Mobil listrik baterai

Pada artikel sebelumnya (baterai mobil listrik dan baterai lithium) telah diuraikan tentang teknologi kunci mobil listrik dan baterai lithium yang menjadi harapan masa depan sebagai sumber energi mobil listrik. Disini akan dibahas tentang sejarah singkat mobil listrik dan statusnya saat ini.

Mobil listrik baterai pertama kali dibuat oleh Thomas Davenport pada tahun 1834. Jadi, mobil listrik ini telah dibuat beberapa dekade lebih dulu daripada mobil mesin pembakaran dalam pertama. Mobil pertama yang melampaui kecepatan 100 km/jam juga mobil baterai, yaitu ‘Jamais Contente’ yang dikendarai oleh Camille Jenatzy pada tahun 1899. Dibandingkan dengan mobil mesin pembakaran dalam, mobil listrik lebih nyaman, tenang dan bersih. Akan tetapi, karena keterbatasan kapasitas penyimpan energi baterai, jangkauannya sangat terbatas. Pada saat yang sama, teknologi mobil mesin pembakaran dalam berkembang dengan pesat. Sebagai akibatnya, mobil listrik menghilang pada tahun 1930an. Baru pada tahun 1970an ketika terjadi krisis energi dan kelangkaan minyak pada saat itu, pabrikan mobil dan pembuat kebijakan mulai berpikir ulang tentang mobil listrik. Alasan yang dikemukakan adalah, pertama, mobil listrik menawarkan efisiensi energi tinggi dan mengijinkan diversifikasi sumber energi, dan kedua, memiliki emisi lokal nol dan membantu memperbaiki kualitas udara perkotaan.

Berbeda dengan mobil mesin pembakaran dalam yang menggunakan bahan bakar cair sebagai sumber energi, mobil listrik menggunakan motor listrik untuk penggerak dengan baterai sebagai sumber energinya (Gambar 1). Keunggulan mobil listrik adalah tidak ada emisi gas buang, efisiensi tinggi dan tidak bergantung pada bahan bakar fosil, dan operasinya tenang dan halus.

Mobil listrik terdiri dari tiga sub-sistem utama:

• Sistem penggerak motor listrik – pengendali mobil, konverter elektronika daya, motor listrik dan transmisi;
• Sistem baterai – baterai, Sistem Manajemen Baterai dan unit pengisian;
• Sistem pembantu – pemanas/pendingin, pompa elektronika dan pembantu elektronika lainnya.

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. Motor listrik menghasilkan torsi yang besar dari keadaan mobil berhenti. Hal ini menghasilkan kinerja yang sangat bagus. Percepatan dan daya mobil listrik jauh melampaui mobil mesin pembakaran dalam.

Kemajuan signifikan telah dicapai dalam pengembangan mobil listrik. Namun, masih ada beberapa tantangan utama yang harus diatasi, antara lain:

• Menurunkan harga – Saat ini baterai ion lithium dengan kapasitas penyimpan 35 kWh harganya sekitar USD 30.000. Ini harus bisa diturunkan menjadi sepertiganya di masa mendatang. Jadi, menekan harga baterai merupakan tantangan kunci pengembangan mobil listrik.
• Memperbaiki keamanan – Bahan katoda baterai lithium berbasis kobalt dan nikel saat ini memiliki isu penting berkenaan dengan pengisian berlebih. Pengendalian tegangan pada tingkat sel, modul dan baterai adalah hal kritis untuk mencegah pengisian berlebih. Namun, semua faktor ini tidak dapat dihindari akan menaikkan harga baterai lithium. Katoda lithium besi fosfat menawarkan masa depan yang menjanjikan tetapi dengan energi spesifik dan densitas daya yang lebih rendah.
• Memperpanjang umur baterai – Baterai mobil listrik harus paling sedikit berumur 10 tahun atau 240.000 km pada berbagai kondisi.
• Mempersingkat waktu pengisian sampai beberapa menit dan menyediakan fasilitas pengisian yang lebih baik.
• Memperkecil ukuran dan berat paket baterai.

Dibandingkan dengan masalah yang dihadapi oleh baterai, tantangan untuk motor/pengendali untuk mobil listrik mungkin relatif kecil, dengan pengembangan tetap diarahkan untuk meningkatkan efisiensi dan kehandalan.

Pustaka
B.G. Pollet, I. Staffell, J.L. Shang, Current status of hybrid, battery and fuel cell electric vehicles: From electrochemistry to market prospects, Electrochim. Acta (2012), http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2012.03.172