Oleh: Natarianto Indrawan, Ph.D.
Pada tahun 2021, Kongres menyetujui rencana senilai 7,5 miliar dolllar AS di bawah Pemerintahan Biden untuk membangun ribuan stasiun pengisian daya kendaraan listrik baru di seluruh negara bagian. Namun hanya kurang dari 10 stasiun yang terealisasi dan selesai dibangun.
Dalam tiga tahun sejak RUU IRA tersebut disahkan, antusiasme terhadap kendaraan listrik telah sangat berkurang. Negara-negara telah mulai mencabut seruan untuk larangan mesin ICE, beberapa pemilik kendaraan listrik beralih kembali ke gas, dan produsen mobil seperti General Motors dan Ford, dua produsen kendaraan listrik terbesar di AS, mengalihkan lebih banyak uang ke teknologi hibrida dan hibrida plug-in.
Masalahnya mesin gas masih mengeluarkan emisi sementara iklim bumi semakin hangat. Badan Kelautan dan Atmosfer Nasional (NOAA) mengatakan ada peluang 60% bahwa tahun 2024 akan menjadi tahun terhangat yang pernah ada.
Jadi, bagaimana solusi atau setidaknya menurunkan kemungkinan terjadinya hal ini?
Solusinya mungkin sudah ada di depan kita selama ini: Hidrogen. Hidrogen, seperti halnya listrik, telah menjadi tenaga penggerak kendaraan sejak sejak akhir abad 18. Ilmuwan asal Belgia, Etienne Lenoir, membuat “Hippomobile” bertenaga hidrogen pertama pada tahun 1860.
Meningkatkan isu lingkungan pada tahun 1970-an menandai pertama kalinya produsen mobil hidrogen. Dan pada tahun 1980-an, hal itu meluas hingga pada aplikasi militer. Namun, sejak 1990an hidrogen tidak lagi menjadi prioritas di AS dan hampir tidak digunakan lagi hingga awal tahun 2000-an.
Baru pada tahun 2008, dengan sedikit paksaan dari pemerintah Jepang, Honda dan Toyota mengembangkan model Fuel Cell Hybrid Vehicle (FCHV) dan Clarity, mobil hidrogen pertama bagi konsumen dalam skala besar. Saat ini, kedua perusahaan tersebut masih optimis dengan teknologi tersebut sementara General Motors, Hyundai, dan bahkan Ferrari saat ini ikut juga mencobanya.
Masalahnya adalah: Bagaimana kita memproduksi hidrogen dalam skala massal?
Memproduksi hidrogen dalam skala besar tentu tidak semudah membalik telapak tangan. Pertama dan yang terpenting, hal itu membutuhkan banyak investasi. General Motors menggelontorkan 35 miliar dollar AS untuk pengembangan sel bahan bakar hidrogen hingga tahun 2025, dengan 85 juta dollar AS berasal dari investasi bersama dari Honda. Kemitraan itu mencakup fasilitas pengembangan fasilitas Fuel Cell seluas 6.500 meter persegi di Michigan.
Bagi konsumen, hanya Honda CR-V FCEV, SUV hidrogen pertama, yang menjadi bukti investasi besar dalam penelitian hidrogen. Mobil itu mulai dijual di California akhir tahun ini. Honda berencana untuk menjual sekitar 300 unit per tahun, karena pasar kendaraan hidrogen masih terbatas. Dan perusahaan akan menanggung biaya pengisian bahan bakar senilai 15.000 dollar AS dalam upaya untuk menarik lebih banyak orang.
Namun kenyataannya, hidrogen yang ditujukan untuk konsumen bukanlah prioritas utama Honda saat ini.
“Sejujurnya, aktivitas utama kami di bidang hidrogen saat ini bukanlah FCEV,” kata Chris Martin, Group Lead of Technical, Safety, and Regulatory PR untuk Honda. “Ini lebih tentang menumbuhkan ekonomi hidrogen secara keseluruhan. Dan pada akhirnya, kami melihat FCEV sebagai bagian yang lebih besar dari transportasi pribadi nantinya, tetapi kami perlu menumbuhkan ekonomi hidrogen ke titik di mana ia sudah dapat digunakan untuk mendukung konsumen dan pengemudi umum.”
Ekonomi hidrogen itu dimulai dari sisi komersial. Bersamaan dengan CR-V hidrogen, Honda baru-baru ini memperkenalkan truk semi Kelas 8 bertenaga hidrogen baru yang dapat melaju hingga 643 km dengan satu tangki. Ini adalah yang pertama dari apa yang diharapkan Honda akan menjadi banyak kendaraan komersial bertenaga hidrogen.
“Strategi yang lebih luas adalah beralih ke peralatan berat,” kata Martin. “Baterai listrik belum tentu merupakan solusi yang bagus untuk peralatan konstruksi, peralatan pertambangan, atau truk Kelas 8 yang melakukan pengangkutan jarak jauh. Saat ini, moda transportasi semacam itu sebagian besar menggunakan bahan bakar diesel, yang jelas-jelas intensif karbon, tetapi juga intensif emisi partikulat.”
Industri yang bergantung pada diesel memiliki target perusahaan untuk mengurangi emisi dan gas rumah kaca, kata Martin. Hidrogen menawarkan solusi ideal bagi industri tersebut. Setelah hidrogen diterapkan pada industri, Honda yakin teknologinya akan mengalir ke konsumen.
“Begitu itu terjadi, ketika ada produksi hidrogen tingkat industri di seluruh negeri, itu membuka kemungkinan untuk memproduksi FCEV dalam skala yang terjangkau,” kata Martin. “Dan jika masuk akal, maka kendaraan bertenaga sel bahan bakar yang lebih luas akan sampai ke tangan konsumen.”
Namun, masih banyak rintangan sebelum kita sampai ke titik itu.
Salah satu masalah terbesar ada di sumbernya. Mengekstraksi hidrogen bukanlah proses yang benar-benar bersih, setidaknya, belum. Pada tahun 2021, lebih dari separuh dari seluruh produksi hidrogen di AS dilakukan melalui gas alam dan batu bara. Energi berlebih dari matahari dan angin dapat membantu mereduksi tantangan konsumsi tersebut, National Renewable Energy Lab (NREL) menyarankan bahwa 1 miliar metrik ton hidrogen dapat diproduksi setiap tahun menggunakan sumber daya terbarukan. Tetapi jenis produksi hidrogen bersih dalam skala massal masih membutuhkan waktu beberapa tahun lagi.
Memisahkan air menjadi molekul hidrogen dan oksigen sangat menguras energi. Sekitar 60% persen energi yang digunakan selama proses elektrolisis akan hilang. Dan banyak yang berpendapat bahwa menggunakan listrik sebagai perantara produksi hidrogen adalah pemborosan energi jika kendaraan listrik bertenaga baterai itu sendiri ada.
Biaya produksi hidrogen juga masih sangat mahal. Perkiraan menunjukkan bahwa hidrogen semahal 12 dollar AS per kilogram, sedangkan bahan bakar fosil sekitar 1,7 dollar AS per kilogram dan listrik terbarukan sekitar 8 dollar AS. Dan itu pada akhirnya berarti harga di pompa bensin lebih tinggi.
Biaya hidrogen meroket hingga 36 dollar AS per kilogram awal tahun ini. Itu berarti Anda harus mengeluarkan lebih dari 200 dollar AS untuk mengisi penuh tangki Toyota Mirai seberat 5,6 kg. Dengan perkiraan jarak tempuh sekitar 402 mil (~650 km), Mirai menghabiskan biaya sekitar 0,50 dollar AS per mil untuk pengoperasiannya—lebih atau kurang beberapa sen. Mobil hibrida tradisional seperti Toyota Prius beroperasi dengan harga mulai dari 0,15 dollar AS hingga 0,18 dollar AS per mil (tergantung pada harga bahan bakar), dan Tesla Model 3 hanya berharga sekitar 0,10 dollar AS per mil. Tentu saja, konsumen tidak melihat manfaat biaya apa pun dengan beralih ke hidrogen.
Stasiun hidrogen juga tidak murah untuk diproduksi. Komisi Energi Negara Bagian California mengutip harga total setidaknya 6,5 juta dollar AS per stasiun pengisian bahan bakar hidrogen, meski angka tersebut saat ini mulai berangsur turun ke level 2 juta dollar AS seiring perkembangan inovasi di sektor produksi hidrogen. Angkanya masih sangat bervariasi, tetapi ketika biaya stasiun pengisian daya kendaraan listrik berada pada sekitar 110.000 dollar AS, stasiun pengisian hidrogen masih sangat mahal.
Saat ini, hanya sekitar 70 stasiun pengisian bahan bakar hidrogen untuk konsumen di AS, sekitar 95% berada di negara bagian California. Ada juga beberapa di Kanada. Shell baru-baru ini menutup tujuh stasiun pengisian bahan bakar hidrogen di California untuk kendaraan ringan dengan alasan “komplikasi pasokan hidrogen dan faktor pasar eksternal lainnya.” Sepanjang 2023, kurang lebih sekitar 3.000 mobil hidrogen terjual di seluruh AS.
Selain itu, masalah keamanan terkait dengan sel bahan bakar hidrogen di bawah kap mesin. Konsorsium Internal untuk Keselamatan Kebakaran, Kesehatan, & Lingkungan mengatakan “bahaya sengatan listrik sangat besar” pada kendaraan Fuel Cell dan bahwa “masalah mudah terbakar pada bahan bakar tersebut tercermin dalam kebutuhan desain kendaraan itu sendiri.” Sederhananya: Mobil hidrogen perlu dibuat lebih aman daripada mobil berbahan bakar gas.
Honda menanggapi masalah keamanan tersebut dengan serius. Sel bahan bakar generasi keempat perusahaan tersebut lebih kuat dan lebih tahan korosi. Cangkang aluminium dibungkus dengan serat karbon, dan karet silikon, Honda sekarang menggunakan dua pelat logam berkekuatan tinggi yang dilas secara presisi untuk meningkatkan daya tahan sambil tetap memungkinkan cairan pendingin mengalir di antara keduanya.
Mengisi bahan bakar hingga penuh pada mobil hidrogen membutuhkan waktu lima menit, kira-kira waktu yang sama dengan pemberhentian pengisian bahan bakar biasa; Bahkan mobil listrik tercepat pun membutuhkan waktu sekitar 20 menit untuk mengisi ulang daya saat ini. Satu-satunya hal yang keluar dari knalpot mobil bertenaga hidrogen adalah uap air. Dan banyak kendaraan Fuel Cell hidrogen modern jarang terpengaruh oleh panas dan dingin yang ekstrem. BMW mengatakan iX5-nya sama sekali “tidak terpengaruh oleh kondisi cuaca.” Itu berarti pengisian selama lima menit memberi Anda jarak tempuh sebesar 300 mil (sekitar 485 km).
“Kami ingin memberi konsumen hal-hal terbaik yang sesuai untuk mereka,” kata Martin. “Hidrogen terlalu masuk akal untuk tidak dipertimbangkan lagi”, tambahnya.
Di sisi pemerintahan, sementara sebagian besar berita utama berfokus pada dorongan besar Pemerintahan Biden terhadap kendaraan listrik, yang sejauh ini belum membuahkan hasil, pemerintah AS juga diam-diam tengah menggarap teknologi transportasi hidrogen di balik layar.
Pada bulan Maret ini saja, Departemen Energi (DOE) menggelontorkan 750 juta dollar AS untuk 52 proyek hidrogen di seluruh AS berdasarkan Undang-Undang Infrastruktur Bipartisan. Dana tersebut akan digunakan untuk meningkatkan teknologi elektrolisis, mengurangi biaya, dan membantu produksi hidrogen secara keseluruhan. Dana tersebut juga akan menciptakan 1.500 lapangan kerja baru dalam prosesnya, khususnya di wilayah yang terdampak oleh meningkatnya kehilangan pekerjaan terkait energi seperti Appalachia dan Great Plains.
Aspek penting dari investasi tersebut mencakup pendefinisian secara tepat bagaimana hidrogen akan diproduksi di AS. Masih belum ada garis besar yang jelas, tetapi DOE menawarkan pembahasan yang lebih mendalam di situs webnya yang memaparkan beberapa persyaratan hidrogen bersih untuk fasilitas baru. Rencana tersebut juga mencakup hingga 10 tahun kredit pajak untuk fasilitas lama yang bersedia beralih ke energi terbarukan.
Namun, seperti halnya Honda, sebagian besar produksi hidrogen, setidaknya pada awalnya, tidak akan diperuntukkan bagi kendaraan ringan. Hidrogen harus digunakan dalam moda transportasi pengiriman terlebih dahulu, seperti truk gandeng, kapal kargo, pesawat kargo, dll. Idenya adalah, setelah hidrogen layak untuk pengiriman, hidrogen juga dapat digunakan untuk penggunaan konsumen.
Namun, hal itu membawa kita kembali ke awal cerita.
Investasi sebesar 750 juta dollar AS dalam produksi hidrogen bersih memang bagus, namun perlu ditindaklanjuti. Seperti yang kita lihat pada rencana kendaraan listrik senilai 7,5 miliar dollar AS dari Pemerintahan Biden, hampir tidak ada kemajuan dalam RUU yang disahkan lebih dari tiga tahun lalu. Undang-undang tersebut dapat dibatalkan sepenuhnya pada bulan November jika Donald Trump kembali menjabat, yang berencana untuk membatalkan banyak solusi energi bersih yang diusulkan oleh Pemerintahan Biden.
Tentu saja, masih banyak rintangan yang harus dilalui sebelum hidrogen dapat menjadi sumber energi yang layak; dampak lingkungan, kurangnya stasiun pengisian bahan bakar, biaya, masalah keselamatan, dan peraturan pemerintah.
Nissan Leaf pertama baru mulai diproduksi pada tahun 2010, sementara sebagian besar perusahaan pengisian daya baru muncul dalam 15 tahun terakhir. Dalam waktu yang relatif singkat, kita melihat kendaraan listrik naik ke level yang dulunya dianggap belum pernah terjadi sebelumnya. Kendaraan listrik masih hanya menguasai sekitar 16% dari total pangsa pasar, tetapi bandingkan dengan tahun 2010, ketika angka itu hanya 0,01%, dan mereka telah berkembang pesat.
Dengan asumsi kita bersedia berinvestasi besar-besaran dalam hidrogen hingga dekade berikutnya seperti yang kita lakukan pada kendaraan listrik, secara finansial dan lingkungan, ada peluang yang sangat menjanjikan bahwa kendaraan hidrogen yang diproduksi secara massal dapat menjadi kenyataan dalam 15 tahun ke depan. Manfaatnya, seperti pengisian bahan bakar, berkurangnya kekhawatiran akan jarak tempuh, dan dampak lingkungan yang kecil atau bahkan tidak ada, dan akan memudahkan bahkan bagi pelanggan yang paling tidak suka kendaraan listrik untuk beralih.*
Tentang Penulis
Peneliti di grup riset hydrogen dan fuell cell, Departemen Energi, Amerika Serikat, pada 2018-2022. Bersama rekan nya di the National Energy Technology Laboratory (NETL), penulis berkontribusi teehadap perkembangan teknologi hidrogen dan fuel cell hybrid power plant, yang tercakup pada U.S. National Clean Hydrogen Strategy and Roadmap, yang telah dirilis pada Juni tahun lalu sebagai acuan perkembangan industri hidrogen di Amerika Serikat. Sejak akhir 2022, penulis terlibat dalam pembangunan salah satu hydrogen hub di wilayah Amerika Tengah.
