1 BAB. I Pendahuluan I.1 Latar Belakang Penjualan mobil listrik diperkirakan mencapai 17 juta unit pada tahun 2024, atau sekitar 20% dari penjualan mobil diseluruh dunia. Penjualan mobil lisrik meningkat sebesar 25% pada kuartal pertama tahun 2024 jika dibandingkan dengan periode yang sama pada tahun 2023. Pangsa pasar diproyeksikan mencapai 45% di China, 25% di Eropa, dan lebih dari 11% di Amerika Serikat, hal ini diduga didorong oleh harga yang kompetitif, biaya baterai yang lebih rendah, dan kebijakan yang mendukung. Di Indonesia, penjualan mobil listrik tahunan kurang dari 100 sebelum 2019, meningkat sepuluh kali lipat menjadi hampir 1.000 pada 2020-2021. Penjualan kemudian melonjak melewati 10.000 pada tahun 2022 dan mencapai 17.000 pada tahun 2023(International Energy Agency (IEA), 2024). Kendaraan listrik pada umumnya menggunakan baterai jenis Lithium-ion (Li-ion) baik dapat dibagi mejadi 3 jenis baterai Lithium Iron Phosphate (LFP), Komposisi Nikel Rendah (Nickel Maganese Cobalt Oxide (NMC) 333, NMC 442 dan NMC 532) dan Komposisi Nikel Tinggi (NMC 662, NMC 721, NMC 811, Lithium Nickel Cobalt Alumunium Oxiade (NCA) dan Nikel Mangan Cobalt Alumunium Oxiade (NMCA) seperti yang terlihat pada Gambar I.1. 2 Gambar I.1 Presentase jenis baterai yang terjual selama tahun 2021-2023 (International Energy Agency (IEA), 2024) Seiring dengan semakin meningkatnya pemakaian kendaraan listrik tersebut, diperkirakan 100–200 GWh baterai Li-ion digunakan(Zhu dkk., 2021). Saat kondisi State of Health (SOH) baterai mencapai kondisi 70-80% dari kapasitas awal, baterai pada kendaraan listrik direkomendasikan untuk dapat diganti dengan baterai baru(Haram dkk., 2023) hal ini dikarenakan saat baterai mencapai titik tersebut sudah tidak efisien digunakan dalam kendaraan listrik dikarenakan dengan berat yang sama energi yang dapat disimpan dalam baterai sudah cukup berkurang. Hal ini akan menyebabkan jutaan pak baterai lithium dari kendaraan listrik setiap tahun dalam beberapa dekade mendatang akan tidak sesuai saat digunakan dalam aplikasi kendaraan listrik. Ini menghadirkan peluang signifikan bagi pasar masa hidup kedua baterai, karena baterai-baterai yang sudah tidak memenuhi standar kendaraan listrik ini memiliki potensi dapat digunakan kembali untuk berbagai aplikasi, salah satunya sebagai sistem penyimpanan energi baterai (SPEB). Salah satu aplikasi dari SPEB ini adalah Catu Daya Takterinterupsikan (CDT) yang merupakan cadangan daya apabila terjadi gangguan jaringan ketenaga listrikan yang disediakan oleh utilitas penyedia. Pelanggan PT PLN Persero khususnya di Pulau Jawa masih mengalami gangguan pada pelayanan penyediaan energi lisrik yang diberikan yang dapat dilihat melalui parameter nilai System Average Interuption Duration Index (SAIDI) dan System 3 Average Interuption Frequency Index (SAIFI). SAIDI dan SAIFI seperti Jakarta, Bandung, Semarang, dan Surabaya yang dapat dilihat pada Tabel I.1. Durasi gangguan rata-rata paling lama sekitar 5,64 jam dengan frekruensi gangguan rata- rata sekitar 4,49 kali dalam satu tahun. Tabel I.1 SAIDI dan SAIFI di Pulau Jawa(PT PLN (Persero), 2024) Unit SAIDI (Jam) SAIFI (Kali) UID Jawa Timur 2,91 2,49 UID Jawa Tengah dan DIY 4,73 3,65 UID Jawa Barat 5,64 4,49 UID Jakarta Raya 0,50 0,71 UID Banten 1,88 1,33 Dengan masih adanya gangguan pada sistem ketenaga listrikan dan potensi pemanfataan baterai pada hidup kedua sebagai SPEB pada penelitian ini diharapkan dapat diketahui bagaimana pemanfaatan baterai kendaraan listrik pada masa hidup kedua sebagai CDT. I.2 Masalah Penelitian Rumusan masalah dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Bagaimana cara mengetahui kondisi baterai pada masa hidup kedua. 2. Dimana batasan area aman operasi dan area kerja baterai pada masa hidup kedua. 3. Bagaimana degradasi yang dialami baterai pada masa hidup kedua dalam aplikasi SPEB. 4. Bagaimana cara mengoptimalkan baterai pada masa hidup kedua sebagai SPEB. 4 I.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini antara lain : 1. Mengetahui metode terbaik dalam asesmen kondisi baterai pada masa hidup kedua dengan membandingkan prosedur pengujian level sel dan level modul. 2. Menentukan kategorisasi baterai pada masa hidup kedua yang layak digunakan dalam aplikasi CDT. 3. Menganalisa batasan area aman operasi dan area kerja berdasarkan kurva arus dan tegangan pada saat pengisian dan pelepasan. 4. Mengetahui degradasi dari baterai masa hidup kedua pada aplikasi CDT. 5. Memberikan usulan desain sistem penyimpanan CDT baterai pada masa hidup kedua. I.4 Ruang Lingkup dan Batasan Penelitian Ruang lingkup dan batasan pada penelitian ini antara lain: 1. Baterai yang digunakan adalah baterai lithium ion jenis LFP dengan merk TND tipe IF32700 dengan spesifikasi kapasitas awal 6000 mAh dan tegangan nominal di 3,2 Volt dengan batasan kondisi SOH yang akan digunakan dalam penelitian kali ini mempunyai nilai diatas 40%. 2. Baterai ini digunakan saat penelitian sebanyak 2 pak yang didalamnya terdapat 8 modul dengan total 192 sel baterai sebagai dasar simulasi untuk aplikasi CDT yang didapatkan dari PT United Tractor Pandu Engineering. 3. Batas atas dan batas bawah tegangan pada saat pengisian dan pelepasan sesuai dengan datasheet. 4. Temperatur saat pegujian bukan merupakan variabel yang diperhitungkan untuk dapat mengambarkan kondisi saat di lingkungan. 5. Pengujian dilakukan dengan menggunakan alat uji untuk Open Circuit Voltage dan Hambatan Dalam baterai denga alat uji merk HIOKI BT3562A, alat uji untuk menguji kapasitas pengisian dan pelepasan level sel Tmax EF256-6k, dan alat uji untuk menguji kapasitas level modul Neware CE CE- 5 6002n-100V300A-H yang berada di PT PLN PUSHARLIS yang dimungkinkan jumlah pengujian yang berbeda disetiap spesimen. 6. Ruang lingkup aplikasi pemakaian CDT berada di Sistem Ketenaga Listrikan Pulau Jawa dengan pada level daya pelanggan PT PLN Persero sebesar 2200 VA. I.5 Kontribusi Penelitian Kontribusi dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan dampak pada pemanfaatan baterai bekas kendaraan listrik dalam lingkup: 1. Prosedur pengujian dan pemanfaatan baterai pada masa hidup kedua. 2. Memberikan gambaran karakter degradasi baterai pada masa hidup kedua sebagai SPBE dalam aplikasi CDT. 3. Memeberikan rekomendasi batasan kerja aman dan batasan operasi baterai pada aplikasi CDT. 4. Memberikan rekomendasi desain SPBE yang menggunakan baterai pada masa hidup kedua untuk aplikasi CDT. I.6 Metodologi Penelitian Tahapan-tahapan yang akan dilakukan dalam penelitian ini adalah: 1. Studi Pustaka Tahap studi pustaka bertujuan untuk memahami landasan teori yang mendasari penelitian ini, serta untuk mengeksplorasi penelitian dan proyek-proyek sebelumnya yang sesuai mengenai pemanfaatan baterai masa hidup kedua. Penelitian-penelitian sebelumnya memberikan wawasan mengenai potensi pemanfaatan baterai bekas kendaraan listrik sebagai sistem penyimpanan energi. Pengumpulan literatur yang mencakup jurnal ilmiah, buku, artikel, serta laporan riset terkait dengan topik pemanfaatan baterai masa hidup kedua, terutama dalam konteks penyimpanan sistem energi baterai. Literatur-literatur ini akan digunakan untuk memahami konsep dasar, tantangan, dan solusi terkait penerapan baterai pada masa hidup kedua dalam aplikasi sistem penyimpanan energi. 6 2. Pengumpulan Material Penelitian Tahap pengumpulan material penelitian ini bertujuan untuk mengumpulkan semua material yang diperlukan untuk eksperimen dan analisis lebih lanjut. Material yang dimaksud adalah baterai masa hidup kedua yang akan digunakan dalam penelitian, serta komponen lain yang diperlukan untuk membangun sistem penyimpanan energi. Mengidentifikasi dan mengumpulkan baterai bekas dari berbagai sumber, baik dari kendaraan listrik baik itu berasal dari mobil, kendaraan berat, maupun motor listrik. Selain itu, alat dan perangkat yang diperlukan untuk eksperimen, seperti alat pengujian baterai, sistem penyimpanan energi statis, dan perangkat pengukuran lainnya, juga akan dipersiapkan. Baterai yang digunakan diperoleh dari baterai kendaraan listrik yang dibuat oleh PT United Tractor Pandu Engineering. 3. Pegukuran dan Pengujian Kondisi Baterai Tahap pengukuran dan pengujian kondisi baterai bertujuan untuk mengukur kondisi awal baterai bekas, termasuk kapasitas, tegangan, arus, dan impedansi, serta menilai kualitas dan kemampuan baterai apakah baterai tersebut layak untuk digunakan dalam aplikasi penyimpanan energi. Pengukuran dan pengujian baterai pada penelitian ini dilakukan di laboratorium pengujian baterai milik PT PLN PUSHARLIS. 4. Pengujian Degradasi Pada tahapan ini akan menguji degradasi yang dialami oleh baterai masa hidup kedua dalam aplikasi CDT, serta menganalisis faktor-faktor yang mempengaruhi degradasi tersebut. Pengujian degradasi dilakukan dengan mengoperasikan sistem penyimpanan energi baterai pada masa hidup kedua dalam kondisi pengisian dan pelepasan dengan tanpa memperhatikan perubahan temperatur lingkungan sekitar dengan batas tegangan sesuai dengan buku petunjuk pengoperasian baterai. Pengukuran akan mencakup penurunan kapasitas, tegangan operasi, arus operasi. Dengan hasil yang diharapkan memperoleh data tentang bagaimana baterai baterai pada masa hidup kedua mengalami degradasi dalam aplikasi CDT, serta identifikasi 7 faktor-faktor yang mempercepat atau memperlambat degradasi. Hasil ini akan digunakan untuk merancang cara memitigasi degradasi dan memperpanjang umur pakai baterai. 5. Pembuatan Sistem Penyimpanan Energi Baterai Statis Pada tahapan ini dilakukan perancangan sistem penyimpanan energi baterai statis yang menggunakan baterai masa hidup kedua sebagai sumber daya untuk aplikasi CDT. Perancangan ini akan melibatkan komponen seperti inverter, pengendali daya, dan sistem manajemen baterai (SMB) untuk memastikan pengoperasian yang efisien dan aman. Proses ini meliputi pemilihan rekomendasi konfigurasi baterai, tegangan operasi, C-rate, area aman operasi dan wilayah operasi. I.7 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan laporan penelitian ini adalah : 1. Bab I Pendahuluan Bab ini memberikan gambaran umum tentang latar belakang penelitian, rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, serta batasan masalah terkait dengan meningkatnya jumlah kendaraan listrik dan hal ini mengakibatkan meningkatnnya baterai bekas kendaraan listrik yang sudah tidak layak untuk aplikasi kendraan listrik namun memiliki potensi dapat dimanfaatkan kembali pada aplikasi lainya. 2. Bab II Landasan Teori dan Tinjuan Pustaka Bab ini berisi kajian teori yang mendasari penelitian serta tinjauan pustaka yang relevan dengan topik pemanfaatan baterai bekas kendaraan listrik dalam aplikasi sistem penyimpanan energi baterai . Bab ini bertujuan untuk memberikan dasar ilmiah dan kerangka teori yang akan digunakan dalam penelitian. 3. Bab III Metodologi Penelitian Bab ini menjelaskan tentang pendekatan, desain, dan teknik yang digunakan dalam penelitian. Metode yang digunakan adalah penelitian langsung dimana baterai 8 bekas kendaraan listrik diuji dengan beberapa paramater seperti Open Circuit Voltage (OCV), uji kapasitas, uji hambatan dalam, dan pengujian degradasi. Bab ini bertujuan untuk memberikan gambaran yang jelas tentang bagaimana penelitian ini akan dilakukan agar dapat dipertanggungjawabkan secara ilmiah. 4. Bab IV Hasil dan Analisa Data Bab ini berisi penyajian data yang telah dikumpulkan dan analisis terhadap data dari pengujian yang dilakukan sebelumnya . Bab ini bertujuan untuk memberikan jawaban atas rumusan masalah yang telah diajukan dan menjabarkan hasil penelitian yang telah dilakukan seperti prosedur pengujian yang sesuai, karakterisasi baterai Li-ion, area aman operasi, laju degradasi dari baterai dan usulan desain CDT. 5. Bab V Kesimpulan dan Saran Bab ini mengakhiri penelitian dengan menyajikan kesimpulan dan saran-saran yang berhubungan dengan hasil penelitian terkait potensi pemanfaatan baterai bekas kendaraan listrik dalam aplikasi CDT. Bab ini bertujuan untuk memberikan ringkasan penelitian dan rekomendasi untuk penelitian atau tindakan selanjutnya..