Bagaimana analisis tekno-ekonomi dapat meningkatkan teknologi energi
Computer

Bagaimana analisis tekno-ekonomi dapat meningkatkan teknologi energi


Peneliti Berkeley Lab, Hanna Breunig. Kredit: Marilyn Sargent / Berkeley Lab

Untuk teknologi energi baru, waktu yang berlalu dari saat terobosan dibuat di lingkungan laboratorium hingga divalidasi, ditingkatkan skalanya, diujicobakan, dan kemudian dikomersialkan secara luas bisa bertahun-tahun atau bahkan puluhan tahun. Namun dalam perlombaan untuk menghindari dampak pemanasan iklim yang paling merusak, kebutuhan akan teknologi emisi negatif sangat mendesak.

Teknologi emisi negatif, atau NETs — juga disebut sebagai teknologi penghilangan karbon — menghilangkan karbon dioksida dari udara atau sumber lain atau meningkatkan penyerap karbon alami, seperti hutan dan tanah. Baru-baru ini, Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim (IPCC) menyimpulkan bahwa membatasi pemanasan global hingga 1,5 derajat Celcius dan menghindari dampak paling dahsyat dari perubahan iklim akan memerlukan penggunaan NET pada pertengahan abad ini.

Di Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley Departemen Energi (Lab Berkeley), peneliti seperti Hanna Breunig, yang mengkhususkan diri dalam analisis tekno-ekonomi, telah bekerja dengan para ilmuwan selama bertahun-tahun pada teknologi energi seperti hidrogen dan biofuel. Sekarang mereka telah menyingsingkan lengan baju untuk menggali lebih dalam tentang teknologi emisi negatif yang muncul, membantu para ilmuwan membuat inovasi mereka lebih kompetitif dan berdampak.

T. Apa latar belakang dan keahlian Anda?

Gelar doktor saya di bidang teknik sipil dan lingkungan, dan gelar Ph.D. tesis saya melihat CO2 injeksi bawah tanah dan CO2 pemanfaatan dalam industri. Saya bekerja dengan [Berkeley Lab scientists] Thomas McKone, Jens Birkholzer, dan Curt Oldenburg untuk memahami potensi skala, biaya, dan dampak CO2 konversi dan pilihan sekuestrasi.

Di Berkeley Lab, ada dorongan nyata untuk memasangkan peneliti yang mengerjakan sains fundamental dengan orang-orang seperti saya yang akrab dengan analisis pasar, penerapan teknologi, dan pemodelan skenario. Mengintegrasikan analisis tekno-ekonomi dalam penelitian dan pengembangan tidak hanya dapat membantu sains untuk membuat dampak kompetitif, tetapi juga dapat membantu dalam membandingkan teknologi dan memutuskan apa yang akan diinvestasikan. Saya tidak hanya memikirkan biaya. Saya juga memikirkan implikasi siklus hidup. Anda ingin tahu bahwa teknologi emisi negatif yang diterapkan dapat menurunkan CO2 konsentrasi sementara tidak menciptakan dampak yang tidak dapat diterima dalam kategori lain, seperti pembentukan polutan udara kritis.

T. Dapatkah Anda memberi saya contoh bagaimana analisis Anda dapat memandu R&D?

Saya telah bekerja dengan [Berkeley Lab materials scientist] Jeff Long tentang kerangka logam-organiknya, atau MOF, untuk penyimpanan hidrogen. Dia juga melihat MOF untuk penangkapan udara langsung (DAC) karbon dioksida dari atmosfer. Hal nyata yang ingin dia pahami adalah bagaimana Anda menghubungkan penemuan dan desain material dengan prinsip-prinsip teknik yang sangat praktis untuk memengaruhi biaya. Diperlukan analisis tekno-ekonomi yang canggih untuk menghubungkan dan menerjemahkan informasi di antara berbagai disiplin ilmu ini untuk memandu penelitian dan pengembangan.

Misalnya, pada teknologi DAC, penelitian saya dapat menentukan pentingnya memiliki sistem yang melepaskan CO2 sangat mudah setelah ditangkap pada kondisi ringan, atau memiliki sistem yang dapat menyerap berton-ton CO2 dalam satu siklus. Seringkali ada trade-off antara investasi modal versus biaya operasi, tetapi Kemenkeu terkenal dengan kesesuaiannya, dan mungkin kedua tantangan yang dihadapi DAC dapat diatasi.

Q. Menarik. Bagaimana Anda mengevaluasi trade-off tersebut? Jenis analisis apa yang Anda lakukan?

Pada langkah pertama, saya membuat model proses yang hampir kotak hitam, di mana saya mulai dari tingkat yang sangat tinggi dan memodelkan komponen teknologi baru berdasarkan sifat material yang diketahui dan prinsip-prinsip teknik dasar. Ini adalah latihan yang berharga karena kami jarang memiliki prototipe atau sistem percontohan untuk memandu kami. Dari model kotak hitam ini kita dapat memahami jumlah unit yang diisi Kementerian Keuangan yang dibutuhkan untuk target penangkapan CO tertentu2, kebutuhan energi, dan semua infrastruktur yang diperlukan di sekitarnya — kompresor, unit pendingin. Kemudian, tergantung di mana saya menganggap sistem DAC diterapkan di Amerika Serikat, saya dapat memperkirakan biaya listrik atau sumber panas dan emisi gas rumah kaca yang terkait dengan energi tersebut. Membandingkan biaya dan emisi dari konsumsi energi dengan biaya modal sistem membantu saya mencapai beberapa kesimpulan awal sebelum melakukan penyelaman lebih dalam tentang model proses DAC.

Saya juga melakukan analisis sensitivitas. Saya mungkin men-tweak, misalnya, bagaimana kinerja material itu dalam teori jika adsorpsinya terlihat seperti ini; bagaimana hal itu memengaruhi biaya dibandingkan jika kinetiknya sedikit berubah? Dan para ilmuwan akan membantu membimbing saya dalam analisis kepekaan itu untuk mengatakan, oke, ini jumlah yang rendah dan tinggi dari apa yang kita lihat dalam penelitian kita atau bahkan apa yang mungkin secara teoritis. Dengan cara itu saya mengutak-atik model saya dengan cara yang sangat masuk akal.

T. Pada titik mana dalam penelitian mereka Anda mulai bekerja dengan ilmuwan?

Jika Anda terbiasa dengan skala “tingkat kesiapan teknologi”, di mana TRL 1 bersifat konseptual dan TRL 9 adalah sistem yang diluncurkan dan berhasil dalam kondisi dunia nyata, saya dapat melakukan analisis tekno-ekonomi untuk setiap hal tersebut. Bahkan di TRL 10 ada pemecahan masalah, atau Anda memasuki lanskap kebijakan baru dan pengembang ingin memahami keputusan mereka selanjutnya. Dan pada tingkat konsep, ini dapat membantu para ilmuwan untuk mulai menilai kepraktisan desain yang berbeda atau mencari tahu teknologi apa yang bahkan akan bersaing dengan sistem mereka. Jadi, ini hampir lebih seperti latihan analisis pasar dan desain teknik pada tahap ini.

T. Apakah ada pertimbangan khusus saat melakukan analisis tekno-ekonomi untuk teknologi emisi negatif dibandingkan dengan teknologi energi lainnya?

Tanpa analisis sistem untuk memandu penerapan, teknologi emisi negatif dapat menjadi sangat mahal atau lebih buruk, sangat tidak efektif. Ada sejumlah teknologi emisi negatif yang berbeda di luar DAC, tetapi saya akan fokus pada hal itu karena saya telah menggunakan itu sebagai contoh saya. Jika Anda menjalankan DAC di jaringan listrik yang digerakkan oleh gas alam dan batu bara, diperkirakan Anda benar-benar mengeluarkan lebih banyak CO2 itulah yang ditangkap. Tetapi jika Anda menjalankan DAC menggunakan listrik terbarukan, maka Anda akan mengeluarkan lebih sedikit CO2 dari apa yang ditangkap. Jadi, jika Anda mengatakan teknologi Anda membutuhkan biaya $ 500 untuk menangkap satu ton CO2, tetapi setengah ton dikeluarkan karena konsumsi energi, kami sebenarnya hanya mengimbangi setengah ton. Jadi sekarang $ 1.000 untuk mengimbangi satu ton. Itulah jenis diskusi yang dapat saya bantu untuk menambahkan bilangan real.

Kedua, apa yang Anda lakukan dengan CO yang ditangkap itu2 penting. Mengubahnya menjadi produk kimia lain atau menyimpannya di bawah tanah memiliki konsekuensi energi yang terkait dengannya. Jadi, ada sejumlah masalah di sekitar siklus proses yang dapat menjadi kasus khusus dan karenanya sangat menantang untuk dikomunikasikan.

Terakhir, kita perlu mempertimbangkan logistik. Kita perlu tahu dimana CO2 sedang ditangkap. Tanpa bagian ini, sulit untuk memodelkan rantai pasokan dan menjawab pertanyaan seputar apakah masuk akal untuk menyimpannya atau mengubahnya di lokasi atau mengangkut CO itu.2 ke lokasi di mana Anda dapat melakukan sesuatu dengannya. Kami tidak dapat mengalokasikan semua sumber daya energi terbarukan kami yang terbatas untuk teknologi emisi negatif, jadi kami harus berhati-hati tentang di mana kami menyebarkan DAC berdasarkan sumber daya energi terbarukan tersebut, serta CO2 sumber dan CO2 opsi sekuestrasi. Jadi, saya akan berpikir sangat kritis tentang pasokan dan juga kopling sistem ini. Sementara banyak dari teknologi ini meningkat dalam tingkat kesiapan teknologi, penggabungannya masih dalam tahap yang sangat awal.


Spons untuk menyerap karbon dioksida di udara


Disediakan oleh Lawrence Berkeley National Laboratory

Kutipan: Bagaimana analisis tekno-ekonomi dapat meningkatkan teknologi energi (2021, 23 April) diambil pada 23 April 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-04-techno-economic-analysis-energy-technologies.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten tersebut disediakan untuk tujuan informasi saja.




Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Pengeluaran HK