laporan LBST untuk akhir 2022 mencatat 254 stasiun hidrogen di Eropa, termasuk 105 di Jerman. Jumlah stasiun hidrogen dan lokasi pengisian baterai tidak dapat dibandingkan tanpa menyamakan waktu, cakupan dan kapasitas layanan.

Infrastruktur hidrogen berkembang secara bertahap. Biaya gabungan stasiun pengisian baterai dan hidrogen dapat berbeda menurut lokasi, kapasitas dan tingkat penggunaan; tidak selalu lebih murah daripada jaringan pengisian baterai saja.

Biaya merupakan faktor lain yang membatasi adopsi mobil hidrogen. Model berbasis sel bahan bakar yang sedikit tersedia di pasar saat ini lebih mahal daripada EV dengan baterai atau mesin pembakaran internal.

Salah satu alasan mobil hidrogen lebih mahal adalah biaya platinum, yang berfungsi sebagai katalis. Namun, jumlah logam mulia yang dibutuhkan untuk sel bahan bakar otomotif telah berkurang secara signifikan, dan para ilmuwan juga mencari alternatif yang hemat biaya.

Biaya perjalanan dengan hidrogen sangat bergantung pada harga setempat dan efisiensi kendaraan. Peningkatan produksi dapat membantu menurunkan biaya, tetapi tidak menjamin biaya bahan bakar akan sama dengan kendaraan bermesin pembakaran.

Saat ini, banyak perusahaan otomotif terkemuka berharap hidrogen dapat menggantikan baterai sebagai teknologi pilihan untuk mencapai nol emisi.

Hal ini termasuk Oliver Zipse, CEO BMW, yang menyebut hidrogen sebagai “potongan yang hilang dalam puzzle ketika berbicara tentang mobilitas bebas emisi.” Meskipun produsen Jerman tersebut sangat berinvestasi dalam teknologi baterai, mereka juga memiliki mobil sel bahan bakar BMW iX5 Hydrogen dalam tahap pengujian, yang menggunakan sel bahan bakar Toyota.

Produsen mobil tidak melihat FCEV sebagai pesaing mobil listrik berbaterai; melainkan sebagai pelengkap.

“Satu teknologi saja tidak akan cukup untuk mewujudkan mobilitas netral iklim di seluruh dunia.”

– Zipse mengatakan tahun lalu

Menurut perusahaan, kendaraan hidrogen akan menjadi solusi yang cocok bagi mereka yang membutuhkan fleksibilitas tinggi dan sering bepergian. BMW juga sedang meneliti pemanfaatan teknologi hidrogen dalam produksi dan logistik.

Akio Toyoda dari Toyota Jepang (TM ) mendukung pengembangan hidrogen sebagai salah satu pilihan penggerak. Pada 2024, ia menyampaikan pandangan bahwa pangsa mobil baterai dapat mencapai sekitar 30%, dengan teknologi lain mengisi sisanya. Ini merupakan pandangannya, bukan hasil yang sudah pasti terjadi.

Toyota menawarkan Mirai, mobil sel bahan bakar hidrogen yang tersedia di pasar tertentu. Ketersediaannya dan kepraktisan pemakaiannya bergantung pada jaringan stasiun hidrogen setempat.

Terlepas dari semua minat dan pengembangan, masalah lain pada FCEV adalah akses mudah ke hidrogen bersih. Toyota juga mengakui bahwa hidrogen dalam mobil sejauh ini “belum berhasil” karena kurangnya pasokan bahan bakar, menurut kepala teknisnya, Hiroki Nakajima.

Toyota juga mengembangkan kartrid hidrogen portabel untuk berbagai penggunaan. Kartrid tersebut menyimpan bahan bakar; kartrid bukan sel bahan bakar yang menghasilkan listrik.

Terobosan Toyota: Kartrid Hidrogen Portabel

Pada Japan Mobility Show Bizweek 2024, Toyota Motor Corp (TM ) menampilkan kartrid hidrogen portabelnya. Teknologi dari pengembangan FCEV membantu memperkecil tangki agar dapat dibawa dengan tangan. Pengumuman itu tidak menyatakan bahwa kartrid telah menjadi sistem pengisian komersial yang bisa langsung dipasang pada mobil yang ada.

Sumber: Toyota

Acara ini, yang berlangsung dari 15 Oktober hingga 18 Oktober di Makuhari Messe, Prefektur Chiba, dihadiri oleh startup mobilitas yang bekerja menuju masa depan berkelanjutan. Pada acara tersebut, Toyota memamerkan teknologinya terkait netralitas karbon.

Perusahaan mengejar netralitas karbon melalui pendekatan multi‑jalur, yang mencakup mewujudkan masyarakat hidrogen dan manajemen energi terbarukan. Kedua upaya ini membantu menstabilkan pasokan energi dan mengurangi dampak lingkungan.

Kartrid hidrogen portabel adalah salah satu pengembangan utama Toyota, yang memiliki kapitalisasi pasar $267,8 miliar dengan saham diperdagangkan pada $169,55, turun 7,54% YTD. Produsen mobil pertama kali memperkenalkan prototipe kerja pada 2022 melalui anak perusahaan fokus teknologi mobilitasnya, Woven.

Kartrid ini dirancang sebagai wadah hidrogen portabel yang dapat diganti untuk memasok bahan bakar ke perangkat yang kompatibel. Hidrogen dapat digunakan oleh sistem sel bahan bakar untuk menghasilkan listrik atau sebagai bahan bakar pembakaran. Bentuknya yang menyerupai baterai besar tidak berarti cara kerja atau penggunaannya sama dengan baterai AA.

Lebih penting lagi, Toyota telah mengurangi ukuran dan berat tangki ini, sehingga dapat dibawa dengan tangan. Sebelumnya, tangki hidrogen tersebut terlalu besar dan sulit ditangani. Perusahaan mengatakan:

“Mereka dirancang untuk menjadikan hidrogen sumber energi yang akrab dan aman yang dapat digunakan dalam berbagai situasi sehari‑hari.”

Kartrid portabel menawarkan kemungkinan penggunaan hidrogen yang lebih mudah. Namun, biaya, distribusi dan pasokan hidrogen rendah karbon tetap menjadi tantangan. Pengembangan ini tidak membuktikan bahwa semua hambatan FCEV sudah teratasi atau bahwa FCEV akan melampaui mobil baterai.

Toyota juga menampilkan GR Corolla berbahan bakar hidrogen cair. Perusahaan mulai mengikuti balapan dengan Corolla berbahan hidrogen gas pada 2021, lalu beralih ke hidrogen cair untuk balapan ketahanan sejak 2023. Mobil balap tersebut menggunakan pembakaran hidrogen, bukan sistem sel bahan bakar yang sama dengan Mirai.

Toyota juga mencari mitra dan berbagai penggunaan lain untuk kartrid hidrogen portabelnya di luar kendaraan.

Kartrid dapat memasok hidrogen untuk sistem sel bahan bakar yang menghasilkan listrik atau untuk pembakaran langsung. Bersama Rinnai, Toyota mendemonstrasikan konsep kompor hidrogen. Ini menunjukkan contoh penggunaan, bukan produk rumah tangga yang sudah tersedia secara luas.

Faktanya, Toyota berencana bekerja sama dengan perusahaan untuk memasukkan kartridnya ke pasar dan menemukan berbagai aplikasinya. Dalam siaran pers resmi, perusahaan mengatakan:

“Toyota ingin mempertemukan teknologi dan gagasan berbagai perusahaan serta startup dari beragam sudut pandang, termasuk penyediaan layanan serta pengembangan dan penjualan perangkat yang menggunakan kartrid hidrogen portabel.”

Dengan langkah ini, produsen mobil, yang juga terlibat dalam keuangan dan bisnis lainnya, “akan semakin memperkuat upayanya menggunakan kartrid hidrogen portabel dan membantu menciptakan masyarakat hidrogen.”

Pemain Utama di Pasar Kendaraan Listrik Sel Bahan Bakar

Salah satu perusahaan yang aktif dalam teknologi sel bahan bakar adalah Plug Power (PLUG ). Perusahaan mengembangkan forklift berbahan bakar sel bahan bakar serta produksi dan distribusi hidrogen hijau. Pada saat artikel 2024 ini ditulis, harga sahamnya disebut US$2,08, turun 54,22% sejak awal tahun. Angka tersebut bersifat historis.

Perusahaan lain adalah Ballard Power Systems (BLDP ), yang berfokus pada solusi sel bahan bakar untuk bus, truk dan kendaraan berat. Saat artikel ditulis, sahamnya disebut US$1,66, turun 55,95% sejak awal tahun. Dalam periode yang sama, Nikola Corporation disebut mengalami penurunan 83,81%. Pada 2024, bisnis truk Nikola mencakup kendaraan sel bahan bakar dan kendaraan listrik baterai.

#1. Cummins Inc.

Saat artikel ditulis pada 2024, saham Cummins disebut diperdagangkan pada US$332,68, naik 38,87% sejak awal tahun, dengan kapitalisasi pasar US$45,59 miliar. Artikel juga mencantumkan ROE 19,55% dan imbal hasil dividen 2,19%. Angka EPS 3,79 dan P/E 24,13 yang sebelumnya disandingkan tidak konsisten dengan harga tersebut, sehingga tidak digunakan sebagai perbandingan valuasi.

Cummins, yang dikenal melalui mesin dieselnya, juga berinvestasi dalam teknologi hidrogen dan sel bahan bakar kendaraan komersial. Untuk kuartal kedua 2024, perusahaan melaporkan pendapatan US$8,8 miliar dan laba bersih US$726 juta. EBITDA setara dengan 15,3% penjualan, sedangkan laba per saham dilusian sebesar US$5,26.

Setelah mengakuisisi saham pengendali Hydrogenics pada 2019 dalam transaksi bernilai sekitar US$290 juta, Cummins mengembangkan teknologi sel bahan bakar dan elektroliser. Pada 2023, perusahaan juga mengumumkan pembelian kepemilikan Air Liquide (AIL.DE ) sebesar 19% di Hydrogenics sehingga menjadi pemilik penuh. Menurut Cummins, langkah ini memperkuat komitmennya terhadap teknologi dekarbonisasi.

Pada 2022, Cummins mulai menyediakan sistem sel bahan bakar membran pertukaran proton (PEM) kepada Scania untuk 20 kendaraan. Kerja sama hidrogen mereka dimulai pada 2020, ketika empat truk listrik Scania dengan sel bahan bakar Cummins beroperasi dalam proyek percontohan bersama ASKO di Norwegia.

Pada 2024, perusahaan mengumumkan integrasi perangkat lunak dan elektronika daya untuk mengoptimalkan kinerja kendaraan listrik baterai dan sel bahan bakar. Accelera, bisnis teknologi tanpa emisi Cummins, juga meluncurkan versi baru sistem sel bahan bakar hidrogen. FCE300 dan FCE150 dirancang untuk meningkatkan daya tahan, efisiensi sistem dan kepadatan daya bagi aplikasi yang lebih besar.

“Melalui inovasi berkelanjutan, pengujian di lapangan dan kerja sama dengan pelanggan serta mitra untuk menyesuaikan solusi, kami terus meningkatkan teknologi generasi berikutnya dan mempercepat adopsi serta peralihan menuju nol emisi.”

— Amy Davis, Presiden Accelera

Kesimpulan

Hidrogen adalah gas yang tidak berwarna, tidak berasa, tidak berbau dan mudah terbakar. Sebagai pembawa energi, hidrogen berpotensi digunakan dalam berbagai aplikasi. Penyimpanan dan pengangkutannya memerlukan sistem khusus serta menambah biaya dan kebutuhan energi.

Di industri otomotif, dengan efisiensi tinggi dan profil energi bersih, teknologi sel bahan bakar hidrogen menawarkan alternatif yang menarik dibandingkan EV berbaterai. Lebih penting lagi, energi bersih ini tidak hanya tidak menghasilkan CO₂ selama penggunaan, tetapi emisi CO₂ dapat diminimalkan lebih lanjut selama proses produksi dengan menggunakan sumber energi terbarukan seperti tenaga surya dan angin.

Walaupun adopsi FCEV menghadapi tantangan, inovasi seperti kartrid hidrogen portabel Toyota dapat membuka jalan bagi penggunaan yang lebih luas. Dengan demikian, hidrogen dapat diharapkan memberikan kontribusi yang semakin penting bagi mobilitas berkelanjutan.