Sumur Minyak yang Didaur Ulang: Bidang Baru dalam Penyimpanan Energi Hijau

Suhu rata‑rata permukaan global sudah sekitar 1,2 °C di atas tingkat pra‑industri, menyebabkan peristiwa cuaca ekstrem yang mengancam manusia, hewan, dan infrastruktur.

Sektor energi adalah salah satu penyumbang utama polusi dan pemanasan global, dengan pembakaran bahan bakar fosil menjadi sumber utama emisi gas rumah kaca (GHG) dan polutan udara. Hal ini memicu gerakan transisi energi, yaitu peralihan dari bahan bakar fosil ke sumber energi terbarukan, seperti angin dan matahari.

Transisi energi terbarukan sedang mempercepat dengan tujuan menciptakan sistem energi nol karbon pada tahun 2050. 

Kenaikan Energi Terbarukan – Namun dengan Syarat

Kapasitas tenaga terbarukan mengalami peningkatan besar pada tahun 2024, mencapai 4,448 gigawatt (GW), menurut International Renewable Energy Agency (IRENA). 

Penambahan 585 GW tahun lalu sebenarnya mewakili 92,5 % dari total ekspansi kapasitas dan tingkat pertumbuhan tahunan rekor (15,1 %).

“Pertumbuhan berkelanjutan energi terbarukan yang kami saksikan setiap tahun menjadi bukti bahwa energi terbarukan secara ekonomi layak dan mudah diterapkan. Setiap tahun mereka terus memecahkan rekor ekspansi mereka sendiri, namun kami juga menghadapi tantangan yang sama berupa disparitas regional yang besar dan waktu yang terus berdetak karena batas waktu 2030 semakin dekat.” 

– Direktur Jenderal IRENA Francesco La Camera

Di antara jenis-jenis energi terbarukan, energi surya mencatat ekspansi kapasitas tertinggi sebesar 32,2 %, mencapai 1,865 GW. Di dalamnya, fotovoltaik surya meningkat sebesar 451,9 GW tahun lalu, dengan China saja menambahkan 278 GW ke total ekspansi, diikuti India dengan 24,5 GW.

Energi surya diikuti oleh energi angin, yang tumbuh 11,1 %, meskipun ekspansi sedikit menurun menjadi kapasitas 1,133 GW. Ekspansi ini didominasi oleh China dan AS.

Kapasitas pembangkit listrik tenaga air, tidak termasuk pembangkit penyimpanan pompa, naik menjadi 1,283 GW, kembali dipimpin oleh China. Bioenergi juga meningkat sebesar 4,6 GW, dengan China dan Prancis masing‑masing menambahkan 1,3 GW. Selandia Baru memimpin ekspansi energi panas bumi, yang meningkat sebesar 0,4 GW secara keseluruhan.

Meskipun sumber energi terbarukan menawarkan cara menjanjikan untuk mempercepat transisi energi, energi hijau seperti angin dan surya bersifat intermiten. Hal ini memerlukan cara yang lebih baik untuk menyimpan energi guna penggunaan di kemudian hari.

Sebagai solusi, peneliti di Penn State mengusulkan penggunaan kembali sumur minyak dan gas yang sudah habis untuk penyimpanan energi udara terkompresi berbantuan panas bumi (GA‑CAES), yang berpotensi meningkatkan efisiensi sistem penyimpanan energi sebesar 9,5 %.

Menurut penulis korespondensi studi, Arash Dahi Taleghani, yang merupakan profesor teknik perminyakan dan gas alam di Penn State:

“Masalahnya adalah kadang ketika kami membutuhkan energi, tidak ada sinar matahari atau tidak ada angin. Itu menjadi hambatan besar bagi perluasan lebih lanjut sebagian besar energi terbarukan yang tersedia bagi kami. Karena itu sangat penting memiliki kapasitas penyimpanan untuk mendukung jaringan listrik.”

Solusi Penyimpanan Energi Skala Besar dan Durasi Panjang

Penyimpanan energi adalah kunci untuk sistem energi yang stabil, dapat diandalkan, dan berkelanjutan. Dengan menangkap energi yang dihasilkan untuk penggunaan di kemudian hari, ia memungkinkan integrasi sumber terbarukan yang intermiten, meningkatkan stabilitas jaringan, dan memaksimalkan pemanfaatan tenaga angin dan surya. Selain itu, ia mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil, yang pada gilirannya menurunkan emisi gas rumah kaca.

Tidak hanya itu. Penyimpanan energi meningkatkan ketahanan energi selama peristiwa cuaca ekstrem dan mendukung elektrifikasi sektor transportasi. Ia juga penting dalam memperluas akses energi di daerah terpencil dan menciptakan peluang ekonomi. 

Jadi, penyimpanan energi sangat penting untuk mencapai masa depan energi bersih dan berkelanjutan. Saat ini, ada berbagai cara untuk menyimpan energi, dengan Penyimpanan Energi Udara Terkompresi (CAES) menjadi salah satunya.

CAES, seperti namanya, adalah teknologi yang mengompresi udara dan menyimpannya. Cara kerjanya adalah ketika permintaan listrik rendah, energi surplus digunakan untuk mengompresi udara dan kemudian disimpan dalam tangki atau di bawah tanah. Ketika permintaan listrik tinggi, udara terkompresi dilepaskan untuk menggerakkan turbin dan menghasilkan listrik. 

Teknologi ini telah diselidiki secara serius dan tersedia secara komersial selama lebih dari setengah abad, berkat kemampuannya menyimpan sejumlah besar energi untuk periode waktu yang lama.

Selain menawarkan penyimpanan skala besar dan durasi panjang, sistem CAES dapat dengan mudah diskalakan untuk memenuhi berbagai kebutuhan penyimpanan energi. Juga, ia menggunakan udara yang bersih dan mudah didapat, menjadikannya teknologi penyimpanan energi hijau. Akibatnya, CAES menarik minat yang semakin besar dari investor, utilitas, dan pemerintah.

Tentu saja, ada kelemahan berupa efisiensi siklus balik yang lebih rendah, waktu respons yang lebih lambat, dan biaya modal yang tinggi. Oleh karena itu, penelitian di bidang ini berfokus pada peningkatan efisiensi dan biaya sistem CAES.

Penelitian terbaru, yang didukung oleh Departemen Energi AS, berfokus pada peningkatan efisiensi ekonomi CAES.

Pendekatan Baru untuk Penyimpanan Energi Hijau

Metode penyimpanan energi skala besar seperti CAES telah menarik banyak perhatian untuk menyeimbangkan pasokan dan permintaan energi.

Selama beberapa dekade terakhir, teknologi CAES telah matang secara signifikan dan beberapa fasilitas CAES telah dibangun. Misalnya, proyek Bethel Energy Center (324 MW) dan pembangkit CAES Mclntosh (110 MW) di AS.

Sebagian besar pembangkit CAES yang ada, bagaimanapun, bersifat diabatik, catat studi baru, dipublikasikan di Journal of Energy Storage.

Ini berarti mereka kehilangan panas selama kompresi dan tidak memiliki opsi penggunaan kembali. Selain itu, penggunaan bahan bakar fosil untuk memperluas udara menyebabkan emisi GHG tambahan dan mengurangi efisiensi sistem.

Sementara A‑CAES (adiabatic compressed air energy storage) menyelesaikan masalah ini dengan menyimpan panas yang dihasilkan selama kompresi dan menggunakannya kembali sebelum ekspansi, hanya ada sejumlah terbatas pembangkit percontohan karena investasi awal yang lebih tinggi dan kebutuhan kontainer bertekanan tinggi dengan kapasitas volume besar untuk penyimpanan udara yang sangat efisien.

Jadi, penelitian menyelidiki kelayakan menggabungkan sumur minyak dan gas yang ditinggalkan (AOGW) dalam pengembangan CAES menggunakan model konseptual, matematis, dan numerik untuk memecahkan masalah.

Menurut Environmental Protection Agency, diperkirakan ada 3,9 juta sumur yang sudah habis tersebut, menawarkan peluang besar. 

Jumlah sumur yatim piatu yang meningkat biasanya kurang perawatan dan pemantauan yang tepat serta menimbulkan risiko tinggi kebocoran gas rumah kaca, pencemaran air tanah, dan kontaminasi tanah.

Untuk mengatasi masalah ini, pemerintah AS telah melakukan beberapa upaya, termasuk $560 juta yang diberikan kepada 24 negara bagian untuk menutup, menutup rapat, dan mereklamasi sumur-sumur ini. Undang‑Undang Investasi Infrastruktur dan Lapangan Kerja (IIJA) juga mengalokasikan $4,75 miliar untuk memperbaiki dan memantau sumur-sumur ini di seluruh negeri.

Namun, meskipun upaya tersebut, AOGW tetap menjadi tantangan besar bagi pemerintah. Menggunakan kembali sumur yatim piatu ini sebagai aset untuk energi terbarukan dan mengintegrasikannya ke dalam transisi energi menawarkan solusi solid untuk masalah ini.

Setelah semua, ruang bawah tanah ini menawarkan beberapa keunggulan unik, seperti stabilitas dan isolasi alami, yang membuatnya ideal untuk berbagai teknologi penyimpanan energi. Menggunakannya kembali menghidupkan kembali situs yang ditinggalkan, mengurangi jejak karbon produksi energi, dan bahkan dapat diintegrasikan dengan sistem energi lainnya.

Penelitian mengusulkan penggunaan sumur yang ditinggalkan ini sebagai kontainer CAES yang murah dengan menutup rapat dan mengubah strukturnya. Penelitian juga mengusulkan penggunaan panas bumi bawah tanah untuk memanaskan udara yang disimpan lebih lanjut dan meningkatkan tekanannya.

Penelitian ini dilakukan sebagai bagian dari Repurposing Center for Energy Transition (ReCET) milik Penn State, yang bertujuan memanfaatkan kembali infrastruktur energi fosil yang ada untuk aplikasi transisi energi, khususnya di komunitas energi legacy.

Solusi Win‑Win untuk Semua Pemangku Kepentingan

Dengan biaya awal yang membatasi pengembangan komersial pembangkit CAES, para ilmuwan mengusulkan sistem penyimpanan energi udara terkompresi berbantuan panas bumi menggunakan sumur minyak dan gas yang ditinggalkan, yang mereka temukan dapat meningkatkan efisiensi sebesar 9,5 %.

Ini berarti jumlah energi yang disimpan di dalamnya dapat dipulihkan lebih banyak dan diubah menjadi listrik.

“Peningkatan efisiensi ini dapat menjadi pengubah permainan untuk membenarkan ekonomi proyek penyimpanan energi udara terkompresi. Di samping itu, kami dapat secara signifikan menghindari biaya awal dengan menggunakan sumur minyak dan gas yang sudah tidak berproduksi. Ini bisa menjadi situasi win‑win.”

– Taleghani

Menggunakan kembali sumur-sumur ini, yang telah kehilangan kelayakan ekonominya untuk produksi minyak atau gas, akan memungkinkan operator mengakses panas bumi di formasi batuan panas di bawah tanah. Hal ini akan menghilangkan biaya awal berat untuk pengeboran sumur baru, berpotensi meningkatkan keuntungan mereka, dan membuat teknologi lebih menarik.

Menurut penelitian, memanfaatkan fasilitas yang sudah ada meningkatkan kelayakan ekonomi, dan menggunakan energi panas bumi dari reservoir sekitarnya lebih lanjut meningkatkan efisiensi sistem. 

Keuntungan lain dari menggunakan sumur yang dipanaskan ini adalah mereka berpotensi menyimpan lebih banyak energi karena ketika suhu meningkat, udara terkompresi meningkat tekanannya. Tim menggunakan simulasi pemodelan numerik untuk menemukan bahwa menempatkan sistem CAES di sumur yatim piatu ini secara substansial meningkatkan suhu udara dalam sistem. Menurut Taleghani:

“Tanpa memanfaatkan pengaturan panas bumi, Anda tidak akan mendapatkan angka yang cukup menggembirakan.” 

Selain itu, “mengebor sumur baru mungkin tidak dapat membenarkan ekonomi jenis penyimpanan ini. Tetapi dengan menggabungkan dua faktor ini, dan dengan bolak‑balik melalui pemodelan dan simulasi, kami menemukan ini bisa menjadi solusi yang sangat baik,” tambah Taleghani. 

Selain membantu CAES memainkan peran kunci dalam transisi energi bersih dengan mengatasi masalah sifat intermiten sumber terbarukan, penggunaan kembali sumur minyak dan gas yang ditinggalkan juga dapat membantu mengurangi dampak lingkungan dari sumur yang habis.

Pemanfaatan kembali dapat lebih lanjut menyediakan peluang kerja baru di wilayah dengan tradisi industri energi yang kuat. Pennsylvania menjadi contoh baik, dengan perkiraan 300.000 sumur yang ditinggalkan.

Kerusakan pada sumur-sumur ini atau penutupan yang tidak tepat dapat menyebabkan metana bocor ke atmosfer dan air tanah. Jadi, proposal repurposing oleh peneliti “pada dasarnya membunuh dua burung dengan satu batu.”

“Pertama, kami menutup sumur-sumur ini. Itu menghentikan potensi kebocoran apa pun. Dan kemudian jika kami memanfaatkan sumur-sumur ini untuk penyimpanan energi, kami masih menggunakan infrastruktur yang ada di komunitas ini. Itu berpotensi mempertahankan pekerjaan di daerah tersebut dan memungkinkan komunitas menjadi bagian dari masa depan energi.” 

– Taleghani

Mengenai penerapan dunia nyata dari pendekatan yang dapat menyediakan metode penyimpanan energi terbarukan yang biaya‑efektif dan berkelanjutan dengan memanfaatkan infrastruktur yang ada, implementasinya dapat dimulai dalam 5 hingga 7 tahun ke depan, tergantung pada penelitian lebih lanjut dan persetujuan regulasi.

Perusahaan Inovatif

NextEra Energy, Inc.

Perusahaan energi bersih terkemuka, NextEra Energy (NEE ) berkantor pusat di Florida dan berinvestasi dalam pembangkit energi terbarukan serta solusi penyimpanan energi canggih, termasuk teknologi CAES. 

NextEra Energy memiliki Florida Power & Light Company (FPL), utilitas listrik terbesar di Amerika. FPL menyediakan listrik bersih, terjangkau, dan andal kepada sekitar 12 juta orang di seluruh Florida. Bulan lalu, FPL mengajukan permohonan empat tahun kepada Florida Public Service Commission (PSC) untuk menetapkan tarif baru setelah perjanjian tarif dasar saat ini berakhir tahun ini. 

Menurut proposal, mulai 2026 hingga 2029, tagihan listrik 1.000‑kWh pelanggan residensial akan sekitar 20 % lebih rendah dibandingkan dua dekade sebelumnya setelah disesuaikan dengan inflasi. Sementara itu, tagihan pelanggan usaha kecil‑menengah akan meningkat dengan rata‑rata tahunan antara 1 % hingga 5 %.

Bisnis energi bersih NextEra — NextEra Energy Resources — adalah generator terbesar energi terbarukan dari matahari dan angin, bersama dengan penyimpanan baterai. Perusahaan juga menghasilkan listrik bersih dari pembangkit nuklir komersialnya. Terdapat total tujuh unit semacam itu yang tersebar di New Hampshire, Wisconsin, dan Florida.

Mengenai keuangan perusahaan, NextEra, yang memiliki kapitalisasi pasar $143.4 miliar, melaporkan laba bersih berdasarkan GAAP sebesar $1.203 miliar, $0.58 per saham, untuk kuartal keempat 2024 dan $0.53 per saham pada basis yang disesuaikan.

Untuk tahun penuh 2024, laba bersih berdasarkan GAAP adalah $6.946 miliar, atau $3.37 per saham, dan laba yang disesuaikan adalah $7.063 miliar, atau $3.43 per saham, yang merupakan peningkatan lebih dari 8 % dibandingkan tahun sebelumnya.

“NextEra Energy memiliki tahun eksekusi yang luar biasa pada 2024,” kata CEO John Ketchum, sambil mencatat bahwa perusahaan menghasilkan lebih banyak listrik serta berinvestasi lebih banyak dalam infrastruktur energi dibandingkan perusahaan lain di AS. 

Pada 2024, perusahaan menempatkan sekitar 8,7 gigawatt proyek energi terbarukan dan penyimpanan baru ke dalam layanan. CEO Ketchum menyatakan:

“Dengan pengalaman di setiap bagian rantai nilai energi, NextEra Energy berada pada posisi yang tepat untuk memanfaatkan peluang yang ada di depan dan peningkatan permintaan listrik yang terjadi sekarang di AS.”

Saat penulisan ini, saham NEE diperdagangkan pada $69.73, turun 2.73 % YTD. Dividen yang dibayarkan perusahaan cukup menarik, meskipun pada 3.25 %.

Awal tahun ini, perusahaan mengumumkan rencananya memperluas pembangkit gas alam dan nuklir untuk memenuhi permintaan listrik yang meningkat. Ledakan AI telah menjadi faktor pendorong terbesar bagi peningkatan signifikan konsumsi listrik AS, selain peningkatan elektrifikasi ekonomi. Hal ini menciptakan permintaan untuk pembangkit gas baru dan menghidupkan kembali minat pada energi nuklir.

Untuk memenuhi permintaan ini, NextEra Energy telah bermitra dengan GE Vernova (GEV ) (NYSE: GEV) yang memiliki kapitalisasi pasar $87.65 miliar. Menurut GE Vernova, pusat data lebih memilih gas daripada angin dan matahari, dengan pesanan turbin gas lebih dari dua kali lipat menjadi 20 gigawatt tahun lalu dan diperkirakan akan lebih kuat tahun ini, karena mereka membutuhkan daya sepanjang waktu. 

Dengan bantuan produsen turbin gas, perusahaan akan melayani kebutuhan daya pusat data. 

“Gagasan ini adalah menargetkan pelanggan beban besar dan melakukannya secara terintegrasi dimana kami dapat menggabungkan pembangkit berbahan bakar gas dengan energi terbarukan dan penyimpanan baterai.”

– Ketchum said back in late January

NextEra juga telah memulai proses restart pembangkit nuklirnya di Iowa, Duane Arnold Energy Center, yang ditutup pada 2019. Untuk ini, mereka mengajukan permohonan kepada Komisi Regulasi Nuklir AS untuk perubahan lisensi dan menargetkan agar beroperasi kembali pada akhir 2028.

Musim panas lalu, NextEra Energy Foundation juga mendanai pusat berbasis AI senilai $1 juta dari College of Engineering and Computer Science, Florida Atlantic University. Proyek ini memiliki layar dinding‑ke‑dinding, meniru smart grid FPL untuk peristiwa cuaca ekstrem.

Pada April, Ketchum juga membagikan potensi pasar energi terbarukan dan penyimpanan energi untuk tiga kali lipat ukuran dalam tujuh tahun ke depan dibandingkan tujuh tahun sebelumnya, didorong oleh meningkatnya permintaan dari pembangunan pusat data.

Pengembang pusat data menginginkan energi berbiaya rendah, kontribusi pada dekarbonisasi, dan lokasi yang tepat untuk kecepatan ke pasar. Selain itu, manufaktur chip dan industri minyak dan gas juga sedang beralih ke listrik, menghasilkan “permintaan listrik yang signifikan.”

Berita Terbaru tentang Next Era Energy, Inc.

Kesimpulan

Perjalanan menuju emisi net‑zero melibatkan energi terbarukan sebagai komponen kritis yang dapat membantu mengurangi bahan bakar fosil dengan menyediakan sumber energi bersih. Revolusi energi bersih dan hijau, bagaimanapun, memerlukan solusi penyimpanan energi skala besar yang menjanjikan.

Sementara penyimpanan energi udara terkompresi (CAES) menawarkan solusi, ia memiliki masalah sendiri berupa efisiensi rendah dan biaya tinggi. Namun penelitian terbaru menawarkan pendekatan inovatif untuk secara signifikan mengurangi investasi awal dan meningkatkan efisiensi.

Memanfaatkan kembali sumur minyak dan gas yang ditinggalkan untuk aplikasi penyimpanan energi dan mengintegrasikan energi panas bumi ke dalam sistem lebih lanjut meningkatkan efisiensi dan sekaligus mengurangi dampak lingkungan.

Pengaturan baru ini merupakan kemajuan signifikan dalam solusi energi berkelanjutan, menawarkan jalur menuju sistem CAES yang lebih bersih, lebih menguntungkan, serta masa depan energi yang lebih tangguh dan ramah lingkungan!

Klik di sini untuk daftar saham energi terbarukan teratas.