Top Banner
0 8 1 0 6 5 8 6 4 0 1 P B Kode Lembaga Kode Program 01/02/06 Kode Kegiatan Kode Output Kode Prioritas PN/PB/PL LAPORAN AKHIR PROGRAM: (081.01.06) PROGRAM PENGKAJIAN DAN PENERAPAN TEKNOLOGI KEGIATAN: (5864) LAYANAN TEKNOLOGI BATERAI UNTUK MOBIL LISTRIK SUB KEGIATAN (5864.01.01) PEREKAYASAAN TEKNOLOGI BATERAI UNTUK MOBIL LISTRIK BALAI BESAR TEKNOLOGI ENERGI BADAN PENGKAJIAN DAN PENERAPAN TEKNOLOGI 2016
56

LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Mar 18, 2019

Download

Documents

phamthu
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

0 8 1 0 6 5 8 6 4 0 1 P BKode

Lembaga

KodeProgram01/02/06

Kode Kegiatan KodeOutput

KodePrioritas

PN/PB/PL

LAPORAN AKHIR

PROGRAM:(081.01.06)

PROGRAM PENGKAJIAN DAN PENERAPAN TEKNOLOGI

KEGIATAN:(5864)

LAYANAN TEKNOLOGI BATERAI UNTUK MOBIL LISTRIK

SUB KEGIATAN(5864.01.01)

PEREKAYASAAN TEKNOLOGI BATERAIUNTUK MOBIL LISTRIK

BALAI BESAR TEKNOLOGI ENERGIBADAN PENGKAJIAN DAN PENERAPAN TEKNOLOGI

2016

Page 2: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 1

Program Document

(Lanjutan)

Balai Besar Teknologi EnergiBadan Pengkajian dan Penerapan Teknologi

Tahun 2016

Dibuat oleh : Diperiksa oleh Disetujui oleh :

CHIEF ENGINEER PROGRAM MANAGER KEPALA PROGRAM

Drs. Adjat Sudrajat, MSc Ir. Nur Aryanto Aryono Dr.-Ing.Oo Abdul Rosyid, MSc

Judul Program

PEREKAYASAAN TEKNOLOGI BATERAIUNTUK MOBIL LISTRIK

Page 3: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 2

KATA PENGANTAR

Page 4: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 3

DAFTAR ISI

Hal.

Abstrak………………………………………………………………………………………… 2Daftar Isi……………………………………………………………………………………… 3Daftar Gambar………………………………………………….................................... 4Daftar Tabel …………………………………………………....................................... 5

I. PENDAHULUAN…………………………………………………………….1.1 Inti Kegiatan, Keunikan, dan Keunggulan Teknologi………………………….1.2 Keterikatan Urgensi Kegiatan………………………………………………………….1.3 Keterikatan Kegiatan dengan Renstra BPPT 2015-2019……………………..1.4 Deskripsi Teknologi yang Digunakan……………………………………………………..

66778

II. TUJUAN DAN SASARAN……………………………………………..….. 9

III. PELAKSANAAN KEGIATAN……………………………………………… 9

3.1 Sistem Tata Kerja Kerekayasaan……………………………………………………..3.2 Kontribusi Tiap WBS dalam Pelaksanaan Program…………………………..

1011

IV. HASIL KEGIATAN DAN PEMBAHASAN………………………….…… 14

4.1 Deskripsi Hasil Capaian Kegiatan Hingga Akhir 2016............................4.2 Pemetaan Kegiatan................................................................................4.3 Hasil Capaian Kegiatan Berjalan terhadap TRL (Self Assessment)......4.4 Mitra dan Peran dalam Pelaksanaan Kegiatan......................................4.5 Kendala-kendala yang dialami (SDM, anggaran, fasilitas, dll)...............

1453545455

V. KESIMPULAN DAN SARAN……………………………………………… 58

5.1 Kesimpulan………………………………………………………………………………….5.2 Saran…………………………………………………………………………………………..

5858

VI. ISIAN FORM A DAN FORM B…………………………………………… 59

Page 5: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 4

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1 Struktur Organisasi Perekayasaan ..................................................... 12Gambar 4.1 Stasiun pengisian baterai umum ....................................................... 17Gambar 4.2 Klasifikasi Battery charging station .................................................... 18Gambar 4.3 Inverter ........................................................................................... 19Gambar 4.4 BMS ................................................................................................ 19Gambar 4.5 Komponen Stasiun Pengisian Baterai ................................................. 20Gambar 4.6 Contoh Stasiun Pengisian Baterai ...................................................... 21Gambar 4.7 PV Array 600 Wp yang dipasang pada Rooftop gedung B2TE.............. 22Gambar 4.8 Sistem kontrol dan pengisian baterai lithium ...................................... 23Gambar 4.9 Profil beban pengisian baterai mobil listrik ......................................... 24Gambar 4.10 Profil Produksi dan Konsumsi Energi Listrik ...................................... 25Gambar 4.11 Komposisi total biaya sistem PLTS berdasarkan jenis komponen........ 26Gambar 4.12 Komposisi total biaya sistem PLTS berdasarkan jenis biaya ............... 27Gambar 4.13 Konfigurasi Mobil Listrik .................................................................. 28Gambar 4.14 HEV............................................................................................... 28Gambar 4.15 Plug-inVehicle (PHEV)..................................................................... 29Gambar 4.16 BEV ............................................................................................... 30Gambar 4.17 Contoh baterai lithium pada mobil listrik .......................................... 33Gambar 4.18 Sampel Uji Baterai Lithium LiFePO4, 40 AH/12V................................ 35Gambar 4.19 Fasilitas uji baterai di B2TE ............................................................. 36Gambar 4.20 Hasil Uji Kapasitas Baterai Lithium-ion ............................................. 38Gambar 4.21 Hasil Uji Siklus Baterai Lithium-ion................................................... 39Gambar 4.22 Lithium-ion reaction........................................................................ 47Gambar 4.23 Cycle life, moderate climate ............................................................ 50Gambar 4.24 Cycle life, extreme climate .............................................................. 50Gambar 4.25 Capacity vs. Discharge Rate ............................................................ 51Gambar 4.26 Lithium-ion safety mechanisms ....................................................... 52Gambar 4.27 Perbandingan Tegangan ................................................................. 53Gambar 4.27 Kegiatan penelitian di UGM ............................................................ 59

Gambar 4.29 Lab Kimia Pembuatan Elektroda LiFePO4 ....................................... 61

Gambar 4.30 Bahan-bahan material pembuatan Elektroda ................................... 61

Page 6: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 5

DAFTAR TABEL

Tabel 3-1 Pelaksana Kegiatan.............................................................................. 10Tabel 3-2 Rencana Kegiatan 2015 ....................................................................... 13Tabel 3-3 Output Sistem Tata Kerja Kerekayasaan.................................................. 14Tabel 4-1 Komponen Sistem Pengisian Baterai dengan PLTS Hybrid ...................... 25Tabel 4-2 Produksi dan konsumsi energi listrik ..................................................... 26Tabel 4-3 Net Present Costs ................................................................................ 26Tabel 4-4 Hasil Uji Kapasitas Awal ....................................................................... 38Tabel 4-5 Hasil Uji kapasitas sisa setelah 150 siklus pertama................................. 38Tabel 4-5 Metode yang Digunakan Uji Arus It Didefinisikan Dalam IEC 61434......... 42Tabel 4-6 Contoh Arus Charge dan Discharge....................................................... 43Tabel 4-7 Perbandingan Kategori Baterai Lithium-ion........................................... 48Tabel 4-8 Perbandingan Teknologi Baterai ........................................................... 48Tabel 4-9 Laporan pelaksanaan kegiatan Triwulan IV ............................................... 54Tabel 4-10 Realisasi Capaian Hasil Kegiatan 2015 .................................................... 54Tabel 4-11 Perbandingan teknologi mobil listrik di beberapa lembaga/universitas ... 63Tabel 4-12 Mitra dan Peran Mitra ................................................................................ 8

Page 7: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 6

ABSTRAK

Baterai merupakan komponen utama untuk mensukseskan pengembangan mobil listriknasional. Dimasa lalu mobil listrik banyak menggunakan baterai jenis lead-acid yangmempunyai densitas rendah (sekitar 30 wh/kg) sehingga diperlukan baterai dalam jumlahbesar, serta massa baterai yang berat untuk menempuh jangkauan yang relatif dekat.

Disamping itu masa pengisian ulang yang lama menyebabkan mobil listrik belumdapat menyamai popularitas mobil bermotor bakar. Hal ini pula yang menyebabkan banyakhasil penelitian mobil listrik yang dilakukan lembaga riset maupun universitas di Indonesiakurang dapat berkembang. Performansi keseluruhan dari mobil listrik sangat dipengaruhioleh berat kendaraan tersebut, sehingga mobil listrik yang berat akibat menggunakanbanyak baterai terbukti boros energi listrik, kecepatan dan torsi tidak memuaskan, sehinggamengurangi animo masyarakat untuk memilih mobil listrik sebagai sarana transportasi.Berdasarkan hal tersebut diperlukan suatu jenis baterai yang mempunyai densitas energiyang tinggi, ringan, dan dapat di isi ulang dalam waktu singkat.

Dewasa ini ditemukan teknologi baterai lithium, yang membangkitkan kembali gairahdalam mengembangkan mobil listrik. Baterai Lithium-ion pertama kali ditemukan oleh M.S.Whittingham pada tahun 1970 yang menggunakan titanium(II) sulfide sebagai katoda danlithium metal sebagai anoda. Dengan penelitian yang intensif selama lebih dari 20 tahun,akhirnya pada tahun 1991 Sony memproduksi secara komersial lithium-ion baterai pertamakalinya. Sejak produksi komersial tahun 1991, produksi Lithium-ion baterai mengalamikenaikan yang sangat pesat karena telah membuat revolusi didunia elektronik. Kenaikanproduksi lithium-ion baterai pada tahun 2007 mencapai 22.4% di Jepang. Saat ini negaraJepang merupakan produsen baterai terbesar yang dimiliki oleh Sony, Panasonic, danToshiba. Lithium-ion baterai juga merupakan pemimpin produk beterai yang menguasai46% atau sekitar 4 milliar US dollar pangsa pasar pada tahun 2007.

Baterai lithium mempunyai energi densitas sekitar 3 – 4 kali lebih besar dibandingkanbaterai lead acid. Dengan demikian, berat dan masa baterai pada mobil listrik dapat lebihditekan, untuk menempuh jarak yang lebih jauh.

Disamping itu, penerapan mobil listrik perlu didukung dengan stasiun pengisian ulangbaterai yang memadai dan handal. Karena itu dalam studi ini akan dilakukan kajianterhadap teknologi baterai lithium dan stasiun pengisian ulang baterai dengan teknologihybrid dan fast charging. Melalui pendekatan tersebut diatas diharapkan akan dapatdiketahui secara komprehensip, seberapa besar tingkat kelayakan teknis apabila suatustasiun pengisian ulang baterai kendaraan listrik dengan menggunakan teknologi ini,dijadikan sebagai pendukung penyediaan energi bagi kendaraan listrik.

Penelitian ini akan dilaksanakan melalui pendekatan pendalaman terhadap keunggulan dankelemahan yang berkaitan dengan semua aspek teknis meliputi:

1. Konsep dasar dan perancangan stasiun pengisian ulang baterai (battery chargingstation) dengan menggunakan teknologi hybrid dan fast charging.

2. Kajian tentang disain dan kinerja baterai lithium yang digunakan pada mobil listrik

Hasil kegiatan tahun 2016 diantaranya adalah: pengembangan teknologi hybridbattery charging station, dan pengujian baterai lithium untuk aplikasi PLTS.

.

Page 8: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 7

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Inti Kegiatan, Keunikan, dan Keunggulan Teknologi

Baterai merupakan komponen utama untuk mensukseskan pengembangan mobil

listrik nasional. Dimasa lalu mobil listrik banyak menggunakan baterai jenis lead-acid

yang mempunyai densitas rendah (sekitar 30 wh/kg) sehingga diperlukan baterai

dalam jumlah besar, serta massa baterai yang berat untuk menempuh jangkauan

yang relatif dekat.

Disamping itu masa pengisian ulang yang lama menyebabkan mobil listrik

belum dapat menyamai popularitas mobil bermotor bakar. Hal ini pula yang

menyebabkan banyak hasil penelitian mobil listrik yang dilakukan lembaga riset

maupun universitas di Indonesia kurang dapat berkembang. Performansi

keseluruhan dari mobil listrik sangat dipengaruhi oleh berat kendaraan tersebut,

sehingga mobil listrik yang berat akibat menggunakan banyak baterai terbukti boros

energi listrik, kecepatan dan torsi tidak memuaskan, sehingga mengurangi animo

masyarakat untuk memilih mobil listrik sebagai sarana transportasi. Berdasarkan hal

tersebut diperlukan suatu jenis baterai yang mempunyai densitas energi yang tinggi,

ringan, dan dapat di isi ulang dalam waktu singkat.

Dewasa ini ditemukan teknologi baterai lithium, yang membangkitkan kembali

gairah dalam mengembangkan mobil listrik. Baterai Lithium-ion pertama kali

ditemukan oleh M.S. Whittingham pada tahun 1970 yang menggunakan titanium(II)

sulfide sebagai katoda dan lithium metal sebagai anoda. Dengan penelitian yang

intensif selama lebih dari 20 tahun, akhirnya pada tahun 1991 Sony memproduksi

secara komersial lithium-ion baterai pertama kalinya. Sejak produksi komersial tahun

1991, produksi Lithium-ion baterai mengalami kenaikan yang sangat pesat karena

telah membuat revolusi didunia elektronik. Kenaikan produksi lithium-ion baterai

pada tahun 2007 mencapai 22.4% di Jepang. Saat ini negara Jepang merupakan

produsen baterai terbesar yang dimiliki oleh Sony, Panasonic, dan Toshiba. Lithium-

ion baterai juga merupakan pemimpin produk beterai yang menguasai 46% atau

sekitar 4 milliar US dollar pangsa pasar pada tahun 2007.

Page 9: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 8

Baterai lithium mempunyai energi densitas sekitar 3 – 4 kali lebih besar

dibandingkan baterai lead acid. Dengan demikian, berat dan masa baterai pada

mobil listrik dapat lebih ditekan, untuk menempuh jarak yang lebih jauh.

Penerapan baterai untuk aplikasi mobil listrik perlu didukung dengan stasiun

pengisian ulang baterai yang memadai dan handal. Karena itu dalam studi ini akan

dilakukan kajian terhadap teknologi baterai lithium dan stasiun pengisian ulang

baterai dengan teknologi hybrid dan fast charging. Melalui pendekatan tersebut

diatas diharapkan akan dapat diketahui secara komprehensip, seberapa besar

tingkat kelayakan teknis apabila suatu stasiun pengisian ulang baterai kendaraan

listrik dengan menggunakan teknologi ini, dijadikan sebagai pendukung penyediaan

energi bagi kendaraan listrik.

Penelitian ini akan dilaksanakan melalui pendekatan pendalaman terhadap

keunggulan dan kelemahan yang berkaitan dengan semua aspek teknis meliputi:

karakteristik baterai lithium LiFePO4, kajian pengembangan stasiun pengisian ulang

baterai hybrid (hybrid battery charging station), serta kajian tentang penerapan

baterai lithium yang digunakan pada aplikasi mobil listrik dan atau sistem PLTS

(Fotovoltaik).

1.2 Urgensi Kegiatan

Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil

khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya terhadap lingkungan,

maka perlu mencari sumber energi alternative untuk sistem transportasi yang

handal, berkelanjutan, dan ramah lingkungan. Pemanfaatan energi terbarukan,

khususnya energi surya pada sistem transportasi, merupakan solusi alternative

dalam penyediaan energy yang handal, berkelanjutan dan ramah lingkungan. Energi

listrik yang dihasilkan dari energi surya disimpan dalam baterai yang selanjutnya

dapat digunakan untuk sumber energi pada mobil listrik.

1.3 Keterikatan Kegiatan dengan Renstra BPPT 2015-2019

Kegiatan ini merupakan salah satu implementasi dari sasaran strategis bidang

kelistrikan 2015-2019, dalam rangka mendukung upaya mewujudkan visi dan misi

dan pencapaian sasaran strategis BPPT, melalui peningkatan tata kelola

pemerintahan yang baik untuk mendukung inovasi dan layanan teknologi. Kegiatan

Page 10: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 9

ini tercantum dalam lampiran 1 Matriks Kinerja Dan Pendanaan BPPT 2105-2019,

dengan rincian sbb:

Mata Anggaran Kegiatan: 3458

Sasaran Progam: Pengkajian dan Penerapan Teknologi (PPT)

Sasaran Output: Layanan Teknologi Batere untuk Mobil Listrik

Indikator:

o Jumlah rekomendasi perekayasaan teknologi battere untuk mobil

listrik, dan

o Jumlah Pengujian/Karakterisasi Batere LiFePO4

1.4 Deskripsi Teknologi yang Digunakan

Teknologi yang digunakan dalam kegiatan ini merupakan pengembangan teknologi

baterai mobil listrik beserta sistem pengisian energinya. Saat ini baterai lithium

sudah digunakan sebagai catu daya dalam peralatan elektronik mobile seperti

notebook, handphone, smartphone, dan sebagainya. Pengembangan selanjutnya

sudah diaplikasikan pada sistem pembangkit listrik tenaga surya (PLTS), terutama

sebagai catudaya pada BTS (Base Transceiver Sistem), penerangan jalan umum

(PJU), dll. Dalam hal ini baterai lithium berfungsi untuk mensuplai beban statis.

Saat ini baterai lithium mulai diuji cobakan untuk aplikasi mobil listrik, dimana

merupakan beban dinamis. Tingginya denstitas energi baterai lithium dibandingkan

dengan baterai jenis lainnya (seperti lead-acid), maka prospek baterai lithium

menjadi lebih baik. Namun demikian untuk aplikasi mobil listrik, baterai lithium perlu

dirancang dan diuji dengan baik, agar dapat memenuhi kebutuhan energy yang

dapat menggerakan motor listrik dengan berbagai pembebanan.

Page 11: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 10

BAB II

TUJUAN DAN SASARAN

1.1 TUJUAN

Untuk mengetahui kelayakan teknis baterai Lithium yang digunakan pada

mobil listrik dan atau PLTS, serta

Konsep perancangan suatu hybrid battery charging station, dengan berbasis

energy terbarukan, khususnya energi surya PV.

1.2 SASARAN

Pengujian kinerja baterai Lithium untuk aplikasi mobil listrik/PLTS.

Diperolehnya karakteristik baterai lithium LiFe PO4 untuk digunakan pada pada

mobil listrik dan atau PLTS.

Perancangan stasiun pengisian baterai mobil listrik dengan teknologi hybrid.

Diperolehnya fakta komprehensif tentang kelayakan stasiun pengisian baterai

mobil listrik menggunakan energi surya fotovoltaik.

Page 12: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 11

BAB IIIPELAKSANAAN KEGIATAN

3.1 Sistem Tata Kerja Kerekayasaan

Untuk menjalankan kegiatan ini, maka disusun suatu Sistem Tata KerjaKerekayasaan (STKK) tipe C, yang terdiri atas: Group Leader (WBS), Programmanager/PM) dan 3 buah WP (Work Package). Struktur organisasi perekayasaankegiatan in ditunjukkan pada Gambar 3.1, dengan SDM yang terlibat seperti padaTabel 3-1.

Tabel 3-1. Pelaksana Kegiatan

Nama NIP Peran JabatanFungsional Unit Kerja Deputi

0 1 2 6 8 10 11

1 Dr. Ing- Oo Abdul Rosyid, MSc 19650625 199103 1 002 GL Perakayasa Madya B2TKE TIEM

2 Ir. Nur Aryanto Aryono 196310031991031003 PM Perekayasa Utama Muda B2TKE TIEM

3 Supriyadi, SE 197607282007101001 Ass PM Fungsional Umum B2TKE TIEM

4 Nelly Malik Lande, ST., MT 198211302008012011 L-1 Perakayasa Pertama B2TKE TIEM

5 Fariz Maulana Rizanulhaq, ST 19881023 201212 1 001 ES-11 Perekayasa Pertama B2TKE TIEM

6 Setya Sunarna, A.Md 19750821 200901 1 005 ES-12 Teknisi Litkayasa B2TKE TIEM

7 Edi Prabowo 19611023 198510 1 001 ES-13 Teknisi LitkayasaPenyelia B2TKE TIEM

8 Drs. Adjat Sudradjat, MSc 19561221 198402 1 002 L-2 Perekayasa Madya B2TKE TIEM

9 Lily Sapinah, SE 19770602 200910 2 001 ES-21 Perekayasa Pertama B2TKE TIEM

10 Nuraida Tarigan, A.Md 196807281999032001 ES-22 Teknisi LitkayasaPenyelia B2TKE TIEM

11 Andrianshah Priyadi, ST 198406252009011001 ES-22 Perekayasa Muda B2TKE TIEM

12 Anita Faradilla, ST 19890303 201212 2 002 L-3 Perekayasa Pertama B2TKE TIEM

13 Ichwan Subagio 196501041984111001 ES-31 Teknisi LitkayasaPenyelia B2TKE TIEM

14 Rohi Adu Wenyi, ST 19630626 198503 1 004 ES-32 Teknisi LitkayasaPenyelia B2TKE TIEM

15 Ir. Mohamad Youvial, MSChe 196102081985121001 ES-33 Fungsional Umum B2TKE TIEM

3.2 Kontribusi Tiap WBS dalam Pelaksanaan Program

Kegiatan ini terdiri atas 1 WBS tipe C, yang terdiri dari 3 WP, meliputi:pengembangan hybrid battery charging station (WB-1), Penerapan baterai lithiumuntuk mobil lisrtik (WP-2), dan pengujian baterai lithium (WB-3) kajian baterailithium untuk aplikasi mobil listrik.

Page 13: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 12

Untuk mencapai tujuan dan sasaran yang diharapkan dalam kegiatan ini, makaWBS-1 difokuskan pada kajian tentang battery charging system untuk mobil listrikberbasis energi terbarukan. Output dari WP-1 ini adalah prototype dan disain sistembattery charging system berbasis energi surya, hybrid dengan jaringan listrik PLN.Energy surya PV merupakan sumber energi utama, sedangkan jaringan lstrik PLNhanya sebagai cadangan. Hal ini dimaksudkan agar energi untuk mobil listrik benar-benar diperoleh dari energi terbarukan yang bersih dan berkelanjutan. Kelebihanlistrik dari sistem ini dapat diumpankan (feed-in) ke jaringan PLN (Grid).

WP-2 difokuskan untuk mendapatkan kajian komprehensip tentang penerapanbaterai lithium untuk mobil lsitrik dan atau PLTS. Dengan pertimbangan keunggulanbaterai jenis lithium saat ini sudah banyak penerapannya pada kendaraan lsitrik(mobil, sepeda, dll) dan pembangkit listrik jenis off-grid, tipe SHS maupun PJU-PLTS.Namun dalam implementasinya masih ditemukan banyak masalah baik daripemilihan jenis baterai, ukuran kapasitas, BMS, serta disain baterai untuk aplikasitersebut.

Sementara WP-2 difokuskan untuk mendapatkan karakteristik baterai lithium(khususnya LiFePO4) untuk aplikasi pada mobil listrik. Mengingat keungulan daribaterai lithium dibandingkan dengan baterai lead-acid, maka dalam WP inimelakukan pengujian karakteristik kinerja elektrik dari baterai lithium. Denganfasilitas uji baterai yang tersedia, saat ini uji baterai lithium masih menggunakanstandard SNI Pengujian Baterai Sekunder untuk Aplikasi PLTS (Beban statis). Untukselanjutnya, pengujian ini akan dikembangkan pada pengujian. baterai lithium untukaplikasi mobil listrik (dinamis) berdasarkan IEC 62660-1:2010- Secondary Lithium-ion cells for the propulsion of electric road vehicles-part-1.

Gambar 3.1 Struktur Organisasi Perekayasaan

GROUP LEADERDr. – Ing. Oo Abdul Rosyid, MSc

PROGRAM MANAGERIr. Nur Aryanto Aryono

WP 02Penerapan Baterai Mobil

Listrik/PLTS

LeaderDrs. Adjat Sudrajat, MSc

WP 01

Pengembangan HybridBattery Charging Station

LeaderNelly Malik Lande, ST, MT

WP 03

Pengujian Baterai Lithium

LeaderAnita Faradilla, ST

Page 14: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 13

Tabel 3-2 Rencana Kegiatan 2016

No. Rincian Kegiatan Rencana Pelaksanaan UkuranKeberhasilan1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

WBS01

Perencanaan teknologi efisiensi energi dan elastisitas energi

1. Persiapan Dokumen2. Survei dalam rangka pengumpulan data primer dan data sekunder Dokumen3. Pengadaan komponen dan Penyiapan fasilitas uji baterai dokumen4. Penyusunan metode pengujian baterai lithium Dokumen5. Pengembangan disain prototipe hybrid charging station berbasis PLTS (PV) Dokumen Disain6. Evaluasi dan analisis hybrid charging station Dokumen7. Pengujian dan analisis kinerja baterai lithium Laporan uji8. Kajian penerapan baterai lithium untuk mobil lsitrik/PLTS Dokumen Disain9. Kajian teknologi tekno-ekonomi penerapan mobil listrik Dokumen Disain10. Pembuatan laporan akhir Laporan11. Sosialisasi dan Diseminasi Laporan

Page 15: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 14

BAB IVHASIL KEGIATAN DAN PEMBAHASAN

4.1 DESKRIPSI HASIL CAPAIAN KEGIATAN

Hasil capaian kegiatan Perekayasaan Baterai Mobil Listrik hingga 2016, meliputi:

a) Kajian pengembangan prototipe Hybrid Battery Charging Station

b) Pengujian Karakteristik Baterai Lithium-ion LiFePO4

c) Kajian penerapan baterai lithium untuk Mobil Listrik

d) Kajian penerapan baterai lithium pada sistem PLTS

4.1.1 Kajian Hybrid Battery Charging Station untuk Mobil Listrik

4.1.1.1 Status Teknologi

Stasiun pengisian baterai adalah suatu elemen infrastruktur yang mensuplai energi

listrik untuk pengisian kembali baterai mobil listrik. Sejalan dengan berkembangnya

pemakaian mobil listrik permintaan adanya stasiun pengisian baterai semakin

banyak. Beberapa stasiun pengisian baterai terletak di tempat fasilitas umum seperti

pusat pertokoan yang disediakan oleh perusahaan-perusahaan listrik. Stasiun

pengisian baterai ini menyediakan konektor yang sesuai dengan berbagai macam

standar konektor mobil listrik. Stasiun Pengisian baterai dapat dibagi sesuai dengan

kebutuhannya, sbb:

1. Pengisian baterai di perumahan adalah metoda pengisian yang paling umum

yang paling umum, pemilik mobil listrik melakukan pengisian ulang pada waktu

malam hari.

2. Mengisi baterai saat mobil listrik parkir (termasuk stasiun pengisian umum)-

menjadi suatu usah pengisian baterai atau gratis, yang merupakan kerjasama

usaha dengan pemilik area parkir. Pengisian dapat dilakukan secara perlahan

atau dengan kecepatan yang relatif cepat, dan mendorong pemilik mobil listrik

untuk melakukan pengisian baterai saat mereka melakukan kegiatan lainnya

seperti berbelanja, atau di stasiun kereta api.

3. Fast charging atau pengisian cepat di stasiun pengisian umum >40 kW,

memeberikan energi listrik lebih dari 60 mile (100 km) selama kurun waktu 10-

30 menit. Stasiun pengisian ini biasanya berada pada tempat peristirahatan

Page 16: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 15

untuk memungkinkan pengisian mobil listrik yang sedang menempuh perjalanan

jauh. Contoh yang umum adalah CHAdeMO dan SAE CCS chargers, dan Tesla

Superchargers.

Stasiun pengisian pertama DC fast charging milik Tesla Motor, yang berada diantara

San Fransisco dan Los Angeles akan dapat menambahkan jarak sejauh 150 mil,

dengan melakukan pengisian baterai selama 30 menit. Umumnya untuk menambah

jarak tempuh 150 mil, diperlukan waktu pengisian beberapa jam atau sampai

dengan satu hari penuh tergantung kapasitas baterai dan apakah pengisian biasa

atau dengan tegangan tinggi yang dipakai. Tetapi stasiun pengisian cepat seperti

tersebut diatas mempunyai keterbatasan harga investasi yang masih cukup mahal, dan

faktanya pengisian listrik cepat masih lebih lama dibandingkan dengan pengisian bahan

bakar minyak pada mobil konvensional. Umumnya pemilik mobil listrik tidak memerlukan

pengisian cepat, mereka melakukan pengisian baterai di rumah masing-masing selama

malam hari, atau di tempat pekerjaan selama mereka bekerja.

Kebanyakan mobil listrik tidak memerlukan peralatan khusus pengisian baterai,

dikarenakan peraatan pengisian tersebut sudah tersedia didalam mobil listrik, dan

hanya dibutuhkan converter daya AC 220 volt yang tersedia di rumah atau di tempat

kerja menjadi daya DC untuk kebutuhan baterai. Dengan pengisian dari 220 Volt AC

sangat lambat membutuhkan hampir satu hari penuh, atau 3 hari untuk menempuh

jarak kurang lebih 300 mil. Sebagian pemilik mobil listrik memasang konektor khusus

240 AC untuk memenekan waktu pengisian menjadi beberapa jam, dan umumnya

stasiun pengisian baterai umum memakai konektor 240 Volt.

Pengisian cepat merubah AC menjadi DC memberikan arus listrik yang cukup

besar harus dilengkapi dengan peralatan manajemen pengisian untuk mengontrol

besarnya arus pengisian untuk melindungi baterai dari kerusakan. Contohnya sistem

pengisian akan mengurangi arus pengisian bila temperatur baterai menjadi tinggi

dan pengisian akan berhenti pada kapasitas baterai sudah mencapai 80 % dari

kapasitas.

Page 17: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 16

Gambar 4.1 Stasiun pengisian baterai umum

Kapasitas pengisian cepat DC bervariasi. Umumnya hanya mensuplai 20 kilowat,

tetapi pada beberapa penelitian pengisian cepat ini ada yang mensuplai sampai 100

kilowatt (sebagai perbandingan outlet 240-Volt akan mensuplai 3,3 kilowatt). Harga

stasiun pengisian cepat ini masih mahal, harga peralatan berkisar antara USD

10,000 dan harga instalasi sistem stasiun pengisian cepat bisa 3 kali harga

peralatan sehingga harga keseluruhan bisa mencapai USD 100,000, pada kasus

tertentu.

4.1.1.2 Pengembangan Prototipe Hybrid Battery Charging Station

Pada kegiatan sebelumnya telah dibuat suatu demonstrasi proses pengisian baterai

mobil listrik menggunakan sistem pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) yang di-

hybrid dengan jaringan listrik PLN, dengan spesifikasi sbb:

Beban (LiFePO4, 48V/55Ah): 2.64 kWh/day

PV: total 4000 Wp 600 Wp + 3400 Wp (2016)

Baterai (lead-acid): 9 kWh

Inverter: total 6 kW bi-directional 3 kW + grid-tie 3 kW (2016)

Konfigurasi: Hybrid (PV+Grid)

Pada kegiatan tahun 2016 dilakukan pengembangan sistem hybrid batteri

charging system dengan penambangan modul fotovoltaik, dan grid-tie inverter,

seperti terlihat pada Gambar 4.7.

Page 18: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 17

Gambar 4.2 Demosntrasi prototype Hybrid battery charging station

Baterai lithium jenis LiFePO4 dengan kapasitas 48V/55Ah mendemonstrasikan

suatu baterai mobil listrik konsumsi energi semula sebesar 600 Wp, sekarang

menjadi 4 kWp. Energi surya dikonversi menjadi listrik melalui PV array dengan

kapasitas 4 kWp, mampu menghasilkan listrik sebesar (18.2 kWh/day). Energi listrik

yang dihasilkan dapat digunakan langsung untuk pengisian baterai mobil listrik yang

berkapasitas 2.64 kWh, dan sisanya disimpan dalam baterai jenis lead acid dengan

kapasitas 9 kWh. Bila kondisi baterai bank tidak mampu mengisi beban, maka

baterai akan diisi dari jaringan PLN sistem ini secara otomatis. Sebaliknya, jika

kondisi baterai sudah penuh dan tidak digunakan untuk pengisian beban, maka

listrik secara otomatis akan diekspor ke jaringan PLN.

Grid-tieinverter

Bidirectionalinverter

Battery Backup

Grid

SWITCH BOXWebBox

HUB

INTERNET

Page 19: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 18

4.1.1.3 Analisis Hybrid Battery Charging Station

Sistem Pengisian Baterai Mobil Listrik Berbasis Tenaga Surya Hybrid ini merupakan suatu

sistem pembangkit listrik tanaga surya yang diinterkoneksikan pada jaringan listrik PLN.

Beban sistem PLTS ini adalah sebuah mobil listrik dengan konsumsi energi sebesar 30

kWh/hari, dengan profil beban seperti terlihat pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3 Profil beban pengisian baterai mobil listrik

Prinsip kerjanya adalah memaksimumkan pengisian baterai mobil listrik dari energi

surya, dengan sumber listrik PLN sebagai cadangan. Sistem PLTS ini mensimulasikan sebuah

mobil listrik dengan konsumsi energi untuk suatu mobil listrik 30 kWh/hari, dan dengan

waktu pengisian 5 jam.

Tabel 4-1 Komponen Sistem Pengisian Baterai dengan PLTS Hybrid

NO KOMPONEN TYPE KAPASITAS

SATUAN

1 PV Array Flat plate 8 kWp2 Battery Lead-Acid 80 kWh3 Inverter Bi-directional 15 kW4 Grid 1-Phase 9,999 kW5 Dispatch

StrategyCycle charging

Page 20: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 19

Dari Gambar 4.4 terlihat bahwa produksi listrik total dari sistem ini adalah sebesar 22,602

kWh/hari, dengan kontribusi sistem PV 8 kWp sebesar 11,780 kWh/tahun atau memberi

kontribusi sebesar 52.12%, sedangkan listrik yang dibeli dari jaringan PLN sebesar 10,822

kWh/tahun (47.88%).

Gambar 4.4 Profil Produksi dan Konsumsi Energi Listrik

Berdasarkan hasil simulasi, maka sistem pengisian baterai mobil listrik berbasis tenaga

surya hybrid ini membutuhkan biaya investasi sebesar US$52,500, dengan rincian PV array

US$ 24,000 (45.7%), Battery US$24,000 (45.7%), dan inverter US$4,500 (8.6%), dan

diperlihatkan pada Gambar 4.8. Harga energi listrik (LCOE) dari sistem ini sebesar US$

0.30/kWh.

Tabel 4-2 Produksi dan konsumsi energi listrik

Month Energy urchased(kWh)

Energy Sold(kWh)

Net Purchases(kWh)

Peak Demand(kW)

EnergyCharge ($)

DemandCharge ($)

January 928 761 167 10 17 0February 817 694 123 10 12 0March 936 872 64 9 6 0April 897 875 22 10 2 0May 913 908 4 10 0 0June 883 871 12 10 1 0July 921 939 -18 10 -1 0August 940 994 -54 9 -3 0September 901 990 -89 9 -4 0October 882 956 -74 9 -4 0November 897 815 82 10 8 0December 908 800 108 10 11 0Annual 10,822 10,474 348 10 47 0

Page 21: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 20

Tabel 4-3 Net Present CostsComponent Capital Replacement O&M Fuel Salvage Total

PV Array 24,000 0 1,034 0 0 25,034

Grid 0 0 601 0 0 601Battery (1kWh Lead Acid) 24,000 21,202 10,342 0 -2,875 52,669Inverter 4,500 1,909 0 0 -359 6,050Total (System) 52,500 23,112 11,978 0 -3,234 84,356

Gambar 4.5 Komposisi total biaya sistem PLTS berdasarkan jenis komponen

Gambar 4.6 Komposisi total biaya sistem PLTS berdasarkan jenis biaya

Sesuai perencanaan Battery charging station, dapat dianalisa perhitungan kebutuhan chargingdan baterai mobil listrik. Dengan asumsi persyaratan charging baterai di hybrid dengan listrik PLNdimana tariff listrik PLN Rp. 1500/Kwh, effisiensi pengisian sekitar 90% dan charging current untukbaterai sebesar 20A sesuai spesifikasi.1. Perhitungan pengisian baterai.

Dengan effisiensi pengisian sekitar 90% , maka total pengisian baterai yang dibutuhkansebesar 44.4 Kwh

Waktu yang dibutuhkan untuk pengisian selama 10-11 Jam dimana arus pengisian sebesar20A dan dengan tegangan 220VAC.

2. Perhitungan jarak tempuh.

Dengan jarak tempuh mobil listrik sekitar 50 Km dan menggunakan baterai LifePo4

Page 22: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 21

sebesar 40.32 Kwh, bisa menghasilkan sekitar 1.25 Km/Kwh.

Dengan jarak tempuh mobil sekitar 50Km maka dibutuhkan sekitar 887 Watt/Km.

3. Perhitungan biaya ekonomis.Biaya per Kwh dari PLN sebesar Rp. 1500/Kwh yang digunakan untuk pengisian baterai, maka biayayang dibutuhkan untuk melakukan pengisian sebesar 44.4kwh adalah sebesar Rp. 66,528. Untukjarak tempuh sekitar 50Km, dibutuhkan biaya sebesar Rp. 1330 /Km. Dilihat dari perhitungan diatas,dapat kita analisa bahwa dalam terdapat kekurangan penggunaan dari mobil listrik, untukkekurangan nya antara lain :

untuk pengisian baterai membutuhkan waktu yang cukup lama, sekitar 10 -11 Jam untuk

mengisi penuh baterai.

Jika kita mengasumsi diasumsikan harga pertamax sekitar Rp. 8500 maka dapat digunakanuntuk sejauh ±10Km, untuk di pengisian baterai ini jika mengasumsikan denganmenggunakan jarak 10Km maka akan membutuhkan biaya sebesar Rp.13.330.

Dibalik kekurangan diatas, terdapat juga kelebihan yang ada yaitu dari sisi teknis dimana mobil listrikini “Zero Emissions” dan tidak berisik dalam beroperasi.

Rencana awal dari system Charging ini menggunakan gabungan antara Modul Fotovoltaik danGrid PLN. Energi output Fotovoltaik akan diserap habis dan kekuranganya diambil dari PLN. Olehkarena itu dalam hal ini digubakan tariff PLN. Dalam hal ini diambil kapasitas PV sebesar 1 KWp,selebihnya kekurangan daya disuplai oleh grid PLN. Inovasi di Battery Li-ion mencakup pengisiancepat dan kinerja yang lebih aman. Meskipun kapasitas kecil Li-ion (polimer) Baterai lithium cobaltoxide yang mengandung (LiCoO2) menawarkan yang terbaik kepadatan energi massa dan energiVolume kepadatan yang tersedia, kobalt oksida lithium (LiCoO2) sangat mahal dan tidak aman untukBaterai Li-ion skala besar. Baru-baru ini lithium besi fosfat (LiFePO4) telah menjadi pilihan yang baikuntuk bahan dalam komersial Li-ion (dan polimer) baterai untuk kapasitas besar dan aplikasi dayatinggi, seperti laptop, alat-alat listrik, kursi roda, e-sepeda, e-mobil dan e-bus.The LiFePO4 bateraimemiliki karakter hybrid yaitu sebagai timbal-asam baterai dan sekuat baterai lithium ion. Selamalithium ion untuk proses pengisian konvensional, Li-ion Battery besi yang mengandung lithium fosfatkonvensional (LiFePO4) membutuhkan 2 langkah yang harus terisi penuh :

Langkah 1 menggunakan arus konstan (CC) mencapai sekitar 60% dari State of Charge(SOC);

Langkah 2 terjadi ketika tegangan muatan mencapai 3.65V per sel, yang merupakan batasatas tegangan pengisian efektif. Beralih dari arus konstan (CC) tegangan konstan (CV) berartibahwa muatan saat ini dibatasi dengan apa baterai akan menerima pada tegangan itu,

Page 23: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 22

sehingga arus pengisian mengecil ke bawah asimtotik, hanya sebagai kapasitor dibebankanmelalui resistor akan mencapai final tegangan asimtotik.Untuk menempatkan sebuah jam untuk proses, langkah 1 (60% SOC) membutuhkan sekitar

satu jam dan langkah 2 (40% SOC) membutuhkan dua jam. Karena suatu tegangan lebihdapat diterapkan untuk baterai LiFePO4 tanpa membusuk elektrolit, dapat dibebankan oleh hanyasatu langkah dari CC mencapai 95% SOC atau dikenakan oleh CC + CV untuk mendapatkan 100%SOC. Hal ini mirip dengan cara baterai asam timbal aman memaksa dihubungkan. Total waktupengisian minimum.

Gambar 4-7 Grafik charging Baterai LifePo4

4.1.2 Pengujian Karakteristik Baterai Lithium

Pada penelitian ini dilakukan pengujian beberapa jenis baterai lithium-ion

berdasarkan SNI 04-6392-2000. Pengujian ini difokuskan pada uji kapasitas dan

siklus baterai. Baterai ini dapat digunakan untuk aplikasi mobil listrik maupun sistem

pembangkit listrik tenaga surya (PLTS). Penggunaan baterai pada sistem

pembangkit listrik tenaga surya akan berakibat pada berkurangnya unjuk kerja yang

pada umumnya berasal dari kejadian-kejadian sebagai berikut.

Terbatasnya waktu dan sumber energi yang diperlukan untuk mengisi

kembali baterai

Kegagalan sistem

Kurang memadainya tindakan perawatan terhadap baterai

Desain yang tidak sesuai pada baterai saat dibuat

Page 24: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 23

4.1.2.1 Tujuan PengujianUntuk mengetahui sejauh mana kemampuan baterai lithium untuk aplikasi sistem

PLTS ataupun mobil listrik, maka dilakukan pengujian kapasitas dan siklus

berdasarkan standar SNI 04-6392-2000. Uji kapasitas dimaksudkan untuk melihat

kesesuaian spesifikasi yang dinyatakan manufaktur.

4.1.2.2 Acuan PengujianSNI 04-6392-2000 - Sel dan Baterai Sekunder untuk Penggunaan Sistem Pembangkit

Listrik Fotovoltaik Individual - Persyaratan Umum dan Metode Pengujian

4.1.2.3 Sample UjiSampel uji yang digunakan adalah baterai jenis Lithium-ion (LiFePO4), yang

digunakan baik untuk aplikasi PLTS maupun mobil listrik. Sampel uji yang

digunakan, antara lain:

Tabel 4-4 Sampel Uji Baterai LithiumNo Nama Baterai Kapasitas Jumlah Keterangan

1 DSBC 12V/40Ah 3 PLTS Terpadu

2 NSLi 48V/100Ah 3 Aplikasi PLTS/molis

3 LiFePO4 6.4V/3.2Ah 3 Lampu Sehen 2W

4 Li-ion 12V/2.5 Ah 3 Lampu Sehen 3W

5 LiFePO4 12V/20Ah 1 Lampu jalan (PJU)

Gambar 4.8 Sampel Uji Baterai Lithium-ion 48V/100Ah

Page 25: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 24

Gambar 4.18 Sampel Uji Baterai Lithium-ion 12V/20Ah

4.1.2.4 Peralatan Uji

Peralatan uji yang digunakan pada pengujian baterai ini seperti pada Tabel 4-5.

Tabel 4-5. Peralatan Uji baterai

No Nama Peralatan Jumlah Keterangan

1 Bitrode Model LCN3-100-12 1 Uji kapasitas dan siklus baterai 12V

2 Bitrode Model MCV48-50-5 2 Uji kapasitas dan siklus baterai 5V

3 Water bath 2 Penkondisi sampel uji

Gambar 4.19 Fasilitas uji baterai di B2TE

4.1.2.5 Prosedur Pengujian

1. Baterai dipersiapkan berdasarkan SNI 04-6392-2000 bagian

Page 26: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 25

2. Uji kapasitas dilakukan berdasarkan SNI04-6392-2000 bagian 8

Temperatur pengujian dijaga pada 25 ºC

Pelepasan arus dilakukan pada laju 20 jam sesuai dengan spesifikasi

manufaktur

Pelepasan dihentikan setelah tegangan mencapai 2,5 V persel atau

tegangan total baterai mencapai 10V

Uji kapasitas, baik kapasitas awal maupun kapasitas sisa, dapat dilakukan

sebanyak 3 (tiga ) kali

Seluruh langkah pengujian dan pencatatan data dilakukan secara otomatis

menggunakan BITRODE MCV 48-50

3. Uji siklus dilakukan berdasarkan SNI 4-6392-2000 bagian 9 (gambaran uji siklus

dapat dilihat pada annex.A). Uji ini adalah simulasi yang dipercepat dari proses

charge/discharge baterai dalam sistem PLTS

Temperatur pengujian dijaga pada 40 ºC

Pengujian dilakukan pada baterai dalam keadaan penuh

Pengujian dilakukan pada dua macam siklus

i. Siklus dangkal pada state of charge (SOC) rendah

Pelepasan awal dilakukan pada laju 10 jam selama 9 jam

Pengisian dilakukan pada 1,03 x laju 10 jam selama 3 jam

Pelepasan berikutnya dilakukan pada laju 10 jam selama 3 jam

Uji siklus dangkal ini dilakukan sebanyak 50 siklus

Selesai siklus ke 50, baterai diisi penuh kembali hingga dicapai 100 %

SOC.

ii. Siklus dangkal pada state of charge (SOC) tinggi

Pelepasan awal dan pelepasan berikutnya dilakukan pada laju 1,25 x laju

10 jam selama 2 jam

Pengisian dilakukan pada laju 10 jam selama 6 jam

Uji siklus dangkal ini dilakukan sebanyak 100 siklus

Selesai siklus ke 100, baterai diisi penuh hingga mencapai 100 % SOC

iii. Uji kapasitas sisa

Setiap selesai satu rangkaian siklus dangkal dengan SOC rendah dan SOC tinggi,

dilakukan uji kapasitas sisa, untuk menentukan apakah uji siklus dapat

Page 27: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 26

dilanjutkan atau dihentikan. Jika kapasitas sisa lebih kecil dari 80% kapasitas

nominal awal maka pengujian dihentikan.

4.1.2.6 Hasil Pengujian

Resume hasil pengujian kapasitas untuk 5 (lima) jenis baterai lithium ditampilkan

pada Tabel 4-6. Pengujian ini hanya difokuskan pada uji kapasitas baterai lithium,

dengan arus discharge I5. Output dari kegiatan ini berupa laporan pengujian.

Tabel 4-6. Resume hasil uji baterai lithium

No Jenis Baterai Tanggal

Pengujian

Hasil Pengujian Keterangan

1 DSBC- 12V/40Ah 20/04/2016 35.6 Ah; 9-14.4V PLTS Terpadu

2 NSLi- 48V/100Ah 22/04/2016 101.3Ah; 42-52V Aplikasi PLTS/Molis

3 LiFePO4- 6.4V/3.2Ah 30/08/2016 3.4Ah; 5.235 – 6.22V Lampu Sehen 2W

4 Li-ion - 12V/2.5 Ah 18/11/2016 2.6Ah; 8.25-12.6V Lampu Sehen 3W

5 LiFePO4 – 12V/20Ah 21/11/2016 21.38 Ah; 10.79-14.6V Aplikasi lampu PJU

Gambar 4.20 Hasil Uji Kapasitas Baterai Lithium-ion 48V/100Ah

Page 28: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 27

Gambar 4.21 Kapasitas Baterai Lithium-ion 12V/20Ah

Gambar 4.22 Kinerja Baterai Lithium-ion 12V/20Ah utntuk I1, I5, dan I10

4.1.2.7 Analisis Karakterisik Baterai Lithium-ion

Baterai lithium-ion secara umum dapat dipisahkan menjadi dua kelompok: lithium

ferro phosphate (LFP, LiFePO4) dan oksida logam (NCM, NCA, Cobalt, Mangan).

Tabel 4-1 menampilkan perbedaan antara dua kelas kimia pada tingkat sel. Nilai-nilai

dalam tabel mencerminkan nilai-nilai rata-rata karena ada variasi dalam masing-

masing kelas.

Page 29: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 28

Tabel 4-7 PerbandinganKategori Baterai Lithium-ion

Parameter LiFePO4 LiNCM

Voltage3.3 V nominal (2-3.6

V/cell)3.7 V nominal (2.7-4.2

V/cell)Energy Density 300 Wh/L 735 Wh/LSpecific Energy 128 Wh/kg 256 Wh/kgPower 1000 W/kg 512 W/kg

Cycle Life2,000 @ 100% DoD;

3,000 @ 80% DoD

750 @ 100% DoD

1,900 @ 80% DoDCalendar Life 6 years 8 yearsMax recommendedtemperature

40°C 55°C

Safety High Moderate

Commercial SuppliersA123, Valence, BAK,

BYD, K2, Lishen, manyChinese vendors

Sanyo, Panasonic,Samsung, DowKokam,Sony, LG Chem, Moli

Semua sel lithium-ion siklus dalam (deep cycle) memiliki kemampuan untuk diisi

dan dikosongkan secara penuh. Umur dari baterai secara signifikan akan meningkat

jika kedalaman masing-masing pengosongan dibatasi hingga 80% dari lnilai

kapasitasnya.

a. Perbandingan Baterai Lithium-ion dengan Lead acid

Suatu hal yang menarik dalam tabel ini adalah bahwa baterai yang berbeda memiliki

“state-of-charge (SOC) khusus yang berbeda juga. Implikasi dari hal ini adalah

bahwa sistem baterai lead-acid harus memiliki kapasitas energi yang lebih besar dari

sistem lithium-ion untuk memiliki jumlah yang sama dari energi yang tersedia.

Mengingat perbedaan yang signifikan dalam karakteristik teknis dan ekonomi dari

jenis baterai ini, maka bisa dipastikan bahwa solusi terbaik dalam pemilihan jenis

baterai yang digunakan adalah aplikasi spesifik. Berikut ini adalah melihat lebih

mendalam pada beberapa topik yang dibahas dalam Tabel 2.

b. Perbandingan Siklus Umur (Cycle Life)

Lithium-ion secara signifikan memiliki siklus hidup lebih tinggi dari asam timbal

(lead-acid) dalam aplikasi pengosongan yang dalam. Perbedaan ini lebih meningkat

denngan peningkatan suhu ambien.Siklus hidup dari masing-masing baterai ini dapat

ditingkatkan dengan membatasi kedalaman pengosongan (DoD), kecepatan

Page 30: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 29

pengosongan (discharge rate), dan suhu, tetapi asam timbal umumnya jauh lebih

sensitif terhadap masing-masing faktor-faktor ini.

Gambar 4.5 menunjukkan data siklus hidup untuk paket lithium-ion

dibandingkan dengan baterai VRLA jenis AGM dalam iklim sedang (suhu rata-rata 77

°F). Karena siklus hidup dipengaruhi oleh kedalaman pengosongan, gambar ini

menunjukkan persentase DoD ganda untuk asam timbal. Hal ini dapat dilihat bahwa

paket AGM harus dibatasi pada kedalaman 30% dari DoD untuk mendapatkan umur

yang sebanding dengan lithium-ion, yakni pada DoD 75%. Ini berarti bahwa baterai

AGM harus memiliki kapasitas 2,5 kali lebih besar daripada lithium-ion untuk

mendapatkan umur yang sebanding.

Gambar 4.22 Cycle life, moderate climate

Pada iklim panas di mana suhu rata-rata adalah 92°F, perbedaan antara

lithium-ion dan asam timbal lebih buruk lagi. Siklus asam timbal (jenis Flooded dan

VRLA) turun hingga 50% dari rating pada iklim moderat, sedangkan lithium-ion akan

tetap stabil sampai suhu secara rutin melebihi 120°F. Gambar 4.6 menggambarkan

perbedaan tersebut.

Gambar 4.23 Cycle life, extreme climate

Page 31: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 30

c. Rate Performance

Ketika menentukan berapa kapasitas baterai yang digunakan untuk sistem,

pertimbangan penting untuk asam timbal adalah berapa lama sistem akan

dikosongkan. Semakin pendek periode pengosongan, kapasitas kecil tersedia dari

baterai asam timbal. Misalnya, baterai 100Ah VRLA hanya akan memberikan 80Ah

jika dikosongkan lebih dari empat jam. Sebaliknya, sistem lithium-ion 100Ah akan

mencapai lebih dari 92Ah bahkan selama 30 menit pengosongan. Seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 4.7, kondisi ini membuat lithium-ion sangat cocok untuk

aplikasi di mana pengosongan penuh terjadi dalam waktu kurang dari delapan jam.

Gambar 4.24 Capacity vs. Discharge Rate

f. Perbandingan Tegangan

Ketika mengevaluasi, jika lithium-ion dan asam timbal dapat dipertukarkan dalam

sistem listrik diberikan, faktor yang paling penting adalah rentang tegangan dari

masing-masing baterai. Gambar 10 menunjukkan perbandingan tiga kemasan

baterai 24V. Tegangan nominal baterai LiNMC secara teknis adalah 25.9V dan LFP

(LiFePO4) adalah 25.6V. Hasil akhir dari angka itu yang lithium-ion memiliki

kesesuaian yang baik dengan sistem asam timbal untuk mayoritas rentang

tegangan, tetapi setiap sistem listrik harus dapat mengakomodasi lebih tinggi

tegangan pengisian baterai lithium-ion untuk mendapatkan kinerja yang optimal.

Kebanyakan control pengisian baterai dan inverter pengosongan pada sistem energi

terbarukan dapat disesuaikan antara asam timbal dan lithium-ion perusahaan dapat

membantu dalam memastikan kompatibilitas sistem.

Page 32: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 31

Gambar 4.25 Perbandingan Tegangan

4.1.3 Kajian Penerapan Baterai Lithium untuk Mobil Listrik

4.1.3.1 Mobil Listrik

Mobil listrik adalah mobil yang digerakkan dengan motor listrik, menggunakan energi

listrik yang disimpan dalam baterai atau tempat penyimpan energi lainnya.Mobil

listrik memiliki beberapa kelebihan yang potensial jika dibandingkan dengan mobil

bermesin pembakaran dalam biasa. Yang paling utama adalah mobil listrik tidak

menghasilkan emisi kendaraan bermotor. Selain itu, mobil jenis ini juga mengurangi

emisi gas rumah kaca karena tidak membutuhkan bahan bakar fosil sebagai

penggerak utamanya.

Prinsip kerja mobil listrik adalah sebagai berikut: Input pengendali diperoleh dari

pedal akselerator dan rem. Pengendali ini menyediakan sinyal yang sesuai ke

konverter daya elektronika yang mengatur aliran daya antara motor listrik dan

baterai. Motor juga memainkan peran generator, yang mengkonversi energi

pengereman menjadi elektron dan mengisi baterai. Unit manajemen energi, bekerja

sama dengan pengendali mobil, mengendalikan pengereman regenerasi dan

rekoveri energi.

Bagian-bagian mobil listrik ada beberapa bagian antara lain :

1)Motor listrik - Berfungsi untuk penggerak mobil listrik.

2)Baterai- Berfungsi untuk menyimpan energi listrik.

3)Charger- Berfungsi untuk pengisian ulang energi listrik pada baterai.

4)Sistem control - Berfungsi untuk mengatur konsumsi daya yang dibutuhkan

motor dengan input dari pedal gas, pedal rem.

5)Energy Managemen System (EMS) - Alat elektronik yang berfungsi untuk

mengatur pengisian, operasi baterai, dan monitoring baterai

Page 33: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 32

6)Inverter - Berfungsi untuk merubah tegangan dari DC ke AC

7)Converter DC/DC - Berfungsi untuk untuk penyediaan tegangan keluaran DC

yang bervariasi besarannya sesuai dengan permintaan pada beban.

Gambar 4.26 Konfigurasi Mobil Listrik

a. Jenis-Jenis Mobil Listrik1. Mobil Listrik - Hibrida (HEV) menggunakan dua sumber tenaga yang berbeda

untuk menggerakan kendaraan, kombinasi antara mesin pembakaran dalam,

seperti mesin berbahan bakar bensin maupun mesin berbahan bakar solar

dengan motor listrik. Umumnya kapasitas tampung charge baterainya rendah.

Saat kendaraan sedang digunakan pada fungsi (mode) elektrik, rentang

kecepatan dan kecepatan puncaknya terbatas. HEV tidak bisa di charge

langsung ke sumber dari pembangkit listrik. Pada HEV ini pengisian energy

listriknya hanya berasal dari mesin pembakaran dalam (sebagai alternator) dan

juga dari proses pengereman regeneratif.

Page 34: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 33

Gambar 4.27 HEV

2. Plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs) adalah kendaraan yang menggunakan

dua jenis penggerak (Hybrid) yaitu listrik yang disimpan ke dalam baterai untuk

menggerakkan motor listrik dan juga menggunakan mesin pembakaran dalam

seperti mesin berbahan bakar bensin maupun mesin berbahan bakar solar. Pada

PHEVs ini pengisian energi listriknya berasal dari mesin pembakaran dalam

(sebagai alternator) dan juga dari sumber external (electric grid). Dengan

menggunakan sumber penggerak lain seperti motor listrik, maka dapat

mengurangi konsumsi energy dari bahan bakar fossil.

Gambar 4.28 Plug-in Vehicle (PHEV)

3. Battery Electric Vehicle (BEV) merupakan kendaraan (mobil listrik) yang

menggunakan energi kimia tersimpan (di dalam kemasan baterai isi ulang),

sebagai energi penggeraknya. BEV menggunakan motor listrik dilengkapi

dengan kontrol motor, tanpa menggunakan motor bakar dan sepenuhnya energi

diperoleh dari sumber elektrik dari luar, sehingga kendaraan tersebut dapat

beroperasi tanpa emisi karbon. Saat ini pengisian baterai kendaraan listrik juga

Page 35: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 34

terjadi pada proses pengereman regeneratif, yaitu proses pengisian energi

dengan menggunakan panas dari proses pengereman.

Gambar 4.29 BEV

4. Low Speed Electric Vehicle (LSEV) - pada permukaan datar yang beraspal,

kendaraan (Mobil) Listrik Kecepatan Rendah, yang ditenagai oleh listrik dapat

melaju hingga 40 km/jam. Semua kendaraan listrik kecepatan rendah berjalan

dengan roda empat dan umumnya mempunyai bobot kurang dari 1361 kg.

Kendaraan-kendaraan listrik didesain untuk khusus digunakan di jalan dimana

kendaraan dengan kelas lainnya, dikendalikan melalui suatu peraturan, karena

kendaraan jenis tersebut tidak memenuhi standar keamanan seperti yang

diberlakukan pada kendaraan bermotor yang lebih besar

4.1.3.2 Baterai pada Mobil Listrik

Daya tarik Li-ion—dibandingkan dengan yang lainnya, seperti NiMH (Nickel Metal

Hydride) dan NiCad (Nickel Cadmium) serta timah hitam (lead)—bisa diisi ulang

dengan cepat, densitas penyimpanan lebih banyak, dan juga lebih daya. Daya tarik

paling besar adalah perbandingan berat dan energi yang dihasilkannya, Li-ion juga

unggul. Di samping itu, ia tidak punya efek memori. Sifat terakhir memungkinkan Li-

ion bisa diisi kapan saja. Keunggulan baterai Lithium-Ion adalah :

a. Baterai ini paling energetic di antara batereai-baterai rechargeable lainnya.

b. Baterai ini mempunyai efisiensi yang cukup tinggi

c. Baterai ini dapat melewati ratusan bahkan ribuan siklus charge-discharge

Page 36: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 35

d. Mampu bertahan pada suhu yang tinggi

e. Beberapa komponen baterai dapat di daur ulang

f. Ringan, ringkas namun bisa menyimpan energy listrik yang besar

g. Densitas lebih tinggi dibanding jenis baterai lain

Dengan keunggulan-keunggulan diatas maka jenis baterai ini ideal untuk

digunakan sebagai sumber tenaga pada mobil istrik. Dalam instalasi baterai lithium

pada kendaraan listrik perlu diperhatikan untuk sistem pendinginannya, karena

proses pengisian maupun penggunaan energi baterai nya di lakukan di saat

kendaraan berakselerasi maupun saat deakselerasi. Dengan sistem pendinginan

yang baik maka ketahanan dan umur dari baterai akan meningkat.

(a) Mitsubishi pada iMiEV 2011 (b) Nissan Leaf Battery Picture

Gambar 4.30 Contoh baterai litium pada mobil listrik

Daya tarik Li-ion—dibandingkan dengan yang lainnya, seperti NiMH (Nickel Metal

Hydride) dan NiCad (Nickel Cadmium) serta timah hitam (lead)—bisa diisi ulang

dengan cepat, densitas penyimpanan lebih banyak, dan juga lebih daya. Daya tarik

paling besar adalah perbandingan berat dan energi yang dihasilkannya, Li-ion juga

unggul. Di samping itu, ia tidak punya efek memori. Sifat terakhir memungkinkan Li-

ion bisa diisi kapan saja. Sebenarnya, Li-Ion tidak hanya digunakan pada mobil listrik

atau hibrida, tetapi sudah digunakan pada perlengkapan elektronik yang akrab kita

gunakan sehari-hari, antara lain laptop, iPod, HP, MP3 player, PDA, dan Black Berry.

Selain Li-ion, ada juga baterai yang disebut lithium. Jenis terakhir tersebut

adalah baterai yang umumnya tidak bisa diisi ulang atau hanya sekali pakai habis,

sedangkan Li-ion justru sebaliknya. Perbedaan lain dari kedua baterai yang sama-

sama disebut lithium awalnya itu adalah materi dasarnya. Lithium menggunakan

logam murni, sedangkan Li-ion campuran lithium yang jauh lebih stabil dan dapat

diisi ulang beberapa ratus kali. Keunggulan lain dari Li-ion adalah kemampuannya

Page 37: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 36

menyimpan energi lebih lama bila tidak digunakan, sedangkan jenis lain akan habis

lebih cepat. Meski begitu, bukan berarti Li-ion tidak punya kelemahan. Masalah

utama baterai ini adalah keamanan: mudah terbakar atau meledak. Itu terutama bila

penanganannya kurang baik. Itu bisa terjadi karena bahan yang digunakan mudah

panas.

4.1.4 Kajian Penerapan Baterai Lithium pada Sistem PLTS

Baterai merupakan salah satu komponen utama dalam sistem pembangkit listrik tenaga

surya fotovoltaik (PLTS), terutama untuk jenis PLTS off-grid. Baterai atau aki ini berfungsi

untuk menyimpan energi listrik yang dihasilkan sel/modul fotovoltaik pada siang hari. Energi

listrik tersebut selanjutnya dapat digunakan oleh beban listrik baik terutama pada malam

hari.

Jenis baterai yang digunakan pada sistem PLTS umumnya jenis baterai lead-acid, baik

baterai jenis basah (flooded) maupun baterai jenis kering (VRLA). Baterai jenis VRLA

memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan jenis flooded. Selain bebas perawatan

(maintenance free), karena baterai ini memiliki katup untuk penukaran gas, sehingga suhu

di dalam baterai akan tetap terjaga, dan umur (life time) baterai akan lebih maksimal.

Namun demikian baterai jenis VRLA ini lebih mahal dibandingkan dengan jenis baterai

basah.

(a) (b)

Gambar 4.31. Baterai jenis lead-acid (deep-cycle), tipe flooded (a) dan VRLA (b)

Selain itu terdapat beberapa jenis baterai yang saat ini digunakan dalam sistem PLTS,

diantaranya: baterai jenis alir (VRB) lithium, dll. Vanadium Redox Battery (VRB) merupakan

jenis baterai alir (flow battery) yang dapat diisi-ulang (rechargeable) yang menggunakan

ion-ion vanadium dalam beberapa keadaan oksidasi yang berbeda untuk menyimpan

Page 38: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 37

energy kimia. Baterai jienis VRB ini dibutuhkan sebagai Buffer untuk menjaga kestabilan

Sistem (Jaringan) akibat efek fluktuatif dari Daya yang dihasilkan oleh Photovoltaic. Pada

grid terbatas dengan genset (PLTD), jika energi dari Photovoltaic tiba-tiba berkurang

secara drastis, Sistem Penyimpanan ini harus dapat mengisi kekurangan daya tersebut,

membantu PLTD mensuplai daya kepada konsumen. Selain itu Sistem penyimpanan juga

berfungsi untuk mensupport Pembangkit Konvensional (PLTD) apabila terjadi defisit

pembangkitan.

Gambar 4-32. Konfigurasi sistem VRB pada Smart Micro-grid Sumba

Baterai lithium-ion sudah lama digunakan pada mobile phone. Seiring dengan

perkembangan waktu baterai ini terus mengalami inovasi dan penyempurnaan baik dari segi

fitur, kualitas maupun kapasitasnya. Dengan demikian, saat ini baterai lithium sudah

digunakan baik pada sistem PLTS maupun pada kendaraan listrik. Baterai lithium-ion

menggunakan elektroda positif berupa cobalt lithium oksida, lithium besi fosfat atau lithium

mangan oksida. Sedangkan elektroda negatifnya berupa grafit, dan elektrolit yang

digunakan adalah etilen karbonat dan diethyl carbonat. Elektrolit tersebut disimpan dalam

pelarut organic diantara elektroda dan seluruh baterai terkait erat oleh bungkusnya. Baterai

ini memiliki beberapa kelebihan diantaranya memiliki kepadatan energi yang tinggi, memiliki

masa simpan yang panjang.

Beberapa sistem PLTS yang menggunakan baterai lithium umumnya untuk aplikasi

sistem PLTS jenis off-grid skala kecil, misalnya penerangan jalan umum (PJU-PLTS) maupun

lampu jenis Sehen. B2TKE memiliki kompetensi dan fasilitas pengujian sistem PLTS jenis ini.

Page 39: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 38

Modul PV:Kapasitas: 80 Wp / 5V

Baterai:Kapasitas: 3.2V/120 AhTipe: LiFePO4

Lampu:Tipe : LED 5VDCDaya : 35 watt

Gambar 4.33. Panerapan baterai lithium pada Lampu LED PLTS

4.2 PEMETAAN KEGIATAN

4.2.2 Perbandingan Hasil Kegiatan dengan Tahun Sebelumnya

Kegiatan ini merupakan tahun kedua dari kegiatan perekayasaan baterai lithium untuk mobil

listrik. Pada tahun pertama fokus pada perancangan baterai lithium untuk mobil listrik,

pengujian baterai lithium, dan perancangan stasiun pengisian baterai mobil listrik.

Berdasarkan hasil monev pada kegiatan tahun pertama menunjukkan bahwa perkembangan

mobil listrik kurang berkembang, sehingga penerapan baterai lithium untuk mobil listrik saat

ini hampir tidak berkembang. Oleh karena itu, fokus penelitian baterai lithium pada tahun

kedua lebih difokuskan pada aplikasi sistem PLTS.

4.2.3 Perbandingan Hasil Capaian Kegiatan dengan Sasaran Akhir Tahun

Berdasarkan laporan pelaksanaan kegiatan Triwulan IV Tahun 2016 (Form A) bahwa

indikator kegiatan/output kegiatan perekayasaan baterai mobil listrik, yakni prototipe

stasiun pengisian baterai mobil listrik dan pengujian baterai lithium untuk mobil

listrik telah tercapai. Output kegiatan ini juga secara jelas dipaparkan pada sub-bab

4.1. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa hasil kegiatan 2016 mencapai

100%, seperti terlihat pada Lampiran (Form A).

4.2.4 Keterkaitan, Hubungan Hasil Capaian Kegiatan Tahun 2015 dengan

Tahun 2016

Tahun 2015 merupakan tahun pertama kegiatan perekayasaan baterai mobil listrik,

dengan hasil kegiatan tahun 2015 masih bersifat disain dan prototipe. Oleh karena

itu, kegiatan pada tahun 2016 akan difokuskan pada implementasi prototipe skala

pilot. Namun karena anggaran yang tersedia untuk tahun 2016 hanya sebesar Rp.

Page 40: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 39

255.5 Juta, maka kegiatan difokuskan pada peningkatan kapasitas (SDM) pengujian

baterai lithium. Sementara itu, pengembangan teknologi battery charging station

masih difokuskan pada pengembangan disain prototipe berbasis PLTS hybrid.

4.2.5 Perbandingan Teknologi yang Dihasilkan dengan Teknologi yang

Dihasilkan Instansi/Industri Lain

Penelitian dan pengembangan mobil listrik nasional telah dilakukan oleh beberapa

Lembaga penelitian (LIPI, BPPT, dll), Universitas (UGM, UNS, dll), dan Industri (PT

Nipress, PT DSBC, dll). Pada tahun 2012, Presiden RI mencanangkan Program Mobil

Listrik Nasional (Molina). Dewan penasehatnya adalah Mendikbud dan diketuai oleh

Prof Ahmad Jazidie. Anggota tim Molina terdiri dari lima universitas (UI, ITB, UGM,

UNS, ITS) ditambah BPPT dan LIPI. Road Map Mobil Listrik Nasional, tahun 2014

telah tesedia prototipe yang telah siap untuk diperlihatkan dan telah dilakukan

berbagai testing, yang selanjutnya diharapkan di tahun 2018 sudah dapat diproduksi

secara massal. Fokus penelitian Sistem Mobil Listrik dibagi dalam Tujuh (7), yaitu :

1.Penelitian Sistem Penyedia Energi Listrik; 2.Penelitian Sistem Penggerak, Motor

Listrik dan Transmisi; 3.Penelitian Bodi, Struktur dan Sistem Manufaktur ;

4.Penelitian Sistem Kendali Mobil Listrik ; 5.Penelitian Sistem Pendukung Mobil

Listrik; 6.Penelitian Sistem Pengisian dan Infrastruktur ; 7.Sistem Integrasi. Namun,

akhir-akhir ini kegiatan Molina terhenti, karena menghadapi berbagai masalah.

Penelitian dan pengembangan terkait mobil listrik oleh beberapa instansi lain antara

lain, sbb:

1. UNIVERSITAS GAJAH MADA JOGJAKARTA

Universitas Gadjah Mada Yogyakarta adalah salah satu universitas yang

menjadi anggota program Mobil Listrik Nasional, pendekatan yang dilakukan oleh

Universitas Gadjah Mada pada program Mobil Listrik Nasional ini tidak membuat

prototype mobil listrik, akan tetapi memilih untuk membuat penelitian komponen

mobil listrik jenis City Car yang dibagi menjadi 7 kegiatan yaitu:

1. Under carriage - Melaksanakan penelitian komponen-komponen mobil bagian

dibawah termasuk chassis dan roda.

2. Air conditioning - Dikarenakan sistem air conditioning merupakan komponen

yang dibutuhkan dan padat akan kebutuhan energi listrik, maka dilakukan

Page 41: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 40

penelitian tentang air conditioning yang optimum dan dibutuhkan oleh mobil

listrik.

3. Motor control - Motor control merupakan salah satu komponen utama dalam

mobil listrik yang akan mengatur pengisian dan pengambilan energi listrik dari

baterai sebagai fungsi kecepatan dan topografi jalan yang dilalui oleh mobil

listrik.

4. Battery Charger - Penelitian charger yang dilakukan oleh Universitas Gadjah

Mada adalah jenis charger slow charging, dengan pengisian dilakukan dengan

memakai tegangan PLN 220 Volt AC dengan kapasitas daya 1 kW (target dari

UGM adalah konsumen kalangan menengah keatas), dan tegangan output 100

Volt DC. Dipilihnya tegangan output DC 110 Volt bertujuan agar sistem charger

ini tidak hanya dapat dipakai untuk mobil listrik (dengan asumsi, dapat dibuat di

dalam negeri serta peruntukannya lebih sesuai untuk mensuplai kebutuhan

klistrik transportasi suatu wilayah (area) terbatas (Commuter Transportation)

diantaranya adalah City Car), akan tetapi diarahkan juga untuk sistem energi

terbarukan. Sistem charger ini telah dicoba pada penelitian pengisian baterai

LiFePO4 dimana setiap sel baterai dimonitor arus dan tegangannya untuk

mengetahui kondisi State-of-Charge (SOC) setiap saat. Pengisian baterai

sebanyak 30 kWh diisi selama 1 hari, diharapkan dapat menempuh jarak 60 km.

Komponen Battery Charger yang dikembangkan mencakup : Can Master (bisa

interkoneksi, menggunakan Bluetooth), Tablet, Can Bus, dan Can Slave.

Teknologi Prototipe BC UGM ini masih dalam tahap penyempurnaan dan

siap dikembangkan lebih lanjut dan diharapkan akan menjadi bagian dari pilot

BCS pertama di Indonesia. Dalam hal ini UGM membuka diri untuk bersinergi

dengan Akademisi penggiat mobil listrik lainnya (seperti : ITB; ITS; UI dll.),

Litbang (BPPT; LIPI dll.) bahkan Industri. Pada prinsipnya UGM ingin

membangun kemandirian nasional dalam pengembangan teknologi mobil listrik

di Indonesia.

Untuk kedepannya UGM juga mengharapkan adanya pengembangan

Standarisasi yang dapat mengakomodasi produk atau teknologi pembuatan

baterai di dalam negeridan sistem pengisiannya. Adapun tujuan pembuatan

Standar ini adalah guna melindungi konsumen serta mendukung industri di

dalam negeri. Sebagai informasi anggaran Kemen. Kominfo selama ini yang

Page 42: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 41

terbesar adalah untuk sertifikasi. Permasalahan selama ini adalah, dalam

menetapkan standar BSN sering tidak mengacu ke standar lokal, melainkan ke

ISO, padahal dalam banyak hal Standar Lokal (SNI dll.) lebih sesuai karena

umumnya mengakomodasi hal-hal yang terkait dengan spesifik kondisi yang ada

di dalam negeri.

5. BMS - Penelitian Baterai Management System juga dilakukan oleh Universitas

Gadjah Mada, akan tetapi tidak menjadi agenda diskusi.

6. Electronics dan main control - Penelitian Electronics dan main control juga

dilakukan oleh Universitas Gadjah Mada, akan tetapi tidak menjadi agenda

diskusi.

7. Battery recycle - Didasarkan bahwa unsur kimia Lithium sangat sedikit

cadangannya di Indonesia, maka industri baterai LiFePO4 akan tergantung dari

Negara-negara yang kaya dengan Lithium seperti misalnya Amerika dan China.

Dalam pengembangan baterai Lithium, Jepang sendiri sudah masuk pada tahap

Urban Mining, dengan mengembangkan Teknologi Reverse Engineering (daur

ulang), dimana limbah baterai yang ada tidak dibuang melainkan material yang

dikandung pada bagian dari baterai diurai kembali guna memperoleh unsur

(terpisah) yang akan digunakan sebagai bahan baku pembuatan Baterai

Lithium. Oleh sebab itu UGM saat ini sedang mencoba mengembangkan

teknologi reverse engineering tsb. Mengingat potensi ketersediaan bahan baku

baterai jenis tersebut di Indonesia belum ada (atau masih sangat kecil). Dari

baterai-baterai jenis lithium ion bekas sisa pemakaian baterai laptop,

handphone, dan lain sebagainya yang banyak terdapat di kota-kota, di daur

ulang untuk mengambil unsure kimia Lithiumnya yang nantinya akan dibuat

menjadi baterai jenis LiFePO4. Kegiatan ini telah berhasil menghasilkan Lithium

dari proses daur ulang (Recycle) baterai jenis Lithium ion dengan proses kimia.

Setelah mendapatkan bahan baku Lithium dari proses daur ulang dengan cara

recycle , menghancurkan baterai bekas untuk diambil masing-masing

komponennya, kemudian dilakukan proses leaching (untuk mendapatkan

Lithium murni), dan dirakit kembali menjadi baterai LiFe, dengan proses reverse

engineering.

8. Taman Pintar Yogyakarta - Stasiun Pengisian baterai yang ada di Taman

Pintar Yogyakarta sudah tidak berfungsi dan sudah tidak ada lagi disana (ditarik

Page 43: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 42

oleh produsen pada awal bulan April tahun 2015), dikarenakan tidak ada

pelanggan mobil listrik yang melaksanakan pengisian. Sebelumnya, di Taman

Pintar Yogyakarta, selain terdapat stasiun pengisian baterai juga terdapat mobil

listrik yang bisa digunakan berkeliling di sekitar Taman Pintar setiap hari Sabtu

dan Minggu. Dari diskusi yang dilakukan di Universitas Gadjah Mada beberapa

poin telah didapatkan yang diantaranya adalah:

Pengembangan mobil listrik nasional seharusnya didasari pada adanya

keterkaitan hubungan antara : Permasalahan – Kebutuhan – ketersediaan

Engineer yang mengacu pada Roadmap yang telah ada dan tentunya

produk yang diharapkan merupakan hasil dari analisis pasar. Prototipe

selayaknya merupakan output dari Universitas, Lembaga Riset dan

Industri. Pengembangan program mobil listrik nasional (di Indonesia)

seharusnya mencontoh Kebijakan mobil listrik pemerintah Korea Selatan

yang Central Power, dimana pejabat tinggi (menteri) yang

bertanggungjawab selama 3 periode tetap.

Kendala yang ada untuk sistem pengisian stasiun baterai adalah

permintaan (demand) yang belum ada, maka disarankan untuk penelitian

selanjutnya terkait membangun stasiun pengisian mobil listrik dilakukan

untuk mobil listrik jenis kendaraan angkutan masal seperti bis, kereta api,

dikarenakan demand yang sudah pasti, seperti misalnya dari pemerintah.

Charger yang dapat melakukan fast charging minimal mempunyai daya

30 kW.

Universitas Gadjah Mada membuat charger dengan tegangan output 100

V DC, dengan tujuan agar bisa dibuat dalam negeri dan dapat dipakai

juga untuk sistem energi terbarukan seperti misalnya Pembangkit Listrik

Tenaga Surya, melihat pasar yang telah siap saat ini adalah Renewable

Energy

Untuk mendukung fabrikasi baterai jenis Lithium ion, agar dilakukan daur

ulang (Reverse Engineering) baterai jenis Lithium ion untuk mendapatkan

lithium murni yang tidak terdapat di Indonesia.

B2TE disarankan untuk melakukan pengujian baterai LiFePO4 yang ada

dipasar untuk mengetahui karakterisasi baterai tersebut untuk kebutuhan

rancangan sistem stasiun pengisian baterai.

Page 44: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 43

Sumber stasiun pengisian baterai agar difokuskan dengan memakai

sumber energi terbarukan dalam hal ini dengan memakai Pembangkit

Listrik Tenaga Surya (PLTS), untuk sistem stasiun pengisian baterai di

terminal-terminal pemberhentian angkutan masal seperti terminal bis.

Laboratorium TTL Pemaparan Peta Riset Molina UGM

Gambar 4.34 Kegiatan penelitian di UGM

2. Penerapan Baterei Lithium Pada Mobil LIstrik - LIPIPusat Penelitian Tenaga Listrik dan Mekatronika di bawah Lembaga Ilmu

Pengetahuan Indonesia berhasil merancang mobil hibrida dan mobil elektrik. Mobil

hibrida menggunakan sumber energi listrik yang tersimpan di dalam baterai dan

penyuplai listrik berupa generator berbahan bakar bensin. Dibandingkan kinerja

mobil konvensional, mobil hibrida LIPI hasil riset tahun 2005 hingga akhir 2009 itu

menghemat biaya hingga berkisar 40 persen. Dibandingkan mobil konvensional

dengan bensin yang diperhitungkan butuh biaya Rp 580 per kilometer, sedangkan

mobil hibrida ini hanya Rp 240 per kilometre. Abdul Hapid mengatakan, riset itu

bertujuan menguji sistem hibrid yang menggunakan lebih dari satu sumber energi.

Ini berbeda dengan lazimnya mobil hibrida yang sudah dikembangkan terlebih

dahulu di beberapa negara lainnya yang memakai sistem hibrida lebih dari satu

sistem penggerak.

Mobil hibrid LIPI menggunakan motor listrik yang menghasilkan daya 43 tenaga

kuda. Kemampuan optimal melaju hingga mencapai 70 kilometer per jam. Mobil ini

100 persen menggunakan listrik. Penggunaan generator berkapasitas 2.200 watt ini

untuk cadangan atau penyuplai listrik. Riset ini masih terkonsentrasi pada pengujian

Page 45: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 44

sistem hibrida lebih dari satu sumber energi, yaitu berupa baterai yang bisa diisi

listrik dari sumber PLN dan generator yang dirakit di dalam mobil.

Perbandingan efisiensi mesin yang lebih hemat 40 persen didasarkan pada

penghitungan satu kilowatt jam senilai Rp 1.000. Daya listrik satu kilowatt jam

mampu untuk menempuh 4,5 kilometer atau Rp 240 per kilometer. Kemudian

diasumsikan mobil konvensional memiliki efisiensi 8 km/liter bensin. Harga satu liter

bensin, yaitu Rp 4.500, jadi mobil konvensional butuh Rp 580/km. (NAW)

3. Penerapan Baterai Lithium pada Molis di ITS Surabaya

Institut Teknologi Sepuluh November (ITS) Surabaya telah melakukan

pengembangan berbagai jenis mobil listrik nasional (Molina). Mobil kebanggaan ITS

yang diberi nama Ezzy ITS 1 dan Ezzy ITS 2 itu berawal, saat Presiden Susilo

Bambang Yudhoyono (SBY) meminta Rektor ITS, Triyogi Yuwono, melakukan

penelitian dan membuat prototipe mobil listrik. Sang rektor pun menugasi

Muhammad Nur Yuniarto bersama timnya untuk melakukan penelitian tersebut.

Proyek ini langsung dikerjakan bersama 60 mahasiswa ITS di Laboratorium Industri

Sistem Otomatis ITS. Sekitar empat tahun proses berjalan, tim berhasil

menghasilkan dua prototipe mobil listrik yakni Ezzy ITS 1 dan Ezzy ITS 2.

Kedua mobil listrik tersebut memiliki spesifikasi berbeda, khususnya soal komponen

dapur pacu. Ezzy ITS 1 mengadopsi jenis engine supercar DOHC 24v Type 6

Cylinder. Mesinnya memakai pabrikan YASA 750 Brushless DC Motor dengan daya

50kWh dengan kecepatan 150km/jam. Sedangkan Ezzy ITS 2 mengusung mesin

jenis permanent magnet brushless DC dengan daya 30Kwh dan kecepatan

130km/jam. Konsumsi energi dua Molina ini 5,3 kilometer per kWh.

Selain Molina, ITS juga memiliki mobil tenaga surya, Sapuangin, dan mobil Lowo

Ireng Supercar. Mobil Sapuangin pernah dilombakan dalam ajang World Sollar

Challenge di Australia. Mobil Lowo Ireng Supercar mengusung mesin Mitsubishi

Gallant V6 Twin Turbo berkapasitas 2.500cc. Pengambilan nama Lowo Ireng ini

karena timnya baru dapat beristirahat ketika menjelang pagi. Produktif kerjanya

usai Magrib. Mobil Lowo Ireng, engineering design dan sasis pabrikasi sendiri.

Untuk komponen dalam masih gunakan impor. Jadi kami hanya mendesain

tampilan, aerodinamika dan ECU. Tipe ini masih menggunakan BBM.

Page 46: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 45

Tabel 4-11 Perbandingan teknologi mobil listrik di beberapa lembaga/universitas

NO INSTANSI MOBIL LISTRIK BATERAI FASILITAS UJI CHARGINGSTATION

1 B2TE-BPPT N/A LiFePO4(cell & pack)

Uji cell (5V),pack (12V)

Hybrid (PLTS+grid)

2 LIPI Bandung City car danminibus jenis

hybrid

Li-ion,LiFePO4(pack)

N/A N/A

3 ITS Surabaya City car (EZZY ITSI&II), supercar (Sapuangin, LowoIreng); bus listrik

Li-ion(assembly)

N/A Hybrid (PLTS +Genset)

4 UNS Solo City car (SmartGen 2)

LiFePO4(cell only)

Uji cell (skalammAh)

N/A

5 PT DSBC Solo N/A Li-ion(assembly)

N/A N/A

6 LIPI Serpong N/A LiFePO4(cell)

Uji cell (skalammAh)

N/A

7 UGM N/A Battery Re-cycle

N/A BCS 110Vdc,sumber listrik PLN

4.3 HASIL KEGIATAN 2016 TERHADAP TRL (SELF-ASSESSMENT)

Secara umum, output dari kegiatan perekayasaan baterai mobil listrik tahun 2016 di

B2TKE, meliputi:

Pengembangan disain dan prototipe Sistem Pengisian Baterai (battery

charging station) hybrid berbasis PLTS;

Pengujian baterai lithium untuk aplikasi sistem tenaga surya, berdasarkan

SNI 04-6392-2000, terakreditasi SNI/ISO 17025 dari KAN. Fasilitas uji ini

sudah mampu melayani masyarakat melalui layanan PNBP.

Oleh karena itu, berdasarkan hasil self-assessment terhadap Tingkat Kesiapan

Teknologi (TRL), maka kegiatan ini dapat dikategorikan kedalam TRL = 7

4.4 MITRA DAN PERAN MITRA

Mitra kerja pemerintah dalam kegiatan ini meliputi lembaga/institusi dibawahKementerian Negara Riset, Teknologi, dan pendidikan Tinggi, diantaranya LIPI, ITS,UNS, dll. Sedangkan mitra kerja industri adalah mitra kerja yang selama ini menjadiklien dalam pengujian dan pengembangan baterai lithium, seperti: PT.Nipress, PTDSBC Power, PT. PLN, dll.

Tabel 4-12 Mitra dan Peran Mitra

Page 47: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 46

4.5 KENDALA YANG DIALAMI (SDM, ANGGARAN, FASILITAS)

Beberapa kendala dalam pelaksanaan kegiatan perekayasaan baterai mobil

listrik ini, antara lain:

Program mobil listrik nasional (Molina) maupun proyek penelitian dan

pengembangan mobil listrik di berbagai instansi kurang mendapatkan

dukungan dari pemerintah, dan tidak terkoordinasi dengan baik;

Harga investasi sistem berbasis baterai secara umum masih mahal. Hal ini

disebabkan karena sebagian besar komponen mobil listrik, khususnya

baterai (baik jenis liad acid maupun lithium) masih merupakan produk

import;

Kendaraan umum masih didominasi oleh bahan bakar fosil, karena harga

mobil dan bahan bakarnya masih murah;

Kendala yang ada untuk sistem pengisian stasiun baterai adalah

permintaan (demand) yang belum ada, maka disarankan untuk penelitian

selanjutnya terkait membangun stasiun pengisian mobil listrik dilakukan

untuk mobil listrik jenis kendaraan angkutan masal seperti bis, kereta api,

dikarenakan demand yang sudah pasti.

Ketersediaan dana penelitian yang sangat minim, selain jumlah dana

terbatas juga akibat pemotongan anggaran.

Page 48: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 47

BAB VKESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

1 Baterai lithium, khususnya LiFePO4 cocok digunakan dalam pengembangan

mobil listrik nasional maupun aplikasi sistem PLTS (PV). Hal ini disebabkan

karena baterai lithium memiliki kelebihan dibandingkan dengan baterai jenos

lead-acid, diantaranya: lebih ringan, densitas energi tinggi, self discharge

rendah, tidak memiliki memory effect, siklus hidup panjang, dan aman.

2 Penerapan baterai lithium pada mobil listrik belum berkembang sesuai harapan.

Namun demikian, penerapan pada sistem PLTS mengalami peningkatan yang

cukup pesat, sejalan dengan pesatnya penggunaan lampu jenis LED, terutama

untuk aplikasi PLTS terpadu, seperti lampu SEHEN, sistem penerangan jalan

umum (PJU-PLTS), dll.

3 Pengembangan baterai lithium dapat diproduksi oleh industri local, diantaranya

PT Nipress dan DSBC (Solo). Disamping itu, beberapa universitas dan lembaga

penelitian telah memiliki fasilitas pengujian dan pengembangan baterai lithium,

dianataranya B2TKE-BPPT, LIPI, UNS, ITS, dll.

4 Dengan adanya fasilitas uji baterai di B2TKE, saat ini sudah mampu melayani

jasa pengujian baterai baik jenis lead-acid maupun lithium. Namun, dengan

keterbatasan kapasitas alat, maka jumlah layanan uji baterai masih kurang.

5 Penerapan kendaraan listrik, seperti mobil listrik memerlukan infrastruktur

Stasiun Pengisian Baterai Mobil listrik yang cukup, handal, berkelanjutan, dan

ramah lingkungan. Hal ini dapat dikembangkan baik di perumahan (malam

hari, slow charging), tempat parkir (pengisian relative cepat), maupun statiun

pengisian umum (fast charging).

6 Sistem pengisian baterai berbasis energi surya (PV) sangat potensial

dikembangkan di seluruh wilayah Indonesia. Hal ini disebabkan karena

Indonesia memiliki potensi energi surya yang melimpah dan penurunan harga

teknologi fotovoltaik dewasa ini. Stasiun Pengisian Baterai Mobil listrik dapat

diimplementasikan dengan sistem PLTS yang di-hybrid dengan jaringan listrik

PLN (sebagai cadangan)

Page 49: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 48

5.2 SARAN

1. Untuk mendukung program pemerintah dalam pengembangan mobil listrik

maupun energi surya (PV) nasional, maka penelitian terhadap teknologi baterai

lithium dan inftrastruktur pengisian baterai mobil listrik harus terus

dikembangkan pada skala demonstrasi pilot, yang melibatkan berbagai stake

holder melalui suatu koordinasi yang baik.

2. Untuk meningkatkan pelayanan jasa pengujian baterai di B2TKE diharapkan agar

fasilitas uji yang ada dapat ditingkatkan baik jumlah maupun kapasitasnya

(ruang lingkup pengujian)

3. Untuk meningkatkan hasil penelitian diharapkan agar dana penelitian juga

ditingkatkan.

Page 50: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 49

BAB VIIFORM A & B

Page 51: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 50

Realisasi (Rp.) % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

DIPA 255,508 255,508 1001. Pengujian baterailithium ferro phosphate(LiFePO4)

PNBP

2. Prototipe PengisianBaterai Mobil ListrikBerbasis PLTS Hybrid

PHLN

Keterangan nomor 1-10 adalah sebagai berikut : 1. Rekomendasi 5. Pengujian 9. Prototype 2. Advokasi 6. Jasa operasional 10. Survey 3. Alih Tek 7. Pilot project 4. Konsultasi 8. Pilot plant

Petunjuk Pengisian Kolom Tabel di atas :

B. ANGGARAN Diisi dengan jumlah DIPA, PNBP dan PHLN sesuai pagu serta realisasinya untuk per kegiatanC. SDM, diisi dengan jumlah tenaga perekayasaD. LUARAN, nomor 1-10 merupakan indikator kinerja hasil/luaran kegiatan, diisi jumlah dari masing-masing indikator yang dicapai pada satu tahun anggaran.E. KETERANGAN, Untuk masing - masing luaran uraikan data dan informasi lebih detail.

Pagu (Rp.)KETERANGAN

LUARAN

5

1 Perekayasaan BateraiLithium Untuk MobilListrik

A. PROGRAM, diisi dengan sesuai nama program

HASIL PELAKSANAAN PROGRAM TAHUN ANGGARAN 2016FORM A

15 1

SDM(org,)

ANGGARAN (dlm ribuan)

No. NAMA PROGRAM

Page 52: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 51

FORM B

PENGKAJIAN DAN PENERAPAN TEKNOLOGI ENERGIPEREKAYASAAN BATERAI LITHIUM UNTUK MOBIL LISTRIK

Stasiun Pengisian Mobil Listrik Diagram Blok Hybrid Charging Station

Fasilitas Uji Baterai-B2TE Sampel Uji baterai Lithium 48V/100Ah

INTI KEGIATANBaterai merupakan komponen utama pada mobil listrik maupun sistem PLTS. Bateraiberfungsi untuk menyimpan energi yang diproduksi dari PLTS mapun sumber lain, untukdigunakan pada saat diperlukan. Baterai lithium telah digunakan pada teknologi handphone, saat ini dikembangkan untuk aplikasi mobill listirk maupun sistem PLTS. Hal inidisebabkan baterai lithium memiliki banyak kelebihan dibandingkan dengan baterai jenislead-acid, diantaranya kepadatan energi yang lebih tinggi, umur yang lebih panjang, dll.Namun demikian baterai lithium memiliki mutu produk yang bervariasi dan harga masihrelative mahal. Untuk mengetahui karakteristik dan mutu baterai lithium untuk aplikasimobil listrik maupun sistem PLTS, maka dalam studi ini dilakukan kajian dan pengujianterhadap teknologi baterai lithium. Disamping itu, penelitian ini melakukan pengembangandisain stasiun pengisian ulang baterai berbasis energi surya hybrid. Diharapkan hasilpenelitian ini dapat meningkatkan pelayanan teknis pengujian baterai lithium di B2TKE-BPPT khususnya, dan dapat menunjang pengembangan penerapan mobil listrik maupunsistem PLTS di Indonesia.

TUJUAN PROGRAMUntuk mendapatkan karakteristik baterai lithium untuk aplikasi mobil listrik maupun sistemPLTS. Disamping itu, penelitian ini diharapkan untuk pengembangan disain statiunpengisian baterai hybrid berbasis energi surya.

PROGRAM YANG DILAKSANAKAN Melakukan kajian dan pengembangan rancangan sistem pengisian baterai mobil listrik

berbasis energi terbarukan (mis. energi surya) yang di-hybrid dengan jala-jala PLN(sebagai cadangan).

Melakukan kajian dan pengujian baterai lithium-ion (LiFePO4) untuk aplikasi mobillistrik maupun aplikasi sistem PLTS, berdasarkan standar nasional (SNI) maupuninternasional.

HASIL PROGRAM Hasil pengujian baterai lithium-ion (LiFePO4) dan untuk aplikasi mobil listrik yang

sesuai dengan standard nasional (5 laporan) Pengembangan disain dan prototype sistem pengisian baterai mobil listrik berbasis

energi surya yang dihybrid dengan jala-jala PLN.

Bidang : Energi

Lokasi kegiatan:Puspiptek, SerpongTahun ke : 1/3

Unit Kerja : Balai Besar Teknologi Energi

Group Leader : Dr. Oo Abdul Rosyid, MScProgram Manager :Ir. Nur Aryanto A

Alamat: B2TKE Gd. 620 PUSPIPTEKTelepon: 021-7560550/021-7560904

DanaDIPA: Rp. 225.508.000Dana mitra : -Nama mitra kerja:NipressNama User :PT. DSBC, PT Nipress,

Page 53: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 52

Referensi:1. Freedom Car & Vehicle Technologies Program. Office of Energy Efficiency and

Renewable Energy, U.S. Department of Energy. August, 2003.2. Reports DuPont Automotive/SAE Survey of Top Industry Issues. Materials are

Critical to Reduce Dependence on Fossil Fuels, Detroit, MI, April 4, 2011.3. Padhi, A. K., K. S. Nanjundaswamy & J. B. Goodenough. LiFePO4: A Novel

Cathode Material for Rechargeable Batteries. Electrochemical Society MeetingAbstracts 96-1 (1996) 73.

4. Padhi, A. K., K. S. Nanjundaswamy & J. B. Goodenough. Phospho-olivines aspositive-electrode materials for rechargeable lithium batteries. J. Electrochem.Soc. 144 (1997) 1188.

5. Tang, K., J. Sun, X. Yu, H. Li & X. Huang. Electrochemical performance ofLiFePO4 thin films with different morphology and crystallinity. ElectrochimicaActa 54 (2009) 6565.

6. Zhang, Y., Q. Huo, P. Du, L. Wang, A. Zhang, Y. Song, Y. Lv, G. Li. Advances innew cathode material LiFePO4 for lithium-ion batteries. Synthetic Metals 162(2012) 1315.

7. Liu, H., Z. Wang, X. Li, H. Guo, W. Peng, Y. Zhang & Q. Hu. Synthesis andelectrochemical properties of olivine LiFePO4 prepared by a carbothermalreduction method. Journal of Power Sources 184 (2008) 469.

8. Tang, K., J. Sun, X. Yu, H. Li & X. Huang. Electrochemical performance ofLiFePO4 thin films with different morphology and crystallinity. ElectrochimicaActa 54 (2009) 6565.

9. Fischer, Fred, Todd Peterson, Elena Mikalis. Apec Roadmap For InternationalElectric Vehicle Standards. Disampaikan dalam 20th APEC Automotive Dialoguedi Beijing, China pada tanggal 22-25 April 2014.

10.http://www.evsource.com/battery_calculator.php

Page 54: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 53

Page 55: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 54

Page 56: LAPORAN AKHIR - b2tke.bppt.go.id - Hasil... · Makin menipisnya cadangan yang tersedia dan makin mahalnya bahan bakar fosil khususnya minyak bumi untuk transportasi, serta dampaknya

Perekayasaan Baterai Mobil Listrik Hal - 55