Kita perlu membuat sistem energi kita lebih berkelanjutan – tetapi apa cara terbaik untuk mencapai ini? Untuk merencanakan pasokan energi masa depan, para pembuat kebijakan membutuhkan fakta dan angka yang baik. Sains sudah menyediakan model yang dapat diandalkan untuk membandingkan keberlanjutan dan biaya sistem energi yang berbeda. Sekarang, para peneliti juga telah mengembangkan model untuk menghitung keamanan pasokan.
Transisi energi menimbulkan tantangan bagi negara, kota, dan daerah. Penggunaan sumber energi yang berkelanjutan adalah kunci untuk menghentikan perubahan iklim. Pada saat yang sama, biaya sistem energi tidak boleh lepas kendali, dan keamanan pasokan harus dipastikan. Tiga aspek ini – keberlanjutan, biaya, dan keamanan pasokan – membentuk apa yang dikenal sebagai trilemma energi.
Trilemma energi dikembangkan oleh Dewan Energi Dunia untuk mendukung para pembuat kebijakan dalam merancang sistem energi masa depan. Dengan memodelkan tiga kriteria dengan dasar ilmiah yang baik, skenario energi yang berbeda dapat dibandingkan secara kuantitatif, idealnya mengungkapkan jalur yang menawarkan keseimbangan optimal antara tiga variabel target.
Keberlanjutan dan biaya sistem energi yang berbeda sudah dapat diukur dengan andal menggunakan sejumlah model. Namun, sampai sekarang, ini belum menjadi kasus untuk keamanan pasokan. “Banyak model yang ada tidak jelas, tidak ramah pengguna, dan tidak dirancang untuk kemampuan pemodelan saat ini,” kata Matthias Sulzer, kepala departemen ilmu teknik EMPA. Bersama dengan para peneliti dari EMPA, ETH Zurich, dan Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley di AS, Sulzer telah mengembangkan cara yang lebih baik untuk mengukur keamanan pasokan energi. Karya ini baru -baru ini diterbitkan dalam jurnal Iscience.
Model ini mengambil bentuk piramida dengan lima level. Para peneliti telah memberikan indeks kuantitatif untuk setiap level. Tingkat bawah, produksi diri, adalah perhitungan keseimbangan energi sederhana: berapa banyak energi yang dapat dihasilkan oleh suatu negara dari sumber dayanya sendiri setiap tahun, dan berapa banyak yang dikonsumsi? Tingkat kedua menggambarkan otonomi; yaitu, berapa banyak energi yang perlu diimpor selama setahun, dan seberapa aman rute impor. Mulai pada tingkat ketiga piramida, kecukupan sistem, efek dinamis ikut bermain. “Di sini, kami memeriksa setiap jam – atau pada resolusi yang bahkan lebih tinggi – apakah permintaan energi dapat dipenuhi pada waktu tertentu dari sumber apa pun,” jelas rekan penulis Georgios Mavromatidis, kepala Laboratorium Sistem Energi Perkotaan EMPA. Level keempat berurusan dengan swasembada: dapatkah negara mengelola tanpa impor pada waktu-waktu tertentu? Di tingkat atas, para peneliti berbicara tentang Autarky lengkap, di mana negara dapat hidup dari produksi energinya sendiri kapan saja sepanjang tahun (atau bahkan lebih lama).
Meskipun level saling membangun, mavromatidis menekankan bahwa mereka semua harus dipertimbangkan secara bersamaan. “Sistem energi modern sangat kompleks. Piramida dimaksudkan untuk membantu menilai berbagai indeks dengan benar dan mengklarifikasi terminologi,” kata peneliti. Kekuatan kuncinya atas model yang ada adalah bahwa level yang lebih tinggi memperhitungkan efek dinamis. “Sistem energi terbarukan khususnya dioperasikan dengan sangat dinamis, karena angin dan matahari tidak selalu tersedia pada tingkat yang sama,” kata Mavromatidis. “Saldo tahunan rata -rata bukan indikator keamanan pasokan yang baik dalam sistem seperti itu.”
Para peneliti menekankan bahwa piramida harus dipandang sebagai proposal pertama, yang berfungsi sebagai dasar untuk diskusi lebih lanjut, penelitian, dan penyempurnaan indeks. Namun demikian, model ini sudah dapat digunakan untuk perencanaan energi. Para peneliti menunjukkan hal ini dalam studi mereka menggunakan Swiss sebagai contoh. Mereka menggunakan piramida untuk membandingkan keamanan pasokan energi saat ini di Swiss dengan skenario masa depan untuk tahun 2050, yang telah mereka modelkan selama penelitian sebelumnya bekerja sama dengan Asosiasi Perusahaan Listrik Swiss (VSE).
Analisis menunjukkan bahwa dengan campuran energi terbarukan yang tepat, Swiss dapat meningkatkan keamanan energinya di masa depan. Menurut Matthias Sulzer, dua faktor khususnya berkontribusi terhadap hal ini: peningkatan diversifikasi sumber energi dan produksi domestik yang lebih tinggi. Fasilitas penyimpanan tambahan juga berkontribusi untuk mengamankan pasokan energi, karena dapat digunakan untuk menjembatani fluktuasi. Ini tidak hanya termasuk reservoir hidroelektrik: “fasilitas penyimpanan termal, di mana kami dapat menyimpan dan memanfaatkan panas limbah industri, juga penting, seperti baterai,” jelas peneliti. “Di EMPA, misalnya, kami juga meneliti pendekatan menggunakan mobil listrik untuk penyimpanan listrik sementara ketika mereka tidak berada di jalan.”
Swiss tidak akan sepenuhnya mandiri dalam skenario masa depan para peneliti – juga tidak harus tujuan, menurut Sulzer. “Di sinilah trilemma energi ikut bermain,” jelasnya. “Tentu saja, secara teknis mungkin untuk membangun pasokan energi yang sepenuhnya mandiri di Swiss. Bahkan sistem swasembada dan berkelanjutan akan layak-tetapi itu akan secara signifikan menaikkan biaya.” Dengan campuran impor dan produksi dalam negeri, serta sumber energi yang berbeda, Swiss dapat menyeimbangkan biaya, keberlanjutan, dan keamanan pasokan.
