Digitalisasi untuk ekonomi hidrogen berkelanjutan

Pada Pertemuan World Economic Forum (WEF) Davos Agenda yang diselenggarakan Januari 2021, Bill Gates mengatakan perlunya menciptakan pasar karbon global terpercaya, yang akan memacu kebutuhan untuk mengalihkan investasi modal yang sangat besar ke wilayah rendah karbon.

Dia berbicara secara khusus tentang ekonomi hidrogen, penangkapan karbon dan penyimpanan energi, serta "green premium" dan perlunya pendorongan ekonomi teknologi baru melalui penskalaan dan investasi.

Transisi energi terus berdampak pada ekonomi di seluruh rantai nilai energi. Namun, energi terbarukan, seperti pembangkit listrik tenaga angin dan matahari, secara geografis memiliki potensi yang tidak setara.

Misalnya, tantangan bagi banyak negara bagian Asia adalah terbatasnya akses ke lokasi yang dapat menghasilkan tenaga surya atau angin yang cukup untuk memenuhi kebutuhan energinya. Hidrogen dapat memenuhi sebagian besar kebutuhan energi dunia dan dapat dihasilkan secara bebas karbon. Meskipun banyaknya tantangan, terlihat momentum yang kuat dari ekonomi hydrogen dan mungkin, sebagai alternatif zero-carbon yang signifikan di beberapa wilayah.
 
Hidrogen
AspenTech mensurvei sekitar 340 perusahaan global pada Juni 2021 – 65% responden mengatakan mereka berencana untuk berinvestasi dalam hidrogen dalam lima tahun ke depan, sebagai solusi untuk emisi gas rumah kaca. Dua pertiga perusahaan berniat pindah ke hidrogen, namun ada perbedaan yang mengejutkan dalam langkah ini.

Pakar mitigasi karbon terkemuka Robert Socolow, Universitas Princeton, menyebut fenomena ini sebagai “colour wars” dalam langkah menuju ekonomi hidrogen baru.

Misalnya, 56% perusahaan berencana pindah ke Green Hydrogen, sementara 49% ke Blue Hydrogen, dan 25% memakai pendekatan Gray Hydrogen yang sudah mapan. (Catatan: beberapa perusahaan merencanakan beberapa inisiatif, itulah sebabnya persentase di seluruh peserta Green Hydrogen, Blue Hydrogen, dan Gray Hydrogen tidak berjumlah total 100%).

Komunitas investasi berkelanjutan mendorong pendekatan Green, yang sebagian besar merupakan sintesis hidrogen dengan elektrolisis yang didorong secara
eksklusif oleh energi terbarukan.

Namun, seberapa cepat, dan jauh skala pendekatan Green? Pada ADIPEC November 2021, guru energi Daniel Yergin memperingatkan bahwa Green Hydrogen mungkin “dibatasi oleh ketersediaan molekul hijau”. Dengan kata lain, ketersediaan energi terbarukan. China telah mengumumkan niat negaranya untuk berinvestasi penuh dalam Green Hydrogen. Banyak pragmatis energi, termasuk regulator di Eropa, mendorong pendekatan Blue, yang merupakan hidrogen dari proses reformasi yang diketahui, dengan penangkapan karbon dari gas buang, yang sedang dilakukan di lokasi, seperti Australia dan Korea saat ini. Organisasi, seperti PETRONAS dan Reliance di Asia, sedang mengejar inisiatif Green Hydrogen dan Blue Hydrogen.

Secara keseluruhan, hidrogen harus dilihat sebagai permainan inovasi ekonomi yang berskala dengan time-to-market, sebagai komponen penggerak. Dari sudut pandang penskalaan berbiaya rendah dan non-gesekan, pemain paling cerdik melihat pasar yang tersedia untuk dimenangkan.

Dengan modal dan pendanaan untuk mendorong ekonomi hidrogen, pemain yang pintar akan melihat dampak gabungan dari kekuatan otak inovasi, kemampuan eksekusi proyek, dan teknologi digital berbasis AI industri dapat mengarah pada pertumbuhan dan pangsa pasar. Namun, ada tantangan yang harus diatasi, dan peluru perak terletak pada teknologi digital, yang bersifat mission-critical.

Pertama, diperlukannya mengurangi risiko ekonomi hidrogen sebagai suatu sistem. Untuk melakukannya, pandangan sistem end-to-end sangat penting, mencakup produksi Green Hydrogen atau Blue yang menggerakkan produksi hidrogen melalui energi terbarukan; penangkapan karbon; penyimpanan dan transportasi hidrogen; serta penggunaan akhir hidrogen. Setiap komponen perlu ditingkatkan, agar berhasil sebagai suatu sistem. Di luar aliansi dan usaha patungan yang kuat – diperlukan pendekatan kuantitatif untuk memecahkan titik lemah dalam sistem. Faktanya, sebagian besar modal intelektual dan keuangan yang tersedia harus diterapkan untuk membangun pemodelan risiko end-to-end di seluruh sistem. (AspenTech sedang mengerjakan pendekatan model templat hidrogen end-to-end).

Kedua, teknologi digital dapat meningkatkan keekonomisan energi terbarukan pada sistem elektrolisis hidrogen. Sementara teknologi elektrolisis bekerja, dan proyek telah dimulai, ekonomi terkait belum memberikan keseimbangan dengan sumber energi konvensional. Model yang ketat dan dibantu AI yang dikombinasikan dengan model ekonomi – dapat mempercepat dan melipatgandakan upaya para inovator teknologi untuk mencapai tingkat baru dalam terobosan ekonomi dan teknis. Dibutuhkannya pengelihatan energi terbarukan, penyimpanan daya dan sintesis hidrogen sebagai satu sistem yang dapat dioptimalkan, tergantung pada variabilitas stokastik angin dan matahari. Berbicara di ADIPEC pada November 2021, CEO Thyssen Krupp, Sami Pelkonen memprediksi bahwa Green Hydrogen akan mencapai keseimbangan ekonomi dengan Blue Hydrogen pada 2030. Apakah itu rasional, dan dapatkah itu dipercepat?

Ketiga, efisiensi dan keekonomisan proses reformasi perlu ditingkatkan, dikombinasikan dengan penangkapan karbon. Teknologi perlu menangkap dan menghilangkan karbon dioksida yang dihasilkan dalam persentase yang lebih tinggi, dengan efisiensi energi yang lebih baik. Model prediksi yang ketat dan teknologi pengoptimalan adalah kunci elemen digital untuk mempercepat kemajuan dan hasil Blue Hydrogen, yang melibatkan integrasi lebih lanjut dari proses sintesis hidrogen yang diketahui dengan proses penangkapan karbon yang kurang matang.

Keempat, perlu untuk memajukan penanganan dan pengangkutan hidrogen yang aman. Diperlukan pendekatan yang lebih sederhana dan lebih aman untuk hidrogen kriogenik dan merampingkan penggunaan amonia sebagai pembawa. Juga sangat penting untuk mempercepat dan menskalakan dalam penerapan model hibrida yang menggabungkan AI dengan keahlian domain teknik. Teknologi digital membantu upaya untuk memahami dan menghilangkan risiko keselamatan serta mengendalikan operasi agar tetap berada dalam parameter operasi yang aman.

Kelima, teknologi digital dapat membantu meningkatkan ekonomi seputar sel bahan bakar. Menghadirkan analitik data canggih dan model hibrida secara online memungkinkan produsen untuk belajar dari generasi desain sel bahan bakar dan mempercepat kemajuan ekonomi.

Ekonomi Hidrogen
Untuk mencapai kepemimpinan transisi energi dengan produksi hidrogen skala industri dan teknologi penangkapan karbon, pemain industri akan membutuhkan tingkat inovasi, kreativitas, kelincahan, dan eksekusi yang tak tertandingi.

Teknologi digital dapat menambah nilai di berbagai bidang, seperti waktu pemasaran, biaya produksi, mitigasi risiko, serta kepuasan pelanggan. Dalam waktu pemasaran, perlu untuk mempercepat inovasi; memberikan pilihan; pemilihan konsep; dan pengambilan keputusan investasi modal hingga 50% (atau 6 – 12 bulan). Perusahaan juga dapat meningkatkan biaya produksi dengan mengurangi biaya modal melalui estimasi visual; mengurangi biaya operasi dengan menghemat energi dan air melalui desain yang dioptimalkan; serta menggabungkan teknologi baru untuk secara efektif mengintegrasikan fasilitas baru dan yang sudah ada.

Menggunakan AI dan analitik untuk mengurangi risiko, sekaligus meningkatkan waktu kerja; keamanan dan keandalan sangat diperlukan. Akhirnya, kepuasan pelanggan dalam memaksimalkan kelincahan dan ketahanan dalam rantai pasokan sangat penting untuk keunggulan operasional. Karena kompleksitas dalam transisi energi, maka perlu untuk menyeimbangkan berbagai tujuan di seluruh aset perusahaan, sambil mengambil pendekatan berbasis data dan kuantitatif. Digitalisasi dan AI Industri akan sangat kritis untuk tindakan penyeimbangan ini.(*)

Ditulis oleh Ron Beck, Senior Director Industry Marketing dan Dr Jolly Pan, Customer Support and Training Manager, Aspen Technology, Inc.